CN116507824A - 机电制动器、磨损调节装置以及用于操作机电制动器的方法 - Google Patents
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Abstract
特别地,本发明涉及机电制动器(01)、机器、磨损再调节装置以及方法或过程,其中机电制动器(01)包括致动器(04)、传动单元(045)、制动衬片(063)和摩擦表面,致动器(04)在有限的致动器致动范围中运动,致动器(04)通过传动单元(045)在其致动器致动范围的至少一部分上执行衬片行程,其中传动单元(045)具有非线性部件(03),即在致动器操作范围的至少一部分上不恒定的传递比,并且其中传动单元(045)的传递比被选择和/或构造成使得沿着致动器操作范围形成具有不同地作用的非线性部件(03)的至少两个子部段。
Description
技术领域
本发明涉及根据独立专利权利要求的一般术语的机电制动器、机器、磨损调节装置和方法。
背景技术
从现有技术中已知不同类型的制动器。例如,在已知类型的制动器中,在所有部分区域中,制动器的致动器基本上在致动器的最佳操作点处操作。然而,这种制动器的缺点是它们不适应制动器本身的不同操作条件。
发明内容
本发明的任务是克服现有技术的缺点。特别地,本发明的任务是提供一种机电制动器,该机电制动器适用于在机电制动器的操作期间出现的各种各样的操作条件和负载条件。此外,本发明的任务可以是为描述制动器行为的参数(例如机械损耗)的目标检测以及特殊任务(例如磨损调节器的致动或剩余磨削扭矩的避免)的目标性能提供可能性。
根据本发明的任务将特别通过独立权利要求的特征来解决。
特别地,本发明涉及机电制动器,该机电制动器包括致动器,特别是电致动器、传动单元、制动衬片和摩擦表面。
优选地,致动器可以在有限的致动器操作范围内移动。
优选地,致动器至少在其致动器操作范围的一部分中通过传动单元执行衬片行程,特别是功能性衬片行程。
在本发明的上下文中,功能性衬片行程可以被理解为衬片行程,在衬片行程中,制动衬片以目标方式运动,特别是在朝向摩擦表面的方向上。换句话说,功能性衬片行程也与制动效率相关。
在本发明的上下文中,与制动活动相关的衬片行程可以理解为制动衬片运动的衬片行程,特别是在朝向摩擦表面的方向上,特别是摩擦衬片。
如果适用,致动器在其致动器操作范围的至少一部分中通过传动单元实现功能性衬片行程。
为了制动,制动衬片可以在朝向摩擦表面的方向上运动,以产生推压力和合成制动扭矩,并随后抵压在摩擦表面上。
优选地,传动单元具有非线性部件,即在致动器操作范围的至少一部分上不恒定的传递比。
优选地,选择和/或设计传动单元的传递,使得沿着致动器操作范围产生具有不同地作用的非线性部件的至少两个部段。
优选地,从以下非线性部件中选择和/或设计两个不同地作用的非线性部件:为了克服制动衬片和摩擦表面之间的气隙的非线性部件和确定摩擦表面和制动衬片的接触点的非线性部件,为了实现最小制动效果的非线性部件,为了产生增加的制动转矩的非线性部件,为了具有降低的电功率需求的操作的非线性部件,为了快速实现高制动效果的非线性部件,为了测量和/或调节参数的非线性部件,为了在衬片行程期间减少电负载和机械负载的非线性部件,为了补偿可能的制动衰减的非线性部件,用于磨损调节的非线性部件。
如果适用,当致动器运动时,传动单元将被致动。在进一步的步骤中,通过传动单元的致动来执行衬片行程,并且特别地,制动衬片执行运动。
如果适用,传动单元或传动单元的至少一部分将以非线性方式设计或构造。
传动单元可以包括几个传动单元部件。特别地,传动单元可以包括至少一个齿轮系和/或至少一个传递单元,其特别地具有在致动路径上变化的至少一个非线性传动比。此外,传动单元可以包括至少一个传递单元,用于驱动或不驱动各种部件。
如果适用,致动器的运动在与制动衬片的合成运动,尤其是衬片行程相关时,可以是非线性的。
如果适用,致动器在某些区域的运动也不会产生衬片行程。特别地,在有限的致动器操作范围(即,特别是致动器运动范围)的开始和结束时,致动器的运动不引起任何衬片行程,特别是没有功能性衬片行程,和/或没有衬片行程。
传动单元的零位置可以由传动单元(特别是非线性部件)几何地和/或机械地确定。因此,在本发明的上下文中,传动单元的零位置可以被理解为位置,从该位置开始,致动器在初始方向上的致动导致衬片行程,特别是功能性衬片行程。此外,传动单元的零位置也可以通过传动单元的几何形状,特别是斜度的起点来确定。
如果适用,致动器可以进入具有功能性衬片行程且没有制动效果的静止位置,特别是从传动单元的零位置开始。如果适用,致动器可以从静止位置沿初始方向运动,以便克服气隙和/或增加制动效果,和/或沿第二操作方向运动,以便执行其他任务。
传动单元的静止位置可以是传动单元的位置,在该位置,气隙具有限定的尺寸。如果适用,静止位置可以与零位置相同。
在适当的情况下,设想传动单元基于制动器的不同要求,例如适度减速、完全制动、连续制动和/或类似要求,以及内部功能,在范围内进行调整。换句话说,传动单元,尤其是非线性部件,可以优化至可以在机电制动器的操作期间出现的操作条件。
如果适用,设想传动单元的这种调整和/或优化将以实现机电制动器和整个制动系统的最高可能功能安全性为最高目标来执行。换句话说,执行传动单元的这种调整和/或优化不应基于诸如电致动器的单独部件。
如果适用,传动单元的至少两个范围被优化和/或不同地调整,传动单元具有特别是功能的、优选地与制动效果相关的衬片行程。
如果适用,设想传动装置的至少两个范围具有两个不同的非线性部件,传动装置具有特别是功能性的、优选地与制动效果相关的衬片行程。
在本发明的上下文中,术语“输送装置或运输装置”可以被理解为表示可以用来行驶和/或可以用来在行驶时运输人员和/或负载的任何装置和/或机器。
如果适用,选择和/或设计传动单元的传递,使得沿着致动器操作范围创建、提供和/或布置具有非线性部件的至少一个部段。
如果适用,选择和/或设计传动单元的传递,使得沿着致动器操作范围创建、提供和/或布置具有不同地作用的非线性部件的两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个子部段。
在本发明的上下文中,非线性部件因此可以被理解为非线性传递。
在本发明的上下文中,EMB可以理解为表示特别是机电制动装置和/或特别是机电制动器。
在衬片推压力的方向上(尤其是利用用于衬片推压力的部件)可以有和/或可以出现制动运动和力,但也可以有和/或可以出现不同于此(也基本上垂直于此)的运动分量和力分量。
此外,参照专利申请中使用的附图或制动器的常见安装位置,术语“高度误差”、“横向”或“正常”在适当的情况下根据具体情况使用,以便指示偏离有利的按压方向(例如,在图中大致水平)的并且在这种情况下也是不期望的运动分量。相应地,术语“高”因此可以理解为表示推压力运动的位置或偏离它的分量的位置。当推压力部件以相对运动(特别是以它们的表面的相对运动)相对于彼此运动时,相对运动特别也是滑动和/或不期望的运动,那么这种运动有时被称为“刮擦”运动。
如果适用,选择和/或设计用于传动单元的传递,使得致动器在偏离致动器的最佳操作点的操作点处在至少一个部分范围中操作,特别是以与制动效果相关的和/或功能性衬片行程操作。
如果适用,选择和/或设计用于传动单元的传递比,使得致动器在偏离致动器的最大功率的操作点的操作点上在至少一个部分范围中操作,特别是以功能性和/或与制动效果相关的衬片行程操作。
如果适用,传动单元执行或转换致动器从传动单元的用于制动的初始位置(特别是零位置)开始的在初始方向上的运动。
如果适用,从传动单元的用于调节气隙(特别是用于操作磨损调节装置)的初始位置(特别是零位置)开始,传动单元传动单元执行或转换致动器在特别是与初始方向相反的第二方向上的运动。
如果适用,致动器的至少一部分在初始旋转方向旋转一次,在第二旋转方向旋转一次。第二旋转方向可以与初始方向相反。如果适用,传动单元可以将致动器的初始旋转方向转换成初始方向上的运动。如果适用,传动单元可以将致动器的第二旋转方向转换成第二方向上的运动。
如果适用,传动装置仅将致动器运动的一部分,特别是致动器操作范围的一部分,转换成功能性衬片行程,特别是与制动效果相关的功能性衬片行程。
如果适用,在致动器操作范围的与功能性和/或与制动效果相关的衬片行程相关的部分之前和/或之后,致动器通过传动装置在初始方向和第二方向上运动,而不产生功能性和/或与制动效果相关的衬片行程。
如果适用,可以选择和/或设计传动单元的传递,使得从传动单元的初始位置,特别是零位置开始,非线性部件因此沿着致动器,特别是衬片行程,在初始方向上的运动布置。
如果适用,根据下面给出的次序,至少两个非线性部件沿着初始方向布置:用于减小衬片行程时的电应力和机械应力的非线性部件,用于克服制动衬片和摩擦表面之间的气隙的非线性部件,用于确定摩擦表面和制动衬片的接触点的非线性部件,用于实现最小制动效果的非线性部件,用于具有降低的电功率需求的操作的非线性部件,用于快速实现高制动效果的非线性部件,用于产生增加的制动扭矩的非线性部件(如果适用,制动扭矩适应于相应的制动动态),用于补偿制动衰减的非线性部件。
如果适用,上述非线性部件沿着初始方向相继地布置在传动单元上。特别地,当致动器运动时,上述非线性部件可以被逐步通过和/或顺序穿过。
如果适用,非线性部件以任何次序沿初始方向布置。
如果适用,上述非线性部件沿着初始方向在传动单元上以任何次序布置。
如果适用,选择和/或设计传动单元的传递,使得从传动单元的初始位置,特别是零位置开始,沿着致动器在第二方向上的运动,布置用于测量和/或设定参数的非线性部件和/或用于磨损调节的非线性部件。
如果适用,用于测量和/或设定参数的非线性部件和/或用于磨损调节的非线性部件沿着第二方向相继地设置在传动单元上。特别地,用于测量和/或设置参数的非线性部件和/或用于磨损调节的非线性部件可以在致动器的运动期间被逐步通过和/或连续穿过。
如果适用,非线性部件被设计用于测量和/或调节参数,如果适用,用于测量机械损耗,并且如果适用,测量传动单元的零位置,并且如果适用,测量致动器位置的零位置和/或至少以及,如果适用,测量弹簧效应。
如果适用,用于测量和/或设定参数的非线性部件设计成使得致动器从传动单元的零位置开始在其第一方向上运动。
如果适用,制动器的至少一个参数,特别是马达损耗、传动单元损耗、机械损耗和/或可能存在的任何弹簧的效应,通过或者将通过致动器在其初始方向上的运动来测量。
如果适用,由此检测由运动产生和/或导致的致动器的扭矩。
如果适用,将基于制动器的至少一个参数,特别是致动器的扭矩,与在其他操作点处和/或在其他操作状态中的致动器的扭矩的预期值和/或测量值的比较来评估是否需要调节制动器。
如果适用,用于测量和/或设置参数的非线性部件被设计成使得致动器从传动单元的零位置开始在其第二方向上运动。
如果适用,在第二方向上设置力测量装置,特别是弹簧和/或端部止动件,传动单元的至少一部分,特别是致动器,抵靠该力测量装置接触,由此,如果适用,可以测量和/或调节致动器位置的零位置。
如果适用,制动器的至少一个参数通过将正常操作中的扭矩、马达电流和/或马达电压与测量操作中的扭矩、马达电流和/或马达电压进行比较来执行。
如果适用,用于在衬片行程开始时减小电应力和机械应力的非线性部件使得该非线性部件在气隙的第一半中的传递比多于在气隙的第二半中的速度传递的两倍。
如果适用,用于在衬片行程中减小电应力和机械应力的非线性部件以这样的方式设计,即在气隙的第一半中,特别是在用于克服气隙的路径的第一半中的该非线性部件的传递比,特别是该非线性部件的速度传递,优选地是致动器的速度和衬片行程的速度之间的比,多于气隙的第二半中的速度传递的两倍。
如果适用,用于克服制动衬片和摩擦表面之间的气隙的非线性部件被设计成使得该非线性部件在多于一半的气隙上的传递比小于邻近气隙的衬片行程区域中的最大速度传递的一半,从而如果适用,当这与正常操作相比时,气隙被更快地克服。
如果适用,用于克服制动衬片和摩擦表面之间的气隙的非线性部件被设计成使得在多于一半的气隙上,特别是在多于一半的用于克服气隙的距离上的该非线性部件的传递比,特别是该非线性部件的速度传递,优选地是致动器的速度和衬片行程的速度之间的比,小于邻接气隙的衬片行程区域中最大速度传递的一半,从而,如果适用,与正常操作相比,气隙被更快地克服。
如果适用,用于克服制动衬片和摩擦表面之间的气隙的非线性部件使得致动器以最大致动器功率操作,由此尽可能快地克服气隙。
如果适用,用于克服制动衬片和摩擦表面之间的气隙的非线性部件以这样的方式设计,即通过具有坡度的装置,特别是凸轮或坡道尽可能快地克服气隙,该坡度以这样的方式设计,即,如果适用,在衬片行程开始时可以防止和/或减少启动电流峰值和启动电流负载。
如果适用,用于确定摩擦表面和制动衬片的接触点的非线性部件被设计成使得制动衬片和摩擦表面的接触点可以被识别,特别是从致动器的能量、电流和/或功率消耗和/或从致动器负载(特别是扭矩)的进程被识别。如果适用,通过用于确定摩擦表面和制动衬片的接触点的非线性部件,可以检查制动器的调节,特别是制动衬片的调节和/或气隙的调节是否必要。
如果适用,在制动衬片和摩擦表面的接触点的可能范围内,用于确定摩擦表面和制动衬片的接触点的非线性部件对传动单元的传递,产生传动比和致动器扭矩的可评估的组合,特别是来自用于致动器的能量、电流和/或功率的性能消耗的可解释的曲线。
如果适用,传递比和致动器扭矩的可评估的组合是通过致动的,特别是考虑相应的传递比的,来自用于致动器的能量、电流和/或功率的性能消耗、致动器负载和/或致动器扭矩的可解释的发展。
如果适用,在用于确定摩擦表面和制动衬片的接触点的非线性部件的范围中,存在由来自摩擦表面和制动衬片的接触的气隙中的行为产生的显著差异。
如果适用,用于实现最小制动效果的非线性部件被设计成使得在最小有效时间内实现某一所需的最小制动效果,特别是在紧急制动的情况下,最小有效时间至多仅比机电制动器在技术上可能的时间(特别是用于实现最小制动效果的时间)高20%。
如果适用,用于产生增加的制动扭矩(如果适用,制动扭矩适应于制动动态)的非线性部件,以这样的方式设计,即制动扭矩增大的速度与由此引起的车辆的动态重量偏移相适应,使得如果适用,抵消车辆车轮的锁定。
如果适用,用于具有降低的电功率需求的操作的非线性部件以这样的方式设计,即在传动单元的低速操作期间和/或当致动器处于静止时,致动器的功率消耗比特别是根据最大可实现的马达输出功率的标准设计的非线性部件,针对相同或相似的操作和/或操作点,特别是针对低速操作和/或在致动器处于静止的情况下,低至少20%,使得致动器的功率消耗被降低,特别是在较长的连续制动期间。
如果适用,传动单元的传递以这样的方式选择和/或设计,即沿着致动器的运动,特别是衬片行程的运动,从传动单元的初始位置,特别是零位置开始,在初始方向上,用于具有降低的电功率需求的操作的非线性部件布置为使得在具有长保持时间和/或高温负载的操作状态中,因此将导致致动器(特别是电致动器)的低热损耗和/或电能的低消耗。
如果适用,用于补偿制动衰减的非线性部件以这样的方式设计,即致动器比根据最大可实现的马达输出功率的标准设计的非线性部件以在相同的操作条件(特别是操作温度)下更高(特别是高于最大允许的马达扭矩和/或高于最大允许的轴功率)的马达扭矩操作,使得在制动衰减的情况下也实现制动效果。
如果适用,特别是在衬片行程上用于补偿气隙误差的至少一个非线性部件以这样的方式设计,即补偿气隙误差,特别是气隙的尺寸与假定尺寸的偏差,由此气隙误差优选地由磨损引起。
如果适用,特别是通过调节致动器的运动,优选地在没有磨损调节和/或没有磨损调节装置的情况下,操作制动器直到气隙误差的大小的某一偏差。
如果适用,用于磨损调节的非线性部件被设计成使得致动器,特别是从传动单元的零位置开始,执行与用于制动的运动方向或旋转方向相反的运动,特别是在第二方向上的运动,并且通过致动器的该运动,特别是在没有制动效果的情况下,磨损调节装置被致动。
如果适用,用于磨损调节的非线性部件被设计成使得致动器执行制动方向上的运动,特别是初始方向上的运动,磨损调节装置随后由致动器的该运动致动,因为如果适用,在已经达到制动(特别是驻车制动)所需的致动器的最大位置之后,致动器的额外运动,特别是在没有功能性衬片行程的情况下,将导致磨损调节装置的致动或为此做准备。
如果适用,用于快速实现高制动效果的非线性部件以这样的方式设计,即致动器以等于最大可允许的马达扭矩和/或等于最大可允许的轴功率的马达扭矩操作。
如果适用,致动器和/或传动装置被设置用于制动和磨损调节,特别是用于致动磨损调节装置。
如果适用,制动器仅包括一个致动器,用于制动和用于磨损调节,特别是用于致动磨损调节装置。
如果适用,制动器包括磨损调节装置,磨损调节装置由致动器致动,特别是专门由致动器致动。
如果适用,致动器包括几个部件。
如果适用,致动器包括弹簧和电动机,由此,如果适用,弹簧和电动机在部件尺寸和/或动作方向方面彼此独立。
如果适用,弹簧通过至少一个额外部件和/或通过传动单元与电动机相互作用。
如果适用,致动器包括两个电动机。
如果适用,机电制动器与至少一个电机器和/或电磁激励的电机器相互作用。
如果适用,致动器的至少一个致动器位置通过至少一个非线性部件的相应设计,并且如果适用,通过该至少一个非线性部件与弹簧(特别是弹簧动作)的相互作用,以降低的(特别是非常低的)电功率需求保持或者保持为无电流的。
如果适用,传动单元包括运动装置。
如果适用,传动单元包括凸轮、滚珠坡道和/或杠杆。
如果适用,可以修改传动单元的传递比,尤其是在制动操作中,特别是非线性传动比的设计和/或效果,优选地是致动器位置和有效传动比之间的关系。
如果适用,可以修改传动单元的传递比,特别是主动地,优选地通过转动棘轮。
如果适用,可以修改传动单元的传递比,特别是被动地,优选地通过部件的弹簧加载的向后运动、部件的弹性变形。
在本发明的上下文中,制动操作因此可以被理解为表示制动器的试运行和切断之间的时间段,在该时间段期间,制动器准备好接受和实施制动命令。换句话说,制动器准备好在制动模式中进行制动操作。
如果适用,至少一个非线性部件和/或非线性作用的部件的有效范围分布在传动单元的几个、特别是非线性设计的和/或非线性作用的部件上,特别是几个传动单元部件,优选地是相对彼此旋转的凸轮和/或滚珠坡道。
至少一个非线性和/或非线性部件的有效范围,特别是传动单元部件的有效范围和/或设计,可以分别被分配到具体的致动器工作范围。
通过使用额外的非线性作用部件,当适用时,可以增加和/或扩大总的致动器操作范围,该致动器操作范围由各个部件的非线性预先确定和/或限制。特别地,由此可以增加和/或扩大现有非线性部件的有效范围,优选地增加和/或扩大由传动单元部件的操作范围和/或运动范围限制的致动器操作范围。
如果适用,初始传动单元部件,特别是初始传动单元部件的初始非线性与初始致动器操作区域相关联。为了能够增加运动的范围和/或致动范围,提供第二传动单元部件,其分配到第二致动操作范围。第二传动单元部件可以表示第二非线性部件和/或初始非线性部件的另一部分。第二致动器操作范围可以位于邻近初始致动器操作范围。
如果适用,可以选择和/或设计传动单元的传递,使得没有制动效果的致动器运动引起制动部件的运动,例如特别是制动衬片载体的运动。
如果适用,这种运动不会导致剩余阻力矩和/或仅导致最小化的剩余阻力矩。
如果适用,制动部件的运动,例如特别是制动衬片载体的运动,通过致动器运动来实现,致动器运动无制动效果,即没有制动效果,使得没有剩余阻力矩和/或只有最小化的剩余阻力矩剩余,这可能在术语“零阻力”下是已知的。
特别地,本发明涉及包括根据本发明的机电制动器的机器、输送装置或运输装置、车辆、电梯和/或自行车。
如果适用,本发明涉及输送装置或运输装置的一部分或机器的一部分,例如特别是传动轴,其包括根据本发明的机电制动器或由根据本发明的机电制动器创建。
如果适用,机器,特别是输送或运输装置,包括额外的,特别是电子的制动装置,由此额外的制动装置可选地设计为驻车制动器,特别是弹簧加载的驻车制动器。
特别地,本发明涉及磨损调节器,由此磨损调节器以这样的方式适于由根据本发明的机电制动器的致动器致动。
如果适用,磨损调节器由根据本发明的机电制动器的致动器致动。
特别地,本发明涉及一种操作根据本发明的机电制动器的方法。
如果适用,制动器的致动器在有限的致动器操作范围内移动。
如果适用,致动器通过传动单元在致动器操作范围的至少一部分中执行衬片行程,并且在制动的情况下,制动衬片在朝向摩擦表面的方向上和/或抵靠摩擦表面被按压,以便产生推压力和合成制动扭矩。
如果适用,传动单元指示非线性部件,即在致动器操作范围的至少一部分上不恒定的传递比。
如果适用,致动器在至少两个不同地作用的非线性部件上或沿着至少两个不同地作用的非线性部件通过传动单元沿着致动器操作范围运动。
如果适用,两个不同地作用的非线性部件选自以下非线性部件:为了克服制动衬片和摩擦表面之间的气隙的非线性部件,为了确定摩擦表面和制动衬片的接触点的非线性部件,以及为了实现最小制动效果的非线性部件,为了产生增加的制动扭矩的非线性部件,为了具有降低的电功率需求的操作的非线性部件,为了快速实现高制动效果的非线性部件,为了测量和/或调节参数的非线性部件,为了减少衬片行程期间的电负载和机械负载的非线性部件,为了补偿制动衰减的非线性部件,用于磨损再调节的非线性部件。
如果适用,传动单元被设计成使得致动器在偏离致动器的最佳操作点的操作点处在至少一个部分范围中操作,特别是以功能性和/或与制动效果相关的衬片行程操作。
如果适用,致动器在偏离致动器的最大功率的操作点的操作点上在至少一个部分范围中操作,特别是以功能性和/或与制动效果相关的衬片行程操作。
如果适用,致动器在初始方向上的运动由传动单元转换,特别是从传动单元的零位置开始,用于产生制动。
特别地,如果适用,在初始方向上的运动因此可以由传动单元执行。
如果适用,致动器在第二方向(特别是与初始方向相反)上的运动由传动单元实现,特别是从传动单元的零位置开始,以便调整气隙,特别是操作磨损调节装置。
特别地,如果适用,在第二方向上的运动因此可以由传动单元执行。
如果适用,仅致动器运动的一部分,特别是致动器操作范围的一部分,通过传动单元转换成功能性和/或与制动效果相关的衬片行程。
如果适用,在致动器操作范围的与功能性和/或与制动效果相关的衬片行程相关的部分之前和/或之后,致动器通过传动单元在初始方向和第二方向上运动,而不产生功能性和/或制动效果相关的衬片行程。
如果适用,传动单元的传递被设计或将被设计成使得从传动单元的初始位置,特别是零位置开始,致动器和/或传动单元在初始方向上,特别是沿着衬片行程运动。
如果适用,非线性部件因此沿着该初始方向布置。
如果适用,选择和/或设计传动单元的传递,使得从传动单元的初始位置,特别是零位置开始,致动器和/或传动单元在第二方向上运动。
如果适用,用于测量和/或设置参数的非线性部件和/或用于磨损调节的非线性部件因此沿着该第二方向布置。
如果适用,用于测量和/或设定参数的非线性部件被设计或将被设计成使得致动器从传动单元的初始位置,特别是零位置开始,在其初始方向上运动。
如果适用,制动器的至少一个参数,特别是马达损耗、传动单元损耗、机械损耗和/或任何存在的弹簧的效果,通过致动器在其初始方向上的运动来测量。如果适用,通过在其初始方向上使致动器运动,当致动器在其他方向上运动时,通过比较该参数来测量制动器的至少一个参数。
如果适用,检测由运动产生和/或导致的致动器的扭矩。
如果适用,将制动器的至少一个参数,特别是致动器的扭矩的至少一个参数,与在其他操作点处和/或在其他操作状态中的致动器的扭矩的预期值和/或测量值进行比较。
如果适用,根据所用的比较,将评估是否需要调节制动器。
如果适用,用于测量和/或设定参数的非线性部件被设计或将被设计成使得致动器从传动单元的初始位置,特别是零位置开始,在其第二方向上运动。
如果适用,力测量装置,特别是弹簧和/或端部止动件,被设置或将被设置在第二方向上,传动单元的至少一部分,特别是致动器,抵靠该力测量装置,从而测量和/或调节致动器位置的零位置。
如果适用,用于在衬片行程期间减小电应力和机械应力的非线性部件被设计或将被设计成使得传动单元的传递比,特别是该非线性部件的速度替代,导致致动器在气隙的一部分中,优选地在气隙的第一半中,比邻接气隙的衬片行程区域中的最大速度更慢地运动,特别是小于该最大速度的一半。
如果适用,用于克服制动衬片和摩擦表面之间的气隙的非线性部件被设计或将被设计成使得传动单元的传递比,特别是该非线性部件的速度传递,导致致动器更快地运动,特别是大于邻接气隙的衬片行程范围中的最大速度的一半,特别是大于用于克服气隙的距离的一半,并且致动器更快地运动,特别是大于邻接气隙的衬片行程范围中的最大速度的两倍,从而与正常操作相比,气隙被更快地克服。因此,在本发明的上下文中,正常操作可以理解为表示机电制动器的常规操作,例如特别为实现正常制动而发生的操作。
如果适用,用于确定摩擦表面和制动衬片的接触点的非线性部件被设计或将被设计成使得制动衬片和摩擦表面的接触点被检测,特别是从致动器的能量、电流和/或功率的性能消耗和/或从致动器负载(特别是扭矩)的进程被识别。
如果适用,因此将检查制动器的调节,特别是制动衬片的调节和/或气隙的调节,是否是必要的,因为如果适用,通过传动单元对于该非线性部件的传递,特别是在制动衬片和摩擦表面的接触点的可能区域中,在致动期间,特别是考虑相应的传递比,产生传递比和致动器扭矩的可评估的组合,特别是来自致动器的能量、电流和/或功率消耗、致动器负载和/或致动器扭矩的可解释的发展,使得,如果适用,由于摩擦表面和制动衬片之间的接触,获得与气隙中的行为的显著差异。
如果适用,用于实现最小制动效果的非线性部件被设计或将被设计成使得某一所需最小制动效果,特别是在紧急制动的情况下,在最小有效时间内被实现,最小有效时间至多仅比在技术上对于机电制动器是可能的或将是可能的时间,特别是用于实现最小制动效果的时间,高20%。
如果适用,用于产生增加的制动扭矩的非线性部件(其中,如果适用,制动扭矩适应于制动动态),为或被设计成使得制动扭矩增大的速度适应由此引起的车辆的动态重量偏移,从而如果适用,抵消车辆车轮的锁定。
如果适用,用于具有降低的电功率需求的操作的非线性部件为或被设计成使得在传动单元的低速操作期间和/或当致动器处于静止时,与特别是根据最大可实现的马达输出功率的标准设计的非线性部件以相同或相似的操作和/或操作点(特别是对于低速操作和/或在致动器处于静止的情况下)相比,致动器消耗的功率至少减少20%,从而致动器的功率消耗降低,特别是在更长的连续制动的情况下。
如果适用,选择和/或设计用于传动单元的传递,使得从传动单元的初始位置,特别是零位置开始,沿着致动器(特别是,优选地功能性和/或与制动效果相关的衬片行程)在初始方向上的运动,用于具有降低的电功率需求的操作的非线性部件以这样的方式设置,即,在具有长保持时间和/或高温负载的操作状态中,将因此导致致动器的低热损耗和/或低电能消耗。
如果适用,用于补偿制动衰减的非线性部件以这样的方式被设计或将被设计,即致动器比根据最大可实现的马达输出功率的标准设计的非线性部件以在相同的操作条件(特别是操作温度)下更高(特别是高于最大允许的马达扭矩和/或高于最大允许的轴功率)的马达扭矩操作,使得在制动衰减的情况下也实现制动效果。
如果适用,特别是在衬片行程上用于补偿气隙误差的至少一个非线性部件,被设计或将被设计成使得气隙误差,特别是气隙尺寸与假定尺寸的偏差,被补偿,由此气隙误差优选地由磨损引起。
如果适用,特别是通过调节致动器的运动,优选地在没有磨损调节和/或没有磨损调节装置的致动的情况下,制动器被操作直到气隙误差的大小的某一偏差。
如果适用,用于磨损调节和/或磨损调节装置的致动的非线性部件被设计或将被设计成使得致动器,特别是从传动单元的零位置开始,逆着用于制动的运动方向或旋转方向,特别是在第二方向上运动。
如果适用,磨损调节装置由致动器的这种运动致动,特别是没有制动效果。
如果适用,用于磨损调节的非线性部被件设计或将被设计成使得致动器在制动方向上,特别是在初始方向上运动,磨损调节装置由致动器的这种运动致动,因为如果适用,在已经达到制动(特别是驻车制动)所需的致动器的最大位置之后,磨损调节装置由致动器的额外运动致动,特别是当没有衬片行程时,磨损调节装置被致动或者该致动被准备好。
如果适用,制动器包括磨损调节装置,该磨损调节装置特别是专门地由致动器致动。
如果适用,致动器的至少一个致动器位置通过至少一个非线性部件的相应设计,并且如果适用,通过该至少一个非线性部件与弹簧(特别是弹簧动作)的相互作用,以降低的(特别是非常低的)电功率需求保持或者保持为无电流的。
由此提供的语义顺序不一定对应于时间顺序。
在机器(特别是输送装置、运输装置、车辆或电梯)的操作期间,过程步骤可以实施一次,从不实施,或者也可以实施几次。
在所有实施例中,优选地,根据本发明的过程是自动化的,特别是由车辆的控制单元或控制系统控制和/或调整。
随后进入来自发明人的实施例,其旨在提供对本发明的更好理解。下面描述的特征可以是、但不是必须是根据本发明的机电制动器和/或方法的特征。根据本发明的机电制动器和/或根据本发明的方法可以包括和/或指示单独列出的或组合(即以任何组合)的特征。
在电致动的制动器的情况下,物理上正确的是在最快的可能操作中以用于最高输出功率的速度运行致动器马达,这也是已知的,并且没有非常精确地描述。
在这种情况下,通过尽可能多地考虑在机电制动器的致动期间可能出现的相关条件、状态和任务,在这里采用了一种完全不同的方法。这些情况都将得到顺利解决,这当然不排除致动器在某些位置甚至可以在最快的致动下以最高的功率运行。这里讨论的情况也可以处于零(或接近零)制动致动器输出功率,例如,当致动器位置或位置范围将被保持更长时间以用于更长的制动时。在这里执行的非线性机电制动器(EMB)的另一个重要任务可以是例如正确的磨损调节,磨损调节应该例如有利地也由电制动致动器致动。尽管已知从制动器致动中导出磨损调节,然而在这种情况下,如果适用,非线性部件的特殊特征和在非线性部件的有利范围中的操作,以及电制动器致动的特殊可能性和要求都被考虑。
这里提出了非线性机电摩擦制动器,其运动顺序适合或特别适合于各种规格。“机电”在此表示机械致动器的周向受限运动与制动衬片的运动具有直接的、可预测的关系。致动器可以通过电能直接操作(电动机、电磁铁等)或间接操作(例如通过在弹簧中储存能量)。
“非线性”表示通过致动器运动在致动过程中的变化的、各种各样的或不同的传递比。这包括所涉及的部件,例如电致动器、制动衬片、制动块、弹簧、用于所有机械或其他类型的传递、传动单元、诸如联轴器的连接元件、离合器或滑动离合器和/或补偿制动衬片的磨损的磨损调节。
已知非线性转化的解决方案通常有多种选择。
与优化电致动器的性能相反,本发明的优选目的是设计用于具体制动施加的传递比的进程,使得在每个致动器位置,根据在相应范围中要完成的任务,在作用于所涉及的部件上的力和速度方面,产生有利于制动器的操作的比。在许多区域中,这不一定对应于电致动器的最大功率。
此外,实际的考虑,例如有效的制造或生产技术或工艺,也会影响设计。例如,如果制动器需要0至30kN的衬片接触力(例如,大致用于客车前轮锁定),那么必须最初以几乎无限的速度(用小的力)施加制动,而不是在低速下的完全制动。对于大多数已知的机械装置来说,这种可自由构造的传递变化实际上是不可能的。例如,坡道(凸轮)理论上可以从垂直起点(无限速度)切换到水平终点(无限力),尽管它也有机械约束,例如线压力和表面的负载能力以及允许的曲线半径,并且它可以被分配现实中不存在的理论路线,例如表面区域中的“环”。
随后,将示出大量要被优化的操作范围和/或运动范围,特别是在致动器性能方面与最佳操作点的故意强烈偏离。此外,使用“总致动行程”的不同定义,因为总的可能致动器操作可以包括不直接用于制动器致动的区域。即使在用于致动器运动的这些特殊区域中,高度“低效”的操作状态也可以是有利的。
该EMB将有利地利用一个致动器马达或者例如出于安全原因利用两个致动器马达以用于制动器致动。在这种情况下,通常用于行车制动的致动器可以满足在断电状态中(取决于要求)自动切换到释放状态或制动状态的要求,并且第二致动器可以在其最终状态中保持断电(例如,通过利用蜗轮)并且主要用作驻车制动器,驻车制动器在其最终状态中保持断电并且仅在例外情况中进行行车制动。此外,在电致动器马达本身中,可以优选地在致动期间获取改变,例如电压改变、例如绕组的切换、场监控或增强等。当然,在电磁致动的情况下,电磁铁的力也可以沿着致动路径变化。
通常,非线性EMB需要磨损调节器和/或磨损调节装置,以便在有利的范围中操作非线性部件。在没有磨损调节器的情况下,只有当改变足够小而仍然能够有意义地利用非线性部件时,或者当要利用的非线性部件的范围可以被跟踪时(具有延长的操作时间),操作才是可能的。在这种情况下,磨损调节器通常也将具有通常可以被描述为非线性的行为,因为它例如可以仅在“更多再调节”的方向上设计,或者将仅实施调节过程,直到达到某一目标,例如某一衬片推压力或某一再调节运动。
诸如“和”、“或”、“和/或”之类的术语基本上是非排他性的。原则上,特征也可以是多个,例如,几个弹簧而不是一个指定的弹簧,或者几个制动致动器而不是一个指定的致动器。布置表示是几种可能性的一种表示:例如,如果示出了压缩弹簧,那么这也可以用拉伸弹簧或组合,或者其他推力或拉力来实现。因此,具有相同或更好效果的修改也是可能的,例如,当弹簧在所示之外的地方被截断时。
在当前情况下,“非线性”被理解为不是基于恒定传递比的任何行为,例如公共传动单元。这种非线性行为可以被非常不同地限定。
示例:
·致动路径上输入力和输出力之间的曲线
·限于仅一个运动方向
·限于某一扭矩或某一力
·当一个部件静止不动时,允许另一个部件运动。
因此,在直线运动的情况中(如在制动衬片的情况中),结合传递比来谈论力和位移(或行程)是有意义的。对于旋转部件(例如接触凸轮或致动器马达),我们因此谈论扭矩和角度。一个位置可以被认为是角度或线性测量。在下面,这些表达被等效地使用,即“强力”也可以意味着例如高致动器扭矩。术语“控制”和“调整”也被等效地使用,除了明确指出区别之外。由于旋转运动和线性运动都可以在EMB中发生,因此力和扭矩和/或位移和角度通常在相同的意义上使用,即没有提到两个版本,尽管两者通常都发生,例如致动器轴的角度或衬片的行程。
“静止部件”相对于待制动的运动的中心轴是固定的(或静止的),例如相对于车轮轴承的非旋转部分。
“居中位置”指的是相对于摩擦表面的(例如,中心的)位置,即,例如在鼓式制动器或多盘式制动器的情况中,相对于两个制动盘表面区域居中或者位于距它们的相同距离处。摩擦表面是通常旋转或运动并且通常没有衬片的表面,衬片表面区域压抵在这些摩擦表面上。
“接触压力”是指用于向衬片施加推压力的力。例如,客车前轮盘式制动器的最大接触压力为40kN,卡车盘式制动器的最大接触压力为240kN。日常驾驶方式的平均接触力或推压力例如为最大值的1/4到1/3。术语“通常”因此被理解为表示当有意制动时总是施加的力,即当有意制动时几乎总是可以预期的力。例如,这相当于g/10的变形所需的力。推压力可以被几个摩擦副利用,例如对汽车盘式制动器而言两个摩擦副,或者对例如多盘(板条)式制动器而言更多个摩擦副。
术语“施加”制动被理解为是为了增加制动效果的操作(从没有制动效果开始,其中有利地存在气隙),而“释放”被理解为是降低制动效果直到没有制动效果并直到抬起衬片从而实现气隙的操作。制动效果可以被视为例如制动扭矩、制动力或车辆延迟过程,物理上最好被视为制动扭矩。“保持”和/或“保持范围”被理解为是被维持和/或保持在必要范围中的设定制动方法(例如,制动扭矩、致动器位置)。
在这种情况下,“制动致动器”被理解为是电制动器致动驱动单元,例如电动机(优选为BLDC,但也可以是其他的,例如DC或异步马达)或例如电磁体,但也可以是其他电的,例如压电的。制动致动器产生至少一个衬片推压力。制动制动器例如通过线性和非线性传递构件起作用,例如齿轮、凸轮、坡道、杆、缆索、链条、压力(在固体、流体、气体中)。EMB中仅执行或有意义地执行其他功能的其他致动器在这里被不同地提及,尽管制动致动器也可以执行其他功能,例如针对磨损实施的调节。
可以存在几个制动致动器,例如以实现更高的推压力、更高的致动速度或故障安全性。
还可以涉及至少一个弹簧动作,包括通过相对于弹簧动作的额外非线性部件。弹簧效应可以源自弹簧或其他形式的储存能量。至少一个弹簧可以是致动的或松弛的,完全有效的或支撑的,或者可以改变这两个支撑的方向。因此,最少一个弹簧可以例如有助于执行以抬起至少一个制动衬片,或者它可以实施制动器的致动,例如在驻车制动器的情况下,或者例如如果制动器出于安全原因应该“自动”转换到致动状态,例如在铁路制动器的情况下。任何数量的优选弹簧和致动器与衬片推压力的相互作用仅由所有这些力或扭矩的求和以正确的总和产生,由此合理的过程可以是将它们全部关联到用于它们各自的非线性部件的相同条件,例如将所有非线性部件关联和/或转换成一个统一的致动测量或尺寸,即例如致动器角度或衬片行程。例如,可以利用这种弹簧动作来支撑制动致动器(“能量摆动”),或者例如以这样的方式来选择弹簧致动的驻车制动器的非线性部件,即,弹簧争取合理的完全制动效果,并且如果存在太多的气隙,那么它仍然具有致动储备,并且如果适用,作用在磨损调节上,并且在“完全释放”状态中,致动器上的“释放的保持扭矩”变得如此小,以至于弹簧致动是安全地可能的。
例如,对于一个制动致动器来说,也可以设定或释放应用弹簧的驻车制动位置,而对于另一个制动致动器来说,当驻车制动位置被释放时,执行行车制动。两者也可以互补,使得在该行车制动功能失效的情况下,驻车制动功能由此执行有序的和/或调整的替代行车制动。
“力分配或扭矩分配”(在这里通常使用并理解为等效)可以从一个致动器动作(即主要是制动致动器)产生至少两个动作。例如,制动致动器可以在致动开始时首先执行磨损调节器运动,然后在额外的、正在进行的致动期间执行实际的衬片压力,而不是磨损调节。为此,例如,行星齿轮可以首先旋转至少一个无负载的、平滑运动的磨损调节器螺丝,并且当螺丝负载(衬片推压力)起作用时,切换到用于实际衬片按压压力的输出。这种分配可以受到弹簧、预加载力、滑动离合器或联轴器、游隙和公差等的影响,还可以受到诸如电磁体或方向依赖性的切换功能的影响。
因此,在EMB中使用“气隙”(或总气隙,其由每个摩擦副的所有部分气隙的总和组成),以便在没有剩余制动扭矩的情况下操作制动器,或者还防止拖拽或夹紧衬片,这将导致过热或更大的制动扭矩以及由于导致的热膨胀而产生的更多热量。相应地,在气隙中发生制动器致动运动或制动致动器运动(或推压力没有明显增大的运动),并且随后发生推压力增大的运动。因此,磨损调节影响气隙和/或将气隙保持在规定的范围内。
“接触点”可以定义为克服气隙并产生初始衬片推压压力以及因此产生初始制动扭矩的点。实际上,这将是已经存在轻微衬片压力或轻微制动扭矩的点或区域。
“弹簧或弹簧动作”可以由任何优选的弹簧动作和/或弹性装置(拉伸弹簧或压缩弹簧或其他已知的弹簧结构形状、气动弹簧等)组成。然而,弹簧在这里也被称为用于储存机械能和释放机械能的所有可能性的集合术语,其在这里可以被合理地应用,即,也作为例如磁力或“气弹簧”。因此,在这种情况中,弹簧可以被替代,例如,也可以被具有排斥力或吸引力的磁体替代,或者被橡胶部件或弹性体部分部件。
术语“磨损调节器”和/或磨损调节装置特别是指一种装置,尽管存在例如30mm的衬片磨损和其它磨损(例如制动盘多达例如2mm),但该装置仍将非线性部件维持在计划的运动范围内。例如,优选地,它可以是至少一个螺丝,但是它也可以是制动致动器本身,当其非线性部件已经被设计成允许这时,它因此补偿部分或者甚至全部磨损。磨损调节器也可以是压力传递过程,例如流体压力传递杯状柱塞,其例如通过狭槽释放供应用于所需的磨损调节的流体,或者在热膨胀情况下能够移除流体。因此,磨损调节器可以优选地由制动致动器操作,但是也可以不同地操作,例如手动操作或者根本不操作(这是有利的,例如在低预期磨损或可能磨损的情况下)。在实践中,如果适用,还可以提供混合的变形,例如,磨损调节是必要的但是还没有实施,或者磨损调节在涉及公差的情况下实施,即“不正确地”。这种混合变形可以考虑例如尚未实施的公差部分,或者例如在制动衬片上插入制动致动器的线性运动的位移时的公差部分。假设磨损仅可以增加,磨损调节通常只可以在一个方向上起作用,并且磨损调节可以与磨损模型相关联,使得将只实施模型认为有用或必要的再调节。磨损调节可以优选地分为两个过程:建立正常推压压力之前的再调节和执行致动运动之后的再调节。
通过用足够大的力将制动衬片按压在摩擦表面上,可以产生所需的制动效果。
在EMB的情况下,通过利用电致动器来产生主要力,例如马达的扭矩。
此外,一个或更多个弹簧在操作中可以是有效的。例如,EMB可以被设计为弹簧致动的驻车制动器或行车制动器,其由电致动器以受控的方式抵抗弹簧力而释放。或者弹簧可以仅作为支撑过程,以便减轻致动器的负担。弹簧动作的方向也可以改变,并且例如,在低致动时支持制动器的释放,以及在更高致动时减轻致动器的负担,即提供致动辅助。弹簧起着能量存储的作用。然而,能量也可以以其他方式储存(例如,作为压力),所以通常应该说“储存的能量”(而不是弹簧)。
由于摩擦表面和制动衬片之间的挟带效应,自放大或自监控也可能在制动器中发展。
当运动速度改变时,不论是直线运动还是旋转运动,质量惯性力都起作用。
特别地,因此有多达五种类型的有效力:推压力、致动器力、由诸如弹簧的蓄能器产生的力、自放大力(增强或减弱)以及在某些情况下由质量惯性本身产生的力。
因此,EMB的功能源于致动器位置和/或制动衬片位置与导致的推压力之间的关系。为了确定当前条件,当记录衬片推压力路径图时,将是有利的,但是在没有力传感器的EMB的情况下,只能测量致动器电流。然而,当有利地计算出加速期间的质量惯性效应并考虑其他值(例如马达rpm和温度)并可能为每个制动器存储这些精确的转换影响时,这可以很好地转换成致动器扭矩。
还可以利用上述过程,以便在致动过程中控制它是否如预期地发生或者被移位和/或偏移或扭曲。特别是当气隙与预期不对应时(通常由于制动衬片的磨损),可能会发生偏移,例如,未考虑的摩擦损耗可能会导致变形。
实际曲线有利地是力-路径图和/或致动器扭矩-角度图,其中致动器扭矩待由致动器电流确定。假设在已知非线性部件的情况下,致动器扭矩的已知进程实际上必须是可观察的,一方面可以推断实际进程是否偏移直线距离(这对应于必要的磨损调节),或者实际进程是否必须乘以因数以便对应于预期的进程,这因此意味着机械损耗高于或低于预期。两种效果的组合也是可能的。
优选地,可以利用从致动器扭矩和线性衬片行程计算出的夹紧力,因为在这些中,由于磨损而产生的位移最有可能可识别。因此,借助于实际的过程值,可能区分磨损再调节是否由于位移而是必要的,或者机械损耗由于必要的倍增而在此刻实际上有多高。原则上,这可以通过利用统计方法来实施,利用统计方法可以识别各种影响因素,希望将这些影响因素识别为测量值的某些偏差的原因,并且在这里提出了所有这些方法。
如果与假设进程相比,从实际进程得出结论,即接触点位于与预期位置不同的位置,则可以由此推断出磨损再调节的必要性,并且这也可以被执行。在执行过程中,例如,存在这样的可能性,即必要的调节(i)可以被精确地设定(如果足够的分辨力是可能的),只能不精确地执行它(ii)(在分辨力差的情况下,例如,当只有一个齿可以前进时),(iii)它只能由机械工在精度公差内或多或少地执行,或者(iv)不能够完全执行它,因为只能够再调节制动器,例如在“释放状态”中,或者只在某些状态或运动中,例如克服气隙或某一强度的制动。
因此,可以比较再调节的设定点目标值和再调节的实际值,并利用由它们产生的任何差异,以便在由该值改变的状态中操作制动器的控制模型以用于误差补偿。
根据该过程,因此特别有两个磨损调节:一个实际上使衬片更近地在一起,另一个由制动致动器覆盖。前者通常只能够在没有夹紧力或夹紧力较低的情况下被制动,并且通常具有比实际制动器致动更粗略的分辨力。偏离要求的再调节部分(例如,因为已经由于分辨力而进行了太多或太少的再调节,或者因为,例如,在施加的制动期间不能够进行调节)优选地通过以偏差修正其线性行程而利用制动致动器进行调节。
两种磨损之间的关系可以随着每个制动施加而改变。
还必须考虑机械损耗,以便增加确定所需磨损调节的准确度。一方面,这可以在理论值的基础上执行,但是也可以通过比较致动时的致动器扭矩和松开时的致动器扭矩(相对于致动位置)来估计损耗,并且从该估计,无损耗值可以例如被定位在中间。
还可以考虑制动器上的摩擦热发展,以便增加确定必要的磨损再调节的精度:例如,利用温度模型,可以预测由于制动的摩擦热而在制动器上的某一点处将产生什么温度,并将其与实际温度进行比较(例如,在衬片载体、磨损调节器、致动器处)。然后可以执行磨损再调节,使得实际温度与设定的目标值温度相匹配,或者通过磨损再调节使制动器(例如左制动器和右制动器)的实际温度相匹配。
例如,实施用于衬片的磨损模型也是有利的,磨损模型例如将由夹紧力、制动扭矩、速度、温度等来估计磨损,例如在航空器着陆的情况中,以及在仅允许被该模型分类为现实的磨损再调节的情况中。
磨损调节器优选地包括位置稳定元件,该位置稳定元件在没有例如来自螺丝的动作的情况下保持其设定位置,该螺丝也可以有利地具有足够的摩擦或者被提供足够的摩擦,使得其不会自动改变设定位置。例如,它可以配备有棘轮,因此只允许朝向先前衬片推压力的旋转方向。如果适用,它可以设置有棘轮(或者甚至额外的棘轮),当致动器以与再调节相反的方向运动时,该棘轮允许这种相反的移动。在一个EMB中可以有几个调节器,例如两个,即例如每个衬片一个调节器,调节器也可以是不同的,以便例如补偿衬片的不同制动效果,或者每个EMB一个公共调节器。再调节可以设置有限定的运动限制,例如端部止动件或游隙,其仅在一定程度的致动后才导致再调节。调节可以包括力测量部件或扭矩测量部件,例如仅允许某一再调节扭矩的滑动联轴器。扭矩测量部件也可以是例如用于再调节的致动器,其中例如扭矩通过电流确定,因此再调节被控制或调整。
内部蹄式制动器几乎总是在制动蹄之间或制动蹄和一个“固定”部件之间安装弹簧。这些也用于客观的非线性致动中,并且也可以有利地被利用以便校准致动器电流或致动器扭矩,因为它们在负载被施加之前施加限定的力。一方面,为了即使在非制动状态中也保持夹爪稳定,另一方面,当然是为了使衬片在非制动状态中抬起。这种拉伸弹簧或压缩弹簧当然也可以用于所有其他的制动器设计,其中必须人工地产生“固定部件”,因为例如对于浮动卡钳盘式制动器,内侧衬片和例如位于浮动卡钳上的外侧衬片的位置由于磨损而相对彼此偏移,因此浮动卡钳不会相对于盘位置“固定”。例如,为了产生相对于盘的“固定”位置,可以“拖动”弹簧加载的销(或几个,例如在两侧),即制动期间,制动衬片的端部位置可以由夹紧力相对于衬片表面和盘限定在限定位置,并且在这方面,制动衬片的端部位置可以以类似于用于内部蹄式制动器的方式的方式限定,例如类似于弹簧制动器衬片的端部止动件,当鼓式制动器衬片完全松开时,鼓式制动器衬片靠置在该端部止动件上。这种“固定”位置当然可以由在这里描述的所有可想象的制动器设计产生。
应用弹簧的制动器(“常闭”)必须通过电致动器抵抗弹簧力在大部分时间保持打开。因此,要求这可以用尽可能小的致动器功率来执行,即,用于处于“松开”状态的弹簧和致动器的非线性部件需要致动器上的尽可能小的力。例如,开关逆变器(例如电压逆变器)因此被利用,以便以最低的可能输入电流(进入逆变器)保持致动器“松开”。当切断电源时,EMB进入“致动”状态,运动顺序可能受到额外措施的影响,例如制动电阻、电气控制或机械影响。最小“松开”保持电流将几乎与对恒定马达扭矩的非线性部件的另外提出的尺寸确定相反。因此,弹簧动作的反向可以以这样的方式实现,即在“完全松开”的情况下,非线性部件(例如弹簧的)作用在“松开”方向上,因此致动器必须启动致动过程,然后如上所述执行该致动过程。
在“致动”状态中,非线性部件可以设计成使得即使在最不利的公差和不正确的调节的情况下,致动器也可以安全地执行松弛。引擎性能方面的优化在这里也没有发挥重要作用。
特别有利地,非线性部件也可以设计成使得在没有制动鼓或制动盘的情况下(例如在组装过程中),通过致动器的致动是可能的。
上面已经描述的弹簧动作的包络(envelope)是如何可以实现在没有致动器功率的情况下保持的稳定位置的示例。额外的磁体或电磁体也可以保持位置,也与保持区域中有利地设计的非线性部件相结合。也可以提供几个稳定位置,例如通过致动凸轮中的凹部或平坦点。
这种稳定位置使得也可以将行车制动器用作驻车制动器。例如,在基本上自开启的EMB中,凸轮上的平坦点或凹陷可以产生局部稳定位置。凸轮或其他非线性部件也可以具有两个可用的致动方向,一个用于行车制动,一个用于驻车制动。
因此,非线性部件的有利成形将提高基于致动器扭矩的特征进程(例如,具有接触点的开始位置)识别致动过程中的特殊点的可能性。这种识别也可以结合另一个位置检测(“传感器”)来执行,例如以满足安全要求。
非线性部件,特别是用于测量和/或设置参数的非线性部件,也可以设计成使得在制动开始的致动状态中,在致动器处出现可用的高扭矩,以便能够尽可能好地检测该接触点。有利地,也可以选择非线性部件的某一进程,例如在开始阶段中的较低的致动器负载,以便克服质量惯性,随后是更高的致动器负载,以便检测衬片接触。
自由度,例如弹簧,可以内置到致动运动中(由致动器或弹簧引起),因此即使当输出致动运动由于缺乏自增强而受阻时,也能够实现输入致动运动。例如,致动弹簧或致动器可以试图致动处于静止的EMB,即没有自放大,但是在没有自放大的情况下可能没有足够的力来能够执行致动运动。例如,弹簧可以在驱动单元侧(例如在致动器侧)争取这种致动运动,但是当所需的力由于自放大而减小时,只能够在输出侧执行这种运动。例如,这使得相当多地自放大的EMB能够被“预加载”到处于静止的准备制动状态中,随后在小的初始运动的情况下通过自放大触发强制动。如上,松开的非线性部件可以使得松开过程即使在这些情况下也是可能的。
在自增强的EMB,特别是高度自增强的EMB的情况下,自增强不仅会由于摩擦系数的改变而改变,还会由于例如瞬时有效几何形状中的改变的其它改变而改变。例如,在内部蹄式制动器的情况下,如果在顶部执行致动而在底部执行磨损调节,则合力会改变作用点,从而也改变自增强部件。一方面,这可以在非线性部件中被考虑,另一方面,当推压力和制动扭矩从致动器扭矩推断时,或者反之亦然,当致动器扭矩被确定以用于目标制动扭矩时,这可以在制动扭矩的计算中被考虑。同样,优选地设计几何形状使得不会由于过度的自增强而发生EMB的意外卡住。
例如,致动器可以具有高达125℃的“汽车(automotive)”温度范围,例如,它们利用例如规定高达200℃的漆绝缘铜线和适合高达180℃的磁性材料。这意味着可以在高温(也是允许的)下,仅以比低温下更低的功率操作致动器。
当致动器必须长时间施加力以便保持位置(或位置范围)时,其将加热自己。当长时间制动时(例如下坡行驶、航空器着陆等),由此引起的加热也将到达致动器。在致动器上发生延长的自加热和/或制动加热的区域中,并且如果致动器力由适当的非线性部件降低,特别是具有降低的电功率需求的非线性部件,那么在这种情况下,可以使用更小尺寸或更具成本效益的致动器。
例如,在山口路上长时间的下坡行驶,对客车而言只需要几百Nm的制动扭矩(作为比较:前轮全制动扭矩约3000Nm)。因此,可以通过设计(多个)非线性部件来降低在致动器处用于在该范围中保持制动所需的扭矩,但是仍然允许在致动器处的在其它范围中的更高扭矩,以总体上实现快速的制动施加过程。
对于航空器着陆,最显著的热量产生将发生在短暂的重载制动期间(例如,起飞中止)。例如,如果允许150℃的致动器温度,并且假定在长时间制动过程中在致动器位置处的100℃的制动器温度,则50℃现在可用于散热。
当制动器在短暂制动期间仅接收致动器位置上的50℃时,那么100℃仍然可用于散热。因此,在这个例子中,对于长时间制动,保持扭矩以及由此对马达产生热负荷的保持电流应该是短暂强制动的一半。
这与确定用于恒定马达扭矩的非线性部件的尺寸相反。
如果制动器被强烈加热,则衬片的摩擦系数会降低,这需要更高的推压力。这可以使得有必要大大增加推压力,尤其是对于强自激励的制动器。因此,有利的是设计非线性部件,使得这种推压力是可能的,和/或设计非线性部件,使得这在更小且更便宜的致动器的情况下是可能的,或者使得这种推压力是用弹簧可实现的。
在这种衰减补偿的情况下,有利的是设计非线性部件,优选地用于制动衰减补偿的非线性部件,特别是用于自激励或高度自激励制动器,使得随着摩擦系数降低(通常较早发生),较高的致动器位置必须可用于较高的推压力,热膨胀也应该被有利地计划,即,具有较低的紧急致动器位置的盘膨胀,或者具有较高的紧急致动器位置的鼓膨胀,然后,在较长的制动期间,热量到达致动器安装位置,并且在这里使用较低的致动器扭矩。
利用这种非线性部件的设计,利用自增强和强自增强制动器首先变得有意义。
在鼓式制动器的情况中,直径随着鼓升温而增加,而在盘式制动器的情况中,由于较慢的加热,制动盘膨胀,并且卡钳扭曲。可以利用或设计这些效果,使得在影响致动器安装位置的延长时间的加热的情况下,当制动器升温时,致动器扭矩延迟下降或减小(当例如,在盘式制动器的情况中时,卡钳伸长被延迟添加到盘伸长)。
非线性部件,特别是用于磨损再调节的非线性部件,可以设计成使得在待调节的磨损的情况下,实现磨损再调节。这可以在正常致动过程中执行。例如,如果气隙太大,那么将需要比正确的磨损再调节更多的运动,并且可以利用这种额外的运动来致动磨损调节器,例如,带齿滑轮上的齿可以进一步转动,因此可以转动再调节螺丝,由此可以防止转回。
然而,当前气隙的修正也可以通过其自身的运动顺序和/或通过使用致动器操作和/或非线性部件的特殊区域而独立于正常的制动器致动来执行。
在磨损再调节的特别有利的实施例中,合适的非线性部件,特别是用于克服制动衬片和摩擦表面(特别是摩擦衬片)之间的气隙的非线性部件,启动气隙中的快速衬片运动,例如,快速运动(例如致动凸轮上的端部止动件的运动)获得对气隙的克服过程和/或有利地仅在克服预定间隙或预定运动时接替该过程,该预定间隙或预定运动例如对应于期望的气隙(即,仅当例如气隙被精确地正确设定时,衬片才以该运动值到达接触点)。从接触的时刻开始,产生相当多地可测量的接触扭矩,接触扭矩可以例如用致动器测量,和/或由机械装置指定,例如限制。
当气隙中的运动有利地快时,扭矩确定变得比正常的衬片推压力可能实现的更精确。现在,将实际确定的接触点与预期的接触点进行比较,从而触发期望的再调节,其可以通过例如额外的运动来触发。
有利地,也可以设计至少一个弹簧,并且也可以存在没有弹簧动作的区域。当这种特殊运动被触发时,可以首先测量克服瞬时损耗所必需的扭矩,然后另外测量已知的弹簧扭矩,然后测量接触点,最后致动磨损调节。通过用已知的弹簧和快速平移来检测瞬时损耗校准,因此特别精确的磨损再调节是可能的。
例如,这些运动可以在正常制动施加过程中在正常通过气隙期间执行,或者在否则不用于制动施加的旋转区域上执行。这些动作也可以分开,例如,在正常制动施加期间确定接触点,以及在制动后在其他未使用的旋转方向上再调节。再调节也可以是量化的,即通过一定程度的运动以限定的步长或或多或少的无步长地进行量化。这种调节原则上可以在两个方向上进行,但是经常只在使衬片更靠近摩擦表面的方向上进行。再调节可以在有例外或规则的情况下有利地工作,并且例如不对接触点调节与温度相关的波动。
不幸的是,在实践中并不存在如此清晰的“接触点”,它主要是或多或少的软过渡,其中进给运动需要增加进给力,因此将有利地使用用于增加的进给力的合适的检测,例如曲线上的几个点或阈值,并且如果适用,使用诸如已经在上面进行估计的瞬时摩擦或温度的修正,当在两个方向上执行磨损再调节时,这还可以甚至更好地被估计。
特别有利的是,预先使制动器进入尽可能明确的状态:例如,浮动卡钳可以位于“任何地方”,即不知道总气隙如何分布在衬片上。
因此,有利的是,首先触发清理过程,例如,创建衬片或设计衬片,以便提高上述过程的准确性。
在这里,非线性部件,特别是用于磨损再调节的非线性部件,优选地沿着从致动器到衬片推压力的路径以及任何弹簧的路径与磨损再调节一起作用。在这里建议,磨损再调节从制动器致动所必需的一个致动器、第二致动器(当存在时)、从两个致动器(例如,当两个致动器都处于用于该目的的位置时)、或者甚至额外的再调节致动器导出,然而,额外的再调节致动器对其传动单元、连接器和控制带来额外的成本。例如,制动致动器可以在通常不用于正常制动的方向上被致动以用于磨损再调节,并且例如不引起制动衬片的任何行程,或者例如仅某一行程,例如仅到达接触点。这种磨损再调节也例如仅在两个致动器都处于某一位置时才有可能,使得每个致动器可以单独利用该位置以校准其位置测量,例如利用该位置作为端部止动件。在磨损再调节中,例如,可以存在限制功能,例如滑动离合器,其防止过度的磨损再调节,或者故意的游隙或公差,使得磨损再调节优选地仅在已经克服游隙或公差之后开始。摩擦棘轮或正棘轮可以将磨损再调节限制在“使衬片更靠近摩擦表面”的方向,有意的摩擦或运动的任何其他并发症可以防止无意的再调节(例如,由于振动)。
调节的非线性部件,特别是用于磨损再调节的非线性部件,也可以与致动的非线性部件相互作用:例如,可以确保尽管磨损再调节在极端情况中将衬片和摩擦表面之间的气隙(在制动器被释放的情况下)设定为“不再有气隙”,甚至可能引入某一可容许的永久压力,但是致动中的非线性部件仍将允许在这种情况中的制动器致动。
在松开运动结束时,可以有利地利用另一非线性部件,以便不仅抬起外侧衬片,而且抬起内侧衬片离开盘。
鼓式制动器几乎总是配备有拉伸弹簧,拉伸弹簧将制动蹄拉回,一方面为了在制动后将制动蹄再次抬起离开鼓,并且也为了将制动蹄保持或引导在一起,或者再次压缩液压展开缸。这种双作用液压缸还可以实现“浮动”补偿运动,以便向两个衬片施加压力。
这种浮动补偿运动不一定必须存在于机械推压的衬片。然而,优选地,机械衬片压力可以“浮动地”安装在这里,即,机械展开体可以以这样的方式安装在这里,即,当通过推压力施加制动时,机械展开体呈现居中位置,并保持该位置,例如,在松开后通过某一(也是有意支撑的)摩擦锁定。因此,松开的弹簧优先被拉回紧靠该居中位置,并且可以例如具有安装的端部止动件,以便将产生的气隙的尺寸限制在某一尺寸。
当有(拉伸弹簧或压缩弹簧)可用于将衬片移动离开摩擦表面时,同样的情况可以经过必要的修改而应用于盘式制动器,其中至少一个弹簧动作紧靠居中位置(例如,通过例如弹簧加载的销抵靠固定部件的摩擦接合来保持,并且在拉伸施加期间被发现)。端部止动件又可以限制气隙的尺寸,导致例如占据居中位置的椭圆形孔中的弹簧加载的销。至少一个额外的弹簧获得衬片的抬起,并且槽孔的行程限制抬起运动。例如,这可以发生在浮动卡钳的两侧,并且可以只影响浮动卡钳或已被致动器致动的衬片(通常是内侧衬片)。
类似地,在多盘式制动器(板条式制动器)中,可以提供抬起行程限制器和弹簧的整个链,以便抬起和居中所有衬片载体,并且此外,抬起行程限制器和弹簧的一个(或相同的)链可以抬起和居中具有摩擦表面的盘,使得所有摩擦表面和衬片表面以限定的气隙抬起离开彼此。这可以应用于所有制动器,即使在使用压力传递推压部件或磨损调节器时。当然,所有其他的都可以用来代替弹簧能量以用于抬起。
原则上,可能希望总是在相同范围中利用非线性部件,以便有利地实现“几乎恒定的致动器扭矩”,即使在热膨胀的情况下。然而,由于热膨胀,磨损调节器总是必须在两个方向上进行调节,用于实现恒定的接触点和/或气隙,这可能导致磨损调节器中的相当大的磨损。
然而,有利的是,不必连续调节或重置磨损调节器,使得尽管存在热膨胀,气隙仍保持恒定。
然而,这不断地偏移(因为摩擦制动器在被致动时总是产生热量)非线性部件的实际利用的部分,这因此可以被相应地调节。因此,“几乎恒定的致动器扭矩”是不可能的。
尽管存在非补偿的热膨胀,但EMB始终可以被操作的事实是显而易见的最低要求。此外,因此有利的是,实施所有(或某些)所提及的优化在所有温度下工作,即,例如,尽管存在热膨胀(以及因此不移位的非线性部件的范围),“保持位置”或“接触点的检测”仍然工作。
客车前轮上的盘式制动器夹紧力从零开始(或者如果例如弹簧帮助松开它们,则从略低零开始)并上升到例如40,000牛顿,由此力增加的进程可以显示突然的变化(例如在接触点处)。有可能产生非线性传递,这相应地强烈和快速地改变力比,但是这可能导致极端的形成(例如,具有尖端的凸轮),这将在制造、生产和操作中引起问题。
当其他机械解决方案,例如具有非恒定半径的齿轮副、滚珠坡道或具有螺旋而非圆形滚珠轨道的滚珠坡道、或杠杆替代物,对于生产目的而言甚至是机械上可行的或合理的时,在实践中可以提供比实现恒定致动器扭矩所需的EMB的传递比的更小修改。此外,当凸轮形状不应该具有太“尖”的位置(即太小的曲率半径)以便将机械负载(例如线负载、赫兹压力)保持在期望的界限内时,传递比的可能变化也仍被认为不足以产生恒定的致动器扭矩。
因此,许多已知的非线性部件只能以非常有限的方式用于“恒定马达扭矩”。例如,当需要改变1:10的扭矩传递比时,例如5mm的杠杆的正常距离必须改变为50mm,这需要在5mm范围中的非常好的精度,以便不将其定位在例如4mm处,并且进程在这里几乎不能被设计,而是由几何形状预先确定。例如,当非中心齿轮的最小半径为20mm时,那么7倍大的齿轮将已经具有140mm的半径,这也需要用于扭转的空间,并且由于成品齿,从小半径到大半径的发展只能设计到非常有限的程度。因此,滚珠坡道通常具有恒定的坡道斜度,而非恒定的坡道间距可以导致不稳定的滚珠位置和/或斜度只能在一定范围内改变。
因此,非线性部件被优选地考虑良好的可制造性或生产能力以及温和的操作而设计,并且如果适用,传递比的过度改变将被防止。如果适用,这可以使(很大程度上)恒定的致动器扭矩成为不可能。相反,在所有形式的设计中,致动器扭矩曲线被优选地设计,使得产生容易产生的和约定的平移曲线,例如具有“软”曲线的凸轮,用于有利的机械加载。
这种对传递比的有意限制的设计能力可以有利地与例如在制动器再加热过程中用于长时间位置保持的减小的保持扭矩(见上文)相结合。
在致动过程期间,在最大机械致动器性能范围中操作致动器的主张在物理上是正确的。然而,在这里,相反,特别考虑当机械致动器功率为零或较低时,应如何设计非线性部件。例如,当致动器位置将被保持(大约)时,角速度乘以致动器扭矩的乘积为零或较低,因此优选地非常远离最大机械致动器性能的范围。
致动器负载随着致动而增加
在电磁致动的情况下,当电磁致动器利用随致动行程增加的电流时,对其进行调整是非常有利的,这可以例如通过随致动行程增加的致动力来实现。
例如,当衬片与摩擦表面接触时,可以期望具有最快的可能运动,以便为测量提供更好的可检测的致动器扭矩。然而,如果由于不正确的调节或一些其它偏差(例如热膨胀),该致动器扭矩变得对于致动而言太大,则该非线性部件可能变得无效,并由较慢的非线性部件代替,例如通过允许初始非线性部件在弹簧力被超过时能够实现致动器的这种额外旋转运动,从而较慢的非线性部件变得有效。可以将此与额外的自动换档是否有效进行比较,额外的自动换档对于改变非线性部件的传递比是额外地有效的。例如,这可以设计成使得两个凸轮被致动,其中通常较陡的凸轮首先启动,但是较陡的凸轮由弹簧带动,并且如果有太大的扭矩,它可以被留下以便让较平坦的凸轮动作。例如,这也可以应用于螺丝,因为较快的螺丝首先启动,当超过其驱动扭矩时,较慢的螺丝接替。也可以有从一个驱动单元到另一个驱动单元执行的多于两次的这样的传递,并且各个驱动单元又可以是线性的或非线性的,并且各个驱动单元也可以被具体地影响,例如通过棘轮被防止返回。
当只存在一个非线性部件时,也可以使用这种方法。例如,在自激励制动器的情况下,驱动扭矩不足以在静止时实现所需的致动运动。在这种情况下,这种自由度将被内置(例如弹簧),利用该自由度可以执行直到期望位置的致动,然而,非线性部件仅可以在减轻非线性驱动单元扭矩的情况下执行,因此例如当随着运动开始自放大时。
这些点不被认为是相互依赖的,即任何一个都可以应用,而不考虑其他点,并且也不考虑其他点是在之前还是之后想到的。
如果适用,本发明涉及一种电致动的摩擦制动器,其具有在致动运动期间变化的至少一个传递比,由此具有特殊要求的范围将决定在那里占优势的非线性部件,并且机械的或传递压力的中间构件也是可能的。
如果适用,本发明涉及一种电致动制动器,其具有随致动运动而变化的至少一个传递比,并且具有最少一个磨损再调节,其中机械的或传递压力的中间构件也是可能的。
如果适用,本发明可以涉及一种机电制动器,其具有在致动运动期间可变的至少一个传递比和在致动期间的各种功能,其中机械的或传递压力的中间构件也是可能的。
如果适用,在本发明中可以可选地提供以下特征和特征的组合中的一个或更多个:
可能的有利实施例不是在最快的可能的致动时在最高的机械致动器功率或恒定的致动器扭矩的范围内操作制动致动器,而是在由此以特殊要求偏离此的至少一个操作点或操作范围内操作制动致动器,特殊要求例如为在致动器的零或接近零的输出功率下的重要操作条件,当例如致动器位置或致动器位置范围应该被保持并且大小应该被最小化时,特殊要求例如为用于该过程的电流或致动器的热负荷;
考虑车辆行为,即,在非线性部件中没有提供,在最大和更快的致动时可以建立多快的制动扭矩和在哪个车轮处建立多少制动扭矩,由此得出结论,制动致动器在区域中遵循该要求,并且不在任何其他最佳条件下运行,例如最高功率;
用于致动器操作的电子器件主要在很大程度上减少在保持位置或位置范围期间的电能消耗(例如电流消耗),以便仅能够实现保持,并且为此目的,使用例如位置测量、位置设定(例如开关)或时间设定,直到因此到达位置(并且在时间设定之后减少),或者仅利用最小电流,这是由于调节特性防止在某一范围中的马达角度变化,并且在该位置或该位置范围中的非线性部件(例如,来自弹簧致动和致动器致动和/或用致动器的松开)优选地被设计成使得致动器扭矩在这里变小至最小;
非线性部件以这样的方式设计,即考虑对车辆的短期、中期和长期供电,例如安全特性曲线,其在短期中能够实现相当大的过电流,但是在长期中(例如保持位置或位置范围)仅能够实现接近额定电流的与温度相关的电流,并且如果适用,EMB以这样的方式相互协调,即例如,只有最必要的工作在非常小的电流下是可能的,或者EMB使它们的致动行为相互适应并适应可用的电流,并且这种适应对于不同的电源以相同的方式执行或者适应相应的电源,使得例如考虑例如具有较低电流输送能力的备用电源;
用于几个制动器的非线性部件以产生整体优势的方式相互调节,例如,被认为对于快速全制动最重要的制动器(例如前轮制动器)优先建立制动效果,并且为此,例如,不太重要的制动器被优化到其他优点(例如,它们在这种状态下需要较少的电流以便使其可用于更重要的制动器),并且各个非线性部件(也例如在某些范围中)因此被设计为例如整体优化,该整体优化还可以考虑改变条件,例如加热或当前车轮负载分布;
相对于慢制动致动器运动或无制动致动器运动的非线性部件和/或相对于快制动致动器运动的非线性部件,例如车辆上的至少一个EMB的ABS振荡或振荡ESP操作,是相对于可用的电源和保险丝设计的,和/或快制动致动器运动减少,使得非线性部件和电源是可能的,和/或这些振荡被更少振荡的操作代替,例如具有最佳滑移的制动;在“具有最佳滑移的制动”中,例如通过利用车轮速度的改变,以及与车轮制动效果的调制相结合,到改善的道路抓地力的传递被识别;
用于EMB制动致动器的内部调整防止高电流峰值,高电流峰值很难在操作时间上提供任何增益,例如通过防止致动器速度的快速改变,以及例如通过限制由于短路行为引起的电流,例如由静止的、缓慢运行的或甚至不平稳运行的制动致动器的全电流供应引起的电流。为此目的,致动器角度步长也可以以这样的方式来规定,即致动器可以用被认为是合理的电流来达到致动器角度步长;
在几个制动器的情况下,制动器以产生有利的总能量消耗的方式单独地(也单独地或成组地)被致动,从而例如非常轻微地延时,以便在致动器加速期间不使单独的质量惯性负载同时作用,或者例如在ABS致动和释放以及这些振荡的情况下,不使这些状态不利地重叠或者甚至彼此补偿,使得例如释放制动器与致动制动器重叠;
非线性部件在操作的最开始被设计成使得大量的制动致动器扭矩是可用的以便于加速操作,然后考虑这种非线性部件的机械执行允许这种情况的程度,非线性部件修改到高衬片运动速度;
非线性部件的操作范围被改变(例如未调节的磨损)或者它改变(例如磨损、温度);
在制动施加期间或在松开期间,非线性部件被改变,例如通过在操作点或范围中改变线性或非线性传递相对于彼此的行为,关于例如应用相关或力相关,一个非线性部件最初被应用,然后另一个随后的非线性部件被改变,例如最初较陡的滚珠坡道被旋转,然后较平坦的滚珠坡道被旋转;
在一个有利的版本中,最少一个非线性部件在设计过程、生产或制造期间不是固定的,而是可以在操作期间或者在致动或松开期间被调节,或者可以改变它本身,或者至少一个非线性部件的几何形状在操作期间改变(调节凸轮)并且没有被毫无疑义地预先限定,并且当该非线性部件的驱动扭矩增加时,例如通过后退(抵抗例如弹簧、滑动或联接离合器或其他力规格或扭矩输入),改变成再次能够实现输出运动的传递比(例如,通过使用凸轮的更平坦的部分或者例如杠杆的正常距离的更有利的值)。在操作期间改变的非线性部件也可以是电的,例如磁场减弱、电压改变、从例如极或绕组的切换和/或有意地改变致动速度,例如,以便允许可用的较低电源电压或节省电流;
凸轮上表面由具有合适硬度和粗糙度的金属片、棒、杆或线材(具有例如矩形或圆形横截面)制成,以便节省成本,并且该凸轮表面也可以用作弹性凸轮表面,此外,通过额外的弹性元件和夹紧点或支撑点,凸轮表面也可以在力的作用下选择性地变形,以便积极地影响斜度和行程,从而选择性地改变非线性部件和/或相应地,表面本身具有很少弹簧行为或没有弹簧行为,并且弹簧行为源自对中心部分的支撑,并且也可以引入预加载;
利用具有螺旋路径和/或非恒定斜度的滚珠坡道;
在一个接一个布置的滚珠坡道的情况下,首先扭转一个滚珠坡道(例如,具有最大斜度的滚珠坡道),并且仅在已经实施某一扭转或某一扭转扭矩(或另一标准)之后,下一个滚珠坡道的扭转才开始,并且如果适用,这被传播到一个接一个布置的其他滚珠坡道;
确定两个位置或角度:对于致动器(即精确地),例如由致动器(例如霍尔)给出,或者对于存储的致动器和推压位置(例如在凸轮、滚珠坡道或可调节凸轮或滚珠坡道上确定的),并且因此可以用其确定调节状态。磨损调节也通过机械的或压力传递的中间元件起作用,该中间元件有利地也与制动致动器(或相互作用的制动致动器)一起操作,该制动致动器直接从电流中获取能量或暂时将电能存储在弹性地作用的部件中,并在磨损调节期间利用它。
磨损调节源于直接或间接电驱动的凸轮、滚珠坡道或杠杆的旋转运动,并且例如通过有意的游隙或公差(以预设气隙尺寸)并且有利地通过力或扭矩限制来致动。
磨损调节由机械部件(如螺丝)或压力传递部件(如液压装置)组成。
磨损调节通过有意摩擦(如弹簧、抱簧)或其他位置保持(如磁铁)保持位置稳定。
磨损调节仅在一个方向上进行调节(例如,通过至少一个棘轮或棘轮动作,例如抱簧),并且当更换衬片时,磨损调节可以有利地手动或以其他方式重置。
磨损调节调节对预期接触点的力(扭矩)不足或过度推压运动和/或备注并执行后续调节,由此这些条件可以通过测量或检测扭矩、力、切换条件或制动致动器上的测量值(例如位置、扭矩、电流、电压)来机械地规定,并且该过程还可以考虑温度。
制动致动器扭矩和制动致动器角度(或推压力和接触行程)的值或类似的表达值在操作期间被确定并与存储值进行比较,有利地,同样的值也在松开期间被确定和比较,并且从确定值和存储值的偏差推断必要的磨损调节,并且如果适用,这被执行,如果适用,或者被标记为执行,由此条件也被包括在用于存储值的确定和/或利用中,例如已知的、确定的、假设的、估计的温度等。损耗,尤其是有利地,致动情况下的值的比较和松开情况下的值的比较,提供了瞬时值对与存储值对的位置的良好图像,并且这尤其有利地用于确定磨损。
磨损调节值或尚未调节(或不可调节)的磨损补偿值,表示例如被认为是必要的磨损调节,例如仍待执行的磨损调节,例如尚未执行的磨损调节,例如根本无法执行的磨损调节,和/或也表示关于这些值有多重要或可能或者另外地如何评估这些值的统计报表。优选地,例如,还没有被调节的磨损或无法被调节的磨损可以被视为已经通过将与衬片的运动线性相关的操作范围偏移这些值而被调节,从而原则上实现与其它磨损调节相同或相似的效果,并且非线性部件被设计为使得该偏移的操作范围也是可能的和/或在有限的程度上是可能的。
磨损调节由制动致动器或用额外的调节装置产生(其也可以手动地调节或在没有额外的调节装置的情况下调节),当认识到或假定已经假定很少调节或没有调节,或者制动致动器也有意地以调节方式额外地操作至少一次,甚至在例如制动操作已经完成之后,磨损调节也被执行几次。
调节快速通过气隙区域,以容易地检测小的衬片接触力(例如,与制动致动器),并且可以触发对额外运动的调节,并且具有有意的游隙或公差,以便当气隙正确时不触发调节或运动。磨损调节具有可用的保持功能(例如摩擦),其防止无意的调节(例如通过振动),并且可以具有单向功能,其允许仅在一个方向上的调节,当衬片被替换时,其可以优选地被返回到初始状态,或者当衬片被替换时,其自己有利地返回到初始状态,和/或当磨损调节无法被致动时,检测必要的磨损调节,并且必要的调节可以被“注意到”(例如通过张紧的弹簧动作),直到磨损调节器可以再调节它,例如它因此被减轻。
可以通过致动运动改变的传递比以这样的方式设计,即部分或全部磨损调节可以通过制动致动器来执行,从而为制动致动器提供可控的位置,可控的位置通过必要的磨损调节来偏移(并且如果适用,有利的设计在这方面也是可能的)。
力分布和/或扭矩分布可以将致动器动作引导到至少两个不同的确定,例如制动致动器首先通过例如行星齿轮或例如滑动离合器致动磨损调节,然后随后通过例如衬片推压力。
磨损调节由制动致动器上的测量来确定,这有利地利用了诸如弹簧的校准,并且优选地利用无损耗的情况作为致动和松开之间的中点。
弹簧在接触推压力被撤回时以气隙分开盘和/或支撑制动器的松开,其中装置也可以产生第一摩擦副的气隙,例如用弹簧加载的销,弹簧加载的销保持该摩擦副的瞬时位置,并且第一气隙由例如弹簧产生至弹簧加载的销,并且所有能量也可以与通过弹簧不同地产生。
在多盘式制动器的情况下,位于固定盘和/或旋转盘之间的松开弹簧支撑制动衬片的抬起,并且有利地,行程限制也限制当前允许的抬起运动。
模型温度和热膨胀优选地通过考虑制动能力、通过空气和/或黑体辐射的冷却以及热容量和至少一个热阻来形成,或者通过仅考虑这些值中的至少一个(或者利用描述类似效果的至少一个值)来形成。
还额外地或可替换地存储用于确定这些值的某些过程(其也可以考虑影响因素),例如在例如重量和/或速度的影响下的航空器着陆过程,或者例如在例如考虑例如速度(例如制动开始和结束)、例如空气温度、例如干湿雨(以及例如强度)的情况下的机动车辆制动。
在制动控制系统和/或调整中考虑这些确定的值,例如为了提高制动效果或磨损调节和/或磨损模型的精度,以确定制动致动器位置(或允许的位置范围),将测量的温度与这些确定的温度进行比较,并从中得出结论,例如额外的喷水或风是否冷却制动器,一个或不同车轮上的制动效果是否被分类为对应于所需的一个,或形成对偏差的修正。
磨损调节将温度测量(也通过热管,例如热管、红外线)与模型温度进行比较,并在有偏差的情况下执行磨损调节。
磨损调节还利用了最少一个力传感器,并在多个决策算法中利用它。
磨损调节结合了各种测量,例如对致动器、温度、力的测量。
一部分推压力以近似恒定的传递比或考虑磨损期间制动器的刚度变化的传递比来执行,并且利用该元件,在朝向致动器的方向上执行磨损调节和可修改的传递。
在致动运动期间变化的传递比允许通过制动致动器进行部分或全部磨损调节,并因此预设通过必要的磨损调节来偏移的制动致动器的位置。例如,EMB也可以在没有磨损调节或有手动地执行的磨损调节的情况下操作。
通过瞬时刚度特性曲线来控制EMB,其中例如在所需的推压力下确定位置规格,或者例如考虑非线性部件以及如果适用,弹簧效应,通过设置为此所需的致动器扭矩来确定所需的推压力。
消除测量中的误差、故障或失灵,例如估计瞬时损耗,或者例如定期检测制动盘厚度变化,或者消除例如鼓或轨道的其他不准确或力测量或扭矩测量的叠加振荡,或者消除对制动无用的制动控制信号的状态(例如检测闭合电路的尝试,或者例如检测接地参考的电压偏移、电源电压的变化)。
力-位移特性是在气隙中测量的,因此可以推断气隙弹簧的有效性(例如,浮动卡钳是否被卡住,或者盘是否被松开),从而改进接触点的检测。EMB位于用于某一推压力的瞬时预期能量之上,或者能量范围被维持,和/或当改变制动器的位置时(例如当致动时),测量能量(或描述相同事物的值),例如当改变制动器的位置时(例如当致动时,例如,通过致动器扭矩乘以致动器角度),测量能量(或描述相同事物的值),并且执行致动直到预期能量,或者在能量范围中的预期能量将致动限制到允许的值,并且优选地包括关于制动器的当前状态的预期能量。
通过利用由必要的磨损调节偏移的位置控制制动致动器,与刚度特性(力-位移行为)的偏差立即被修正。
力传感器测量挟带力或推压力,并且优选地与设定值进行比较,例如在实际值的控制中;控制优选地是电子的,但也可以通过机械比较来实现。代替测量力,也可以在例如至少一个点上执行力测量,例如,如果衬片载体力超过抵抗弹簧力的某一值,则可以启动开关,例如,因此产生小的制动扭矩。因此,例如,可以推断气隙,并且利用(优选地瞬时的)刚度特性曲线,可以在了解制动扭矩的开始的情况下执行更精确的制动。
模拟滤波器或数字滤波器在输入信号(PWM,模拟)或力测量信号或扭矩测量信号中也具有更高的阶数或更高的极数,例如以便抑制失灵和/或超出平均值或平滑该值,其中低通也可以与额外的高通相互作用,以便减少时间延迟,类似于“补偿分压器”。
预学习系统或有学习能力的系统(例如,深度学习、神经网络)或修正系统(例如,模糊逻辑、微处理器中的模型)在操作前已经过改进处理,或者在操作过程中经过处理,并且结合其他数据,例如来自其他制动器、温度等,从而改善行为,例如改善制动扭矩控制的精度或完全用它来操作控制。
制动致动器(例如BLDC、同步马达或异步马达、DC马达、电磁体、压电或现有电机器,例如轮毂马达、轮毂发电器)致动制动器或一组制动器(例如车轴)中的至少两个。
存在第二致动器马达,该第二致动器马达致动至少一个驻车制动位置或者逆着致动弹簧运动,该第二致动器马达也可以用作行车制动功能(或者出于安全原因),和/或与第一致动器配合而执行磨损调节(如果适用),并且该第二致动器完全地、部分地或者不使用与第一致动器相同的致动机构,并且该第二致动器还致动属于例如在一个轴上的一个组的至少两个制动器。
磨损模型也支持磨损调节。
还执行磨损测量。
制动器利用弹簧来支持释放和/或支持致动,这也可以通过可变的或恒定的传动来起作用。
它是鼓式制动器、盘式制动器、多盘式制动器或用于任何优选运动的其他制动器,作为自增强或非自增强驻车制动器,其也利用弹簧效应,例如用于致动,并且当自增强例如在静止时不起作用时,其还允许经由例如弹簧加载的中间部件致动,并且当制动器不接收任何电能时,其可以呈现两个或更多个位置,其中保持或达到至少一个位置,并且即使在保持电流减小的情况下也可以维持位置。
在没有电能的情况下的可能保持的位置的情况下,制动器必须被供给电能,以便它能够修改其位置,并且释放速度或致动速度是、是或能够被控制或限制(例如,通过至少一个电阻器或短路或机械、液压或气动速度影响来降低马达速度,通过施加电流或电压或通过电子致动器控制),并且该速度限制用于舒适的启动或停止,或者还用于材料保护。
驻车制动器也在预定的时间范围中通过制动致动器释放,制动致动器最初被允许(时间或位置控制)具有更高的扭矩,其还可以达到这样的程度,即制动致动器可以处理不正常的情况,例如太大的气隙或者例如被拆卸(仍然没有摩擦表面,例如(例如目前还没有诸如盘或鼓的摩擦表面),并且在到达为此目的提供的时间或某一焊接位置或范围时,致动器被修改为较低的焊接保持电流(例如利用低损耗控制器),并且为此目的所必需的电部件是单个的,或者例如出于安全原因完全或部分地是多个的,并且有利地,还可以存在几个不同的、完全或部分范围独立的电源。
驻车制动器可以是单稳态的,例如可以在没有施加电能的情况下进入致动状态,驻车制动器可以是双稳态的,例如可以在没有施加电能的情况下保持在致动状态或释放状态,驻车制动器甚至可以具有更稳定的状态,在有利的版本中,除了单稳态实施例之外,驻车制动器需要提供例如电能或一些其他释放,以便能够进行状态修改。通过简单的方式(例如,简单地移除诸如螺丝的部件),驻车制动器可以被修改成其他稳定的形式,例如,当移除端部止动螺丝时,例如从单稳态形式到例如双稳态形式。
它是鼓式制动器、盘式制动器、多盘式制动器或用于任何运动的其它制动器,作为自放大或非自放大的行车制动器,其也利用弹簧效应,并且如果自放大例如在静止时不起作用,其也能够通过例如弹性中间部件实现致动。
制动器在一个制动器中结合驻车制动功能和行车制动功能,并且如果适用,还可以修改功能,例如在例如公共汽车站为公共汽车模拟驻车制动功能,其中例如在必要的程度上施加行车制动,以便不在例如每个公共汽车站施加例如完全制动或强制动的驻车制动。
至少一个制动器还实现特殊功能,例如防盗、例如车辆(例如牵引车或履带式车辆)或航空器或例如拖车(例如作为拖车的操纵辅助装置)的转向或转向支撑、例如实际转向失败情况下的转向、例如用于更换轮胎的车轮保持、至少一个车轮的故意的(可能短暂的)阻挡或制动,例如以形成“雪楔”。例如实际的转向、用于例如更换轮胎的车轮保持、至少一个车轮的故意的(可能是暂时的)阻挡或制动,例如以形成“雪楔”或任何其它有用的特征,其例如便于下坡行驶,去除例如制动盘上的水,去除例如铁锈,例如出于安全原因而执行测试操作,比较(也是故意的,优选地轻微的)制动操作或修改制动操作,以用于测量目的,例如通过确定对例如电动机或其他车辆驱动马达的影响,将假定的制动扭矩与已知的或已知的影响进行比较。
车辆(例如,客车、商用车辆、卡车、农用车辆、自行车、机器脚踏车、摩托车及其附件)、航空器(例如,轮制动器、螺旋桨制动器)、机器(例如,驾驶模拟器或飞行模拟器、运动机器部件、电梯、提升装置、风力叶片或船舶螺旋桨)或其它线性运动、旋转或以其他方式的运动部件具有在其配备有该制动器时将被制动的相对运动。
制动器直接附接(如果适用,通过诸如隔热件的连接部件附接)在诸如马达或发电机的电机器的旋转部件或静止部件上,即例如制动鼓通过隔热件附接到固定的轮毂马达的旋转部件上,其内部设计有或没有传动单元。
在至少一个致动部件上,额外的非电致动可以起作用,例如,机械手刹功能或用于到达组装或其他处理所需的位置,或在用于释放和/或致动的EMB的失效的情况下的紧急功能(例如,机械的或压力致动的)。
该压力通过(也是非线性作用的)杠杆或推压部件施加(或者也通过分配、分支、“剪切”,施加多个压力),其优选利用压入的坚硬、硬化和/或耐磨的针、滚轮或其他预制部件,然后插入或连接(例如焊接、螺纹连接、夹紧、插接)用于推压的部件,或者这些部件的对应部件被插入或连接(例如焊接、螺纹连接、夹紧、插接、插入),并且这些部件优选地是坚硬、硬化或耐磨的。例如,可以利用高度误差来跟随制动器在致动或释放期间的变形。然而,高度误差也可以在现有的游隙中变得无害。
制动卡钳中的推压力尽可能靠近衬片表面地施加,以便防止承力材料的长距离和大尺寸。
承载力是根据衬片的平均值或者根据许多部分驱动力的总和或积分来计算的,并且衬片的总承载力作为至少一个额外衬片上的推压力反过来引起该衬片的额外承载力或者形成总承载力(制动力)的许多部分驱动力的总和和/或积分,并且考虑摩擦表面的数量,即,例如,是像传统盘式制动器中的正常情况那样推压两个摩擦表面,还是像例如多盘式制动器中的情况那样推压几个摩擦表面。
该挟带力和瞬时已知的摩擦系数能够确定平均总变形力,该平均总变形力也对应于平均总推压力,并且该平均总推压力或者是直接施加的,或者仅施加一部分,并且随后乘以瞬时自放大以达到总推压力。
全部或部分模拟的或全部或部分数字的或组合的控制电子器件全部在EMB上或中,或者全部或部分在EMB外,或者一个电子器件操作几个,例如车轴的两个EMB。诸如车辆稳定性的更高级属性在制动电子器件中或外,电子器件全部或部分地为多个(例如出于安全原因),或者一个电子器件可以接管另一个电子器件的功能或控制。电子器件可以与存在的环境或周围环境相互作用,例如配备有传感器或值,或者例如经由总线系统或无线地(例如无线电、WIFI、蓝牙、电话网络)例如与车辆或驾驶员通信值。
车辆稳定性功能,例如ABS、ESC、摇摆控制、坡道保持器或与另一个制动器的“混合”(例如再生制动)被集成到这些制动电子器件中,快速制动扭矩修改优选地通过快速反应制动器(例如再生制动)来执行,轮胎优选地在良好抓地力(而不是释放和致动)的范围中操作,车辆稳定性被持续考虑,并且这些EMB根据其被控制,而不是等待直到车辆需要稳定性动作。执行轻微的调制(优选用电动机或发电机)以便可能检测改进的附着力。利用车辆中的电负载来消耗再生制动能量,或者有意地以较低效率操作再生能量产生,以便提供更多的再生制动。
在致动期间,特别是在快速制动或尽可能快的制动期间,车轮滑移或其它指示过度制动的量值(例如车轮速度下降或抱死)因此被用于通过仅允许那些能够防止这些次优条件的制动致动器位置(或其它制动动作设定)来不允许这种次优条件。如果次优条件没有被阻止,那么制动器可以被调节回到位于次优条件之前的点,并且制动效果也可以在上述过程中再次增加。特别地,可以涉及一种预测方法,该预测方法根据例如车轮滑移、车轮速度的修改,将即将发生的次优条件分类为可能的,并由此仅以防止这种条件的方式来增加制动效果。例如,被分类为最佳的制动致动器控制系统也可以被存储,然后存储的值将被用于制动调节,其中值也可以是例如与情况相关的,例如与温度相关的,或者用于例如沥青、雪、冰等。
所测量或估计的制动效果(和/或其他数据,例如温度、制动致动器电流、扭矩和位置、错误消息)可用于外部,并且如果适用,在外部利用其实现功能,例如以“坡道保持器”开始,其中例如从外部观察所检测的制动扭矩,并且对特殊值和/或修改做出反应。例如,当制动扭矩在启动(例如,车辆离合器的接合)期间减小并且制动器被释放时,因为这被视为有利的启动情况,以便实现无颠簸的启动,该启动尽可能免于无意的向前滚动或向后滚动。
由此,在该启动过程期间,制动效果和驱动效果(例如,制动扭矩、驱动扭矩)也有利地彼此调节,例如,启动扭矩增加,并且制动扭矩调节成使得尽可能少的或没有无意的向前滚动或向后滚动。类似地,制动效果也可以例如被有意地引起,例如,以便例如制动例如自动变速器的变矩器的持续“牵拉”。
从总的车辆减速度(其可以被测量和/或从车轮速度转数中导出)和相应的车轮滑移(例如,与总的车辆速度的偏差,其例如通过考虑减速度而形成),推断出车轮的制动效果,并且随后将其与模型进行比较,并且由此产生修正(并且如果适用,存储和重新使用),以便使车轮制动效果接近模型,并且因此实现所有车轮的更均匀的制动效果。在车辆一侧或航空器一侧的重载制动的情况下,考虑到这导致偏航扭矩,并且通过在一侧的较轻的制动将其减小(也取决于时间和情况)到允许的偏航扭矩,或者单独或额外地实现其它偏航扭矩减小措施,例如转向干预或方向舵干预或其它制动效果的调节,例如推力反向、螺旋桨叶片位置、发动机状态(例如功率、rpm或速度)。
由制动引起的不期望的状况(例如,偏航、倾斜、侧倾)的增加速度和/或改变速度的速率被减慢,使得驾驶员、飞行员或这种自动系统可以控制或补偿这种状况。
利用这种制动器,指示次优道路接触的车轮滑移或另一幅值被尽可能地调节,使得这导致制动距离的缩短或车辆稳定性或整个车辆列的稳定性的增加,即尽可能接近并一致地处于最佳滑移或例如最佳相应车轮速度的范围中,并且该过程被一致地进行,因此ESC或ABS按照监测处于连续地主动,而不是仅当车辆变得不稳定时才进行干预。
在拖车侧倾的情况下,至少一个拖车车轮被制动,由此可以减少侧倾,或者为此目的多个拖车车轮被制动。
EMB和电子器件的机械设计适合所需的环境,例如防水,包括用于汽车使用的涉水深度,并且部件具有适当的抵抗力,例如耐盐水腐蚀和/或防水插入式连接。
如果适用,根据本发明的额外特征可以从权利要求、示例的描述、实施方式和附图中得出。
现在将通过示例性的、非排他性的和/或非限制性的实施例来额外地解释本发明。
除非另有说明,否则参考标记对应于以下部件:
制动器01、制动盘011、制动鼓012、浮动卡钳013、外壳014、损耗016、磨损调节02、用于磨损调节的弹簧021、调节螺丝022、滑动离合器023、抱簧024、载体025、齿轮026、非线性部件03、滚珠坡道031、致动凸轮032、用于其的滚轮033、凸轮旋转轴034、可调节凸轮035、旋转轴凸轮调节036、可变形凸轮037、夹紧点038、致动器04、马达041、致动弹簧042、马达电子器件043、制动扭矩控制044、传动单元045、校准弹簧046、驻车驱动单元047、驻车制动弹簧048、校准弹簧特性049、推压力05、展开部件051、展开部件驱动单元052、非制动位置053、制动位置054、推压力测量值055、s-凸轮056、展开部件枢轴057、摩擦副06、定子盘061、转子盘062、制动衬片063、承载力测量值064、承载力控制065、用于制动蹄的滚轮066、制动蹄067、气隙068、制动蹄支撑件069、用于气隙产生的弹簧07、定子弹簧071、转子弹簧072、行程限制器073、卡钳滑动弹簧074、滑动支撑件075、磨损调节致动件08、用于制动的区域081、非用于制动的区域082、固定部件例如车轮支承部件09、某一静摩擦力091、初始位置092、制动位置093、载体094、车辆动态控制10、电子电器中的信号101、来自电子电器的信号102、车辆数据103、自生信号104、制动功能105(也是机械的)、曲线上的区域11、无衬片行程111、磨损调节和/或弹簧的开始112、磨损调节中的实际旋转运动113、磨损调节和/或滑动离合器或联轴器中的实际旋转运动、进一步增加的扭矩114、完全执行的磨损调节和/或端部止动件115、衬片运动+至少一个弹簧动作116、衬片运动+可能的磨损调节117、更大的气隙118、更小的气隙119、轮毂马达12、车轮轴承121、车轴122、旋转部件123(磁铁……)、静止部件124(线圈……)、用于鼓式制动器部件125的组装板(除了别的之外)、用于轮毂马达或发电器的连接缆索126、用于EMB的连接缆索127、鼓安装件128、隔热件129、车轮1301-1308、初始制动1401、突然滑移增加1402、第一局部滑移最大值1403、第一修正滑移、突然车轮附着力减少1405、第二局部滑移最大值1406、第二修正滑移1407、突然车轮附着力增加1408、缓慢车轮附着力增加1409、不充分滑移1410、制动效果增加1411、制动效果调制1412、车辆速度1413、车轮速度1414
具体实施方式
在本发明的上下文中,并且如果适用,在下面的附图描述中,术语磨损再调节装置、磨损调节器和磨损调节将用于相同的部件,并且因此基本上具有相同的含义。
在附图中,“非线性部件”03指的是导致和/或引起致动器操作和衬片行程之间的非线性关系的部件或部件的组合。非线性部件可以设计和配备为传动单元部件,特别是蜗轮、凸轮、滚珠坡道031和/或杠杆。非线性部件可以通过该传动单元部件的设计来实现,特别是通过该传动单元部件的几何形状的设计,优选地通过半径的设计。
一些部件,特别是制动盘011和制动鼓012,可以代表作为至少一个制动块或制动衬片063的对应部的摩擦表面的典型结构。此外,这些部件011和012也可以配备特殊的摩擦衬片。在本发明的上下文中和在附图的描述中,制动块或制动衬片063尤其可以这样理解。
通过利用制动器01,在这种情况下是几个盘式制动器或多个盘式制动器(如在例如飞行器中使用的),在图1中示出了在建立正常推压力之前的具有磨损调节02的非线性EMB,磨损调节02在这种情况下是调节螺丝022(其中例如螺母可以例如由行星齿轮的外环驱动,例如当例如致动器逆着正常操作方向运行时也可以被调节)。非线性部件03在这里包括至少一个球面坡道,其具有例如非恒定的坡道斜度和/或螺旋形路径,其中几个球面坡道可以串联布置以使非线性倍增,或者几个球面坡道可以并联布置用于几个推压点,如图1所示。用于通过例如杠杆位置和/或具有非恒定半径的齿轮(例如如图203所示)的旋转运动的非线性驱动单元(具有例如致动器04和传动单元045)也是可能的,正如诸如凸轮的其他非线性部件也是可能的。推压力05的致动(例如通过致动器04、非线性部件03以及磨损调节02导致衬片推压力)可以同步或者也可以不同步,如通过连接在杠杆的端部所指示的,以便例如在一个元件失效的情况下仍然推压其余的元件。至于扭矩分配,例如当例如滚珠坡道还不能通过例如用于产生气隙的弹簧07(图1中不可见)或其他共转障碍(例如摩擦)旋转时,例如行星齿轮可以最初将旋转运动引导到至少一个调节螺丝022。如果调节螺丝022建立了某一衬片推压力,那么它可以由此停止旋转运动并将其引导到滚珠坡道中。调节螺丝022可以从推压力由于摩擦而增大的时候保持在螺纹中,并且只能够从制动器被释放的时候再次产生气隙068(在图1中不可见,因为存在摩擦副),该气隙随后可以通过位于固定盘(图3,定子盘061)之间的弹簧和旋转盘(图3,转子盘062)之间的弹簧或多或少相等地分布到摩擦副06。因此,至少一个调节螺丝022在每次制器动应用之前和之后被转动,用于气隙调节。
例如,当叶片热收缩时,制动后的旋转可以减少。
如果不是每次制动操作都要转动022调节螺丝(例如,由于磨损原因),那么只要气隙正确,就可以防止螺丝转动,例如,通过螺丝转动驱动单元中定位的故意间隙或公差:
在这种情况下,扭矩分配最初会扭转(多个)滚珠坡道031。当气隙太大时,那么现在可以转动022调节螺丝,以便在克服公差后减小气隙设置。如上所述,当调节螺丝022产生衬片推压力时,扭矩分配将导致(多个)调节螺丝022停止。例如,这对于客车制动器是有利的,从而不会在每次制动操作时造成至少一个022调节螺丝的磨损。扭矩分配可以用任何装置来实现,例如也可以用滑动离合器来实现,滑动离合器仅转动螺丝,直到滑动离合器由于衬片推压力而滑过为止。至少一个调节螺丝022也可以由其它操作件代替,例如斜面(也是圆形的)或例如压力传递件。
因此,致动运动优先通过不同的非线性部件:首先磨损调节和/或控制件,无论其是否是必需的,然后随着驱动扭矩(例如致动器扭矩)的增加,修改以增加推压力(由此当致动时间尽可能短时,致动器可以例如在最大功率范围内运行),然后当制动器的加热达到处于位置保持范围内的致动器时,具有减小的致动器扭矩的范围可以合理地跟随。那么致动器扭矩的范围仍然可以跟随,其中例如衰减可以被补偿,但是其中没有快速反应并且因此没有以最大致动器功率的操作是有意义的。
在滚珠坡道的情况下(例如,如图202所示),螺旋路径可以是有利的:对于坡道盘的旋转角度的相同修改,滚珠因此在外侧比在内侧覆盖更多的距离,即,当坡道斜度在线性坡道上恒定时,对于旋转角度的相同改变,在外侧比在内侧覆盖更多的线性坡道长度,这导致在外侧的更多的行程。这也减少了滚珠的机械滚动损耗,因为随着推压力在内部增加,它们行进更短的距离(损耗能量=损耗力*距离)。如果坡道斜度是线性常数,那么滚珠在两个这样的坡道轨迹之间处于中立状态,即,它们不寻求阻止位置。
如果斜度修改,那么滚珠可以呈现不稳定的状态,即它们找到了滚珠坡道失去其行程的躲避位置。由于它们在滚珠轨道上的摩擦,因此当坡度修改时,它们被防止转向,但是这仅在有限的程度上并且仅在坡度变化不太大的情况下起作用。恒定斜度螺旋不会出现这种情况。例如,螺旋滚珠坡道可以有位于两侧的螺旋,它们的配合路径是平坦的,这使它们的非线性乘以2个螺旋。在一个有吸引力的可能性中,两个滚珠轨道都是螺旋形的,这意味着滚珠必须位于交叉点,因此不同的线性坡度也可以同时稳定,因为滚珠只能位于交叉点,而不能偏离这个位置。
也可以设置具有不同坡度的线性滚珠坡道,一个接一个地形成,并且例如使用弹簧,以便以小的推压力开始较大的坡度,并且然后仅(也越来越多地有几个)修改到较小的斜度。特别是当需要大行程时,可以串联(级联)布置的滚珠坡道变得有吸引力,例如对于多盘式制动器。因此,当例如具有较大坡度的滚珠坡道(或非线性滚珠坡道布置)可能比预期更进一步扭转时,即当例如接触点在致动时比预期晚出现时,也可以得到磨损调节,这当然也可以应用到单盘式制动器和鼓式制动器。
在图201中,指示了例如经由行星齿轮,通过驱动例如太阳齿轮,公共致动器可以用于例如滚珠坡道和磨损调节器。磨损调节(例如螺丝)可以通过行星齿轮的外环驱动。图202示出了具有例如螺旋形轨道的球体或滚珠坡道,由此行星架(支撑行星的十字件)可以被例如像例如图202的球体坡道驱动。
如果适用,也可以将上述磨损调节执行为“进行操作运动后的再调节”,由此可以将磨损状况的测量与再调节过程分开。例如,在制动器应用和/或制动器释放期间,可以通过测量(例如通过角度测量致动器扭矩)来记录至少一个力-位移特征,并且可以检测至少一个特征是否由于可疑磨损而发生位移,并且因此可以进行磨损估计。因为磨损调节优选地在调节器空载时执行,所以磨损调节可以例如通过释放后的制动致动器的特殊运动以及因此使用相应的非线性部件来实现,例如在释放例如杠杆位置、凸轮或坡道的一部分等后(否则不用于制动),被用于例如通过连续的或步进的量一定程度地调节磨损调节器的非线性部件。
下面的图301-304示出了一种多盘式制动器,其中弹簧,例如定子弹簧071或转子弹簧072,支撑衬片的抬起,并且抬起行程受到限制(在上部,轮胎与灰色轮辋结合),由此图301示出了具有完全衬片的“制动器释放”状态,而图302用于比较衬片磨损的“制动”状态,由此行程限制器073将弹簧上的行程限制到此处例示的滚珠坡道031能够产生的行程。图303示出了现在从图302释放的制动器(衬片被磨损),弹簧现在将盘推开,行程限制器073的功能变得明显:由于在致动期间,多盘式组件只能利用已经由滚珠坡道031提供的行程而被压缩,弹簧仅被允许再次施加该行程,以便将盘推开,这例如可以通过行程限制器073限制行程来实现。在图304中,行程限制器073以不同于图303的方式使用,行程限制器073不相对于滚珠坡道操作,而是在重载制动(例如飞行器着陆)的情况下呈现它们的位置,并且通过摩擦锁定或主动锁定(例如类似于棘轮)来保持它们的位置,由此摩擦锁定可以被想象为例如在与轮辋接触的顶部(或者自然地也以不同方式附接),并且也将例如仅影响转子弹簧072。
然而,在致动运动之后的再调节也可以机械地执行,如图4所示,通过使用非线性机电鼓式制动器的示例,非线性机电鼓式制动器基于伺服鼓式制动器,伺服鼓式制动器具有在行程-测量的两个方向上作用的制动力(承载力),例如用于通过调节的致动对制动力进行电子控制。
在致动凸轮032处,可以有例如“否则不用于制动的区域”082(如上所述的特殊非线性部件),或者可以有例如用于制动的区域081中的标记,用于例如当制动器被致动时在致动凸轮上的磨损调节,其暂时存储磨损调节器02的必要致动(例如在上紧的弹簧021中),因为当制动器被致动时,磨损调节器可能处于负载下。在释放EMB之后,存储器可以执行再调节过程,例如,转动调节器上的上紧的弹簧021。
当行程太长时,图4中所示的用于存储调节的变体在此特别有吸引力,例如在弹簧操作的驻车制动器的情况下。
图501-504示出了弹簧致动的非线性EMB的有利实施例,由此在处于释放状态的“单稳态”实施例(图502)中,致动器的“被释放”的保持扭矩(例如,通过致动弹簧042的杠杆位置,其可以从图502中的位置致动制动器)被设计成如此之小,使得当致动器断电时,EMB将自己进入制动状态。当弹簧042被致动(释放)时,它将在该设计中压缩,直到通过弹簧关节和凸轮斜度的非线性形成期望的推压力,如图503所示。在这种磨损调节方法中,这些非线性部件优选地以这样的方式设计,即,在气隙太大的情况下,用于“通知”随后的磨损调节的释放位置被弹簧动作超过,因此随后的磨损调节被安排,这在图504中由弹簧可以比图503中更进一步旋转的事实示出。代替“通知”,也可以在释放过程开始时或在致动运动结束时测量或确定位置,并且可以随后通过以否则不用于制动的方式致动制动致动器来执行磨损调节。
有利的是,非线性部件可以以这样的方式设计,即如果气隙太大,那么可以检测到更大的致动,但是衬片推压力仍然保持在允许的范围内。图4的鼓式制动器示出了可以在鼓式制动器中以受保护的方式检测承载力(例如在衬片载体或制动蹄的制动蹄支撑件069处),例如通过用偏心销(制动蹄支撑件069)支撑制动蹄。当制动力推压偏心支撑件时,那么偏心元件想要旋转,由此作为承载力测量件064,弹簧从而引起抵抗偏心旋转的反作用力,因此变形对应于力,自然地具有杠杆和偏心替换比。制动蹄支撑件069可以为各种设计,例如具有销(右)。
也可以仅利用某一承载力作为触发功能,例如在接触点处或在距接触点的较近距离处,这更容易安装在例如盘式制动器上。
图501作为“双稳态”变体(其中受拉的杠杆位置作用在“释放-保持”方向上),提出了不同的安全概念。单稳态设计(图502)可以有利地以这样的方式操作,即当没有电流时,它是自致动的,即制动。然而,在发生故障的情况下,当例如这种单稳态驻车制动器在缆索断裂或供电线路故障的情况下突然导致移动的车辆锁住而失去控制时,这对于安全来说是至关重要的。双稳态变体(图501)可以以这样的方式设计(例如,通过致动弹簧042的杠杆位置卡扣到自“保持释放”或者也通过其他锁定,例如通过互锁或磁体),使得它需要接通电源以进行任何状态改变,例如,它因此在驻车时保持制动,但是在驾驶时保持不制动,并且仅当接通电源并且制动致动器被带到它随后可以由其进入制动状态的位置时,才进入制动状态。几个稳定位置是可以想象的,这也可以例如通过磁体、诸如电磁体的电可分离部件、互锁件、诸如平坦或倒置的凸轮斜度的非线性部件设计、死点等来实现。
上述弹簧-凸轮组合(或其它非线性部件)可以有利地设计成例如接近“能量摆动”平衡,即来自制动和弹簧动作的力大致处于平衡,因此致动/释放需要最小的致动力。
另一个有利的设计是,即使气隙显著减小,仍然可以确保利用致动器的释放,和/或甚至还可以确保即使没有来自鼓和/或盘的反作用力,EMB也可以通过致动器进入释放状态。可以期望的是(例如,在组装期间),通过向被拆卸的制动器供电,制动器被释放并因此可以被组装,即使当制动致动器在该释放期间负载很重并且运行异常缓慢时。这些“在太大气隙的情况下释放”或者甚至“在没有鼓和/或盘的情况下释放”的实施例可以导致可以非常显著地偏离理论上有利的实施例(很大程度上在整个操作范围内处于一个最佳状态的操作,即最大功率)的非线性部件。
图601-606示出了浮动卡钳盘式制动器(图601中未制动),其中内侧衬片通过例如凸轮状扩大部件051被推压,该扩大部件051也已知为例如机械操作的鼓式制动器中的扩大部件。如在图602和605中夸张地所示,EMB在夹紧过程中向外扩大并弯曲自身。凸轮状展开部件可以在其两个支承表面上进行“刮擦”运动,因为它的旋转导致高度差(在非制动位置053和制动位置054之间)以及在其表面区域上的滚动运动。一方面,该展开部件可以以这样的方式设计和安装,即其“刮擦”不正确的对准以补偿的方式尽可能接近地匹配由制动部件的变形引起的不对准。高度上的其余缺陷可以在间隙和位移中被吸收,例如由磨损调节器的偏斜位置所指示的。由于高表面压力出现在扩大部件处,硬化表面是可取的,例如,如在变体图603中所示,带有具有任何横截面形状的压入硬销。当然,也可以使用所有其它的展开方法,例如球面坡道,也具有可变斜度或可变路径,例如螺旋路径,和多个球面坡道。磨损调节器可以例如如已经针对多盘式制动器所描述的那样工作。
可以设置至少一个弹簧07,例如,因此该弹簧07从卡钳或另一点推回或拉回,使得展开装置或磨损调节器保持在一起,并且用于推回操作的衬片(通常是内侧衬片)。展开部分051具有类似于例如052的驱动单元,并且优选地像例如033一样滚动,作为例如用于例如操作凸轮的滚轮。图603提出了特别有利的形状,这种形状也易于制造,因为例如,硬的针可以压入或以其他方式插入,并且也可以用滚轮和针也可以插入其上的两端进行修剪。针或销作为扩大部件051,并且也可以是非圆形的或磨削的和/或接触的。
图604-606显示了浮动卡钳盘式制动器(图604中未制动),其中两个衬片(内侧和外侧)都被抬起。众所周知,盘式制动器的制动衬片(优选地,内侧和外侧)可以通过主动拉回动作抬起。在EMB的情况下,直接致动的衬片也可以缩回。用于EMB中所有衬片的完全衬片抬起的已知方法(“零阻力”或“真正零阻力”)目前依赖于有意的游隙或公差(这再次不利于高精度)、空气公差恢复装置、机械联接的附加致动部件、支撑结构和驱动单元,其引入小位移运动,例如在制动器释放和/或制动器松开之后,并且在一些情况下由于复杂性而是独特的,这可能由于单侧致动而导致位移堵塞。问题当然是财务和部件效能和费用,但实际上也是这样的事实,即气隙倾向于保持很小(例如,在盘的每一侧上0.1到0.3mm),并且需要的许多附加部件在它们随着时间的推移彼此啮合时产生游隙,使得小的自由滑动运动不再很好地发生。在图604-606中,提出了一种方法,该方法可以用极小的部件效能实现,即最佳配合静摩擦件091(或相对被假定为“固定”的部件09的类似位置保持效果,例如车轮支承部件,即例如在弹簧预载下的推压力部件),并且在这种情况下最重要的是,不需要附加的抬起驱动单元,而是与已经存在的衬片运动一起工作。
一方面,需要用于衬片抬起的实际摩擦表面区域的位置,但是另一方面,这些表面实际上很难被捕获。然而,当在应用制动器时记忆“居中”位置时,可以找到实际摩擦对的中心,这产生了“某一静摩擦件”091,该“静摩擦件”091在应用时占据图605中居中的记忆或标注的位置,因为它被载体端部止动件拉入那里。在释放过程中,至少一个行程受限的弹簧现在可以以限定的气隙将外侧衬片从该位置推出。如已经示出的,内侧衬片被拉回(此处不再拉动)。粗体的两个指定端部止动件也可以表示为槽孔或类似效果。这种抬起方法不需要附加的驱动单元机构,并且可以是可靠的,因为行程限制可以是精确的。通过这种方式实现的升起位置针对随后的卡钳移动也是稳定的,因为始终保持弹簧效应。
图604示出了具有完全衬片的释放的制动器,其中092示出了销的初始位置,在此例如相对滚珠支承中心(箭头)测量,093比较地示出了在衬片磨损时所达到的确定的静摩擦力的端部止动件位置。图605示出了衬片被磨损的制动状态,图606示出了衬片被磨损的再次制动状态,其中在制动盘的两侧都实现气隙。为了防止堵塞,建议在浮动卡钳的至少两个点处产生产生气隙的位移运动,由此原则上仅一个点也是可能的。对称布置是有利的,例如靠近浮动鞍座的导向销或导向表面区域。由于制造或生产成本起着至关重要的作用,并且必须防止复杂性,以用于在不利条件下的最长的可能的无故障运行,因此这里建议附接到例如浮动卡钳013的有保护能力的区域,但是当然也可以使用其他附接位置以便设置位移运动。
该功能可以由图605很好地解释:由于衬片磨损和制动,浮动卡钳013向左移动,并且也将载体元件094向左推动,并且该载体元件也向左带动某一静摩擦件091(或者类似效果的一部分),直到制动位置093,制动位置093可以是例如衬片磨损和(可能强的)制动的端部位置,并且可以例如与图604中的初始位置092进行比较。在多盘式制动器的情况下,已经示出定子弹簧和转子弹簧可以将衬片压开,在这种情况下,相当于将卡钳滑动弹簧074执行为作用在滑动支撑件075上,并且还可以通过可能不需要任何附加的游隙来防止某一静摩擦件的有问题的游隙。由于EMB可以具有位于浮动卡钳区域中的部件,所以这种机构可以优选地容纳在浮动卡钳的区域上或浮动卡钳的区域中,并且例如用盖子保护。可替换地,这些被提出用于衬片抬起的部件原则上可以被放置在相对在施加和释放制动器的至少一次操作中在相对于摩擦表面的位置中不改变或不显著改变的部件能够建立某一静摩擦件091的任何地方。当然,因此可以涉及附加的部件,例如紧固件、行程限制器(如这里所指示的,例如,通过向浮动卡钳施加某一静摩擦件,但是也可以有利地通过例如卡钳滑动弹簧074的松开长度的行程限制器073来实现,但是也可以在其他地方限制它)。当然,实际实施将仅在功能上相同或相似,并且也可以看起来非常不同,例如,这里示出为弯曲的部件、载体094和滑动支撑件075将优选地集成到其他部件中(例如,金属板部件)。作为与其他方法相比的显著改进,应该提到的是,插端可以没有公差或游隙(这使得小气隙的调节成为可能),即使不可避免的游隙也可以通过弹簧动作“推开”,例如在浮动卡钳上的具有保护能力的安装是可能的,并且除了现有的衬片运动之外,不需要产生额外的运动。
图601示出了展开部件051,其原则上具有相同的效果,但是被不同地设计并且在许多机械制动器中实施。
在机械鼓式制动器中,衬片载体之间通常呈“螺丝刀状”;在卡车空气盘式制动器中,称为“杠杆”的部件用具有强大杠杆作用的短杠杆臂推压在衬片上,气缸作用在长杠杆臂上。所有这些的共同点是它们“引起多重高度误差”,见图701-705:
图701和702示出了各种展开体,其中大部分利用圆形段作为展开表面,但是它们当然可以是任何形状,或者在小尺寸的情况下,由于制造过程,可能不准确地具有小轮廓。有利的是使用(例如按压配合到孔中)来自例如滚动轴承的针或滚轮,以实现硬度、良好的圆度和成本效益。另一个滚动表面区域将主要是直线(上面的图701和702),但是也可以是不同的(下面的图701和702),并且由于使用效果,将最小程度地偏离原始区域(例如直线)。当该展开部件利用展开部件枢轴057从左侧状态(图701)旋转到衬片-按压状态(图702)时,有几个步骤:xy正余弦运动描绘了初始接触点的圆形路径,由此可以瞄准大量的x(在推压方向)和少量的y(高偏差)。此外,沿圆周滚动创建与滚动角度成比例的路径。随着360°滚轮旋转,整个圆周被展开,这里只有一个角度成比例的展开段。这种展开导致附图中y运动多于x运动。这些运动永远不可能是高度补偿的,因为一个高度差开始于角度函数,而另一高度差开始于角度比例。如果滚轮不圆形地滚动和/或展开表面不平坦,那么这可能在高误差方面带来优势,但带来价格劣势。此外,根据定义,可能存在接触点必须总是与两条接触曲线具有相同切线的误差,因此对于高误差也必须考虑这一点。
例如,当6mm针以例如15mm间隔时,那么45mm的杠杆长度将具有1:3的传递比,并且将2mm的行程转变成6mm的行程,并且产生大约7°的摆动角度,因此这相当于在19mm的滚轮周长和±3.6°下的每个滚轮的0.19mm的展开,以及圆周运动的0.03mm的高度误差。
只能在最小高度误差的范围内相对于其滚动几何形状操作这种压力杠杆,这在数学上将是摆线的某一范围。然而,也可以关注作用力、运动和制造或生产可能性:例如,在客车前轮盘式制动器中,工作作用高达35kN,在卡车中高达例如240kN,由此产生例如1.8mm(客车)的推压力行程。现在,当选择约6-8mm的滚轮直径(客车)时,例如,由于弯曲和平压,滚轮然后可以被磨削以使它们更靠近在一起,但是不总是容易达到高最优摆线轨迹的数学最优范围。实际上,接近最小数学高度误差导致难以制造的具有彼此靠近的小滚降半径的几何形状,并且其中两个滚降半径的力传递连接在几何学上是困难的,因为连接可以是薄的,以便通过两个滚降半径之间的中间连接。
图705显示了带有展开部件枢轴057的展开部件和粗圆形部分(代表展开部件的推压力)。因此,粗圆部分压推压两个粗矩形,这两个粗矩形不随展开部件旋转。展开部件枢轴057可以被支撑,尽管在图705中,它也可以在没有轴承的情况下旋转,因为展开部件基本上无法离开粗接触表面之间的位置,例如,粗接触表面在这里显示为矩形。
图705将一对滚轮表示为在数学上接近摆线的最优值操作,粗圆弧在粗角上滚动。顺时针旋转时,支撑点由角度函数进一步上移。弧形上的滚动圆周也被卷起。这意味着支撑点不会保持在相同的高度,但两种运动是相似的,因此需要很少或不需要相对运动(“刮擦”)。两个圆弧可以连接在滚降角之间,这已经在通过中心连接的区域中提供了很少的材料。这些具有例如4mm半径的展开弯曲的制造精度令人不快。当现在钻孔以插入销(虚线圆)时,则贯通连接材料大部分被钻掉,并且滚降区域必须凹进以用于销。这些是放弃接近数学最优值的过程的一些原因。
在这种相反的设计中,将选择合适直径的滚轮的位置,这从生产技术和劳动力的角度来看是有利的。高度误差可以被接受,并且如果适用,还可以假设发生了不期望的运动或变形,例如,磨损调节器(其用作滚动表面)稍微倾斜,或者由于某些制动而发生轻微的刮擦运动(例如,绝大多数制动发生在1/4到1/3完全全制动延迟)。或者可以使用当制动器被致动时发生的不可避免的运动或变形,由此允许高误差和其他运动至少在相同的补偿方向上起作用,或者它们优选地被设计成使得高误差和其他运动尽可能好地相互补偿。这种“其他”运动发生在鼓式制动器中,例如,当被推压的衬片载体运动时(例如,围绕其支承点),或者当盘式制动器的卡钳在推压力下变形时,例如变宽和弯曲。
事实上,制动期间的刮擦运动甚至不如例如由振动(例如来自不平衡的车轮或柴油发动机)引起的连续摩擦运动显著,因此(例如部分地)允许引起刮擦运动的高缺陷是完全可能的,并且可以在制造和成本方面提供显著的益处。
图8示出了用于制动器01的有利解决方案,其中尽可能少地传递高推压力,以便在高应力点处节省材料:
优选地,外壳014与推压力分离,并且推压力由此尽可能接近衬片推压力或中间磨损调节器地产生。这里图中的虚线为插入或以其他方式附接或固定(夹紧、焊接、螺纹连接)的具有诸如硬度、耐磨性的特殊性能的部件,这里的黑色部段为具有诸如硬度、耐磨性的特殊性能的插入的针或以其他方式附接或固定(夹紧、焊接、螺纹连接)的部件。
黑色针在灰色表面上滚动的几何形状优选地以这样的方式设计,即部件可以被合理地制造或生产,但是滚动运动中的误差例如是小的,或者使得它们可以被游隙、变形、位移吸收或容许,但是也优选地使得操作期间的变形尽可能地具有与误差相同的效果,并且因此尽可能地相互补偿。这里,例如,与针上的点的角运动相比,可以选择在致动期间展开的圆弧的长度,使得大概可以补偿虚线展开表面(右)的抬起。剩余缺陷在这里被吸收,例如通过倾斜压靠覆盖物的部件。
图801示出了具有杠杆的可能实施例,该杠杆具有用于致动凸轮032的滚轮033和用于两个接触压力的两端,即例如作为扩大部件051,该扩大部件可以位于例如磨损调节器的两侧,使得磨损调节器在其间具有空间。两个按压端中的每一个都可以例如在两侧应用针、滚轮或其他推压部件,从而例如在这里产生四个同步的推压操作。当然,用于推压操作的配合表面也必须适当定位并经常可用。该杠杆也可以由诸如带钢、金属板等的部件连接而成,例如焊接(在写“图801”处的角落中表示为图801中的焊接点)、点焊、铆接、螺纹连接、胶合、使用折叠和弯曲接头等。
这些杠杆设计中的每一个还可以具有附加的其他功能,例如磨损调节、弹簧、开关、位置发送器等。上述几何形状当然也会引起非线性,所有这些一起提供了所需的整体非线性,即,这里显示为杆状的所有带状物优选地为非线性杆状部件。
在图9中,示出了有利的磨损调节,该磨损调节有利地由可旋转部件9901至9906驱动,尽管该可旋转部件返回少于一圈旋转,但是为此返回尽可能多的旋转角度(因为角度越多,精度越高),例如通过凸轮、滚珠坡道或杠杆。当然,诸如9901至9906的旋转部件的实际实现可以看起来并且设置非常不同,在这种情况中仅示出了功能。
可旋转部件9904(例如凸轮)的旋转运动拉动(箭头,其他传递运动也是可能的)滑动离合器023,滑动离合器023试图在调节螺丝022上旋转,但是当到达接触点时不能旋转。当磨损调节正确时,有意的游隙或公差不会转动,只有当游隙或公差被超出时,才会发生旋转。该滑动离合器023在这里用抱簧024(右)实现,由此当然通常任何限制扭矩的传动都是可能的,这也可以(应该)制定方向规格,使得调节螺丝022例如基本上在调节方向上转动(因为磨损只能导致较少的衬片材料,除了诸如制动灰尘积聚的例外情况)。
用于磨损调节器螺丝的另一驱动单元可能性示出为具有可旋转部件9901-9903,这里螺丝通过在例如凸轮处具有弹簧的扭矩限制器来驱动,这避免了必须实施对滑动离合器023的利用,由此弹簧可以同时从某一旋转调节,并因此预设气隙和限制调节扭矩。当凸轮逆时针转动时(这将是例如推压力运动),旋转部件9901可以使弹簧与圆一起旋转,这在进一步旋转的旋转部件9902中也是可能的(这里已经发生了由于弹簧压缩而导致的扭矩限制)。当旋转部件到达9903时,通过由于弹簧而导致的圆形挟带的死点。可旋转部件9902的向上指向旋转位置的箭头表示,在9902中的小圆处,例如通过调节螺丝022上的磨损调节02处的棘轮齿026发生例如拉动调节运动(旋转)。
通过可旋转部件9906,示出了通常不在制动操作中使用的凸轮旋转的一部分也可以作用在例如棘轮齿026上(9906的箭头),由此虚线位置推压箭头(例如轻推)。所有这些建议都有共同之处,即抱簧固定调节螺丝以防止意外旋转,并确保螺丝在所有操作条件下的旋转方向。也可以在这里提供另一棘轮或摩擦,以防止扭转。在某些情况下,例如当螺丝上的摩擦足够以便总是达到上述效果时,可以省去防旋转装置。
左抱簧024可以例如通过连接到浮动卡钳013的部件来修整。例如,对于063,可以推压内侧衬片。
左侧和右侧的两个抱簧当然也可以制成共用的抱簧,或者如果适用,以共用的抱簧就足够的方式驱动。对于共用的抱簧或甚至两个抱簧的建议是在可旋转部件9905中,其中在抱簧的一个长端处,在箭头的方向上发生致动,使轴与其一起转动(通过进一步颈缩)。当调节螺丝需要更多时,旋转可以停止,并且可以导致例如箭头处的致动端部的弹性弯曲,由此箭头方向的相反方向也可以找到有用的应用。抱簧也可以产生摩擦或棘轮作用(例如也在另一端)来防止螺丝回转。
可旋转部件9904进行在特定的凸轮位置开始的再调节,该位置可以在其他正常的未使用区域(或方向)中,但是也可以在有太多的再调节凸轮行程时被标记(或进行),例如当例如弹簧施加的制动由于磨损而过度施加时。调节螺丝022的扭矩可以例如被右滑动离合器023限制,并且例如右抱簧024可以防止急动,并且因此通过摩擦保持位置,使得左抱簧024可以被省略,并且反之亦然,可以仅使用左抱簧而不使用右抱簧。
为了降低磨损调节器的区域中的复杂性,仍然提出图1001-1002,其中保持旋转位置和/或充当棘轮的部件因此支撑在非旋转部件013上,例如,其连接到卡钳,在此画为抱簧024。对于调节螺丝的简化驱动(其他运动也是可能的),例如,致动凸轮032上的载体可能经由导向件(在这种情况中,画为在箭头下方的黑色矩形)拉动抱簧024的一端,由此提供调节螺丝旋转方向,并且例如通过抱簧024的拉动作用仅能够通过绳索摩擦方程传递圆周力的事实来限制螺丝扭矩。
图1002非常相似:这里,例如,代替相当刚性的抱簧,一些弹性的东西被卷在9907滚轮上,以便转动调节螺丝,例如,绳索、线或细绳。例如,在可能的凸轮032的拉紧中,插入限制扭矩或限制行程的东西,这里表示为具有矩形止动件的弹性环。当然,针对所有这些重新制定仅可以显示基本原则,实际执行将看起来(也可以非常)不同,或将只以原则为导向。基本调节运动的致动也可以由任何运动部件(例如压力杆、滚珠坡道、传动单元部件等)执行,图中的凸轮仅代表性地用于解释。
当然,所有这些磨损调节不仅可以在致动过程中执行,还可以在凸轮、滚珠坡道或杠杆的旋转运动的特殊点处(否则这些点不会用于制动)执行,从而预设调节的幅度和/或进行扭矩被限制的调节。因此,当调节螺丝的旋转例如通过由凸轮、滚珠坡道或杠杆提供的旋转角度而被不同地控制时,也可以节省部件,例如扭矩限制器。
图11示出了可能的设置,其可以从环境向电子设备101发出信号(例如,来自制动踏板的减速请求或制动扭矩)并且可能从电子设备102向环境输出信号(例如,制动扭矩或温度),每个信号都经由例如CAN、模拟装置、PWM、无线电、蓝牙、WIFI。此外,制动功能105可以按照期望地进入制动器,当优选时,例如机械手刹、机械紧急制动器。
图11示出了具有高级车辆动态控制系统10(“车辆动态”用于例如ABS、ESC、摇摆控制、协调)的整体结构的基本部件(即,仅图11的部件可以被利用),该高级车辆动态控制系统10可以是车辆的中心,但是也可以是各个控制单元中的副本或变体,或者也可以是未预先使用,以用于后面的功能结构。由此,制动扭矩通常被提供给制动扭矩控制器044(或控制器,当可以确定制动扭矩时),制动扭矩控制器044控制马达电子设备043。
例如,在一个设计变体中,所有上述部件可以安装在一个EMB上或中的一个电子系统中,但是在另一极端情况中,也可以存在可以位于任何位置的、用于任何事物的各个电子组,例如,一个EMB中的或者例如一起用于一个轴上的两个EMB的马达电子设备043。控制单元也可以为其他EMB进行这些计算,例如当出于安全原因,至少两个计算应该可用或被比较时。
鼓式制动器01位于左侧(例如作为“双伺服”,由此两个衬片被分开,然后通过制动力,一个衬片也致动另一个衬片,并且由于共同旋转,沿旋转方向的第二衬片随后在凸轮上找到支撑),其中承载力略微旋转凸轮或非线性部件03(或提供其他力或位移检测),并且目标承载力(所需的制动扭矩)和检测到的承载力(承载力测量064,实际制动扭矩)之间的比较以这样的方式控制EMB,即实际扭矩尽可能接近地对应于目标扭矩(例如,在模拟或数字控制系统中)。在这种简单的情况中,例如,可以应用模拟目标制动信号101(例如,在两轮车或拖车上),以例如应用运算放大器电路并致动致动器,直到实际制动扭矩尽可能接近正确。可以在自行车拖车上获得目标制动效果,例如,从牵引杆超限力(其针对诸如脚踏振动的振动进行调节)和/或车轮速度变化和/或驾驶员输入(例如,手刹杆位置)(例如,通过无线电、蓝牙、WiFi)。在最简单的情况中,从期望的制动需求简单地控制(例如,通过特性曲线)致动器位置,而没有实际承载力测量,并且例如磨损效应被手动再调节,如有时用机械制动器所实现的,例如在两轮制动器上。
例如,也可以利用这种方法,通过检测实际制动扭矩并在实际制动扭矩过高时逐渐减弱PWM脉冲,使现有的螺线管操作的鼓式制动器更精确,其中“螺线管电流”由PWM信号控制。
例如,右盘式制动器01通过弹簧、对凸轮的非线性弹簧调节来致动,并且非线性凸轮随后被致动器(马达041)释放,并且可以设置多个马达041。可以提供推压力测量055。推压力也可以由致动器扭矩和瞬时非线性确定,如果适用,包括瞬时弹簧动作。
当然,可以在制动器01上实施任何测量,例如温度、磨损等。“车辆动态”10将自然优先接收或交换车辆数据103,例如车轮负载、每分钟转数、温度、降雨量、车速、减速度、延迟、横摆率、转向角。优选地,在“车辆动态”10中(在其他位置也是可能的),“自生成信号”104可以被生成或传递,例如,利用减速传感器、超限力的计算以便能够制动,例如,在没有制动信号或制动信号发生器的情况下,和/或,例如,可以估计当前制动扭矩,并且如果适用,当前制动扭矩可以例如在闭环控制中利用设定点进行调整,或者用于控制。
在图12中示出了机械“制动力控制”的提议,作为制动力的机械调节方法,在这种情况中,伺服鼓式制动器在一个旋转方向(顺时针)上具有支撑:鼓式制动器01具有用于产生气隙的弹簧07(在下面它们也具有内聚功能),从而支撑制动蹄支撑件069上的承载力,在这种情况下,例如作为偏心方法向指示器提供承载力,并且弹簧用作承载力测量064。具有承载力调整065的上箭头指示太大的制动力向左拉动展开部段驱动器052的支承点,从而释放致动,并因此作用在承载力控制065的下箭头处,好像致动在接触压力05处被非线性部件03较少地致动,导致较少的制动。
自放大越大,驱动力越小,因此这里图显了在一个方向上具有“制动力控制”的“伺服制动器”。如果制动力太高,则路径脱离机械致动,致动力越低,这越容易。可以用运算放大器的负反馈远程查看程序;但是,在这种情况中,机械放大并不高。
这也可以根据在两个车辆行驶方向上具有拉回效果的图13来执行:图13原则上由图12的部件组成,除了在图13中,旋转方向以及因此在承载力测量064处的承载力被反转,从而通过拉回展开部件驱动器052处的支承点来减少制动是不可能的。因此,在图13中,第二载体元件(指向左上的箭头)被实施为与制动蹄支撑件069镜像对称,该第二载体元件然后被传递到在展开部段驱动器052处的指向左上的箭头,由此导致在该旋转方向上的缩回。
该程序也适用于盘式制动器,尤其是诸如“楔式制动器”的高自增力制动器,因为如果太多盘式制动块被挟带,致动运动也可以被反转。当然,这些都是基本的功能表示,而实际的实施也可以看起来(完全)不同。
图1401示出了用于快速衬片运动的非线性如何可以逐渐减弱,例如当接触衬片时:当第一凸轮太陡峭时,它可以逆着弹簧弹回(虚线部段),直到不太陡峭且更长(粗)的凸轮开始起作用,如果适用,这由于更小的斜度和更大的角度而需要更小的扭矩。例如,为了检测接触点,开始时可以非常陡峭,并且可以测量开始向后旋转。例如,用于接触点检测的传感器凸轮可以由金属板制成,因为这里仅出现小的力。例如,第一凸轮可以足够陡峭地开始,使得在正确的致动器角度处具有正确的气隙的情况下,当衬片接触时,第一凸轮稍微向后旋转,然后在过渡到第二凸轮之前快速建立接触压力。如果气隙太小,那么可以更早地观察到向后扭转(并利用该观察),如果气隙太大,那么更晚。特别地,更晚的凸轮可以保证在所有情况下的可操作性,而更早的凸轮可以尝试特别有利的操作,例如快速操作。例如,也可以使用滑动离合器来代替弹簧。
图1402示出了类似于“自动变速器”的凸轮装置:当用于快速衬片运动的驱动扭矩已经变得高于弹簧允许的扭矩时,凸轮可以向后运动以实现较慢衬片运动的操作:如果凸轮驱动扭矩过高,则凸轮(虚线)不对准,例如在热盘式制动器或冷鼓式制动器的情况下,即凸轮被作用在其上的力向后压入虚线位置。例如,也可以测量向后调节。凸轮调节的旋转轴线036也可以与凸轮旋转轴线034重合:例如,制动位置可以由致动器指定,并且凸轮仅在例如初始自放大允许该位置时跟随该位置。
图1403示出了不同的调节枢转点是可能的,以便也减少行程,例如,当制动器由于磨损的衬片而变得更硬时。类似于图1402,可以看到凸轮在这里被向后按压,例如因为它开始得太陡峭(粗滚轮033,粗凸轮032)。随着进一步的凸轮致动,凸轮和滚轮运动到未润滑位置,但也可以(取决于斜度和力)被向后按压到虚线位置。向后扭转还可以为滚轮提供更小的最终行程,如果例如制动器比预期的更硬或者可以利用更大的凸轮旋转角度,这也可以是正确的。如果例如制动器比预期的更软或者气隙比预期的更大,也可以进行预调节。
如上所述的类似效果也可以实现,例如,利用几个(也是非线性的)滚珠坡道或者利用可调节的或可调节的杠杆减速,如图1404所示:这里,箭头表示具有弹性连接(指示为弹簧)的可旋转杠杆。在负载下,弹簧被压缩,连接变短,新调节的角度改变杠杆上的力矩。
图15示出了鼓式制动器和盘式制动器上的磨损调节(由电动制动致动器致动),其中,例如,通过游隙、公差和/或凸轮旋转来建立气隙的正确尺寸,但是其中(可能通过省略致动游隙或公差)接触点的检测和调节可以分开,并且接触点可以例如通过对制动致动器的测量来确定。接触点的检测和调节可以分开,并且接触点可以例如通过在制动致动器处的测量来确定,因此可以触发调节,该调节可以位于例如制动致动器的区域(否则该区域不用于制动)中。
在鼓式制动器的情况下,一方面存在利用调节螺丝在鼓中进行调节的有利可能性,另一方面存在建立在现有的例如气动鼓式制动器上的可能性。另一方面,存在建立在现有的例如气动鼓式制动器上的可能性,因为线性化的所谓的S-凸轮056也可以覆盖磨损期间的衬片行程,并且在致动杠杆的联动之外,S-凸轮可以相对于杠杆进行调节以用于磨损再调节,这在该过程中利用电动制动致动器的能量进行。例如通过滚轮066推压制动蹄的S-凸轮056不仅可以具有线性化效果,而且还可以具有补偿效果,例如通过衬片磨损并通过其特征曲线补偿制动器的刚度变化。例如,蜗轮可以利用磨损调节器相对于蜗轮-轮旋转,以便使S-凸轮056的位置相对于展开部段驱动器052旋转。为此目的,载体元件025(例如设置在非线性部件03处)可以例如在通过例如扭矩限制器(例如滑动离合器023或弹簧)超过故意的间隙(其可以限定气隙)之后,使S-凸轮056的位置相对于展开部件驱动器052旋转,或者例如作用在例如鼓式或盘式制动器的磨损调节02(箭头)上。其他可能性例如是可调节凸轮035,其中例如如果陡峭凸轮例如在致动期间前进得太远,则可以进行磨损调节,或者例如如果陡峭凸轮例如在致动期间被向后推动,则不进行磨损调节。
图16示出了凸轮不必由实心材料制成,而是也可以是例如凸轮037或可调节凸轮035,其可以以任何方式变形。例如,具有例如圆形或矩形横截面的线或杆也可以被弯曲,以便以低成本生产用于滚轮的光滑滚动表面。另一方面,也可以利用该弯曲杆的弹性效应,以便在任意点处获得行程和斜度的自动调节:粗绘图内容是未致动的初始位置,深色绘图内容理论上将是稍微致动的位置。通过回弹,弯曲杆(可变形凸轮037)因此返回到具有较小斜度的虚线位置。当滚轮033抵抗弹性杆(可变形凸轮037)的力大于预期时,它甚至会进一步回弹,并且获得甚至更小的斜度,因此获得更小的“凸轮驱动扭矩”,因为弯曲杆起到凸轮的作用。
这个过程可以在任何点处重复。虽然这产生了一种“自动变速器”,但是根据定义,致动器(例如,其直接或通过例如齿轮系驱动该“凸轮”)从不在恒定的凸轮驱动或致动器扭矩下操作,因为增加的驱动扭矩总是需要更多的向后弯曲。右图显示了弯曲棒(可变形凸轮037)本身可以具有很少或没有弹簧行为,并且弹簧行为来自抵靠中心部段的突起,对应于可调节凸轮035。
向后弯曲的行为取决于棒的弹簧性质、夹紧点的位置和类型(例如,也可以仅为枢转点),并且它还可以由另外的行为影响弹簧(在可变形凸轮037的虚线区域处)就区域而言额外确定。这也可以或额外地通过利用例如几个或局部几个或不同地弯曲的弹簧杆的板簧状结构来设计。可变形凸轮037可以被预加载,使得例如当其跟随预加载轮廓时不会发生额外的变形,预加载在箭头的朝向左下方的弯曲中指示。在034中,可以想象凸轮旋转轴,而038可以是或多或少明显的夹紧或紧固点。
在恒定的致动器扭矩下,扭矩平均弹簧(后退弹簧动作)总是被加载到相同的程度。由于弹簧长度决定了调节,因此永远不可能有恒定的致动器扭矩。在致动器的操作中,瞬时非线性部件由该方法自动设定,而不是在单个非线性部件的设计计算中。
非线性部件也可以以这样的方式设计,即随着每次弹簧变化实现新的有利的非线性部件,例如,当弹簧被压缩时,凸轮的更平坦的区域跟随。
可以利用弹簧偏转和瞬时非线性部件来推断推压力,以便进行特别精确的磨损调节。
一种特别有利的设计是,例如,作为弯曲弹簧杆的“凸轮”,其最初产生特别大的衬片行程,例如,超过了具有完全衬片的制动器的正确气隙和弹性所需的行程。由于衬片在气隙中的特别快速的运动,接触点可以通过对致动器的测量(例如扭矩、电流、位置)容易地确定。为此,例如,也可以记录棒的变形(测量、切换功能)。从接触的时刻起,接触压力可以尽可能快地增大,以用于车辆位移。如果气隙更小(也由于例如制动盘扩大),则杆向后弯曲以得到更小的斜度。这在每个位置重复,直到最终位置。当制动器现在由于磨损的衬片而变得更硬时,杆反而向后弯曲得更多,并且行程也减少了。
如果适用,这种方法将致动能量“释放”到棒变形中,因此它比刚性非线性部件需要更多的致动能量。
优选地,可以尽可能快地实现延迟,由于刚性非线性部件的安全原因,这是不可能的,因为可能的不期望的状态也必须是可致动的,并且将导致次优的刚性非线性部件。然而,使用这种方法,如果制动器较硬(磨损的衬片),比制动器较软时(如果适用),更多的能量可以投入弯曲。另一方面,完全衬片和磨损衬片之间在刚性非线性部件上的差异再次转化为次优非线性部件,以便覆盖“一切”。当存在预载时,弹簧损耗的能量可以小于零或为零。
图17在X轴上具有致动器角度,在Y轴上具有致动器扭矩,指出正X轴各种穿过的衬片接触力,其当然也可以在制动致动器上记录为扭矩。然而,在负X轴上也可以有区域111,在该区域111中没有形成衬片行程(或者只有小衬片行程,没有“功能”),由此瞬时机械损耗也变得可见,这在没有接触压力的情况下发生。可以存在区域112,在该区域112中,磨损调节和/或磨损调节中的弹簧的开始成为致动器扭矩的决定因素。在区域113中,磨损再调整中的实际旋转运动可能需要更大的致动器扭矩。在区域114中,磨损调整和/或滑动离合器中的实际旋转运动会额外地增加致动器扭矩。从115开始,完全执行的磨损再调节和/或端部止动件(例如,用于致动器角度),利用弹簧(如果适用),可以随后再次增加致动器扭矩。这里的负致动器运动在这里也被利用,以便确定这些区域并触发这些动作和运动,并且如果使用,以便确定致动器扭矩。原则上,当前衬片上不应该有行程,而是在这里一定不是问题的小的正接触压力路径。
一旦衬片被抬起,则除了在没有衬片运动的情况下的损耗之外,可以检测至少一个弹簧动作116,例如用于衬片抬起。通过额外的衬片行程,可以开始磨损调节117,这在致动器扭矩上也是看得到的。从那时起,衬片推压力将随着致动器角度的增加而发生。如上所示和所述,包括弹簧动作的磨损再调节也可以发生在否则不用于制动的致动器位置,这里显示为“负衬片运动”,这自然仅在致动器角度的观点上存在。自然,当进行磨损再调节时(例如,使用制动致动器),曲线会发生偏移(尤其是来自衬片压力)。将通过利用接触压力区域(例如,区域118)中的曲线的进程(例如对于更具成本效益的马达,在热制动情况下的较小致动器扭矩),和/或例如在区域119中的曲线的进程,通过几何形状和机械负载能力确定要求,因为例如由于小的气隙,可以出现高的夹紧力。因此,与完整曲线相比,虚线曲线显示了更小(左)和更大(右)的气隙。
特别地,已经指示的可调节凸轮可以以这样的方式设计,即它们开始得如此陡峭,以至于接触点可以被非常精确地检测,例如,由于以下事实:在致动时,当设置太小的气隙或有热膨胀时,调节通过逆着弹簧返回而开始得太早,并且在致动时,当接触点来得太晚并且设置太大气隙时,从接触点返回还没有开始。这种返回可调节性以及因此斜度可以有利地以这样的方式选择,即,通过大的斜度可以非常精确地检测这些小的力,但是通过利用返回可调节性,总是可以找到能够实现安全制动施加的斜度。
类似的事情可以通过多个线性或非线性滚珠坡道实现,或者通过具有调节可能性的杠杆传递实现。
图18示出了图17的具有其他相同标记的衬片状态(X轴上的衬片行程,Y轴上的衬片推压力)。图18中未示出没有衬片行程的致动器运动。
图19示出了用于例如自行车、自行车拖车、机器脚踏车等的轮毂马达上的EMB的可能组件,由此轮毂发电器当然同样是可能的。轮轴122可以安装在一侧或两侧,并且具有任何优选类型和数量的轮轴承121,轮轴承121支撑基本静止的部件124(例如,线圈、齿轮等)和旋转部件123(例如,磁铁等)可以有用于轮毂马达或发电器的连接缆索126和用于当前EMB的连接缆索127,缆索优选地位于制动器的同一侧,优选地位于车辆的安装侧和/或内侧,和/或优选地位于制动器的基本上不旋转的一侧,并且具有例如用于鼓式制动器部件125的组装板(或以其他方式形成的部件)。例如,致动器04(或致动器部件,例如弹簧)例如在任何设置中可以位于鼓式制动器部件125上,或者致动器(或部件)也可以从另一位置起作用。将仍然存在制动鼓012(具有制动衬片063),并且制动鼓可以例如与旋转制动部件一起生产,或者附接到旋转制动部件,例如鼓附件128,并且在它们之间还可以存在热绝缘件129。有利的是,带有制动器的车轮和/或制动器可以容易地被拉脱和/或移除(例如,制动鼓也被移除),并且如果可能的话,缆索连接不必被分离,并且如果可能的话,在拉脱之后没有润滑的部件暴露,否则将有损坏或丢失的风险。尽管在图19中,制动鼓012摩擦制动衬片063,但是可以使用任何其他摩擦几何形状,包括圆盘或圆锥形的摩擦几何形状。当“制动鼓”被设计成圆锥形时,圆锥形衬片可以被轴向地压入制动鼓中以用于致动,例如利用(也是非线性的)滚珠坡道。额外的接触压力可以由承载力(制动力)产生,例如通过(也是陡峭的或非线性的)接触压力运动(例如滚珠坡道或滚珠坡道的一部分的),因为例如陡峭的坡道被承载力轻微旋转,陡峭的坡道随后可以在一个行进方向或两个行进方向上作用。这种结构设计或类似的结构设计和/或圆锥制动器当然在没有电机器的情况下也是可能的。
作为一个特别有利的实施例,推荐马达和/或发电机或发电器也可以被电磁激励(分别作为电磁和永磁激励的组合),而不是当今通常的永久激励:当没有或几乎没有电流产生时,则可以通过不磁化它来显著减少磁突变,磁突变表现为滚动阻力,另一方面,当发电机具有更强的励磁时,电压也可以增加,和/或当马达起作用时,扭矩可以增加,和/或马达rpm可以随着磁场减弱而增加,此外,不需要不常见的磁性材料。这里特别有利的是,马达扭矩和/或发电机扭矩因此可以与摩擦制动器的扭矩在额外的区域中相协调,和/或可以实现发电机电压,用于更好的再生制动和/或改进的电池充电。当马达、发电机和/或发电器在结构上与制动器分离时,当然也可以利用(也是附加的)电磁激励。优选地在没有滑环的情况下将激励电流传递到旋转部件,即类似于变压器效应,并且用于电力的电流将优选地传递到静止部件。可替换地或额外地,两者之一(转子或定子)的旋转速度可以增加(例如,通过传动单元,但也可以电动地)和/或转子和定子之间的相对速度可以增加。因此,可以例如通过在“磁场”(例如可以位于转子上)上叠加额外旋转磁场来电动地实现这一点:磁场通常可以用直流电产生,这里还提出了也可以将其产生为旋转磁场,从而增加电力线圈(例如定子)和磁场之间的相对速度。因此,可以利用这种方法,例如,当rpm降低时,保持发电机的电压较高,或者例如在明显较高的rpm的情况下,减小发电机的尺寸。也可以将其称为转换机和/或旋转磁场机或旋转磁场发电机。
在图20中,当今鼓式制动器中常见的“螺丝刀状”展开部件051的问题可以解释为:当围绕展开部件枢轴057旋转时,其产生刮擦损耗(例如,在制动蹄067处),具有在水平位置变为零的非线性余弦形行程,并且当枢轴通常固定时,对于不同的衬片厚度没有补偿能力。
因此,在图2101中提出了改进:非线性部件03也可以形成为操作凸轮032或类似于S-凸轮056的一部分,例如以减小的摩擦在滚轮033上滚动,并且还可以具有位于左制动蹄067上的枢转点凸轮枢转轴034,以便在两侧获得衬片压力。指向下方的箭头表示,磨损再调节02的磨损再调节致动可以例如通过非线性部件03的区域082来致动,该区域082不用于制动并且不产生任何行程,因此不用于制动过程,其中,再调节力也可以通过滑动离合器(虚线)来限制,并且相应地,力和/或路径也可以通过用于磨损调节021的弹簧来影响。还可以通过用于制动的区域081来实现磨损再调节的预设或在太大行程的情况下触发磨损再调节(类似于自调节汽车鼓式制动器),由此在这种情况下滑动离合器、弹簧或其他影响也是可能的。磨损再调节位置02周围的磨损再调节器区域也可以将一个蹄的制动力传递给另一个蹄,从而实现所谓的伺服制动。凸轮的磨损再调节器侧也可以产生行程,以便确定接触点(通过致动器扭矩、滑动离合器等)并且对于致动器扭矩,弹簧可以用作参考,利用该参考可以确定衬片压力的开始。
在图2102中,示出了致动器04如何致动例如双联鼓式制动器,由此凸轮旋转轴034可以例如是固定的,并且例如非线性部件03、线性化致动凸轮032,也像S-凸轮056的一部分一样,可以推压蹄,并且这些凸轮的致动可以例如与所指示的杆连接。磨损再调节例如可以在旋转运动中再调节或预转动凸轮(例如用棘轮)(如已知的,例如用S-凸轮),或者例如在不用于逆着正常致动方向进行制动的区域中触发再调节。下面在图2102中,示出了展开部件051通常例如通过缆索张力(箭头)致动,并且在这种情况下,可以具有任何机械上有利的形状,该形状优选地在衬片推压动作期间跟随运动。必要的补偿运动可以在部件的游隙中被吸收,以便在部件之间有尽可能小的“刮擦”运动。
图22示出了与杠杆结合的致动凸轮032,接触压力05和衬片载体的运动优选地使得它们尽可能相等,即具有很小的相对移动,并且相对运动优选地被现有游隙占据。致动凸轮032可以例如如箭头所指示地对磨损再调节02进行再调节。例如,电磁体也可以拉动(滚轮033处的箭头)而不是按压致动凸轮032。虚线区域显示完全制动状态。
图2301-2302提出了制动力测量的建议,因为它们也可以以修改的形式与所示的所有制动器相结合。图2301示出了如何和/或在哪里在受保护的区域(在鼓式制动器内部,没有外力)中实施承载力测量064的基本可能性。凸轮上方指向右的小箭头表示,例如,任何弹簧力,例如衬片压缩弹簧的弹簧力,也可以在没有功能性衬片行程的区域中测量。由于直接承载力相应地较高,因此图2302建议将高承载力(例如,利用杠杆)转换成具有较大路径的较小承载力,并且测量杠杆箭头上的力或路径,或者甚至仅建议切换功能,例如,利用所指示的端部止动件(短、粗、竖直线),其示出了,例如,在小制动扭矩的情况下的,可用接触压力的开始,以及因此瞬时力-位移特性上的点。
在图24中原则上示出综合制动器01的示例,即,它可以与制动盘011一起应用,但是也可以与诸如鼓的任何其他摩擦一起应用,和/或,例如用作线性序列,以及当然,不是所有应用的部件都需要被利用和/或功能也可以被不同地设计(例如低能量释放或低能量致动)。在该示例中,它由非线性部件03(例如凸轮032)通过接触压力05(例如也可以包括磨损调节)来致动,在这种情况下,例如一个(或更多个,也用于抬起所有衬片)空气分流发生弹簧07可以起作用。可以提供致动弹簧042,以便例如在没有来自马达041的能量的情况下将制动器带到制动状态,和/或也以“能量摆动”操作,使得马达041在“致动”或“释放”方向上由弹簧动作支撑(但是两种作用也可以循环)。马达041可以刚性地作用在非线性部件03上,但是也可以例如通过弹簧048起作用,弹簧048可以例如作为“驻车制动弹簧”048而起作用:很难或者甚至不可能实现某一驻车制动位置,尤其是在自增力制动器(例如鼓式制动器,也称为“伺服”制动器)的情况下或者当制动盘例如在被马达扭矩加热时而膨胀时。当驻车制动弹簧048例如因此在过程中被压缩时,驻车制动弹簧048随后仍然能够使致动器运动。
当机会出现时(例如,当在自放大或冷却期间制动器的运动最小时),弹簧将释放用于接触压力的运动。现在,当驻车制动致动器047与例如围绕凸轮旋转轴034的齿轮一起使用时,驻车制动致动器047可以独立于实际的制动致动器(例如,与马达041一起)操作制动器,优选地当齿轮通过联接器(例如,仅在致动方向上的作用和/或棘轮效应)或承载元件与正常制动操作解联接时,因此不会干扰正常操作。这也可以用作紧急制动驱动器,例如当马达041不起作用时制动。弹簧(特别是致动弹簧42)、马达041和驻车制动驱动器047相互作用的一个或更多个旋转方向当然必须总是以这样的方式选择,即,产生期望的功能,例如“释放”或“致动”。一般来说,由于已知的影响,致动器扭矩在观察到的变化范围内变化越小,则越可以更好地识别已知的、正在发生的致动器扭矩的变化,这尤其旨在将来自接触压力影响的变化(至少在它们没有被足够精确地知道的情况下)保持得较低。这就将我们带到功能性衬片行程的一般表述:当要识别的有意改变足够容易识别时,尽管(低)衬片行程,也可以在这个定义中说“无功能性衬片行程”。
在图25中,基于致动器扭矩(Y轴),通过致动器角度(X轴),示出了在这里没有功能性衬片行程的区域,例如在否则不用于制动的区域082中,如何能够例如与通常用于制动的旋转方向相反地利用具有弹簧特性049的校准弹簧046:在这种情况中,通过负旋转,以及相应的负致动器扭矩,不想要的(例如机械的)损耗016由此被通过,而没有任何其它力积聚,直到校准弹簧特性049被通过。之后,旋转方向反转,损耗现在在相反的方向上可见,即在反转期间它们基本上以双倍高度出现。此后,当在用于制动的区域081中施加制动器致动时,在这里可以看到由致动器正旋转产生的正损耗,该正损耗可以随着接触压力增加而增加,并且当旋转方向反转(方向松动)时,反而变得以双倍高度可见,因此损耗016在右侧更大并且显示为两倍。通过更大的气隙,曲线可以转移到虚线的更大的气隙118。不用于制动的区域082中的程序不必在非制动状态中执行,例如在“制动”状态中的正旋转方向也是可能的,同样有利地没有功能性衬片行程。
例如,可以提供“校准弹簧”046,以便能够将已知的或存储的弹簧特性049(或至少一个值)与在非制动条件下确定的马达扭矩(例如,根据电流)进行比较,和/或能够比较在运动期间确定的不同值,并且能够更精确地控制制动器或更好地检测制动衬片与圆盘的初始接触。该校准弹簧046不仅可以在制动动作中、在气隙中或者也在不引起任何显著衬片运动的致动器运动中起作用,而且也可以在几个这样的区域或主题中起作用,也具有不同的动作和任务。满足至少一个其他功能的弹簧也可以用于校准目的。在这里如何表示马达扭矩是任意的,因为它也可以作为“力”,电流或者在这种情况中没有单位。但是,有利的是,该校准将捕获并考虑驱动单元中的瞬时摩擦。“释放弹簧”(用于产生气隙的弹簧07)可以以已知的方式帮助以便在非制动状态中将摩擦衬片和制动衬片压开(即远离制动效果)。因此,出于校准目的,释放弹簧也可以与马达扭矩相关联。弹簧行为也可以包括在机械损耗的确定中,也与气隙、接触点和非线性部件的进程有关。例如,校准弹簧046可以用于没有衬片行程或衬片行程非常低的马达区域中,并且从衬片行程开始,额外作用的用于产生气隙的弹簧07也可用于校准目的。这种校准也可以看作是偏差的确定,也可以看作是与测量的某物的比较(也包括弹簧的特性和非线性部件的进程),还可以看作是指令(做什么以变得更好或实现某物),由此在这里计算出至少一个值,该值以可以补偿偏差的方式解释偏差。
为了找到致动凸轮032的初始位置(或诸如滚珠坡道的其他非线性部件),例如,还可以接近止动件或弹簧,即也可以接近提到的校准弹簧,这可以具有特殊的优点,即,例如,其可以在第一次真正制动之前接近,并且可以位于例如致动器旋转范围中,该致动器旋转范围可以具有特殊的性质,例如,没有可以觉察到的衬片行程,或者例如在不用于正常制动操作的旋转方向或范围中。例如,在初始制动之前,因此可以实施校准,以便确定哪些值在致动器上是可测量的(例如,电流、功率、能量等)并且对应于哪个弹簧动作,并且这也例如经由(也可能是可推断的)校准弹簧特性049或其点。
因此,瞬时出现的不想要的机械损耗016也可以通过该动作来检测。还可以区分是否仅发生“空转损耗”,只要没有显著的衬片运动与致动器运动相关联,并且弹簧还没有起作用,以及从何时检测到弹簧动作以用于此目。通过这种方式,可以非常精确地推断出制动期间衬片推压力何时开始增加,当然,对此还必须考虑在致动器上可测量的值和衬片推压力之间的瞬时非线性传递。
因此,可能的可推荐程序将是,例如,(有利地,例如,也在小行程到基本上没有衬片行程的范围中,例如,也在不用于正常操作或其他制动的致动器旋转方向082上:在没有弹簧效应的情况下仍然增加致动器rpm,在没有弹簧效应的情况下仍然保持速度(这可以被视为例如在没有其他能量供应的情况下以弥补损耗的方式运行),从(例如基本上)旋转的质量惯性拉紧弹簧,确定“制动距离”直到弹簧使旋转停止,通过弹簧加速(现在例如逆着上述旋转方向),由此该加速也可以例如以限定的马达电流(因此例如也有利地为零)运行,接近点,从该点然后开始正常操作制动或其他制动,例如在用于制动的区域081中。该过程可以在短时间内执行,例如当接通制动器时,并且已经在初始制动操作之前提供了非常全面的图像,并且将制动器带入限定的状态以用于随后的制动操作:在加速过程中可以看到电损耗和机械损耗,也直到到达弹簧,然后在弹簧的拉伸期间,例如在没有(或者具有限定的,例如损耗弥补的)电能的情况下的拉伸可以使机械损耗可见,在旋转方向反转之前,测量可以显示什么是必需的(例如电流、扭矩等)以便在静止时保持弹簧张力,在旋转方向反转后的随后加速期间,例如,在加速后,例如“滑行阶段”(例如,在没有额外的电能供应的情况下或者例如在具有限定的电能供应的情况下),可以看到弹簧力抵抗质量惯性的机械效果,并且可以显示使用旋转能量来克服机械损耗。建议(但不是强制性的)将弹簧放置在用于传递的位置,在该位置,弹簧的致动大于在衬片的行程中,因为在更小的弹簧力的情况下,上述过程将更接近正常制动的范围,或者可以使用更小的弹簧。在上述过程中,可以进行许多测量,但是这不是强制性的,也可以例如仅测量整个过程中的总能量消耗,并且因为在没有损耗的情况下,不需要能量,所以可以从损耗状态上的能量得出结论。因此,程序如何准确地起作用,是否仅程序的部分将发生或被利用,以及何时和如何测量什么,是自由地可配置的,必要的事情是程序可以用于校准(例如,当接通时,但也可以是其他情况)。它还可以使任何测量的值可识别,例如,对于某一推压力(制动效果)而言所预期的致动器上的可测量状态。一般来说,上述过程是将一种形式的能量转换成另一种形式的能量(例如,电能转换成机械能和/或例如,动能转换成势能,例如弹簧张力,机械能转换成电能)。当然,该方法通常可以应用于这种能量转换,并且不限于诸如“校准弹簧”的命名部件。因此,例如,当被致动的制动器(用作弹簧)在释放期间被制动时加速马达和/或减速致动运动时,发生物理上等效的过程(和/或部分过程),为此目的,例如可以用零马达电流进行加速或减速,以便基本上检测机械损耗。因此,制动器中的夹紧力(或合成扭矩)(以及可能的其他力,例如来自弹簧的力)作为加速力或减速力。当这被存储时(例如,作为特征曲线),那么制动器的实际状态可能偏离存储的状态,并且当夹紧力被测量或估计时(例如,根据电流),那么测量值具有容差,即,将存储的某些东西与测量的某些东西进行比较,对于存储的某些东西,可以对其真实程度到低有多少有疑问,测量的某些东西具有容差。因此,建议也可以比较在致动器角度改变期间产生的测量值,由此当它们相似时,甚至可以补偿系统测量误差。在致动器运动和衬片运动通过稳定的传递比相联系的制动器中,致动器扭矩将随着接触压力位置而极大地变化,这当然仍然可以是用于在这里已经描述的能量方法的应用情况。然而,建议使用所谓的非线性EMB,因为致动器扭矩在整个致动过程中的变化不像线性EMB那样大,因此在偏差的情况下,加速扭矩和/或制动扭矩比线性EMB被更好地知道,或者不包含这种强偏差。
为了状态确定的目的,可以修改所描述的过程,例如通过省略或改变顺序,该过程可以是突然的或任意的,例如正弦或S形的(例如速度或运动),但是它们也可以叠加在移动上(例如通过速度改变、电流改变,也直到短时间切断和/或甚至电流方向反转)。不一定要从这种方法中选择过程,而是也可以从由其他手段引起的方法中利用。例如,驾驶员可以利用“制动释放”来观察致动器加速。特别地,已知“总的来说,没有能量可以消失或获得”,例如,基于质量惯性产生的扭矩加上制动器致动产生的扭矩加上损耗产生的扭矩加上致动器产生的扭矩加上其他部件(例如弹簧)产生的力矩的有符号的总和必须总是零。特别地,建议对能量形式转换的有意或无意的改变(例如致动的)也进行研究:例如,有意的加速(或减速)可以被插入到致动rpm中以确定反应,或者加速(或减速)不必被有意地插入,而是也可以“自己”发生,或者例如由驾驶员执行。这现在将我们带到该过程的一般表述:可以检查每个致动器运动和/或其改变的能量形式的转换,如果适用,包括转换成损耗,以便找到该过程的参数,例如总损耗、部分损耗、具有某一制动的预期致动器值等。特别地,可以用已知的质量惯性、假定的和/或来自测量的来自制动器的闭合夹紧力、已知的弹簧效应和可能的其他已知效应来检查马达扭矩(或者,例如扭矩产生电流),以找出所寻求的影响量(例如损耗)必须是(或者假定是)怎样的,以便解释致动器扭矩曲线,可能考虑能量形式的转换。当然,这可以执行,以便获得各种各样的结果,例如,以便解释用于某些致动器观察的马达扭矩曲线。一般来说,可以把它看作例如对观察的解释的发现。它也可以被称为变换:在傅立叶变换中,例如,时间幅度过程被变换成频率的强度,在这里例如,例如致动器扭矩的时间进程被变换成参数(例如损耗),这些参数被视为对过程而言是共同决定的。
如图所示,致动器必须返回负角度并克服损耗,由于负旋转方向,损耗也是负的。当没有为了其他目的而采取或增加力时,致动器扭矩现在对应于损耗,并且可以立即被检测,甚至与另一旋转方向没有差异。这些是例如马达传动单元的“空转损耗”。例如,由于所用润滑油的不同位置或韧性,这些可能会变化,因此知道瞬时值是有利的。在旋转进程中也可以检测损耗波动。弹簧特性曲线可以由弹簧引导件记录,并且也可以与实际安装的弹簧的弹簧特性曲线进行比较,或者例如弹簧特性曲线上的角点与来自弹簧的合成扭矩相关联。当该弹簧例如位于致动蜗轮的旋转运动中时,与上面讨论的弹簧相比,该弹簧可以具有相对较小的衬片行程,并且仍然产生可观的致动器扭矩,因为致动蜗轮的旋转和衬片行程之间的额外传递极大地增加了推压力。
“相当大”因此可以意味着,例如大致意味着,产生致动器扭矩,该致动器扭矩随后对应于通常的例如轻微的或限定的制动器致动,并且现在已经知道在致动时以及在损耗的问题(其已经包括在这里)的情况下,可以预期哪个致动器扭矩。该弹簧在制动操作中也不需要无用的拉伸能量。它也不一定是弹簧,例如,它也可以是橡胶或止动件。当驶入端部止动件时(例如,以便找到它),端部止动件将导致非常高的变形力,而具有较低变形力的弹簧和/或橡胶可以做到这一点。它不必是明确的部件,可以利用现有的或任意的部件,并且从致动器不在这个方向上进一步运动的意义上来说,“没有”也是可能的。因此,也可以利用例如在操作功能(例如磨损调节器)时出现的扭矩。从可以同时找到或确定初始位置的意义上来说,可以通过致动器扭矩找到的某些东西(例如,止动件、弹簧、橡胶等)在这里也是推荐的。
当致动器现在朝向开始位置向后旋转时,损耗现在突然在扭矩的另一个方向上,并且如果旋转方向改变,那么损耗原则上是两倍高。该过程可以例如在制动器接通时发生,并且可以提供例如以下陈述:空载损耗有多大,也可能有波动,也可能取决于旋转方向,初始位置或例如角度参考点(无论如何称呼)在哪里,当某一例如弱制动发生时,致动器扭矩将有多大?
然而,由于它不触发制动,该过程可以随意实施,除了可能在制动期间。
当然,也可以和/或有意义地记录制动器的致动特性(例如致动器角度和致动器扭矩,也在差异致动-释放的情况下),也达到衬片接触力的范围,例如当车辆静止时,或者也使用正常的制动过程作为特性记录。
为了确定损耗,还建议使用另一已知的力来替代弹簧或附加于弹簧:由于快速旋转部件的份额随着传动比的平方而增加,质量负荷承载能力在很大至主要程度上由马达决定(当然也可以考虑较慢的部件)。例如,这使得可能在没有显著衬片行程的范围内随时间施加某一速度变化(当然不排除其他),以测量实际行为,并因此测量进入负荷承载能力的扭矩,然而,该扭矩在测量的值中仍然包含机械损耗。当减去理论上必需的扭矩时,损耗仍然存在。这种计算可以以描述相同物理特性的任何其他方式进行,相同物理特性例如某一运动的时间、时间上的运动、扭矩和时间等。对于负荷承载或基于惯性的损耗检测,过程中涉及的所有其他物理量,例如能量(旋转、损耗等),也可以利用。
当然,致动器马达处的测量将优选地以电的方式执行,例如通过电流(优选地,建议Iq,即“产生扭矩的电流”)、电压、角度传感器(或其他传感器)。由此可以计算出“致动器功率”,例如,当电流乘以电压时(以及需要轴功率时的效率)。如已经知道的,功率和扭矩可以通过角速度(例如旋转速度)相互转换。现在,在效率上,存在令人不快的事实,即它强烈依赖于其他东西,例如电流(也是平方的)、温度、电压等。因此,除了这种计算之外,还提出了更有利的一种:电动机(例如BLDC)在电流(优选地Iq)和扭矩之间具有很好地可表示的(例如特性曲线)或几乎线性的关系,因为电流和磁力有因果关系,马达力来自磁力。电压和效率从上述意义上来说是不需要的;当然可以假设修正,例如温度或老化相关性等。除了机械损耗之外,电损耗也可以用该知识确定或包括,如果对电输入(例如电流等)的参考用于机械反应(例如扭矩、角加速度)。
根据到目前为止已经解释的内容,将(不容易)区分从电输入到衬片上的接触压力效应的损耗(到此为止部分地也称为机械损耗)的划分,由此当然所描述的具有电流-扭矩关系的方法很有帮助。因此,这里提出了另一种过程,该过程也可以确定机械损耗和电损耗之间的划分:上面已经示出了纯机械地起作用(当然,还可以设想其它)的两种力:弹簧和质量载体。当现在仅这些例如在无动力状态中起作用时,那么电损耗将被切断,并且可以区分具有电损耗的系统和没有电损耗的系统,从而区分这两种损耗。当然,无动力马达机是否完全没有电损耗的问题仍然存在,但这不需要科学地阐明,仅实践地应用。其他“断电状态”也可以用于反应测量,例如方向反转或制动释放。代替“无电流”,也可以比较不同电流的状态,因此也可以计算“无电流”。“无电流”不需要恰好是0,而是可以是任何合适的值。当施加相同的力时,在更短的时间内乘以相同的路径,则成比例地需要更大的功率。
因此,建议也使用类似的某些东西以便确定电气损耗(或分别确定机械损耗和电气损耗之间的分离)。当相同能量的运动在不同时间发生时,则有相应地不同的功率,并且可以由至少两个这样的过程确定或估计不同功率下的损耗。这可以随后在数学上扩展,使得也可以比较具有不同能量的过程。“能量”在这里只是有物理意义的表达;也可以利用通过其可以实现这种原理的其它值。当现在发生制动器致动时,将发现(以上表述)例如随着致动器扭矩顺序增加致动器角度,并且也可以已经总是比较相应的致动器扭矩(包括瞬时损耗)相对于弹簧特性曲线如何表现,由此在图中,弹簧特性曲线具有相反的符号(符号必须仅被正确地考虑或者例如在这种情况下被计算为无符号的)。由于损耗也是众所周知的,所以利用已知的非线性传递比还可以得出关于衬片推压力的非常精确的结论。除了“空载损耗”之外,还可以有高达衬片推压力的额外损耗,但这些损耗可能更强烈地取决于接触力,而不是波动(例如,由于润滑油粘度)。因此,它们可以例如根据影响因素被很好地计算或推测或者甚至被识别,如下所示。当然,致动器扭矩曲线不必与计划曲线完全一致,测量也可以显示虚线曲线。随后,例如可以识别出接触点(衬片与摩擦表面在哪个致动器角度接触)不同于计划的接触点,例如由于衬片磨损,并且可以请求磨损再调节。当制动器被释放时,曲线再次下跳两倍的损耗,至少在影响制动器中的相关条件的任何东西没有改变的假设下,这实际上可能是这种情况,例如,当制动已经发生而没有显著的热量和/或热膨胀和/或磨损时。这些可见损耗现在不仅是空载损耗,还包括所有其他损耗。当旋转方向反转时,此处所谓的“跳跃损耗”实际上发生在相对较小的致动器角度变化内,尤其是当恒定的负载方向(例如衬片推压力)将游隙或公差“推出”机构且公差基本上在同一侧时。
当非线性制动器以不太大变化的致动器扭矩在衬片推压力上操作时,有利地推荐非线性制动器,即具有在衬片行程上变化的传递比的制动器,因为在其中比较弹簧特性的扭矩范围相对有限。相比之下,对于线性驱动单元(例如滚珠丝杠),从气隙到完全制动,致动器扭矩变化极大。特别可推荐的还有被分成范围的非线性部件,因为这有助于实现例如没有显著衬片行程的范围。
图26提出了利用EMB的防抱死制动系统的可能操作,以及基于致动器的定位能力的防抱死制动系统的可能操作,这在液压制动器的情况下以此方式自然是不可能的。这些图在x轴上输入时间t,上面的图在y轴上显示速度v,更准确地说是车辆速度1413(虚线)和车轮速度1414,下面的图将车轮的旋转速度、rpm、延迟指示为车轮速度在y轴上的一阶导数。防抱死制动系统在有限程度上可能通过联合致动的制动器实现。它优先不同于压力致动的制动发生。
例如,当制动增加时,例如在道路的结冰侧,可以首先观察到车轮抱死。现在,通过额外施加的制动,例如,当车轮在另一侧(例如,在沥青上)旋转时,更多的制动效果变得可能。这种增加的制动效果可以在增加的速度和制动效果上受到限制,以便防止不想要的横摆力矩和/或缓慢地增加横摆力矩,使得驾驶员因此可以开始对其进行补偿。通过这些联合应用的制动器,抓地力较小的车轮现在将开始抱死,但具有抓地力的车轮可以保持侧向控制,因此即使一个车轮抱死,制动也可以很好且稳定。
1401是初期制动。由此由于允许的滑移,车轮rpm变得稍微低于车辆速速。当被认为是在地面上的速度时,车辆速度可以以多种方式确定,例如通过瞬时减速度、通过最高车轮速度、通过GPS或其他测量。1402是刹车过猛,因为滑移增加,车轮速度下降过快。用于此的制动致动器位置仍然是有利的点,将被存储。然而,现在,制动致动器在运动方向上制动过猛,并且将不幸地将车轮处的制动输入增加到1403,但是返回到仍然良好的制动致动器位置并且到达再次有利的状态1404,其中再次有利的车轮滑移占优势,并且暂时存在有利的制动效果。现在,在1405处,例如,车轮附着力退化并且车轮速度开始下降太多,这导致制动输入的减少,并且从1406开始,目标制动效果实际上已经足够减少,并且由于减少的滑移,车轮速度再次接近车辆速度。将存储用于1406的改善状态的该制动致动器位置。然而,现在在释放方向上旋转的致动器不同于这个有利的点。但是知道有利的点,并在1407再次返回到该有利的点,并返回到有利的标称制动位置。
在1408处,车轮附着力有突然的改善,这可以从降低的滑移并因此从增加的车轮旋转速度看出。在1408处,标称制动效果再次增加,并且整个过程从1重新开始,因为此时不知道附着力有多好。1409现在描述了不可识别的或几乎不可识别的或不明显可识别的车轮附着力改善:车轮速度接近车辆速度。在这种情况下,可以实施标称制动效果增加测试,如1410所示,并且在随1411的任何增加处,循环以1401再次开始。然而,也可以以1412的调制开始,以便确定瞬时附着状态,并且还提供具有顺序的调制,以例如在平均值上改变它和/或增强它,以例如增加它。这种调制也可以总是应用在制动上,或者仅在可疑的情况中,或者仅以某一标准,像例如小的表现性滑移。还可能需要最小的厚度变化(例如制动盘或轨道的厚度变化)和/或制动鼓的不圆度(例如接近最大值),以便在旋转过程中获得至少最小的制动效果变化,从而将其用作调制。
也可能出现不显示所描述的特性的滑移情况。例如,冰上可以立即发生阻塞,而不会明显增加滑移。在这种情况下,例如制动可以通过其他或额外的方法来实现,以例如使用制动致动器位置,该制动致动器位置仅从锁定车轮改变到运行车轮,或者保持在仅观察到启动车轮速度的制动致动器位置(也可能在时间上受限)。
驱动单元马达和/或发电机可以实现制动动作的某些快速、小的或调制的改变。
在机械连接的EMB的情况下,这些过程可以针对连接的车轮联合执行,或者在单独制动的车轮的情况下,针对每个车轮执行。
自然地,最大允许横摆扭矩可以再次限制制动,或者横摆扭矩的增大率可以被限制或成形。
作为用于车辆稳定性(ESC)的适当方法,在此提出,在该EMB控制系统处不断地计算用于最佳稳定性(例如,侧向转向、推进、制动、后轮分离、推压前轮)的车轮上的力的期望分布,并且根据该计算不断地调节车轮目标制动效果。因此也可以包括转向或单车轮转向。
如果车辆(以及拖车)的驱动单元马达应该配备有解联接的可能性,例如惯性滑行,那么该车辆驱动单元马达可以自然地有利地在旋转方向上用作车辆驱动单元,并且在另一个方向上用作制动致动器,或者这种分配可以通过驱动单元中的任何种类的改变来进行。
ESC意义上的“车辆稳定性”只能通过这些相关联的制动致动器在有限的范围内实现。然而,可以让拖车在牵引车上施加拉力,这可以有助于防止拖车滚离。
当期望的制动效果和可实现的制动效果不兼容或不太兼容时(例如,当车轮负载可能非常不同时),该ABS也可以用于以这样的方式执行制动控制,即,尽管存在这种不兼容性,但是尽可能好地利用可实现的制动效果,即,尽可能地防止系统的过少、过多或阻塞制动,如在良好和/或最佳匹配的期望制动效果的情况下将是可能的,并且这将具有可实现的制动效果。示例是目标制动需求,其例如总是从0到100%变化,并且拖车轴具有非常不同的轴载荷,其中例如目标制动扭矩被应用于高拖车载荷,但是初期受到车轮滑移的限制,因此实现了更好的实际制动行为,例如关于目标制动希望是否考虑实际轴载荷。这当然可以应用于车轮、车轴或车辆,并且可以与任何车轮滑移确定相关,也例如,执行太少的制动,并且由于太少的车轮滑移,更高的制动效果设置随之而来,并且当然,它可以扩展到车辆稳定性,如ESC或摇摆控制。
在图27中,示出了具有许多制动的轮的航空器起落架,由此不可能以合理的方式实现制动器致动的机械连接。尽管在这种情况下有独立的制动器,但是应该防止不期望的或不可控的横摆扭矩,这当然也可以应用于其他多轨车辆。
为此目的,因此建议以相同或相似的方式电控制各个制动器的致动器位置,并且还进行相同的磨损再调节,因为如上面针对机械同步所描述的,同样地,较强的制动EMB将由于更多的衬片磨损接近较弱的制动EMB,反之亦然。为此目的,使用受控的磨损再调节器是有利的,其中再调节的程度是如此精确地已知,使得小的公差通过更强/更弱的衬片磨损来补偿,并且因此不会导致不断累积的不平衡。在这里示出的所有实施例中,包括磨损模型是有利的,该磨损模型防止过度或不足的调节,并且考虑例如车轮速度、rpm、速度、制动扭矩、变形、温度和制动功率。
将基本上像在具有机械连接的制动器的简单制动系统中那样实施ABS,除了没有车轮必须被故意操作为锁定,而不是任何制动效果可以被正确设置。例如,对于横摆扭矩控制,可以正确地将左轮1301-1304和右轮1305-1308组合成横摆扭矩和上升率受限组,例如1301和1308。允许的横摆扭矩也可以是速度相关的,例如,以便补偿随速度减小的侧方向舵效应,或者可以包括航空器重量。瞬时推力反向效应也可以被包括。也可以有意地产生横摆角速度或横摆扭矩,以便直接转向或支持转向。这也可以结合方向舵来实施,使得例如利用方向舵的转向是优选的,并且仅当利用车轮制动器(可能包括转向的车轮)由此还不足够时。
当然,这种“利用制动器的转向”也可以在所有其他车辆上执行,例如在转向系统失效或转向系统效率不足的情况下,例如急转弯和/或不利的基底、地面或不利的倾斜位置。
在EMB的情况下,诸如ESC的车辆稳定性系统自然会被使用,以便计算每个单独车轮的最佳可能制动效果,而不是像液压装置通常那样,在左侧和右侧应用相同的制动,并且仅在不稳定性被分类时抵消单独车轮制动。
在这里未示出的实施例中,机电制动器01包括致动器04,特别是电致动器04、传动单元045、制动衬片063和摩擦表面。
致动器04在有限的致动器操作范围内运动。此外,致动器04在其致动器操作范围的至少一部分中经由传动单元045执行衬片行程,该衬片行程将制动衬片063朝向并抵靠摩擦表面按压,以便产生推压力以及合成制动扭矩,用于制动。
该实施例的传动单元045具有非线性部件O3,该非线性部件O3是在致动器操作范围的至少一部分上不恒定的传动比。换句话说,传动单元可以是非线性的和/或以能够实现非恒定传递的方式构造。
选择和/或设计传动单元045的传递,使得沿着致动器操作范围因此产生具有不同地作用的非线性部件03的至少两个子部段。这两个不同地作用的非线性部件03选自以下非线性部件03:用于克服制动块063和摩擦表面之间的气隙068的非线性部件03,用于确定摩擦表面和制动衬片063的接触点的非线性部件03,用于实现最小制动效果的非线性部件03,用于产生增加的制动转矩的非线性部件03,用于具有降低的电功率需求的操作的非线性部件03,用于快速实现高制动效率的非线性部件03,用于测量和/或调整参数的非线性部件03,用于在衬片行程开始期间减少电负载和机械负载的非线性部件03,用于补偿制动衰减的非线性部件03,和/或用于磨损再调节02的非线性部件03。
因此,本发明不限于所示的实施例,而是包括根据以下权利要求的任何机电制动器、任何机器、任何磨损再调节器和任何方法。
Claims (49)
1.机电制动器(01),包括致动器(04)、传动单元(045)、制动衬片(063)和摩擦表面,致动器特别是电致动器(04),
-其中致动器(04)在有限的致动器操作范围中移动,
-其中致动器(04)在其致动器操作范围的至少一部分中经由传动单元(045)执行衬片行程,衬片行程将制动衬片(063)朝向并抵靠摩擦表面按压,以便产生推压力以及合成制动扭矩,用于制动,
-并且其中传动单元(045)具有非线性部件(03),即在致动器致动范围的至少一部分上不恒定的传递比,由此其特征在于,
-传动单元(045)的传递被选择和/或设计成使得具有不同地作用的非线性部件(03)的至少两个子部段沿着致动器操作范围被创建,
-并且两个不同地作用的非线性部件(03)选自以下非线性部件(03):
a.用于克服制动衬片(063)和摩擦表面之间的气隙(068)的非线性部件(03),
b.用于确定摩擦表面和制动衬片(063)的接触点的非线性部件(03),
c.用于实现最小制动效果的非线性部件(03),
d.用于产生增加的制动扭矩的非线性部件(03),
e.用于具有降低的电功率需求的操作的非线性部件(03),
f.用于快速实现高制动效果的非线性部件(03),
g.用于测量参数和/或设定参数的非线性部件(03),
h.用于在衬片行程开始期间减少电应力和机械应力的非线性部件(03),
i.用于补偿制动衰减的非线性部件(03),
j.用于磨损再调节(02)的非线性部件(03)。
2.根据权利要求1所述的机电制动器(01),其特征在于,
-选择和/或设计传动单元(045)的传递,使得致动器(045)在偏离致动器(04)的最佳操作点的操作点处在至少一个部分范围中操作,特别是以与制动效果相关的和/或功能性衬片行程操作,
-并且如果适用,致动器(04)在偏离致动器(04)的最大功率的操作点的操作点上在至少一个部分范围中操作,特别是以功能性衬片行程操作,优选以与制动效果相关的衬片行程操作。
3.根据权利要求1或2所述的机电制动器(01),其特征在于,
-传动单元(045)从用于制动的传动单元(045)的零位置开始,执行或转换致动器(04)在一个第一方向上的运动,
-和/或传动单元(045)从传动单元(045)的用于调整气隙(068)的零位置开始,执行或转换致动器(04)在第二方向上的运动,第二方向特别与第一方向相反,传动单元(045)的零位置特别用于致动磨损再调节(02)和/或磨损再调节装置。
4.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-传动单元(045)仅是致动器(04)的运动的一部分,特别是致动器范围或区域的一部分,转换成一个特别地功能性的、优选的与制动效果相关的衬片行程,
-并且致动器(04),如果适用,通过传动单元(045)在第一方向和第二方向上,在致动器致动范围或区域的与特别是功能性的、优选地与制动效果相关的衬片行程相关的部分之前和/或之后运动,而不产生特别是功能性的、优选地与制动效果相关的衬片行程。
5.根据权利要求3或4所述的机电制动器(01),其特征在于,
-选择和/或设计传动单元(045)的传递,使得从传动单元(045)的零位置开始,沿着致动器(04)的运动,特别是沿着衬片行程的运动,在第一方向上,非线性部件(03)以下列顺序布置:
a.如果适用,用于在衬片行程开始期间减少电应力和机械应力的非线性部件(03),
b.用于克服制动衬片(063)和摩擦表面之间的气隙(068)的非线性部件(03),
c.如果适用,用于确定摩擦表面和制动衬片(063)的接触点的非线性部件(03),
d.用于实现最小制动效果的非线性部件(03),
e.用于具有降低的电功率需求的操作的非线性部件(03),
f.用于快速实现高制动效果的非线性部件(03),
g.如果适用,用于产生增加的制动扭矩的非线性部件(03),因此制动扭矩适应于相应的制动动态,
h.用于补偿制动衰减的非线性部件(03)。
6.根据权利要求3至5所述的机电制动器(01),其特征在于,
-选择和/或设计传动单元(045)的传递,使得从传动单元(045)的零位置开始,沿着致动器(04)的运动,在第二方向上,用于测量参数和/或设定参数的非线性部件(03)和/或非线性部件(03)被布置到磨损再调节(02)。
7.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-用于测量参数和/或设定参数的非线性部件(03),如果适用,被设计成测量机械损耗(016)、传动单元(045)的零位置、致动器位置的零位置和/或至少一个弹簧动作,
-和/或用于测量参数和/或设定参数的非线性部件(03)被设计成使得致动器(04)从传动单元(045)的零位置开始在其第一方向上运动,其中由于致动器(04)在其第一方向上的运动,能够测量制动器(01)的至少一个参数,特别是马达损耗、传动单元损耗、机械损耗(016)和/或任何存在的弹簧的效果,其中,能够检测尤其是由于运动导致的参数,并且其中基于制动器(01)的至少一个参数,尤其是致动器(04)的力矩,与在其他操作点处和/或在其他操作状态中的致动器(04)的力矩的预期值和/或测量值的比较,做出是否需要调节制动器(01)的评估,
-和/或用于测量参数和/或设定参数的非线性部件(03)被设计成使得致动器(04)在从传动单元(045)的零位置开始时在其第二方向上运动,其中将在第二方向上提供的力测量装置抵靠传动装置(045)的至少一部分定位和接触,由此致动器位置的零位置能够被测量和/或设定,其中,力测量装置特别是弹簧和/或端部止动件,而传动装置(045)的至少一部分特别是致动器(04)。
8.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-用于在衬片行程开始期间减少电负载和机械负载的非线性部件(03)设计成使得当位于气隙(068)的第一半中时,特别是在用于克服气隙(068)的路径的第一半中时,传动单元(045)的传递比,特别是该非线性部件(03)的速度传递,优选地是致动器(04)的速度和衬片行程的速度之间的比,多于气隙(068)的第二半中的速度传递的两倍。
9.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-用于克服制动衬片(063)和摩擦表面之间的气隙(068)的非线性部件(03)被设计
-使得传动单元(045)的传递比,特别是该非线性部件(03)的速度传递,优选地是致动器(04)的速度和衬片行程的速度之间的比,在多于一半的气隙(068)上,特别是在多于一半的克服气隙(068)所需的距离上,小于邻接气隙(068)的衬层行程区域中的最大速度传递的一半,从而与正常操作相比,气隙(068)被更快地克服。
10.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-用于确定摩擦表面和制动衬片(063)的接触点的非线性部件(03)被设计成使得制动衬片(063)和摩擦表面的接触点能够被识别,特别是从致动器(04)的能量、电流和/或功率消耗和/或从致动器负载顺序,特别是从扭矩,
从而可能检查制动器(01)的再调节,特别是制动衬片(063)的再调节和/或气隙(068)的调节,是否必要,因为该非线性部件(045)对传动单元(045)的传递,特别是在制动衬片(063)和摩擦表面的接触点的可能区域中,在致动期间,特别是考虑相应的传递比,产生传递比和致动器扭矩的可评估的组合,特别是来自致动器(04)的能量、电流和/或功率消耗、致动器负载和/或致动器扭矩的可解释的曲线,使得,如果适用,摩擦表面和制动衬片(063)之间的接触将因此导致与气隙(068)中的行为的显著差异。
11.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-用于实现最小制动效果的非线性部件(03)设计成使得在最小动作时间内实现某一所需的最小制动效果,特别是在紧急制动的情况中,最小动作时间最多仅比机电制动器(01)在技术上可能的时间,特别是用于实现最小制动效果的时间,高20%。
12.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-用于产生增加的制动扭矩的非线性部件(03),其中制动扭矩将适应于制动动态,如果适用,该非线性部件(03)使得制动扭矩增加的速度适应于由此引起的控制装置的动态重量偏移,特别是包括机电制动器的车辆的动态重量偏移,使得如果在这种情况中适用,车辆的车轮(1301-1308)的锁定被抵消。
13.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-用于具有降低的电功率需求的操作的非线性部件(03)被设计成使得在传动单元(045)低速操作期间和/或当致动器(04)处于静止时,致动器(04)的功率消耗比特别是根据最大可实现的马达输出功率的标准设计的非线性传递(03),针对相同或相似的操作和/或操作点,特别是针对低rpm下的操作和/或当致动器(04)处于静止时,低至少20%,使得致动器(04)的功率消耗降低,特别是在更长的连续制动期间。
14.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-选择和/或设计传动单元(045)的传递,使得从传动单元(045)的零位置开始,沿着致动器(04)的运动,特别是沿着衬片行程的运动,在第一方向上,用于具有降低的电功率需求的操作的非线性部件(03)布置成使得在具有长保持时间和/或高温负载的操作状态中,将因此导致致动器(04)的低热损耗和/或电能的低消耗,其中致动器特别是电致动器(04)。
15.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-用于补偿制动衰减的非线性部件(03)被设计成使得致动器(04)比根据最大可实现的马达输出功率的标准设计的非线性部件(03)以在相同的操作条件下,特别是在相同的操作温度下,更高的马达扭矩操作,特别是高于最大允许的马达扭矩和/或高于最大允许的轴功率,从而在制动衰减的情况下也实现制动效果。
16.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-特别是在衬片行程上用于补偿气隙误差的至少一个非线性部件(03),设计成使得由此补偿气隙误差,特别是气隙(068)的尺寸与假定尺寸的偏差,气隙误差优选地由磨损导致,
-和/或如果适用,制动器(01)将被操作直到气隙误差的大小的某一偏差,特别是通过调整致动器(04)的运动,优选地不实施任何磨损再调节。
17.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-用于磨损再调节(02)的非线性部件(03)被设计成使得致动器(04)执行与用于制动的运动方向相反的运动,特别是在第二方向上的运动,并且磨损再调节装置由致动器(04)的该运动致动,特别是在没有任何制动效果的情况下。
18.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-用于磨损再调节(02)的非线性部件(03)被设计成使得致动器(04)执行在制动方向上的运动,特别是在第一方向上的运动,磨损再调节装置由此通过致动器(04)的该运动被致动,因为如果适用,在已经达到制动,特别是驻车制动,所需的致动器(04)的最大位置之后,致动器(04)的额外运动将导致磨损再调节装置的致动或为此做准备。
19.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-致动器(04)和/或传动单元(045)被设置用于制动和磨损再调节(02),特别是用于致动磨损再调节装置,
-和/或制动器(01)仅包括一个致动器(04),用于制动和用于磨损再调节(02),特别是用于致动磨损再调节装置。
20.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于
-制动器(01)包括制动再调节装置,制动再调节装置特别是专门地由致动器(04)致动。
21.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-致动器(04)包括许多部件,
-和/或致动器(04)包括弹簧和电动机(041),器中弹簧和电动机(041)可选地在部件和/或动作方向方面彼此独立,和/或其中,可选地,弹簧经由至少一个额外部件和/或经由传动单元(045)与电动机(041)协作,
-和/或致动器(04)包括两个电动机(041),
-和/或机电制动器(01)与至少一个电机器或电磁激励的电机器相互作用。
22.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-致动器(04)的最少一个致动器位置通过至少一个非线性部件(03)的相应设计,并且如果适用,通过该至少一个非线性部件(03)与弹簧的相互作用,特别是与弹簧动作的相互作用,以降低的,特别是非常低的,电功率需求保持,或者保持为无电流的。
23.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-传动单元(045)包括运动装置,
-和/或传动单元(045)包括凸轮、滚珠坡道或球面坡道(031)和/或杠杆。
24.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-传动单元(045)的传递,特别是在制动操作中,可以被改变,
-和/或传动单元(045)的传递,特别是在主动时,可以优选地通过旋转棘轮来改变,
-和/或传动单元(045)的传递,特别是在被动时,可以优选地通过部件的弹簧加载的缩回、部件的弹性变形来改变。
25.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-至少一个非线性部件(03)的有效范围分布在传动单元(045)的几个部分上,特别是在几个传动部件上,优选地在相对于彼此扭转的凸轮和/或滚珠坡道(31)上,
-如果适用,至少一个非线性部件(03)的有效范围在每个情况中将被分配到具体致动器致动范围。
26.根据前述权利要求之一所述的机电制动器(01),其特征在于,
-选择和/或设计传动单元(045)的传递,使得没有制动效果的致动器运动将导致制动部件的运动,例如特别是制动衬片载体的运动,
-如果适用,该运动不会导致任何和/或最小化的剩余摩擦扭矩。
27.机器,特别是运输设备、输送设备、车辆、电梯或自行车,包括根据权利要求1至26中任一项所述的机电制动器(01)。
28.根据权利要求27所述的机器,包括额外的制动装置,特别是电子制动装置,其特征在于,额外的制动装置被设计为特别是弹簧加载的驻车制动器。
29.磨损再调节装置,其特征在于,磨损再调节装置被设计成由根据权利要求1至26中任一项所述的机电制动器(01)的致动器(04)致动。
30.用于操作根据权利要求1至26中一项所述的机电制动器(01)的过程,其特征在于,-致动器(04)将在有限的致动器操作范围中使制动器(01)运动,
其中致动器(04)在致动器操作范围的至少一部分中经由传动单元(045)执行衬片行程,并且为了制动制动衬片(063),被朝向并抵靠摩擦表面按压,以产生推压力以及由此导致的制动扭矩,
其中传动单元(045)具有非线性部件(03),即在致动器操作范围的至少一部分上不恒定的传递比,使得致动器(04)经由传动单元(045)在致动器操作范围上和/或沿着至少两个不同地作用的非线性部件(03)运动,并且其中两个不同地作用的非线性部件(03)选自以下非线性部件(03):
a.用于克服制动衬片(063)和摩擦表面之间的气隙(068)的非线性部件(03),
b.用于确定摩擦表面和制动衬片(063)的接触点的非线性部件(03),
c.用于实现最小制动效果的非线性部件(03),
d.用于产生增加的制动扭矩的非线性部件(03),
e.用于具有降低的电功率要求的操作的非线性部件(03),
f.用于快速实现高制动效果的非线性部件(03),
g.用于测量参数和/或设定参数的非线性部件(03),
h.用于在衬片行程开始期间减小电应力和机械应力的非线性部件(03),
i.用于补偿制动衰减的非线性部件(O3),
j.用于磨损再调节的非线性部件(03)。
31.根据权利要求30所述的过程,其特征在于,
-传动单元(045)的传递被设计成使得致动器(04)在偏离致动器(04)的最佳操作点的操作点处在至少一个部分范围中操作,特别是以功能和/或与制动效果相关的衬片行程操作,
-并且如果适用,致动器(04)在偏离致动器(04)的最大功率的操作点的操作点上在至少一个部分范围中操作,特别是以功能性衬片行程操作,优选地以与制动效果相关的衬片行程操作。
32.根据权利要求30或31之一所述的过程,其特征在于,
-致动器(04)在初始方向上的运动由传动单元(045)转换,从传动单元(045)的零位置开始,用于制动,使得如果适用,初始方向上的运动由传动单元(045)执行,
-和/或致动器(04)在特别是与第一方向相反的第二方向上的运动由传动单元(045)实现,从传动单元(045)的零位置开始,用于调整气隙(068),特别是用于操作磨损再调节装置,使得,如果适用,在第二方向上的运动由传动单元(045)执行。
33.根据权利要求30至32之一所述的过程,其特征在于,
-传动单元(045)仅将致动器(04)的运动的一部分,尤其是致动器操作范围的一部分,转换成衬片行程,尤其是功能形衬片行程,优选地是与制动效果相关的衬片行程,
-并且如果适用,在致动器操作范围的与特别是功能性的、优选地与制动效果相关的衬片行程相关的部分之前和/或之后,致动器(04)通过传动单元(045)在第一方向和第二方向上运动,而不产生特别是功能性的、优选地与制动效果相关的衬片行程。
34.根据权利要求30至33之一所述的过程,其特征在于,
-传动单元(045)的传递设计成使得从传动单元(045)的零位置开始,致动器(04)在第一方向上运动,特别是沿着衬片行程运动,
-并且,沿着该第一方向,非线性部件(03)以下列顺序布置,
a.如果适用,用于在衬片行程开始期间减少电应力和机械应力的非线性部件(03),
b.用于克服制动衬片(063)和摩擦表面之间的气隙(068)的非线性部件(03),
c.如果适用,用于确定摩擦表面和制动衬片(063)的接触点的非线性部件(03),
d.用于实现最小制动效果的非线性部件(03),
e.用于具有降低的电功率需求的操作的非线性部件(03),
f.用于快速实现高制动效果的非线性部件(03),
g.如果适用,用于产生增加的制动扭矩的非线性部件(03),其中制动扭矩将适应于相应的制动动态,
h.用于补偿制动衰减的非线性部件(03)。
35.根据权利要求30至34之一所述的过程,其特征在于,
-选择和/或设计传动单元(045)的传递,使得从传动单元(045)的零位置开始,致动器将在第二方向上运动,
-以及沿着该第二方向,将布置用于测量参数和/或设定参数的非线性部件(03)和/或用于磨损再调节(02)的非线性部件(03)。
36.根据权利要求30至35之一所述的过程,其特征在于,
-用于测量参数和/或设定参数的非线性部件(03)被设计成使得致动器(04)从传动单元(045)的零位置开始在其第一方向上运动,制动器(01)的至少一个参数,特别是马达损耗、传动单元损耗、机械损耗(016)和/或任何存在的任何弹簧的效果,通过致动器(04)在其第一方向上的运动来测量,
其中检测致动器(04)的扭矩,特别是由运动产生和/或导致的扭矩,并且其中将制动器(01)的至少一个参数,特别是致动器(04)扭矩,与在其他操作点处和/或在其他操作状态中的致动器(04)扭矩的预期值和/或测量值进行比较,并且利用该比较来判断制动器(01)的调节是否必要,
-和/或用于测量参数和/或设定参数的非线性部件(03)被设计成使得致动器(04)从传动单元(045)的零位置开始在其第二方向上运动,
由此在第二方向上提供力测量装置,特别是弹簧和/或端部止动件,传动单元(045)的至少一部分,特别是致动器(04),抵靠该力测量装置,由此将测量和/或调节致动器位置的零位置。
37.根据权利要求30至36之一所述的过程,其特征在于,
-用于在衬片行程开始期间减少电负载和机械负载的非线性部件(03)设计成使得由于传动单元(045)的传递比,特别是该非线性部件(03)的速度传递,致动器(04)在气隙(0689)的一部分中运动较慢,优选地在气隙(0689)的第一半中,特别是小于定位成邻接气隙(068)的衬片行程区域中的最大速度的一半。
38.根据权利要求30至37之一所述的过程,其特征在于,
-用于克服制动衬片(063)和摩擦表面之间的气隙(068)的非线性部件(03)设计成使得,由于传动单元(045)的传递比,特别是该非线性部件(03)的速度传递,致动器(04)在多于一半的气隙(068)上运动,特别是在多于一半的用于克服气隙(068)的距离上运动,并且更快地运动,特别是多于定位成邻接气隙(068)的衬片行程范围中的最大速度的两倍,使得气隙(068)比在正常操作中更快地被克服。
39.根据权利要求30至38之一所述的过程,其特征在于,
-用于确定摩擦表面和制动衬片(063)的接触点的非线性部件(03)被设计成,
使得检测制动衬片(063)和摩擦表面之间的接触点,特别是从致动器(04)的能量、电流和/或功率消耗和/或从致动器负载的曲线,致动器负载特别是扭矩,由此检查制动器(01)的再调节,特别是制动衬片(063)的再调节和/或气隙(068)的再调节,是否因此是必要的,因为通过该非线性部件(03)对传动单元(045)的传递,特别是在制动衬片(063)和摩擦表面的接触点的可能区域中,通过致动,特别是考虑相应的传递比,产生传递比和致动器扭矩的可评估的组合,特别是来自致动器(04)的能量、电流和/或功率消耗、致动器负载和/或致动器扭矩的可解释的发展,从而,如果适用,由于摩擦表面和制动衬片(063)的接触,获得与气隙(068)中的行为的显著差异。
40.根据权利要求30至39之一所述的过程,其特征在于,
-用于实现最小制动效果的非线性部件(03)设计成使得在最小动作时间内实现某一所需的最小制动效果,特别是在紧急制动的情况中,最小动作时间最多仅比机电制动器(01)在技术上可能的时间,特别是用于实现最小制动效果的时间,高20%。
41.根据权利要求30至40之一所述的过程,其特征在于,
-用于产生增加的制动扭矩的非线性部件(03)意味着制动扭矩如果适用将适应于制动动态,并且被设计成使得制动扭矩增加的速度适应于由此导致的运输装置或输送装置的动态重量位移,特别是车辆的动态重量位移,从而,如果适用,车辆的车轮阻挡将因此被抵消。
42.根据权利要求30至41之一所述的过程,其特征在于,
-用于具有降低的电功率需求的操作的非线性部件(03)被设计成使得在传动单元(045)的低速操作期间和/或当致动器(04)处于静止时,致动器(04)吸收的功率比特别是根据最大可实现的马达输出功率的标准设计的非线性部件(03),针对相同或相似的操作和/或操作点,特别是针对低速操作和/或当致动器(04)处于静止时,少至少20%,从而降低致动器(04)的功率消耗,特别是在更长的连续制动操作期间。
43.根据权利要求30至42之一所述的过程,其特征在于,
-选择和/或设计传动单元(045)的传递,使得从传动单元(045)的零位置开始,沿着致动器(04)的运动,特别是沿着衬片行程的运动,在第一方向上,用于具有降低的电功率需求的操作的非线性部件(03)被布置成使得在具有长保持时间和/或高温负载的操作状态中,存在致动器(04)的低热损耗和/或低电能消耗。
44.根据权利要求30至43之一所述的过程,其特征在于,
-用于补偿制动衰减的非线性部件(03)被设计成使得致动器(04)比根据最大可实现的马达输出功率的标准设计的非线性部件(03)以在相同的操作条件下,特别是针对操作温度,更高的马达扭矩操作,特别是高于最大允许的马达扭矩和/或高于最大允许的轴功率,从而在制动衰减的情况下也实现制动效果。
45.根据权利要求30至44所述的过程,其特征在于,
-特别是在衬片行程上用于补偿气隙误差的最少一个非线性部件,被设计成使得气隙误差,特别是气隙的尺寸与假定尺寸的偏差,被补偿,由此气隙误差优选地由磨损引起,
-和/或如果适用,制动器(01)被操作直到气隙误差的大小的某一偏差,特别是通过调整致动器(04)的运动,优选地不实施磨损再调节。
46.根据权利要求30至45之一所述的过程,其特征在于,
-用于磨损调节(02)的非线性部件(03)被设计成使得致动器(04)逆着用于制动的运动方向运动,特别是沿第二方向运动,
-以及通过实施致动器(04)的该运动,特别是在没有制动效果的情况下,致动磨损再调节装置。
47.根据权利要求30至46之一所述的过程,其特征在于,
-用于磨损调节(02)的非线性部件(03)被设计成使得致动器(04)由此在制动方向上运动,特别是在第一方向上运动,磨损再调节装置通过致动器(04)的该运动被致动,因为如果适用,在已经达到制动,特别是驻车制动,所需的致动器(04)的最大位置之后,磨损再调节装置通过致动器(04)的额外运动被致动或者该致动被准备好。
48.根据权利要求30至47之一所述的过程,其特征在于,
-制动器(01)包括磨损再调节装置,该磨损再调节装置特别是专门地由致动器(04)致动。
49.根据权利要求30至48之一所述的过程,其特征在于,
-致动器(04)的至少一个致动器位置如果适用通过至少一个非线性部件(03)的相应设计以及可选地通过该至少一个非线性部件(03)与弹簧的相互作用,特别是与弹簧动作的相互作用,以降低的,特别是非常低的,电功率需求或者无电流地保持在适当位置。
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