CN116620243A - 电动致动器组件及激活和停用驻车制动器功能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机电式车辆制动器的电动致动器组件及激活和停用驻车制动器功能的方法。该电动致动器组件具有包括传动轴(29)的传动装置(26)，具有设在所述传动装置(26)中并且环绕旋转轴线(A)的圆柱形制动面(34)，并且具有阻止元件(36)，所述阻止元件是相对于所述旋转轴线(A)以偏心方式安装的，并且可借助于驱动单元(38)绕枢转轴线(S)调节，并且可以被置于与所述圆柱形制动面(34)相接触，所述阻止元件(36)被布置成，随着仅在所述圆柱形制动面(34)绕所述旋转轴线(A)的一个旋转方向上的自锁作用，而变得与所述圆柱形制动面(34)楔合在一起。

Description

电动致动器组件及激活和停用驻车制动器功能的方法
技术领域
本发明涉及机电式车辆制动器(electromechanical vehicle brake)的电动致动器组件，并且涉及激活和停用驻车制动器(parking brake)功能的方法。
背景技术
机电式车辆制动器通常包括电动机、传动装置(transmission)以及主轴驱动装置(spindle drive)。如果试图赋予制动作用，则由电动机经由传动装置来致动主轴驱动装置，使得由制动器块(brake pad)将夹紧力施加在车辆制动器的制动器盘(brake disc)上。
机电式车辆制动器(即，行车制动器)通常具有自释放设计，使得当撤去电流供应时或者在电气故障的情况下，夹紧力自动消除，并且不存在制动作用。
相比之下，对于驻车制动器，夹紧力以及由此的制动作用必须由机电式车辆制动器维持，使得即使撤去电流供应时或者在电气故障的情况下，车辆也可靠地保持在静止状态。
为实现这一点，现有技术已经公开了这样的解决方案，其中，一旦已经获得用于建立驻车制动器功能的所需夹紧力，就借助于机电式车辆制动器的传动装置中的棘爪(pawl)和齿轮(toothed gear)来防止驻车制动器的释放。为此，棘爪与齿轮的齿接合，使得齿轮并由此还使得传动装置或主轴驱动装置无法旋转。即使机电式车辆制动器没有被通电，借助于棘爪的这种阻止(blocking)功能也得以维持。
这里的缺点是齿轮的齿和棘爪形成尖端对尖端接触的风险，和棘爪因此不立即与齿轮接合的风险。而且，增加了生产和制造的费用，这是因为通常需要在传动装置中设置与棘爪相互作用的附加齿轮。而且，在棘爪的接合和脱离时会发生力的突然阶跃变化，从而导致磨损。
发明内容
针对这种背景，本发明的目的是，提供这样一种机电式车辆制动器的电动致动器组件，即，该致动器组件以尽可能少的磨损操作，并且使用很少的组件，就可以容易地以节省空间的方式集成到车辆制动器中。
本发明的目的是借助于一种机电式车辆制动器的电动致动器组件来实现的，该电动致动器组件具有包括传动轴(transmission shaft)的传动装置，具有设在传动装置中并且环绕旋转轴线的圆柱形制动面，并且具有阻止元件，该阻止元件是相对于旋转轴线以偏心方式安装的，并且可借助于驱动单元绕枢转轴线调节，并且可以被置于与圆柱形制动面相接触，该阻止元件被布置成，随着仅在圆柱形制动面绕旋转轴线的一个旋转方向上的自锁作用，而变得与圆柱形制动面楔合在一起。
本发明的基本构思是，使用被置于与圆柱形制动面相接触的阻止元件来阻止传动装置的导致在驻车情形下制动作用消除的旋转方向。依靠阻止元件是相对于旋转轴线以偏心方式安装的事实，所述阻止元件在处于楔入状态时具有基于摩擦的自锁作用，由此即使撤去了电流供应或者在电气故障的情况下，也借助于阻止元件来维持制动作用。因此，阻止元件在被置于与制动面相接触并楔合在一起时，可以仅在试图释放制动器时，才通过主动干预来释放。
棘爪本身具有构造简单且坚固的优点。
根据本发明的一个方面，可以将圆柱形制动面设在齿轮或传动轴上，或者设在被专门设置用于形成制动面的部件上。
如果将制动面设在齿轮上，则不需要另外的部件，并且仅需要对齿轮本身进行适配。而且，可以将制动面的直径设定为至少近似等于齿轮的直径，使得可以借助于阻止元件以相对小的力赋予高转矩。
如果将圆柱形制动面形成在传动轴上，则是特别有利的，这是因为不需要进一步复杂的修改并且仅需要在轴上提供用于制动面的区域。
借助于被专门设置用于形成制动面的部件，制动面的尺寸、表面以及材料可以被单独选择并适应于要求。
有利地，传动装置的齿轮可以具有中空柱形区域(hollow cylindrical region)，该中空柱形区域的内侧面形成制动面。在这样的情况下，齿轮因此是罐状(pot-shaped)形式的，并且在制动面的区域中仅仅作为套筒。这里，阻止元件可以与内侧面相互作用。
优选地，可以将阻止元件及其枢转轴线布置在中空柱形区域内。换句话说，将整个阻止元件在空间上容纳在齿轮的中空柱形区域内，使得这种布置可以以特别节省空间的形式实现。
另选地，可以将圆柱形制动面设在传动装置的旋转部件的外轮廓、特别是齿轮的外轮廓上。在此可以想到的是，当沿轴向观察时，旋转轴线位于该旋转部件的外轮廓之内或之外。
驱动单元可以是双稳态磁致动器，该双稳态磁致动器可在两个端部位置之间沿两个方向切换，并且在断电时固定地位于两个端部位置中，和/或可以是单稳态磁致动器，该单稳态磁致动器可沿一个方向切换，并且可借助于弹簧元件沿另一方向调节。
如果将驱动单元配置为双稳态磁致动器，则可以依靠该磁致动器被相应地通电而绕枢转轴线沿两个方向主动调节阻止元件。
如果将驱动单元配置为具有弹簧元件的单稳态磁致动器，则该弹簧元件绕枢转轴线在将阻止元件放置成与制动面相接触的方向上作用在该阻止元件上。因此，借助于弹簧元件确保了传动装置的这样的旋转方向被阻止：在驻车情形下，如果电流供应被撤去，或者在电气故障的情况下，该旋转方向将导致制动作用的消除。为了解锁旋转方向，需要将单稳态磁致动器通电，该单稳态磁致动器调节阻止元件离开制动面，使得用于释放制动器的旋转方向被解锁。
另选地，驱动单元可以是具有传动装置和/或具有主轴驱动装置的电动机。这种致动器具有这样的优点，即，可以设定朝着制动面调节阻止元件的力。
阻止元件可以由金属和/或由塑料构成。
如果阻止元件由金属构成，则它特别适合于高载荷并且对磨损不敏感。
如果阻止元件由塑料构成，则它可以特别容易地生产，并且降低了生产成本。
如果阻止元件是由金属和塑料的复合材料生产的，则可以想到的是，将阻止元件的经受特别高的载荷的那些区域设有金属。阻止元件的与制动面相接触的那些区域特别适合于此。而且，阻止元件在枢转轴线附近的区域也可以利用金属进行加强。
阻止元件可以具有压力施加面，该压力施加面抵靠制动面，并且具有相对于制动面的互补设计，并且在自锁状态下，区域性地抵靠该制动面。以这种方式，所产生的任何力都是区域性地从制动面引入到阻止元件中的，使得材料载荷是均匀的并且没有力峰值出现。
在引言中陈述的目的还通过一种利用根据本发明的致动器组件来激活和停用驻车制动器功能的方法来实现，所述方法具有以下步骤：
a)检测驻车制动命令；
b)通过使传动装置沿固定化旋转方向旋转而在制动器盘与制动器块之间生成夹紧力；
c)当获得规定夹紧力时，借助于驱动单元引入自锁阻止元件，使得阻止元件与制动面相接触；
d)使传动装置与固定化旋转方向相反地旋转，并且使阻止元件抵着制动面楔入，使得阻止与固定化旋转方向相反的进一步旋转；
e)检测释放驻车制动器的需求；
f)使传动装置沿固定化旋转方向旋转，同时借助于驱动单元释放阻止元件与制动面之间的接触；以及
g)使传动装置与固定化旋转方向相反地旋转，并且消除制动器块与制动器盘之间的夹紧力。
由于传动装置在步骤d)中与固定化旋转方向相反地旋转，因此，阻止元件被主动抵着制动面楔入，使得阻止与固定化旋转方向相反的进一步旋转，并因此阻止制动器盘与制动器块之间的夹紧力的减小。
由于传动装置在步骤f)中沿固定化旋转方向旋转，因此，在步骤d)中产生的阻止元件的楔入被再次释放，并且所述阻止元件借助于驱动单元通过同时的推动作用而移动离开制动面，使得在阻止元件与制动面之间不再存在接触。
此外，关于由此产生的进一步的优点，参考以上解释。
附图说明
下面，基于在附图中例示的实施方式，对本发明进行描述。在附图中：
-图1以立体分解例示图示出了根据本发明的致动器组件，该致动器组件可以通过根据本发明的方法来操作；
-图2示出了位于根据本发明的致动器组件中的传动装置的一部分，该传动装置具有根据第一选项的阻止元件；
-图3示出了位于根据本发明的致动器组件中的传动装置的一部分，该传动装置具有根据第二选项的阻止元件；以及
-图4示出了位于根据本发明的致动器组件中的传动装置的一部分，该传动装置具有根据第三选项的阻止元件。
具体实施方式
图1示出了用于机电式车辆制动器的电动致动器组件10。
将致动器组件10布置在壳体12中。
壳体12包括大致壳状的壳体基部14和壳体盖16，壳体基部14是借助于该壳体盖在组装状态下密封地封闭的。
被容纳在该壳体中的致动器组件10包括具有紧固接口20的齿轮架(carrier)组件18。
将电动机22和主轴驱动装置24紧固至紧固接口20。将电动机22经由被容纳在齿轮架组件18中的传动装置26机械地连接至主轴驱动装置24，使得主轴驱动装置24可以由电动机22经由传动装置26来进行调节。
将主轴驱动装置24配置成生成夹紧力F，通过该夹紧力F，使制动器块27用力抵着制动器盘28，从而产生制动作用。
图2以详细视图示出了其中容纳有传动装置26的齿轮架组件18。
传动装置26包括布置在传动轴29上的齿轮30。传动轴29和齿轮30具有共同的旋转轴线A。传动轴29形成到主轴驱动装置24的输出，而电动机22通过其小齿轮31构成驱动输入。
齿轮30具有中空柱形区域32，由此齿轮30具有罐形，从而将环绕旋转轴线A的圆柱形制动面34设在该中空柱形区域32的内侧面上。
将阻止元件36布置在齿轮30的中空柱形区域32内。
阻止元件36是相对于旋转轴线A以偏心方式安装的杠杆，以便可绕其自身的枢转轴线S移动。在此，借助于被联接至阻止元件36的驱动单元38，使阻止元件36可以绕枢转轴线S进行调节并且可以通过压力施加面40与圆柱形制动面相接触，该压力施加面存在于阻止元件36的外侧上并且具有相对于制动面34的互补设计。
驱动单元38是经由行程传递杆(stroke-imparting rod)42和支承件44(例如，槽)联接至阻止元件36的。而且，驱动单元38具有可沿两个方向主动切换的双稳态磁致动器46。
图3和图4示出了阻止元件36的另一些另选例。
与图2所示的阻止元件36形成对比，图3中的阻止元件36与传动装置26的旋转部件的外轮廓47接合。可以将所述外轮廓47设在齿轮30上。然而，制动面34也可以由专门为此目的设置的部件48来形成。
另一个差别是驱动单元38是根据第二选项来设计的。这包括具有弹簧元件52的单稳态磁致动器50，为了调节阻止元件36，将该弹簧元件配置为拉伸或压缩弹簧。
图4示出了阻止元件36和制动面34的第三另选方案。在这种情况下，阻止元件36作用于传动轴29的外轮廓上。
而且，驱动单元38是根据第三选项设计的，该驱动单元包括具有传动装置56的电动机54。除了传动装置56之外或者代替传动装置56，还可以在驱动单元38中使用主轴驱动装置58(仅在图4中示意性地示出)。
相应图中所示的驱动单元38不应被理解为排它地用于图中所示的另选例，而是应被理解为可根据需要单独用于这些另选例中的任一者。
这里，阻止元件36可以由金属制造。然而，还可以想到的是，所述阻止元件由塑料或者由金属和塑料构成的双组分零件来制造。
下面将参照图2至图4，来讨论利用根据以上陈述的致动器组件来激活和停用驻车制动器功能的方法。
这里，在初始情形下，在阻止元件36与圆柱形制动面34之间不存在接触。
在第一步骤中，执行驻车制动命令的检测。所述驻车制动命令例如可以借助于集成控制器(图中未示出)来进行检测并且被发送至电动致动器组件10。在此还可以想到的是，将车辆集成控制器布置在致动器组件10的壳体12内。
在下一步骤中，通过传动装置26沿固定化旋转方向的旋转，或者更具体地通过齿轮30的逆时针旋转，在制动器盘28与制动器块27之间生成夹紧力F。这导致制动作用建立，该制动作用以取决于增加的夹紧力F的方式而增加。
当已经获得产生足以将车辆保持在静止状态的制动作用的规定夹紧力F时，使自锁阻止元件36绕枢转轴线S顺时针移动，并且被置于与制动面34相接触，使得通过驱动单元38经由行程传递杆42使阻止元件36的压力施加面40区域性地抵靠制动面34。当使阻止元件36前进时，传动装置26不旋转，因此处于静止状态。
在根据第一选项的驱动单元38的情况下，双稳态磁致动器46被主动地切换，以便使阻止元件36前进。根据第二选项，阻止元件36是借助于弹簧元件52来前进的，而根据第三选项，阻止元件36借助于电动机54来前进，该电动机经由传动装置56和/或主轴驱动装置58调节阻止元件36。
在下一步骤中，使传动装置26与固定化旋转方向相反地旋转。这使齿轮30，并因此还使与传动轴29一起布置的所有部件顺时针旋转达最小程度。其结果是，阻止元件36抵着制动面34楔入，使得阻止与固定化旋转方向相反的进一步旋转。在此，仅需要传动装置26的小的旋转，以便造成阻止元件36的楔入。驻车制动器功能因此被激活。在此，阻止元件36阻止传动装置26的与固定化旋转方向相反的任何旋转(这样的旋转将会导致制动器盘28与制动器块27之间的夹紧力F的减小)，使得可靠地维持制动作用。
如果致动器组件10或车辆集成控制器检测到释放驻车制动器的命令，则执行驻车制动器功能的停用。
在此，使传动装置26沿固定化旋转方向旋转，并且因此使齿轮30逆时针旋转。同时，驱动单元38施加力，以便使阻止元件36绕枢转轴线S逆时针移动，使得压力施加面40不再与制动面34接触。沿固定化旋转方向的旋转导致阻止元件36绕枢转轴线S的小幅移动。结果，作用在阻止元件36与制动面34之间的力减小到消除部件的楔入的程度，并且阻止元件36因借助于驱动单元38的同时调节而移动离开制动面34。
这里，也可以借助于上述选项中所描述的驱动单元38来执行调节。
当阻止元件36与制动面34之间不再接触时，传动装置26可以因此再次与固定化旋转方向相反地自由旋转。这里，制动器块27与制动器盘28之间的夹紧力F被消除，并且制动作用稳定地减小，使得驻车制动器功能被完全停用。

Claims (10)

1.一种机电式车辆制动器的电动致动器组件，所述电动致动器组件
具有包括传动轴(29)的传动装置(26)，
具有设在所述传动装置(26)中并且环绕旋转轴线(A)的圆柱形制动面(34)，并且
具有阻止元件(36)，所述阻止元件是相对于所述旋转轴线(A)以偏心方式安装的，并且能借助于驱动单元(38)绕枢转轴线(S)调节，并且能够被置于与所述圆柱形制动面(34)相接触，
所述阻止元件(36)被布置成，随着仅在所述圆柱形制动面(34)绕所述旋转轴线(A)的一个旋转方向上的自锁作用，而变得与所述圆柱形制动面(34)楔合在一起。
2.根据权利要求1所述的致动器组件，其特征在于，所述圆柱形制动面(34)设在齿轮(30)或传动轴(29)上，或者设在被专门设置用于形成所述制动面(34)的部件(48)上。
3.根据权利要求1或2所述的致动器组件，其特征在于，所述传动装置(26)的齿轮(30)具有中空柱形区域(32)，所述中空柱形区域的内侧面形成所述制动面(34)。
4.根据权利要求3所述的致动器组件，其特征在于，所述阻止元件(36)和所述阻止元件的所述枢转轴线(S)布置在所述中空柱形区域(32)内。
5.根据权利要求1或2所述的致动器组件，其特征在于，所述圆柱形制动面(34)设在所述传动装置(26)的旋转部件的外轮廓(47)上、特别是设在齿轮(30)的外轮廓上。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器组件，其特征在于，所述驱动单元(38)是双稳态磁致动器(46)，所述双稳态磁致动器能在两个端部位置之间沿两个方向切换，并且在断电时固定地位于两个端部位置中，和/或所述驱动单元(38)是单稳态磁致动器(50)，所述单稳态磁致动器能沿一个方向切换，并且能借助于弹簧元件(52)沿另一方向调节。
7.根据权利要求1至5中的任一项所述的致动器组件，其特征在于，所述驱动单元(38)是具有传动装置(56)和/或具有主轴驱动装置(58)的电动机(54)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器组件，其特征在于，所述阻止元件(36)是由金属和/或由塑料构成的。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器组件，其特征在于，所述阻止元件(36)具有压力施加面(40)，所述压力施加面能够抵靠所述制动面(34)，并且具有相对于所述制动面(34)的互补设计，并且在自锁状态下，区域性地抵靠所述制动面(34)。
10.一种利用根据前述权利要求中的任一项所述的致动器组件(10)来激活和停用驻车制动器功能的方法，所述方法具有以下步骤：
a)检测驻车制动命令；
b)通过使所述传动装置(26)沿固定化旋转方向旋转而在制动器盘(28)与制动器块(27)之间生成夹紧力(F)；
c)当获得规定夹紧力(F)时，借助于所述驱动单元(38)引入自锁阻止元件(36)，使得所述阻止元件(36)与所述制动面(34)相接触；
d)使所述传动装置(26)与所述固定化旋转方向相反地旋转，并且使所述阻止元件(36)抵着所述制动面(34)楔入，使得阻止与所述固定化旋转方向相反的进一步旋转；
e)检测释放所述驻车制动器的需求；
f)使所述传动装置(26)沿所述固定化旋转方向旋转，同时借助于所述驱动单元(38)释放所述阻止元件(36)与所述制动面(34)之间的接触；以及
g)使所述传动装置(26)与所述固定化旋转方向相反地旋转，并且消除所述制动器块(27)与所述制动器盘(28)之间的所述夹紧力(F)。
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