CN1262725A - 带有磨损补偿的制动钳 - Google Patents

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Abstract

一个盘式制动的制动钳,包括一个轭(2),该轭(2)装载一对相对的制动摩擦衬块(11、12)和一个连接到所述轭上的致动机构(33、32),所述致动机构(33、32)与一个可移动支撑元件(10)接合以使制动摩擦衬块(11、12)朝向彼此移动。所述致动机构(33、32)在第一旋转范围及第二旋转范围之内被驱动,这些范围中的一是用于使摩擦衬块(11、12)分别朝向彼此移动以分别在一个相关的制动盘上施加一个制动作用,另外的范围是用于摩擦衬块的摩擦补偿。

Description

带有磨损补偿的制动钳
本发明涉及一个制动钳，其包括一个轭，该轭装载一对相对的制动摩擦衬块和一个连接到该轭的致动机构，该致动机构与一个可移动的支撑元件接合以使制动摩擦衬块相互之间相向移动，所述致动机构可被驱动超过一个旋转的范围以使该摩擦衬块各自朝向或背离彼此移动，以便分别在一个相关的制动盘上施加一个制动作用或释放所述的制动作用。
一个如前所述的盘式制动器的致动器可由DE-A-1655401中得知。
在使用中，制动摩擦衬块逐渐磨损，这意味着在获得需要制动作用之前，螺旋机构将必须被旋转更多的转数。可是从正常的制动特性的观点来看，需要在一方面是制动摩擦衬块，和另一方面是制动盘之间维持一个想要的空气间隙。例如，通常优选维持大约0.2mm的想要的空气间隙。
然而由于磨损的原因，该空气间隙将变得很大，例如，大约20mm数量级，因此将要求一个较大的行程以与制动盘接合。这样大的空气间隙是不希望的，它将损坏正常的制动功能。
在现有技术的致动器中，借助于一个棘轮/棘爪机构维持所述空气间隙。一旦致动的旋转的范围变得太大，即空气间隙已变得很大，这个棘轮/棘爪机构将被致动。当在所述旋转的正常范围之内向后旋转时，可获得一个自动的、不可避免的补偿，其取决于棘轮/棘爪机构的齿的数量。
因此本发明的目的是提供一个如前所述的机械式的制动器，其具有使在制动摩擦衬块和摩擦盘之间的所需的空气间隙保持在窄的界限之内，并且其能够以一个更加灵活的方式被控制。可以这样达到这个目的，即对于摩擦衬块的磨损补偿，该致动机构也可以被旋转超出所述衬块的旋转范围以获得一个制动作用。
特别是，该致动机构可以被驱动超过一个第一旋转范围以及一个第二旋转范围，其中一个范围是用于使摩擦衬块彼此之间相向移动以在一个相关的摩擦盘上施加摩擦作用，而另一个范围是用于摩擦衬块的磨损补偿，相对于通常的启动点，所述旋转范围相反设置。
第一旋转范围在一个旋转方向具有一个启动旋转，并且第二旋转范围在相反的方向具有一个启动旋转。
根据本发明的一个重要的方面，致动器被彼此之间独立控制。
借助于可以控制补偿和正常制动动作的一个控制设备，对于制动摩擦衬块的磨损补偿可以启动一个补偿动作，其独立于正常制动动作。
一般来说，一旦从理想的空气间隙的偏离变得太大，将只致动磨损补偿。可是所述的补偿将不会以一个自动的、不可避免的方式出现，但是能够按需要被控制，即在空气间隙中的一个小的或大的磨损增量之后。概括来说，致动机构被在第一旋转范围之内的旋转以获得一个致动效果，并在第二旋转范围之内旋转以获得一个补偿效果。
只对于一个限定的范围的电致动机构将被驱动在第二旋转范围之内，例如在10,000转的数量级之内。与此相比，在相对高的负荷情况之下，确定制动动作的第一旋转范围将被用在1,000,000转的数量级之内。通过对这些不同致动情况选择两个不同的范围，致动机构能够更加好地适应可靠性和经济性的要求。
根据一个优选的实施例，致动机构包括两个致动器，一个致动器被用于使摩擦衬块彼此之间相对移动以施加一个制动作用，而另一个致动器被用于摩擦衬块的磨损补偿。
能够根据所希望的负荷和转数选择这些致动器。优选的是，它们被一个单独的驱动部件所驱动。
为了能够承受大数目的制动转数，单独的驱动部件是一个旋转驱动部件，其借助于一个包括倾斜滚道机构的第一致动器，与可移动的支撑元件接合，该倾斜滚道机构提供一个在第一旋转范围之内的可移动支撑元件的线性运动，和在第二旋转范围之内的可移动元件的补偿运动。
一个倾斜滚道机构代表一个坚固可靠的装置，适用于在高转数任务环境中执行相对小的位移。相对大的位移将不必须被这个机构所处理，而要考虑到补偿制动摩擦衬块磨损的可移动支撑元件的补偿运动。
倾斜滚道机构可以具有锁止位置，从该位置获得一个离开可旋转部分的可移动支撑元件的线性运动以响应沿着第一方向的旋转，和从该位置可获得一个相对于可旋转部分的可移动支撑元件锁止以响应沿着相反方向的旋转。
此外，可移动支撑元件可与第二致动器接合，该第二致动器包括一个借助于倾斜滚道机构与可旋转部分接合的螺母，和一个螺杆，  该螺杆连接制动盘之一和借助于螺纹与螺母啮合，当螺母从它的锁止位置相对于可旋转部分旋转以响应在相反方向的所述的旋转时，该螺纹提供一个螺杆的制动摩擦衬块磨损补偿位移。
在这个实施例中，借助于在螺母/螺杆之间的相对旋转而获得磨损补偿位移。这个机构特别适合于提供一个大的位移。在另一方面，这个机构不需要承受高转数的负载，因为它将比制动机构更加不易被致动和不适用于作用一个制动动作。
螺母与壳体接合，连接到轭上，借助于单向锁止机构其锁止螺母防止在第一范围内旋转，以及其允许在第二范围内旋转；例如借助于棘轮棘爪机构螺母与壳体接合。
根据倾斜滚道机构的一个优选实施例，可旋转部分和可移动支撑元件具有面向径向的表面，每个包括三个斜道，一个辊子被夹在所述每对相对斜道之间。
每个斜道在它的最低位置具有一个阻挡以锁止相关的辊子继续旋转。也可以以不同的方式连接两个部分，例如通过销钉或隆起物。
为了获得关于在制动摩擦衬块和制动盘之间的空气间隙的可靠信息，需要在所述部件之间建立接触的点。为此，优选制动摩擦衬块中的一个被连接到一个负载单元。
可选择的是，能够用光学方法执行测量。
一旦负载单元在制动摩擦衬块和制动盘之间没有建立接触，致动器的旋转记数将被启动。然后从所述启动点到休息位置点的差异将提供关于空气间隙的信息。
本发明进一步涉及操作制动钳的方法，包括以下步骤：
-监测致动机构的旋转运动在旋转的范围之内以使制动摩擦衬块分别朝向或背离彼此移动以分别在一个相关的制动盘上施加制动作用或释放所述制动作用，
-在所述带有一个阈值的旋转范围中，对比一个与旋转的最大数目相关的实际值，
-一旦空气间隙的宽度已变大超过阈值，为了补偿磨损，控制致动机构，以致于使它旋转超出所述旋转范围，
最后，本发明还涉及一般的致动器，包括一个装载有两个能够彼此带入和脱离机械接触的元件的框架，和连接到所述框架的致动机构，所述致动机构与一个可移动支撑元件接合并且在旋转的范围之内被驱动以显示元件朝向彼此。如前所述，这样的致动器可以被用于制动钳，但是还可以选择地用于机械离合器中。
根据本发明，为了补偿所述元件的磨损，致动机构也可以被旋转超出所述的旋转范围以使元件向着彼此移动。
接着，将参考如附图所示的带磨损补偿的电动机械制动的实施例解释本发明。
图1显示了一个根据本发明的电动机械式制动机构的部分横截的侧视图。
图2显示了沿着图1中II-II线的横截视图。
图3显示了倾斜滚道结构的详图。
在图1中显示的制动钳包括一个连接到一个轭2上壳体1。该壳体包括一个电动机3，它的定子4被连接到壳体1、29上，和它的转动部分5被支撑在支撑件6上。借助于轴承7及四点接触轴承8，支撑件6被可旋转地支撑在壳体上。这个轴承8可以具有非对称的工作线。
支撑件6是第一机械致动器32的一部分，该第一机械致动器32与装载有一个制动摩擦衬块11的第一可移动支撑元件10接合。另一个制动摩擦衬块12被连接到轭上，带有负载单元13的可能插入。
可移动支撑元件10进一步与第二机械致动器33接合，该第二机械致动器33包括一个螺母14，其借助于螺纹与螺杆15啮合。螺杆15具有一个在螺杆15侧面出现的头部16，在头部上支撑着制动摩擦衬块11。借助于柔性的波形膜17，包含有致动器和电动机3的空间被相对于外部密封。
为了产生一个制动摩擦衬块11、12的制动作用，即向着彼此运动，第一致动器32包括一个倾斜滚道机构。为此，可旋转支撑件6具有一个环18，该环18具有第一组三个斜道19。此外，可移动支撑元件10具有一个环20，该环20也具有一组三个斜道21。在斜道19、21之间，借助于弹簧23的预拉伸下，辊子22被保持在位，该弹簧23在一方面支撑环18，在另一方面支撑连接到可移动支撑元件10的拉伸元件24。在电动机3的可旋转部分的旋转在第一旋转范围之内时，即根据右手旋转的在图中示出的，由于辊子22在倾斜滚道19、21上的旋转运动，将增大在可旋转支撑件6的环18和可移动支撑元件10的环20之间的距离。在图1中，由此可移动支撑元件10被转移到左侧，将制动摩擦衬块11和12压向彼此，以获得相对于一个包容在其中的制动盘(未示出)的制动作用。
一般来说，在理想的情况下，制动摩擦衬块11、12彼此必须相对移动的距离是较小的，例如在0.2mm的数量级内。可是，制动摩擦衬块一出现磨损，这个距离逐渐变大而导致由于较长的瞬时响应时间的较不适合的制动性能。此外，在讨论中倾斜滚道机构只能够容纳达到相对小的最大距离的转移，这意味着在一些地方发生之后，必须进行补偿。
在如图所示的制动钳中，借助于第二机械致动器33作用制动摩擦衬块的磨损补偿，该第二机械致动器33包括一个螺杆15和螺母14。这个螺母与可移动支撑元件10形成一个整体件。如图3所示，每个倾斜滚道19和20分别终止于锁止部分25和26。当由电动机3在左手方向进一步旋转可旋转支撑件6时，由此环18和螺母14也被沿着左手方向旋转。这样，螺母14施加一个转移作用向左在螺杆15上，由此制动摩擦衬块11被移动向制动摩擦衬块12以补偿所发生的磨损。在磨损补偿之后，第一致动器32位于所需的位置以作用一个制动动作，现从一个所要的、相对小的空气间隙启动。
为了确保螺母14只沿着左手方向旋转，如图1和3所示，在它的圆周上具有棘齿26，其与相应形状棘爪27协作。棘爪27借助于柔性元件28在预拉伸的作用下被保持靠在棘齿26上，该柔性元件28被夹住保持在壳体1的环部分29之内。与棘轮/棘爪机构的几何结构的相结合的预拉伸确定了第二致动器致动所需的扭矩。
进一步的可能是，制动钳包括传感器30，该传感器30具有记录可旋转支撑件6的旋转量的脉冲环。基于从这个传感器30获得信息，电动机3能够被这样控制，即获得所需的制动动作。这个传感器可以提供以下功能，例如提供磨损信息、保持指示、制动力反馈(ABS)、牵引控制和用于车辆的动态功能。
辊子22被容纳在罩31之中，以便将它们保持在它们的相对于彼此和相对于倾斜滚道19、21的正确位置。
注意的是第二致动器也能够被手动操作。

Claims (22)

1.  一个盘式制动的制动钳，包括一个轭(2)，该轭(2)包括一对相对的制动摩擦衬块(11、12)和一个连接到所述轭上的致动机构(33、32)，所述致动机构(33、32)与一个可移动支撑元件(10)接合以使制动摩擦衬块(11、12)朝向彼此移动，所述致动机构(3、32)在一个旋转范围之内被驱动以使摩擦衬块(11、12)分别朝向彼此移动以分别在一个相关的制动盘上施加一个制动作用，释放所述的制动作用，其特征在于，为了摩擦衬块(11、12)的摩擦补偿，致动机构也被旋转超出所述旋转范围以使摩擦衬块(11、12)朝向彼此移动。
2.根据权利要求1的制动钳，其特征在于，制动机构(33、32)在第一旋转范围及第二旋转范围之内被驱动，这些范围之一是被用于使摩擦衬块(11、12)朝向彼此移动以在一个相关的制动盘上施加一个制动作用，而另一个范围是被用于盘(11、12)的磨损补偿。
3.根据权利要求2的制动钳，其特征在于，第一旋转范围在一个旋转方向具有一个启动旋转，和第二旋转范围在相反的方向具有一个启动旋转。
4.根据权利要求1、2或3的制动钳，其特征在于，致动机构(33、32)包括两个致动器(33、32)，一个致动器(33)被用于使摩擦衬块(11、12)朝向彼此移动以施加一个制动作用，而另一个致动器(32)被用于摩擦衬块(11、12)的磨损补偿。
5.根据权利要求4的制动钳，其特征在于，致动器(32、33)具有一个共同的驱动部分(5、6)，以便在致动器(33)的一个极端的位置，致动器(33、32)之一通过所述驱动部分(5、6)沿着一个方向的旋转而被致动，而另外的致动器(33、32)通过所述驱动部分在相反的方向的旋转而被致动。
6.根据权利要求4或5的制动钳，其特征在于，致动器(32、33)彼此之间被独立控制。
7.如前面权利要求中任一项的制动钳，其特征在于，致动机构(33、32)包括一个可旋转驱动部分(5)，其借助于倾斜滚道机构(19-22)与可移动支撑元件(10)接合，这个倾斜滚道机构(19-22)提供了在第一旋转范围之内该可移动支撑元件(10)的线性运动，和在第二旋转范围之内该可移动支撑元件(10)的补偿运动。
8.根据权利要求1的制动钳，其特征在于，倾斜滚道机构(19-22)具有一个锁止位置，从该位置获得一个离开可旋转部分(5)的可移动支撑元件(10)的线性运动以响应沿着第一方向的旋转，和从该位置可获得一个相对于可旋转部分(5)的可移动支撑元件(10)锁止以响应沿着相反方向的旋转。
9.根据权利要求8的制动钳，其特征在于，可移动支撑元件(10)与第二致动器(53)接合，该第二致动器(53)包括一个借助于倾斜滚道机构(19-22)与可旋转部分(5)接合的螺母(14)，和一个螺杆(15)，该螺杆连接制动盘之一(11)和借助于螺纹与螺母(14)啮合，当螺母(14)从它的锁止位置相对于可旋转部分(5)旋转以响应在相反方向的所述的旋转时，该螺纹提供一个螺杆(15)的制动摩擦衬块磨损补偿位移。
10.根据权利要求9的制动钳，其特征在于，螺母(14)与壳体(2)接合，连接到轭(2)上，借助于单向锁止机构(27-29)其锁止螺母(14)旋转以获得一个制动作用，以及其允许旋转以获得一个补偿作用。
11.根据权利要求10的制动钳，其特征在于，借助于棘轮棘爪机构，螺母(14)与壳体接合。
12.根据权利要求7-11中任一项的制动钳，其特征在于，可旋转部分(5)和可移动支撑元件(10)具有面向径向的表面，每个包括三个斜道(19、21)，一个辊子(22)被夹在所述每对相对斜道(19、20)之间。
13.根据权利要求12的制动钳，其特征在于，每个斜道(19、21)在它的最低位置具有一个阻挡以锁止相关的辊子(22)继续旋转。
14.根据权利要求12或13的制动钳，其特征在于，设置一个弹簧(23)以对斜道(19、21)和辊子(22)预加负载。
15.根据权利要求7-14中任一项的制动钳，其特征在于，通过至少一个角形接触的轴承，例如四点接触球轴承，可旋转部分(5)相对于壳体(1)被支撑。
16.根据前面任一项权利要求的制动钳，其特征在于，制动摩擦衬块中之一912)被连接到负载单元(13)上。
17.根据权利要求7-16中任一项的制动钳，其特征在于，可旋转部分(5)是电动机(3)的一个部件，或可驱动地连接到电动机(3)上，它的定子(4)被连接到轭(2)上。
18.根据前面任一项权利要求的制动钳，其特征在于，设置一个传感器(30)以感应致动机构(33、32)的旋转运动。
19.根据权利要求18的制动钳，其特征在于，包括一个控制装置以基于来自传感器信号和一个制动信号，控制电动制动机构。
20.操作根据权利要求18或19的制动钳的方法，包括以下步骤：
-监测致动机构的旋转运动在旋转的范围之内以使制动摩擦衬块(11、12)分别朝向或背离彼此移动以分别在一个相关的制动盘上施加制动作用或释放所述制动作用，
-确定在制动盘和在所述制动盘的在休息位置的制动盘之间的空气间隙的宽度，
-一旦空气间隙的宽度已变大超过阈值，为了补偿磨损，控制致动机构，以致于使它旋转超出所述旋转范围。
21.致动器，包括一个装载有两个能够彼此带入和脱离机械接触的元件的框架，和连接到所述框架的致动机构，所述致动机构与一个可移动支撑元件接合并且被驱动在旋转的范围之内以显示元件朝向彼此，其特征在于，为了补偿所述元件的磨损，致动机构也可以被旋转超出所述的旋转范围以使元件向着彼此移动。
22.根据权利要求21的方法，包括基于建立旋转的数目以使制动摩擦衬块(11、12)分别朝向彼此移动以分别在一个相关的制动盘上施加制动作用，释放所述的制动作用，确定空气间隙的步骤，
-在所述带有一个阈值的旋转范围中，对比一个与旋转的最大数目相关的实际值，
-一旦空气间隙的宽度已变大超过阈值，为了补偿磨损，控制致动机构，以致于使它旋转超出所述旋转范围。
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