CN1284153A - 包括挠性元件的致动器和包括这种致动器的卡钳式制动器 - Google Patents

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Abstract

一种致动器(7),它包括壳体(4)、电机(8)、致动部件(25,35)、和螺旋丝杠机构(10),螺旋丝杠机构使致动部件(25,35)随着电机(8)的转动运动相对于壳体(4)作线性运动,所述螺旋丝杠机构(10)包括螺旋丝杠(24)和螺母(22),螺旋丝杠和螺母中的一个相对于壳体(4)可转动地被支撑。螺旋丝杠机构(10)和致动部件(25,35)通过弹性中间压力装置(28,29;36)相互配合。

Description

包括挠性元件的致动器和包括这种致动器的卡钳式制动器
本发明涉及一种致动器，该致动器包括一个壳体、一个电机、一个致动部件和一个螺旋丝杠机构，该螺旋丝杠机构使致动部件随着电机的转动运动而相对于壳体作线性运动，所述螺旋丝杠机构包括一个螺旋丝杠和一个螺母，螺旋丝杠机构和螺母中的一个相对于壳体可转动地被支撑。
这种致动器可从WO-A-9603301获知。该致动器包括一个由螺旋丝杠和螺母组成的螺旋丝杠机构，螺旋丝杠和螺母借助于具有圆周凹槽的滚珠相互配合。这种致动器提供严格限定的轴向位移并且也提供一定程度的变形。这样，随着螺旋丝杠相当大的转动可以获得十分小的轴向位移。因此，螺旋丝杠可以在致动部件施加相当大的轴向力。
只要螺旋丝杠、螺母和滚珠受到严格限定的轴向载荷，就能确保螺旋丝杠机构合适的运行。在这种情况下，所有组件按照它们的设计要求受到负载作用，而且，载荷可以达到相当大的水平而不会导致对螺旋丝杠机构的损坏。
但是，当螺旋丝杠机构受到具有横向或径向分量的载荷作用时，会出现一种非常不利的情况。螺旋丝杠、螺母和滚珠没有设计成可以调节横向载荷分量，并且将被损坏。
在致动器由一个弯曲联接器加载荷时也会出现这种情况，弯曲联接器总是与这种横向力相关联的。
本发明的目的是提供一种如上所述的致动器，其中，有关横向或径向载荷的问题被克服或至少被避免。该目的得以实现是在于，螺旋丝杠机构和致动部件通过一个弹性中间压力装置相互配合。该弹性中间压力装置能够将所需的致动力从螺旋丝杠机构传递到致动部件。因此，它沿轴向方向的刚性应是相当的高。尤其是，刚性应保持在这样的水平，所需力/位移关系在该水平下仍提供获得所需致动力的可能性。
另一方面，所述弹性中间压力装置不象螺旋丝杠机构和致动部件之间的直接连接那样刚硬。适合的刚性具有如下优点，具有一定横向分量或弯矩的过大载荷不是直接和完全地被传递到螺旋丝杠机构。在螺旋丝杠机构和致动部件之间力传递的弹性状况使得这些横向或弯曲载荷变得不太严重或甚至不存在。
按照本发明的第一可能实施例，螺旋丝杠机构和致动部件通过弹簧件相互配合。弹簧件可以提供相对于螺旋丝杠机构轴线的非对称刚性分布。弹簧件的非对称特性可以几种方式实现，例如，通过使在致动部件和螺旋丝杠机构的轴线一侧比相对侧有更多或更刚硬的弹簧。
弹簧件的非对称布置的优点在于，在全载荷情况下可以预期有一个非对称的载荷曲线分布图。随着负载水平增加的非对准载荷的示例是由于致动器应用在圆盘制动装置中卡爪件的弯曲造成的。
按照第二种可能，螺旋丝杠机构和致动部件通过弹性压力垫相互配合。
这种压力垫可以具有与其侧向尺寸相比相对较小的厚度。因此，它可以容易地被容纳在致动部件和螺旋丝杠机构之间的窄空间束缚中。
压力垫优选地包括两个大体平行的壁部件，所述壁部件沿着它们的周边相互连接并包围一个封闭的内部空间。
致动部件可形成为一个活塞，所述活塞被安放在一个圆柱形空间中，该圆柱形空间构成在螺旋丝杠机构壳体中的一个孔。因此，中间弹性压力部件靠着活塞头部内侧被支撑。
根据进一步的发展，弹性中间压力装置装有一个负载测量装置。具体地，负载测量装置检测流体压力。
形成在流体中的压力提供了由致动器施加的力的可靠测量。可能的非轴向或离心载荷将不会妨碍致动器受到其作用的总轴向负载的测量。这样，可实现可靠的测量。
如果方便的话，压力垫的内部空间与一个测量通道连接，所述测量通道的自由端设置有一个负载测量装置。因此，例如通过压电传感器的实际测量可以在一个特定位置进行，该特定位置例如与致动部件所位于的区域(热，水分)相隔绝。
本发明也涉及一种卡钳式制动器，该卡钳式制动器包括一个壳体、一个电机、一个致动部件和一个螺旋丝杠机构，该螺旋丝杠机构使致动部件随着电机的转动运动而相对于壳体作线性运动，所述螺旋丝杠机构包括一个螺旋丝杠和一个螺母，螺旋丝杠机构和螺母中的一个相对于壳体可转动地被支撑。螺旋丝杠机构和致动部件通过一个弹性中间压力装置相互配合，以便将制动垫压在制动盘上。
卡钳式制动器的弹性中间压力装置也可以装有一个负载测量装置。压力垫的内部空间与一个测量通道连接，所述测量通道的自由端设置有负载测量装置。
实际的负载测量装置(例如，压电传感器)可以位于由制动垫和制动盘之间的摩擦形成的热影响被减小的一个位置上。
测量通道可以穿过螺旋丝杠机构的螺旋丝杠，负载测量装置位于与压力装置相对的螺旋丝杠端部。而且，负载测量装置包括一个测力仪或一个负载传感器，其电信号导线穿过电机的内部空间延伸到壳体上的连接器或类似装置。
优选地，流体是耐高温的热油。
将参照示于附图中的实施例对本发明进一步解释。
图1显示了根据本发明的包括一个致动器的卡钳式制动器的第一实施例。
图2显示了一个第二实施例。
图3显示了一个第三实施例。
示于图1中的卡钳式制动器包括一个卡爪件1和壳体4，卡爪件1具有一个支撑制动垫3的凸缘2，壳体4带有制动垫5。一个制动盘6安放在制动垫3和5之间。
制动垫5借助于致动器7可移向或移离另一制动垫3，致动器7包括一个电机8、一个减速齿轮机构9以及一个螺旋丝杠机构10。电机8具有一个定子11和一个转子12，转子12连接到带有中心齿轮14的管形连接部件13上。
中心齿轮14与行星齿轮15啮合，行星齿轮15安装在承载构件16上。行星齿轮15也与固定环形齿轮17啮合。
承载构件16，具体地是其轴18通过管形中间部件19与螺旋丝杠机构10配合。
管形中间部件19通过轴承20，21可转动地支撑在管形连接部件13中。
管形中间部件19连接到螺旋丝杠机构10的螺母22上，螺母通过滚珠23与螺旋丝杠24配合。螺旋丝杠24被安装成不能转动，但可以沿着轴向运动。螺母22与四点接触滚珠轴承30的内圈形成一体，轴承的外圈30支撑在壳体4中。
螺旋丝杠24以使制动垫5借助于螺旋丝杠机构10可移向和移离另一制动垫3的方式与致动部件25配合。
在制动动作过程中，制动垫3和5可以呈现与螺旋丝杠机构10的轴线横向的游隙。因此，螺旋丝杠机构10，具体地是螺旋丝杠24可以以非轴向或非对准的方式被加载。
为了抵消这种非轴向载荷的影响，致动部件的表面26和螺旋丝杠24的表面27通过相对刚硬的弹簧28和相对柔韧的弹簧29相互配合，从而获得局部不同的刚性。
这些弹簧的刚性比以这种方式选择，使得它们模拟与卡钳式制动器的弯曲相反的弯曲，这种弯曲是由于夹紧力而发生的，借助于夹紧力制动垫与制动盘配合。因此，卡钳式制动器的弯曲被改变或被抵消，以便在螺旋丝杠机构上获得轴向负载。
图2中的实施例在某种程度上与图1的实施例相对应。带有中心齿轮14的连接部件通过轴承33，34相对于壳体被支撑。
而且，承载既与中心齿轮14又与环形齿轮17啮合的行星齿轮15的承载构件16连接到螺旋丝杠机构10的螺母22上。螺母22同时构成四点滚珠轴承30的内圈，其外圈31支撑在壳体4中。
螺母22通过滚珠23与螺旋丝杠24配合。螺旋丝杠安装成不能转动，但可以沿着轴向运动。这样，一旦螺母22转动，螺旋丝杠24可向后和向前移动，从而使制动垫3和5相向移动并移动到制动盘6上，或使制动垫相互移离。
致动部件制作成一个活塞25，该活塞可滑动地安装在壳体4内的圆柱形空间37中。通过企口螺母连接38，38＇，活塞35被安装成不能转动，但可以滑动。
借助于另一企口螺母连接39，39＇，螺旋丝杠24也被安装成不能转动，但可以相对活塞35滑动。
螺旋丝杠借助于置于中间的压力垫36与活塞头部40配合。压力垫36具有两个平行的壁41，壁41例如通过焊接在周边部分42相互连接。封闭在两个平行壁41之间的内部空间填充有压力介质43，例如，液压流体。
作为制动动作的结果，万一制动垫5稍微倾斜并因而导致活塞35的轴线与螺旋丝杠24之间稍微的不对准，压力垫36可以调节这种不对准。按照这种方式，螺旋丝杠24仍然主要地沿着轴向方向被加载，从而使螺旋丝杠机构10正常的运行。
在示于图3的第三实施例中，使用了一个负载测量装置50。它可以例如是一个压电传感器。负载测量装置50与测量通道51连接，测量通道又与压力垫53的内部空间52连接。
负载测量装置50通过信号电缆54与一个控制组件连接，以便对如此获得的数据进一步处理。如图所示，信号电缆54被引导穿过电机7的内部中空空间。
内部空间52和测量通道51可以填充有热油，该热油能够耐由于制动垫5和制动盘6之间的摩擦形成的高温。而且，也可以在压力垫53与活塞35的头部之间布置一个陶瓷垫55，以使热油热绝缘作为进一步的预防措施。

Claims (19)

1、一种致动器(7)，它包括壳体(4)、电机(8)、致动部件(25)、和螺旋丝杠机构(10)，螺旋丝杠机构使致动部件(25，35)随着电机(8)的转动运动相对于壳体(4)作线性运动，所述螺旋丝杠机构(10)包括螺旋丝杠(24)和螺母(22)，螺旋丝杠和螺母中的一个相对于壳体(4)可转动地被支撑，其特征在于，螺旋丝杠机构(10)和致动部件(25，35)通过弹性中间压力装置(28，29；36)相互配合。
2、如权利要求1所述的致动器，其特征在于，螺旋丝杠机构(10)和致动部件(25)通过弹簧件(28，29)相互配合。
3、如权利要求2所述的致动器，其特征在于，弹簧件(28，29)提供相对于螺旋丝杠机构(10)的轴线(32)的非对称刚性分布。
4、如上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，螺旋丝杠机构(10)和致动部件(35)借助于弹性压力垫(36)相互配合。
5、如权利要求4所述的致动器，其特征在于，压力垫(36)包括两个大体平行的壁部件(41)，所述壁部件(41)沿着它们的周边部分(42)相互连接并包围一个封闭的内部空间。
6、如权利要求5所述的致动器，其特征在于，压力垫的封闭内部空间填充有流体(43)。
7、如上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，致动部件制作成一个活塞(35)，所述活塞(35)被安装在圆柱形空间(37)中，该圆柱形空间构成螺旋丝杠机构(10)的壳体(4)的一部分。
8、如权利要求7所述的致动器，其特征在于，中间弹性压力部件(36)靠着活塞头部(40)的内侧被支撑。
9、如上述任一权利要求所述的致动器，其特征在于，弹性中间压力装置(28，29；36)装有负载测量装置(50)。
10、如权利要求6和9所述的致动器，其特征在于，负载测量装置(50)检测流体的压力。
11、如权利要求10所述的致动器，其特征在于，压力垫(36)的内部空间(52)与测量通道(51)连接，所述测量通道(51)的自由端设置有负载测量装置(50)。
12、如权利要求9和10所述的致动器，其特征在于，负载测量装置(50)包括一个压电传感器。
13、用于圆盘制动装置的卡钳式制动器，它包括如上述任一权利要求所述的致动器(7)，所述致动器包括壳体(4)、电机(8)、致动部件(25，35)、和螺旋丝杠机构(10)，螺旋丝杠机构使致动部件随着电机(8)的转动运动相对于壳体(4)作线性运动，所述螺旋丝杠机构(10)包括螺旋丝杠(24)和螺母(22)，螺旋丝杠和螺母中的一个相对于壳体(4)可转动地被支撑；以及卡爪件(1)，卡爪件带有两个相对的制动垫(3，5)，制动盘(6)可安装在两个制动垫之间，致动器(7)的壳体(4)与卡爪件(1)连接并且致动部件(25，35)与制动垫(3，5)中的一个相连接，其特征在于，螺旋丝杠机构(10)和致动部件(25，35)通过弹性中间压力装置(28，29；36)相互配合。
14、如权利要求13所述的卡钳式制动器，其特征在于，弹性中间压力装置(28，29；36)装有负载测量装置(50)。
15、如权利要求14所述的卡钳式制动器，其特征在于，负载测量装置(50)检测流体的压力。
16、如权利要求15所述的卡钳式制动器，其特征在于，压力垫(36)的内部空间(52)与测量通道(51)连接，所述测量通道(51)的自由端设置有负载测量装置(50)。
17、如权利要求16所述的卡钳式制动器，其特征在于，测量通道(51)穿过螺旋丝杠机构的螺旋丝杠(24)，负载测量装置(50)位于螺旋丝杠(24)与压力装置(28，29；36)相对的端部。
18、如权利要求17所述的卡钳式制动器，其特征在于，负载测量装置(50)包括一个测力仪或一个负载传感器，其电信号导线(54)穿过电机(8)的内部空间延伸到壳体上的连接器或类似装置。
19、如权利要求16、17或18所述的卡钳式制动器，其特征在于，流体是耐高温的热油。
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