CN1646823A - 具有停车制动功能的汽车制动装置及其电－机轮制动器 - Google Patents

Abstract

汽车制动装置，具有至少一个第一和第二电－机轮制动器(10)，其均包括产生操纵力的电执行器及自增该操纵力的自增力装置，将摩擦部件压到旋转制动部件(14)上，每个自增力装置具有一个支撑其支座(22)的楔(18)，该楔具有至少一个楔角是α的楔面(20、20’)。第一和第二轮制动器的自增力装置分别具有至少一个制动向前的运动时增力的楔面(20)和至少一个制动向后运动时增力的楔面(20’)，楔角在一些例子中选择为使轮制动器(10)在常用摩擦系数μ时自锁。在停车制动功能中，第一和第二轮制动器的摩擦部件分别应用制动向前运动时放大力的楔面(20)、制动向后运动时放大力的楔面(20’)压紧制动部件。本发明还涉及该制动装置的电－机制动器。

Description

具有停车制动功能的汽车制动装置 及其电-机轮制动器

本发明涉及一种具有自行增力(self-boosting)电-机轮制动器(electromechanical wheel brakes)的汽车制动装置及其自行增力电-机轮制动器。

自行增力电-机轮制动器是已知技术，例如DE 198 19 564 C2的专利文献中所述。自行增力电-机轮制动器包括电执行器，该电执行器产生操纵力，通过自行增力装置传输到摩擦部件，以将摩擦部件压到旋转的制动部件。自行增力装置包括一个楔角为α的楔面的楔形元件。相应的摩擦部件侧的楔面，例如设计在带有摩擦片支座与楔形件的楔面一起作用，这样在制动过程中摩擦部件压着制动部件，轮制动器的旋转的制动部件在旋转方向上驱动摩擦部件，因此两个楔形面相对运动，使摩擦部件更加强烈地压着轮制动器的制动部件，而不需要提高执行器传输的操纵力。楔面的楔角α这样选择，使得在正常的执行器的制动过程中，必须仅在初始由执行器产生操纵力，以使摩擦件压着制动部件，并使在制动的后续过程中不需要或者仅需要很小的执行力。

由于自行增力电-机制动器的自行增力装置的特殊性，不能应用已知概念通过直接操作电-机轮制动器实现停车制动功能。

本发明的目的在于，提出应用了自行增力电-机轮制动器的汽车制动装置中的一种停车制动功能，还提出了相应于该汽车制动装置的自行增力电-机轮制动器。

本发明的目的通过汽车制动装置实现，具有权利要求1中所述的特征。为了实现停车制动功能，至少一个第一轮制动器的自行增力装置包括至少一个有一定楔角的楔面，所述楔面用于在制动向前运动时放大力。而至少一个第二轮制动器的自行增力装置包括至少一个一定楔角的楔面，所述楔面用于在制动向后运动时放大力。在停车制动功能中，利用在刹止向前运动时放大力的楔面，第一轮制动器的摩擦部件压紧轮制动器的制动部件，而利用在刹止向后运动时放大力的楔面，第二轮制动器的摩擦部件压紧轮制动器的制动部件。通过这种方式，可以保证具有根据本发明的汽车装置所实现的停车制动功能的汽车既不能向前运动又不能向后运动。推动汽车前行的力引起第一轮制动器的自增压紧，推动汽车后退的力引起第二轮制动器的自增压紧。

通常特别在双轴汽车中，第一轮制动器是前轮制动器，第二轮制动器是后轮制动器。但是第一轮制动器和第二轮制动器可以设置在汽车的一个以及同一轴线上，例如设置在牵引机的驱动轴上。

原则上，为了实现停车制动功能，只要分别具有第一和第二轮制动器就够了。所述第一和第二轮制动器优选在汽车上以对角相对设置，并以所述方式压紧。为了提高在停车制动位置得到的停车制动力，通常有两个第一轮制动器和两个第二轮制动器，优选是两个前制动器和两个后制动器，如所述方式压紧。也可以在停车制动位置沿轴线方向(axis-wise)压紧，使在停车制动功能中一个轮制动器使用了为制动向前运动时放大力的楔面，而另外一个轮制动器使用了为制动向后运动时放大力的楔面。但是前提是所有轮制动器分别具有用于既在制动向前的运动又在向后运动时放大力楔面。如果汽车包括多个后轴，所有后轴或仅一部分后轴的轮制动器用于实现停车制动功能。

此处需要清楚指出的是，首先考虑根据本发明的汽车制动装置实现运行制动，且根据本发明实现的停车制动功能是制动装置的附加功能。由于在正常的运行制动时，前制动器必须产生达80％的制动力，因此在根据本发明的汽车制动装置的简单实施例中，后轮制动器可以这样设计，使得其不参与前行制动，也就是说，每一个后轮制动器仅具有一个楔面，用于制动向后运动时放大力。由于在向后运动时，汽车的最大速度是受到限制的，因此，在这种简单的实施例中，可以设计前轮制动器，使其并不参与制动向后运动的汽车，也就是说，前轮制动器只有这样的一些楔面，其用于在制动向前的运动时放大制动力。如果汽车制动装置必须满足高的要求，如当应用到快速和/或重型汽车中时，那么通常至少后自增力电-机轮制动器这样设计，使得其可以制动两个方向，也就是说，该轮制动器包括用于制动前行和向后运动的楔面。由于在通常运动(前行)中出现的动态轴荷分配，前轮制动器总是设计为用于克服大的制动力，因此，由这种制动产生的沿与楔形方向相反的方向也就是后向产生的制动力通常就够了，特别是因为在制动向后运动出现的动态轴荷分配可以减轻前轴的载荷，避免形成更大的制动力。

根据本发明的汽车制动装置优选实施例，所述楔面的楔角这样选择，通常当摩擦部件和轮制动器的制动部件之间的摩擦系数为常用摩擦系数时，轮制动器总是可自行制动，从而为了实现停车制动功能，首先位移控制压紧每一个参与停车制动功能的轮制动器。此处的概念“位移控制压紧”是指为了实现停车制动功能，可以使每一个轮制动器首先进行特定的位移量，使得可以获得想要的预定停止力。预定的位移量不应当选择的过大，以防止轮制动器过于强烈地压紧，例如由于前述的运行制动可使产生热制动。在每一个轮制动器位移控制压紧之后，仅利用小的力就能进一步进行称为“不受力”制动器的执行机构的其它操纵，以使在压紧制动器之后，又形成相对自行增力装置楔的特定的操作间隙，这使楔在汽车被施加了移动该汽车的外力的时候更加稳固地夹紧轮制动器。概念“不受力”是指与之前的压紧力相比可以忽略不计的小的力。

根据前述汽车制动器的优选实施例，通过施加特定位移量实现位移控制压紧力直到达到特定的压紧力，之后，当达到特定的位移量或者特定的压紧力时，结束该位移控制压紧。这样，可以确保防止过于强烈地压紧一个由之前操作而过热的轮制动器。由于在使用过热的轮制动器时，参与制动过程的部件膨胀，一个过大的位移控制的压紧可以产生一个明显升高的压紧力。对压紧过程中达到的压紧力的附加监控可以防止产生明显升高的压紧力，因为当达到了一定的压紧力时，也可以当还没有达到特定的位移量时，可停止压紧过程。在这种实施例中，只有当达到预定的位移量时，才可以实现制动器的执行器“不受力”的随动。如果达到预定的压紧力时停止压紧过程，利用执行器的“不受力”的随动即不会重新在楔处产生操纵间隙。

上述预定压紧力优选地是最大操纵力的一部分，例如执行器所产生的最大力的30％。

为了获得停车制动功能，优选地，在特定的时间间隔后和/或根据与压紧相关的部件的温度来实现轮制动器的持续的压紧，直至达到预定的压紧力，所述预定压紧力与上述预定压紧力相同。特定的时间间隔可以这样选择，使得可冷却一个初始的发热制动器，力控制的压紧在某种程度上引起再次压紧。另外的或附加的方式是，可根据温度实现控制力的压紧，如根据制动盘、制动钳或者其它类似与制动器相关的制动部件的温度压紧。由于初始的压紧力随着制动器的温度降低而降低，通过这种方式可确保在较长的时间内保持所希望的制动力。轮制动器的持续压紧可以包括一个或者多个压紧过程。

如上所述，在自行增力电-机轮制动器中，外部施加到汽车上的力在停车制动位置可以产生一个轮制动器自动的其它压紧。这是可能的，原因在于制动器的执行器作用的自行增力楔形结构，在执行器的操作元件和楔之间有一定的间隙，其中执行器的操作元件可以对其产生作用。在停车制动位置的轮制动器自动的压紧可以持续进行，直到消耗完所述间隙。为了对利用根据本发明的汽车制动装置的停车制动功能防护的汽车恢复到施加外力之后使外力可以进行轮制动器的自动持续压紧的状态，当在执行器和楔之间的沿止动方向的间隙已经消耗完毕时，根据优选的实施例可以对实现停车制动功能的轮制动器的执行器进行“不受力”的随动调整。“不受力”的随动应当仅重新产生所述间隙，但不产生额外的止动力。

在上述实施例中，可选择再次压紧制动器，以补偿在冷却热的制动器过程中出现的压紧力的减小，并利用在停车制动位置的制动器确保汽车停车。在完全特别不利的运行条件下，特别是在极端热的制动器的情况下，摩擦系数μ可以小于楔角α的正切，从而使得制动器不能自锁。在这种条件下，在停车制动位置的制动作用仅可以通过持续的执行器力实现。由于需要持续的电能，这并不令人满意。

为此，根据本发明的汽车制动装置的另外一种实施例，在使制动器压紧实现停车制动功能的执行器和相应的摩擦部件之间，设置了弹簧弹性装置，其中执行器是可固定的，也就是说该执行器是可锁定的。弹簧弹性装置例如可以设计为螺旋弹簧。优选的弹簧弹性装置可以作用于自行增力装置的楔形装置，也就是说，弹性装置支撑固定的执行器，确保持续的操作力，而无需为产生该操作力的持续能量。因此在极端不利的操作条件下无需持续地加入电能就可确保停车制动器所希望的固定作用。在这种设计中，所述楔面的楔角无需选择为使得在摩擦盘与轮制动器的待制动的部件之间的正常的常用摩擦系数下轮制动器总是可以自锁的。

根据本发明的汽车制动装置的优选改进，爬坡时，在汽车前向运动静止后，可自动启动停车制动功能。通过这种方式，可进而避免不希望的汽车的倒退。因此，汽车制动装置可以识别是否汽车向上运动了一个坡度，也可设置相应的传感器例如倾角传感器，或者也可以利用其它的汽车系统的信息，这些系统包括一个可以识别汽车的倾角的传感器。例如现代的防盗装置经常安装了倾角传感器。

在上述的实施例的优选设计中，当脱开运行制动器(servicebrake)时，才启动停车制动功能。这种考虑是基于只要操纵运行制动器，汽车的倒退就可不出现，因此通过这种设计可以避免停车制动功能的不必要启动。根据进一步的改进设计，在脱开运行制动器一定的时段后启动停车制动功能。通过这种方式，在汽车停止之后，汽车司机通过挂第一档和之后闭合离合器可以进行正常的启动，不需要启动停车制动功能。特定时段这样选择使得正常的启动过程必须已经完成，这样，当汽车倒退时可启动停车制动功能，从而可以避免汽车的持续较长时间无意的倒退。

此外，为了在向前运动的汽车停车后启动停车制动功能，在前述汽车制动装置的另一实施例中，也可以在向后运动的汽车停车后自动启动停车制动功能。因此，可以实现所希望的向后运动，这种停车制动功能优选地只有当没有挂到变速箱的档时才能自动启动，其中“档”此处是指后退档和/或第一档。

根据前述汽车制动装置的另一变化方式，在爬坡时至少在汽车向前运动停止后自动启动停车制动功能，该功能还可仅当超过沿后退方向的特定摩擦力矩方向时启动。只有当尽管操纵了运行制动器还是出现汽车的后退时，才自动启动停车制动功能。假设出现了无意的倒退，停车制动功能可产生作用防止车进一步倒退。在后退方向的摩擦力矩例如可利用传感器确定，该传感器设置在自行增力的电-机轮制动器处，在运行制动过程中总是用于调整摩擦力矩。

根据本发明的汽车制动装置的所有实施例优选这样设计，使得可以通过关闭汽车发动机而自动启动停车制动功能。这种考虑在于在关闭汽车发动机后不再希望汽车运动。在一些特定的情形下，例如为了移动或者拖动发生故障的汽车，优选地可以设置取消自动启动的开关。

本发明提出了一种电-机轮制动器，应用在根据本发明的汽车制动装置中，其中包括一个电执行器，用于产生操纵力，以及一个自行增力装置，用于自行增加执行器产生的操纵力，从而使摩擦部件压到制动器的旋转制动部件上，例如压到一个制动盘上。自行增力装置包括一个支撑相应支座的楔，该楔包括至少一个以一定的楔角设置的楔面，该楔角这样选择，使得通常当摩擦部件和制动盘之间是常用摩擦系数时轮制动器可自锁。执行器包括两个驱动器，驱动器这样设计使得可对楔产生相同的或者相反的力，从而可使在运行制动过程中对楔进行无间隙操纵，还使得在制动器的停车制动位置给楔留有间隙，该间隙使得可通过外部施加给汽车的力另外自动地压紧轮制动器。

优选地，该摩擦部件或每个摩擦部件具有摩擦片，该摩擦片使得摩擦系数值在静摩擦和动摩擦之间存在一个大的阶跃变化。在传统的制动器中，不希望该系数在静摩擦和动摩擦之间有大的变化，而是希望该值尽可能小，以达到由制动到停止整个过程较为平稳。根据本发明的轮制动器则相反，优选存在一个较大的摩擦系数变化用于停车制动功能，因为这样可防止初次在途压紧实现停车功能的每个轮制动器后给停止汽车施加小的外力引起轮制动器的“空转”，从而引起汽车运动。此外，与滑动摩擦相比明显增加的静摩擦确保在停车制动功能中由于作用到汽车上的外力而自动另外压紧轮制动器。

如前所述，在非常不利的运行条件下，特别在极端热的制动器下，当摩擦部件和制动盘之间的静摩擦系数μ小于楔角α的正切值时，制动器不再自锁。这意味着，在停车制动位置通常产生执行器力，以达到理想的停止作用。为避免这一点，根据本发明的电-机轮制动器的实施例，可以设置使制动器的执行器选择性是可固定的，也就是可锁定的，可在执行器和摩擦部件之间弹动的弹性装置产生作用，将压紧力施加到摩擦部件上。弹性装置例如可设计为在停车制动位置施加力的螺旋弹簧。在停车制动位置，弹性装置支撑阻止移动的执行器，给摩擦部件施加一个持续的力。优选的弹性装置对根据本发明的电-机制动器的自行增力装置的楔施加作用。

根据一个实施例，轮制动器的电执行器包括两个设计为线性执行器的驱动器，二者分别通过每一个推进杆和自行增力装置的楔相作用连接。两个线性执行器可以在制动过程中根据驱动状态以同向或者反向工作。在一个实施例中，在两个线性执行器的推进杆的端部之间设置了一个在停车制动位置施加压力的弹簧弹性装置。在另外一个实施例中，在使制动器进入停车制动位置的线性执行器的推进杆端部和自行增力装置的楔结构之间设置了一个弹簧弹性装置。在前述所有实施例中，也可以在所述的不利的运行条件下没有输入电流时由弹簧弹性装置完成所希望的轮制动器的止动作用。

根据本发明的自增力电-机轮制动器的优选实施例，为了在不利的运行条件下例如在长的停止时间后从停车制动位置松开轮制动器，需要设置一个额外的单独驱动器。该驱动器优选包括一个减速蜗杆传动机构，因此，这个驱动器可以体积很小。在优选的设计中，蜗杆传动机构和轮制动器调整装置的单独驱动器一起用于调整摩擦片的磨损。

以下结合附图对于根据本发明的制动器进一步作详细说明。

图1示出了根据本发明设计为盘式制动器的电-机制动器的侧视图；

图2示出了根据本发明的制动器的下斜视立体图；

图3示出了不带调节装置和支座的图2中的视图；

图4示出了沿图1中II-II的剖面图；

图5示出了沿图1中III-III的剖面图；

图6示出了沿图4中IV-IV的剖面图；

图7是图4的截面图，示出了向前运动时根据本发明的制动器的操作状态；

图8是图7中的截面图，示出了向后运动时根据本发明的制动器的操作状态；

图9示出了沿图4中V-V的剖面图；

图10示出了图4中过份磨损的摩擦片；

图11是根据本发明的制动器的原理示意图；

图12示出了设计为盘制动器的根据本发明的电-机制动器的局部图，图中给出了制动器的松开状态；

图13示出了图12中的制动器的操作状态视图；以及

图14示出了相对图12和图13变化了的实施例。

图1和图2中示出了设计为盘制动器的电-机制动器10，包括壳体12和可绕轴线A旋转的制动盘14。

如图3、4、5清楚地示出，制动器10包括第一摩擦片16，第一摩擦片16与用作摩擦片支撑的楔18的前侧固定连接例如粘结。楔18在后侧具有用于制动盘14的每个旋转方向的楔形面20、20’，这两个楔形面具有与制动盘14成α的楔角，并支撑块状支座22的互补楔面21、21’。

支座22通过四个螺栓24支撑制动钳26(如图2和图5)，制动钳26横跨过制动盘14上，该制动钳还包括一个指向旋转轴线A的臂28。臂28用于支撑第二摩擦片30，第二摩擦片通常固定在块支撑板32上，而支撑板则倚靠在臂28的朝向制动盘14的内侧。

制动器10的驱动力由电执行器产生，电执行器包括两个设计为线性执行器的驱动器34、34’。每一个驱动器34、34’包括一个电动机36、36’和一个由其驱动的推进杆38、38’，推进杆和楔18相作用连接。在此处示出的实施例中，每一个电动机36、36’设计了一个一体的主轴螺母(未示出)，推进杆38、38’分别设计为与主轴螺母一起作用的螺杆。每一个电动机36、36’中的一个转角传感器(未示出)可以使基于电动机36或36’的旋转和主轴传动的螺距精确地确定相应推进杆38、38’的准确位置。

楔18和支座22是自增力装置的一部分，用于增强驱动器34、34’产生的驱动力。为此，推进杆38、38’的自由端设置在楔18的后端的支座40中，从而推进杆38、38’的传输运动使楔18相应地向左或者向右移动(见图3、4、6)。为了驱动制动器10，楔18和固定在其上的摩擦片16通过两个推进杆38、38’的传输运动沿制动盘14的旋转方向移动(见图7、8)。此时，楔18通过它的一个楔形面20或20’支撑支座22的相应互补的楔形面21或21’，不仅向左或向右移动，而且向制动盘14移动。很快，第一摩擦片16与制动盘14接触，形成了反作用力，该反作用力由摩擦片16通过楔18和支座22传输到制动钳26。后者可浮动式地设置在制动器10的壳体12上，由所述的反作用力推动，直到第二摩擦片30也与制动盘14相接触(浮动钳原理)，楔18在操纵方向的每个其它的移动导致两个摩擦片16、30对制动盘14的强烈的压靠，因此实现所希望的制动过程。通过楔18的后移回到如图4中的给出的起始位置可以松开制动器。为了减少摩擦，楔形面20、20’和/或支撑面21、21’例如可以具有滚动体(未示出)，如图所示，支座40设计为使得楔18可以沿制动盘14的方向并可以离开它，而使推进杆38、38’不参与运动。

如图6所示，形成推进杆38、38’的自由端的端部39和39’沿操纵方向与支座40的相应的面相接触。推进杆端部39和39’的尺寸这样选择，使得在支座40中在推进杆端部39和39’的偏离操纵方向的一侧存在间隙S。间隙S使得压紧实现停车制动功能的制动器之后，施加到汽车上的外力产生制动器的另外一个自动的压紧，通过这种方式，可以防止汽车的无意造成的运动。当由于外力产生的另外一种自动压紧将间隙S消耗时，也就是说，只有当支座40利用其本不与端部39、39’接触的面与端部39、39’接触时，才能实现制动器的自动的另外压紧。接着间隙S转移到端部39、39’的另一侧。通过实际的端部39、39’的“不受力”的移动，可重新恢复到起始的状态，也就是说，间隙S可以重新移回在图6示出的端部39、39’的一侧。如果通过这种方式，可以恢复初始间隙S，就不再妨碍制动器的其它自动压紧了。

推进杆端部39、39’的“不受力”的移动或者通常所述的电执行器压紧在位移控制压紧之后进行，而位移控制压紧在启动停车制动功能时进行，从而使摩擦片与制动盘14接触，获得特定的最小压紧力。由于实现了伴随可忽略不计的力的移动，因此只有当初始的间隙S已经消耗完之后如由于汽车停止在倾斜面，作用在汽车上的倾斜的输出力直接在初始位移控制压紧之后引发制动器的另外一个自动压紧，推进杆端部39、39’才实际移动。如果相反地还有起始间隙S，那么“不受力”的移动将不改变任何情况，且这种移动在特定的时间段之后停止。

因此，如果存在一个调节装置42(见图2)，制动器10自身可以调节支撑摩擦片16。该调节装置(见图4、5、9)由电动机44、驱动蜗杆46及齿轮48组成，其中电动机44驱动蜗杆46，蜗杆与齿轮48相啮合。齿轮48设置在制动钳中，分别具有内螺纹，与相应的螺栓24相啮合，所述螺栓24与支座22固定相连(见图5)。齿轮48作为蜗杆传动的主轴螺母，而螺栓24是螺杆。在所示实施例中，有四个螺栓24，由于齿轮48的不同的旋转方向，两个螺栓24是左螺纹，两个螺栓24是右螺纹。利用电动机44，调节装置42可以将支座22与制动钳26的距离加大，也就是说，支座22沿制动盘14的方向运动。通过这种方式，制动器10的间隙也就是指在松开制动器时制动盘14和摩擦片表面之间的距离保持为常数。图10示出了与图4相同的视图，但是还包括过分磨损的摩擦片16、30。

通常制动器10这样设计，使得如果在制动过程中识别到过大的间隙时，在制动器松开时，调整装置42可以进行调整，以将间隙重新减小到有益的给定值。调整装置42优选设计为自锁，以防止间隙无意中产生变化。

此处所述的调整装置42可以补偿摩擦片磨损。制动器10的其它实施例可以不包括所述的电动机44而包括一个超声电动机、步进传动装置，步进电动机、或者其它的驱动器。调整装置42的传动机构可以设计为谐波驱动装置。并且不必存在四个螺栓24，而是可以有更多或更少的螺栓，也可以考虑其它的装置来代替螺栓，以使支座22实现所述相对移动。

下面将进一步阐述电-机制动器10的功能特别是根据图11的自行增力装置。如前所述，制动盘14的用于每个旋转方向的自行增力装置均包括楔形面20、20’，所述楔形面支撑所述支座22的互补设计的面21、21’。在图中的实施例中，每一个楔形面20、20’相对于所述制动盘14设置为楔角α。但是，在一个旋转方向作用的楔角与另外一个旋转方向作用的楔角不必是相同的。在图11中，由箭头示出作用到楔18的力。

图中：

F_A输入到楔18的输入力，

F_R在制动过程中产生的由支座22支撑的支撑力，该支撑力可以分解为与输入力相反方向的力F_RX以及垂直于制动盘的压力F_RY，

F_N与FR_Y方向相反的制动盘的法向力，以及，

F_F在楔或者摩擦部件处形成的摩擦力。

根据力的平衡，制动盘14的摩擦力或者摩擦力矩仅与楔角α，表示扰动的摩擦系数μ以及输入力F_A有关。

$F_A=-F_F\×[1-\frac{\tan \mathrm{\α}}{\mathrm{\μ}}]$

由两个驱动器34、34’产生的输入力F_A如图11在制动过程中对楔18作用。当给定摩擦系数μ时，输入力F_A的自行增加的量仅取决于楔角α，在平衡状态即当摩擦系数μ的值与楔角α的正切值相等时，如果摩擦片16与制动盘14相接触，制动器10在其它制动过程中不再需要输入力F_A。该平衡状态因此被称为最佳自行增力点。如果μ小于楔角α的正切值，必须有一个输入力F_A，以保持制动。如果相反μ大于楔角α的正切值，制动器自己就启动了，也就是说，在没有输入力F_A时，制动力自行增加直到锁定制动器。如果要避免锁定状态或者保持所希望的制动力，必须使用负的输入力F_A即相反方向作用到楔18上的输入力F_A。

为能获得一个小的输入力F_A，努力实现制动器10在摩擦系数μ的值与楔角α的正切值至少几乎相等的范围内驱动。在小的操纵力的范围内，两个驱动器34、34’相对工作，即两个驱动器34、34’通过推进杆38、38’向楔18输入相反的力。相反的力这样确定，使得在该方向上可以产生剩余力，使楔18在操纵时移动。驱动器34、34’给楔18输入的力可以是两个压力或者是两个拉力，重要的是在所希望的方向上产生剩余力。

通过两个驱动器34、34’相反的工作，楔18的操作是无间隙的。“无间隙性”对于制动器10在最佳自放大范围内工作是重要的。因为在该范围内，由于驱动制动器时摩擦系数μ在μ大于楔角α的正切值和μ小于楔角α的正切值两个状态之间快速改变。也就是说，在最佳自放大点附近，在需要一个正输入力F_A和需要一个负的输入力F_A两个状态之间快速切换，以维持一个特定的想要的制动力。如果执行器不是无间隙的，那么在输入力F_A的每一个符号变化时在执行器中将有间隙，这将导致一个不确定的状态，因此也可以导致制动器的可调整性更差。利用在正常情况下相反方向工作的驱动器34、34’的无间隙操纵可以有效地防止此问题。

在运行状态时，如果摩擦系数μ与楔角α的正切值显著不同，此时需要大的输入力F_A，以达到理想的制动作用。在这种驱动状态下，两个驱动器34、34’一起工作，也就是说，它们产生了同方向的力，其中一个给楔18施加压力，另外一个给楔18施加拉力。因此，两个驱动器34、34’是可逆的，也就是说它们的操纵方向是可逆的。当驱动器34、34’同方向驱动时，制动器10的执行器不再是无间隙的。但在实际中这是可以忽略不计的，因为需要较高的输入力FA的驱动状态很少出现，此外，在这种驱动状态时，执行器间隙的可能的超程是容许的。

如前所述，摩擦系数μ可以根据制动器的加载有相对较大地改变。但是，在制动过程中的每一个摩擦系数的变化均导致摩擦力F_F的变化，也使制动器的制动部件的减速变化，其中该部件主要由制动盘14构成。为了控制摩擦系数的变化，所述的盘制动器10具有一个未示出的传感器，其可持续测量摩擦力。此处的传感器与一个同样未示出的电子控制装置连接，该控制装置可以评估获得的信号，特别是比较摩擦力的给定值和实际值。根据对信号的评估，控制装置对驱动器34、34’进行控制，使得通过沿制动盘14的转动方向或者该方向的反方向移动楔18，从而提高或者降低摩擦力的实际值，以使摩擦力的实际值接近摩擦力的预定值。

在示出的实施例中，通过调整楔18的位置，可以调整制动器10的摩擦力。“调整”是有利的，因为在楔位置和摩擦系数μ之间仅存在线性关系，可利用例如包括外调节电路和内调节电路的串联调节系统快速简单可靠地调整。在外调节电路中，(所希望的)制动力矩是被控变量，而楔的位置是调节参数。而在内调节电路中，楔的位置是被控变量，而调节参数是驱动器34、34’的电动机36、36’的电动机电流或者电压。楔18的位置可以根据楔18在正常情况下的无间隙的操纵通过所述包括在电动机36、36’中的转角传感器精确地确定。

在示出的实施例中，楔角α随制动器10更确切地说是随楔18的位移量不发生改变。在未示出的实施例中，楔角α是减小的，即它随着持续的位移量而减少。

图12示出了制动器10相对于之前所述的实施例的变化实施例。在推进杆端部39和39’之间，设置了一个作为弹性装置的弹簧50。在利用设计为线性执行器的驱动器34、34’操纵制动器10时，弹簧50被压缩(见图13)，因此弹簧50可以施加压力。

如图13所示，为了使制动器10产生位移，即为使磨擦片16向制动盘14运动，两个驱动器34、34’使楔18向右移动，从而楔18向右移动。在图13中，压紧弹簧50压着右驱动器34’，最终压着楔18。为了达到这一点，必须将左驱动器34固定在停车制动位置，也就是说，锁定了传输移动，而右驱动器34’设计为不允许自锁。例如可通过驱动器34的电动机36的锁定装置(未示出)或者通过和电动机36一起作用的蜗杆传动机构的自锁固定左驱动器34。压紧弹簧50在停车制动位置持续地压着楔18，从而当静摩擦系数μ由于不利的驱动条件变小而使制动器10不再自锁时，实现制动器10的所希望的止动作用。

通常制动器10需要这样设计使得弹簧50仅在制动盘14的一个旋转方向作用，即每一个制动器10仅在一个方向作为停车制动器工作，如前轮保护向前运动，后轮保护向后的运动。但是，弹簧50当然也可以在制动盘14的两个旋转方向上作用。

图14中示出了制动器10的另外一个变化实施例，其中，弹簧50不设置在两个推进杆端部39和39’之间，而是设置在推进杆端部39和与楔18直接连接的部分之间。在该实施例中，右驱动器34’也可是自锁的。

Claims (30)

1.汽车制动装置，具有至少一个第一和至少一个第二电-机轮制动器(10)，所述轮制动器分别包括一个用于产生操纵力的电执行器以及一个用于自行增加所述执行器产生的操纵力的自行增力装置，从而将摩擦部件压到所述轮制动器(10)的旋转的制动部件(14)上，其中每个自行增力装置具有一个支撑相应支座(22)的楔(18)，所述楔具有至少一个楔面(20、20’)，楔角为α，其特征在于：

为了实现停车制动功能，所述第一轮制动器的自行增力装置具有至少一个楔面(20)，所述楔面用于在制动向前的运动时放大力，而所述第二轮制动器的自行增力装置具有至少一个楔面(20’)，所述楔面用于在向后运动的制动时放大力，以及在实现制动功能的过程中，所述第一轮制动器的摩擦部件应用在制动向前运动时用于放大力的所述楔面(20)以及所述第二轮制动器的摩擦部件应用在向后运动的制动中用于放大力的所述楔面(20’)压紧所述轮制动器(10)的制动部件。

2.根据权利要求1所述的汽车制动装置，其特征在于：所述楔面(20、20’)的所述楔角α这样选择，使得所述轮制动器(10)在通常的常用摩擦系数μ时总是可以自锁。

3.根据权利要求2所述的汽车制动装置，其特征在于：为了实现停车制动功能，首先位移控制压紧每一个参与停车制动功能的所述轮制动器(10)，之后所述每一个参与停车制动功能的轮制动器(10)的执行器进行不受力的随动调整。

4.根据权利要求3所述的汽车制动装置，其特征在于：位移控制的压紧通过特定的位移量直到获得特定的压紧力来实现，当达到特定的位移量或者特定的压紧力时结束所述位移控制的压紧，只有当达到特定的位移量时，所述执行器才进行不受力的随动调整。

5.根据权利要求4所述的汽车制动装置，其特征在于：所述特定的压紧力是最大操纵力的一部分，优选是最大操纵力的30％。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的汽车制动装置，其特征在于：为了在特定的时间段后和/或根据与压紧相关的制动部件的温度实现停车制动功能，可以进行其它的压紧控制直至达到特定的压紧力。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的汽车制动装置，其特征在于：当位移控制压紧之后施加到汽车上的外力产生一个轮制动器的自动的另外的压紧时，每个参与停车制动功能的轮制动器(10)的执行器进行“不受力”的随动调整。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的汽车制动装置，其特征在于：在所述压紧每个参与停车制动功能的轮制动器(10)的执行器和轮制动器(10)相应的摩擦部件之间，设置了弹簧弹性装置，其在停车制动位置用于向所述摩擦部件施加压紧力，且所述执行器还是可锁定的。

9.根据权利要求8所述的汽车制动装置，其特征在于：所述弹簧弹性装置对所述自行增力装置的包含楔面(20、20’)的楔形结构施加作用，直接或间接地支撑所述锁定的执行器。

10.根据权利要求8或9所述的汽车制动装置，其特征在于：所述弹簧弹性装置设计为螺旋弹簧。

11.根据上述权利要求中任一项所述的汽车制动装置，其特征在于：爬坡时在汽车前向运动静止后，可自动启动停车制动功能，以防止汽车的倒退。

12.根据权利要求11所述的汽车制动装置，其特征在于：当脱开运行制动器时，才启动停车制动功能。

13.根据权利要求12所述的汽车制动装置，其特征在于：在脱开所述运行制动器一定的时间段后启动停车制动功能。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的汽车制动装置，其特征在于：爬坡时在汽车后向运动达到静止后，可自动启动停车制动功能。

15.根据权利要求14所述的汽车制动装置，其特征在于：只有当汽车传动装置中没有档位啮合时才启动停车制动功能。

16.根据权利要求11、13、14、15中任一项所述的汽车制动装置，其特征在于：只有当超过了沿后向的特定的摩擦力矩时，才启动停车制动功能。

17.根据上述权利要求中任一项所述的汽车制动装置，其特征在于：通过关闭汽车发动机，自动启动停车制动功能。

18.一种应用于根据上述权利要求中所述的汽车制动装置中的电-机轮制动器(10)，包括产生一个操纵力的电执行器和用于自行增大所述执行器产生的所述操纵力的自行增力装置，从而使摩擦部件压到所述制动器(10)的旋转制动部件(14)上，其中所述自行增力装置包括一个支撑相应支座(22)的楔(18)，包括至少一个以一定的楔角(α)设置的楔面(20、20’)，所述执行器包括两个驱动器(34、34’)，所述驱动器这样设计使得可对楔(18)产生相同的或者相反的力，从而可使在运行制动过程中对楔(18)进行无间隙操纵，还使得在制动器的停车制动位置给楔(18)留有间隙，该间隙使得可通过外部施加给汽车的力自动地另外压紧轮制动器(10)。

19.根据权利要求18所述的轮制动器，其特征在于：所述楔角(α)这样选择，使得所述轮制动器(10)在通常的常用摩擦系数μ时总是可以自锁。

20.根据权利要求18或19所述的轮制动器，其特征在于：所述摩擦部件或所述多个摩擦部件具有摩擦片(16、30)，所述摩擦片的摩擦系数值在静摩擦和动摩擦之间存在一个大的变化。

21.根据权利要求18至20中任一项所述的轮制动器，其特征在于：在所述停车制动功能中用于压紧的轮制动器(10)的所述执行器和所述相应的轮制动器(10)的摩擦部件之间，设置了弹簧弹性装置，其用于向所述摩擦部件施加压紧力，且所述执行器还是可锁定的。

22.根据权利要求21所述的轮制动器，其特征在于：所述执行器包括一个带有锁定装置的电动机(36、36’)。

23.根据权利要求21所述的轮制动器，其特征在于：所述执行器包括一个与所述电动机(36、36’)一起作用的自锁的蜗杆传动机构。

24.根据权利要求21至23中任一项所述的轮制动器，其特征在于：所述弹簧弹性装置对所述自行增力装置的包含楔面(20、20’)的楔形结构施加作用，直接或间接地支撑所述锁定的执行器。

25.根据权利要求21至24中任一项所述的轮制动器，其特征在于：所述弹簧弹性装置设计为一个在停车制动位置施加压力的螺旋弹簧。

26.根据权利要求21至25中任一项所述的轮制动器，其特征在于：所述驱动器(34、34’)设计为线性执行器，二者分别通过具有推进杆端部(39、39’)的每一个推进杆(38、38’)和所述楔(18)相作用，在两个推进杆端部(39、39’)之间设置了一个在停车制动位置向所述摩擦件施加压紧力的弹簧弹性装置。

27.根据权利要求21至25中任一项所述的轮制动器，其特征在于：所述驱动器(34、34’)设计为线性执行器，二者分别通过具有推进杆端部(39、39’)的每一个推进杆(38、38’)和所述楔(18)相作用连接，在使所述轮制动器(10)进入停车制动位置的所述线性执行器的推进杆端部(39)与包括所述楔(18)的楔结构之间设置了所述弹簧弹性装置。

28.根据权利要求18至27中任一项所述的轮制动器，其特征在于：为了使所述轮制动器(10)从所述停车制动位置脱离，需要一个附加的单独驱动器。

29.根据权利要求28所述的轮制动器，其特征在于：所述单独驱动器是一个蜗杆传动机构。

30.根据权利要求29所述的轮制动器，其特征在于：所述蜗杆传动机构(46、48)和所述驱动器(44)是调节装置(42)的一部分，用于调节摩擦片的磨损。

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