NL1006540C2

NL1006540C2 - Elektrische actuator met regelsensor, alsmede schijfrem omvattende een dergelijke actuator.

Info

Publication number: NL1006540C2
Application number: NL1006540A
Authority: NL
Inventors: Hendrikus Jan Kapaan; Alexander Jan Carel De Vries; Armin Herbert Emil Olschewski
Original assignee: Skf Ind Trading & Dev
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1999-01-15
Also published as: CN1262804A; EP0988467A1; EP0988467B1; CN1140038C; WO1999002882A3; US6367597B1; DE69808760D1; WO1999002882A2; KR100547962B1; KR20010021685A; AU8465298A; DE69808760T2; JP2001509573A

Description

♦

Elektrische actuator met regelsensor. alsmede schijfrem omvattende een dereeli.ike actuator

De uitvinding betreft een elektrische actuator omvattende een 5 huis dat een schroefmechanisme en een elektrische motor omvat die aandrijfbaar is verbonden met het schroefmechanisme, welk schroefmechanisme een lineaire beweging verschaft in reactie op een draaibeweging van de elektrische motor en die een schroef en een moer omvat, waarvan één is ondersteund met betrekking tot het huis, waarbij 10 een sensor is verschaft voor het meten van een grootheid die samenhangt met de draaibeweging en/of de lineaire beweging van het schroefmechanisme.

Een dergelijke elektrische actuator is bekend uit W0-A-9^03301.

De elektrische motor van deze actuator verdraait een 15 schroefmechanisme, dat een klemkracht uitoefent op de remblokken van een schijfrem. In verband met het verschaffen van een fijnafstemming van de remkracht, is het belangrijk om de verdraaiing van het schroefmechanisme nauwkeurig te regelen. Ook is het gewenst om het schroefmechanisme zodanig te regelen dat slijtage van de remblokken, 20 die in bedrijf van een schijfrem optreedt, gecompenseerd kan worden.

Het doel van de uitvinding is derhalve een elektrische actuator van het hiervoor beschreven soort te verschaffen, die een volledige regeling van het schroefmechanisme mogelijk maakt voor alle soorten rij-omstandigheden en doeleinden, zoals bijvoorbeeld anti-diefstal.

25 Dit doel wordt bereikt door middel van een regeleenheid voor het bewaken en/of beïnvloeden van de draaibeweging en/of lineaire beweging van het schroefmechanisme op basis van signalen afkomstig van de sensor.

Aangezien aan de regeleenheid continu informatie wordt toegevoerd 30 met betrekking tot de positie in het aantal omwentelingen van het schroefmechanisme, beschikt hij altijd over de laatste gegevens zodanig dat het schroefmechanisme op de juiste wijze kan worden geregeld.

De sensor kan op verschillende plaatsen worden aangebracht. In 35 een actuator die tenminste één lager bevat ter ondersteuning van het schroefmechanisme met betrekking tot het huis, kan de sensor worden verbonden aan tenminste één van de lagerringen. Ook kan de sensor worden bevestigd aan de schroef, de moer of het huis.

1006540 2

In geval de wentelelementen zijn opgenomen in een kooi, kan de sensor ook worden verbonden aan tenminste de kooi.

Bij een uitvoeringsvorm met een rollenspindel, waarvan de rollen zijn opgenomen in een rollenkooi, kan de sensor zijn verbonden aan de 5 rollenkooi.

De sensor zelf kan op verschillende manieren zijn uitgevoerd. De sensor kan bijvoorbeeld een magnetisch positie-codeerorgaan zijn, dat bijvoorbeeld een pulsring en een deel omvat die met betrekking tot elkaar draaibaar zijn, waarbij één van de pulsring en het andere deel 10 onbeweegbaar is met betrekking tot het huis.

Zoals hiervoor genoemd, wordt de actuator volgens de uitvinding bij voorkeur gebruikt in een remklauw voor een schijfrem, welke remklauw een elektrische actuator zoals hiervoor beschreven bezit, waarbij de actuator een huis bezit dat een schroefmechanisme en een 15 elektrische motor bevat die aandrijfbaar verbonden is aan het schroefmechanisme, welk schroefmechanisme een lineaire beweging verschaft in reactie op een draaibeweging van de elektrische motor en omvattende een schroef en een moer waarvan één is ondersteund met betrekking tot het huis, een juk waaraan het huis is verbonden, en een 20 paar remblokken waarvan één is verbonden aan een vast deel van het juk, en waarvan de andere is verbonden aan de schroef of moer van het schroef mechanisme.

Ook hier kan een regeleenheid worden verschaft voor het bewaken en/of beïnvloeden van de draaibeweging en/of de lineaire beweging van 25 het schroefmechanisme op basis van signalen van de sensor.

Deze sensor kan worden toegepast voor verschillende basisfuncties, zoals het verschaffen van informatie met betrekking tot slijtagecompensatie, terugkoppeling van de remkracht (ABS) en onderhoudsaanduiding. Bovendien zijn bewakingsfuncties voor regeling 30 van de aandrijving, voertuigdynamica en anti-diefstaldoeleinden mogelijk.

Tijdens de nuttige levensduur verslijten de remblokken waardoor zij dunner worden. Dit betekent dat de rollenschroef de slijtage moet compenseren, welke slijtage tot 30 mm kan bedragen. Teneinde echter 35 een beveiligd bedrijf te verzekeren, moet de afstand tussen de blokken en de remschijf altijd gehandhaafd worden op ongeveer 0,2 mm. Dit kan worden bereikt door middel van het codeerorgaan van de rollenschroef aangezien het aantal pulsen een bepaalde weerstand voorstelt. Bij het 1 v o· 6 5 4 0 3 remmen zal het remblok met een zekere kracht naar de schijf worden gedrukt. Zodra de rem wordt vrijgegeven neemt de kracht af, en wanneer deze onder een bepaald minimum niveau komt, wanneer de blokken de schijf nog raken, wordt de pulsteller op nul gezet. Vervolgens wordt 5 de elektrische motor verder naar achteren gedraaid totdat het juiste aantal pulsen is geteld. Voor een spoed van 1 mm van de rollenschroef, betekent dit 1*0,2*400 = 80 pulsen. Op die manier kan bij elke remwerking calibratie plaatsvinden. Een voordeel voor de rollenschroef is dat het punt waar de grootste krachten worden uitgeoefend, 10 geleidelijk aan over zijn volledige lengte verschuift, in discrete stappen van 1/400 van een verdraaiing.

Ter verschaffing van een dergelijke slijtagecompensatie-optie, kan de regeleenheid een teller omvatten voor het tellen van het aantal omwentelingen over welke het schroefmechanisme verdraaid wordt vanuit 15 een rustpositie naar een volledige rempositie, een geheugen omvattende een vast aantal omwentelingen dat een maximum gewenst aantal omwentelingen vanuit de rustpositie naar de volledige rempositie bevat, een vergelijker voor het vergelijken van het actuele aantal omwentelingen en het maximum aantal gewenste aantal omwentelingen, en 20 het opnieuw instellen van de rustpositie in geval het actuele aantal omwentelingen het maximum gewenste aantal omwentelingen overtreft.

Het vervangen van het remblok kan bij de remklauw volgens de uitvinding ook worden bewaakt.

Daartoe kan een regeleenheid worden verschaft die een tweede 25 teller omvat voor het tellen van het totale aantal omwentelingen van het schroefmechanisme uit een startpositie met niet versleten remblokken, naar de actuele volledige rempositie, een tweede geheugen dat een maximum toelaatbaar aantal omwentelingen bevat, alsmede een vergelijker voor het bepalen in hoeverre het totale aantal 30 omwentelingen het maximaal toelaatbare aantal omwentelingen overtreft voor het afgeven van een waarschuwingssignaal in geval het totale aantal omwentelingen het maximaal toelaatbare omwentelingen overtreft.

Verder kan de regeleenheid een derde geheugen bevatten dat een set gegevens betreffende remkarakteristieken bevat, welke de remkracht 35 weergeven als functie van het aantal omwentelingen ter bepaling van de actuele remkracht op basis van het actuele aantal omwentelingen.

In de hiervoor beschreven remklauw wordt de verplaatsing van de remblokken met betrekking tot elkaar verkregen door middel van het IÜU6540 n schroefmechanisme. Een dergelijk mechanisme is geschikt voor het verschaffen van verhoudingsgewijze grote verplaatsingen en voor hoge belastingen. In toepassingen waar vele cycli onder hoge belasting voorkomen, wordt bij voorkeur een rollenspindel gebruikt. Een 5 verhoudingsgewijs groot gedeelte van de totale beweging van het Schroefmechanisme wordt geconsumeerd door de flexibiliteit van bijvoorbeeld de remklauw zelf en door de compensatieverplaatsingen in verband met het opnemen van slijtage van de remblokken.

Slechts nadat de speling zoals veroorzaakt door structurele 10 flexibiliteit, is opgenomen, beginnen de remblokken een significante remwerking te leveren. De laatste fase van het aanbrengen van de remblokken op de schijfrem vereist een significant koppel, hetgeen een nadeel zou kunnen zijn met betrekking tot vereist motorvermogen en slijtage van de schroefdraden.

15 In dit verband kan een verbetering worden verkregen bij een uitvoeringsvorm waarbij het schroefmechanisme samenwerkt met een bedieningsorgaan dat een piëzo-elektrisch materiaal bevat.

In deze uitvoeringsvorm wordt het schroefmechanisme bediend tot een bepaald vasthoudkoppel, voor het elimineren van vrije bewegingen 20 of speling. Vervolgens wordt het bedieningsorgaan met piëzo-elektrisch materiaal bekrachtigd ter verkrijging van de uiteindelijke remverplaatsing.

Bij voorkeur bezit de schroef een boring die uitmondt aan de zijde van het bijbehorende remblok, welke boring een reeks piëzo-25 elektrische elementen omvat dat aan één eind is ondersteund op de bodem van de boring, en dat aan het andere eind tegen een kop rust die is verbonden aan dat remblok.

De uitvinding zal verder worden toegelicht onder verwijzing naar een in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm.

30 Figuur 1 toont een remklauw volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont een regelschema voor deze remklauw.

De in figuur 1 weergegeven remklauw omvat een actuator met een huis 2 dat een schroefmechanisme 3 en een elektrische motor 4 omvat.

De stator 5 van de elektrische motor is verbonden aan het huis, 35 terwijl het verdraaibare deel van de motor is verbonden aan een steunstuk dat is verbonden aan de binnenring 8 van een vierpunts-contactkogellager 9· Deze binnenring 10 heeft inkepingen 10, waarin uitsteeksels 11 van het steunstuk 7 zijn bevestigd.

10 0654 0 5

Het hoekcontact-kogellager bezit verder een buitenring, omvattende twee ringhelften 12, 13, en een enkele reeks kogels l4. Bij voorkeur is het hoekcontact-kogellager 9 een volrollig kogellager, ter verschaffing van een maximale axiale lagercapaciteit. De werklijnen 5 daarvan zoals elk bepaald door een paar contactpunten zijn niet symmetrisch teneinde de lagercapaciteit nog verder te verbeteren.

Schroefmechanisme 9 is een rollenschroefmechanisme, en bezit een moer 8 (die integraal is uitgevoerd met de binnenring 8 van het vierpunts-contactkogellager), een reeks rollen 15 opgenomen in een 10 rollenkooi 16, alsmede een schroef 17· Deze schroef bezit een boring l8, die een reeks piëzo-elektrische elementen 19 bevat. De reeks piëzo-elektrische elementen 19 ligt aan één eind aan tegen de bodem 20 van de boring 18, en aan het andere eind tegen een tegen een kop 21 die samenwerkt met een remblok 22.

15 Het andere remblok 23 is verbonden aan het vaste deel 24 van de remklauw. De remblokken 22, 23 sluiten een remschijf 25 in. De inwendige ruimte van de actuator 3 is aan één eind afgesloten door middel van een balg 26 die is verbonden aan de kop 21, en aan het andere eind bevindt zich een naaldlager 27 dat het steunstuk 7 20 ondersteunt.

Tussen de geïntegreerde binnenste lagerring/moer 8 en het huis 1, is een ringsensor 18 aangebracht voor het detecteren van de draaibewegingen van het schroefmechanisme 9·

De remklauw volgens de uitvinding bevat verder een regeleenheid 25 29, zoals weergegeven in figuur 2, die als volgt werkt.

De regeleenheid 29 ontvangt via leiding 13 informatie van de sensor met betrekking tot de verdraaiingen van het schroefmechanisme, en daarmee met betrekking tot de axiale verplaatsing van de schroef 17. Verder regelt, via leiding 31. de regeleenheid de elektrische 30 motor 5 in reactie op remsignalen afkomstig van het rempedaal, via leiding 32.

Verder regelt, via leiding 33, de regeleenheid 29 de elektrische stroombron 35. welke via leiding 35 de piëzo-elektrische elementen 19 bekrachtigt.

35 Bij ontvangst van een regelsignaal 32 van het rempedaal, bekrachtigt de regeleenheid 29 allereerst de motor 5 teneinde het schroefmechanisme te verplaatsen. Na een vooraf bepaalde verplaatsing van het schroefmechanisme, welke in hoofdzaak bedoeld is voor het in 101 j 6 5 4 0 6 aanraking brengen van de remblokken 22, 23 met de remschijf 25 en voor het verwijderen van de flexibiliteit uit de remklauw, wordt de elektrische motor 5 stilgezet en bekrachtigd gehouden teneinde het spoedmechanisme te blokkeren.

5 Vervolgens worden, voor de uiteindelijke beweging tot volledig remvermogen, de piëzo-elektrische elementen 19 bekrachtigd, welke daardoor een maximale verplaatsing van 0,2 mm verschaffen. Aldus wordt het volledige remvermogen verkregen door beide verplaatsingen zoals verschaft door het schroefmechanisme 9 alsmede door de piëzo-10 elektrische elementen 19· 1006540

Claims

1. Elektrische actuator (1) omvattende een huis (2) dat een schroefmechanisme (3) en een elektrische motor (4) omvat die 5 aandrijfbaar is verbonden met het schroefmechanisme (3), welk schroefmechanisme (3) een lineaire beweging verschaft in reactie op een draaibeweging van de elektrische motor (4) en die een schroef (17) en een moer (18) omvat, waarvan één is ondersteund met betrekking tot het huis (2), waarbij een sensor (28) is verschaft voor het meten van 10 een grootheid die samenhangt met de draaibeweging en/of de lineaire beweging van het schroefmechanisme (3). gekenmerkt door een regeleenheid (29) voor het bewaken en/of beïnvloeden van de draaibeweging en/of lineaire beweging van het schroefmechanisme (3) op basis van signalen afkomstig van de sensor (28). 15

2. Actuator volgens conclusie 1, omvattende tenminste één lager (9) ter ondersteuning van het schroefmechanisme (3) met betrekking tot het huis (2), waarbij de sensor (28) is verbonden aan tenminste één van de lagerringen. 20

3. Actuator volgens conclusie 2, waarbij de sensor (28) is verbonden aan de moer (8).

4. Actuator volgens conclusie 1, 2 of 3. omvattende een 25 wentellager, waarvan de wentelelementen zijn opgenomen in een kooi, en waarbij de sensor tenminste aan de kooi is verbonden.

5· Actuator volgens conclusie 1, 2, 3* of 4, omvattende een rollenspindel, waarvan de rollen (15) zijn opgenomen in een rollenkooi 30 (16), en waarbij de sensor is verbonden aan de rollenkooi (16).

6. Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de sensor (28) een magnetisch positie-codeerorgaan is. 35

7· Actuator volgens conclusie 6, waarbij de sensor (28) een pulsring alsmede een sensordeel omvat die met betrekking tot elkaar draaibaar zijn, en waarbij één van de pulsring en het sensordeel onbeweegbaar is met betrekking tot het huis (2). ; 0 0 Go 4 0

8. Actuator volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het schroefmechanisme (3) samenwerkt met een piëzo-elektrisch bedieningsorgaan (19). 5

9· Actuator volgens conclusie 8, waarbij de schroef (17) een boring (18) bezit, die uitmondt aan de zijde van het bijbehorende remblok (22), welke boring (18) een reeks piëzo-elektrische elementen (19) bevat die aan één eind zijn ondersteund op de bodem (20) van de boring (18), en die aan het andere eind rusten tegen een kop (21) die 10 is verbonden aan het remblok (22).

10. Remklauw voor een schijfrem, omvattende een elektrische actuator (1) volgens één der voorgaande conclusies, welke actuator (1) een huis (2) bezit dat een schroefmechanisme (3) en een elektrische 15 motor (4) bevat die aandrijfbaar verbonden is aan het schroefmechanisme (3), welk schroefmechanisme een lineaire beweging verschaft in reactie op een draaibeweging van de elektrische motor (4) en omvattende een schroef en een moer (8) waarvan één is ondersteund met betrekking tot het huis (2), een juk (24) waaraan het huis (2) is 20 verbonden, en een paar remblokken (22, 23) waarvan één is verbonden aan een vast deel van het juk (24), en waarvan de andere is verbonden aan de schroef (17) of moer (8) van het schroefmechanisme, gekenmerkt door een regeleenheid (29) voor het bewaken en/of beïnvloeden van de draaibeweging en/of de lineaire beweging van het schroefmechanisme (3) 25 op de basis van signalen afkomstig van de sensor (28).

11. Remklauw volgens conclusie 9. waarbij de regeleenheid een teller bevat voor het tellen van het aantal omwentelingen over welke het schroefmechanisme verdraaid wordt vanuit een rustpositie naar een 30 volledige rempositie, een geheugen omvattende een vast aantal omwentelingen dat een maximum gewenst aantal omwentelingen vanuit de rustpositie naar de volledige rempositie bevat, een vergelijker voor het vergelijken van het actuele aantal omwentelingen en het maximum aantal gewenste aantal omwentelingen, en het opnieuw instellen van de 35 rustpositie in geval het actuele aantal omwentelingen het maximum gewenste aantal omwentelingen overtreft met als doel het compenseren van remblokslijtage. 10. ti 5 4 0

12. Actuator volgens conclusie 10 of 11, waarbij de regeleenheid een tweede teller bevat voor het tellen van het totale aantal omwentelingen van het schroefmechanisme uit een startpositie met niet versleten remblokken, naar de actuele volledige rempositie, een tweede 5 geheugen dat een maximum toelaatbaar aantal omwentelingen bevat, alsmede een vergelijker voor het bepalen in hoeverre het totale aantal omwentelingen het maximaal toelaatbare aantal omwentelingen overtreft voor het afgeven van een waarschuwingssignaal in geval het totale aantal omwentelingen het maximaal toelaatbare omwentelingen overtreft 10 in verband met onderhoudsaanduiding.

13. Remklauw volgens conclusie 10, 11 of 12, waarbij de regeleenheid een derde geheugen omvat dat een set gegevens betreffende remkarakteristieken bevat, welke de remkracht weergeven als functie 15 van het aantal omwentelingen ter bepaling van de actuele remkracht op basis van het actuele aantal omwentelingen.

14. Remklauw volgens één der conclusies 10-13. waarbij de regeleenheid een invoer (32) omvat voor remsignalen afkomstig van een 20 elektrisch rempedaal.

15. Remklauw volgens één der conclusies 10-14, waarbij het schroefmechanisme samenwerkt met een piëzo-elektrisch bedieningsorgaan U9). 25

16. Remklauw volgens conclusie 15. waarbij de schroef (17) een boring {18) bezit die uitmondt aan de zijde van het bijbehorende remblok (22), welke boring (18) een reeks piëzo-elektrische elementen (19) bevat, die aan één eind is ondersteund op de bodem (20) van de 30 boring (l8), en aan het andere eind rust tegen een kop (21) die is verbonden aan dat remblok (22).

17. Remklauw volgens conclusie 15 of 16, waarbij de regeleenheid (29) zodanig is geprogrammeerd dat aanvankelijk de elektrische motor 35 (5) bekrachtigd wordt voor het tenminste gedeeltelijk aanbrengen van de remkracht, en voor het vervolgens bekrachtigen van het piëzo-elektrische bedieningsorgaan (19) in verband met het bereiken van de 1u 065 4 0 nominale remkracht terwijl de elektrische motor (5) in bekrachtigde toestand wordt gehouden. i C 0654 0