弹簧制动器、制动器系统和机动车辆的制作方法

1.本发明涉及一种用于机动车辆的制动器系统的弹簧制动器缸，特别是驻车制动器缸，其包括：制动器释放机构，该制动器释放机构被构造成在从驻车位置到驱动位置的释放方向上克服制动器弹簧力而轴向缩短制动器弹簧室，其中，制动器释放机构包括释放螺钉和活动螺母，该释放螺钉具有外螺纹，该活动螺母被构造成作用在制动器弹簧室上，该活动螺母具有可移动地接合到所述外螺纹的内螺纹，使得释放螺钉的旋转运动引起活动螺母的轴向螺母运动；和制动器状态指示器，该制动器状态指示器包括可移动地布置的指示器销，该指示器销被构造成在外表面处指示制动器状态。


背景技术：

2.弹簧制动器缸是众所周知的，特别是具有用于在紧急情况或驻车制动器状态期间释放制动功能的释放机构的那种弹簧制动器缸。
3.用于指示具有释放机构的弹簧制动器缸的制动器状态的指示器装置(意指用于指示弹簧制动器缸是处于制动状态还是处于释放状态的装置)通常被证明是有利的。
4.例如，us 5,636,562描述了一种制动器释放工具，该制动器释放工具结合了两部分结构，其中，能够从制动器促动器外部触及的部分在由外螺栓锁定的期间不轴向远离制动器促动器地移动，该外螺栓使带螺纹的内螺母转动，该内螺母再次轴向移动以接触活塞并使活塞移动以锁定动力弹簧，其中，螺栓无需轴向向外移动，但在一个实施例中，螺栓可以在弹簧被锁定时略微轴向向内移动，以提供弹簧未被锁定的视觉指示。
5.de 10 2007 041 769 a1描述了一种用于商用车辆的弹簧制动器缸，该弹簧制动器缸包括至少一个弹簧制动器活塞，该弹簧制动器活塞可以由预加载的弹簧致动并且被支撑在壳体中，其中，设置有机械紧急情况释放装置来紧急释放弹簧制动器缸，并且该紧急情况释放装置包括指示器，该指示器具有指示弹簧制动器活塞的位置的指示器杆。所述杆延伸穿过紧急情况释放装置的螺纹主轴并且能够沿轴向方向移动，并且在指示器杆的一端的区域中布置有止挡体，其中，止挡体通过由指示器杆与止挡体之间的轴向相对运动产生的棘爪连接而正连接到指示器杆。因此，de 10 2007 041 769 a1中提出的弹簧制动器缸包括指示器，该指示器被集成在紧急情况释放装置的主轴的纵向通孔中。
6.然而，具有制动器状态指示能力的弹簧制动器缸的制造、特别是其组装仍然涉及相对高的工作量和成本。而且，仍然可以改进制动器的当前状态的指示、特别是制动器状态指示器的良好可见性。
7.因此，期望解决上述问题中的至少一个。弹簧制动器缸应该在成本、制造工作量和功能性方面得到改进。特别地，应提高弹簧制动器缸的指示制动器的当前状态的能力。


技术实现要素：

8.因此，本发明的目标在于在降低弹簧制动器缸的制造工作量和成本的同时提供和改进制动器状态指示的装置。
9.根据本发明，提出了一种根据权利要求1的弹簧制动器缸。
10.本发明基于一种用于机动车辆的制动器系统的弹簧制动器缸、特别是驻车制动器缸，该弹簧制动器缸包括：制动器释放机构，该制动器释放机构被构造成在从驻车位置到驱动位置的释放方向上克服制动器弹簧力而轴向缩短制动器弹簧室，其中，制动器释放机构包括释放螺钉和活动螺母，该释放螺钉具有外螺纹，该活动螺母被构造成作用在制动器弹簧室上，该活动螺母具有可移动地接合到所述外螺纹的内螺纹，使得释放螺钉的旋转运动引起活动螺母的轴向螺母移动；和制动器状态指示器，该制动器状态指示器包括可移动地布置的指示器销，该指示器销被构造成在外表面处指示制动器状态。
11.根据本发明，弹簧制动器缸的特征在于，制动器状态指示器包括促动元件，其中，促动元件被轴向地保持在促动弹簧和复位弹簧之间的力平衡中，该促动弹簧在促动元件上施加促动力，该复位弹簧在促动元件上施加复位力，其中，促动力通过活动螺母的螺母移动而改变，以便使力平衡移位，从而引起促动元件的轴向元件移动，并且促动元件被可操作地联接至指示器销，以便将元件移动传递至指示器销。
12.本发明包括如下发现：用于指示制动器状态的指示装置通常是有利。本发明进一步包括下列发现：也有利的是，所述指示装置仅需要很小的额外空间或不需要额外空间，并且特别是不显著地延伸到弹簧制动器缸的外部，这是因为通常严格的空间限制应用于移动机动车辆中的制动器系统。
13.根据本发明，特别地认识到，虽然通常存在实现具有较小空间要求的指示装置的方法，但所述方法仍然涉及相对高的制造和/或组装工作量，特别是涉及制造穿过释放机构的螺纹释放螺钉的相对长且精确的纵向通孔。
14.通过包括促动元件(该促动元件被构造成使指示器销轴向移动，并且被轴向保持在促动弹簧和复位弹簧之间的力平衡中)，促动元件根据当前存在的力平衡而移动。
15.进一步，由于通过活动螺母的螺母运动来改变促动力以便使力平衡移位，从而引起促动元件的轴向元件移动，所以力平衡以及因此促动元件的实际位置代表活动螺母的当前存在位置，并且因此代表弹簧制动器缸、特别是制动器释放机构的当前存在的制动器状态。
16.进一步，由于促动元件被可操作地联接到指示器销以便将元件移动传递到指示器销，因此指示器销代表促动元件的当前存在位置，并且因此代表弹簧制动器缸、特别是制动器释放机构的当前存在的制动器状态。特别地，指示器销被构造成通过在隐藏的驻车信号状态和延伸的驱动信号状态之间移动来指示弹簧制动器缸的制动器状态。
17.通过根据本发明的概念的弹簧制动器缸，提供了一种制动器状态指示器，该制动器状态指示器允许可靠地指示当前制动器状态，特别是制动器释放机构的当前状态。与仅指示制动器状态(例如，通过释放螺钉的移位的轴向位置)的现有技术中的其他方法相比这是特别有利，其更容易被监测到。
18.此外，根据本发明的概念的弹簧制动器缸的制造和组装工作量相对较低，这是因为指示装置(即，制动器状态指示器)特别地依赖于周向布置在释放螺钉周围的相对薄的空间中的部件，因此，尽管其设计紧凑且集成，但不需要任何附加的复杂制造步骤，诸如钻出穿过释放螺钉的纵向通孔。由于释放螺钉周围的制动器状态指示器所使用(特别是促动元件、促动弹簧和复位弹簧所使用的)的空间相对较薄，所以更多的空间能够用于在弹簧制动
器缸内部的其他部件，或者弹簧制动器缸能够被设计得更小。特别地，制动器状态指示器的部件能够作为相对简单的预组装步骤被布置在释放螺钉上，并且通过释放螺钉通道被一起插入弹簧制动器缸中。
19.本发明的进一步实施例可以在从属权利要求中找到，并且根据本发明的目标和关于进一步的优点，示出了实现上述概念的特别有利的可能性。
20.根据进一步实施例，提出指示器销被固定到促动元件。通过指示器销和促动元件之间的固定连接，促动元件的元件移动被可靠地传递到指示器销，以进行来回轴向移动，即沿释放方向以及沿制动方向的轴向移动。
21.根据进一步实施例，提出销通道以径向偏距轴向延伸穿过释放螺钉，特别是穿过释放螺钉头。这样的实施例提供了指示器销的紧凑容纳。其外观与传统的制动器状态指示器非常相似，但代替与释放螺钉同轴对准地，该指示器销被平行布置，但与释放螺钉的中心轴线偏移。通过被可操作地联接到主要布置在释放螺钉外部的相对薄的圆周区域中的制动器状态指示器的促动元件，指示器销能够被有利地容纳在所述偏移的销通道中。与纵向通孔相比，所述销通道仅延伸穿过释放螺钉头，因此明显更容易制造。
22.根据进一步实施例，提出弹簧制动器缸进一步包括衬套，该衬套被布置在缸盖与释放螺钉之间的径向间隙空间中。这样的衬套有助于通过缸盖来组装和拆卸制动器释放机构、特别是释放螺钉，并且还有利地实现了外径向侧上的缸盖与内径向侧上的释放螺钉和制动器状态指示器之间的相对旋转运动。
23.根据进一步实施例，提出制动器状态指示器被保持成能够在衬套内旋转。在这样的实施例中，制动器状态指示器的部件、特别是复位弹簧能够在衬套内适当地旋转。为此目的，衬套可以由合适的低摩擦材料制成或涂覆，所述合适的低摩擦材料诸如ptfe或另一种合适的塑料或陶瓷或金属材料。
24.根据进一步实施例，提出释放螺钉包括一体地附接的工具配件，该工具配件能够从弹簧制动器缸的外表面被触及。通过寻找该配件，能够将相应的工具接合到释放螺钉头，以转动释放螺钉。例如，工具配件可以是六角螺钉头或内六角扳手(allen key)型螺钉头。
25.根据进一步实施例，提出指示器销被构造成通过促动元件从隐藏的驻车信号状态(当制动器弹簧室在驻车位置中时)到延伸的驱动信号状态(当制动器弹簧室在驱动位置中时)而被移动。在所述实施例中，制动器促动器、特别是弹簧制动器缸的当前存在的制动器状态从外部(即从弹簧制动器缸的外表面)清晰可见。在优选实施例中，当在驱动信号状态下时，指示器销在释放螺钉头的外部延伸5mm。
26.本发明还涉及一种用于具有至少一个制动器单元的机动车辆的制动器系统，其中，所述至少一个制动器单元包括具有根据本发明的概念的弹簧制动器缸的制动器促动器。
27.本发明还涉及一种机动车辆，该机动车辆包括具有根据本发明的概念的弹簧制动器缸的制动器系统。
28.根据本发明的弹簧制动器缸的优点对于制动器系统、最终对于应用了该制动器系统的机动车辆也是有利的。特别地，弹簧制动器缸的较低空间需求以及较低的要求制造工作量对于在空间、重量和成本考虑事项是重要的设计因素的车辆中的应用特别有利。
附图说明
29.通过以下结合附图的详细说明，可以最佳地理解本公开的方面。为了清楚起见，附图是示意性和简化的，它们仅示出用以提高对权利要求的理解的细节，而省略了其他细节。相同的附图标记始终用于相同或对应的部分。每一个方面的各个特征均可以与其他方面的任何或所有特征组合。这些和其他的方面、特征和/或技术效果将通过参考下文中所述的图示而变得显而易见并被阐明，图中示出：
30.图1是根据本发明的概念的具有弹簧制动器缸的制动器促动器的图示的概要图；
31.图2a、图2b是弹簧制动器缸的两个进一步的示意图；
32.图3a、图3b是从外表面观察的处于两个不同制动器状态的弹簧制动器缸的两个视图；
33.图4是根据本发明的概念的具有包括四个弹簧制动器缸的制动器系统的机动车辆的示意图。
具体实施方式
34.图1示出了根据本发明的概念的具有弹簧制动器缸100的用于机动车辆1000(图1中未示出)的制动器促动器200的图示的概要图。制动器促动器200包括行车制动器缸114以及驻车制动器缸101形式的弹簧制动器缸100，而行车制动器缸114和弹簧制动器缸100均沿着主轴线ma同轴对准。
35.行车制动器缸114包括行车制动器活塞118，该行车制动器活塞118借助行车制动器弹簧119和行车制动器室116而可以在机动车辆1000运行期间沿着主轴线ma轴向地移动。通过选择性地增加行车制动器室116内部的行车制动器压力ps(图1中未示出)，行车制动器活塞118可以克服行车制动器弹簧119的力而在制动方向db上移动，以执行制动功能。
36.弹簧制动器缸100包括制动器室162和制动器弹簧室112，该制动器弹簧室112位于弹性室波纹管113的内部并且包括制动器弹簧111。室波纹管113将制动器弹簧室112与制动器室162柔性地分离。通过选择性地增加制动器室162内部的制动压力pb，制动器弹簧室112的柔性体积被克服制动器弹簧111的力而被压缩，使得制动器弹簧室112的轴向尺寸减小。当制动压力pb降低时，制动器弹簧111将膨胀，因此导致制动器弹簧室112和室波纹管113膨胀，这再次引起制动器活塞160在制动方向db上轴向移动。制动器活塞被可操作地联接到行车制动器活塞118，使得该制动器活塞在沿制动方向db移动时沿制动方向db推动行车制动器活塞118。这样，制动器系统200的制动功能可以由弹簧制动器缸100来实现，特别是独立于行车制动器缸114地实现。
37.弹簧制动器缸100的所述功能确保，在加压空气不能用于增加制动压力pb的情况下，制动弹簧111将膨胀，这将引起制动器活塞160的轴向移动并因此使行车制动器活塞118进入制动方向db，从而产生机动车辆1000的车辆制动条件vbc。
38.除了用于驻车之外，特别地，所述切换到车辆制动条件vbc(图1中未示出)的能力是车辆的安全特征，因为在不能获得加压空气的情况、特别是由于加压空气供应的故障而不能获得加压空气的情况下，行车制动器缸114很可能都不可用，这将严重损害车辆的制动能力。在这种情况下，制动器弹簧111的制动移动以及最终的行车制动器活塞118的制动移动将确保机动车辆1000将停止，并因此显著降低车辆或任何人受到伤害的风险。
39.然而，在制动促动器200的这样的车辆制动条件vbc下，特别是在没有压缩空气可用的紧急情况或驻车情况期间可能发生的vbc下，机动车辆1000不能移动。为了克服这样的车辆制动条件vbc，弹簧制动器缸200进一步包括制动器释放机构110。所述制动器释放机构110包括释放螺钉132和活动螺母122，其中，该释放螺钉132和活动螺母122均沿主轴线ma同轴对准并且被构造成压缩室波纹管113并因此压缩制动器弹簧室112。为此，释放螺钉132包括外螺纹133，该外螺纹133接合到活动螺母122的内螺纹123。释放螺钉132进一步包括与行车制动器缸114相反的释放螺钉头164，该释放螺钉头164位于外表面140处并且从弹簧制动器缸100突出到弹簧制动器缸100的外部。通过转动缸螺钉头164，接合螺纹123、133将引起活动螺母122的轴向螺母移动mn(图1中未示出)，特别是在与制动方向db相反的释放方向dr(图1中未示出)上的轴向螺母移动，其中，轴向螺母移动mn使活动螺母122移动，因而使制动器弹簧室112从驻车位置pp(图1中未示出)移动到驱动位置pd(图2a中示出)。原则上，活动螺母122的所述轴向移动具有与增加制动室116中的制动压力pb类似的效果，即通过轴向压缩室波纹管113以及使制动器活塞160在释放方向dr上轴向移动来缩短制动器弹簧室112。制动器活塞160在释放方向dr上的这种轴向移动将因此引起行车制动器活塞118也在释放方向dr上的轴向移动。因此，制动器促动器200的制动功能将被释放，因此，至少如果行车制动器活塞118在释放方向dr上的一定程度的轴向移动被克服，则制动器促动器200将从车辆制动条件vbc变为车辆驱动条件vdc。
40.根据本发明的概念，弹簧制动器缸100进一步包括制动器状态指示器120。所述制动器状态指示器120被构造成指示制动器促动器200、特别是弹簧制动器缸100是处于车辆制动条件vbc还是处于车辆行驶条件vdc。
41.现在转到图2a，可以看出，制动器状态指示器120包括指示器销134，该指示器销134以能够轴向移动的方式被容纳在释放螺钉132内部的销通道166(图2b中示出)中，特别地被容纳在释放螺钉头164的内部。销通道166沿平行于主轴线ma的销轴线pa布置，但具有径向偏距ro。释放螺钉通过释放螺钉通道168被插入弹簧制动器缸100的缸盖142中。在缸盖142和释放螺钉132之间的释放螺钉通道168的径向间隙中，衬套130从内部(在释放方向dr上)被插入，其中，插入运动被衬套130的环形止挡170阻止。释放螺钉头164包括集成工具配件136，该集成工具配件136在这里为六角螺钉头的形式。
42.制动器状态指示器120进一步包括促动元件128，该促动元件128在这里具有以能够轴向移动的方式装配在释放螺钉132的轴部172周围的环形盘的形式，其中，促动元件128被保持在促动弹簧124和复位弹簧126之间的轴向力平衡ef中。促动弹簧124径向装配在释放螺钉132周围并且被轴向保持在促动元件128和活动螺母122之间。由于促动弹簧124的压缩，所以轴向促动力fa在释放方向dr上施加到促动元件128上。在促动元件128的相反侧上，复位力fr由复位弹簧126施加，其中，复位弹簧126被轴向保持在释放螺钉头164和促动元件128之间的在释放螺钉132与衬套130之间的径向空间中。在一些实施例中，促动弹簧124和复位弹簧126均可以是压缩弹簧。在其他实施例中，促动弹簧124和复位弹簧126均可以是张力弹簧。由于接合螺纹123、133，所以活动螺母122可以通过例如用扳手(这里未示出扳手)顺时针转动螺钉头16而被轴向移动、特别是在释放方向dr上移动，以便释放弹簧促动器200的车辆制动条件vbc。当活动螺母122沿释放方向dr以螺母移动mn移动时，促动元件128和活动螺母122之间的轴向距离减小，从而引起促动力fa增大。在这种情况下，促动元件128在释
放方向dr上以元件运动me轴向移位，直到重新建立力平衡ef为止，即直到促动力fa的值再次等于相反方向的复位力fr为止。
43.促动元件128在操作联接co中被可操作地联接到指示器销134。操作联接co确保指示器销134与促动元件128一起来回轴向移动。
44.促动元件128可以被焊接或胶粘到指示器销134，或者指示器销134可以被固定地插入促动元件128的销孔中。进一步，指示器销134和促动元件128可以被一体地形成为一个部件，例如作为一体成型的塑料件。当促动元件128沿释放方向dr轴向移位时，指示器销134也沿释放方向dr移动，这是因为元件移动me通过操作联接co从促动元件128传递到指示器销134。
45.促动弹簧124的促动弹簧系数sra以及复位弹簧126的复位弹簧系数srr可能受几种因素影响，特别是弹簧的材料、绕组的数量和线径。
46.促动弹簧系数sra和复位弹簧系数srr相对于彼此来配置，特别地，当活动螺母122在相应的制动器状态bs下在驻车位置pp中时，指示器销134将以隐藏在释放螺钉头164内的方式保持在驻车信号状态ps下。因此，当活动螺母122在相应的不同的制动器状态bs下在驱动位置pd中时，指示器销134将以突出到释放螺钉头164的外部的方式延伸到驱动信号状态ds。在驱动信号状态ds下，指示器销134(优选地为红色，或另一种高信号性颜色)可以被用户在外表面140处清楚地看到，特别是被操作扳手并打开释放螺钉132的用户看到。指示器销134的驻车信号状态ps和驱动信号状态ds之间的轴向距离优选地达到最大为5mm。这意味着，优选地，指示器销134从释放螺钉头164延伸出最大长度5mm。通过驱动信号状态ds的所述指示，用户可以确认制动器促动器200已经被释放，并且机动车辆1000的移动能力已经(至少部分地)恢复。如果机动车辆1000包括多个制动器促动器200(这是正常情况)，则在机动车辆1000可以移动之前，必须相应地释放所有制动器促动器200。
47.当在相反方向上应用制动器释放机构110时，活动螺母122从驱动位置pd移回驻车位置pp，并且指示器销134再次隐藏在销通道166中。
48.图2b示出了图2a中的概要图中所示的实施例的前视图。可以看到，弹簧制动器缸100的外表面，特别是缸盖142。此外，具有六角螺钉头形式的工具配件136的释放螺钉头164是可见的。销通道166延伸穿过释放螺钉头164并且以在外表面140处在外部可见的方式形成出口，从而容纳指示器销134。
49.图3a示出了在车辆制动条件vbc下(即，当制动器释放机构110的活动螺母122和制动器弹簧室112在驻车位置pp中时)的弹簧制动器缸100的外表面140。在制动器促动器200的这种状态下，制动器状态指示器120在驻车信号条件ps下。在所述驻车信号条件ps下，指示器销134从释放螺钉头164的外部是不可见的，而是被隐藏在销通道166内部。
50.可以通过将合适的工具(例如，六角扳手)接合到工具配件136并施加旋转运动而转动释放螺钉头164。
51.在图3b中，示出了在车辆驱动条件vdc下(即，当制动器释放机构110的活动螺母122以及因此制动器弹簧室112在驱动位置pd中时)的弹簧制动器缸100的外表面140。在制动器促动器200的这种状态下，制动器状态指示器120在驱动信号条件ds下。在所述驱动信号条件ds下，如此处可见的，指示器销134从销通道166轴向延伸到外部。
52.图4示出了具有制动器系统800以及四个车轮810的机动车辆1000，其中，制动器系
统800针对每一个车轮810包括制动器单元804。每一个制动器单元804包括根据本发明的概念的具有弹簧制动器缸100的制动器促动器200。每一个制动器促动器200通过空气供应线路822被连接到加压空气供应源820。对每一个制动器促动器200的加压空气供应由电子控制单元840单独控制，该电子控制单元840通过电子控制线路824被连接到加压空气供应源820。为了确保对每一个制动器促动器200的单独控制，加压空气供应源820和/或制动器系统800包括一个或多个阀(这里未示出)。
53.附图标记列表(部分说明)
54.100 弹簧制动器缸
55.101 驻车制动器缸
56.110 制动器释放机构
57.111 制动器弹簧
58.112 制动器弹簧室
59.113 室波纹管
60.114 行车制动器缸
61.116 行车制动器室
62.118 行车制动器活塞
63.119 行车制动器弹簧
64.120 制动器状态指示器
65.122 活动螺母
66.123 内螺纹
67.124 促动弹簧
68.126 复位弹簧
69.128 促动元件
70.130 衬套
71.132 释放螺钉
72.133 外螺纹
73.134 指示器销
74.136 工具配件
75.140 外表面
76.142 缸盖
77.160 制动器活塞
78.162 制动器室
79.164 释放螺钉头
80.166 销通道
81.168 释放螺钉通道
82.170 衬套的环形止挡
83.172 释放螺钉的轴部
84.200 制动器促动器
85.800 制动器系统
86.804 制动器单元
87.810 车轮
88.820 加压空气供应源
89.822 空气供应线路
90.824 电子控制线路
91.840 电子控制单元，ecu
92.1000 机动车辆
93.bs 制动器状态
94.db 制动方向
95.dr 释放方向
96.ds 驱动信号状态
97.ef 力平衡
98.fa 促动力
99.fr 复位力
100.ma 主轴线
101.me 元件移动
102.mn 螺母移动
103.co 操作联接
104.pa 销轴线
105.pb 制动压力
106.pd 驱动位置
107.pp 驻车位置
108.ps 行车制动压力
109.ro 径向偏距
110.ps 驻车信号状态
111.sra 促动弹簧系数
112.srr 复位弹簧系数
113.vbc 车辆制动条件
114.vdc 车辆驱动条件