紧凑型机电制动器的制作方法

紧凑型机电制动器


背景技术：

1.本发明涉及一种提供更大紧凑性的至少部分地电致动的汽车车辆制动器。
2.在现今大多数汽车中，行车制动器为盘式制动器和/或鼓式制动器。
3.这些行车制动器发挥行车制动功能时，目的是使汽车车辆减速或甚至停止。带有驻车制动器的系统通常具有静止车辆静止不动的驻车制动功能、以及紧急制动功能。
4.驻车制动器可以是通过拉动设置在乘客厢中的杠杆来实施制动，该杠杆通过制动拉索连接到位于鼓式制动器或盘式制动器中的机构。该机构趋于使得鼓式制动器的制动蹄分开，以使得制动蹄贴到鼓上。在盘式制动器中，制动衬块夹紧在制动盘上。
5.为了提高驾驶员在使用驻车制动器时的舒适性和安全性，汽车行业已经开发了一种电动驻车制动器。
6.例如，至少在每个后制动器上设置有电动马达的致动器，这样这些制动器均能参与制动。
7.驾驶员按下例如设置在仪表板上的按钮来启动电动驻车制动器。
8.电动驻车制动系统包括dc电动马达，德国汽车工业协会在其“vda建议”中建议使用这些电动马达。
9.在盘式制动器的情况下，通常是致动器移动活塞，并且该活塞将制动衬块贴到制动盘上。在鼓式制动器的情况下，致动器例如布置在制动蹄之间，并且致动器在通过轮缸施加行车制动时用作固定点。例如，致动器是丝杆螺母类型的，并且将这些制动蹄分开。
10.致动器中没有设置定位制动器的机械元件的相对位置的传感器。测量电动马达上的电流和/或电压使得能够了解所施用的制动器的状态。实际上，电流和/或电压的增大对应于驻车制动器的施用状态。
11.此外，目前期望在释放行程期间任何部件都不接触机械止动件，以避免损坏制动器，例如，期望活塞不紧靠卡钳的底部。
12.目前通过估计电动马达上的电流和/或电压值给出的施用位置，例如通过对致动器的螺母的转数进行计数，来获得在施加驻车制动期间制动器的机械元件的相对位置。然而，在制动器释放阶段结束时，制动器的机械元件的相对位置的估计不是非常准确的。考虑到这种不准确性并为了防止制动器部件互相碰撞，允许在估计位置存在误差裕度。此外，考虑到制动器制造固有的尺寸不准确性，需要额外的安全裕度。因此，制动器的尺寸设置包含了这些误差和安全裕度。制动器因此具有一定的整体尺寸。此外，由于处于释放状态的部件的位置不准确，下一次制动操作的开始位置是未知的。此外，由(多个)部件覆盖的行程被延长，这增加了制动施加时间，也增加了致动器发出噪音的时间。
13.文件us 2014/0345989描述了一种鼓式制动器，其包括用于驻车制动器的、实现杠杆的电动致动器。因此，该鼓式制动器的整体尺寸大。


技术实现要素：

14.因此，本发明的目的是提供一种紧凑的并提供更高的控制精度的至少部分地电致
动的汽车车辆制动器。
15.上述目的通过一种汽车车辆制动器来实现，该汽车车辆制动器包括至少一个电动致动器，该至少一个电动致动器用于移动制动器的一个或多个元件，以便向可旋转地与车轮成一体的元件施加制动力。致动器包括至少一个机械止动件。致动器被控制为在制动器释放阶段时使得致动器的至少一个可移动元件抵靠止动件。由于止动件的位置已知在制造间隙内，因此能以更高的精度获知至少一个元件的位置。于是可以尽可能准确地设置制动器的尺寸，即，不考虑由于对缩回位置的估计的不准确而产生的裕度。因此，施加制动而要行进的行程减少，制动时间缩短。致动器发出噪音的时间实际上也减少了，以及车辆驾驶员和乘客感到不适的持续时间也缩短了。
16.换句话说，制造了一种致动器，其中至少一个可移动元件的位置被自动设置为制动器的静止状态，以便减少其位置的不确定性，因此在选择致动器的尺寸方面具有更大的自由度，例如，使其更紧凑。
17.在一个示例中，制动器包括用于施用驻车制动器的电动致动器和提供行车制动功能的液压致动器。
18.在另一个示例中，制动器是完全电致动的，其中致动器提供驻车制动和行车制动两者。
19.在一个示例中，致动器是丝杆螺母型，并且止动装置包括螺纹上的齿，该齿形成螺母的止动件。在另一个示例中，致动器包括能够储存能量的可弹性变形装置，止动装置形成用于可弹性变形装置的至少一部分的止动件。
20.本发明的一个目的则是一种机电制动器，其包括至少一个摩擦构件、至少一个致动器、至少一个致动器、以及一个电动马达。至少一个摩擦构件与可旋转地与车轮成一体的摩擦部件接触。至少一个致动器被配置为将摩擦构件施用到摩擦部件上。电动马达被配置为启动致动器。致动器包括至少一个可移动元件。在启动致动器后，可移动元件能够在摩擦构件与摩擦部分接触的制动位置与超过释放位置的位置之间移动。在超过释放位置的位置时，摩擦构件不再与摩擦部件接触。致动器包括止动装置，止动装置被设置成当可移动元件位于超过释放位置的位置时抵靠止动装置，在制动器释放阶段，电动马达用来启动致动器，直到可移动元件抵靠止动装置为止。
21.优选地，机电制动器包括控制单元，控制单元包括用于控制对电动马达的电力供应的控制装置和用于测量电动马达的电力消耗的测量装置，所述控制装置被配置为当电力消耗超过给定值时停止对电动马达的电力供应。
22.有利地，致动器被设置为至少施加驻车制动，并且其中，制动器包括用于施加行车制动的第二致动器。
23.例如，制动器是鼓式制动器，鼓式制动器包括鼓、底板、两个制动蹄，该致动器附接到底板。
24.在一个有利的示例中，致动器包括丝杆和螺母组件。所述螺母形成所述可移动元件。丝杆包括头部和设置有包括螺距的螺纹的螺杆。头部形成抵靠制动蹄中的一个制动蹄的活塞。止动装置包括从所述螺纹突出的齿，齿被设置成当螺母位于超过在释放位置的位置时接触螺母。
25.例如，致动器可以包括主体和能够在施用致动器的启动后时储存能量的可弹性变
形装置。可变形装置的至少一部分形成可移动元件，并且主体可以包括止动装置。
26.本发明的还一个目的是提供一种用于制造根据本发明的机电制动器的方法，该方法包括：
27.a)确定至少一个可移动元件的位置，超过该位置时，制动器被释放，
28.b)确定止动装置相对于所述释放位置的位置，使得止动装置与释放位置间隔开至少一个与所述方法相关联的制造间隙，
29.c)使致动器中的止动装置处于步骤b)中确定的位置，
30.d)组装致动器和摩擦构件。
附图说明
31.基于以下描述和附图，将更好地理解本发明，在附图中：
32.图1是现有技术的机电制动器的致动器的可移动元件的估计移动的示意图。
33.图2是根据本发明的机电制动器的致动器的可移动元件的估计移动的示意图。
34.图3是根据本发明的电动驻车制动鼓式制动器的示例的立体示意图。
35.图4是根据本发明的鼓式制动器的示例致动器的局部剖视立体示意图。
36.图5是根据本发明的鼓式制动器的另一个示例致动器的示意性剖面图。
具体实施方式
37.在图3中，可以看到本发明示意性实施方式中的“双模式”鼓式制动器2。
38.鼓式制动器1包括可移动地与车轮(未示出)成一体的鼓(未示出)、装配有第一圆弧形蹄3和第二圆弧形蹄4的x轴旋转底板2，这些蹄可径向移动，使得这些蹄可以压靠在鼓(未示出)的圆柱形内面上。
39.蹄3和4各自包括由承载制动衬片3b、4b的圆形冠的一部分平板制成的腹板3a、4a，并且彼此沿径向相对安装，蹄的端部支承在液压轮缸6和由底板2承载的机械致动器10两者上。这些蹄3和4进一步被两个复位弹簧8和9朝向彼此偏置，并且每个蹄被所谓的侧弹簧压靠在底板2上。
40.磨损调节连杆7沿着轮缸6延伸，当制动器静止时，该磨损调节连杆的第一端支承在第一蹄3的腹板3a上，并且该磨损调节连杆的第二端支承在第二蹄4的腹板4a上。
41.当鼓式制动器1根据第一所谓的“单”操作模式使用时，轮缸6用于被致动，这确保了渐进制动，特别适合于制动运行中的车辆。轮缸包括液压腔，该液压腔的端部被两个活塞封闭，当液压压力增加时，这两个活塞远离彼此，并且推动蹄3和4的相关端部。
42.尤其是当轮缸6不工作时，机械致动器10进而根据所谓的“双伺服”操作模式通过将蹄的相关端部移动分开以确保快速和有力地锁定车辆车轮从而确保驻车制动和紧急制动。此致动器由电动马达22驱动。在所示的示例中，轮缸包括两个相反的活塞，通过将相对的两个端部3.1、4.1间隔开，这两个活塞中的每一个分别致动蹄3、4中的一个蹄，这两个端部位于旋转轴线x的同一侧，这里称为“可移动端部”，并且位于图3的顶部。在其被称为止动端的相对端3.2、4.2处，每个蹄通过与底板成一体的锚定元件支承在底板2上，从而形成此蹄的止动件。锚定元件在蹄与底板之间传递制动转矩的至少一部分。两个蹄的锚定元件由致动器10形成。
43.致动器10沿着垂直于底板的轴线x并且平行于底板的轴线y延伸。致动器包括外壳12，该外壳在第一面的一侧附接到底板2。外壳包括壳体，该壳体由沿着轴线y延伸并且在外壳12的两个纵向端开口的通孔13形成。驱动组件容纳在通孔13中。
44.驱动组件例如是丝杆螺母类型，比如在申请wo 2015/101486中描述的丝杆螺母类型。驱动组件包括两个支承元件16、20，这两个支承元件用于在行车制动中分别形成制动蹄3、4的端部3.2、4.2的固定点，并且在驻车制动中通过沿着轴线y向外壳外部移动而在端部3.2、4.2上施加力。
45.鼓式制动器还包括用于致动器的驱动装置22，该驱动装置附接到底板的与安装致动器10的侧面相反的另一侧面。
46.驱动装置是电动马达，该电动马达可以与马达减速器相关联，也可以不与其相关联。
47.设置有穿过底板2的通道(未图示)，以允许从驱动装置到致动器10的驱动组件的驱动传动。
48.在图4中，可以看到根据本发明的示例鼓式制动器致动器10。致动器包括第一螺纹元件16和第二元件18，第二元件具有接纳第一螺纹元件16的内螺纹，第一元件和第二元件相互作用以形成丝杆螺母系统。此丝杆螺母系统在第二元件18相对于第一元件16旋转的作用下产生线性移动。丝杆螺母系统将第二元件18接收到的转矩转换成分别作用在每个元件16、18上的两个相反的轴向力。
49.第一元件16形成抵靠制动蹄3的活塞，并且第二活塞20插置在制动蹄4与第二元件18之间。第二元件18由被驱动装置旋转的带齿的轮24可旋转地驱动。在所示的示例中，第一元件18安装在带齿的轮24中，并且通过花键相对于带齿的轮可旋转地固定。
50.在此实施方式中，通过将此丝杆螺母系统的螺纹角选择为小于制造这两个元件的一对材料的摩擦角，使得其获得的力传递是不可逆的。
51.丝杆螺母系统的这种选择与这种螺纹角度的选择相结合产生了在驻车制动位置时锁定功能的不可逆性。即，活塞16、20从蹄3、4接收到的力被丝杆螺母系统的两个元件的螺纹之间的防滑作用阻止。因此，力不会传递到马达系统，从而不会阻碍马达或使其处于负载下。
52.进一步地，如图4中可以看出，致动器10还包括沿着致动运动轴线的可弹性变形元件，即所谓的弹性元件或弹簧包，用于在支承链中提供力稳定功能。在此示意性实施方式中，此弹性元件由两个活塞中的一个活塞制成，在这种情况下为第二活塞20。根据在撑开器移动方向上传递的力，此弹性元件具有确定的弹簧常数，以提供允许在不同的环境或情况变化下保持或恢复蹄充分支承在鼓上的行程。
53.可替代地，弹簧包布置在第二活塞20与第二元件18之间。
54.特别地，如果在启动致动器10之后轮缸6的支承被中断，则此弹性元件因此很可能通过在设备处于第一制动位置时启动致动器后在致动组件中进行压缩来储存足够量的机械能，以用于将设备保持在第二制动位置或使设备进入第二制动位置，而不需要再次启动致动器。
55.例如，当驾驶员停下车辆并使用行车制动器使其保持固定不动，接着接合驻车制动器然后释放行车制动器控制时，例如当停止以驻车在斜坡上时，会出现这种情况。这种弹
性储备补偿了从一个制动位置移动到另一个制动位置(例如从单模式移动到双伺服模式)所需的行程，同时提供了足够的负载以满足使车辆静止不动的需要。
56.此弹性元件的行程还使得能够在鼓式制动器的元件3、4的尺寸变化期间并且在不启动致动器10的情况下进行以下操作：
[0057]-在一个方向上的尺寸变化的情况下，例如在蹄或产生这种支承的机械链的元件(比如活塞或使活塞移动分开的机构)热收缩的情况下，或者例如在鼓热膨胀的情况下，保持蹄3、4抵靠摩擦轨道的支承力；以及
[0058]-在另一个方向上尺寸变化的情况下，限制机构中的力的增加，尺寸变化可能是由例如在行驶期间鼓作为行车制动器被加热后当鼓固定不动时冷却下来时鼓的热收缩引起的。
[0059]
因此，这种弹性元件使得能够限制并且很多时候避免在驻车期间自动重新启动系统(又称为“重新夹紧”)的任何需要，重新夹紧可能是耗能量的，并且会出现可能会产生严重后果的故障。
[0060]
在致动器的运动由不可逆型机构实现的实施方式中，弹性元件位于不可逆机构的下游。
[0061]
在图4的示例中，弹性元件在这里由第二活塞20提供，第二活塞包括活塞头部202，该活塞头部向后具有裙部，活塞底部203可以在该裙部内滑动。活塞头部202和活塞底部203通过可压缩弹性结构201(在这种情况下，有利地预受力的锥形钢垫圈堆，称为“蝶形(belleville)”垫圈)彼此抵靠。通过围绕活塞底部203的后部使裙部的端部卷曲，组件被保持在一起。
[0062]
根据本发明，鼓式制动器包括装置26，该装置在驻车制动器释放阶段期间形成用于致动器10的可移动元件中的至少一个可移动元件的止动件。
[0063]
可移动元件具有释放位置pr，根据该释放位置，在制动器释放阶段，确定驻车制动器已经释放。在释放阶段，装置26设置在致动器中超过释放位置pr的位置pb。
[0064]
术语“致动器的可移动元件”是指在施用驻车制动器和释放驻车制动器时被移动的致动器元件。
[0065]
根据第一示例，止动装置布置在弹簧包与致动器10的主体之间。
[0066]
当启动致动器以释放驻车制动器时，第二元件18沿着致动器的轴线y朝向第一活塞16滑动，第二活塞20在被复位弹簧8向内拉回的蹄4的作用下沿方向s2移动。进一步地，弹簧包放松，引起第二活塞20的底部203沿方向s2移动。致动器处于制动器被释放的状态，第二活塞20的底部203处于位置pr。底部203继续移动以抵靠轴向止动件并到达静止位置pb。当弹簧包完全释放时，止动件26的位置pb使得底部203抵靠弹簧包。在所示的示例中，止动件26是形成在致动器外壳12的孔13中的肩部。第二元件18的用于接触第二活塞20的端部在孔13的直径减小的部分中滑动。
[0067]
在每次释放驻车制动器时，底部203的位置pb仍然是相同的。此位置已知在制造间隙内。
[0068]
因此，在每次开始启动驻车制动器时，第二活塞20的位置已知在制造间隙内。在启动致动器10后，第二活塞的位置然后可以通过对第二元件18的转数进行计数而相对准确地估计，该转数从马达的转数以及马达与第二元件18之间的减速比中获知。消除了由于处于
静止状态的致动器元件之一的位置的不确定性而导致的估计不确定性。在制动器释放阶段，位置pb在可移动元件的移动方向上处于位置pr的下游。
[0069]
在图5所示的另一个示意性实施方式中，致动器110包括由第一活塞16的螺纹上的齿126形成的止动装置，当致动器处于释放位置时，第二元件18的定向在第一活塞16一侧的纵向端18.1抵靠该止动装置。在图5中示意性地表示了齿126。
[0070]
现在将从图5的示例结合图2中的第二元件18的移动d的示意图来描述根据本发明的制动器的运行。
[0071]
图2中的位置是第二元件18的用于接触齿126的纵向端18.1的位置。
[0072]
现在考虑使用了驻车制动器的情况(图5)。第一元件处于位置ps。活塞16和20移动远离彼此，并且将制动蹄贴在鼓上。当施用驻车制动器时，第二元件18的纵向端18.1处于位置pf。
[0073]
如果驾驶员决定停用驻车制动器，则他或她例如通过按压按钮来控制致动器10的启动，第二元件18通过电动马达和带齿的轮旋转，使得活塞16和20朝向彼此滑动。第二活塞16(特别是其螺纹杆)在第二元件18中滑动，活塞头部16.1移动靠近第二元件的纵向端18.1。第二元件18转动，直到活塞16、20已经朝向彼此行进直到被认为足以确保驻车制动器释放的行程为止，然后第二元件18的纵向端18.1处于位置pr。然后转动第二元件18，直到齿126抵靠第二元件的纵向端18.1为止，第二元件18的纵向端18.1处于位置pb。然后，控制单元uc测量电动马达上的电流的增大，并且控制停止向电动马达供应电力。致动器停止。
[0074]
通过有利地选择齿126的位置使得齿与第二元件18之间的接触恰好发生在已经行进了释放行程之后，以便获得非常紧凑的制动器。
[0075]
因此，当设计制动器、特别是致动器时，选择致动器的轴向尺寸，使得第二元件18可以行进pr到pb之间的距离。由于位置pb已知在制造间隙内，致动器的长度可以被优化，并且不需要提供附加的裕度来考虑第二元件在释放位置时的位置的不确定性。pb到pr之间的距离至少等于制造间隙。在图2中，此距离略大于间隙j。
[0076]
在图1中，可以看到第二元件18在现有技术的致动器中的移动。第二元件采取的静止位置是估计位置pe，该估计位置被估计为具有误差裕度e。致动器的尺寸设置考虑了误差裕度e和止动件的位置pb’的制造间隙j。考虑到图5所示类型的致动器，现有技术的致动器的长度比图5中根据本发明的致动器的长度至少大2e。
[0077]
借助于本发明，可以实现致动器的长度减少2mm。
[0078]
进一步地，通过优化第一元件的行程，即通过减小该行程，在驻车制动器的下一次启动期间驻车制动器的施用将更快，因为第一元件的行进距离更短。
[0079]
根据另一个示意性实施方式，在致动器的主体上设置有止动件，在止动位置时，第一元件18抵靠止动件。
[0080]
本发明也适用于机电盘式制动器。
[0081]
本发明适用于浮动卡钳盘式制动器和固定卡钳盘式制动器。
[0082]
在所描述的示例中，致动器的(多个)可移动元件沿着轴线移动，并且可能围绕该轴线旋转。在另一个示例中，致动器具有仅可旋转移动的至少一个部件，例如凸轮类型的部件，止动件形成角度止动件。止动装置仅中断旋转运动。
[0083]
在图4的示例中，止动装置形成弹簧包的轴向止动件。在图5所示的示例中，止动装
置形成旋转止动件并中断平移移动。进一步可替代地，止动装置形成既可旋转移动又可平移移动的元件的轴向止动件。
[0084]
现在将描述用于制造图5所示制动器的示意性方法。
[0085]
首先，确定致动器的(多个)可移动元件的最小移动量以确保制动器被释放。根据这个最小移动量，确定(多个)可移动元件在释放阶段为了释放制动器而必须到达的位置。这个位置就是图2中的位置pr。
[0086]
然后，考虑到制造间隙j，相对于位置pr确定止动件pb的位置。pr到pb之间的最小距离至少等于j。
[0087]
止动装置制造在致动器的主体或致动器的另一部分上，使得可移动部件在位置pb(即，pr j)时接触止动件。致动器的各个部件都适应于这种移动，尤其是具有更大紧凑性的外壳。
[0088]
在可移动元件仅具有旋转移动的情况下，移动是角移动。
[0089]
本发明适用于部分地或完全电致动的所有机电制动器。本发明适用于通过电致动实现驻车制动和/或行车制动的制动器。在行车制动由电致动器提供的机电制动器的情况下，致动器的至少一个可移动元件与止动装置之间的接触发生在行车制动的每次完全释放时。
[0090]
附图标记
[0091]
1鼓式制动器
[0092]
2底板
[0093]
3第一蹄
[0094]
4第二蹄
[0095]
3a、4a腹板
[0096]
3b、4b制动衬片
[0097]
6液压轮缸
[0098]
7磨损调节连杆
[0099]
8、9复位弹簧
[0100]
10机械致动器
[0101]
12致动器外壳
[0102]
13致动器孔
[0103]
16第一元件/第一活塞
[0104]
16.1第二活塞的头部
[0105]
18第二元件
[0106]
18.1第二元件的纵向端
[0107]
20第二活塞
[0108]
22电动马达
[0109]
24带齿的轮
[0110]
26/126止动装置
[0111]
201弹簧包
[0112]
202第二活塞的头部
[0113]
203第二活塞的顶部
[0114]
x、y轴
[0115]
e误差裕度
[0116]
j制造间隙
[0117]
pb、pb'止动位置
[0118]
pe估计位置
[0119]
pf制动位置
[0120]
pr释放位置
[0121]
uc控制单元。