制动组件和用于控制制动组件的方法与流程

本发明涉及一种制动组件。此外，本发明还提供了一种用于控制制动组件的方法。

背景技术：

一般来说，车辆车轮制动的致动器承担着两个主要的挑战。首先，特别是使用机电原理的车轮制动致动器与非常大的惯性关联，即在其致动端部位置的停止能量。其次，特别是由于车辆重量的增加和对制动效率要求的提高，车轮制动致动器必须执行高动态的致动运动。

发现在发生故障或断电的情况下，特别是当车轮制动致动器在高速下操作时，可能发生对车轮制动部件的损坏。例如，当出现故障或断电时，与致动器连接的输出轴可能会导致与输出轴联接的部件猛烈冲击到限定致动端部位置的抵接元件上，所述输出轴用于实现制动衬垫和制动盘之间的摩擦接合以形成制动力。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的缺点，特别是提供一种制动组件，其中防止了特别是由于惯性和/或高动态致动对制动组件部件的损坏。

由独立权利要求l和11的主题实现该目的。

根据本发明的一方面，一种制动组件包括制动盘，所述制动盘与车辆的车轮旋转接合。因此，在驾驶车辆期间，制动盘根据车辆的车轮的旋转进行旋转运动。此外，制动衬垫在对其施加致动器力时摩擦地接合制动盘，优选地以便执行动态制动操作或行车制动操作(servicebrakingoperation)。制动组件还包括具有输出轴的致动器，所述输出轴在正向方向上驱动以使制动衬垫和制动盘进入摩擦接合，所述摩擦接合限定了制动组件的制动位置。致动器例如可以包括电动马达和传动构件，所述传动构件联接到输出轴，使得电动马达(优选地是电动马达的转子)的旋转运动通过传动构件转换为输出轴的轴向平移运动。也可以在与正向方向相反的反向方向上驱动输出轴，以使制动衬垫和制动盘脱离，并使制动衬垫移动到休止位置。休止位置可以定义为没有施加致动力即制动力的位置和/或在制动操作(优选地为动态制动操作)之后制动衬垫移动到的位置。不必相对于输出轴的移动方向同轴布置制动衬垫的移动方向，然而，输出轴的正向移动导致制动衬垫的正向移动，优选地为移动成与制动盘摩擦接合的正向移动，并且输出轴的反向移动导致制动盘的反向移动，以优选地脱离与制动盘的摩擦接触。

根据本发明，制动组件包括能量吸收和/或存储单元，所述能量吸收和/或存储单元在预定操作状况的情况下适于吸收、优选地吸收沿反向方向作用在输出轴上的力。优选地，能量吸收和/或存储单元适于存储能量、优选地是所吸收的能量，以供再利用。能量吸收和/或存储单元也可以称为保护单元，因为防止了对制动组件即制动组件部件的损坏。特别地，例如在制动组件发生故障的情况下，诸如制动组件的应力峰值、错误致动或断电，由致动器特别是由机电致动器产生的高动态致动运动与作用在输出轴上的非常大的惯性力相关联。根据本发明的能量吸收和/或存储单元的布置防止了制动组件部件的损坏。这是通过在预定操作状况的情况下吸收致动器轴的指向反向方向的力来实现的，特别是通过吸收与输出轴在沿反向方向移动时的平移运动相关联的运动能量来实现的。

预定操作状况可能发生在制动组件的不受控情况下，例如在意外的能量供应切断或制动致动器发生任何内部故障时。在制动过程中，根据制动力水平预加载制动组件的力传递部件。在受控的情况下，致动器将力传递部件移回到初始卸载位置，优选地是休止位置，并且平稳地减停(brakedown)力传递部件的运动。在不使用保护单元的情况下，如果在减停运动期间发生错误，诸如故障或断电，则制动致动器部件将由预应力的制动组件部件(优选地为卡钳单元)进一步加速，并在运动端部位置由撞击般碰撞或冲击(shock-likecollisionorimpact)停止，从而导致制动组件部件(优选地为致动器)损坏。

在本发明的示例性实施例中，能量吸收和/或存储单元在预定操作状况的情况下适于耗散所吸收的力，优选地为所吸收的与作用在输出轴上的力相关联的能量。例如，可以通过摩擦、电阻或粘性阻尼来耗散所吸收的力即所吸收的能量。由于能量吸收单元的布置和功能，特别是由于在预定操作状况的情况下沿反向方向作用在输出轴上的力的耗散，从制动组件系统中移除过量的力即过量的能量以防止损坏。摩擦可以指阻碍彼此相对滑动的固体表面、流体层和材料元件的相对运动的力，例如库仑模型摩擦或粘性摩擦，诸如流体或润滑摩擦。

在本发明的示例性实施例中，能量吸收和/或存储单元适于积蓄所吸收的力。优选地，能量吸收和/或存储单元包括弹簧构件、蓄能器或电池。可以将所积蓄的力、特别是所积蓄的吸收能量供应到车辆的能量回收系统，优选地是制动组件的能量回收系统。在这种情况下，所吸收的积蓄能量随后可以在随后的制动操作中用作致动器的能量输入。

在本发明的另一个示例性实施例中，能量吸收和/或存储单元适于在预定操作状况下抵抗(counteract)沿反向方向作用在输出轴上的力。在进一步的发展中，反作用力起作用，使得由沿反向方向作用在输出轴上的力引起的输出轴的动能转换成吸收单元的动能、热能和/或电能。因此，根据可用的能量存储空间或随后的制动操作所需的能量，可以积蓄至少部分吸收的输出轴力，并耗散至少部分吸收的输出轴力。

在本发明的示例性实施例中，通过致动器包括用于在反向方向和正向方向上驱动输出轴的电机来实现能量吸收和/或存储单元。可以在发电机模式下操作电机，所述发电机模式适于在预定操作状况下吸收输出轴力。可以将发电机模式理解为这样一种操作模式，其中将机械能、优选地为例如输出轴或致动器的另一驱动输出轴的运动能量转换成电力即能量。因此，在预定操作状况下存在的过量能量可以用于供给发电机模式，并且可以用于向车辆的其它电气部件供应由能量吸收单元吸收的能量。

在本发明的又一个示例性实施例中，制动组件包括制动衬垫和制动盘摩擦接合的制动端部位置。此外，给出了制动组件的休止端部位置，其中制动衬垫和制动盘脱离。止挡元件可以布置成使得其限制输出轴超出休止位置在反向方向上的轴向运动。这意味着止挡元件定位成相对于休止位置在反向方向上偏移。此外，能量吸收和/或存储单元可以布置成使得防止输出轴对止挡元件的冲击，从而防止对制动组件的损坏。

在本发明的进一步发展中，能量吸收和/或存储单元包括与止挡元件相关联的弹簧构件或粘性阻尼器，使得在输出轴从休止位置沿反向方向运动时，优选地相反定向的弹簧力和/或阻尼力施加到输出轴上。所产生的弹簧力和/或阻尼力抵抗预定操作状况的在反向方向上作用在输出轴上的临界力。因此，输出轴沿反向方向的轴向运动减慢，优选地停止。

根据本发明的示例性实施例，能量吸收和/或存储单元是电能吸收和/或存储单元。优选地，相应地电激活、去激活能量吸收和/或存储单元和/或将其耦合到致动器，使得在预定操作状况的情况下自动激活能量吸收和/或存储单元，以便吸收输出轴力。根据本发明的又一步发展，在预定操作状况的情况下，即使未向致动器提供能量，致动器也接合相应的保护电路，即关于用于耗散至少部分吸收能量的电子电阻器和/或关于用于存储至少部分吸收能量的电子蓄能器。

在本发明的另一个示例性实施例中，能量吸收和/或存储单元包括涡流制动器，也称为感应制动器、电制动器或电减速器(retarder)，其例如通过将输出轴的动能耗散为热量来减慢或停止输出轴的轴向运动。当输出轴在预定操作状况下沿反向方向运动优选地超过休止位置时，优选地通过优选地为涡流制动器的能量吸收单元的线圈感应电流，其中特别地，可以由能量吸收单元积蓄或耗散感应的电流。根据涡流制动器的功能原理，由于外部磁场作用在致动器的运动部件或者例如输出轴上，感应出电流，并且感应的电流感应出相对于外部磁场相反定向的磁场。由于磁场相对于原始磁场相反定向的事实，输出轴的运动减慢，优选地停止，由此防止了由制动致动器的高惯性和高动态导致的对制动部件的损坏。电阻器可以由致动器本身在内部实现，或者由单独的电阻器部件在外部实现。在内部实现能量吸收和/或存储单元的情况下，可以通过致动器的电动马达的转子绕组来实现电阻器。

在本发明的示例性实施例中，致动器耦合到能量吸收和/或存储单元，并且配置成使得由能量吸收和/或存储单元吸收的力由致动器耗散，其中特别地，致动器包括电阻器。例如，根据本实施例，提供了制动电阻器，所述制动电阻器可以默认地与常闭电路连接，并且在正常操作模式下，优选地在没有发生预定操作状况时，经由开关主动断开。替代地和/或附加地，电容器可以连接到电路，以便存储吸收的能量，优选地用于再利用。

根据本发明的另一个示例性实施例，致动器可以是气动、机电或液压致动器。显然，根据本发明的发明概念因此不限于在相应的制动组件中使用的特定类型的致动器。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制制动组件的方法。制动组件包括制动盘、制动衬垫、具有输出轴的致动器，所述输出轴沿正向方向驱动，以使制动衬垫和制动盘摩擦接合。制动衬垫和制动盘摩擦接合的位置称为制动位置。可以沿反向方向驱动输出轴，以使制动衬垫和制动盘脱离，并使制动衬垫移动到休止位置。休止位置是指没有施加致动器力即制动力的位置，也可以指特别是在动态或行车制动操作期间，在制动操作后，制动衬垫返回到的闲置位置。

根据本发明，在预定操作状况的情况下，吸收沿反向方向作用在输出轴上的力。特别地，例如在制动组件发生故障的情况下，诸如制动组件的应力峰值、错误致动或断电，由致动器特别是由机电致动器产生的高动态致动运动与作用在输出轴上的非常大的惯性力相关联。根据本发明的能量吸收和/或存储单元的布置防止了制动组件部件的损坏。这是通过在预定操作状况的情况下吸收致动器轴的指向反向方向的力来实现的，特别是通过吸收与输出轴在沿反向方向移动时的平移运动相关联的运动能量来实现的。

预定操作状况可能发生在制动组件的不受控情况下，例如在意外的能量供应切断或制动致动器发生任何内部故障时。在制动过程中，根据制动力水平预加载制动组件的力传递部件。在受控的情况下，致动器将力传递部件移回到初始卸载位置，优选地是休止位置，并且平稳地减停力传递部件的运动。在不使用保护单元的情况下，如果在减停运动期间发生错误，诸如故障或断电，则制动致动器部件将由预应力的制动组件部件(优选地为卡钳单元)进一步加速，并在运动端部位置由撞击般碰撞或冲击停止，从而导致制动组件部件(优选地为致动器)损坏。

本发明的优选实施例受制于从属权利要求。

应注意，可以定义根据本发明的方法，使得它实现根据本发明所述方面的控制器和/或展示设备，反之亦然。

附图说明

以下详细描述参考了附图。在不同的附图中可以使用相同的附图标记来标识相同或相似的元件。在以下描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了诸如特定结构、功能等具体细节，以便提供对要求保护的发明的各个方面的透彻理解。

然而，对于受益于本公开的本领域技术人员来说显而易见的是，可以在脱离这些具体细节的其它示例中实施所要求保护的发明的各个方面。在某些情况下，省略了对公知的设备和方法的描述，以便不以不必要的细节模糊本发明的描述。

图1示出了根据本发明的制动组件的示意图；以及

图2示出了根据本发明的制动组件的另一实施例的示意图。

具体实施方式

在图1中，也示出了制动组件的主动制动操作。在制动操作期间，制动衬垫11与制动盘9摩擦接合，所述制动盘与车辆的车轮(未示出)旋转接合。在制动操作中，由制动衬垫11将夹紧力施加到制动盘9上。通过杠杆布置13来实现制动衬垫11的致动。杠杆布置13联接到输出轴2，所述输出轴可以由致动器1致动。杠杆布置13可以通过布置在输出轴2的远侧端部15处的联接构件6形状配合地和/或力配合地联接到输出轴。杠杆布置13包括枢转构件7，所述枢转构件以杆7的一个端部19可枢转地安装在安装件17上，所述安装件通常固定地布置于车辆的底盘(未示出)。在杆7的相对于端部19直径相对地布置的另一端部21处，杆7优选地借助于联接构件6联接到输出轴2，使得杆7可以相对于安装件17进行枢转运动，并且使得输出轴2可以在正向方向f和反向方向r上进行平移运动。为了本发明的目的，正向方向f限定了制动衬垫9进入制动操作位置、即进入与制动盘9的摩擦接合的移动方向。此外，反向方向r限定了相反的方向，即当与制动盘9脱离并移动到没有施加制动力的休止位置时制动衬垫11的移动方向。

通常，在制动组件100的操作过程中，致动器1(例如可以是机电致动器)产生致动力，所述致动力使得在正向方向f和反向方向r上驱动输出轴2，以便使制动衬垫11和制动盘9进入限定制动位置的摩擦接合，以及使制动衬垫11和制动盘9脱离以释放摩擦接合。输出轴2的一个轴向端部位置(即制动位置)由制动衬垫11和制动盘9的摩擦接合限定，如图1所示。在正向方向f上驱动输出轴2，以引起杆7相对于安装件17的枢转运动，使得在一个端部25处连接到枢转杆7并在另一端部27处连接到制动衬垫11的移位杆23将输出轴2在正向方向f上的轴向运动转换成制动衬垫9在正向方向f上移动成与制动盘9摩擦接合的轴向运动。从图1中可以清楚地看出，使得枢转杆7相对于安装件17枢转，从而导致杆23的轴向运动，并因此导致制动衬垫11的轴向运动。

制动组件100也可以进一步包括松紧调整器29，其优选地为机械松紧调整器，其适于调整在制动衬垫11的休止位置中制动衬垫11和制动盘9之间的预定轴向松紧距离。松紧调整器29可以是适于调整制动衬垫11和制动盘9之间的轴向松紧距离的任何调整设备。出于说明的目的，松紧调整器29布置在移位杆23处。然而，应该清楚的是，松紧调整器29也可以与制动组件100的其它部件相关联。参考图2和3更详细地解释松紧调整程序的机能，特别是其启动。

在图1中，由固定的端部止挡3指示制动衬垫11(即输出轴2)的另一个轴向端部位置，所述端部止挡优选地固定地附接到车辆的底盘(未示出)。端部止挡3可以是薄壁板或盘，优选地由金属制成。端部止挡3相对于输出轴2布置成使得在由致动器1致动时输出轴相对于端部止挡3在正向方向f和反向方向r上执行平移相对运动，并且使得输出轴在反向方向r上的轴向运动受到端部止挡3的限制。例如，端部止挡3可以包括通孔1，所述通孔相对于输出轴2的正向和反向运动方向同心地布置。

如图所示，设置能量吸收和/或存储单元33，以便在预定操作状况的情况下吸收在反向方向r上作用在输出轴2上的力。能量吸收和/或存储单元33布置成使得在制动组件100的正常操作期间，也即在动态制动操作期间，制动衬垫11(即输出轴2)不会到达端部止挡3。能量吸收和/或存储单元33在输出轴2超过休止位置朝反向方向r移动的情况下将指向正向方向f的力施加到输出轴2上。

为了调整制动衬垫11和制动盘9之间的轴向松紧距离，松紧调整器29可以布置在例如杠杆布置13处。由弹簧单元4实现能量吸收和/或存储单元33。弹簧单元4的一个端部支撑在固定的端部止挡3处，并且另一端部支撑在致动板5处，所述致动板可以根据弹簧单元4的变形而移动。也可以将休止位置称为没有施加致动器制动力的被动位置，即其中制动衬垫11和制动盘9之间不发生摩擦接合并且当致动器1向输出轴2施加致动力以执行制动操作时限定制动衬垫11的起始位置的位置。此外，如果由于例如制动衬垫11和/或制动盘9的不期望的实际松紧值和/或不期望的磨耗水平而需要进行松紧调整，则首先将制动衬垫11带到休止位置。制动组件100可以例如包括传感器单元(未示出)，以用于测量制动衬垫11和/或制动盘9的实际松紧值和/或实际磨耗水平。此外，制动组件100(即致动器1)包括控制单元35，以用于电子地触发松紧调整程序。控制单元35可以连接到传感器单元，使得在传感器单元检测到不期望的磨耗水平和/或不期望的松紧值的情况下，致动器1的控制单元35启动调整程序。因此，松紧调整程序仅在必要时启动。防止了不必要的调整。

在图2中，示出了根据本发明的制动组件100的替代示例性实施例。出于简化的目的，在下面的描述中仅涉及与之前参考图1描述的示例性实施例的差异。相同的部件具有相同的附图标记。

可以看出，来自图1的弹簧构件式能量吸收和/或存储单元33(4，5)由能量吸收和/或存储单元33的另一个示例性实施例代替，根据图2，所述能量吸收和/或存储单元实现为电能吸收和/或存储单元，这将在下面更详细地解释。

利用电动致动(electrodynamicactuating)单元37并且通过传动单元39来增强用于沿正向方向f和反向方向r驱动输出轴2的致动器1，所述电动致动单元包括和/或实现电能吸收和/或存储单元33，所述传动单元适于将致动器1和电动致动器8的旋转运动转换成输出轴2的平移运动，以使制动衬垫11和制动盘9处于摩擦接合以及使制动衬垫11和制动盘9脱离摩擦接合。传动单元39可以是能够将旋转致动运动转换成平移致动运动的任何合适的机械部件。致动器1旋转地驱动输出轴41，旋转方向由箭头t指示。可以看出，旋转的输出轴41力传递地联接到电动致动器37和传动单元39，如已经解释的，所述传动单元将输出轴41在旋转方向t上的旋转运动传递成输出轴2在正向方向f和反向方向r上的轴向运动。

在预定操作状况的情况下，诸如制动组件的故障或断电，特别是由于制动组件100的运动部件的高致动动态和惯性，作用在输出轴2上的力可能导致制动组件100部件损坏。例如，联接构件6可能通过撞击般碰撞而由端部止挡3停止，其中端部止挡3和联接构件6必须承受可能导致损坏的高作用力，或者旋转的驱动轴41可能由于由预定操作状况引起的角速度增加而损坏。

类似于根据图1的弹簧构件式能量吸收和/或存储单元33，图2所示的电能吸收和/或存储单元33防止制动组件100损坏。在根据图2的实施例中，电动致动器37包括线圈43，所述线圈电连接到储能器45，诸如电容器或蓄能器。代替储能器45，可以提供电阻器来用于耗散由能量吸收和/或存储单元33吸收的能量。还可能的是，可以提供储能器和电阻器之间的并联连接，使得至少部分吸收的能量可以由电阻器耗散，并且至少部分吸收的能量可以存储在储能器45中。该能量分配可以由另外的控制电子器件(未示出)控制。在高动态操作期间，电动致动器37在线圈43中感应电流。此外，外部磁场(未示出)设置在旋转的输出轴41的区域中。线圈43中的感应电流产生磁场，所述磁场与外部磁场的变化或输出轴41的运动方向相反，这产生了感应电流。因此，感应电流反作用于磁场源，使得在转动的磁性输出轴41上产生磁阻力，所述磁阻力与输出轴41的转动运动相反，从而通过减慢输出轴41的转速和输出轴2的平移运动速度来提供能量吸收功能。此外，电能吸收和/或存储单元33布置成使得例如防止联接构件6强烈地抵靠端部止挡3，以便降低损坏制动组件部件的风险。

在以上描述、附图和权利要求中公开的特征对于本发明在其不同实施例中单独实现以及在任何组合中实现可能是重要的。

附图标记

1致动器

2输出轴

3端部止挡

4弹簧构件

5致动板

6联接构件

7杆

9制动盘

11制动衬垫

13杠杆布置

15端部

17安装件

19，21端部

23杆

25，27端部

29松紧调整器

31通孔

33能量吸收和/或存储单元

35控制单元

37电动致动器

39传动单元

41输出轴

43线圈

45储能器或耗散器

100制动组件

f正向方向

r反向方向

t旋转方向