用于机械制动系统的致动装置的制作方法

1.本发明涉及用于机械制动系统的致动装置，特别是将制动衬片施加到制动盘的致动装置。


背景技术：

2.特别是机动车辆或电梯，使用用于机械制动器的机电制动器或致动装置，随着时间的推移，它们正在发展成较小的。这里，尤其寻求通过使用能量回收单元来降低用于机械制动器的电驱动器或致动马达的功率需求。
3.能量回收单元从现有技术，例如从ep 2005022(knorr 2006)或ep 1244879b1(wabco 1999)已知。原理是基于特别是在制动期间夹紧的制动钳的制动系统与附加的能量储存器之间的能量的交换。在制动期间，制动钳在制动力的作用下发生弹性变形。当制动器松开时，储存在制动钳中的能量被转移至能量储存器或被临时储存，并且用于迫近的制动操作，以用于制动施用运动。能量储存器也被称为“力储存器”或“力盒”。例如，能量储存器被设计成集成到机电制动器的致动驱动器中的弹簧元件。这里，致动装置大致处于双稳态的状态，其可以通过小作用力将偏转到一侧(制动施用)或另一侧(释放制动)。
4.ep 2005022(knorr 2006)提出了这样一种能量回收单元，其具有连接至杠杆布置结构的能量储存器。能量储存器借助于偏心安装的凸轮盘来控制，其中，杠杆位置和凸轮盘轮廓彼此相关地设定，使得总是达到双稳态。此解决方案的缺点是大的安装空间。杠杆布置结构的惯性在每次调整期间也必须随之移动。这不利于快速响应。
5.ep 1244879b1(wabco 1999)提出了一种能量回收单元，该能量回收单元具有固定能量储存器128和两个杠杆状轮廓101、102，该能量回收单元通过双辊(辊126-轮廓108、辊127-轮廓109)来致动。缺点是必须为能量储存器预留额外的安装空间。尤其不利的是，不可能进行磨损补偿调整。
6.de 10140076a1(wabco 2006)介绍了一种带有可旋转凸轮4、5的能量回收装置。凸轮一个位于另一个内部并且具有不同的外径。凸轮以固定的方式径向且轴向连接，也就是说，两个凸轮始终具有相同的相对旋转角度和相同的调整高度。制动操作通过绕带有滚子15、15a的滚子保持器的轴线17、19旋转来启动。制动器借助于杠杆18”施用。缺点是必须为能量储存器预留额外的安装空间。驱动器(未示出)在制动盘21附近的接合点17尤其不利。


技术实现要素：

7.本发明的目的是克服或至少减少上述缺点，并且特别是指定一种具有紧凑设计的能量回收单元的致动装置。
8.因此，本发明提供了根据权利要求1的用于机械制动系统的致动装置。详细地，本发明涉及用于机械制动系统的具有能量回收单元的致动装置，其中，致动装置具有用于制动部件的制动施用运动的致动驱动器，该制动部件用于行车制动功能。致动装置具有作为能量回收单元的力盒，该力盒具有预应力弹簧并具有斜面轴承，其中，斜面轴承在一侧紧固
至致动驱动器并且在另一侧紧固至弹簧。力盒与致动驱动器相互作用，使得以根据致动驱动器的调整位置的方式提供了用于辅助致动驱动器的力分量。此外，力盒特别配装在致动驱动器的力作用线上。
9.这种辅助使得致动马达能够定尺寸成较小，并且能够提供较低的旋转速度或产生的较低的扭矩(使用齿轮箱)。这意味着可以使用较便宜的致动马达。此外，降低了致动马达的必要的能量消耗。
10.优选地，斜坡轴承具有凸轮轨道，该凸轮轨道具有一个或更多个线性区域和/或非线性区域。凸轮轨道能够以根据期望的制动行为和/或力辅助的方式适配。因为扭矩曲线不是线性的，所以凸轮轨道也能够以根据致动马达的扭矩曲线的方式适配。
11.优选地，凸轮轨道构造成能够在凸轮轨道的坡度方面连续微分。
12.在另一有利的实施方式中，致动驱动器具有用于制动施用运动的第二斜面轴承，其中，第二斜面轴承具有一个或更多个凸轮轨道，一个或更多个凸轮轨道具有一个或多个线性区域和/或非线性区域。
13.不同的区域可以构造成用于不同的任务，如由下面的有利的实施方式所示：第二斜面轴承具有第一区域和第二区域，该第一区域具有用于快速克服气隙的陡峭坡度，该第二区域具有用于产生高制动施用力的浅的坡度。
14.优选地，第一斜面轴承的凸轮轨道和第二斜面轴承的凸轮轨道彼此协调，使得可以在致动装置的特定旋转角度上实现致动(制动施用)装置的双稳态的情况或不稳定的情况。以这种方式，可以根据需要实现自释放或自张紧/自充电制动功能。
15.为了组合并且因此增强对应构造的区域的效果，第一斜面轴承可以在旋转角度上具有与第二斜面轴承对应的两个区域：第一区域a和第二区域b。
16.此处，实施方式已经被证明是特别有利的，在该实施方式中第一区域a在克服气隙的同时具有用于中性行为的零坡度，并且第二区域b具有协调的非线性特性，使得可以在制动干预的整个范围内产生双稳态的情况。以这种方式，由驱动器施加的制动作用力基本上限于克服系统损失(摩擦损失)和转动惯量。
17.该致动装置有利地构造成具有两个致动驱动器，这两个致动驱动器可以共同地或彼此独立地执行制动施用运动。以这种方式，提供了冗余解决方案，如果两个致动驱动器或致动马达中的一者发生故障，该冗余解决方案继续允许制动或制动衬片的制动施用运动。
18.优选地，第一斜面轴承或第二斜面轴承具有止动位置、特别是呈凹口或凹陷部的形式的止动位置，凹口或凹陷部形成了用于停车制动功能的止动位置。这可以用作停车制动功能，特别是在通过致动驱动器的相反旋转方向实现磨损补偿调整功能的情况下。
19.如果预应力弹簧由一端紧固至第一斜面轴承并且由另一端紧固至至制动钳，则进一步证明是有利的。
20.进一步有利的实施方式的以下特征在权利要求中没有被提到：
21.优选地，致动驱动器的部分通过特别是以螺旋弹簧的形式的弹簧包围，或者布置在螺旋弹簧的内周内。这允许更紧凑的布置结构。
22.能量回收单元的斜面轴承具有轴向布置成一个在另一个之上的环，并且在环之间以可移动的方式安装三个或更多个特别是以滚珠的形式的滚动元件。为此，下环具有连续的环形凹陷部，而上环具有一个环形凹陷部或多个弧形凹陷部。该构型也可以反转或镜像。
这两个环在其中心点处具有共同的旋转轴线，并且能够绕所述共同的旋转轴线旋转或枢转。
23.制动施用装置的斜面轴承同样具有三个或更多个特别是以滚珠的形式的滚动元件，这些滚动元件以可移动的方式支承在两个环形部件之间。这两个部件中的凹陷部可以定形状成类似于能量回收单元的斜面轴承的凹陷部。
附图说明
24.下面描述的附图涉及根据本发明的致动装置的优选示例性实施方式和根据本发明的轴驱动单元的优选示例性实施方式，其中，这些附图不用于限制本发明而基本上用于图示本发明。来自不同附图但具有相同附图标记的元件是相同的；因此，来自一个附图的元件的描述对于来自其他附图的具有相同标记或具有相同编号的元件也是有效的。
25.在附图中：
26.图1示出了依照根据本发明的示例性实施方式的具有致动装置的机械制动系统的立体图；
27.图2示出了来自图1的机械制动系统的横截面图；
28.图3示出了来自图1的机械制动系统的分解图示；
29.图4示出了根据本发明的在初始情况下的致动装置的示意性横截面图；
30.图5示出了依照根据图4的本发明在行车制动操作期间的致动装置的示意性横截面图；
31.图6示出了依照根据图5的本发明在磨损补偿再调整期间的致动装置的示意性横截面图。
具体实施方式
32.图1示出了依照根据本发明的示例性实施方式的具有致动装置的机械制动系统的立体图。制动借助于制动衬片2抵靠制动盘1的制动施用运动和压紧来执行。在这种情况下，制动衬片2是制动蹄的一部分。致动装置用于制动衬片2的制动施用运动。该致动装置具有能够轴向地移位的致动螺栓7、作为能量储存器的螺旋弹簧8、用于第一致动马达3的第一齿轮箱4、用于第二致动马达5的第二齿轮箱6、以及作为轴向轴承且连接至制动钳(未完全示出)的安装板9。制动钳具有作为制动部件的制动衬片2和致动装置，其中，致动装置具体地布置在壳体中。制动钳布置在制动盘1上或制动盘1的周围。
33.图2示出了来自图1的机械制动系统的横截面图，其中，横截面a-a在图1中表示。此处示出了附加细节。可以使制动衬片2朝向制动盘1执行平面平行的制动施用运动。制动施用运动特别是通过致动螺母10的轴向移位来执行，作为制动施用装置的斜面轴承16的环形部分以在旋转方面固定的方式布置在致动螺母10上。斜面轴承16具有球形滚动元件并且，在斜面轴承16的另一侧或相反侧上以在旋转方面固定的方式紧固至致动螺栓7。这意味着致动螺母10在其轴向移位期间的旋转不会传递到致动螺栓7。致动螺母10与致动主轴20和致动套筒11均操作性接合，并且可以借助于这些部件20、11中的一者或两者来移动(或也阻挡——停车功能)。致动主轴20具有主轴状外螺纹，该主轴状外螺纹与致动螺母10的内螺纹操作性接合。以这种方式，致动主轴20的旋转可以被转变成致动螺母10的轴向运动。致动套
筒11在其内周上具有多个直线凹槽，多个直线凹槽布置成与轴线平行并且多个直线凹槽与致动螺母10的反向相同形成的外凹槽操作性接合。此处，致动套筒11的旋转可以导致致动螺母10的轴向运动。致动套筒11紧固至带齿的齿轮12，该带齿的齿轮12可以经由致动马达3的驱动小齿轮13驱动并且设定成旋转。图1中描述的齿轮箱4(也称为齿轮箱a)由带齿的齿轮12和驱动小齿轮13形成。能量回收单元的斜面轴承17的第一下环形部件紧固至带齿的齿轮12的上侧。斜面轴承17的第二上环形部件借助于球形滚动元件安装在第一部件上。第二环形部件借助于作为能量储存器的预应力螺旋弹簧8压在滚动元件上，并且因此压在第一部件上。斜面轴承17的第二部件以固定的方式仅连接至螺旋弹簧8，或者与螺旋弹簧8和滚动元件操作性接合，以便尤其是致动套筒11可以独立于该部件旋转。带齿的齿轮a12借助于轴向轴承或滚针轴承14以可旋转的方式安装在带齿的齿轮b19上，其中，滚针轴承14布置在带齿的齿轮b19的上侧并紧固在带齿的齿轮b19。图1所描述的齿轮箱6(也称为齿轮箱b)由带齿的齿轮19和驱动小齿轮18形成。带齿的齿轮19以固定的方式连接至致动主轴20并且借助于致动马达5设定成使带齿的齿轮19旋转。带齿的齿轮b19借助于轴向轴承或滚珠轴承15以可旋转的方式连接至安装板9。安装板9用作用于滚珠轴承15的安装件并且以固定的方式连接至制动钳(未示出)。致动装置的所有部件围绕主轴20的旋转轴线同轴地布置。
34.图3示出了来自图1或图2的机械制动系统的分解图示。除了以上描述的元件或部件外，还详细图示了第一滑动套筒23和第二滑动套筒24。第一滑动套筒23布置在致动主轴20与致动套筒11之间，并且作为滑动接触件/表面而允许主轴20和驱动套筒11可旋转安装。第二滑动套筒24布置在主轴20与致动螺栓7之间，并且作为滑动接触件/表面而允许主轴20相对于致动螺栓7可旋转安装。滑动套筒23、24特别用于与滑动套筒接触的部件的位置稳定和抗倾斜稳定。斜面轴承17由具有三个弧形凹陷部的上环形部件、布置在凹陷部中的三个球形滚动元件和具有环形凹陷部(不可见)的下环形部件(特别是作为带齿的齿轮12中的插入件)形成。斜面轴承17的上部件还具有防旋转装置21，并且在上侧具有弹簧8的轴承表面22。防旋转装置21例如紧固至轴向延伸的杆或轨道(未示出)，使得斜面轴承17的上部分能够轴向地移位并且弹簧8的力可以经由带齿的齿轮12传递到滚动元件，并最终传递到致动套筒11。与能量回收单元的斜面轴承17类似，制动施用装置的斜面轴承16具有带有三个弧形凹陷部的上环形部件、布置在凹陷部中的三个球形滚动元件和具有环形凹陷部(不可见)的下环形部件。斜面轴承16的上部件和下部件在每种情况下借助于三个销以在旋转方面固定的方式连接到致动螺栓7和致动螺母10。
35.图4、图5和图6各自示出了根据本发明的致动装置的示意性横截面图；首先在初始位置，然后在行车制动操作期间，以及最后在磨损补偿再调整期间。横截面图特别图示了作用在致动装置的部件上的力以及力相对于彼此的力的方向。部件已经在图1至图3中进行了描述。可以清楚地看出致动螺母10的功能，该致动螺母10既可以通过具有致动套筒11的致动驱动器a的致动(基于致动马达a3)而移动并且也可以通过具有致动主轴20的致动驱动器b的致动(基于致动马达b4)而移动。借助于致动螺母10的运动，例如通过借助于致动驱动器b的水平移位(参见图5)或通过借助于致动驱动器a的竖向移位(参见图6)，使致动螺栓7移位，并实现制动衬片2的制动施用运动。在图5中的行车制动操作期间，具有预应力弹簧8和斜面轴承17的力盒的力辅助致动驱动器b。横截面图图示了布置在制动钳25中的两个制动衬片2，并且两个制动衬片2借助于致动装置移位或导致执行制动施用运动。
36.附图标记列表
37.1 制动盘
38.2 带制动衬片的制动蹄
39.3 致动马达a
40.4 齿轮箱a
41.5 致动马达b
42.6 齿轮箱b
43.7 致动螺栓
44.8 作为能量储存器的弹簧
45.9 轴向轴承安装板/与制动钳的连接
46.10 致动螺母
47.11 致动套筒
48.12 带齿的齿轮a
49.13 驱动小齿轮a
50.14 轴向轴承/滚针轴承
51.15 轴向轴承/滚珠轴承
52.16 斜面轴承(制动施用运动)
53.17 斜面轴承(能量回收单元)
54.18 带齿的齿轮b
55.19 驱动小齿轮b
56.20 致动主轴
57.21 用于凸轮斜面轴承的防旋转装置
58.22 用于弹簧/能量储存器的轴承表面
59.23 用于致动主轴致动螺栓滑动接触件的滑动套筒
60.24 用于致动主轴致动套筒滑动接触件的滑动套筒
61.25 制动钳