[发明专利]电操纵的摩擦制动器

说明书

本分案申请是基于中国发明专利申请号201480022622.2(国际申请号PCT/EP2014/054531)、发明名称“电操纵的摩擦制动器”、申请日2014年3月10日的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种电操纵的摩擦制动器，该摩擦制动器包括由操纵装置操纵的制动衬片。

背景技术

本发明涉及一种电操纵的制动器，即如下的制动器，在该制动器中，电促动器(例如电机)通过传动部件(例如杠杆、螺纹件、滚珠丝杠、凸轮、偏心件、流体、气体等)使制动衬片(例如制动盘)压紧到摩擦面(例如制动盘或制动鼓)上。通过操纵位移设计力的变化曲线在电操纵的制动器中对于用于施加制动力矩的操纵时间和能量消耗是重要的。

关于短的操纵时间的高要求和对于压紧力的需求尤其适用于车辆的电操纵的脚制动器。例如对于现今的车辆要求大约200ms的用于全制动的操纵时间。在此，在现今的车辆上，前轮-盘式制动器产生30 至40kN的衬片压紧力，在有些情况下还明显更多。因为操纵位移×衬片压紧力是用于操纵制动器的能量需求并且在给定操纵时间时导致需要的操纵功率，所以明显的是，需要按照大的电功率的电促动器。当用40kN的衬片压紧力为了完全制动走过2mm的操纵位移时，能量需求大约为40Ws。在此，当制动过程在0.2秒中执行时，需要由电促动器施加的每次制动至少200W的平均机械功率。但是，用于电促动器的可使用的结构空间、重量、成本和电流需求使得发动机功率保持为小的，所以不可使用任意大的电促动器。

在线性的电操纵的制动器中、即在线性的传动机构(例如螺纹件、滚珠丝杠、流体)中，在假设摩擦系数恒定的情况下，由于操纵位移和促动器之间的线性关系(力、力矩)在具有增加的制动力矩的摩擦面上需要线性的从零增加至最大值的衬片压紧力。在此，线性的制动器所需的传动比由需要的最大力(完全制动)确定，因为该最大力必须被保证，并且为了所有较小的衬片压紧力保持恒定。但是这是不利的，因为在所有其它的(通常为经常发生的)情况下，电促动器可能被不最优地充分利用并且是超尺寸的。因此，在这种线性的制动器中，电促动器以比可能的载荷更小的负载运行直至所设计的完全制动，但是其中，传动比以及因此可实现的操纵时间由在完全制动情况之前预给定的恒定的减速比(Untersetzung)确定。因此，在用于不符合完全制动情况的制动的线性的制动器中，不能实现最优的或者说尽可能短的操纵时间。

此外，电操纵的制动器的成本压力也高，因为其必须与相对简单的液压制动器竞争。因此，在电促动器上的每个可能的成本优化是重要的。在此合适的是，电促动器可保持为越小那么该电促动器越便宜。

对于线性的制动器的改进导致非线性的电操纵的制动器，如在 WO 2010/133463 A1中描述的，其中，促动器和制动衬片之间设置有非线性的传动机构(例如凸轮、偏心件、非线性斜坡等)。在WO 2010/133463 A1中，例如具有偏心的销子或凸轮的轴固定在制动衬片上，由操纵机构转动。在此，电机的转矩通过传动杆和杠杆传递到制动器的非线性的传动机构上。通过销子或凸轮的偏心度，制动衬片压紧到摩擦面上，产生操纵位移或轴的转动角度与衬片压紧力或产生的制动力矩之间的非线性的关系。在此，通过偏心件或凸轮也产生力传动(小的路径导致大的力)，因此，电促动器能更小地设计尺寸。由此，操纵时间相对于线性的电操纵的制动器有所减少。

通常，制动器的装配情况(尤其在车辆制动器中)是这样的：只提供用于容纳制动器的非常有限的结构空间，因此，必须使用更小的结构尺寸的电机。在此，由优选小的电机的高转速也必须产生制动衬片的非常大的压紧力。这可替代WO 2010/133463 A1的传动杆和杠杆地例如也通过由电机驱动的变速器实现。在此，例如变速器的输出级使具有偏心件或凸轮的集成在变速器中的轴转动，其中，非线性的传动机构又作用在制动器衬片上。用这种变速器使得在极小的结构空间上也能实现1：40的传动比，由此可使用小的电机。因此，操纵时间还可进一步减少。但是，这种变速器成本非常高并且因此也是昂贵的。

由WO 01/90595 A1已知一种驻车制动器，其中，制动调节-传动杆由电驱动的驱动连接装置操纵。所述驱动连接装置以由电机转动的凸轮以及沿该凸轮的面导向的调节元件的形式构成。在此，凸轮构成为使得在电机上形成恒定的转矩，以便减少制动时间并且实现制动调节-传动杆的尤其快的平移运动。