专利名称：具有中心支承件的执行机构和包括这种执行机构的制动卡钳的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种执行机构，该执行机构包括一个壳体，该壳体内部装有一个螺旋机构和一个与该螺旋机构相连接并可对之进行操纵的马达，所述螺旋机构在马达的旋转驱动下进行直线运动，并且包括一个螺杆和一个螺母，该二者之一受到一个支承件的支承，并可相对壳体旋转。
这种执行机构可从专利WO-A-9603301中已知。
考虑到这种执行机构的应用领域，一般希望这种执行机构具有受到一定限制的整体尺寸和较小的重量，同时具有较低的成本。例如，这种执行机构可被应用于汽车工业中的盘形制动系统中。该执行机构相对较小的重量对于最小化汽车的非悬挂重量是十分重要的。
本发明的目的是提供一种相对以往的标准改进后的执行机构。本发明达到了这一目的，这是因为本发明提供了一种相对于螺旋机构沿轴向延伸的支承机构，所述支承机构与壳体相配合，并且至少对螺旋机构和马达二者之一进行支承。
该支承机构能够对该执行机构进行稳定地定位或定心，并且能够提供一种响应于控制信号的精确的和可重复性的位移。此外，该支承机构可以部分的或全部的被安置在该螺旋机构内，从而减小了整体尺寸。
根据本发明的执行机构中所包含的支承机构可通过多种方式与壳体相连接。根据第一个实施例，该支承机构可以包括一个固定安装在壳体上的轴或管件，转子和螺母或螺杆之一以一种可相对该轴或管件旋转的方式受到支承。
所述轴或管件的一个端部延伸入螺旋机构中，并且在所述端部或接近所述端部处带有一个支承轴承，用以承受施加在螺旋机构上的轴向载荷。
对于一种改进的载荷支承方式而言，该支承轴承可以选用一个四点接触轴承，由用以承受制动片施加给轴件的轴向压力的两个相对接触点所定义的载荷角小于另外一个载荷角。另外，推荐该支承轴承采用完全补偿轴承。
根据一个特别推荐的实施例，该支承轴承被置于该螺旋机构内。所述支承轴承对螺旋机构的螺杆进行旋转支承。
另外，该螺杆可以是环形或套筒形，该支承轴承的外圈可以部分地或全部地与所述环形或套筒形的螺杆的内表面加工为一体。
此外，所述支承轴承的内表面可以部分地或全部地与所述轴或管件加工为一体。
为了控制该执行机构的载荷并且进而控制制动力，所述轴或管件通过一个载荷单元与壳体相配合。所述载荷单元可以包括一个压电材料或一个嵌在金属薄片内的应变片。
根据第二个替代的实施例，该支承机构包括一个与壳体旋转式连接的轴或管件。所述轴或管件被布置用以在马达和螺旋机构之间传递一种旋转运动。在一个简单的实施例中，该转子被连接在该轴或管件上。
该轴或管件通过一个支承轴承被支承在壳体内，该支承轴承用于传递施加在螺旋机构上的轴向力。同样在这种情况下，该支承轴承也通过一个载荷单元与壳体相配合。
该螺杆可被固定在该轴或管件上；或者，螺母可被固定在该轴或管件上。
在一个推荐实施例中，该螺杆可相对壳体产生轴向位移，但不能相对壳体转动，而该螺母以可以相对壳体旋转的方式受到一个支承轴承的支承。所述支承轴承可以通过一个载荷单元与壳体相配合。
马达可以通过一个减速齿轮机构与螺旋机构相连接。所述减速齿轮可以被包含在一个减速齿轮组件中。
本发明还涉及一种用于盘形制动的制动夹钳，该制动夹钳包括一个带有两个相对的制动片的卡爪件，一个制动盘可被容纳在两个制动片之间，该制动夹钳还包括使两个制动片产生相互接近或分离运动的执行机构，所述执行机构包括一个与卡爪件相连接的壳体，并且包括一个螺旋机构和一个与该螺旋机构相连接并可对之进行操纵的马达，所述螺旋机构在马达的旋转驱动下进行直线运动，并且包括一个螺杆和一个螺母，该二者之一受到一个支承件的支承，并可相对壳体旋转。根据本发明，所述执行机构提供了相对于螺旋机构轴向延伸的支承机构，所述支承机构与壳体相啮合，并对螺旋机构进行支承。
另外还可以构想出几个其它的实施例。例如，该执行机构中的所有或部分组件可通过车削硬化的方法进行加工，或者可以对表面进行碳化硬化处理。这样，就可以减轻磨损。另外，该执行机构可以被润滑和密封，从而延长使用寿命。
减速齿轮机构中使用的齿轮可以选用金属、非金属或粉末材料。
驱动方式可以是电动、液压、气动或如弹簧产生的机械致动。
该支承轴或管件可以包括一个外凸缘，该外凸缘可与该支承轴或管件成一体结构，或通过(激光)焊接、螺栓连接、粘接、普通焊接等方式固定在该支承轴或管件上。
用于使该滚珠螺旋机构(凹槽、孔或管道)中的滚珠或滚子再循环的机构可以位于螺母或螺杆内。
下面将结合附图所示的各个实施例对本发明进行进一步说明。
图1-7表示了几个包括一个根据本发明的执行机构的制动夹钳的实施例。
图1表示了一个制动夹钳1和一个制动盘2的一部分。该制动盘2被容纳在该制动夹钳1中的卡爪件5上的两个制动片3，4之间。
制动片3与卡爪件5上的凸缘6固定连接；制动片4与一个执行机构相配合，该执行机构的整体如参考标号7所示。
该执行机构7包括一个与该卡爪件5相连接的壳体8。所述壳体8的内部容纳有一个螺旋机构9、一个马达10和一个减速齿轮机构11。
该螺旋机构9是一个所谓的滚子螺旋机构，它包括一个通过滚珠14相互啮合的螺杆12和螺母13，滚珠14被容纳在按相应形状加工的螺纹凹槽15，16内。
螺杆12与一个活塞17固定相连，该活塞17被容纳在壳体8内的一个圆柱空间18内。所述活塞17可沿轴向移动，但正如下文将述，由于活塞17中的凹槽19和壳体8中的销钉20之间的配合，活塞17不能进行旋转运动。
螺母13包括一个旁通管道21，用于在驱动所述螺母13旋转时使滚珠15再循环。所述螺母13可以旋转但不能沿轴向移动，并且与支承轴22相连接，具体是通过一个使用花键24与支承轴22相连接的法兰盘23。
支承轴22通过轴向支承轴承25被支承在壳体内，该轴承25的内表面26与所述支承轴22相连接，并且该轴承25的外圈27通过载荷单元28与壳体相配合。
在其另一端，支承轴22有一个支承端29，该端29伸入螺杆12上的孔30中。螺杆12和支承端29可以相对转动。然而，二者紧密配合，从而使螺母12受到所述伸入端29的径向支承。
马达10包括一个与壳体8相连接的定子31和一个与支承刷33相连接的转子32，该支承刷33又依次通过深沟轴承34以可相对支承轴22旋转的方式受到支承。
支承套筒33包括一个第一中心齿轮35，该中心齿轮35与第一组行星齿轮36相啮合，该行星齿轮36又与一个第一齿圈37相啮合。
该行星齿轮36被旋转支承在一个行星架38上，该行星架38又依次通过滑动轴承39相对支承轴22受到支承。
行星架38有一个第二中心齿轮40，该中心齿轮与一个第二组行星齿轮41相啮合，该行星齿轮41又与一个第二齿圈42相啮合。
该行星齿轮41被旋转支承在第二行星架43上，该第二行星架43通过花键44与支承轴22固定相连。
尽管图中所示为二级减速，但是根据所需的位移和螺杆导程采用一级减速也是可行的。
支承轴承的内圈26被支承在行星架43上。所述内圈26包括两个等分部分45，46，它们与外圈27共同组成一个非对称四点接触球轴承。
具体来说，由用以支承制动片3，4施加给轴件22的轴向压力的两个相对接触点所定义的载荷角小于另外一个载荷角。
此外，该四点接触球轴承25包括与之一体的传感装置47，用以测量旋转等。
通过控制电动马达10，支承轴22就可以通过减速齿轮机构11产生旋转运动。然后，螺杆12依次发生转动，由此，使螺母13与活塞17一起沿轴向产生移动。因此，制动片3，4产生相互接近或分离运动，从而产生理想的制动作用。
图2所示的制动夹钳大体与图1所示的相对应。然而，此处的螺旋机构9包括装在保持器51中的滚子49。该滚子49与螺纹52，53相配合，该螺纹52，53分别被加工在可旋转但不可轴向移动的螺母13和不可旋转但可轴向移动的螺杆12内。
另外，此处的减速器50被安装在马达10和螺旋机构9之间。该减速器50本身与图1所示的减速器11大体对称。
同时，支承轴22几乎与图1所示的支承轴相同。
图3表示了一个实施例，其中支承轴22通过花键55固定连接在螺杆54上。所述螺杆55通过滚子56与一个活塞状的螺母57相啮合。所述螺母可以在壳体9中的圆柱空间58内沿轴向移动，但不能进行旋转运动，这是由于其上的凹槽19与销钉20之间的配合。
减速齿轮50可以与图2所示实施例中的减速齿轮50相同。通过控制马达10，就可以驱动螺母57沿轴向移动，从而控制两个制动片3，4的相互距离。
图4所示的实施例表示了一个制动夹钳，该制动夹钳包括一个马达10、一个可与图2和3所示的减速器相同的减速齿轮50和一个螺旋机构60。
根据本发明，支承轴61沿轴向和旋转方向均相对于壳体7固定。支承轴61与壳体7相连的端部受到一个载荷单元62的支承，用于测量施加在所述支承轴61上的轴向力。所述支承轴61通过一个止动环96被沿轴向锁定在壳体9内，该止动环96被安装在凹槽内。
在其另一端，所述支承轴61伸入螺杆机构60内。具体来说，所述端部带有一个部分或全部成一体结构的四点角接触支承轴承62。所述支承轴承62的内圈63与支承轴61形成一个整体；外圈64与螺旋机构60中的螺杆65成一体结构。
所述螺旋机构60还可以包括滚子或滚珠66和螺母67，该螺母67通过凹槽19和销钉20可以沿轴向移动，但不能转动。
螺母67通过一个轴承端盖98进行密封，该轴承端盖98也可以与所述螺母67(活塞)加工为一体。该轴承端盖98上带有一个绝热陶瓷盘97。
螺杆65带有第一组行星齿轮68，该行星齿轮68与一个第一中心齿轮69以及一个连接在壳体7上的第一齿圈70相啮合。该中心齿轮69被安装在一个行星架71上，该行星架71带有第二对行星齿轮72。所述行星齿轮72与第二齿圈73以及第二中心齿轮74相啮合。
所述中心齿轮74被连接在支承套筒75上，该支承套筒75通过轴承76相对支承轴71受到旋转支承。
通过控制马达10，可以使螺杆65经过减速器50产生旋转运动。这样就可以沿轴向驱动螺母67，从而改变制动片3，4的相互距离。同样，马达的支承轴承也可以被装有传感器。
任何由制动片3，4和制动盘2之间的接触产生的轴向力均施加在四点角接触支承轴承62上，该轴承62又通过支承轴61将这些轴向力传递给壳体7。
图5所示实施例包括一个与螺旋机构81成直角布置的马达80。马达80的轴82被连接在一个锥形齿轮83上，锥形齿轮83又依次与锥形齿轮84相啮合。该锥形齿轮84通过轴承85相对壳体7受到旋转支承。
锥形齿轮84与中心齿轮86加工为一体，该中心齿轮86又依次通过行星齿轮87和齿圈89驱动螺旋机构81。
在图6所示的实施例中，锥形齿轮83位于锥形齿轮84和螺旋机构81之间，由此可以使制动夹钳的结构更加紧凑。
如图中点划线所示，该四点角接触支承轴承62具有非对称的载荷角，这有利于提高轴向压力载荷承受能力。
图7详细表示了一个包括一部分制动片4的实施例，该制动片由两个执行机构90，91驱动，这两个执行机构90，91均通过同一个马达92进行驱动。所述马达92与一个带有中心齿轮94的套筒93相啮合，该中心齿轮94通过驱动齿轮95驱动两个螺旋机构90，91。或者，两个执行机构也可以分别由各自的马达进行驱动。
在图1-7中，壳体通过螺纹连接被固定在夹钳上。然而，通过螺栓固定也是可行的。
权利要求
1.一种执行机构(7)，该执行机构(7)包括一个壳体(8)，该壳体内部装有一个螺旋机构(9)和一个与该螺旋机构(9)相连接并可对之进行操纵的马达(10)，所述螺旋机构在马达的旋转驱动下进行直线运动，并且包括一个螺杆(12)和一个螺母(13)，该二者之一通过一个滚动轴承(25，62)相对壳体(8)受到旋转支承，其特征在于，相对螺旋机构(9，60)沿轴向延伸的支承机构(22，61)，所述支承机构(22，61)与壳体(8)相配合，并且对螺旋机构(9，60)进行支承，从而承受施加在所述螺旋机构上的轴向载荷。
2.如权利要求1所述的执行机构，其特征在于，其中支承机构(22，61)至少部分地被安置在该螺旋机构(9，60)内。
3.如权利要求1或2所述的执行机构，其特征在于，其中支承机构包括一个固定安装在壳体(8)上的轴或管件(61)，螺母(67)或螺杆(65)之一以一种可相对该轴或管件(61)旋转的方式受到支承。
4.如权利要求3所述的执行机构，其特征在于，其中所述轴或管件(61)的一个端部延伸入螺旋机构(60)中，并且在所述端部或接近所述端部处带有一个支承轴承(62)，用以承受施加在螺旋机构(60)上的轴向载荷。
5.如权利要求4所述的执行机构，其特征在于，其中支承轴承是一个四点接触轴承(62)，由用以承受施加在螺旋机构(60)上的轴向压力的两个相对接触点所定义的载荷角小于另外一个载荷角。
6.如权利要求4或5所述的执行机构，其特征在于，其中该支承轴承(62)是一个完全补偿球或滚子轴承。
7.如权利要求4、5或6所述的执行机构，其特征在于，其中支承轴承(62)被置于该螺旋机构(60)内。
8.如权利要求7所述的执行机构，其特征在于，其中所述支承轴承(62)对螺旋机构(60)的螺杆(65)进行旋转支承。
9.如权利要求8所述的执行机构，其特征在于，其中螺杆(65)是环形或套筒形，并且该支承轴承(62)的外圈至少部分地与所述环形或套筒形的螺杆(65)的内表面加工为一体。
10.如权利要求9所述的执行机构，其特征在于，其中所述支承轴承(62)的内表面至少部分地与所述轴或管件(61)加工为一体。
11.如权利要求1或2所述的执行机构，其特征在于，其中支承机构包括一个与壳体(8)旋转式连接的轴或管件(22)。
12.如权利要求11所述的执行机构，其特征在于，其中轴或管件(22)被布置用以在马达(10)和螺旋机构(9)之间传递一种旋转运动。
13.如权利要求11或12所述的执行机构，其特征在于，其中马达的转动部分被连接在轴或管件上。
14.如权利要求11或12所述的执行机构，其特征在于，其中马达(10)的转动部分(32)相对于轴件(22)受到旋转支承。
15.如权利要求11-14所述的执行机构，其特征在于，其中轴或管件(22)通过一个支承轴承(23)被支承在壳体(8)内，该支承轴承用于传递施加在螺旋机构(9)上的轴向力。
16.如权利要求11-15中任一项所述的执行机构，其特征在于，其中传感装置(47)与支承轴承(25)加工为一体。
17.如权利要求3-16之一所述的执行机构，其特征在于，其中轴或管件(22，61)通过一个载荷单元(28，62)与壳体相配合。
18.如权利要求17所述的执行机构，其特征在于，其中载荷单元(28，62)包括一种压电材料。
19.如权利要求17所述的执行机构，其特征在于，其中载荷单元(28，62)包括一个嵌在金属薄片内的应变片。
20.如权利要求15和17所述的执行机构，其特征在于，其中支承轴承(23)可以通过一个载荷单元(28)与壳体相配合。
21.如权利要求3-10之一所述的执行机构，其特征在于，其中轴或管件(22)上贴有应变片，用于测量轴向载荷。
22.如权利要求15-20之一所述的执行机构，其特征在于，其中螺杆可被固定在轴或管件(22)上。
23.如权利要求15-20之一所述的执行机构，其特征在于，其中螺母(13)可被固定在该轴或管件(22)上。
24.如权利要求11-12之一所述的执行机构，其特征在于，其中螺杆(12)可相对壳体(8)产生轴向位移，但不能相对壳体(8)转动。
25.如权利要求24所述的执行机构，其特征在于，其中支承轴承(25)是一个非对称四点接触球轴承。
26.如上述权利要求之一所述的执行机构，其特征在于，其中马达(10)通过一个减速齿轮机构(11)与螺旋机构(9)相连接，该减速齿轮机构(11)包括一个或多个减速级。
27.如权利要求26所述的执行机构，其特征在于，其中所述减速齿轮机构(11)至少部分地受到支承机构(22)的支承。
28.如上述权利要求之一所述的执行机构，其特征在于，其中所述螺旋机构被包含在一个螺旋机构组件中。
29.如上述权利要求之一所述的执行机构，其特征在于，其中减速齿轮机构被包含在一个减速齿轮机构组件中。
30.如上述权利要求之一所述的执行机构，其特征在于，其中马达不与轴件对中。
31.如权利要求30所述的执行机构，其特征在于，其中马达轴线正交于轴件的轴线，马达通过一个减速直角齿轮(83，84)传动与轴件相连接。
32.如上述权利要求之一所述的执行机构，其特征在于，其中螺旋机构中可沿轴向移动的件是一个活塞的一部分，该活塞被滑动安装(滑动配合)在一个壳体内的圆柱空间中。
33.如上述权利要求之一所述的执行机构，其特征在于，其中螺旋机构包括一个滚珠螺杆或一个滚子螺杆。
34.一种用于盘形制动的制动夹钳(1)，该制动夹钳(1)包括一个带有两个相对的制动片(3，4)的卡爪件(5)，一个制动盘(2)可被容纳在两个制动片(3，4)之间，该制动夹钳(1)还包括使两个制动片(3，4)产生相互接近或分离运动的如上述权利要求之一所述的执行机构(7)，所述执行机构(7)包括一个与卡爪件(5)相连接的壳体(8)，并且包括一个或多个螺旋机构(9，60)和一个与该螺旋机构(9，60)相连接并可对之进行操纵的一个或多个马达(10)，所述螺旋机构(9，60)在马达(10)的旋转驱动下进行直线运动，并且包括一个螺杆(12，65)和一个螺母(13，67)，该二者之一受到一个支承件(25，62)的支承，并可相对壳体(8)旋转，其特征在于，提供了相对于螺旋机构(9，60)轴向延伸的支承机构(22，61)，所述支承机构(22，61)与壳体(8)相啮合，并对螺旋机构(9，60)进行支承。
35.如权利要求33所述的制动夹钳，其特征在于，其中至少提供两个相互平行的螺旋机构(60)，每一个螺旋机构(60)均包括一个所述支承机构(61)。
36.如权利要求34所述的制动夹钳，其特征在于，其中每一个螺旋机构(60)由同一个马达(92)驱动或分别由各自的马达单独驱动。
37.如权利要求34-36之一所述的制动夹钳，其特征在于，其中一个绝热盘(97)被布置在一个制动片(4)和执行机构(7)之间。
全文摘要
一种执行机构(7),该执行机构(7)包括一个壳体(8),该壳体内部装有一个螺旋机构(9)和一个与该螺旋机构(9)相连接并可对之进行操纵的马达(10),所述螺旋机构(9)在马达的旋转驱动下进行直线运动,并且包括一个螺杆(12)和一个螺母(13),该二者之一通过一个滚动轴承(25,62)相对壳体(8)受到旋转支承。本发明提供了相对螺旋机构(9)沿轴向延伸的支承机构(22,61),所述支承机构(22,61)与壳体(8)相配合,并且对螺旋机构(9)进行支承,从而承受施加在所述螺旋机构(9)上的轴向载荷。
文档编号F16H25/24GK1308786SQ99808279
公开日2001年8月15日 申请日期1999年7月7日 优先权日1998年7月7日
发明者阿明·赫伯特·埃米尔·奥古斯特·奥尔朔维斯基, 亨德里克斯·扬·卡潘, 克莱尔·德吕埃, 托马斯·威廉·富克斯, 曼弗雷德·安腾斯泰纳, 安德里斯·克里斯蒂安·林斯马, 伊里·古卡尔, 亚历山大·扬·卡雷尔·德弗里斯 申请人:Skf工程研究中心公司