专利名称：用于机动车的盘式制动器的制作方法
用于机动车的盘式制动器本发明涉及用于机动车的盘式制动器，该盘式制动器包括壳体、相对于壳体可转动的制动盘、至少一个摩擦片以及至少一个驱动装置，该驱动装置设计用于造成制动盘和摩擦片之间的相对运动，从而可使摩擦片接触制动盘，其中驱动装置具有至少一个作动活塞，作动活塞在壳体内液压密封地导向移动，作动活塞能在壳体中以液压方式和/或通过机械致动器移动。这样的盘式制动器已由现有技术公开。因此，例如文献DE102005051082A1描述了一种相应的盘式制动器，它呈浮动卡钳-盘式制动器的形式。在这里，包括对置的两个摩擦片的摩擦片组设置在一个制动盘的两侧。其中一个摩擦片安置在浮动卡钳上，而另一个摩擦片能以液压方式通过作动活塞相对于浮动卡钳移动。对作动活塞施以液压的结果是使活动的摩擦片移向制动盘。固定在浮动卡钳上的摩擦片按照本身已知的方式通过浮动卡钳作用从另一侧被拉向该制动盘，结果，在两侧都有制动力作用于制动盘。不过，在这种早就已知的浮动卡钳作用中，现有技术此外规定了机电驱动装置。它被用于实现驻车制动功能。在相应的控制时，除了液压位移外，盘式制动器也可以机电方式作动。但事实表明，对于这种可液压操作和机电操作的制动器的组合，因为早先进行的机电操作，在松闸过程后在系统内可能残余有剩余摩擦力矩，必须通过专门的复杂手段来抑制剩余摩擦力矩。它的重点是，这种盘式制动器结构常见的、在液压操作后阻止剩余摩擦力矩的“回退功能”在机电驱动情况下因液压施加不足而无法被完全充分利用。回退功能是指弹性变形的液压密封的作用，该液压密封在壳体中一般容纳在容纳槽里并以其内表面与作动活塞的表面附着接触，在这里，附着接触首先阻止该液压密封在作动活塞表面上滑动在操作运动中相对于壳体滑动。由此，保持在壳体的容纳槽内的液压密封在此运动中遇到弹性变形，该弹性变形在驱动力消除后又弹性减压至其初始状态并同时将制动活塞拉回到尽量无制动作用的初始位置。该液压密封的变形能力，即通过弹性变形跟随作动活塞运动的能力，此时主要由确定附着接触的保持力来限定。就是说，一旦在弹性变形过程中总在增大的阻止作动活塞运动的力超过附着接触的保持力，则液压密封在作动活塞表面上滑动。液压密封在作动活塞上的作用区域由此改变并且作动活塞在液压密封下滑过。还要考虑的是，在液压操作中供入的压力因为由此引起的液压密封弹性变形而增大液压密封压靠作动活塞表面的正常力，由此相对于机电操作的附着接触的保持力以相同程度增大，但此时没有液压供入。取决于压力的变形不足和相应较小的保持力可能在机电操作中导致在作动活塞运动同样距离时因正常力增大不足而在到达作动活塞的最终位置之前使附着接触断开。结果，回退功能如上所述与施以液压相比不能被完全充分利用。这可能导致不希望有的剩余摩擦力矩。本发明的任务是提供一种上述类型的盘式制动器结构，其中能在任何工作模式中尽量抑制剩余摩擦力矩，以借此在生产成本较低情况下简单改善功能性。该任务将通过上述类型的盘式制动器来完成，对此规定，作动活塞通过可弹性变形的传动接合机构与该机械致动器接合，该传动接合机构在作动活塞和致动器之间的相对移动后根据其弹性变形而执行回位运动。
根据本发明，摆脱了在壳体和作动活塞之间的密封的上述回退功能，取而代之，配设了在作动活塞和机械致动器之间的传动接合机构。这有以下优点，在机械致动器运动时，因为用于启动驻车制动器的操作而总使该传动接合机构弹性变形，因而，可以规定回退功能即作动活塞的回撤。通过例如用固定弹簧将摩擦片连接到作动活塞上，摩擦片可连同作动活塞被主动回撤。在其它方面，未接合的摩擦片例如可能因为行驶中的动态颤振力离开该制动盘。可以在本发明的一个改进方案中规定，该传动接合机构摩擦配合地容纳在作动活塞里并且可相对于该机械致动器移动，其中，该机械致动器提供一个有限的运动区域，传动接合机构在该运动区域内被容纳并且可移动。由此保证该传动接合机构以足够大的力作用于该作动活塞并因此根据机械致动器的当前位置提供传动接合功能。如此形成摩擦配合，在力足够大时，在传动接合机构达到一定弹性变形后克服摩擦配合的静摩擦并最终允许传动接合机构和作动活塞之间的相对运动。但重要的是，在达到此时克服静摩擦且作动活塞相对于传动接合机构滑动的阈值之前，发生传动接合机构的足够大的弹性变形。关于运动区域可以规定，它被设计成大于传动接合机构的轴向长度。这允许除了传动接合机构的弹性变形大小外在作动活塞和机械致动器之间还有一定的运动间隙。可以与此相关地规定，该运动区域是按照以这样一路程的程度大于该传动接合机构轴向长度的方式构成的，所述路程确定了功能间隙，该功能间隙的大小被设定为能在液压制动操作后执行该作动活塞的回位运动。因为有该功能间隙，所以可以在液压制动操作后使作动活塞总是又如此强烈地回移向其初始位置，从而实际上取消了制动作用，不再出现剩余摩擦力矩。关于本发明盘式制动器的结构设计可以规定，该运动区域由在机械致动器上形成的凸缘或/和可安置在致动器上的止挡尤其是定位环来界定。具体可以规定，凸缘或/和止挡在运动区域的至少一侧配设有表面轮廓，该表面轮廓的形状设计用来获得传动接合机构的理想变形，例如形成有斜坡。尤其建议在靠近摩擦片的运动区域侧有目的地设计该表面轮廓。在此区域内，传动接合机构以如下方式变形，该方式应保证发生自动回位运动以避免剩余摩擦力矩。关于表面轮廓设计的另一项措施在于避免促成磨损的轮廓走向且尤其是边缘，其可能对传动接合机构的使用寿命有不利影响。如上所述，可以规定，该机械致动器以机电方式尤其通过马达控制的螺杆传动装置来操作。关于传动接合机构可行的是，它包括由可弹性变形材料构成的环，尤其是橡胶圈。例如在以下规定条件下得到一个简单且低成本的变型，由可弹性变形材料构成的环直接或间接通过与之相连的导向环或导环可移动地设置在致动器上。或者，可以在本发明的一个实施方式中规定，传动接合机构具有弹簧件，它将刚性的传动接合环预紧至预定初始位置。导环此时可以在运动区域里尽量无摩擦且以留有径向间隙的方式安置在致动器上。为了实现简单安装，在此变型实施方式中建议设置至少一个可取出的定位环作为止挡。由可弹性变形材料构成的环例如通过粘结或硫化于该导向环相连接。作为本发明的其它替代实施方式而可以规定，传动接合机构具有弹簧件，它将刚性的传动接合环预压向初始位置。此时可行的是，该弹簧件包括螺旋弹簧、盘簧或碟形弹簧。呈例如由塑料或金属件构成的刚性件形式的传动接合环此时又与作动活塞摩擦配合。
如上所述，尤其为了驻车制动器的操作，根据本发明在致动器和作动活塞之间的区域内实现回退功能。据此，可以在本发明的一个优选改进方案中规定，在作动活塞和壳体之间设置液压密封机构，它在沿操作方向操作时保持基本上未变形。这就是说，在此实施变型中，回退功能在作动活塞和壳体之间的液压密封区域内尽量受到抑制。以下将结合附图来举例说明本发明，其中
图1以局剖视图示出了处于释放位置的本发明的盘形制动器结构；图2是处于液压操作位置的图1的结构的放大视图；图3是处于机电操作位置的对应于图2的视图；图4是在离开机电位置后且液压接管制动位置时的对应于图2和3的视图；图5是在机电操作位置上的对应于图2至图4的视图；图6是在离开机电操作位置后但没有液压接管操作位置的对应于图2至图5的视图；图7是本发明第二实施例中的传动接合机构的放大视图；图8是本发明另一个实施例中的对应于图7的视图；和图9是本发明另一个实施例中的对应于图8的视图。图1以局剖视图示出了根据本发明的盘式制动器结构，其整体用10表示。它包括制动钳12，该制动钳通过未示出的制动器底板按照常见的方式浮动支承，该制动钳跨过与车轮抗转动接合的制动盘14。在制动钳12里设有摩擦片组，其具有贴靠制动钳12的摩擦片16和贴靠作动活塞22的摩擦片18。两个摩擦片16和18彼此相向并在图1所示的松闸位置上以小气隙设于制动盘14的两侧，因而没有出现值得一提的剩余摩擦力矩。摩擦片18通过摩擦片座20安置在作动活塞22上以便共同运动。作动活塞22可移动地安装在制动钳12内的柱形空腔24中。在该空腔24的靠近制动盘区域内设有环绕的容纳槽26，环形密封件28容纳在该容纳槽中。密封件28的横截面呈十字形或X形形状并具有以下性能，即，在作动活塞22沿纵轴线A移动时相对于作动活塞22保持很小的摩擦。还可以看到，作动活塞22在其图1中靠左的朝向制动盘14的一端配设有环绕的囊套30，它阻止了污垢可能进入在作动活塞22与限定了制动钳12的容纳空腔24的环绕壁之间的区域中。还可以在图1中看到，作动活塞22是空心结构。在作动活塞中容纳有机电驱动装置34的承压件32。机电驱动装置34包括驱动总成36,其包括电动机和传动机构。驱动总成36的输出轴38驱动一个通过推力轴承40支承的驱动轴42，该驱动轴通过螺纹容纳在承压件32的螺纹容纳部44里。承压件32在其在图1中靠左的朝向制动盘14的区域内具有锥形部分46，其可以与作动活塞22的形状互补的锥形内表面48接触。在图1所示的释放位置，在两个锥形面46与48之间存在间隙SI。在锥形区域46和容纳部分44之间，承压件32具有两个凸缘50和52，一个圆柱环形的运动区域54夹在两个凸缘之间。在运动区域54中容纳一个由弹性材料构成的环件56。环件56的轴向长度a比运动区域54的轴向宽度b小了所述间隙S2。环56构成传动接合机构。它被构造成略微大于作动活塞22的内径并在其内周面摩擦配合接触。在运动区域54内，环56可以在一定摩擦下滑动。在图1所示的位置上，环56因上述的摩擦配合保持作动活塞22不会沿轴向A运动向制动盘14。在此状态下，摩擦片16和18都没有贴靠制动盘14。不存在值得一提的剩余摩擦力矩，它在配备有制动器结构10的机动车行驶中导致摩擦片16、18的磨损或者导致油耗增加。现在如果在行驶中驾驶员通过刹车踏板或通过驾驶辅助系统以液压方式操作制动器，则在空腔24中按照本身已知的方式使液压流体处于压力，从而使作动活塞22沿纵轴线A在图1中左移。结果，利用浮动卡钳结构按照本身已知的方式将摩擦片18压到制动盘14上，同时通过制动钳12在制动盘14的另一侧的相应移动将摩擦片16拉向制动盘。图2的放大局剖视图示出了此状态。通过给内腔24供给处于压力的液压流，使作动活塞22在图2中沿纵轴线A朝左侧移动。径向靠外的密封件28此时未对该运动施以值得一提的阻力，而只是用于液压密封导向移动的作动活塞22。承压件32保持未被操作，因而也保持在其轴向初始位置。因为作动活塞22根据箭头Pl移动并且因为上述的在环56 (作为传动接合机构)外周面上的摩擦配合，使环56如图2所示弹性变形为平行四边形。止挡50阻止环56沿轴向向左滑动。可以看到，止挡56形成有一个变形阶段，其按照预定方式控制环56的变形。要注意的是，该承压件具有轴向缺口 58，因而液压存在于环56的两侧。如果现在例如通过放开刹车踏板或通过停用行驶辅助程序来降低制动钳12内腔24中的液压，则环56可以又弹性卸压并处于其根据图1的初始形状。就是说，它在其弹性卸压范围内使作动活塞22从图2所示的操作位置又回撤，因而使制动器处于其初始状态。这对应于本身已知的回退功能(Rollback Funktion),但在常规的制动器中，它通常是利用在作动活塞外周面上的外密封并通过相应设计那里的密封环来获得的。根据本发明，这种回退功能通过作为传动接合机构形成的环56来获得。在图1所示的初始状态下的间隙S1在整个运行中通过软件控制的二次调整保持基本恒定，即便此时摩擦片16、18磨损。为了启动驻车制动器，在本发明的一个工作方式中，类似于脚踏制动器的启动，首先通过施以液压使作动活塞22移动到制动生效位置，如图2所示。随后，通过机电致动器34的操作使承压件根据图3中的箭头&向前移动，直到间隙S1(见图1)消除并且锥形面46贴靠在作动活塞22内部的配合的锥形面48上。由此可以做到，作动活塞22通过承压件32和推力轴承40轴向支承在制动钳12的壳体上。人们可以在图3中看到此状态。此时引人注目的是，以其外周面与作动活塞22的内周面摩擦接触的环56因承压件44移动而在运动区域50中相对于承压件32在图3中右移，直到它抵靠另一个(图3中右侧的)止挡52。如果达到了图3的状态，则空腔24内的液压又可被解除。驻车制动状态因承压件44的位置和自锁(例如通过轴42和容纳部44之间的自锁的传动装置)得以维持。被迫压向制动盘14的摩擦片16、18通过承压件32来支承。如果现在又要解除根据图3的驻车制动状态，则在本发明的一个运行变型方案中，又将处于压力的液压流体供入空腔24。由此一来，使作动活塞22在轴向A上略微左移，结果，使承压件32轴向解除受力。通过控制该驱动装置34，承压件32可以又回移到其根据图1的初始位置，如图4所示且由箭头P3强调的那样。此时又引人注目的是，传动接合机构的环56根据图2所示的变形为变形四边形。对此要说明的是，使承压件32相对于通过液压被张紧到制动盘14上的作动活塞22回撤，确切说回撤这样远，即，环56从其对应于图3的位置起在运动区域54内左移，最后甚至因为抵靠凸缘50 (如图4所示)而发生弹性变形。从图3过渡至图4也可被称为“以液压方式接管制动作用”。如果现在内腔24里的液压又消失，则因为环56的弹性卸压，作动活塞22回撤到其如图1所示的初始位置，如已经参照图2所描述的那样。此回位运动也相当于回退功能，但用于驻车制动器的松闸。图5示出从根据图1的释放位置起进行机电操作的状态。在这里，通过机电驱动装置34的控制根据箭头P4使承压件32连同作动活塞22在轴向A上向左移动，以便在锥形面46和48相互接触时使作动活塞22移向制动盘14并由此获得驻车制动作用。作动活塞22此时保持不受液压负荷，即没有液压被供给至空腔24。关于传动接合机构56可以看到达到了对应于图3所示状态的一个状态。就是说，环56贴靠右侧凸缘52且基本上没有弹性变形。图6示出了当驻车制动器10单纯以机电方式被解除时所达到的状态，即再次没有通过给空腔24供应液压所获得的液压支持或者说液压接管。此时，通过机电驱动装置34的控制使承压件根据箭头P5回撤。因为环56的传动接合作用，使作动活塞22相应回撤，直到最后又到达图1的初始状态。本发明第一实施方式的上述工作状态表明，如从常见的盘式制动器结构中知道的且在那里在作动活塞外周面所获得的回退功能根据本发明被转移到作动活塞内部，即，通过在作动活塞22内周面与机电致动器34的承压件32之间安装了环56。由此可以做到，与实际的制动操作无关，只要因为典型的液压操作或因为通过机电驱动装置的单纯的机械操作，总是保证作动活塞充分回撤，进而通过作动活塞22进一步回撤足够远，保证了制动盘的放开。由此，针对具有集成的驻车制动器功能(所谓的EPB(电子驻车制动器))的盘式制动器结构也可靠避免了剩余摩擦力矩，进而抑制了因剩余摩擦力矩所造成的不希望的耗油。图7现在以放大局剖视图示出了该传动接合机构的一个有所改动的实施方式。相对于根据图1至图6的第一实施方式未作改动的那些部件带有相同的附图标记。在根据图7的实施方式中，传动接合环用标记70表示。它由两个部分构成。它具有一个坚硬的形状稳固的导向环72，该导向环以相对于运动区域54的外周面留有径向间隙的方式安放到承压件32上。在其外周区域上，橡胶圈74安放到导向环72上并通过粘结或硫化固定在其上。橡胶圈74又被构造成超过作动活塞22的内径，从而在圈74和作动活塞22之间形成摩擦配合。为允许安装，即为了将传动接合机构70装入运动区域54，相对于第一实施方式取消了凸缘52。取而代之地，设有一个环槽76，定位环78被置入该环槽中。根据图7的实施方式的工作方式对应于根据参照图1-6所述的实施方式的工作方式。通过使用刚性的导向环72，传动接合机构70可以轻易地在两个止挡50和78之间的运动区域54内移动。但还是保证了环78部分74的弹性变形，从而也针对驻车制动操作不变地产生上述的回退功能。图8示出本发明传动接合机构的另一个实施方式。代替采用弹性橡胶圈，在用附图标记80表示的传动接合机构中采用了锥形盘簧82，它将刚性的传动接合环84预紧向凸缘50。在其另一端，弹簧82支承在定位环78上，定位环容纳在槽76中。传动接合环84又相对于运动区域54的外周面形成有径向间隙。在作动活塞22上的径向外密封86按照常见方式来构成并且规定了常见的回退功能。在此实施方式中，在正常的(液压)制动时出现传动接合环84和作动活塞22之间的相对运动，在此，作动活塞22在足够强力的操作下相对于传动接合环84打滑。如果随后又松开制动器，则密封件86的已知的回退功能回拉制动活塞22，在这里，弹簧件82只相对于传动接合环84的传动接合提供小的阻力。如果为了启动驻车制动器功能使承压件32在图8中左移(在这里它通过定位环78和弹簧作用带动传动接合环84)，则传动接合环相对于作动活塞82滑动。当解除驻车制动作用时，使承压件32回撤，在这里，传动接合环84首先带动作动活塞22。弹簧件82总是只提供小的弹簧力。图9现在示出了根据图8的实施方式的变型。锥形的盘簧82在此解决方案中由碟形弹簧90取代。在其它方面，该结构以与参照图8所述的相同的方式发挥作用。
权利要求
1.一种用于机动车的盘式制动器(10),其中，该盘式制动器(10)包括 壳体(12)、 能够相对于该壳体(12)转动的制动盘(14)、 至少一个摩擦片(16，18)，以及 至少一个驱动装置(34)，该驱动装置设计用于造成所述制动盘(14)和所述摩擦片(16，18)之间的相对运动，从而能够使得所述摩擦片(16，18)接触所述制动盘(14)，其中，该驱动装置具有至少一个作动活塞(22)，该作动活塞能够按照液压密封的方式在该壳体(12)内导向移动，该作动活塞(22)能够在该壳体(12)内以液压方式和/或通过机械致动器(34)移动， 其特征是， 该作动活塞(22)通过可弹性变形的传动接合机构(56)与该机械致动器(32)接合，其中，在该作动活塞(22)和该致动器(32)之间相对运动之后，该传动接合机构(56)根据其弹性变形执行回位运动。
2.根据权利要求1所述的盘式制动器(10)，其特征是，该传动接合机构(56)以摩擦配合容置在该作动活塞(22)中并能够相对于该机械致动器(32)移动，其中，该机械致动器(32)提供有限的运动区域(54)，该传动接合机构(56)被容纳在该运动区域内并且能够移动。
3.根据权利要求2所述的盘式制动器(10)，其特征是，该运动区域(54)被构造成大于该传动接合机构的轴向长度(a)。
4.根据权利要求3所述的盘式制动器(10)，其特征是，该运动区域(54)是按照以路程(S2)的程度大于该传动接合机构(56)轴向长度(a)的方式构成的，所述路程(S2)确定了功能间隙，该功能间隙的大小被设定为能在液压制动操作后执行该作动活塞(22)的回位运动。
5.根据权利要求2至4之一所述的盘式制动器(10)，其特征是，该运动区域(54)是由在该机械致动器(32)上形成的凸缘(50，52)或/和能够安置在该致动器(22)上的止挡(78)尤其是定位环来界定的。
6.根据权利要求5所述的盘式制动器(10)，其特征是，该凸缘(50，52)或/和该止挡(78)在该运动区域(54)的至少一侧具有表面轮廓，该表面轮廓的形状设计用于获得该传动接合机构(56)的理想变形。
7.根据前述权利要求之一所述的盘式制动器(10)，其特征是，该机械致动器(32)能以机电方式尤其通过能够由马达控制的螺杆传动装置(34)来操作。
8.根据前述权利要求之一所述的盘式制动器(10)，其特征是，该传动接合机构(56)包括由可弹性变形材料构成的圈，尤其是橡胶圈。
9.根据权利要求8所述的盘式制动器(10)，其特征是，由可弹性变形材料构成的该圈能够直接或间接地通过与该圈相连的导向环(72)可移动地安装在该致动器(32)上。
10.根据权利要求1至7之一所述的盘式制动器(10)，其特征是，该传动接合机构(80)具有弹簧件(82，90)，该弹簧件朝向初始位置预紧刚性的传动接合环(84)。
11.根据权利要求10所述的盘式制动器(10)，其特征是，该弹簧件(82，90)包括螺旋弹簧、盘簧或碟形弹簧。
12.根据前述权利要求之一所述的盘式制动器(10)，其特征是，在该作动活塞(22)和该壳体(12)之间设有液压密封机构(28)，在沿操作方向(A)操作时该液压密封机构基本保持不变形。
全文摘要
一种用于机动车的盘式制动器(10)，该盘式制动器(10)包括壳体(12)、可相对于壳体(12)转动的制动盘(14)、至少一个摩擦片(16,18)以及至少一个驱动装置(34)，该驱动装置设计用于造成制动盘(14)和摩擦片(16,18)之间的相对运动，从而可使摩擦片(16,18)接触制动盘(14)，其中该驱动装置具有至少一个作动活塞(22)，该作动活塞在该壳体(12)内液压密封地可导向移动，该作动活塞(22)在该壳体(12)内以液压方式和/或通过机械致动器(34)移动。在此规定，该作动活塞(22)通过可弹性变形的传动接合机构(56)与该机械致动器(34)接合，其中该传动接合机构(56)在作动活塞(22)和致动器(32)之间的相对运动后根据其弹性变形执行回位运动。
文档编号B60T13/74GK103069187SQ201180038186
公开日2013年4月24日 申请日期2011年7月6日 优先权日2010年8月3日
发明者N·斯特纳尔, M·瓦尔登 申请人:卢卡斯汽车股份有限公司