专利名称：具有自行增力的机电式盘式制动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的具有自行增力的机电式局部覆层-盘式制动器。局部覆层-盘式制动器可以理解为一个盘式制动器，其摩擦制动覆层和一个可能的摩擦制动覆层载体只在制动盘的局部圆周上、一般在小于四分之一圆上延伸，与一个全覆层盘式制动器不同，其中摩擦制动覆层或者一个配有多个摩擦制动覆层的摩擦制动覆层载体环在一个整圆上延伸，即，制动盘封盖在整个圆周上。DE 198 19 564 A1公开了一种全覆层的盘式制动器。
这种盘式制动器是公知的。它们具有一个包括一个电机的操纵装置，通过该电机通过一个或多个传动机构可使一个摩擦制动覆层移动并且为了制动顶压一个制动盘。作为自行增力装置使用许多楔形或斜面机构，它们使摩擦制动覆层以一个与制动盘通常成锐角的角度倾斜可移动地导引。当摩擦制动覆层为了制动顶压旋转的制动盘时，制动盘在圆周方向上施加一个摩擦力到摩擦制动覆层上，它使摩擦制动覆层在一个使楔面或斜面与制动盘之间的楔形缝隙变窄的方向上加载。通过摩擦制动覆层在楔面或斜面上的支承该楔面或斜面将一个顶压力作为反作用力施加到摩擦制动覆层上，它使摩擦制动覆层附加地对于由操纵装置施加的作用力顶压制动盘。一个这样的楔面或斜面机构构成一个机械的自行增力装置，它将一个由旋转的制动盘施加到顶压制动盘的摩擦制动覆层上的摩擦力转换成一个顶压力，它使摩擦制动覆层顶压制动盘。
按照本发明的具有权利要求1特征的局部覆层-盘式制动器具有一个包括一个斜面机构的自行增力装置，其斜面螺旋形且相互同心地且至少与制动盘的一个旋转轴线接近同轴地延伸。在摩擦制动覆层为了制动顶压制动盘时所述斜面机构的斜面横向于制动盘而且基本圆弧形地在制动盘的圆周方向上导引摩擦制动覆层，即，所述摩擦制动覆层为了制动在一个与制动盘至少接近螺旋线形的轨迹上导引。所述摩擦制动覆层横向于制动盘的运动也可以称为横向进给或横向进给运动。在圆周方向上的同时运动既不必精确地圆弧形延伸也不必与制动盘的旋转轴线精确同轴地延伸。所述摩擦制动覆层基本与制动盘同轴的接近圆弧形的导引就足够了。该解决方案同样螺旋线形地在相反方向上实现。
所述斜面机构的斜面具有一个相同的升角，即，在摩擦制动覆层在制动盘的圆周方向上以一个确定的圆周角移动时所述摩擦制动覆层横向于制动盘的运动(横向进给)在所有斜面上是同样大的。所述斜面可以与其公共轴线具有不同的距离，即具有不同的半径。在此升角可以在斜面的走向中变化，用于例如在高的制动力和顶压力时实现一个高的自行增力并且在开始移动摩擦制动覆层时实现一个高的横向于制动盘的进给速度。当然所有斜面的升角共同变化。
一个局部覆层-盘式制动器具有尤其改进制动盘冷却的优点。按照本发明的局部覆层-盘式制动器的摩擦制动覆层的螺旋线形导引的优点是，所述摩擦制动覆层在制动时不相对于制动盘向外运动，在一个直线的、与制动盘切向导引时该摩擦制动覆层将做到这一点。由此使盘式制动器的空间需求尤其在一个轮缘方向上减小，该盘式制动器一般设置在该方向上并且使盘式制动器的空间需求在一个结构空间总是狭小的位置上减小。另一优点是，所述摩擦制动覆层在圆周方向上并由此在制动盘的运动方向上导引而不象在切向导引时那样以一个与制动盘的运动方向成角度地导引。由此改进自行增力效果。
从属权利要求给出在权利要求1中给出的本发明的有利结构方案和改进方案的内容。
权利要求3规定三个球体作为斜面机构的滚动体，它们在制动时支承摩擦制动覆层并且在摩擦制动覆层移动时在斜面上滚动。三个球体设置在一个假想三角形的顶角上，它们构成一个用于摩擦制动覆层的三点支承。通过这种方法实现一个静态确定的且因此尽管存在误差也实现摩擦制动覆层的无缝隙的支承。
权利要求5规定一个用于滚动体的固定体，它使滚动体相互间保持其间距并相互间固定在其位置上。所述固定体是一个所谓的球体架，如同由球轴承所已知的那样。该固定体保证滚动体同步地运动。
按照权利要求6，按照本发明的局部覆层-盘式制动器具有一个活动部件的封盖。该封盖可以是一个外套，它保护盘式制动器的活动部件免受污染。这些活动的部件例如是一个鞍导向体，它使盘式制动器的一个悬浮鞍横向于制动盘可滑移地导引(权利要求7)。所述操纵装置和自行增力装置也具有活动的部件，它们按照本发明可以具有一个封盖(权利要求8)。活动部件的封盖的优点是，避免污染和由此引起的磨损增加和摩擦增加。因为活动的部件为了减少摩擦例如通过油脂润滑，因而粘附污物，如果污物不通过一个按照本发明的封盖去除的话。油脂-污物混合物形成一种磨砂垫，它使润滑的相互活动的部件短时间内磨损。所述封盖的另一优点是，使一种润滑剂保持在活动的部件上并且不丢失。所述封盖能够通过润滑剂储备实现持久润滑。持久的以尽可能狭小的界限保持均匀的摩擦对于一个具有自行增力的盘式制动器是重要的，因为摩擦影响到自行增力的程度。
本发明的结构方案、尤其是按照权利要求1的斜面机构、按照权利要求6的用于滚动体的固定体、按照权利要求3的三点支承、按照权利要求7的活动部件的封盖和一个按照权利要求10的冠状齿轮传动机构可以共同地通过其它结构方案实现或者单独地实现。
下面借助于在附图中所示的实施例详细描述本发明。附图中
图1以一个截面图示出径向从外面看去的一个按照本发明的机电式的盘式制动器；图2以按图1中箭头II的视图示出盘式制动器的一个斜面板。
附图可以视为简化和示意的描述。
在图1中示出的按照本发明的可机电式操纵的盘式制动器10是一个局部覆层-盘式制动器10，即，其摩擦制动覆层只局部地在圆周方向上、在所示和所述的本发明实施例中以小于四分之一圆覆盖一个制动盘16。该局部覆层-盘式制动器10具有一个制动固定体12，在其上一个制动鞍14横向于一个制动盘16可滑移地导引。该制动鞍14也是一个所谓的悬浮鞍。为了导引这个制动鞍14所述制动固定体12具有两个正交于制动盘16设置的销轴18，在其上可滑移地导引套筒20，这些套筒与制动固定体12连接。为了减小摩擦将滑动轴承22装进套筒20里面。这些套筒20通过密封环24密封在销轴18上，因此保持在套筒20中充满油脂并且防止渗入水。在密封环24的外表面上防污环26装进套筒20里面，它们防止污物进入。所述销轴18和套筒20构成一个鞍导向体23以用于悬浮地、即横向于制动盘16移动的制动鞍14的导向。所述套筒20构成制动鞍14的鞍导向体23的一个封盖，它们与密封环24和防污环26密封地防止油脂排出并防止水和污物进入。也可以反过来使套筒20布置在制动固定体12上而使销轴18固定在制动鞍14上。
所述制动鞍14横向于制动盘16导引的滑动轴承22与制动盘16设置在一个假想的平面里面。由此实现制动鞍14围绕一个假想的、位于制动盘平面中的轴线的无转矩的支承。
在松开局部覆层-盘式制动器10时一个还要描述的操纵装置70移至到一个斜面板40的后面，因此使构成斜面50，52，54的两个斜面板38，40的凹部相互对置。使两个斜面板38，40拉到一起的拉簧元件42起到使第二摩擦制动覆层60从制动盘16取出的作用。两个密封环24由于其弹性使另一第一摩擦制动覆层36从制动盘16取出。
所述密封环24和防污环26通过其结构侧向在滑动轴承22旁边支承制动鞍12以防止倾翻。所述滑动轴承22不通过一个倾翻力矩加载，该倾翻力矩由一个在滑动轴承22侧面作用的制动鞍12的重力所引起。
通过连接臂28使套筒20与一个外壳30固定地连接，该外壳是制动鞍14的一部分。所述外壳30是一个扁平的盒形的外壳30，它在一个未示出的侧视图中圆弧形地对应于制动盘16的一个圆周拱曲。在一个背离制动盘16的侧面上外壳30通过一个外壳端盖32封闭。该外壳端盖32支承一个电机34，其假想的电机轴线平行于制动盘16延伸并与制动盘16的假想的旋转轴线相交。
在一个面对制动盘16的外壳30的外表面上设置一个第一摩擦制动覆层36。
一个斜面板38固定地设置在外壳30里面，另一斜面板40位于一个背离制动盘16的固定的斜面板38的侧面上并且在外壳30中是活动的。拉簧元件42使斜面板38，40拉到一起并使斜面板38，40弹性连接。
两个斜面板38，40通过三个球体44，46，48相互支承，它们设置在斜面板38，40之间。为导引球体44，46，48在斜面板38，40相互面对的表面中设有对准的槽形的凹部，它们构成斜面轨道或者干脆构成斜面50，52，54。所述斜面50，52，54的形状和走向可以在图2中所示的活动的斜面板40的视图中清楚地看出。所述斜面50，52，54在一个围绕一个公共的假想轴线的假想圆弧线57上延伸，该轴线与制动盘16的一个旋转轴线至少接近重合。通过将斜面50，52，54布置在圆弧线57上使斜面50，52，54并由此也使球体44，46，48位于一个假想三角形58的三个顶角上(图2)，所述球44，46，48构成一个用于使两个斜面板38，40静态确定的三点支承。
所述斜面50，52，54不必与所示的本发明实施例一样设置在一个公共的圆弧线57上，所述斜面50，52，54也可以设置在两个或三个不同的相互同心的圆弧线上(未示出)。在这种情况下圆弧线具有不同的半径。例如也可以使中间的斜面52径向设置在两个外部的斜面50，54以内并且径向设置在两个外部的斜面50，54的一个假想的连接直线以内。重要的是活动的斜面板40静态确定的三点支承。
构成斜面50，52，54的斜面板38，40中的凹部从其中心分别向着其两个端部变得更加扁平，它们在假想的、螺旋线形的轨道上导引球体44，46，48。该螺旋线形轨道的升角对于所有三个球体44，46，48是相同的，即，在斜面板38，40相互间一个确定滑移时斜面板38，40在所有球体44，46，48上的一个间距相同地变大，斜面板38，40保持相互平行。所述斜面50，52，54和球体44，46，48使活动的斜面板40在一个假想的圆弧线57上可滑移地在固定的斜面板38上导引。因为圆弧线57与制动盘16的旋转轴线是同心的，因此活动的斜面板40围绕制动盘16的旋转轴线可旋转地导引。
通过销轴56使活动的斜面板40与一个板58固定地连接，该板设置在制动盘16的一个对置的侧面上并且它支承一个第二摩擦制动覆层60。所述销轴56穿过外壳30的孔62，其中该孔62由圆弧形的长孔构成，由此能够实现上述段落中描述的活动的斜面板40的滑移。在外壳30外部所述销轴56被波纹管64包围，它们紧密地连接在外壳30和板58上。通过这种方法使安置在外壳30中的活动的部件、尤其是球体44，46，48和两个斜面板38，40密封地包围。所述外壳30与波纹管64构成一个用于安置在其中的活动的和固定的部件的封盖。
所述活动的斜面板40、板58和使这两个板40，58固定连接的销轴56构成一个框架40，56，58，它支承第二摩擦制动覆层60。两个销轴56位于一个穿过摩擦制动覆层60的表面中心点的一个假想直线的高度上，因此使销轴56基本上只承受拉力而不承受弯曲应力。由于一个在旋转的制动盘16制动时施加到第二制动盘覆层60上的摩擦力和在板40，58弯曲时在摩擦制动覆层36，60顶压在制动盘16上的情况下产生销轴56的弯曲应力。两个板40，58也位于上述直线的高度上，因此两个板40，58仅仅承受弯曲应力而不承受扭转应力。通过这种方法能够实现一个刚性的框架40，56，58。
在所示和所述的本发明实施例中所述外壳30在制动盘16的旋转方向上固定而框架40，56，58可以摆动，而对于本发明的另一结构方案相反地可以使框架40，56，58固定而使外壳30可以摆动(未示出)。
所述三个球体44，46，48可旋转地容纳在一个固定体66里面，该固定体使球体44，46，48相互间保持其距离并相互间保持在其结构上。该固定体66由一个球体架形式的冲压件和弯曲件构成，如同由球轴承已知的那样。在图1中中间的球体46位于截平面的上部并因此以点划线表示。两个外边的球体44，48只在两个斜面板38，40之间的缝隙中看到，以点划线表示球体44，48被遮盖的部分。所述固定体66在其中间部位也位于截平面以上，因此在其中间部位以点划线表示。
为了操纵盘式制动器10通过一个还要描述的机电式操纵装置使活动的斜面板40相对于固定的斜面板38在制动盘16的圆周方向、即在假想的圆弧线57的方向上移动。活动的斜面板40的移动在制动盘16的旋转方向上实现。由此使球体44，46，48在斜面50，52，54上滚压并且使斜面板38，40相互顶开。通过销轴56活动的斜面板40使板58拉向制动盘16并由此相对于制动盘16顶压第二摩擦制动覆层60。在斜面板38，40继续相向移动时制动鞍14与外壳30横向于制动盘16移动并且向着制动盘16的另一侧面顶压一个摩擦制动覆层36。一个摩擦力和制动力施加到制动盘16上。一个从旋转的制动盘16施加到第二摩擦制动覆层60上的摩擦力在制动盘16的圆周方向上起作用。这个摩擦力通过销轴56传递到活动的斜面板40并对于斜面板40施加一个作用于制动盘16圆周方向上的作用力。这个作用力在假想的圆弧线57方向上起作用，在该圆弧线上球体44，46，48和斜面50，52，54导引活动的斜面板40。从旋转的制动盘16施加到第二摩擦制动覆层60上的摩擦力也起到使一个在活动的斜面板40圆周方向上的力附加地影响到由操纵装置施加的力的作用。所述斜面50，52，54和球体44，46，48使圆周方向上的作用力转换成一个横向于制动盘16的附加的顶压力，通过它使摩擦制动覆层36，60顶压制动盘16。存在制动力的一个增力。所述球体44，46，48和斜面50，52，54因此构成一个盘式制动器10的一个自行增力装置的一个斜面机构68。所述外壳30构成自行增力装置68的一个封盖。
所述操纵装置70除电机34以外还具有一个两级齿轮传动机构。该齿轮传动机构具有一个位于电机34的电机轴上的小齿轮72，它与一个大齿轮74啮合，该大齿轮平行于制动盘16的一个切向平面设置在其圆周以外。所述大齿轮74通过一个轴76不可扭转地与一个小齿轮78连接，它与活动的斜面板40的一个齿条80啮合。所述轴76可旋转地支承在外壳30中或固定的斜面板38里面。所述齿条80从其中间开始在两个方向上倾斜于固定的斜面板38延伸，所述齿条80与斜面50，52，54一样以一个角度倾斜于制动盘16延伸，其中该齿条80与制动盘16的角度比斜面50，52，54相对于制动盘16的角度更小，因为齿条80在径向上位于斜面以外。所述齿条80具有与斜面50，52，54相同的升角。
在图2中以正视图看出齿条80。它同样圆弧形地与制动盘16的旋转轴线同心地延伸。准确地说该齿条80也从其中心开始在每个方向上沿着一个具有与斜面50，52，54相同升角的螺旋形轨迹延伸。相同的升角意味着，在斜面板40在制动盘16的圆周方向上进行一个确定移动时齿条80和斜面50，52，54横向于制动盘16的上升尺度是相同的。通过齿条80的这种走向保证小齿轮78与齿条80以结构上规定的方式啮合。
所述齿条80径向上在斜面50，52，54以外的结构产生一个所期望的杠杆效应，该齿条80具有一个相对于活动的斜面板40的旋转轴线的大杠杆臂。所述斜面板40的旋转轴线与制动盘16的旋转轴线相重合。由此得到局部覆层-盘式制动器10的操纵装置70的一个大的力变比。所述齿条80径向上尽可能向外地设置在斜面板40的径向外边缘上。
所述外壳30也构成一个用于齿轮传动机构72，74，78的封盖，为此它具有一个在附图中不可见的、扁平的、圆柱形的外壳段，在其中尤其容纳大齿轮74。所述齿轮72，74，78位于在图1中截面平面以上并因此以点划线表示。
为了使制动盘16在相反的旋转方向上制动(倒行)使活动的斜面板40在相反的方向上移动，即，使活动的斜面板40为了制动总是在制动盘16的旋转方向上移动。
所述小齿轮78和齿条80也由所谓的冠状齿轮传动机构(端面盘状齿轮传动机构)构成，其特殊意义是，该齿条80的啮合不位于一个平面里面而是以上述的螺旋形状延伸。该小齿轮78由直线啮合的端面齿轮构成，齿条80构成冠状齿轮。一个冠状齿轮传动机构的优点是，对于两个啮合的齿轮78，80的位置误差是不敏感的。通过冠状啮合能够使用一个直线啮合的端面齿轮78的优点是，没有轴向力作用于端面齿轮78。因此轴76的旋转支承不必承受明显的轴向力。另一优点是，可以省去端面齿轮78的轴向调整。
所述和所示的且称为冠状齿轮传动机构的传动机构也可以由理解为独立形式的传动机构，因为该传动机构具有一个齿条80代替一个盘形齿轮，此外该齿条不是平面的而是螺旋形地延伸。与如何正确地称呼该传动机构无关的是，该传动机构的重要特性是对于端面齿轮78的轴向误差，该端面齿轮也可以具有一个斜齿。
权利要求
1.一个具有自行增力的机电式局部覆层-盘式制动器，具有一个操纵装置，具有一个摩擦制动覆层，它为了制动可通过操纵装置顶压制动盘，还具有一个自行增力装置，它使一个在摩擦制动覆层顶压旋转的制动盘时由制动盘施加到摩擦制动覆层上的的摩擦力转变成顶压力，该顶压力使摩擦制动覆层顶压制动盘，其特征在于，所述自行增力装置(68)具有一个斜面机构(44，46，48，50，52，54)，并且该斜面机构(44，46，48，50，52，54)的斜面(50，52，54)具有一个螺旋形的、相互间同心且与制动盘(16)的一个旋转轴线至少接近同心的走向，并且不仅横向于制动盘(16)(进给运动)而且基本圆弧形地在制动盘(16)的圆周方向上使摩擦制动覆层顶压制动盘(16)。
2.如权利要求1所述的机电式局部覆层-盘式制动器，其特征在于，所述斜面机构(44，46，48，50，52，54)具有滚动体(44，46，48)，并且所述斜面(50，52，54)使滚动体(44，46，48)在螺旋形轨迹上以相同的升角导引。
3.如权利要求2所述的机电式局部覆层-盘式制动器，其特征在于，所述斜面机构(44，46，48，50，52，54)具有三个球体(44，46，48)作为滚动体，它们设置在一个假想三角形(58)的顶角上。
4.如权利要求1所述的机电式局部覆层-盘式制动器，其特征在于，所述盘式制动器(10)具有一个框架(40，56，58)，所述摩擦制动覆层(60)在顶压制动盘(16)时支承在该框架上并且该框架与摩擦制动覆层(60)的表面中心点位于一个高度上。
5.如权利要求3所述的机电式局部覆层-盘式制动器，其特征在于，所述通过滚动体(44，46，48)支承的摩擦制动覆层(60)的一个表面中心点位于假想的三角形(58)内部。
6.如权利要求2所述的机电式局部覆层-盘式制动器，其特征在于，所述滚动体(44，46，48)通过一个固定体(66)固定，它使滚动体(44，46，48)相互间保持其间距并相互间固定在其位置上。
7.如权利要求1所述的机电式局部覆层-盘式制动器，其特征在于，所述盘式制动器(10)具有一个滑动部件的封盖(20；30，64)。
8.如权利要求7所述的机电式局部覆层-盘式制动器，其特征在于，所述盘式制动器(10)具有一个悬浮鞍(14)，在其中衬入摩擦制动覆层(36，60)并且该悬浮鞍通过一个鞍导向体(23)横向于制动盘(16)可滑移地导引，并且所述鞍导向体(18，20，33)具有一个封盖(20，24，26)。
9.如权利要求7所述的机电式局部覆层-盘式制动器，其特征在于，所述盘式制动器(10)具有一个用于操纵装置(70)和/或自行增力装置(68)的封盖(30，32，64)。
10.如权利要求1所述的机电式局部覆层-盘式制动器，其特征在于，所述操纵装置(70)具有一个用于使斜面机构(44，46，48，50，52，54)的斜面(50，52，54)相互滑移的冠状齿轮传动机构(78，80)。
11.如权利要求1所述的机电式局部覆层-盘式制动器，其特征在于，一个制动鞍(14)具有一个滑动轴承(22)，通过它使制动鞍横向于制动盘(16)可滑移地导引，所述滑动轴承(22)与制动盘(16)基本设置在一个假想的平面里面。
12.如权利要求11所述的机电式局部覆层-盘式制动器，其特征在于，所述制动鞍(14)具有一个防止倾翻的支承机构(24，26)用于使滑动轴承(22)卸载。
13.如权利要求1所述的机电式局部覆层-盘式制动器，其特征在于，所述操纵装置(70)通过大的杠杆臂径向相对于制动盘(16)在斜面(50，52，54)以外作用于斜面机构(44，46，48，50，52，54)。
全文摘要
本发明涉及一种机电式盘式制动器(10)，它具有通过一个斜面机构(44，46，48，50，52，54)实现的自行增力。为了使盘式制动器(10)免受污染，本发明建议一种滑动部件的封盖(30，32，64；18，20)。此外本发明规定，通过三个滚动体(44，46，48)的三点支承并由此静态确定地支承一个摩擦制动覆层(60)以及设有一个用于操纵盘式制动器(10)的冠状齿轮传动机构(78，80)，它对于位置误差是不敏感的并且不引起轴向力。
文档编号F16D65/18GK1833118SQ200480022655
公开日2006年9月13日 申请日期2004年7月1日 优先权日2003年8月7日
发明者D·鲍曼, D·霍夫曼, H·沃勒特, W·纳格尔, A·亨克, B·福伊茨克, B·格策尔曼 申请人:罗伯特·博世有限公司