专利名称：噪声降低的电动制动执行器的制作方法
技术领域：
本发明涉及制动器特别是机动车辆制动器领域。更确切地说，本发 明涉及一种能被电马达致动的制动执行器。
背景技术：
电马达致动的制动执行器用于机动车辆的行车制动器和手刹(也称 为驻车制动器)。关于这种只依靠电缆或者液压致动的制动器，其设计优 点是驾驶员不用施加大的肌力来致动制动器。电致动的制动器也可以有 效地与现代车辆电子元件相结合。因此制动器的应用和释放可独立于其 它记录事件或者测量值。例如，在"爬坡启动"中制动器能自动释放， 从而驾驶员不用除了控制加速器和离合器的相互作用外还要操作制动 器。如果车辆具有自动变速箱，则加速器踏板的致动可足以在爬坡时启 动而不会引起车辆沿错误方向行驶，也不会在不利的操作时间操作驱动 马达。
几种已知的方案是将具有卡钳和摩擦片的制动执行器直接结合在车 轮处。如果适当设计，按照这种方式配备的车辆制动器可以形成例如不 用与中央控制单元通讯也能可靠操作的自主系统。
为了得到电动操作的制动执行器中进行制动所需的动力，电马达的 扭矩通常通过一个或者多个传动级而减小。在这种情况下，各个传动级 的种类通常可以变化为正齿轮机构、蜗轮机构、行星齿轮机构、盘车机 构或者皮带传动机构。后者在机动车辆结构中被证明是特别成功的，因 为与多数其它传动种类相比，其具有很好的减噪性能，因此能有效地使
传动系其余部分与电马达产生的结构噪声隔离。
显然，尽管皮带传动机构具有好的减噪性能，但整个制动执行器通 常不能达到期望的减噪性能，因为在一些情况下执行器的其它部件传递
由皮带单元周围的电马达产生的振动。允许使后继传动系与电马达产生 的结构噪声完全隔离的解决方案在制造和装配上成本高，由于使用大量 零件而通常易于出现故障，而且可能有损整个传动组件的扭矩传递精度。 因此，本发明的目的是提供一种克服所述缺陷的制动执行器。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种电驱动的制动执行器，该制动执 行器包括用于产生扭矩的电马达、扭矩传递装置和扭矩输送元件，其中 所述电马达具有马达轴并且所述扭矩传递装置具有齿轮机构，该齿轮机 构具有与所述马达轴平行的齿轮轴，其中通过带传动装置从所述电马达
向所述齿轮机构传递扭矩，并且所述马达轴与所述齿轮轴之间的距离借 助一刚性间隔件固定。这里，该间隔件的相对两端被定位在由所述带传 动装置的皮带所限定的平面的不同侧。换句话说，为了实现改进的紧固， 所述间隔件例如以S形或Z形穿过皮带平面延伸。
所述制动执行器可包括执行器外壳，并且该执行器的至少一个部件 (例如间隔件)可通过减振元件被支撑在所述执行器外壳处。
所述扭矩传递装置可包括具有皮带和至少两个皮带轮的皮带传动机 构。同样可以构想替代传动设计，例如正齿轮机构或者蜗轮机构，就使 用寿命和结构空间来说后者是有利的。
皮带传动机构特别是皮带可确保就振动而言将执行器的后继部件与 电马达隔离从而确保减振。所述皮带可由弹性材料制造以帮助减振。
根据第一变型，所述皮带可以是无齿带。根据第二变型，所述皮带
形成为齿形带。在第二变型的情况下，齿形带和带轮可具有小于2.5mm 特别是小于1.5mm的相互对应的节距。当节距减小时，切入冲击减小并 且振动趋势减小。齿形带和带轮可以具有螺旋齿，从而进一步降低振动 趋势，并且在皮带和带轮之间获得更均匀的扭矩传递。
在皮带传动机构的情况下，通过马达的相应轴以及齿轮机构的相应 轴借助于所述刚性间隔件也可使相关带轮的轴相对于彼此固定。换句话 说，所述间隔件可用于确定并保持带轮相互之间的距离。所述间隔件优
选为独立部件。然而，所述间隔件也可与执行器外壳成一体。
两个带轮中的至少一个可具有减振元件，所述减振元件用于传递扭 矩的并与该带轮的旋转轴线同轴。根据一个可行设计，所述带轮具有由
刚性材料制成的轮毂，并且在该轮毂周围以扭矩张紧(torque-tight)方式 设置由减振材料制成的元件，该带轮可直接与驱动带接触。在一个替代 设计中，所述减振元件位于所述轮毂和一环形齿轮之间。所述环形齿轮 和所述轮毂可由具有抗性的任选硬材料制成。烧结金属用于轮毂和硬成 分塑料材料用于环形齿轮被证明是成功的材料选择。
与轮毂和/或环形齿轮相比，所述减振元件有利地由软材料构成，优 选由至少略带弹性且具有高固有阻尼的材料构成。所述减振元件优选具 有与带轮轴的长度有关的恒定厚度；然而在一些情况下也可能具有不均 匀的厚度。所述减振元件通常被形成为距旋转轴线的平均距离恒定。该 元件可被沿着圆形线或者任意期望的曲线形成。为了影响带轮的扭矩传 递和减振特性，减振元件的半径长度可变化。在实践中，例如均匀的弯 曲突起被证明是成功的。
皮带传动机构或者另一元件可将电马达产生的扭矩传递至下游齿轮 机构，优选是行星齿轮机构。该行星齿轮机构可以是单级或多级设计。 在多级设计的情况下，同轴地设置不同的级是可取的。行星齿轮机构的 各级可具有太阳轮、多个行星轮，必要的话具有内齿轮。在齿轮机构的 多级设计的情况下，逐级内齿轮可结合成单个部件。
传递到行星轮的扭矩可通过可与太阳轮同轴旋转地安装的行星轮托 架从行星轮的轴传递。行星轮托架可具有一个或多个固定至该托架的部 件(例如销或者肋)，该托架的扭矩可经由所述部件传递至与其同轴固定 并可旋转地安装的另一齿轮部件。该另一齿轮部件有利地被设置在行星 轮的面向传动输出件的一侧。为了平稳运转，有利的是使固定在托架上 的部件被设计成径向对称或者规则地沿着与托架的旋转轴线同轴的圆形 线。固定在托架上的部件有利地接合在所述另一齿轮部件的相应凹槽中。 这些凹槽可衬有减振材料。
根据本发明的第二方面，提供一种电驱动的制动执行器，该制动执
行器包括执行器外壳、用于产生扭矩的电马达、扭矩传递装置和扭矩输 送元件，其中该执行器的至少一个部件通过一减振元件被支撑在所述执 行器外壳处和/或其中通过一减振元件从所述电马达向所述扭矩输送元件 传递扭矩。
可选择所述执行器外壳的材料和设计以获得进一步的减噪性能。例 如，可以使用压铸铝或者注射成型塑料材料。另外，该外壳可在一侧或 两侧全部或局部由减振材料层覆盖。执行器外壳的不同部分可任选地由 不同的材料和/或设计构成。
所述制动执行器可包括齿轮机构，特别是行星齿轮机构。行星齿轮 机构的内齿轮通过一个或多个由减振材料制成的元件被支撑在所述执行 器外壳处。如果使用了多个这样的元件，则这些元件优选沿着内齿轮的 圆周均匀分布。在由减振材料制成的单个部件的情况下，可完全包括内 齿轮或者只是覆盖内齿轮的一部分。
产生扭矩的电马达可通过至少一个减振材料元件被支撑在执行器外 壳处。根据第一种可行设计，这种元件可在电马达的无扭矩输送的端部 与马达轴对准。根据再一可行设计， 一个或多个减振材料元件可沿周向 围绕电马达布置。另外，上述可行设计也可组合。
如已经提到的，设置刚性间隔件以固定电马达的马达轴和与马达轴 至少大致平行的齿轮轴之间的距离。该间隔件通过至少一个减振元件被 有利地支撑在所述执行器外壳处。根据第一变型，所述间隔件和该间隔 件借以支撑在执行器外壳处的所述至少一个减振元件为两个独立的部 件。这种方法能使得例如所述至少一个减振元件在所述间隔件被安装之 前首先被紧固在所述执行器外壳的区域中。根据第二变型，所述间隔件 和所述至少一个减振元件被连接在一起(例如通过两部件式连接)因此 形成可单独手动操作的间隔部件。
根据一种变型， 一个或者多个减振元件可由弹性体构成。同样可构 想其他材料，特别是对于不同元件使用不同的减振材料。
所述电马达可具有5个以上的多个电极以有助于低振动运转。特别 是电极数量也可为7个。该电马达还可具有精密平衡电枢。也可具有胶
粘磁通片和/或阻尼刷。通过使用无刷电马达和/或扭矩减小的电马达可实 现进一步降低噪声。而且，该电马达可例如通过电子控制系统而在减小 运转噪声的速度范围内运转。
所述电驱动的制动执行器可以是一制动系统的一部分，该制动系统 例如是车辆制动系统。所述制动执行器可与手刹或者行车制动器相关联。 所述制动执行器还可同时与手刹和行车制动器相关联。
通过优选实施方式的以下描述和附图将显现本发明的进一步细节和 优点，其中
图1表示根据本发明的制动执行器的一个实施方式的剖视图2表示根据图1的制动执行器的皮带传动机构的立体图3表示根据图1的制动执行器的行星齿轮机构的内齿轮的立体图4表示根据图1的制动执行器的间隔件的立体图5表示根据图1的制动执行器的行星齿轮机构的分解图6表示根据图1带制动执行器的具有输出销的托架板的立体图。
具体实施例方式
下面描述可被电马达致动的制动执行器的一个实施方式。所述制动 执行器传递可被用来致动车辆制动器(未示出)的扭矩。
图1表示通过具有执行器外壳12的制动执行器10的局部剖视图， 该执行器外壳12包括外壳体14和外壳盖16。外壳盖16包括连接插座 18并安置在外壳体的位于图1顶部的边缘上。连接插座18与电马达20 的接头电连接。
电马达20通过精确地装配在外壳体14的凹槽中而被保持，并通过 减振材料制成的元件22而将其底端支撑在外壳体14的底部处。电马达 20在其面向外壳盖的一侧具有第一齿形皮带轮24。该第一齿形皮带轮通 过扭矩张紧方式被连接至电马达20的轴。
齿形皮带26将从第一齿形皮带轮24传递来的扭矩传递至第二齿形皮带轮28。齿形皮带轮24和28以及齿形皮带26具有大约2。的螺旋齿 系，节距为2mm。第一齿形皮带轮24具有22个齿，第二齿形皮带轮28 具有69个齿。因此，皮带传动机构的传动比大约是3.13: 1。
刚性间隔件30在其位于图1中的左侧的端部被非主动连接至电马达 20的主体的顶端。间隔件30的右手端形成支承第二齿形皮带轮28的轴 32所用的保持部。间隔件30的两端位于由齿形皮带26限定的平面的相 对两侧。这通过使间隔件形成近似S形状而更为方便。间隔件30的中央 部分穿过在两个齿形皮带轮24和28之间延伸的自由空间。间隔件30在 其顶侧通过由例如弹性体之类的减振材料制成的元件32而以吸振方式相 对于外壳盖16被支撑。
两级行星齿轮机构34被齿形皮带轮28驱动。在本设计中行星齿轮 机构34的内齿轮36在其内侧具有用于两个传动级的两种不同齿系。内 齿轮36通过三个由弹性减振材料制成的元件38抵靠外壳体14被支撑。 底部封闭环40保护行星齿轮机构34的内部齿轮零件(图中未示出)以 免这些零件从内齿轮36中掉出。销42形成执行器的扭矩输出件，并用 于通过另外的铰接零件致动一个或多个制动块。在销42的外侧可具有便 于扭矩传递的轮廓。在所选设计中为"阳"Torx轮廓，销42借助该轮廓 而以扭矩张紧方式接合在最终致动制动块的机构中。所述机构可包括主 轴传动机构。
图2表示齿形皮带传动机构48的立体图，齿形皮带传动机构48包 括齿形皮带轮24和28以及齿形皮带26。可以清楚地看到行星齿轮机构 34的第一级的太阳轮50以旋转刚性方式连接至齿形皮带轮28。齿形皮 带轮28包括环形齿轮52、与齿形皮带轮28的旋转轴线同轴并由减振弹 性体材料54制成的衬套、以及带有太阳轮50的轮毂56。在所示的设计 中环形齿轮52内侧具有6个弯曲的突起(或填充部)，它们与厚度基本 恒定的减振材料54以扭矩传递方式主动邻接。在轮毂56的外周具有相 应的弯曲凹部，从而环形齿轮52与轮毂56之间总体上获得扭矩张紧连 接。在实践中轮毂56使用材料PBT-GF30被证实是成功的。
图3表示在图1中安装在电马达20和行星齿轮机构34之间的间隔
件30的立体图。间隔件的在图3中位于左侧的一侧非主动连接至电马达 20。在图3中位于右侧的一侧可清楚地看到用于轴32的保持部的外周被 设计成带8个楔的多楔形轮廓。间隔件30由诸如硬塑料材料或金属之类 的刚性材料制成。
图4表示固定有元件38的内齿轮36，所述元件38由减振材料构成。 用EPDM (乙烯-丙烯-二烯烃橡胶)制造元件38被证实是有利的。在装 配状态下，内齿轮36通过元件38支撑在外壳体14处。可以清楚地看到 内齿轮的用于行星齿轮机构34的两个传动级的两个内齿系。图4底部的 齿系被设置成沿着比顶部齿系的略小的圆周，从而确保行星齿轮机构可 被装配。
图5表示行星齿轮机构34的结构分解图。在该图中，最上部示出了 第二皮带轮28，该皮带轮的太阳轮50穿入后续装配的内齿轮36。三个 行星轮60在太阳轮50和内齿轮36之间在内齿轮36内部运转。这三个 行星轮60的轴62以扭矩传递方式被紧固至第一行星轮托架64，该第一 行星轮托架64在其与行星轮60相反的一侧支承第二太阳轮66。在所示 的设计中轴62、行星轮托架64和太阳轮66形成单个部件68。
另外的四个行星轮70被设置在第二太阳轮66和内齿轮36之间。这 四个行星轮70在紧固至另一行星轮托架74的四个销状轴72上运转。这 四个轴72延伸穿过行星轮托架74中的相关孔，使得轴部76在托架74 的位于图5底部的一侧突出。可通过这些突出的轴部76或者单独的部件 向下游的传动部件78传递扭矩。
穿过托架74的轴部76可形成轴72的延伸部，因而销部76和轴72 在所有情况下形成一体部件。当行星轮托架74形成为塑料零件时，部分 76和轴72可被独立模制，例如利用双组分注射成形工序。
在所示实施方式中，所述两个太阳轮50、 66具有与各自的行星轮 60、 70的节距相对应的不同节距。在内齿轮36中同样形成具有不同节距 的两个环形齿轮。
图6表示行星齿轮机构34的位于输出侧的传动部件78的立体图， 该传动部件具有用于扭矩传递的仿形销42，并具有由减振材料构成的衬
套80，这些衬套80位于部件78中为它们提供的凹槽中。在这里示出的 实施方式中，所述凹槽和衬套80基本上是径向对称的。传动部件78被 安装在行星齿轮机构34的输出侧，从而被沿着圆形路径引导通过行星齿 轮机构34的输出侧的轴部76 (未示出)接合在减振元件80的指定保持 部中，从而将扭矩传递至部件78。元件80可例如硫化到部件78上，或 者单独制造然后安装到部件78上。
权利要求
1、一种电驱动的制动执行器(10)，该制动执行器包括用于产生扭矩的电马达(20)、扭矩传递装置(34，48)和扭矩输送元件(42)，其中所述电马达(20)具有马达轴并且所述扭矩传递装置具有齿轮机构(34)，该齿轮机构具有与所述马达轴平行的齿轮轴，其中通过带传动装置(24，26，28)从所述电马达(20)向所述齿轮机构(34)传递扭矩，并且所述马达轴与所述齿轮轴之间的距离借助一刚性间隔件(30)固定，其中该间隔件(30)的相对两端被定位在由所述带传动装置(24，26，28)的皮带(26)限定的平面的不同侧。
2、 根据权利要求1所述的制动执行器，其特征在于，该执行器包括 执行器外壳(12)和减振元件(22， 38)，其中所述执行器的至少一个部 件通过所述减振元件(22， 38)被支撑在所述执行器外壳(12)处。
3、 根据权利要求2所述的制动执行器，其特征在于，所述齿轮机构 (34)通过至少一个减振元件(38)被支撑在所述执行器外壳(12)处。
4、 根据权利要求3所述的制动执行器，其特征在于，所述齿轮机构是 具有至少一个内齿轮(36)的行星齿轮机构(34)，其中所述至少一个内齿 轮(36)通过所述至少一个减振元件(38)被支撑在所述执行器外壳处。
5、 根据权利要求2至4中任一项所述的制动执行器，其特征在于，所 述电马达(20)通过至少一个减振元件(22)被支撑在所述执行器外壳处。
6、 根据权利要求2至5中任一项所述的制动执行器，其特征在于， 所述间隔件(30)通过至少一个减振元件(32)被支撑在所述执行器外 壳(12)处。
7、 根据权利要求6所述的制动执行器，其特征在于，所述间隔件(30) 和所述至少一个减振元件(32)被牢固地连接在一起并形成可被单独操 作的独立部件。
8、 根据前述任一权利要求所述的制动执行器，其特征在于，所述减 振元件是弹性体元件。
9、 根据前述任一权利要求所述的制动执行器，其特征在于，所述电马达(20)具有下面至少一个特征5个以上的多个电极；精密平衡电枢; 胶粘磁通片；阻尼刷。
10、 根据前述任一权利要求所述的制动执行器，其特征在于，所述 间隔件(30)在至少一侧形成有用于保持轴的支承件。
11、 根据前述任一权利要求所述的制动执行器，其特征在于，所述 间隔件(30)为S形或Z形型式。
12、 根据前述任一权利要求所述的制动执行器，其特征在于，所述 间隔件(30)在一侧具有用于连接至所述电马达(20)的外壳的成形部。
13、 一种电驱动的制动执行器(10)，该制动执行器包括用于产生扭 矩的电马达(20)、包括至少一个扭矩传递部件(48)的扭矩传递装置(34)， 其中所述扭矩传递部件(48)包括传递扭矩并与其旋转轴线同轴的减振 元件(54)。
14、 根据权利要求13所述的制动执行器，其特征在于，所述扭矩传 递部件(48)包括轮毂(56)和与所述轮毂(56)同轴的环形齿轮(52)， 其中所述减振元件(54)以扭矩张紧方式将所述轮毂(56)和所述环形 齿轮(52)连接在一起。
15、 根据权利要求13或14所述的制动执行器，其中所述扭矩传递 部件(54)具有一旋转轴线，其特征在于所述减振元件围绕所述旋转轴 线延伸并且沿其路径具有基本恒定的横截面。
16、 根据权利要求13至15中任一项所述的制动执行器，其特征在 于，所述轮毂(56)具有多个径向突起。
17、 根据权利要求16所述的制动执行器，其特征在于，所述突起沿 所述扭矩传递部件(54)的旋转轴线大致旋转对称。
18、 根据权利要求14至17中任一项所述的制动执行器，其特征在 于，所述轮毂(56)由烧结金属构成。
19、 一种制动系统，特别是机动车辆制动系统，该制动系统具有根 据权利要求1至18中任一项所述的电驱动的制动执行器(10)。
20、 根据权利要求19所述的制动系统，其特征在于，所述电驱动的 制动执行器(10)与行车制动器和/或手刹相关联。
全文摘要
本发明描述了一种电子制动执行器。该执行器包括外壳、电马达、扭矩传递装置和扭矩输出元件。所述扭矩传递装置是带有与马达轴平行的齿轮轴的齿轮机构，其中通过带传动装置从电马达向该齿轮机构传递扭矩。马达轴与齿轮轴之间的距离通过刚性间隔件而被固定，所述刚性间隔件的相对两端被定位在由所述带传动装置的皮带限定的平面的不同侧。
文档编号F16D65/18GK101395400SQ200780005928
公开日2009年3月25日 申请日期2007年2月16日 优先权日2006年2月20日
发明者格雷戈尔·珀尔茨根 申请人:卢卡斯汽车股份有限公司