专利名称：摩擦制动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种摩擦制动器，其包含制动件、优选制动钳，在该制动件上设置压紧装置以用于将摩擦衬片压靠到摩擦面、优选制动盘上。
背景技术：
为了合理设计电操作的制动器例如车辆的盘式制动器，需关注实际的用于操纵和磨损校准的力和能量。纯磨损校准在制动衬片使用寿命期间缓慢地实现并且用于在制动衬片(摩擦衬片)的连续磨损时维持在制动盘和制动衬片之间的一定间隙(通常低于Imm)或不让该间隙变得过大。在制动情况下必须也克服所述间隙，其中通过压紧来克服所述间隙应当在明显低于1秒内实现，因为否则制动器的响应时间会过长和危害安全性。大致可以认为间隙应当在大约十分之一秒内被克服。在轿车中通过压紧来克服间隙所需要的力大致在几个ION的范围内。该力随着制动器的状态(污染、腐蚀、老化等)、尺寸和构造方式不同而明显波动。在假定间隙为Imm和调整力为100N时，需要0. Iffs的功，为此在十分之一秒内需要1W。为了在全制动时需要的制动衬片在制动盘上的大的压紧力，在轿车中可能预计有几个10kN。所需要的定位位移通过制动器的制动衬片、制动钳和所有其它的高受载的部件中的弹性特性得出并且通常大约为几个l/10mm。在例如以40kN的最大力(假定平均力为20kN)和0. 5mm进行全制动时，用于压紧制动衬片所需要做的功是lOWs，如果在秒内操纵制动器那么用于全制动一个车轮的平均值是20W。车辆制动器所需要的操纵能量和功率因此是小的，特别是在正常制动而不是全制动的情况下；然而为此需要的力是非常高的。 因此显而易见的是，使用具有小的功率的操纵驱动装置和为此使用非常低摩擦的机构以产生所需要的大的力。这样的机构例如由DE 37 16 202 Al已知，其中一个制动衬片设置在一个保持件上，其借助于被驱动的凸轮定位或者松开。在保持件和凸轮之间设置一个中间件，凸轮贴靠在该中间件上并且该中间件在一个引导部中被引导。利用该中间件承受制动衬片的由于摩擦力而出现的带动力并且因此阻止制动衬片随着制动盘一起旋转。因此在这种制动器中自增强是不可能的并且总是全部压紧力必须由压紧机构施加。此外这样的制动器需要大的构造空间，因此该制动器仅仅能够有条件地应用。这样的制动器因此尤其是用作载重汽车制动器，在这种载重汽车中存在必要的构造空间。这样的用于盘式制动器的力传递的压紧机构因此例如由载重汽车的气压制动器已知。压缩空气然而仅仅大致具有液压制动器的压力的1/10，液压制动器例如用在轿车中。 因为载重汽车中活塞面积和制动盘直径较大，所以尽管可以利用附加的机械传动装置仍然可以实现制动衬片的压紧力，由此气压制动器应用在载重汽车中。在传统的液压盘式制动器中到处存在相同的压力并且因此相应的压紧力。因为不存在自增强，所以摩擦力和制动力矩是到处相同的。因此在这样的液压制动器中为均勻的制动给出极佳的前提，这也是为什么在如今的车辆中还安装液压制动器。实际上在气压制动器的情况下尝试模仿液压的盘式制动器，然而不是利用压缩空气(过小的压力)也不是利用液压，而是利用传动凸轮。用于制动所需要的力不能轻易地通过一个简单的杠杆在利用杠杆传动比的情况下产生，因为由于操纵驱动装置的有限的力，传动情况是如此不利的，使得尤其是由于在车辆车轮的区域的狭窄空间而不能在结构上实施这样的杠杆。在此特别是用于这样的杠杆的所需要的轴承的设置带来大问题，从而在实践中不能应用简单杠杆。这样的一个示例是DE 103 24 424 Al，其示出一种制动器，其为了制动而将支撑杠杆压靠在制动盘上。在此然而由于用于制动器的可供使用的安装位置和用于支撑杠杆的必要的支承装置，可能的力传动比是非常有限的。因此必须设置强力的驱动装置，其然而在实践中不利于应用在车辆中，或者制动器必须如在DE 103 24 424 Al中所述，通过自增强施加制动力的相当大的一部分。不相同的自增强和不可松开的锁死的风险总是与高自增强的制动器相关联，尤其是当形成的摩擦力高于期望值时。制动器的自增强越高，一方面制动力矩与摩擦系数的相关性越强并且另外一方面高的自增强总是与一个通过摩擦系数确定的角度相关联。因此高自增强的制动器对于精确的角度设定反应非常敏感，这使得这样的制动器的调节变得困难和麻烦。因此自增强也总是对于获得实际的制动力矩是成问题的。在已知的具有自增强的制动器中，例如在DE 103 24 424 Al或DE 101 56 348 Cl中所述，其示出电操纵的制动器，因此必须非常费力地阻止锁死或能够调节自增强的程度。从而在DE 101 56 348 Cl中例如为了调节自增强而设置两个驱动装置，它们相对工作，这相应提高了调节耗费。
发明内容
因此本发明的任务在于提供一种摩擦制动器，其在非常紧凑的构造方式的同时能够通过具有较小操纵能量的操纵驱动装置在非常短的时间内和非常低摩擦地提供用于制动所需要的力，而无必要的自增强份额。上述任务根据本发明如此实现，在压紧装置上设置保持件和操纵件，摩擦衬片贴靠在所述保持件上，操纵件可旋转地安装在制动件上并且操纵机构作用在操纵件以用于将操纵件枢转，在保持件中可旋转地安装销子并且销子设置在操纵件上，其中，销子的旋转轴线相对于操纵件的旋转轴线偏心地布置。该任务同样如此解决，在压紧装置上设置保持件和操纵件，摩擦衬片贴靠在所述保持件上，操纵件可旋转地安装在制动件上并且操纵机构作用在操纵件以将操纵件枢转，并且在操纵件上设置凸轮和在保持件上设置止挡，该止挡与所述凸轮协同作用，以便阻止由于出现的带动力而带动保持件。通过每一个布置可以在非常小的空间中实现高的力传动比，这也使得可以使用具有较小能量的操纵驱动装置。由此并且通过特别紧凑的构造方式，也可以实现非常小的行程，这使得可以实现摩擦制动器的非常短的响应时间。为了尽管如此仍然允许将自增强用作有用的效果，在操纵件和销子具有偏心的旋转轴线的实施方式中可以规定，摩擦衬片刚性固定在保持件上，因此可以实现自增强。在具有凸轮的制动器的实施方式中，如此可以实现自增强，即通过止挡阻止保持件的带动。自增强在根据本发明的摩擦制动器中然而不是用作基础原理，而是仅仅在某些情况下作为有用的效果。所需要的制动力的产生不单单基于自增强，而是主要由压紧机构施加。制动器的自增强然而根据本发明是允许的并且可以是舒适的可调节的和支持制动的附加效果，例如因为在轿车中在全制动时由于动态的车轮负载分布在前面需要非常大的制动力。特别有利的是设置轴件作为操纵件，销子设置在该轴件的轴向端部上，因为这样的轴件可以非常简单地且借助于标准构件例如滚动轴承可旋转地支承。
6
同样有利的是，设置空心轴作为操纵件，偏心于空心轴的旋转轴线地设置连贯的轴向的凹部并且销子被插入该凹部中，因为因此一方面可以非常简单地实现支承并且另外一方面也可以非常简单地制造所需要的离心度。作为另外有利的构造可以规定，设置空心轴作为操纵件，连贯的轴向的凹部设计有非圆形的横截面并且销子被插入该凹部中。这样的凹部可以非常简单地制造并且使得可以将制动器在两个方向上相同效果地运行。如果销子的旋转轴线如此设置在一个初始位置，使得通过由此形成的、在距离和角度方面相对于操纵件的旋转轴线的偏心度，在制动衬片的压紧运动开始时出现自削弱和 /或在压紧运动结束时出现自增强，那么压紧力(和因此制动效果)的分布可以经由压紧运动进行调节并且被优化设计，例如也根据操纵单元。在具有凸轮的实施方式中有利的是，凸轮的表面相对于保持件低摩擦地支承，因为所需要的操纵能量可以被减小并且可以降低制动器的可能的响应时间。为了在制动后以简单的方式将保持件拉回，一个弹簧的一个端部可以作用在保持件上，该弹簧的另外一个端部设置在一个可运动的制动件或一个固定的制动件上，或者凸轮与保持件连接。为了可以以简单的方式产生所需要的高的压紧力，优选在操纵件上设置杠杆件， 操纵件作用在该杠杆件上，因此可以实现非常高的杠杆传动比。对于摩擦制动器的连续运行有利的是，在可运动的制动件上设置磨损校准装置并且在磨损校准装置上设置压紧装置。通过这种方式可以简单和可靠地补偿进一步的磨损， 而不损害制动器的功能。特别有利地，在磨损校准装置上设置磨损校准驱动装置，该磨损校准驱动装置驱动丝杆，在该丝杆上设置螺纹套筒，该螺纹套筒设置在磨损校准件中并且压紧装置设置在磨损校准件上。在此可以非常简单地利用丝杆的自锁作用，以便在制动情况下可以将出现的高的压紧力传递至制动盘。为了可以减小摩擦和因此减小磨损，可以有利地在磨损校准装置上设置间隙恢复装置，其在制动后恢复间隙。因此可以确保在制动之后制动衬片完全从摩擦面上抬起。为此特别有利地，在磨损校准装置的可运动部件上、优选在磨损校准件上设置凹部，销钉设置在该凹部中并且销钉通过一个弹簧被朝向摩擦制动器的一个位置固定的部分、优选车轮支承件弹性加载，销钉以侧向间隙安装在凹部中。因此可以以结构上特别的布置确保间隙在制动后被恢复。在经常的或长的制动中可能发生的是，制动器强烈加热，这导致制动器部件的热膨胀，这又可能导致制动衬片在制动后没有完全从摩擦面上抬起并且仍然存在压紧力。这导致加剧磨损并且可能导致制动器的锁死。为了避免这种情况，在压紧装置上设置位移裕量，以便将保持件往回拉动越过初始位置。替代地，磨损校准装置可以设计有功率裕量以便克服在制动之后剩余的压紧力。根据本发明的摩擦制动器优选被一个控制单元控制，其经由电缆与设置在摩擦制动器的部件上的传感器连接并且从所述传感器获得测量值并且将测量值加工成控制信号， 并且控制单元经由电缆与磨损校准装置和/或压紧装置连接。因此可以确保摩擦制动器在任何情况下都被最佳控制或操纵，这提高了制动器或安装制动器的车辆的安全性。为了简化传感器系统可以规定，在控制单元中由测量的测量值能够获得其它的值并且能够将所述其它的值加工成控制信号。因此可以节省传感器并且可以利用可供使用的公式、模块等等以高精度确定所需要的值。
为了以简单的方式进一步提高运行安全性，可以规定，在控制单元中能够通过测量电参数或通过各测量值的比较或通过将测量值与存储值比较，监控摩擦制动器的可应用性。控制单元也可以用于在故障情况下为提高运行安全性而使得制动成为可能，当控制单元为了制动而仅仅激活磨损校准装置或仅仅激活压紧装置时。同时为了进一步提高运行安全性，可以规定，摩擦制动器的电缆、传感器、致动器、控制单元、电气单元和/或电子单元设置成冗余的。控制单元也可以通过简单的方式进行编程，以便控制单元激活磨损校准装置和/或控制压紧装置以实现驻车制动功能或起动辅助。为了消除或减小制动滞后的不利后果，优选规定，为了期望的操纵或调节过程，控制单元确定用于磨损校准装置和/或控制压紧装置的位移预设定并且给磨损校准装置和/ 或控制压紧装置发送位移预设定的控制信号。然而也可以为摩擦制动器在控制单元中存储制动滞后并且控制单元在给磨损校准装置和/或控制压紧装置产生控制信号时补偿制动滞后。当在摩擦面两侧设置都设置一个摩擦衬片并且在两侧都设置一个压紧装置时，压紧运动有利地变小，因为压紧装置分别仅仅需要压紧一个摩擦衬片。这能够导致较好的摩擦制动器的响应时间或者优化压紧的传动比。完全特别有利的是，根据本发明的摩擦制动器也可以用作摩擦式离合器，因为在摩擦制动器和摩擦式离合器的基础原理之间没有区别。
下面将参照一些示意的、示出有利的实施例的附图1至9对本发明做详细说明。附图表示图1本发明提出的摩擦制动器的透视图，在此设计成盘式制动器；图2本发明提出的制动器(在此也设计成盘式制动器)的压紧装置的详细视图；图3本发明提出的另外一种构造的制动器(在此也设计成盘式制动器)的详细视图；图4本发明提出的制动器的压紧装置的另外的构造；图5和6盘式制动器的示意图，其具有用于在制动之前和之后恢复间隙的装置；图7偏心度对于自增强的影响的示意图；图8和图9本发明提出的摩擦制动器作为摩擦式离合器的应用。
具体实施例方式在图1中示出根据本发明的摩擦制动器1 (在此例如是用于车辆车轮的盘式制动器)。下面的设计借助于盘式制动器进行阐述。因为在摩擦制动器中原理上总是存在这样的任务磨损校准和克服间隙、施加高的衬片压紧力和必要时自增强以及低摩擦的操纵，所以该方法同样也适合于其它的摩擦制动器如多盘制动器(盘叠制动器)，其中盘叠中的第一个和最后一个盘被相向压紧，并且适合于蹄式制动器，其中(大多)两个蹄片在外部或在内部被压靠在制动鼓上。对于所有的摩擦制动器共同的是，摩擦衬片(在此是制动衬片) 借助于压紧装置被压向摩擦面(盘或鼓)。
在车轮支承件2上以已知的方式可旋转地支承(在此未示出的)车轮并且制动盘 3以同样已知的方式设置在车轮支承件上。在车轮支承件2上在此也可运动地设置制动器的可运动的部分(在此是制动钳4)。制动钳4然而也可以设置在车辆的一个其它的固定部分上。制动钳4在此设计成已知的浮钳，其中制动钳4包围嵌接制动盘3并且在制动盘 3的两侧各设置一个摩擦衬片5 (在此是制动衬片)。制动钳4在此通过两个设置在车轮支承件2上的引导杆6被引导和保持。制动钳4当然也可以构成为不同于浮钳并且也可以以不同于通过两个引导杆的方式设置在车轮支承件2上。可以设置一个磨损校准装置7作为摩擦制动器1的可运动的部分，在该磨损校准装置设置压紧装置10以用于将制动衬片5压靠在制动盘3上，如下面借助于附图2还要详细阐述。磨损校准装置7可以如在示出的实施例中设置在制动钳4上，然而也可以设置在摩擦制动器1的一个固定部分上。磨损校准装置7用于补偿由于制动器1的运行而出现的磨损并且在制动衬片5和制动盘3之间维持期望的间隙。为此在制动钳4中设置丝杆9，其被磨损校准马达8(例如简单的电动机)驱动。在丝杆9上设置一个可运动的磨损校准件 11，例如经由与丝杆9适配的(在图1中不可见的)螺纹套筒17，该螺纹套筒通过磨损校准马达8实现的丝杆9的转动可直线来回移动。通过这种方式，可以通过丝杆9的转动，将磨损校准件11和因此制动衬片5移动以维持期望的间隙。即使在非常差的螺纹效率时该任务可以利用螺纹完成，这具有附加的优点，即磨损校准在负载作用下自锁死，例如当在制动时引入附加的压紧力时。磨损校准装置7在所示出的实施例中也部分承受在制动时出现的制动衬片5的摩擦力并且将该摩擦力经由设置在车轮支承件2上的磨损校准止挡12导入车轮支承件2中，以便阻止摩擦制动器1被带动旋转。为了能够在两个行驶方向上应用摩擦制动器1，不仅在上部而且在下部设置磨损校准止挡12。压紧装置10用于操纵摩擦制动器1，即用于将制动衬片5压紧到制动盘3上。为此制动衬片5可以刚性固定在压紧装置10的保持件13上并且压紧装置如下面还要详细阐述地设置在制动钳4的一个部分上，在此设置在磨损校准装置7上。保持件13在此构成为U形的并且包围嵌接磨损校准装置7的一个部分，例如磨损校准件1，或包围嵌接制动钳 4的一个另外的部分。压紧装置10通过操纵机构14(例如在此是杆)被操纵，其中操纵机构14通过操纵驱动装置15被驱动。操纵驱动装置15施加压紧能量，其通过压紧装置10 以高的低摩擦的传动比转换成制动衬片5的高的压紧力。操纵驱动装置15例如是电动机， 其经由杠杆操纵操纵机构14。通过将压紧装置10直接和刚性地与保持件13 (或制动衬片 5)连接，使得产生的带动力也作用在压紧装置10上，因此可以产生自增强，这接下来还有详细阐述。图2示出压紧机构的细节和剖切图，为了更好地显示，该图无保持件13，部分无轴承，无操纵机构15和仅仅具有磨损校准装置7。操纵件20经由轴承21可旋转地支承在一个制动件中，在此是支承在磨损校准装置7或制动钳4的一个另外的部分中。操纵件20在此设计成轴件23，其具有固定在其上的杠杆件22，其例如在此设置在轴件23的一个轴向端部上。在轴件23上设置轴承21。操纵件14作用在杠杆件22上，因此操纵件20可以围绕轴承21的旋转轴线M枢转。在操纵件20上在一个轴向端部上设置一个轴向的销子25，其经由轴承沈可旋转地支承设置在压紧装置10的保持件13中。在保持件13设计成U形时，如在所示的实施例中，优选在操纵件20的两侧设置轴向的销子25和轴承沈。销子25的旋转轴线27然而偏心于操纵件20的旋转轴线M设计，这在图2中通过偏心度E表示。因为操纵件20设置在一个制动件，如制动钳4或磨损校准装置7中，所以通过操纵件20的枢转，保持件13通过销子25的偏心度E被朝向制动盘3运动或从制动盘移开并且因此制动衬片5被压紧或被松开。如果操纵件20设置在磨损校准装置7上，那么丝杆9 的自锁的螺纹确保了，通过压紧装置10可以将压紧力施加在制动衬片5上。如果磨损校准装置7不是利用丝杆9实施，那么规定当压紧装置10被操纵时磨损校准装置7被固定。为了将制动衬片5均勻压靠在制动盘3上，在压紧装置10中也可以设置两个或多个具有销子25的操纵件20。同样可以考虑的是销子25仅仅设置在操纵件20的一侧上。 在所示出的例子中设置两个操纵件20，在所述操纵件上在两侧分别设置一个销子25，其分别经由轴承沈支承在保持件13中。压紧力在此因此有利地在四个位置上并且因此非常均勻地被导入制动衬片5中。这两个操纵件20的杠杆件22在此可以也经由连接件观连接成一个平行四连杆机构，以便实现两个操纵件20的强制的同步运动。操纵件14在此仅必须作用在其中一个杠杆件22上。在多个操纵件20时，可以为各单个操纵件20设置杠杆件 22的多个不同的几何形状，偏心度E (数值和角度)和/或长度，以便产生局部不同的压紧力和运动。销子25可以刚性固定在操纵件20上，例如通过焊接或通过操纵件20与销子25的一体制造。替代地，操纵件20的轴件23也可以设计成空心轴，其中轴向的连贯的凹部29， 在此是圆形的钻孔(通过图3中的虚线表示)，偏心于操纵件20的旋转轴线M地穿过轴件 23。在该钻孔四中现在可以插入一个连贯的销子25，其因此也设置成偏心于操纵件20的旋转轴线M。在图3中示出本发明的摩擦制动器的另外一个有利的构造。在该示例中在操纵件 20没有设置连贯的偏心布置的钻孔四，销子25通过该钻孔插入，而是设置贯穿操纵件20 的具有非圆横截面的凹部30，例如在此是长孔形式，销子25被插入该长孔中，其中销子25 可运动地设置在凹部30中。凹部30的横截面然而也可以具有其它的形状，例如椭圆形的或弯曲的长孔。偏心度E在此凹部30的形状通过销子25在非圆的凹部30的两个端部之间的可运动性形成，这接下来借助于长孔的示例进行阐述。通过利用压紧装置10压紧制动衬片5，销子25在凹部30 (在此是长孔)中根据操纵件20的位置被压向长孔30的一个端部(其如同止挡起作用)，因此在操纵件20的旋转轴线M和产生的销子25的旋转轴线27之间重新形成偏心度E。因此形成压紧力的围绕轴承21的旋转轴线M的作用点。压紧力经由销子25和轴承沈被引入保持件13中和因此被引入制动衬片5中。为了反向的行驶方向，操纵件20被逆转，如在图3中通过虚线示出， 由此销子25而后被压靠在凹部30的另外的端部上。在此如之前借助于图2所述，在此产生用于制动的压紧力。因为通过该设计，大的力限于凹部30的区域和限于销子25，所以杠杆件22的端部可以如上所述被用于驱动。因此对于两个行驶方向而言可以获得同等的制动，即使可能在利用出现的自增强的情况下。当然上述的轴承21J6可以如此设计，使得它们不是包围操纵件20或销子25的整个圆周，例如在使用传统的滚珠轴承时；而是仅仅包围对于压紧运动需要的圆周。同样操纵件20的轴件23或销子25也可以不具有圆形的横截面，而是例如仅仅具有一个圆部段。
制动衬片5不是一定要与保持件13刚性连接，而是也足够的是，制动衬片5仅仅贴靠在保持件13上。在这样的布置中然而可能出现自增强(Selfverstarkimg)，因为作用在制动衬片5上的带动力必须通过其它方式承受，例如通过磨损校准止挡12。在图4中示出摩擦制动器1的另外一个有利的构造，其具有压紧装置10以用于在小的行程和低的操纵能量的情况下产生高的压紧力。在此为了更好地理解，仅仅示出操纵件20和具有制动衬片5的保持件13，其中仅仅示出一个操纵件20。当然可以类似于上述， 也设置多个操纵件20，以便获得均勻的压紧。操纵件20又经由轴承21可旋转地设置在摩擦制动器1的可运动的部分中，例如制动钳4或磨损校准装置7中，并且可以又经由杠杆22 被枢转，如上详细所述。在操纵件20上在此一体成型或设置一个贴靠在保持件13上的凸轮31。在一个操纵件20然而也可以设置多个凸轮31，以便达到均勻的压紧。如果操纵件 20为了制动而被枢转，那么保持件13根据凸轮31的凸起曲线朝向制动盘2运动，其中通过凸起曲线的设计可以预定压紧力的分布。为了可以通过压紧装置10承受由于在制动衬片5 和制动盘3之间的摩擦而出现的带动力，这是自增强的前提，在保持件13上设置一个止挡， 其与凸轮31共同作用，以便阻止通过出现的带动力带动制动衬片5。止挡可以例如构成为保持件13上的凹陷33，凸轮31作用在该凹陷中。同样也可以考虑保持件13上的凸起，其与凸轮31共同作用以阻止一起旋转。为了在制动后将保持件I3与制动衬片5重新从制动盘2上抬起，可以在保持件13 上设置一个弹簧32的一个端部。弹簧32的另外的端部可以设置在摩擦制动器1的可运动的部分例如制动钳4或者磨损校准装置7上，或者也可以设置在摩擦制动器1的固定部分例如车轮支承件2上，因此在操纵件20往回枢转时通过弹簧32将保持件13重新拉回到初始位置。为了减小在凸轮表面和保持件13之间的摩擦可以规定，凸轮31的表面相对于保持件13低摩擦地支承，例如支承在一个合适的滚动轴承中。在这种情况下轴承也可以如此设计，使得保持件13与凸轮31固定连接，例如经由轴承保持架，因此保持件13在操纵件20 往回枢转时被拉回并且弹簧32变成多余的。当然也可能的是，磨损校准装置7和/或磨损校准止挡12设计成不同的，或者摩擦制动器1设计成没有磨损校准装置7。在后一种情况下压紧装置10可以直接设置在一个可运动的制动件(例如在所示出的实施例中是制动钳4)上。压紧装置10然而也可以设置在一个固定的制动件例如固定钳上。同样也可以考虑的是，制动钳4不是设计成浮钳，而是在制动盘3的一侧上设置仅仅一个制动衬片5。磨损校准装置7也可以在制动盘3的另外一侧上实现(在此在车辆外侧)或在制动盘3的两侧上。同样也可能的是，在制动盘3的两侧分别设置一个带有制动衬片5的压紧装置10 (如在图6中示出)。压紧运动在此变得较小，因为它们仅仅必须压紧一个衬片。这可以导致更好的响应时间或者允许优化压紧传动比。特别是由此得到特别有利的根据本发明的摩擦制动器1的构造，其具有构成为浮钳的制动钳4，在该制动钳上在制动盘3的一侧设置一个磨损校准装置7，在该磨损校准装置上设置具有制动衬片如的压紧装置10，并且在制动钳4上在制动盘3的另外一侧上设置具有制动衬片恥的压紧装置10 (图6)。为了在非常小的行程和在较低的操纵能量的情况下可以达到所需要的高的压紧力，需要非常高的力传动比，其由此达到，即将偏心度E选择成非常小或者凸轮31的凸起曲线相应设计。对于根据本发明的盘式制动器1而言，偏心度E或凸轮31的凸起在轿车的情况下在大约0. Imm至Imm之间的范围内，因此在盘式制动器1的足够的紧凑度时可以实现大约1 20至1 500的力传动比(在轿车的情况下在杠杆件22的长度为大约20mm至 50mm时)。偏心度E或凸轮31的凸起的下限由必须被克服的结构件的弹性变形得出。杠杆件22的长度由于可供选择地小的安装尺寸，而期望是小的。在此在保持相同的操纵驱动装置15的情况下(或者在保持相同的操纵能量的情况下)，压紧力当然与杠杆件22的长度成比例地降低。在轻的轿车的情况下较小的偏心度E或凸轮31的凸起是足够的，在重型车辆(载重汽车、轨道车辆)的情况下偏心度E或凸轮31的凸起与弹性和压紧力相对应地需要是较大的。偏心度E或者凸轮31的凸起曲线然而不仅可以在数值方面进行选择，而且可以在相对于参考轴线(例如杠杆件22的对称轴线)的角度方面进行选择。当在制动时制动衬片 5由于制动衬片5的摩擦而被带动时，带动力可以或者抑制压紧力或者支持压紧力，因此可能实现“负的”自增强(即自削弱)。通过选择偏心度E的位置或通过相应构成凸轮31的凸起曲线(和在可能情况下设计保持件13上的止挡)，可以设定自削弱和自增强的组合，如借助于图7就偏心度E示例进行阐述。凸轮31的凸起曲线可以当然相应地设计。在图7a 中示出凸轮31的可能的初始位置，在该凸轮上如上所述地偏心地设置一个销子25。如果压紧装置10被操纵，即操纵件20被围绕旋转轴线M枢转，那么销子25的旋转轴线27 (和因此固定在其上的保持件13)从在旋转轴线M的左侧(自削弱的区域)的初始点(图7a)经由顶点(没有自增强)一直移动到在旋转轴线M右侧(自增强的区域)的端点(图7b)。 自增强或自削弱在此由作用的力(带动力，压紧力)的作用点得出。即枢转角度(操纵件 20可以以该枢转角度进行转动)可以与旋转轴线M、27的中心间距M(对应于偏心度E相对于杠杆件22的角度)和偏心度E —起确定摩擦制动器1的操纵力的分布。自增强可以在此如所示从较大的自增强的区域经由无自增强的区域直至反作用力的区域(该区域与自增强相反甚至需要较高的操纵力)进行选择，其中由此出现的自增强总是仅仅看成用于支持由压紧装置10施加的压紧力。当然由此具有仅仅设置自削弱或仅仅设置自增强的可能性。也可以在制动操纵的一个宽的范围(从弱制动至全制动)上设计操纵力的有利的分布。例如可以在较小的制动力矩和压紧力的范围内选择负的自增强，在增大的制动力矩和压紧力的情况下可以经历无自增强的区域并且在最高的制动力矩和压紧力的情况下自增强可以减小制动力。此外可以通过期望的制动力矩和压紧力，设计操纵力的大致均勻的分布。此外，通过校准运动的组合(利用磨损校准装置7实现衬片的定位和利用压紧装置10 实现制动衬片压紧)可以在不改变摩擦制动器1的结构的情况下设定自增强的程度和因此设定操纵力的分布。当摩擦制动器1的弹性特性(例如通过制动衬片5的磨损)改变时， 同样可以利用上述的两个运动的组合，以便尽管在数据(弹性的特性)改变的情况下获得对于相应的制动有利的操纵力分布。在制动后应当优选恢复间隙，从而在正常的无制动的情况下在制动衬片5和制动盘3之间存在尽可能小的无用的摩擦。在制动钳4设计成浮钳并且该浮钳具有在制动盘2 两侧设置的制动衬片fe、5b (在盘式制动器或多盘制动器的情况下)的情况下，间隙在制动后然而不是自动重新在两侧出现，而是必须重新建立。相应的原因在于，在制动结束后磨损校准装置7虽然重新建立制动衬片5的一个小的间隙，然而该间隙首先仅仅出现在磨损校准装置7 —侧上。只有当浮钳在其引导部上的静摩擦被克服时，在第二侧上才也可以出现间隙。为了在制动后在制动器两侧实行间隙以用于车轮的特别低摩擦的运行，优选附加设置一个间隙恢复装置40，如接下来借助于附图5和6进行描述。间隙建立装置40由一个销钉43构成，其设置在磨损校准装置7的可运动的部分 (例如磨损校准件11)上的一个凹部41中，并且通过弹簧42被朝向盘式制动器1的位置固定的部分例如车轮支承件2弹性加载。销钉43在此在凹部41中在由此得到的止挡44、 45之间具有间隙，因此销钉43可以在凹部41中在两个止挡44、45之间运动。在制动状态 (图5)磨损校准装置7被定位成克服间隙并且操纵压紧装置10，从而制动衬片5ajb被压向制动盘3。销钉43在此在制动衬片5ajb的磨损过程中在缓慢的持续的磨损校准过程中总是进一步向右游动，因为它总是被止挡44进一步向右带动。当制动器1在制动后需要重新获得间隙时，现在磨损校准装置7将压紧装置 10 (其例如可以如上所述设计)如规定地首先从制动盘3移回并且将制动衬片5从制动盘 3上移开。压紧装置10在该时刻优选业已被去活。被弹簧加载的销钉43在此从止挡44游动至止挡45。由于浮钳在其引导部上的静摩擦，从而直至目前，浮钳还没有运动，即制动衬片恥继续贴靠在制动盘3上。通过磨损校准装置7实现的有意的仍继续的抬起运动(图 6)现在导致止挡45支承在被弹簧加载的销钉43上并且逆着抬起运动(在图6中向右) 推动整个浮钳。这总是在这样的情况下起作用，当在被弹簧加载的销钉43和车轮支承件2 之间的摩擦大于浮钳在其引导部中的静摩擦时，这可以通过合适选择材料或弹簧42简单地设定。因此可以在两个制动衬片fe、5b的情况下设定一个间隙。通过经由磨损校准装置 7实现的正常的磨损校准运动，在凹部42中的销钉43通过止挡44被带动。在图6中此外示出摩擦制动器1的构造，其中在两个制动衬片5ajb上分别作用一个压紧装置10。替代地，作为间隙建立装置40也可以使用一个自身的驱动装置，其用于移动摩擦制动器1的可运动的部分进入一个位置，在该位置各制动器衬片5是具有间隙的。制动构件(例如制动衬片5或制动盘3)在制动过程中加热并且由此经历一定的热膨胀。因此可能出现这种情况，即压紧装置10在制动过程结束后虽然被返回，然而由于热膨胀的构件即使在压紧装置返回时制动衬片5仍然没有从制动盘3上抬起并且仍然存在压紧力。这可能进一步导致，如此大的力保留在磨损校准装置7中，使得其不能产生任何用于形成间隙的运动，因为磨损校准马达8的可供使用的操纵能量时常不够。制动器因此被进一步显著磨削，这仍然进一步恶化情况并且可能直至导致制动器的锁死。为了避免这种情况，可以规定，压紧装置10设有附加可供使用的、抬起位移形式的位移裕量。在从初始位置出发开始制动时，该位移裕量不被使用。在制动结束时现在利用所述小的位移裕量以便将压紧装置10往回拉动越过初始位置并且因此将杠杆件13附加地在抬起方向上抬起所述可供使用的位移裕量并且因此尽管由于热膨胀还是支持制动衬片5的抬起。位移裕量可以例如通过合适选择偏心度E(位置和/或角度)或通过对凸轮31的凸起曲线的设计实现。 另外一种可能性在于，在磨损校准装置7中、优选在磨损校准马达8中提供功率裕量，以便尽管由于热膨胀而存在的剩余力，仍然可以松开磨损校准装置7并且重新在制动衬片5上建立间隙。两个所述的方法能够在此单独或共同使用。在电致动器(例如电动机)的情况下能够很好地从电流(电压)推导出机械力、 扭矩和功率。在此在这种制动器的情况下不仅可以利用测量电动机电流、电压、功率而且利用附加的传感器(力、位移、扭矩、加速度)和时间测量推导出制动器的设定状态(力、制动
13部件的位置、扭矩、加速度)。为此可以设置一个控制单元50(图5)，其可以从各种不同的设置在摩擦制动器上的传感器51、52获得测量值或者由获得的测量确定其它的值(例如由电动机电流获得扭矩或力)并且将所述测量值或所述其它的值加工成控制信号并且因此激活磨损校准装置7和/或控制压紧装置10。控制单元50为此经由电缆53与传感器51、 52连接并且经由其它的电缆M与磨损校准装置7和/或压紧装置10连接。控制单元50 也可以从磨损校准装置7和/或压紧装置10获得测量值(如电动机电流、电压、功率)并且可以由此确定其它的值。控制单元50也可以具有接口 55，例如为了与车辆控制单元或电动机控制单元(EOT)交换数据。控制单元50然而也可以整合在E⑶中。电流回路(例如用于控制制动器)提供这样的优点，即它与液压或气动相比可以相对容易地设计成双通道的或冗余的并且通过电测量相对容易地对功能进行监控，例如通过控制单元50。因此在这种制动器中可以为了提高运行安全性简单地设置冗余的电缆、传感器、致动器(例如磨损校准电机8或操纵控制装置1 、电气单元和/或电子单元和/或可以通过控制单元50监控该制动器的可应用性(例如通过测量电流，比较测量值，或将测量值与存储值比较)，必要时采取措施和/或示出故障。可以在故障情况下由控制单元50 例如尝试，仅仅利用磨损校准装置7或仅仅利用压紧装置10获得制动作用。各单个车轮制动器也可以冗余地利用，即在各单个车轮制动器故障(或不可更正的错误)的情况下相应激活剩余的制动器，其而后承担规定的任务。然而也可以将控制单元50自身设置成冗余的。利用根据本发明的摩擦制动器1也可轻易实现驻车制动功能或起动辅助(防止滚动“hillholder”)。这样的功能能够非常简单地在控制单元50中实现，其而后相应激活制动部分。为此可以例如特别有利地使用磨损校准装置7，其经由丝杆9是自锁的并且因此磨损校准装置的驱动装置无需被持续地供给能量以维持该位置，或者使用压紧装置10，其在无能量的状态不能通过衬片压紧力被往回调节，或者也可以使用由磨损校准装置7和压紧装置10构成的组合。机械的制动操纵已知具有所谓的“滞后”，即在操纵和卸载时由于出现的静摩擦而导致不相同的特性。当例如应当稍微减小制动效果时，那么由于静摩擦，可运动的部件可能仍然还未能运动，直至它最后突然减小制动作用。这种不舒适的特性可以利用本发明的摩擦制动器1如此抑制可运动的制动器部件低摩擦地支承和/或在相应的操纵和调节过程中利用位移预设定代替力预设定，和/或制动滞后对于控制单元50是已知的并且在控制单元中在向磨损校准装置7和/或压紧装置10产生控制信号时被考虑和补偿。在通过控制单元50预设定位移时，在一个闭合的调节回路中被激活的可运动的制动构件必须运动， 在预设定力时可运动的制动构件只有在克服静摩擦时才运动，这例如可以通过控制单元50 补偿。当例如需要稍微减小的制动作用时，可以利用位移预设定方法将压紧装置10相应往回移动，并且因此避免滞后。相反，可以在需要强烈提高制动作用时，也可以利用力预设定 (例如经由电测量)进行工作，以便确定压紧力并且因此经由已知的摩擦系数确定制动力。在摩擦制动器1设计成多盘制动器时，以已知的方式在旋转的部件上设置一个盘叠并且在静止的部分上设置一个盘叠，并且各盘叠能够例被夹紧在一起，例如经由一个外部的壳体或者经由一个围绕一个轴的空心轴，例如两个内蹄片能够被彼此压开(衬片压紧力)。磨损校准器类似于在盘式制动器的情况下安装在压紧机构之前。类似于浮钳，制动衬片可自由运动以自定心，即磨损校准器和压紧装置作用在这两个制动衬片上并且可朝向固定部分移动以实现衬片的自定心。因为存在多种蹄式制动器实施方案，所以在此不提及所有方案，但是共同的是分离运动(内蹄式制动器)或压紧运动(外蹄式制动器)。因为就基础结构而言，特别是涉及压紧装置10和磨损校准装置7，在摩擦制动器和摩擦式离合器之间没有区别，所以上述的摩擦制动器也可以看成或用作摩擦式离合器 60，如接下来借助于附图8和9描述。摩擦衬片5，其在摩擦式离合器60中通常是整个盘， 在此是第一离合器盘62或第一离合器盘62的一部分，并且摩擦面或制动盘3是第二离合器盘63，其中通过压紧装置10将第一离合器盘62和第二离合器盘63相向压紧。第一离合器盘62然而也可以是一个在其上安装摩擦衬片的盘。压紧装置10能够如在摩擦制动器1 中设置在一个磨损校准装置7上。通过压紧装置10能够因此产生非常大的压紧力，因此利用这样的摩擦式离合器60能够传递高的扭矩。在一个实施例中(摩擦衬片5设置在压紧装置10的保持件13上)，压紧装置10 和必要时磨损校准装置7可以是位置固定地设置的，如在图8中示出。为此压紧装置10和必要时磨损校准装置7如上所述设置一个位置固定的耦合件64或其它位置固定的构件上。 即，第一离合器盘62 (其可选地带有摩擦衬片)相对于第二离合器盘63 (制动盘)旋转并且通过压紧装置10被压靠在第二离合器盘63上。当然也可以在摩擦式离合器60的情况下设置一个第二压紧装置10，其作用在第二离合器盘上。在该实施例中，其中摩擦衬片5与保持件13刚性连接或凸轮31嵌接在保持件13 的凹陷33中，在摩擦式离合器60的情况下压紧装置10和在其上固定该压紧装置的部分 (例如是制动钳)设置成与离合器盘62—起旋转。为此可以在第一离合器盘62上设置一起旋转的容纳件61，在该容纳件上设置压紧装置10 (和如果存在的话也设置磨损校准装置 7)。为了补偿由此形成的不平衡，优选设置两个径向对置的压紧装置10和必要时磨损校准装置7。当然如在摩擦制动器1的情况下，在离合器盘两侧分别设置一个或多个压紧装置 10。
权利要求
1.摩擦制动器，其包含制动件、优选制动钳G)，在该制动件上设置压紧装置(10)以用于将摩擦衬片( 压靠到摩擦面、优选制动盘C3)上，其特征在于，在压紧装置(10)上设置保持件(π)和操纵件(20)，摩擦衬片( 贴靠在所述保持件上，操纵件00)可旋转地安装在制动件上并且操纵机构(14)作用在操纵件00)以用于将操纵件00)枢转，销子05) 可旋转地安装在保持件(13)中并且销子05)设置在操纵件OO)上，其中，销子05)的旋转轴线(XT)相对于操纵件OO)的旋转轴线04)偏心地布置。
2.如权利要求1所述的摩擦制动器，其特征在于，设置轴件03)作为操纵件(20)，销子0 设置在该轴件的轴向端部上。
3.如权利要求1所述的摩擦制动器，其特征在于，设置空心轴作为操纵件(20)，偏心于空心轴的旋转轴线04)地设置连贯的轴向的凹部09)并且销子05)被插入该凹部09) 中。
4.如权利要求1所述的摩擦制动器，其特征在于，设置空心轴作为操纵件(20)，连贯的轴向的凹部(30)设计有非圆形的横截面并且销子05)被插入该凹部(30)中。
5.如上述权利要求1至4之一项所述的摩擦制动器，其特征在于，摩擦衬片(5)被刚性固定在保持件(1 上。
6.如上述权利要求1至5之一项所述的摩擦制动器，其特征在于，销子05)的旋转轴线(XT)如此设置在一个初始位置，使得通过由此形成的、在距离和角度方面相对于操纵件 (20)旋转轴线04)的偏心度(E)在制动衬片的压紧运动开始时出现自削弱和/或在压紧运动结束时出现自增强。
7.摩擦制动器，其包含制动件、优选制动钳G)，在该制动件上设置压紧装置(10)以用于将摩擦衬片( 压靠到摩擦面、优选制动盘C3)上，其特征在于，在压紧装置(10)上设置保持件(1 和操纵件(20)，摩擦衬片( 贴靠在所述保持件上，操纵件OO)可旋转地安装在制动件上并且操纵机构(14)作用在操纵件OO)以用于将操纵件OO)枢转，并且在操纵件OO)上设置凸轮(31)和在保持件(1 上设置止挡，该止挡与所述凸轮协同作用，以便阻止由于出现的带动力而带动保持件(13)。
8.如权利要求7所述的摩擦制动器，其特征在于，凸轮(31)的表面相对于保持件(13) 低摩擦地支承。
9.如权利要求7或8所述的摩擦制动器，其特征在于，一个弹簧(32)的一个端部作用在保持件(1 上，该弹簧的另外一个端部设置在一个可运动的制动件上或设置在一个固定的制动件上。
10.如权利要求8所述的摩擦制动器，其特征在于，凸轮(31)与保持件(13)连接。
11.如上述权利要求7至10之一项所述的摩擦制动器，其特征在于，凸轮31的凸起曲线如此设计，使得通过由此形成的、在距离和角度方面相对于操纵件OO)旋转轴线04)的偏心度(E)，在摩擦衬片( 的压紧运动开始出现自削弱和/或在压紧运动结束时出现自增强。
12.如上述权利要求1至11之一项所述的摩擦制动器，其特征在于，在操纵件OO)上设置杠杆件(22)，操纵件(14)作用在该杠杆件上。
13.如上述权利要求1至12之一项所述的摩擦制动器，其特征在于，在制动件上设置磨损校准装置(7)并且在磨损校准装置(7)上设置压紧装置(10)。
14.如权利要求13所述的摩擦制动器，其特征在于，在磨损校准装置(7)上设置磨损校准驱动装置(8)，该磨损校准驱动装置驱动丝杆(9)，在该丝杆上设置螺纹套筒(17)，该螺纹套筒设置在磨损校准件(11)中并且压紧装置(10)设置在该磨损校准件(11)上。
15.如上述权利要求13所述的摩擦制动器，其特征在于，在磨损校准装置(7)上设置间隙恢复装置(40)，其在制动后恢复间隙。
16.如上述权利要求15所述的摩擦制动器，其特征在于，在磨损校准装置(7)的可运动部件上、优选在磨损校准件(11)上设置凹部(41)，销钉03)设置在该凹部中并且销钉 (43)通过一个弹簧0 被朝向摩擦制动器(1)的一个位置固定的部分、优选车轮支承件 ⑵弹性加载，其中，销钉G3)以侧向间隙安装在该凹部Gl)中。
17.如上述权利要求1至16之一项所述的摩擦制动器，其特征在于，在压紧装置(10) 上设置位移裕量，以便将保持件(1 往回拉动越过初始位置。
18.如上述权利要求13至16之一项所述的摩擦制动器，其特征在于，磨损校准装置 (7)设计有功率裕量以便克服在制动之后剩余的压紧力。
19.如上述权利要求13至18之一项所述的摩擦制动器，其特征在于，设置控制单元 (50)，其经由电缆(5 与设置在摩擦制动器(1)的部件上的传感器(51,5 连接并且从所述传感器获得测量值并且将测量值加工成控制信号，并且控制单元(50)经由电缆(54)与磨损校准装置(7)和/或压紧装置(10)连接并且激活所述磨损校准装置和/或压紧装置。
20.如权利要求19所述的摩擦制动器，其特征在于，在控制单元(50)中由测量的测量值能够获得其它的值并且能够将所述其它的值加工成控制信号。
21.如权利要求19或20所述的摩擦制动器，其特征在于，在控制单元(50)中能够通过测量电参数或通过各测量值的比较或通过将测量值与存储值比较来监控摩擦制动器的可应用性。
22.如权利要求21所述的摩擦制动器，其特征在于，在制动故障情况下，控制单元(50) 仅仅激活磨损校准装置(7)或仅仅激活压紧装置(10)。
23.如上述权利要求19至22之一项所述的摩擦制动器，其特征在于，摩擦制动器(1) 的电缆(53J4)、传感器(51，52)、致动器、控制单元(50)、电气单元和/或电子单元设置成冗余的。
24.如上述权利要求19至23之一项所述的摩擦制动器，其特征在于，控制单元(50)激活磨损校准装置(7)和/或控制压紧装置(10)以实现驻车制动功能或起动辅助。
25.如上述权利要求1至对之一项所述的摩擦制动器，其特征在于，为了期望的操纵或定位过程，控制单元(50)确定用于磨损校准装置(7)和/或控制压紧装置(10)的位移预设定并且给磨损校准装置(7)和/或控制压紧装置(10)发送位移预设定的控制信号。
26.如上述权利要求1至M之一项所述的摩擦制动器，其特征在于，为摩擦制动器(1) 在控制单元(50)中存储制动滞后并且控制单元(50)在给磨损校准装置(7)和/或控制压紧装置(10)产生控制信号时补偿制动滞后。
27.如上述权利要求1至沈之一项所述的摩擦制动器，其特征在于，在摩擦面两侧都设置一个摩擦衬片(5a，恥)并且在两侧都设置一个压紧装置(10)。
28.如权利要求27所述的摩擦制动器，其特征在于，两个压紧装置(10)其中之一设置在一个磨损校准装置(7)上。
29.如上述权利要求1至洲之一项所述的摩擦制动器作为摩擦式离合器的应用，其中， 摩擦衬片(5)是第一离合器盘(62)或第一离合器盘(62)的一部分并且摩擦面是第二离合器盘(63)，并且压紧装置(10)将第一离合器盘(62)压向第二离合器盘(63)。
30.如权利要求四所述的摩擦式离合器，其特征在于，压紧装置(10)设置在一个磨损校准装置(7)上。
31.如权利要求四或30所述的摩擦式离合器，其特征在于，压紧装置(10)位置固定地设置，并且可选地磨损校准装置(7)位置固定地设置。
32.如权利要求四或30所述的摩擦式离合器，其特征在于，压紧装置(10)设置成与第一离合器盘(62) —起旋转，并且可选地磨损校准装置(7)设置成与第一离合器盘一起旋转。
全文摘要
为了在一种摩擦制动器中在非常紧凑的构造方式的同时能够通过具有较小操纵能量的操纵驱动装置在非常短的时间内和非常低摩擦地提供用于制动所需要的大的力并且必要时有时允许自增强作为有利的效果，根据本发明规定在压紧装置(10)上设置保持件(13)和操纵件(20)，摩擦衬片(5)贴靠在所述保持件上，操纵件(20)可旋转地安装在制动件上并且操纵机构(14)作用在操纵件(20)以用于将操纵件(20)枢转，在保持件(13)中可旋转地安装销子(25)并且销子(25)设置在操纵件(20)上，其中，销子(25)的旋转轴线(27)相对于操纵件(20)的旋转轴线(24)偏心地布置。替代地，可以在操纵件(20)上设置凸轮(31)和在保持件(13)上设置止挡，该止挡与所述凸轮协同作用，以便阻止由于出现的带动力而带动保持件(13)。
文档编号F16D65/14GK102428292SQ201080021701
公开日2012年4月25日 申请日期2010年5月10日 优先权日2009年5月19日
发明者D·奥尔, M·普茨 申请人:Ve维也纳工程研究和发展有限公司