用于机动车盘式制动器的制动活塞的引导系统的制作方法

本实用新型涉及一种用于机动车盘式制动器的制动活塞的引导系统，包括：制动活塞；圆柱形的制动活塞缸筒，用于以能使活塞轴向相对其移动的方式在壳体中接纳制动活塞；以及引导部件，该引导部件被弹性地夹紧在圆柱形的制动活塞壁部与制动活塞缸筒中的槽之间。

背景技术：

在已知的机动车制动器中进行系统性的任务分隔，其方法是机械地支撑力，也就是说在壳体中通过直接贴靠并基于限定的机械精密加工的圆柱形适配成对的构件直径而线性地引导制动活塞，也就是说在圆柱形的制动活塞壁部与圆柱形的制动活塞缸筒壁部之间。弹性的密封环按照柱塞原理被接纳在壳体中并从径向向内弹性地且中心地安装在制动活塞壁部上，以便实现液压的密封功能并在制动器操纵之后实现所谓的滚动返回功能 (Roll-Back-Funktion)。通过该滚动返回功能，在固定钳式制动器中仅将一个制动活塞推回。在浮钳式制动器中，这种返回原位不仅涉及制动活塞而且也额外地涉及壳体。

在第3版(2006)制动器手册-ISBN-10 3-8348-0064-3的第98页上分别示意性地描述了传统的浮钳式制动器的原理功能并且在第95页上描述了在机动车盘式制动器中使用的传统的密封环的工作方式。制动活塞在被致动的制动器松开之后在无压力的状态中由于密封环的弹性恢复原状——其中，其壁部在附着的情况下接合在制动活塞壁部上——而被自动拉回(滚动返回特性)。因此，弹性回复的密封环向制动活塞以及壳体施加所述的回复效果。

由DE 16 00 008 A1已知，所述的自动的回复特性通过在制动活塞缸筒与制动活塞壁部之间的摩擦系数的降低而受到影响。对此提出，至少制动活塞壁部自润滑地由碳或石墨制造。这要求花费高的特殊工序，是易磨损的，并且制动活塞在其热和机械性质方面不能在所有的应用情况下令人满意地工作。

DE 38 00 679 A1公开了一种密封设备，其中，使表面粗糙化以用于减小黏滑效果。研究得出，通过使用这种设计为微型结构的表面(与完全平滑的表面相反)能维持制动活塞与密封环之间的薄的液体湿润性，因此避免了黏滑。因为密封环基于液体湿润性和低摩擦值而具有小的附着力或阻力(用于实现力传递到制动活塞上)，也使得滚动返回特性降低。这可能在浮钳式制动器中造成不利影响。

由DE 103 53 827 A1得知一种密封环，具有至少一个环绕地且环形地形成沟槽的滚动面用于贴靠在制动活塞壁部上。在此，沟槽成直角地横向于制动活塞轴线延伸。

为了改进效率，由DE 197 49 612 C2已知了具有制动活塞-缸单元和用于制动活塞的摆动铰接件的固定钳式制动器。为了形成摆动铰接件，制动活塞接纳弹性密封件。制动活塞通过密封件被中心地接纳在活塞缸筒中并且被柔性地和可移动地支承。由此，制动活塞轴线可以在压力下在制动运行中正交于制动垫片的背面取向。在此，取向在制动压力增大时不可避免地依赖于弹性的壳体变形。制动活塞通过密封件被径向对称地夹紧(对称的夹紧)。

技术实现要素：

在盘式制动器中的NVH(NVH＝噪声振动粗糙度)中的较新的模态分析基本上聚焦于避免高频的由噪声决定的舒适性受损。这种研究的一个成果在于，在盘式制动器的当前的技术条件以及规格中，补充的具体优化通常不再足以获得持久的改进。因此本实用新型的目的在于，能够实现对在振动系统的所有运行状态中、亦即也在无压力状态中的NVH以及滚动返回特性进行改善的、整体的改进，且不会使迄今为止有利的效果受到影响。

为了实现该目的，提出一种用于机动车盘式制动器的制动活塞的引导系统，包括：制动活塞；制动活塞缸筒，用于以能使所述制动活塞轴向相对其移动的方式在壳体中接纳所述制动活塞；引导部件，该引导部件被弹性地夹紧在圆柱形的制动活塞壁部与制动活塞缸筒的槽之间，并且具有密封部件，其特征在于，制动活塞被引导部件以沿径向R通过规定的横向力加载的方式可逆地弹性地夹紧在制动活塞缸筒中，以用于以模态声定向的方式将制动活塞壁部与制动活塞缸筒耦合。根据本实用新型将制动活塞引导首先理解为机动车制动系统的和模态声学有关的并且为“高音的且调谐的”特殊形式的子系统。通过在制动活塞缸筒与制动活塞壁部之间的边界条件的特殊组合，引导部件被这样可逆地弹性地“调谐”夹紧，使得引导部件支撑在制动钳壳体上，并持久地给制动活塞加载规定的横向力作用，从而制动活塞壁部和缸筒壁部根据需要被计量，亦即被控制，被模态声学地耦合。根据本实用新型通过新式的引导部件也就在制动活塞壁部与缸筒之间在活塞接纳部之内发生模态声学的“偏心的”调谐。因此，引导部件/ 密封环首次具有下述的双功能，即不仅已知的密封功能、而且同时横向力调制功能(关于制动活塞)都被执行并运用。有利地根据本实用新型首次提出，放弃制动活塞的纯径向对称的密封夹紧，其方法是通过密封件向制动活塞提供规定的、且在圆周上不对称地调制的横向力，这使得活塞沿横向产生规定的优选方位和/或规定的安装角/装置角。因此，根据新式的接纳部通过特别的夹紧和制动活塞的模态声学退耦避免了制动活塞回复特性中的滞后错误、制动活塞夹紧、不期望的制动活塞扭转、剩余制动力矩、在制动踏板操纵中的可觉察到的不连续性以及不期望的振动噪声。也使系统标准化并简化，因为其引导功能基本上通过标准化的相同部件执行。

在本实用新型的特殊改进方案中能够实现，制动活塞通过合适的不对称的弹性夹紧在所有的运行状态中根据需要并有利地退耦。亦即给予活塞合适的方位、轴向偏移量和/或规定的安装角，其中，制动活塞轴线甚至可以在无压力的状态中轴向偏移和/或倾斜于活塞缸筒安排。特别利用合适地分散地、亦即不对称地以及弹性地横向拉紧的、壳体中的活塞接纳部，以相对简单的方式能够实现，向活塞提供沿横向可变化的优选方位和/或在必要时将制动活塞轴线成斜角地安排在壳体中。这又具有正面的后果，即借助于声学调谐可以避免不期望的舒适性受损。当活塞缸筒在壳体中被传统地垂直加工出来的情况下，以及在被致动的以及未被致动的运行状态中，所有上述情况非常低成本地实现。因为根据图12识别出完全不同起作用的以及首先机械地表现的、用于横向力调制的可替换解决方案(A＝被调制的密封弹性模量，B＝特殊的引导部件，C＝特殊的偏心的引导部件，D＝用于引导部件的偏心的凹口/槽)，因此可以将其各个特征分别单独地或以任意的组合相互结合，而不脱离本实用新型。

附图说明

本实用新型的其它细节由优选实施例结合说明书并参照图1-12得出。

图1示意性地表明浮钳式制动器，

图2放大地示出根据本实用新型的制动活塞缸筒连同用于壳体中引导部件的接纳部的一部分，

图3-5在不同的视图中示出引导部件的第一个实施方式，

图6和7在不同的视图中示出引导部件的第二个实施方式，

图8示出根据图6-7的引导部件在壳体中的安装情况的细节，

图9和10在不同的视图中示出引导部件的第三个实施方式，

图11表明根据图9和10的引导部件在壳体的制动活塞缸筒中的安装情况的细节，

图12示出在使用不同配置的情况下与活塞移动相关的活塞夹紧作用力F的定性比较，亦即根据a)传统的、刚性的活塞引导系统，b)额外退耦的、中心预紧的引导元件，c)偏心预紧的、偏心的引导元件，和d)在引导元件和/或密封环之间的轴向偏移的槽，

图13示出本实用新型的一个优选的实施方式，其具有轴向偏移的槽以及特殊的槽轮廓，

图14示出根据图13的实施方式的双活塞应用。

具体实施方式

下面根据不同的实施例结合附图详细说明本实用新型。

每个液压致动器、如特别是机动车盘式制动器1包括至少一个引导系统2，用于至少一个可平移移动的制动活塞3，该制动活塞被接纳在壳体4 中，如特别在制动钳或缸中。在此，本实用新型可以同样地涉及输入致动器(亦即例如液压制动器的主制动缸)的制动活塞的引导系统或用于输出致动器(亦即例如机动车的液压盘式制动器)的制动活塞的引导系统。主制动缸大多时候包括两个液压地彼此独立切换的、在缸筒中可平移移动地接纳的制动活塞(初级活塞和次级活塞)，其作为可移动的壁限定了压力室，所述压力室与对应的机动车盘式制动器的、自身又通过制动活塞限定的压力室连接。在浮钳式类型的机动车盘式制动器1中，至少一个制动活塞3限定了压力室5，该压力室通过液压地连接在上游的输入致动器操纵。然而，固定钳类型的机动车盘式制动器1在制动盘6的每侧上包括至少一个制动活塞3。

在通过主缸(Geber)进行操纵时，在每个容积式封闭的液压系统(主缸、管道、制动软管、机动车盘式制动器1、制动活塞3)中根据容积稳定的原理给不可压缩的制动液体这样加载液体压力，使得至少一个摩擦衬片7、8在克服所谓的自由行程之后直接地或间接地通过制动活塞3压向转子(制动盘6)。作为这种制动效果的标准使用单位表面压力(参照制动压力)，该单位表面压力与特定的压紧力相关。为了松开机动车盘式制动器1，主缸降压，不进行致动。密封环9被接纳在凹口/槽10中。为使制动活塞3返回原位而利用密封环9的弹性和弹性的滚动-返回效果。因此，在制动之后所期望的间隙基本上通过密封环9的可逆的返回-变形产生。

制动活塞3原则上构造成杯状的并且包括制动活塞头部11和圆柱形的制动活塞壁部12。根据盘式制动器类型可以设计为，要么制动活塞头部 11要么制动活塞壁部12的自由的边缘直接作用在摩擦衬片7、8上。

用于机动车盘式制动器1或另一种致动器的根据本实用新型的制动活塞3的引导系统2包括与制动活塞3同心地以及圆柱形围绕该制动活塞地安排的制动活塞缸筒13以用于轴向可移动地在壳体4(特别是制动钳壳体) 中接纳制动活塞3，还包括支承在制动钳壳体中的密封环9，该密封环被弹性地夹紧在圆柱形的制动活塞壁部12与制动活塞缸筒13的凹口10之间，并且用于上述功能。

根据本实用新型，在制动活塞缸筒13与制动活塞壁部12之间的缝隙 14中可逆地弹性夹紧地设有引导部件15，该引导部件被支撑在制动钳壳体上，并借助于规定的作用力将制动活塞3这样持久地沿径向夹紧，即将制动活塞壁部12以合适的取向与制动活塞缸筒壁部耦合。因此实现在壳体4 中定向地容纳制动活塞3。根据本实用新型通过规定的能弹性屈曲地夹紧的引导部件15改进地引导横向力进入壳体4中。

在本实用新型的一个特别优选的设计方案中，为了减少安装和切削加工的花费而提出，将引导部件15连同密封环9设计成一体的，并且布置在制动活塞缸筒13的共同的凹口中。如果切削加工和安装的花费是次要的，并且期望获得分开的可更换性能，那么引导部件15和密封环9可以作为并排的分开的构件形成和接纳。为此，引导部件15和密封环9以轴向彼此间隔开的方式放置在制动活塞缸筒13的分别分开的凹口10、16中。凹口10、 16可以具有紧固部分/结构、如特别是平行的贴靠面17、18用于密封环9 和引导部件15。原则上，为引导部件15提供有均匀地分布在制动活塞圆周上的夹紧力。由此在使用中自动得出，即制动活塞轴线A基本上正交于制动盘6的摩擦面设置。

本实用新型还能够实现一种特殊的、另选的构造方案，其中，在制动活塞缸筒13与制动活塞壁部12之间设有被密封的缝隙14，制动活塞轴线 A不正交于制动盘6的摩擦面，而是设置成规定的斜角。这在本实用新型的一个实施方式中通过以下方式实现：制动活塞壁部12的夹紧的径向作用力不均匀地分布在制动活塞圆周上，并且横向力不相互抵消。此外，作为结果向制动活塞3提供了具有相应产生的优选方位的规定的横向力，其中，获得的安装方向与产生的横向力的力方向相一致。这种不均匀地分布在制动活塞圆周上的用于产生安装角的力作用可以通过引导部件15的材料弹性的相应的调整来获得。因此根据图3-5将引导部件15的横剖面在优选的位移区域中合适地设计为能弹性屈曲的弹性的凸块或类似的凸出部，例如径向凸出的、隆起的肋部19，以及至少一个相应配属的构成整体的空腔20。通过空腔20能够实现需要的弹性的活动余地。此外向制动活塞3提供径向的横向力并在必要时给予其预定的、期望的安装角。优选地，单独的肋部19 或凸块以长度比厚度大的方式延伸以及统一地沿轴向行进，亦即平行于制动活塞轴线A取向。肋部19的高度在此——与制动活塞壁部12的外直径和制动活塞缸筒13的内直径相协调地——规定制动活塞3的径向夹紧。

分开的引导部件15可以在一个根据图6–8的简单的变型方案中设计为由实心材料(例如弹簧钢)制成的简单的波纹环，该波纹环具有统一的壁厚，其横剖面是曲折形的，并具有交替凸出的以及凹进的部段。与之相匹配的有被相应调整的同轴圆柱形的制动活塞壁部和同轴圆柱形的制动活塞缸筒13。另选地或补充地为此提供另一种变型方案，其中，引导部件设计为具有至少一个弹性臂的弓形弹簧。

此外另选地或补充地可以考虑，用于密封环和/或引导部件的相应的槽接纳部在壳体中轴向偏移地——亦即相对于活塞缸筒以轴向偏移量Δ设置。此外另选地或补充地可以考虑，将密封环和/或引导部件设计为偏心的。此外另选地或补充地可以设置由不同的弹性材料制成的密封环9和/或引导部件15。可能的是，弹性的引导部件15具有至少一个至少部分地由金属材料、如特别是由弹簧钢制成的组成部件。特别可能的是，与方位角(Az) 相关地设有交替不同的弹性/E-模量。这例如通过上述的材料复合和/或另一种弹性体的多材料结构形式实现。

另选地或补充地可以通过以下方式获得在制动活塞3圆周环绕的、特别是径向取向的、弹性的压力调制，即凹口10、16为了接纳密封环9和/ 或引导部件15而被配设有成型的基面40，其方法是在基面40的圆周上设有至少一个或多个不规则部。不规则部可以设计为扇形部分的削平部、鼓起部、缺口或基面40的其它变形，以便通过密封环9和/或引导部件15的相应改变的接纳和作用而获得相应改变的、经调制的弹簧作用，其在圆周上环绕地引起在活塞3上的期望的并且原则上径向取向的压力调制。相应地，所述一个/多个不规则部在基面40中优选地径向取向地设置并可以优选地构造为半径变化，从而基面作为非圆形的、椭圆形的、卵形的或其它围绕制动活塞3封闭的自由曲线行进。通过所述的压力调制因此可以实现在图12A-D中示例性和原理性示出的在制动活塞壁部12与制动活塞缸筒壁部之间的*点处的点接触和/或线接触，在获得所述的安装角α(在制动活塞轴线A与壳体4中的缸筒轴线之间的角)所必要的情况下。

此外优选地，根据本实用新型的环形的引导部件15完全地或至少部分地由塑料材料、如特别由PTFE塑料或PTFE成分制成。引导部件15 特别优选地环形地构造，其中，至少一个通道21——在一定程度上作为旁路——被设置用于实现压力平衡以及用于使压力介质(制动液体)回流到压力室5中。每个通道21都可以构造为径向地或倾斜地设置在环形的引导部件15上的缝隙22。可能的是，引导部件15在其壁部中具有(特别是径向向内和径向向外打开的)额外的通道用于实现更好的弹性变形以及用于实现压力平衡。可能的是，将引导部件15设计为由多种塑料材料制成的分几层的复合体和/或具有刚性的支承部件，以便充分利用不同的材料性质以用于优化构件性质。

根据图9-11的引导部件的一个特殊的变型方案在于，其设计为弹簧弹性的夹子23，其具有多个星形地从中心Z出发的臂24、25、26、27连同自由端，并且其中，臂24-27为了实现位置固定而被接纳在制动钳壳体的接纳凹处32-35中，并且其中，夹子23的自由端28-31分别具有一个或多个臂36、37以用于支撑在制动活塞3的圆周上。在此，臂36、37优选地被以规则分布在圆周上的方式断续地从径向外部弹性地以能弹动的方式支撑在制动活塞3的壁部上并且由此夹紧制动活塞3。

图13中表示根据密封环9的、本实用新型的一个特别优选的实施方式，其中，一致的特征用一致的附图标记表示。图14在此示例性地描述了一种双活塞应用，其中，K_n分布表示相应的活塞。所有的实施方式通过多个特征的组合提供解决方案。附图标记14在此表示在配对的制动活塞壁部 12与在壳体4中的制动活塞缸筒13之间的径向测量的最大缝隙。此外，槽10沿径向R相对于缸筒轴线B以明显的偏移量Δ轴向偏移地设置在壳体4中。此外，槽10在其原则上环形环绕的基面40上具有多个在圆周上彼此之间以例如大约≈60°的角度α错开地放置的、周边的不规则部(压平部)U₁-U_n。不规则部U在与夹紧的密封环9和制动活塞壁部12协作的情况下产生附属的径向取向的力F₁-F_N。通过力相加由此得出径向在9点钟位置中取向地产生的合力F_R，这也部分地在图12中表明。为了额外地增强这种在制动活塞引导装置之内模态声学地起作用的调谐，有意义的是，向组合中加入其它解决特征或更换这些解决特征，以便以模态调谐的方式朝向缸筒壁部的方向合适地给予制动活塞3径向取向的优选方位。因此制动活塞壁部12相应于合力FR以特别有效的方式以模态声学定向/受控的方式与壳体4的缸筒壁部耦合。在此显而易见的是，在制动活塞壁部12 与制动活塞缸筒13之间的一侧增强的耦合在相对侧引起增强的减压或退耦。

关于根据图13和14示出的实施方式，对于每个活塞3显示出不规则部U1，U2在P1和P2中的相应一致的角方位，因此也得出统一取向的结果。基于按照设想的、模拟的钟表盘的模式的位置说明，U1在此分别与安放位置P1一致地大约设置在2点钟位置，而U2在P2的安放位置中分别大约位于4点钟位置，始终相对于相应的制动活塞3的中心。在车辆制动器的模态声学特性的具体调谐的情况下，该角方位可以被改变。因此对于特定改变的应用情况例如可以考虑，合理地以及可能地沿方向P3、P4合适地更改定位P，以便更改合力FR的方向。因此可以在双活塞应用中例如对布置在左侧的活塞3例如从相应于8点钟位置的位置P3的方向以及从相应于10点钟位置的P4的方向进行加载。由此获得有利的效果，即合力F_RK1和F_RK2相互抵消。这种变化可能性和安放可能性对于三活塞布置来说当然再次被提高，然而不会脱离本实用新型的核心思想。

附图标记列表：

1 机动车盘式制动器

2 引导系统

3 制动活塞

4 壳体

5 压力室

6 制动盘

7 摩擦衬片

8 摩擦衬片

9 密封环

10 凹口/槽

11 制动活塞头

12 制动活塞壁部

13 制动活塞缸筒

14 缝隙

15 引导部件

16 凹口

17 贴靠面

18 贴靠面

19 肋部

20 凹口

21 通道

22 缝隙

23 夹子

24 臂

25 臂

26 臂

27 臂

28 自由端

29 自由端

30 自由端

31 自由端

32 接纳凹处

33 接纳凹处

34 接纳凹处

35 接纳凹处

36 臂

37 臂

38 夹紧装置

39

40，40’ (槽/接纳部的)基面

A，A’ 制动活塞轴线

Ax 轴向

B 缸筒轴线(在壳体4中)

R 径向

T 切向

Az 方位的(在圆周上)

Δ 轴向偏移量

α 角度

U₁-U_n 不规则部

F₁-F_n 力

F_R 合力(关于制动活塞)

Kl 第一活塞(左侧)的缩写

K2 第二活塞(右侧)的缩写

Pl-PN 在设想的钟表盘上的(角度)位置