制动单元的制作方法

本发明涉及一种特别是用于多用途车辆的制动单元。

背景技术：

在现有技术中，人们已经知晓这样的制动单元：在该制动单元中，扩展楔形单元用来使两个制动蹄或制动衬片彼此相对移动，使得这两个制动蹄或制动衬片与制动盘或制动鼓接合。特别地，扩展楔形单元的力传递部分暴露在高机械负载下，其中由于在各种部件之间的滑动摩擦下发生相对运动，而通常会发生高度磨损，并且致动单元也需要高的力。已经证实，在扩展楔形单元的彼此相对移动的部分之间插入滚动体是有用的，这使得代替部件的滑动运动而可以进行滚动运动，并因此可以减少力传递面上的磨损。然而，现有技术中已知的解决方案已经揭示了在各个滚动体上会出现非常高的表面压力的问题，因此，会在彼此相对移动的部件的力传递面上产生表面损坏。此外，已经证实有问题的是，在扩展楔形件相对于在制动器的操作中向制动蹄施加力的活塞元件发生枢转时，会出现高应力峰值，该高应力峰值会再次导致材料磨损增加和现有技术中已知的扩展楔形单元的更短的使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可以消除现有技术中已知的缺点但是仍然允许简单紧凑的结构的制动单元。

这个目的通过根据权利要求1的制动单元来实现。从属权利要求中限定了本发明的其他优点和特征。

根据本发明，所述制动单元包括致动元件和活塞元件，其中，所述致动元件能够沿着致动轴线发生位移，其中，所述活塞元件能够沿着活塞轴线发生位移，并且防止所述活塞元件发生横向于所述活塞轴线的位移，其中，所述致动轴线和所述活塞轴线基本上彼此横向地取向，其中，所述致动元件包括致动面，并且其中，所述活塞元件包括活塞面，其中，在所述致动面与所述活塞面之间布置有多个滚动体以用于在所述致动元件与所述活塞元件之间传递致动力。致动元件有利地是扩展楔形制动系统的扩展楔形件，该扩展楔形件具有杆状部分，并且经由该杆状部分接收来自制动力系统(例如，制动缸)的力。此外，致动元件具有楔形部分，并且该楔形部分上设置有致动面。致动面用于将力从致动元件直接或间接传递到多个滚动体。在本文中，多个滚动体被限定为包括至少两个滚动体。滚动体与致动元件直接或间接地接合。滚动体将由致动元件接收到的力传递到活塞元件，特别是传递到活塞元件的活塞面。有利地，致动面和活塞面彼此相对地取向，使得所产生的传递到活塞元件的力基本上沿着活塞轴线起作用。换言之，优选地，在制动单元的其中施加最高制动力的状态下，由滚动体直接或间接地传递到活塞元件的力优选地具有平行于活塞轴线的最高分力。使用作用在活塞元件与致动元件之间的多个滚动体，能够减小发生在致动元件和/或活塞元件的相应滚动面上的赫兹表面压力(hertziansurfacepressure)。此外，以这种方式，能够大大地降低表面磨损，例如，来自磨损机构的点蚀或划痕。同时，尽管赫兹表面压力大大地减小，但是使用多个滚动体(优选地，至少两个滚动体)允许制动单元所需要的空间不会扩大，甚至可能会减小。优选地，使用多个滚动体来代替具有更大半径的单个滚动体，该更大半径的单个滚动体固然也可以实现减小的表面压力，但是同时会导致大大增加空间需求。

在优选实施例中，所述滚动体在第一行进表面和第二行进表面上滚动，其中，所述行进表面被配置和布置成相对于中心平面彼此呈平面对称，其中，所述滚动体的旋转轴线位于所述中心平面内。所述行进表面中的至少一个行进表面优选地设置在所述致动面上或所述活塞面上，其中，另一个行进表面优选地布置在其他部件上，或可选择地布置在所述致动面或所述活塞面中的尚未承载第一行进表面的那一个上。滚动体布置在行进表面之间，其中，滚动体的旋转轴线位于中心平面内。在滚动体沿着弯曲的行进表面移动的情况下，中心平面也可以形成为曲面，滚动体的旋转轴线沿着该曲面移动。优选地，在行进表面和中心平面的各构造中，行进表面被配置成相对于中心平面彼此呈平面对称，即，换言之，与中心平面正交并且与中心平面交叉的第一矢量到其与第一行进表面的交点具有特定长度，其中，位于该中心平面的相应相对侧的这个矢量的倒易矢量直到其与第二行进表面的交点具有与第一矢量精确相同的值。换言之，位于第一行进表面和第二行进表面上的相对于中心平面彼此正交地相对的两个点具有距离所述中心平面相同的距离。通过第一行进表面和第二行进表面的这种构造，布置在行进表面之间的所有滚动体都可以始终参与致动元件与活塞元件之间的力传递。以这种方式，有利地，能够减小作用在各个滚动体上的力，并因此还能够减小由滚动体施加在各个行进表面上的表面压力。

特别有利地，第一行进表面形成在中间元件上，其中，第二行进表面形成在致动元件或活塞元件上。有利地，中间元件是与活塞元件和致动元件分开形成并制造的部件。特别优选地，中间元件可以由特别优选地比活塞元件和致动元件的材料硬的硬化材料制成，由此能够大大降低滚动体与有利地设置在中间元件上的第一行进表面之间的磨损。中间元件被特别地设计成：将第一行进表面布置成在制动单元的每个状态下都与第二行进表面呈平面对称，即使因为作用在制动单元中的力而在致动元件或活塞元件上产生变形。这特别地通过在数个滚动体上尽可能均匀地分布力传递而能够改善多个滚动体的减小第一行进表面和第二行进表面上的赫兹表面压力的效果。

特别优选地，所述中间元件在其与第一行进表面相反的一侧具有补偿面，其中，所述补偿面至少在部分区域中形成为弯曲的。中间元件的补偿面优选地是中间元件通过其抵靠活塞元件或抵靠致动元件的面。补偿面同时也是中间元件通过其将力传递到活塞元件或从致动元件接收力的面。补偿面在部分区域中的曲率允许中间元件相对于抵靠补偿面的元件枢转。在这里，补偿面的曲率半径优选地是滚动体的曲率半径的倍数。以这种方式，可以将补偿面与活塞元件或致动元件之间的接触区域中的赫兹表面压力和所产生的表面损坏减小至最小。

此外，优选地，所述中间元件具有横向于所述活塞轴线的延伸长度，其中，所述补偿面具有平均曲率半径，其中，所述中间元件的延伸长度与所述补偿面的平均曲率半径的比值落在从0.03到0.3的范围内，优选地落在从0.04到0.25的范围内，特别优选地落在大约从0.04到0.09的范围内。换言之，特别优选地，补偿面的曲率半径是中间元件横向于活塞轴线的延伸长度的倍数。特别优选地，这个大的半径减小了彼此接触的中间元件与相应的活塞元件或致动元件之间的赫兹表面压力。此外，具有平均曲率半径的补偿面的曲率允许中间元件通过在补偿面上滚动而枢转，特别地以便补偿制造公差和致动元件相对于活塞元件的倾斜。

优选地，所述中间元件抵靠所述致动面或抵靠所述活塞面，并且所述中间元件被配置成使得其允许所述致动元件相对于所述活塞轴线发生摆动或枢转运动并且摆动角为1°到8°，优选地为2°到6°，特别优选地为大约2°到4°。特别是在制动单元中出现高的力的作用下，在致动元件或活塞元件上以及在制动单元的壳体的将活塞元件保持为横向于活塞轴线定位的部分区域中可能发生弹性材料变形。为了能够补偿这些枢转运动，优选的是，中间元件允许致动元件相对于活塞轴线进行从±1°到±8°的范围内的枢转运动，同时保持滚动体的行进表面彼此呈平面对称或优选地彼此平行。在本文中，需要理解的是，摆动角既可以应用于一个方向上，又可以在相反方向上应用相同的量。摆动角的从±1°到±8°的范围即使在制动单元中出现特别高的力和变形时，也允许滚动体在行进表面上的最佳行进。优选地，摆动角被设计成不大于8°，因为为了实现这一点，相应地必须将补偿面的平均曲率半径选择为更小，由此补偿面的区域中的赫兹表面压力将再次增大。摆动角的从2°到4°的特别优选的范围已经被证实特别适用于多用途车辆的鼓式制动器的领域，因为其中发生的致动元件的全部枢转或摆动运动都可以由以这种方式配置的中间元件来补偿。

在第一优选实施例中，第一行进表面设置在所述中间元件上，并且第二行进表面设置在所述致动元件上。这个实施例的优点在于，中间元件能够被固定到活塞元件上，因此致动元件保持独立于中间元件和活塞元件的组件，并且优选地，致动元件可以是制动缸的一体部分。

在替代实施例中，第一行进表面设置在所述中间元件上，并且第二行进表面设置在所述活塞元件上。这个实施例是有利的，原因是中间元件和致动元件能够被预先组装，以便然后可以插入致动单元中。以这种方式，可以减少制动单元的安装成本。

特别优选地，彼此之间距离最远并且与两个行进表面接合的两个滚动体之间具有旋转轴线间距，其中，所述中间元件在其与第一行进表面相反的一侧具有力传递区域，所述力传递区域具有中间力传递点，其中，在所述旋转轴线间距与所述中间力传递点之间跨越的三角形为锐角三角形。换言之，在与两个行进表面接合并且彼此之间距离最远的两个滚动体的旋转轴线与中间力传递点之间跨越的三角形被配置成内角都不大于90°。通过力传递区域相对于用于力传递的滚动体的这种布置，可以实现在各个滚动体上特别良好的载荷分布。在最佳的情况下，力传递点相对于滚动体的布置取向成使得所有滚动体传递基本上相同的力。这种状态有利地在制动单元的如下状态下实现：在该状态下，最大致动力从致动元件传递到活塞元件，同时，在制动器中实现了最大制动效果。以这种方式，在这个最大力时，由各个滚动体传递的力被尽可能均匀地分布，并且以这种方式，可以同时使滚动体上的磨损和行进表面上的磨损最小化。有利地，在旋转轴线与中间力传递点之间跨越的三角形是等腰三角形，其中，该三角形的相等的腰都在旋转轴线或旋转轴线间距的端部与中间力传递点之间延伸。

在特别优选的实施例中，所述滚动体被保持在保持架中。以这种方式，改善了滚动体在行进表面之间的定位和均匀分布。还可以实现的是，在制动单元的某些状态下，即使各个滚动体没有布置在行进表面之间，这些滚动体也不会丢失，而是由保持架保持在原位。

有利地，两个滚动体之间的最大距离大于第一行进表面和/或第二行进表面的平行于所述中心平面测量的延伸长度。换言之，这意味着致动元件的最大可能的致动行程可能大于第一行进表面和/或第二行进表面的平行于致动方向的延伸长度。以这种方式，可以为致动元件特别是致动元件的扩展楔形件选择高度紧凑的结构，因此可以节省重量。同时，可以在不同尺寸的制动系统中使用特定的扩展楔形件，原因是即使所述行进表面中的一个行进表面比所需要的致动行程短，滚动体的组件也能够保证足够大的致动行程。

有利地，所述滚动体形成滚针轴承，其中，优选地，设置至少4个滚动体，特别优选地，设置大约7～15个滚动体。已经证实有利的是，在制动单元的操作中，致动元件沿着致动轴线的位移行程越大，有利地使用越多的滚动体来形成滚针轴承。以这种方式，即使在致动元件的整个位移运动中，也可以在第一行进表面与第二行进表面之间始终布置恒定高数量的滚动体，以便将力从致动元件均匀地传递到活塞元件。同时，已经证实，使用至少4个滚动体用于滚针轴承是有利的，其中，滚针轴承的这种最小构造特别地将制动单元的重量保持为较低。

特别优选地，由滚动体传递的致动力沿着活塞轴线或平行于活塞轴线具有最大分力。以这种方式，可以使活塞元件的导向件的区域中的磨损最小化。有利地，活塞元件在优选地被配置为扩展楔形单元的制动单元的壳体的凹部中被引导。为了向活塞元件的这个导向件施加最小可能的横向力，优选的是，由滚动体传递的致动力的最大分力基本上平行于活塞轴线起作用。

特别优选地，致动轴线基本上横向于活塞轴线取向。在本文中，基本横向于活塞轴线是指，包括致动元件相对于活塞轴线的在高达±10°的范围内的微小倾斜，优选地在高达±5°的范围内的微小倾斜，特别优选地，在高达±3°的范围内的微小倾斜。在特别优选的情况下，致动轴线垂直于活塞轴线取向。

在特别优选的实施例中，所述行进表面形成为弯曲的以用于引导球形或桶形滚动体。行进表面的该曲率优选地在滚动体沿着行进表面的整个行进或滚动路径上是恒定的，以便特别地防止局部表面的不均匀性导致从滚动体到相应的行进表面的力传递中出现应力峰值。同时，弯曲行进表面允许引导和稳定所述滚动体以防止其沿着它们的旋转轴线位移。

在替代实施例中，所述行进表面彼此平行地取向，并且优选形成平面。特别是当滚针轴承的圆柱形针用作滚动体时，行进表面形成为简单的平面。这个实施例的优点在于，这种面比曲面更容易制造。

优选地，防止所述中间元件相对于所述活塞元件或相对于所述致动元件沿着所述致动轴线发生位移。因此，中间元件优选地可以在致动元件上或活塞元件上枢转，但是防止其发生位移。特别优选地，在这里，活塞元件或致动元件上的与中间元件接合的相应固定几何结构与中间元件之间适合进行形状配合的接合。这个特征的优点在于，活塞元件和中间元件或者致动元件和中间元件可以被预先安装为组件，以便然后安装在制动单元中。同时，将中间元件固定到致动元件或活塞元件上保证了在制动单元的操作中，中间元件始终保持在致动元件与活塞元件之间的其本来的位置。

附图说明

从以下参照附图的说明中可以看出本发明的其他优点和特征。需要理解的是，仅在单个实施例中所示的各个特征也可以用于其他实施例中，除非这被明确排除或由于技术原因而被禁止。在附图中：

图1是根据本发明的制动单元的第一优选实施例的图，

图2是根据本发明的制动单元的另一个优选实施例，

图3是根据本发明的制动单元的又一个优选实施例，

图4是根据本发明的制动单元的图1所示的优选实施例的图，

图5是根据本发明的制动单元的优选实施例的细节图，以及

图6是根据本发明的制动单元的图5所示的优选实施例的断面图。

具体实施方式

图1中的制动单元具有致动元件2和活塞元件4。该图描绘了制动系统的优选实施例的由居中布置着的致动轴线b隔开的两种状态。在致动轴线b上方描绘的制动单元的状态是这样的状态：在该状态下，致动元件2缩回到制动单元中，使得在活塞元件4的该图左侧所示的部分中的其楔形几何体距离致动轴线b最远。特别地，这个状态是在施加最大制动力时的状态，在这种状态下，优选地，使两个活塞元件4扩展到最大。在致动轴线b下方的图1所示的制动单元的状态是制动过程开始时的状态，在这种状态下，致动元件2仅移动到扩展楔形单元中最小程度。在图2和图3中也选择了制动单元的这种描绘方法。这里应当再次指出的是，因为空间的原因，附图中的各技术特征在致动轴线b上方描绘的状态下的部件上示出或在致动轴线b下方描绘的状态下的部件上示出。这特别适用于横向于活塞轴线k的中间元件5的平均曲率半径r和延伸长度l5、旋转轴线间距a以及中心平面d，显然，平均曲率半径r和延伸长度l5、旋转轴线间距a以及中心平面d在各个附图的上半部图像和下半部图像中都存在。而且，下半部图像中所示的中间元件5也具有力传递区域52和中间力传递点53。致动元件2具有致动面21，致动面21优选地也形成第二行进表面72。滚动体6搁置在第二行进表面72上，并且在当前情况下，滚动体6优选地形成滚针轴承。为了经由滚动体而将力从致动元件2传递到活塞元件4，优选地，设置具有第一行进表面71的中间元件5。在第一行进表面71上，滚动体6将力从致动元件2传递到中间元件5，且反之亦然。此外，中间元件5在其背离第一行进表面71的一侧具有补偿面51。优选地，补偿面51形成为弯曲的以具有平均曲率半径r。曲率半径r基本上大于中间元件5的横向于活塞轴线k的延伸长度l5。有利地，在补偿面51上，中间元件5具有力传递区域52，该力传递区域52具有中间力传递点53。在这里，中间力传递点53被理解为数学辅助量。因为图1示出了制动单元的优选实施例的断面图，所以显然中间力传递点53相对于制动单元的空间描绘图优选为直线。优选地，滚动体6的旋转轴线位于中心平面d内，其中，第一行进表面71和第二行进表面72有利地形成为相对于中心平面d彼此呈平面对称。

图2示出了根据本发明的制动单元的另一个优选实施例，其中，与图1相比，第二行进表面72设置在活塞面41上。在这个优选的示例性实施例中，中间元件5与致动元件2一起沿着位于活塞4下方的致动轴线位移，由此由于活塞面41或第二行进表面72的倾斜位置，而使致动元件2沿着致动轴线b的位移引起活塞元件4沿着活塞轴线k的位移。下半部图像描绘了中间力传递点53与旋转轴线间距a之间的优选的锐角三角形。而且显然，在致动轴线b下方所示的制动单元的状态下，在制动过程开始并因此在致动元件2与活塞元件4之间仅作用有较小的力时，总共有4个滚动体6没有被布置在行进表面71与行进表面72之间。在这个状态下这些滚动体6不会有助于力传递，并且这些滚动体6被保持在保持架中。在制动单元的这种状态下，从该图中右侧算起的第二个滚动体6传递比位于其左侧的滚动体6更高的力。在该图的上部所示的制动单元的状态(该状态与在该图的下部所示的状态下相比，优选在基本上更大的制动力下出现)下，有利地，所有的滚动体6都被布置在行进表面71与行进表面72之间，以用于力传递，其中，在该状态下，中间力传递点53与旋转轴线间距a之间所绘制的三角形优选为近似等腰三角形。因此，能够实现在滚动体6上的特别均匀的力分布。致动元件2、中间元件5、活塞元件4和滚动体6的断面与图1所示的实施例中的对应部件的断面基本上相等。

图3示出了基本上基于图1所示的实施例的又一个优选实施例，其中，由半径比图1和图2中的滚动体的半径更大的两个滚动体6来代替被配置为滚针轴承的滚动体配置6。仅具有两个滚动体6的制动单元的构造的优点在于，滚动体的安装基本上更简单，并且由于滚动体6的直径更大(与图1和图2中的滚针相比)，所以在相应的行进表面71、72与滚动体6之间还会出现相对小的表面压力。图3再次示出了其中在旋转轴线间距a与中间力传递点53之间跨越的三角形以锐角形成的优选实施例。需要理解的是，图2所示的布置也可以使用图3所示的滚动体6。

图4示出了根据本发明的制动单元的图1所描绘的实施例，其中，致动元件2相对于活塞轴线k是倾斜的。这种倾斜能够通过中间元件5的弯曲补偿面51而被吸收和补偿。由于中间元件5的通过经由其本身的补偿面51而在活塞面41上滚动来补偿致动元件2相对于活塞轴线k的枢转运动的能力，而使得中间元件5确保了第一和第二行进表面71、72始终保持彼此平面对称或优选地彼此平行。以这种方式，致动元件可以枢转通过高达±8°的摆动角α而不会使行进表面71、72彼此相对地倾斜。

图5和图6示出了中心平面d的位置以及第一行进表面71和第二行进表面72的优选实施例的清晰图，在这个示例中，第一行进表面71和第二行进表面72形成为弯曲的。特别是在图6所示的图中，清楚的是，由于行进表面71和72弯曲得形成，所以滚动体6不可能从行进表面71与72之间限定的空间滑出。除了在图1至图6的全部实施例中滚动体6可以被保持架保持的事实以外，图5和图6所描绘的实施例提供了滚动体6在其用于致动元件2与活塞元件4(未示出)之间的力传递的最佳位置中的附加稳定性。

附图标记列表：

2致动元件

21致动面

4活塞元件

41活塞面

5中间元件

51补偿面

52力传递区域

53力传递点

6滚动体

71第一行进表面

72第二行进表面

α摆动角

a旋转轴线间距

b致动轴线

d中心平面

k活塞轴线

l5中间元件的延伸长度

r平均曲率半径