盘式制动器、用于该盘式制动器的制动器致动机构以及用于制动器调节的方法
【专利说明】盘式制动器、用于该盘式制动器的制动器致动机构以及用于制动器调节的方法
[0001]本发明涉及盘式制动器，尤其用于公用车辆的盘式制动器，涉及这种盘式制动器的制动器致动机构。此外，本发明涉及新类型的用于制动器调节的方法。
[0002]在这一点上，本发明应该包括盘式制动器，其包括滑动卡钳或者固定卡钳，盘式制动器重叠一个或多个制动盘。主要地但不排他地，本发明涉及盘式制动器，其具有点型的衬片段。
[0003]尤其用于重载卡车的盘式制动器公知为在以下方面具有不同的构造:致动机构的类型；向一个或者若干制动盘传递制动或者夹紧力的方式；以及用于补偿制动垫和/或制动盘磨损的调节类型；以及在该文中调节运行间隙的方式。
[0004]通常，存在施加以及包含在盘式制动器中的广范围的致动机构以及制动器调节器设计。
[0005]从EP0271864B1公知一种致动装置，其包括轴向致动构件，轴向致动构件的周围布置有若干部件，诸如呈辊-斜坡机构形式的力放大机构。通常使用的致动机构会包含制动杆，该制动杆被液压、气压或者电机械的致动器所致动，该杆通常依靠一个或多个辊元件向推力件传递导引力，推力件在制动卡钳的壳体中主要沿轴向朝向制动盘被引导。这种杆致动式制动器机构例如从EP0553105B1或者EP0698749B1可知。
[0006]制动器致动机构的可替代设计示出于W02001/75324A1，其中用于向制动盘传递夹紧力的推力元件被布置于中央杆的周围。类似设计例如公知于申请人的W02004/059187A1。此处公开的用于盘式制动器的制动器致动机构分别包括一个单个凸轮随动件以及推力元件的形状，推力元件作用于制动盘，其中调节装置已经集成在凸轮随动件内。凸轮随动件从而依靠杆而安装在制动卡钳的壳体中，平行于制动盘的旋转轴线。根据优选实施例，凸轮随动件直接与用于推力元件的返回机构协作，该返回机构集成在凸轮随动件中并且与该杆协作。
[0007]在这一点上独立于所采用的致动机构的设计，需要始终提供对于制动盘和制动垫处的制动衬片之间的运行间隙的补偿，该间隙源自于制动垫衬片和/或制动盘的磨损。如此处提到的，根据凸轮随动件的该例子的制动器致动机构至少包括推力元件，该推力元件依靠制动垫向制动盘传递夹紧力。为此目的，推力元件包括与另一元件相互作用的至少一个旋转元件，使得两个元件都能够相对于彼此沿轴向移位，该另一元件在制动卡钳中被以不能旋转的方式引导，但是可沿轴向移动。
[0008]作为例子，这种原理由W02004/059187A1实现，其中两个套筒状芯轴是螺纹接合的，其中具有内螺纹的外套筒以旋转方式接收具有外螺纹的内套筒。外套筒或者外芯轴以非可旋转的方式被支撑在制动卡钳中或者其滑架中，使得内套筒或者内芯轴的旋转导致外芯轴相对其进行线性位移，使得外芯轴能够向制动盘移动以补偿制动衬片处的由磨损引起的间隙。
[0009]例如，外芯轴沿轴向方向的不可旋转的线性引导能够这样实现:外芯轴直接连接或者依靠另一中间元件连接至制动垫或者制动衬片保持器，制动垫或者制动衬片保持器进而本身以线性方式在制动卡钳中或者卡钳滑架中被引导。换句话说，由于事实上制动垫(制动衬片以及衬片保持器)、衬片保持器或者制动衬片它们本身沿轴向方向在卡钳或者其滑架中相对于制动盘而被引导且不可旋转，所以与这些制动器部件连接的调节器的外芯轴也是仅仅沿轴向以不可旋转的方式被引导。
[0010]从申请人的W02011/113554A2公知了一种增强式单凸轮随动件类型的致动机构，其中，返回机构和调节机构的元件被并入凸轮随动件设计并且被由内、外套筒构成的单元围绕，内、外套筒形成调节机构的一部分，并因而形成制动器致动机构的一部分。被并入其中的调节机构被旋转杆驱动，该旋转杆将夹紧力引入至制动器致动机构。制动垫和制动盘之间的间隙根据实际磨损确定:仅通过机械器件来感测制动垫与制动盘接触处夹紧力的急速改变，使得该类型的调节机构仅以机械方式自动调节该间隙。
[0011]因为从W02011/113554A2所公知的调节机构包括至少一个螺纹式调节螺栓(内芯轴)，该螺栓与至少一个其他螺纹部分(外芯轴)相互作用以将致动力传递至内制动垫，所以当施加制动时，仅在间隙减小的方向上执行控制调节。在经过与制动垫和制动盘之间的目标间隙对应的预定距离之后，当制动盘变得接触制动垫时，转矩施加至螺纹部分，从而在制动器致动机构和卡钳内形成闭合力流。该转矩是从旋转杆沿其驱动方向被传递经过单向离合器，并且当螺纹部件之间的旋转阻力因轴向力而升高时由转矩限制离合器滑动或者超限运行而限制，当制动垫接触制动盘时建立该转矩，从而形成一些类型的反转矩。
[0012]总之，这种自动作用的调节器的原理以及功能在盘式制动器领域通常称为“自动制动器调节器”，对于上述提到的现有技术的制动器致动机构来说或多或少也是一样。依靠至少一个离合器，该离合器包括一些程度的损失运动，在该损失运动中可选择自由运动的水平以等同于期望目标间隙即最大允许运行间隙，随着摩擦衬片由于磨损而缓慢减小，制动垫的摩擦衬片(例如制动垫本身)将朝向制动盘逐渐推进。即，如果摩擦衬片确实磨损至这样的程度-即运行间隙大于目标间隙，则制动垫和制动盘之间的现有运行间隙被占据，并且制动垫朝向制动盘的进一步额外移动(源自于并因而对应于实际现有衬片的过度磨损)会引起离合器旋转，该旋转将朝向制动盘推进制动垫。在制动垫与制动盘接触之后，整个制动器机构中的增加负荷将引起离合器滑动，从而进一步防止现在不需要的调节移动或者调节机构的任何过载。
[0013]在该方面，重要的是，对于所有现有技术的制动器致动机构来说，制动盘和制动垫之间的目标间隙设定为相当大，以提供足够空间用于因例如过度致动引起的制动盘或者制动垫的任何热膨胀。这可避免在盘式制动器的释放状态下这些部件之间发生力接触的风险，因为这种力接触将产生耗能拖曳并且可产生甚至更多热膨胀。
[0014]通常选择致动器的可用行程以适应制动卡钳或者盘式制动器的其他部分的任何弹性张力或者加宽，制动卡钳或者盘式制动器的其他部分将加载有夹紧力，因为当制动器致动时这些部件布置在闭合的力流内。此外，还选择该行程以适应所选择的目标间隙。此夕卜，设置有一些类型的安全边界，该安全边界将占据一些过度松弛但不会达到其最大限制，该最大限制将导致无法满足期望的夹紧力。
[0015]当制动器操作时一个主要缺陷是，由于过度发热使得制动垫和制动盘将显著膨胀，这将导致尤其在中间连续制动之后这些部件之间的接触不能够完全脱开，从而导致拖曳，从而进一步产生热以及极大的磨损。
[0016]为了降低拖曳风险的目的，任何设计的调节机构通常构造为在每次制动器操作时仅减小一定比例的过度间隙，即依靠若干制动器操作来连续地减小整个过度间隙。当相比于仅在一个单次制动器操作中补偿整个过度间隙时，在制动过程中的一些类型的干扰或者部件有瑕疵的情况下(诸如容差偏差)，这种选择的操作方式可进一步降低一些类型的过调节和拖曳的风险。
[0017]根据现有技术使用在调节机构中的转矩限制离合器能够包括辊-斜坡离合器，例如TO2011/113554A2公开的，或者包括共用摩擦离合器，如EP0730107A2中使用的。还能够实施其他设计，诸如齿式离合器或者扭转弹簧。
[0018]上述的调节机构仅沿间隙减小的方向实际作用并且执行调节。这种单动行为原理与比例调节及选择相对大的目标间隙一起已经证明在公知的现有技术的设计和实施例中是运行良好的。
[0019]但是，这种方法看起来并不是用于实现可获得致动器行程的最佳利用的最优方案。即，上述的提供期望安全边界以避免拖曳风险又会导致具有大的致动器和/或刚度，并且由于这种重的卡钳，这在燃料节约、车辆操纵及制造成本方面来说都是不理想的。
[0020]因此，除了已经给出的对于降低由间隙引起的磨损的调节，独立于补偿磨损的间隙调节，需要提供一种调节以便增加间隙，这种增加间隙被证明在拖曳风险方面是很小的。
[0021]从EP1524449A1和DE10209567A1已经公知的是使用电动机作为制动器调节器，其驱动制动垫以朝向以及离开制动盘以便始终维持这些部件之间的预定距离，该驱动是由电子器件确定的。但是，这种设计被证明是技术上复杂的且生产成本高，而且对各种类型的干扰比较敏感。
[0022]由此处提到的现有技术可知，需要消除与此相关的不同问题以及缺陷。
[0023]因而，本发明的目的是提供盘式制动器以及包括调节器的制动器致动机构，使得能够实现在制动器致动期间调节间隙以补偿可能的磨损，此外还能调节间隙的增加以避免拖曳的风险。
[0024]作为另一目的，调节机构应该需要较少空间以及重量，此外应该易于组装，并且其单个部件能够以容易及成本有效的方式制造。
[0025]而且，本发明的目的是提供一种调节方法，其独立于对于由间隙引起的磨损的调节，而允许调节运行间隙以还考虑拖曳的风险。
[0026]这些目的分别通过根据权利要求1或权利要求10的盘式制动器，根据权利要求16的具有调节机构的制动器致动机构，以及根据权利要求25的用于调节制动垫以及制动盘之间的间隙的方法来解决。
[0027]提供了盘式制动器，其包括制动卡钳以及制动器致动机构，所述制动卡钳骑跨至少一个制动盘。制动器致动机构包括:
[0028]-放大机构，其用于引入夹紧力，
[0029]-推力元件，其用于经由制动垫将夹紧力传递至制动盘，其中在盘式制动器的释放状态下在制动垫和制动盘之间设定有间隙，以及
[0030]-调节机构，其用于在制动器致动期间补偿制动垫和/或制动盘的磨损，该调节机构构造为作用于推力元件，并且构造为在制动器致动运动期间减小制动盘和制动垫之间的间隙。
[0031]根据本发明第一实施例，调节机构由此构造为:在制动器释放运动期间将间隙增加一值，该值可以小于、等于或者大于间隙减小量，其中调节机构是完全通过机械促动的。换句话说，独立于其设计，调节机构仅通过使其机械部件相互作用来执行在制动器致动运动期间的间隙减小以及在制动器释放运动期间的间隙增加，而无需借助于任何外部功率源(诸如电动机)。
[0032]根据本发明第二实施例，调节机构包括第一调整器单元，该第一调整器单元构造为在制动器致动运动期间减小制动盘与制动垫之间的所述间隙。此外，调节机构包括第二调整器单元，该第二调整器单元于是构造为在制动器释放运动期间将所述间隙增加一值，该值可以小于、等于或者大于间隙减小量。
[0033]不是必须的，但优选的是，第一调整器单元和第二调整器单元是通过机械促动的。
[0034]上述创造性构思还应用至盘式制动器中所使用的包括调节机构的制动器致动机构，因此能够包括对应构造或者对应的第一和第二调整器单元。
[0035]第二调整器单元能够与调节机构的部件和/或作为调节机构的一部分的第一调整器单元的部件协作。
[0036]此外，第二调整器单元能够至少部分地被并入在调节机构和/或其第一调整器单元中。可替换地，第二调整器单元还能够被并入用于制动器致动机构的返回机构中。
[0037]换句话说，根据本发明，第二调整器单元应该提供在制动器释放运动期间的间隙增加，因而能够是独立于致动机构的盘式制动器的一部分，或者是致动机构的至少一部分。其还可以独立于调节机构或者是调节机构的至少一部分。致动机构和调节机构的单个部件能够因此被构造及布置成在这种第二调整器单元内独立地作用或共同作用以提供间隙增加，所述单个部件还能够但不是必须是第一调整器单元的一部分。
[0038]根据优选实施例，第一调整器单元和/或第二调整器单元分别形成为转矩限制离合器，其设计以及构造能够根据相应的运动学要求而选择。
[0039]在本发明的优选实施例中，致动机构制成为凸轮随动件设计，使得第一调整器单元以及第二调整器单元的所有部件应该借助于中央杆以功能相互作用的方式被安装在制动卡钳中，该杆在制动卡钳的壳体中支撑在轴向方向，并且还用来将单个制动器部件安装在制动卡钳的壳体中，使得这些部件平行于制动盘的旋转轴线而作用。
[0040]根据本发明，制动器致动机构的所有部件以及杆沿轴向方向(即平