专利名称：车轮制动器及其操纵方法
技术领域：
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分的特征的陆地车辆的、特别是机动车的 车轮制动器。此外本发明涉及一种用于操纵具有根据权利要求5前序部分的这种车轮制动 器的车辆制动设备的方法。
背景技术：
公开文献DE 103 47 792 Al公开了一种机动车的车轮制动器，它可以液压地并且 冗余地机电地操纵。此外该公开的车轮制动器具有机械的自增力装置。该公开的车轮制动 器设计成盘式制动器，它以通常的方式具有制动钳，在它里面在缸体中可滑动地容纳活塞。 活塞通过液压压力作用在缸体中滑动，将摩擦制动衬压到可旋转的制动盘上并且通过摩擦 制动它。活塞在缸体中构成该公开的车轮制动器的液压操纵装置。为了机电的操纵，该公开的车轮制动器具有电动机，利用它通过机械的传动机构 同样可将摩擦制动衬压到制动盘上并制动它。自增力装置具有所谓的楔机构摩擦制动衬可倾斜于制动盘沿着斜楔滑动。如果 为了操纵车轮制动器将摩擦制动衬液压和/或机电地压到旋转的制动盘上，该制动盘将摩 擦力施加在摩擦制动衬上，该摩擦力将摩擦制动衬顶到制动盘和摩擦制动衬支撑在它上面 的斜楔之间的变窄的楔形间隙中。在斜楔上的支撑产生垂直于斜楔的力作用在摩擦制动衬 上，该力具有垂直于制动盘的力分量。附加于由操纵装置施加的力，该力分量垂直于制动 盘将摩擦制动衬压到制动盘上，并且增大已知的车轮制动器的制动力。此外所述的公开文献公开了一种车辆制动设备，它在前桥上具有可液压地以及冗 余地机电地操纵的车轮制动器。制动通常液压地进行，车轮打滑调节机电地进行，其中该机 电的车轮打滑调节与液压的制动操纵叠加。
发明内容
根据本发明的具有权利要求1特征的车轮制动器具有两个冗余的操纵装置，利用 它们可将摩擦制动衬压向可旋转的制动体用于制动操纵。对于盘式制动器该制动体是制动 盘，对于鼓式制动器是制动鼓。本发明不限于这两种制动器。冗余地意味着，这两个操纵装 置是互相独立的，即车轮制动器可以利用其中一个、另一个或者两个操纵装置共同操纵。其 中一个操纵装置是机电的，另一个是可压力操纵的，其中特别是设有液压的压力操纵，不过 不排除另一种例如气动的压力操纵。除了如开始所述的公开文献公开的车轮制动器的机电 的操纵装置具有的传动机构外，也可以是借助于螺旋传动机构、例如丝杠传动实现机电的 操纵。根据本发明的车轮制动器具有蓄能器，它在车轮制动器松开时储存能量并且在操 纵车轮制动器时释放能量并且支持车轮制动器的操纵。将摩擦制动衬在操纵车轮制动器时 压到制动体上的力的一部分由蓄能器施加，由此由操纵装置施加的力相应地减小。在松开 车轮制动器时储存到蓄能器中的能量至少一部分源于车轮制动器的(机械)松开。
可以这样说，根据本发明的车轮制动器通过蓄能器代替机械的自增力装置，该蓄 能器对车轮制动器的操纵的支持不依赖于在摩擦制动衬和制动体之间的波动的摩擦系数。 另外的优点是更简单的结构、更小的污染敏感性、更小的安装空间需求以及摩擦制动衬不 必在制动体的圆周方向上滑动。由于车轮制动器的操纵通过蓄能器的支持，根据本发明的 车轮制动 器需要功率更弱的并且由此更小的且更轻的操纵装置。本发明的另外的优点是， 可以取消制动增力器。从属权利要求具有在权利要求1中说明的发明的有利的设计方案和改进方案作 为主题。权利要求2规定弹簧蓄能器作为根据本发明的车轮制动器的蓄能器。除了机械的 弹簧蓄能器外该车轮制动器例如也可以具有气体蓄压器。权利要求3规定，该弹簧蓄能器的弹簧元件具有至少部分地随着弹簧元件的增大 的变形而减小的弹簧刚度。这意味着，弹簧力在弹簧元件的更大的变形下更小。这种弹簧元 件的例子是碟簧，它具有在变形开始时如通常上升的弹簧力。随着增大的变形弹簧力达到 最大值并且接着减小，直到它在最小值后重新升高。最小值可以是零，大于零或者小于零。 在弹簧力的最小值处碟簧通常与它在松开的碟簧的情况下的弯拱相反地弯拱。弹簧元件在 它的随着增大的变形减小的弹簧力的区域中，即在力最大值和力最小值之间应用。在松开 的车轮制动器的情况下弹簧元件处于接近它的力最小值，在利用最大的制动力操纵的车轮 制动器的情况下弹簧元件处于接近它的力最大值，这样如果将摩擦制动衬压到制动体上的 力最大，车轮制动器的操纵装置通过蓄能器的支持就最大。操纵装置必须施加的用于将摩 擦制动衬压到制动体上的力由此在操纵行程上更均勻。本发明不限于碟簧。除了具有期望 的随着增大的变形而减小的弹簧力的弹簧元件，也可以例如借助于具有变化的传动比的传 动机构实现随着增大的弹簧元件变形而减小的弹簧力。权利要求4规定了一种用于机电的操纵装置的斜坡机构(Rampen-mechanismus).这种机构具有例如两个同轴的、平行的且利用小的轴距布置的盘，它们在互 相正对的端面具有槽或者其它的斜坡轨道(Rampenbahn)，它们在受限制的圆周角上在圆周 方向延伸并且在圆周方向上具有斜度。在槽中或者在斜坡上球或者其它的滚动体滚动或者 斜坡滑动。通过两个盘相对彼此的旋转，球或者其它的滚动体在斜坡轨道中或者其上滚动 并且由于斜坡轨道的斜度将两个盘轴向压开或者在相反的旋转方向时允许两个盘接近。其 中一个盘相对另一个盘的轴向运动可以用于使摩擦制动衬压到制动盘上。斜坡机构可以理 解为具有小于一整圈、通常小于120度的旋转角的螺旋传动机构。斜坡机构是健壮的并且 只要它具有滚动体就是摩擦很小的。另一个优点是小的斜度的可能性和由此高的力以及变 动的斜度，由此可以获得变动的传动比。由此在制动操纵开始时可以获得快速的压紧，也就 是说，快速克服在摩擦制动衬和制动体之间的间隙，并且在增大的制动力时获得增大的力 传动比。具有权利要求5的特征的根据本发明的方法规定了一种具有至少一个可机电地 和压力操纵的车轮制动器的车辆制动设备。常用制动机电地进行，辅助制动在车辆制动设 备故障的情况下压力操纵。即常用制动是外部能量制动，辅助制动是肌肉或者辅助力制动。 辅助力制动要与辅助制动区分开。辅助制动是车辆制动设备在它的正常功能故障的情况下 的操纵，相反辅助力制动是通过肌肉力通过外部能量，例如制动增力器、自增力装置或者蓄能器支持的制动操纵。机电的常用制动使制动踏板或者其它的操纵元件、例如手制动杆与 车辆制动设备脱耦，并且由此避免例如在防抱死调节时在制动踏板上的反馈，该反馈可能 被车辆驾驶员感觉到并且造成困扰。对于除了利用内燃机还利用电动机驱动的混合驱动车 辆和对于电动车辆，根据本发明的方法具有此优点，即当为了能量回收该车辆部分或者完 全通过电动机的发电机工作来制动时，它在常用制动时对车辆驾驶员是不明显的。 权利要求6规定了一种车辆制动设备的踏板行程模拟器。踏板行程模拟器是已知 的，它具有例如弹簧作用的液压蓄能器，它连接在液压的主制动缸上。在常用制动时该踏板 行程模拟器起作用并且产生至少接近通常的踏板行程/力感觉。在辅助制动时该踏板行程 模拟器优选关闭。
本发明接下来借助在图中示出的实施方式详细说明。图中示出 图1在截面图中示出了根据本发明的车轮制动器，
图2示出了用于实施根据本发明的方法的车辆制动设备的液压线路图。
具体实施例方式在图1中示出的，根据本发明的车轮制动器1设计成具有两个摩擦制动衬2、3的 盘式制动器，它们在制动钳4中布置在未示出的制动盘两侧。车轮制动器1具有液压的操 纵装置5、机电的操纵装置6和弹簧元件7、8，它们支持车轮制动器1的操纵。液压的操纵装置5具有在制动钳4的缸体10中的活塞9。为了车轮制动器1的 液压的操纵，可利用活塞9将两个摩擦制动衬中的一个摩擦制动衬2压向未示出的制动盘。 车轮制动器1利用液压的操纵装置5的液压的操纵，对应于液压的盘式制动器的通常的且 已知的操纵，其中在所示实施方式中活塞9不直接贴靠在摩擦制动衬2上，而是它通过活塞 杆11施加作用。机电的操纵装置6包括在图中位于缸体10后面的电动机13和斜坡机构14。该斜 坡机构14具有圆形的斜坡盘15，它可旋转地支承在活塞杆11上。斜坡盘15利用轴向轴承 16轴向并且可旋转地支撑在制动钳4的壳体17中。轴向轴承16布置在斜坡盘15的背离 摩擦制动衬2、3的侧面上。在正对摩擦制动衬2、3的侧面上，斜坡盘15具有三个斜坡18， 它们在圆周方向上分布，互相错开120度并且在圆周方向上延伸少于120度。斜坡18具有 斜度。在斜坡盘15的正对摩擦制动衬2、3的侧面上不可旋转地、轴向可滑动地且与斜坡 盘15和活塞杆11同轴地布置滚子支座19。该滚子支座19支撑三个滚子20，它们的旋转 轴线径向延伸，互相错开120度并且在斜坡盘15的斜坡18上滚动。三个斜坡18和三个滚 子20的数量对于本发明不是强制的，不过由于静态确定的支撑被视为有利的。为了旋转地驱动斜坡盘15，在它的圆周上具有正齿轮类型的齿部21，它与不可转 动地在电动机13的电动机轴上的棘轮齿合。棘轮在图中位于斜坡盘15的后面并因此不可 见。为了车轮制动器1的机电的操纵，斜坡盘15利用电动机13旋转地驱动。滚子20 在斜坡盘15的斜坡18上滚动并且由于斜坡18的斜度轴向由斜坡盘15挤压滚子支座19。滚子支座19轴向朝摩擦制动衬2、3的方向上滑动。滚子支座19的轴向滑动由套筒22传 递到摩擦制动衬2上并且将它压到未示出的制动盘上。机电的操纵装置6和液压的操纵装置5是冗余的，车轮制动器1可以利用机电的 和/或液压的操纵装置6、5操纵。活塞杆11的环形轴肩23贴靠在滚子支座19上。活塞 9通过活塞杆11、通过滚子支座19和套筒22对摩擦制动衬2施加作用，其中活塞9的环形 轴肩贴靠在滚子支座19上。在滚子支座19的背离摩擦制动衬2、3的侧面上布置有两个按照碟簧组类型的碟 簧7。它们在它们的外圆周上支撑在制动钳4的壳体17中并且径向进一步向内压到滚子支 座19上。碟簧7的弹簧力从卸载的位置开始随着碟簧7的变形增大到力最大值并且随着 继续的变形而减小。变形意味着在卸载的状态下弯拱的碟簧7被压扁，该变形可以直到反 向弯拱的卸载位置。碟簧7在松开的车轮制动器1的情况下变形这么大，即它处于接近它 的力最小值。如果滚子支座19在操纵车轮制动器1时机电地和/或液压地朝摩擦制动衬 2、3的方向滑动，碟簧7的变形减小并且它朝摩擦 制动衬2、3的方向上的弹簧力上升。在利 用最大的操纵力操纵车轮制动器1时，碟簧7具有接近最大的弹簧力，它支持车轮制动器1 利用液压的和/或机电的操纵装置5、6的操纵。操纵造成车轮制动器1通过摩擦制动衬2、3的、制动钳4的、制动器壳体17的和 操纵装置5、6的较小的弹性变形实现机械张紧。该机械的张紧在车轮制动器1松开时放松 并且产生碟簧7的回位，也就是说，碟簧7被通过车轮制动器1的放松在松开时重新较大变 形，此时弹簧力减小。为了完全松开车轮制动器1，在滚子支座19的正对摩擦制动衬2、3的 侧面上布置有另一个碟簧8。这个碟簧8在它的外圆周上支撑在制动钳4中并且继续径向 向内压到位于所述另外的碟簧8和两个碟簧7之间的滚子支座19上。所述另外的碟簧8 的弹簧力与两个碟簧7的弹簧力反向，即所述另外的碟簧8在车轮制动器1松开的意义上 作用在滚子支座19上。所述另外的碟簧8这样布置，即它的弹簧力随着增大的变形升高。 增大的变形意味着车轮制动器1的操纵。所述另外的碟簧8这样设计，即如果摩擦制动衬 2、3还没有从未示出的制动盘上抬起，所述另外的碟簧8的弹簧力在车轮制动器1松开时超 过两个碟簧7的弹簧力，这样所述另外的碟簧8完全松开车轮制动器1，也就是说，滚子支座 19和操纵装置5、6回位到它们的基本位置。如果摩擦制动衬2、3在操纵车轮制动器1时以 一定的力贴靠在未示出的制动盘上，两个碟簧7的弹簧力超过所述另外的碟簧8的弹簧力， 这样产生在车轮制动器1的操纵意义上的合力，这样碟簧7、8总体上支持车轮制动器1的 操纵。碟簧7、8可以理解为蓄能器，它在松开车轮制动器1时储存能量并且在操纵车轮制 动器1时释放能量，并且由此支持车轮制动器1的操纵。图2示出了一种具有车轮制动器25的车辆制动设备24，它如在图1中所示的车轮 制动器1可液压地和机电地操纵。车轮制动器25配属于未示出的汽车前桥，仅仅示出了车 辆制动设备24的前桥制动回路。车轮制动器25连接在可利用制动踏板27操纵的主制动 缸26上。在主制动缸26和车轮制动器25之间设有阀28，它车轮制动器25在基本位置将 和主制动缸26连接，并且在接通位置将车轮制动器25与主制动缸26分开。此外阀28在 接通位置将踏板行程模拟器29与主制动缸26连接起来。在基本位置中，集成在阀28中的 从踏板行程模拟器29到主制动缸26可通流的止回阀30将踏板行程模拟器29与主制动缸 26连接起来。阀28是4/2电磁阀，例如也可以设置两个2/2路电磁阀代替它(未示出)。
在无故障的行驶工作中，阀28保持在它的接通位置，在该位置踏板行程模拟器29 与主制动缸26连接并且车轮制动器25与主制动缸26分开。也可以，阀28关闭并且在常 用制动期间运动到接通位置并且在未操纵车辆制动设备24的情况下保持在基本位置。常 用制动通过车轮制动器25的机电的操纵进行，即作为外部能量制动。主制动缸26对踏板 行程模拟器29施加作用，这样可以获得踏板行程，在该行程下踏板力随着制动踏板27的踏 板行程以通常的方式升高。 在车辆制动设备24故障时通过进行肌肉力操纵车轮制动器25利用主制动缸26 进行辅助制动，它利用制动踏板27操纵。为了辅助制动，阀28保持在它的基本位置或者弹 簧操纵地移动到基本位置，如果它先前处于接通位置的话。在辅助制动时阀28如已经说明 的连接车轮制动器25与主制动缸26。如果车轮制动器25具有如在图1中所示的和上面 所述的碟簧7、8那样的蓄能器，制动增力器无论如何不是必要的。在辅助制动时踏板行程 模拟器29与主制动缸26分开。如果在主制动缸26中的液压压力通过制动踏板27的松开 减小，在踏板行程模拟器29中的可能的压力可以通过止回阀30消除，也就是说，制动液从 踏板行程模拟器29中流回主制动缸26。主制动缸26具有行程储备，这样如果车辆制动设 备24在正常制动期间出现故障并且车辆制动设备24切换到辅助制动功能，总还可以获得 剩余行程，这样车辆制动设备24无论如何能够作为辅助制动器起作用。
权利要求
1.用于陆地车辆的车轮制动器，具有摩擦制动衬(2)并具有两个冗余的操纵装置(5、 6)，利用所述操纵装置能将摩擦制动衬(2)压到制动体上以制动可转动的制动体，所述其中 一个操纵装置(6)可机电地操纵，并且另一个操纵装置(5)可压力操纵，其特征在于，所述 车轮制动器(1)具有蓄能器(7、8)，所述储能器在车轮制动器(1)松开时储存能量，并且在 操纵车轮制动器(1)时释放能量，并且支持车轮制动器(1)的操纵。
2.根据权利要求1所述的车轮制动器，其特征在于，所述车轮制动器(1)具有弹簧蓄 能器(7、8)。
3.根据权利要求2所述的车轮制动器，其特征在于，所述弹簧蓄能器(7、8)具有弹簧 元件(7)，该弹簧元件(7)具有至少部分地随着弹簧元件(7)的增大的变形而减小的弹簧 力。
4.根据权利要求1所述的车轮制动器，其特征在于，所述机电的操纵装置(6)具有用 于将摩擦制动衬(2)压到制动体上的斜坡机构(14)。
5.用于操纵具有可机电和压力操纵的车轮制动器(25)的车辆制动设备(24)的方法， 其特征在于，能机电地进行常用制动，并且能压力操纵地进行辅助制动。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述车辆制动设备(24)具有踏板行程模 拟器(29)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述车辆制动设备(24)具有止回阀 (30)，它能从踏板行程模拟器(29)的方向朝主制动缸(26)的方向通流。
全文摘要
本发明涉及一种车轮制动器及其操纵方法。一种车轮制动器(1)，其具有液压的操纵装置(5)和一种冗余的机电的操纵装置(6)，它具有电动机(13)和斜坡机构(14)。本发明提出，所述车轮制动器(1)设有蓄能器，例如具有弹簧元件(7；8)的弹簧蓄能器，它在车轮制动器(1)松开时储存能量，并且在操纵车轮制动器(1)时释放能量，并且支持车轮制动器(1)的操纵。一种用于操纵具有这种车轮制动器(1)的车辆制动设备的方法规定，机电地进行常用制动，并且在故障时液压地进行辅助制动。
文档编号F16D65/14GK102107656SQ201010600329
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月22日 优先权日2009年12月23日
发明者B·格策尔曼, B·福伊齐克, W·纳格尔 申请人:罗伯特.博世有限公司