專利名稱：噪聲降低的電動制動執行器的制作方法
技術領域：
本發明涉及制動器特別是機動車輛制動器領域。更確切地說，本發 明涉及一種能被電馬達致動的制動執行器。
背景技術：
電馬達致動的制動執行器用于機動車輛的行車制動器和手剎(也稱 為駐車制動器)。關于這種只依靠電纜或者液壓致動的制動器，其設計優 點是駕駛員不用施加大的肌力來致動制動器。電致動的制動器也可以有 效地與現代車輛電子元件相結合。因此制動器的應用和釋放可獨立于其 它記錄事件或者測量值。例如，在"爬坡啟動"中制動器能自動釋放， 從而駕駛員不用除了控制加速器和離合器的相互作用外還要操作制動 器。如果車輛具有自動變速箱，則加速器踏板的致動可足以在爬坡時啟 動而不會引起車輛沿錯誤方向行駛，也不會在不利的操作時間操作驅動 馬達。
幾種已知的方案是將具有卡鉗和摩擦片的制動執行器直接結合在車 輪處。如果適當設計，按照這種方式配備的車輛制動器可以形成例如不 用與中央控制單元通訊也能可靠操作的自主系統。
為了得到電動操作的制動執行器中進行制動所需的動力，電馬達的 扭矩通常通過一個或者多個傳動級而減小。在這種情況下，各個傳動級 的種類通常可以變化為正齒輪機構、蝸輪機構、行星齒輪機構、盤車機 構或者皮帶傳動機構。后者在機動車輛結構中被證明是特別成功的，因 為與多數其它傳動種類相比，其具有很好的減噪性能，因此能有效地使
傳動系其余部分與電馬達產生的結構噪聲隔離。
顯然，盡管皮帶傳動機構具有好的減噪性能，但整個制動執行器通 常不能達到期望的減噪性能，因為在一些情況下執行器的其它部件傳遞
由皮帶單元周圍的電馬達產生的振動。允許使后繼傳動系與電馬達產生 的結構噪聲完全隔離的解決方案在制造和裝配上成本高，由于使用大量 零件而通常易于出現故障，而且可能有損整個傳動組件的扭矩傳遞精度。 因此，本發明的目的是提供一種克服所述缺陷的制動執行器。
發明內容
根據本發明的第一方面，提供一種電驅動的制動執行器，該制動執 行器包括用于產生扭矩的電馬達、扭矩傳遞裝置和扭矩輸送元件，其中 所述電馬達具有馬達軸并且所述扭矩傳遞裝置具有齒輪機構，該齒輪機 構具有與所述馬達軸平行的齒輪軸，其中通過帶傳動裝置從所述電馬達
向所述齒輪機構傳遞扭矩，并且所述馬達軸與所述齒輪軸之間的距離借 助一剛性間隔件固定。這里，該間隔件的相對兩端被定位在由所述帶傳 動裝置的皮帶所限定的平面的不同側。換句話說，為了實現改進的緊固， 所述間隔件例如以S形或Z形穿過皮帶平面延伸。
所述制動執行器可包括執行器外殼，并且該執行器的至少一個部件 (例如間隔件)可通過減振元件被支撐在所述執行器外殼處。
所述扭矩傳遞裝置可包括具有皮帶和至少兩個皮帶輪的皮帶傳動機 構。同樣可以構想替代傳動設計，例如正齒輪機構或者蝸輪機構，就使 用壽命和結構空間來說后者是有利的。
皮帶傳動機構特別是皮帶可確保就振動而言將執行器的后繼部件與 電馬達隔離從而確保減振。所述皮帶可由彈性材料制造以幫助減振。
根據第一變型，所述皮帶可以是無齒帶。根據第二變型，所述皮帶
形成為齒形帶。在第二變型的情況下，齒形帶和帶輪可具有小于2.5mm 特別是小于1.5mm的相互對應的節距。當節距減小時，切入沖擊減小并 且振動趨勢減小。齒形帶和帶輪可以具有螺旋齒，從而進一步降低振動 趨勢，并且在皮帶和帶輪之間獲得更均勻的扭矩傳遞。
在皮帶傳動機構的情況下，通過馬達的相應軸以及齒輪機構的相應 軸借助于所述剛性間隔件也可使相關帶輪的軸相對于彼此固定。換句話 說，所述間隔件可用于確定并保持帶輪相互之間的距離。所述間隔件優
選為獨立部件。然而，所述間隔件也可與執行器外殼成一體。
兩個帶輪中的至少一個可具有減振元件，所述減振元件用于傳遞扭 矩的并與該帶輪的旋轉軸線同軸。根據一個可行設計，所述帶輪具有由
剛性材料制成的輪轂，并且在該輪轂周圍以扭矩張緊(torque-tight)方式 設置由減振材料制成的元件，該帶輪可直接與驅動帶接觸。在一個替代 設計中，所述減振元件位于所述輪轂和一環形齒輪之間。所述環形齒輪 和所述輪轂可由具有抗性的任選硬材料制成。燒結金屬用于輪轂和硬成 分塑料材料用于環形齒輪被證明是成功的材料選擇。
與輪轂和/或環形齒輪相比，所述減振元件有利地由軟材料構成，優 選由至少略帶彈性且具有高固有阻尼的材料構成。所述減振元件優選具 有與帶輪軸的長度有關的恒定厚度；然而在一些情況下也可能具有不均 勻的厚度。所述減振元件通常被形成為距旋轉軸線的平均距離恒定。該 元件可被沿著圓形線或者任意期望的曲線形成。為了影響帶輪的扭矩傳 遞和減振特性，減振元件的半徑長度可變化。在實踐中，例如均勻的彎 曲突起被證明是成功的。
皮帶傳動機構或者另一元件可將電馬達產生的扭矩傳遞至下游齒輪 機構，優選是行星齒輪機構。該行星齒輪機構可以是單級或多級設計。 在多級設計的情況下，同軸地設置不同的級是可取的。行星齒輪機構的 各級可具有太陽輪、多個行星輪，必要的話具有內齒輪。在齒輪機構的 多級設計的情況下，逐級內齒輪可結合成單個部件。
傳遞到行星輪的扭矩可通過可與太陽輪同軸旋轉地安裝的行星輪托 架從行星輪的軸傳遞。行星輪托架可具有一個或多個固定至該托架的部 件(例如銷或者肋)，該托架的扭矩可經由所述部件傳遞至與其同軸固定 并可旋轉地安裝的另一齒輪部件。該另一齒輪部件有利地被設置在行星 輪的面向傳動輸出件的一側。為了平穩運轉，有利的是使固定在托架上 的部件被設計成徑向對稱或者規則地沿著與托架的旋轉軸線同軸的圓形 線。固定在托架上的部件有利地接合在所述另一齒輪部件的相應凹槽中。 這些凹槽可襯有減振材料。
根據本發明的第二方面，提供一種電驅動的制動執行器，該制動執
行器包括執行器外殼、用于產生扭矩的電馬達、扭矩傳遞裝置和扭矩輸 送元件，其中該執行器的至少一個部件通過一減振元件被支撐在所述執 行器外殼處和/或其中通過一減振元件從所述電馬達向所述扭矩輸送元件 傳遞扭矩。
可選擇所述執行器外殼的材料和設計以獲得進一步的減噪性能。例 如，可以使用壓鑄鋁或者注射成型塑料材料。另外，該外殼可在一側或 兩側全部或局部由減振材料層覆蓋。執行器外殼的不同部分可任選地由 不同的材料和/或設計構成。
所述制動執行器可包括齒輪機構，特別是行星齒輪機構。行星齒輪 機構的內齒輪通過一個或多個由減振材料制成的元件被支撐在所述執行 器外殼處。如果使用了多個這樣的元件，則這些元件優選沿著內齒輪的 圓周均勻分布。在由減振材料制成的單個部件的情況下，可完全包括內 齒輪或者只是覆蓋內齒輪的一部分。
產生扭矩的電馬達可通過至少一個減振材料元件被支撐在執行器外 殼處。根據第一種可行設計，這種元件可在電馬達的無扭矩輸送的端部 與馬達軸對準。根據再一可行設計， 一個或多個減振材料元件可沿周向 圍繞電馬達布置。另外，上述可行設計也可組合。
如已經提到的，設置剛性間隔件以固定電馬達的馬達軸和與馬達軸 至少大致平行的齒輪軸之間的距離。該間隔件通過至少一個減振元件被 有利地支撐在所述執行器外殼處。根據第一變型，所述間隔件和該間隔 件借以支撐在執行器外殼處的所述至少一個減振元件為兩個獨立的部 件。這種方法能使得例如所述至少一個減振元件在所述間隔件被安裝之 前首先被緊固在所述執行器外殼的區域中。根據第二變型，所述間隔件 和所述至少一個減振元件被連接在一起(例如通過兩部件式連接)因此 形成可單獨手動操作的間隔部件。
根據一種變型， 一個或者多個減振元件可由彈性體構成。同樣可構 想其他材料，特別是對于不同元件使用不同的減振材料。
所述電馬達可具有5個以上的多個電極以有助于低振動運轉。特別 是電極數量也可為7個。該電馬達還可具有精密平衡電樞。也可具有膠
粘磁通片和/或阻尼刷。通過使用無刷電馬達和/或扭矩減小的電馬達可實 現進一步降低噪聲。而且，該電馬達可例如通過電子控制系統而在減小 運轉噪聲的速度范圍內運轉。
所述電驅動的制動執行器可以是一制動系統的一部分，該制動系統 例如是車輛制動系統。所述制動執行器可與手剎或者行車制動器相關聯。 所述制動執行器還可同時與手剎和行車制動器相關聯。
通過優選實施方式的以下描述和附圖將顯現本發明的進一步細節和 優點，其中
圖1表示根據本發明的制動執行器的一個實施方式的剖視圖2表示根據圖1的制動執行器的皮帶傳動機構的立體圖3表示根據圖1的制動執行器的行星齒輪機構的內齒輪的立體圖4表示根據圖1的制動執行器的間隔件的立體圖5表示根據圖1的制動執行器的行星齒輪機構的分解圖6表示根據圖1帶制動執行器的具有輸出銷的托架板的立體圖。
具體實施例方式
下面描述可被電馬達致動的制動執行器的一個實施方式。所述制動 執行器傳遞可被用來致動車輛制動器(未示出)的扭矩。
圖1表示通過具有執行器外殼12的制動執行器10的局部剖視圖， 該執行器外殼12包括外殼體14和外殼蓋16。外殼蓋16包括連接插座 18并安置在外殼體的位于圖1頂部的邊緣上。連接插座18與電馬達20 的接頭電連接。
電馬達20通過精確地裝配在外殼體14的凹槽中而被保持，并通過 減振材料制成的元件22而將其底端支撐在外殼體14的底部處。電馬達 20在其面向外殼蓋的一側具有第一齒形皮帶輪24。該第一齒形皮帶輪通 過扭矩張緊方式被連接至電馬達20的軸。
齒形皮帶26將從第一齒形皮帶輪24傳遞來的扭矩傳遞至第二齒形皮帶輪28。齒形皮帶輪24和28以及齒形皮帶26具有大約2。的螺旋齒 系，節距為2mm。第一齒形皮帶輪24具有22個齒，第二齒形皮帶輪28 具有69個齒。因此，皮帶傳動機構的傳動比大約是3.13: 1。
剛性間隔件30在其位于圖1中的左側的端部被非主動連接至電馬達 20的主體的頂端。間隔件30的右手端形成支承第二齒形皮帶輪28的軸 32所用的保持部。間隔件30的兩端位于由齒形皮帶26限定的平面的相 對兩側。這通過使間隔件形成近似S形狀而更為方便。間隔件30的中央 部分穿過在兩個齒形皮帶輪24和28之間延伸的自由空間。間隔件30在 其頂側通過由例如彈性體之類的減振材料制成的元件32而以吸振方式相 對于外殼蓋16被支撐。
兩級行星齒輪機構34被齒形皮帶輪28驅動。在本設計中行星齒輪 機構34的內齒輪36在其內側具有用于兩個傳動級的兩種不同齒系。內 齒輪36通過三個由彈性減振材料制成的元件38抵靠外殼體14被支撐。 底部封閉環40保護行星齒輪機構34的內部齒輪零件(圖中未示出)以 免這些零件從內齒輪36中掉出。銷42形成執行器的扭矩輸出件，并用 于通過另外的鉸接零件致動一個或多個制動塊。在銷42的外側可具有便 于扭矩傳遞的輪廓。在所選設計中為"陽"Torx輪廓，銷42借助該輪廓 而以扭矩張緊方式接合在最終致動制動塊的機構中。所述機構可包括主 軸傳動機構。
圖2表示齒形皮帶傳動機構48的立體圖，齒形皮帶傳動機構48包 括齒形皮帶輪24和28以及齒形皮帶26。可以清楚地看到行星齒輪機構 34的第一級的太陽輪50以旋轉剛性方式連接至齒形皮帶輪28。齒形皮 帶輪28包括環形齒輪52、與齒形皮帶輪28的旋轉軸線同軸并由減振彈 性體材料54制成的襯套、以及帶有太陽輪50的輪轂56。在所示的設計 中環形齒輪52內側具有6個彎曲的突起(或填充部)，它們與厚度基本 恒定的減振材料54以扭矩傳遞方式主動鄰接。在輪轂56的外周具有相 應的彎曲凹部，從而環形齒輪52與輪轂56之間總體上獲得扭矩張緊連 接。在實踐中輪轂56使用材料PBT-GF30被證實是成功的。
圖3表示在圖1中安裝在電馬達20和行星齒輪機構34之間的間隔
件30的立體圖。間隔件的在圖3中位于左側的一側非主動連接至電馬達 20。在圖3中位于右側的一側可清楚地看到用于軸32的保持部的外周被 設計成帶8個楔的多楔形輪廓。間隔件30由諸如硬塑料材料或金屬之類 的剛性材料制成。
圖4表示固定有元件38的內齒輪36，所述元件38由減振材料構成。 用EPDM (乙烯-丙烯-二烯烴橡膠)制造元件38被證實是有利的。在裝 配狀態下，內齒輪36通過元件38支撐在外殼體14處。可以清楚地看到 內齒輪的用于行星齒輪機構34的兩個傳動級的兩個內齒系。圖4底部的 齒系被設置成沿著比頂部齒系的略小的圓周，從而確保行星齒輪機構可 被裝配。
圖5表示行星齒輪機構34的結構分解圖。在該圖中，最上部示出了 第二皮帶輪28，該皮帶輪的太陽輪50穿入后續裝配的內齒輪36。三個 行星輪60在太陽輪50和內齒輪36之間在內齒輪36內部運轉。這三個 行星輪60的軸62以扭矩傳遞方式被緊固至第一行星輪托架64，該第一 行星輪托架64在其與行星輪60相反的一側支承第二太陽輪66。在所示 的設計中軸62、行星輪托架64和太陽輪66形成單個部件68。
另外的四個行星輪70被設置在第二太陽輪66和內齒輪36之間。這 四個行星輪70在緊固至另一行星輪托架74的四個銷狀軸72上運轉。這 四個軸72延伸穿過行星輪托架74中的相關孔，使得軸部76在托架74 的位于圖5底部的一側突出。可通過這些突出的軸部76或者單獨的部件 向下游的傳動部件78傳遞扭矩。
穿過托架74的軸部76可形成軸72的延伸部，因而銷部76和軸72 在所有情況下形成一體部件。當行星輪托架74形成為塑料零件時，部分 76和軸72可被獨立模制，例如利用雙組分注射成形工序。
在所示實施方式中，所述兩個太陽輪50、 66具有與各自的行星輪 60、 70的節距相對應的不同節距。在內齒輪36中同樣形成具有不同節距 的兩個環形齒輪。
圖6表示行星齒輪機構34的位于輸出側的傳動部件78的立體圖， 該傳動部件具有用于扭矩傳遞的仿形銷42，并具有由減振材料構成的襯
套80，這些襯套80位于部件78中為它們提供的凹槽中。在這里示出的 實施方式中，所述凹槽和襯套80基本上是徑向對稱的。傳動部件78被 安裝在行星齒輪機構34的輸出側，從而被沿著圓形路徑引導通過行星齒 輪機構34的輸出側的軸部76 (未示出)接合在減振元件80的指定保持 部中，從而將扭矩傳遞至部件78。元件80可例如硫化到部件78上，或 者單獨制造然后安裝到部件78上。
權利要求
1、一種電驅動的制動執行器(10)，該制動執行器包括用于產生扭矩的電馬達(20)、扭矩傳遞裝置(34，48)和扭矩輸送元件(42)，其中所述電馬達(20)具有馬達軸并且所述扭矩傳遞裝置具有齒輪機構(34)，該齒輪機構具有與所述馬達軸平行的齒輪軸，其中通過帶傳動裝置(24，26，28)從所述電馬達(20)向所述齒輪機構(34)傳遞扭矩，并且所述馬達軸與所述齒輪軸之間的距離借助一剛性間隔件(30)固定，其中該間隔件(30)的相對兩端被定位在由所述帶傳動裝置(24，26，28)的皮帶(26)限定的平面的不同側。
2、 根據權利要求1所述的制動執行器，其特征在于，該執行器包括 執行器外殼(12)和減振元件(22， 38)，其中所述執行器的至少一個部 件通過所述減振元件(22， 38)被支撐在所述執行器外殼(12)處。
3、 根據權利要求2所述的制動執行器，其特征在于，所述齒輪機構 (34)通過至少一個減振元件(38)被支撐在所述執行器外殼(12)處。
4、 根據權利要求3所述的制動執行器，其特征在于，所述齒輪機構是 具有至少一個內齒輪(36)的行星齒輪機構(34)，其中所述至少一個內齒 輪(36)通過所述至少一個減振元件(38)被支撐在所述執行器外殼處。
5、 根據權利要求2至4中任一項所述的制動執行器，其特征在于，所 述電馬達(20)通過至少一個減振元件(22)被支撐在所述執行器外殼處。
6、 根據權利要求2至5中任一項所述的制動執行器，其特征在于， 所述間隔件(30)通過至少一個減振元件(32)被支撐在所述執行器外 殼(12)處。
7、 根據權利要求6所述的制動執行器，其特征在于，所述間隔件(30) 和所述至少一個減振元件(32)被牢固地連接在一起并形成可被單獨操 作的獨立部件。
8、 根據前述任一權利要求所述的制動執行器，其特征在于，所述減 振元件是彈性體元件。
9、 根據前述任一權利要求所述的制動執行器，其特征在于，所述電馬達(20)具有下面至少一個特征5個以上的多個電極；精密平衡電樞; 膠粘磁通片；阻尼刷。
10、 根據前述任一權利要求所述的制動執行器，其特征在于，所述 間隔件(30)在至少一側形成有用于保持軸的支承件。
11、 根據前述任一權利要求所述的制動執行器，其特征在于，所述 間隔件(30)為S形或Z形型式。
12、 根據前述任一權利要求所述的制動執行器，其特征在于，所述 間隔件(30)在一側具有用于連接至所述電馬達(20)的外殼的成形部。
13、 一種電驅動的制動執行器(10)，該制動執行器包括用于產生扭 矩的電馬達(20)、包括至少一個扭矩傳遞部件(48)的扭矩傳遞裝置(34)， 其中所述扭矩傳遞部件(48)包括傳遞扭矩并與其旋轉軸線同軸的減振 元件(54)。
14、 根據權利要求13所述的制動執行器，其特征在于，所述扭矩傳 遞部件(48)包括輪轂(56)和與所述輪轂(56)同軸的環形齒輪(52)， 其中所述減振元件(54)以扭矩張緊方式將所述輪轂(56)和所述環形 齒輪(52)連接在一起。
15、 根據權利要求13或14所述的制動執行器，其中所述扭矩傳遞 部件(54)具有一旋轉軸線，其特征在于所述減振元件圍繞所述旋轉軸 線延伸并且沿其路徑具有基本恒定的橫截面。
16、 根據權利要求13至15中任一項所述的制動執行器，其特征在 于，所述輪轂(56)具有多個徑向突起。
17、 根據權利要求16所述的制動執行器，其特征在于，所述突起沿 所述扭矩傳遞部件(54)的旋轉軸線大致旋轉對稱。
18、 根據權利要求14至17中任一項所述的制動執行器，其特征在 于，所述輪轂(56)由燒結金屬構成。
19、 一種制動系統，特別是機動車輛制動系統，該制動系統具有根 據權利要求1至18中任一項所述的電驅動的制動執行器(10)。
20、 根據權利要求19所述的制動系統，其特征在于，所述電驅動的 制動執行器(10)與行車制動器和/或手剎相關聯。
全文摘要
本發明描述了一種電子制動執行器。該執行器包括外殼、電馬達、扭矩傳遞裝置和扭矩輸出元件。所述扭矩傳遞裝置是帶有與馬達軸平行的齒輪軸的齒輪機構，其中通過帶傳動裝置從電馬達向該齒輪機構傳遞扭矩。馬達軸與齒輪軸之間的距離通過剛性間隔件而被固定，所述剛性間隔件的相對兩端被定位在由所述帶傳動裝置的皮帶限定的平面的不同側。
文檔編號F16D65/18GK101395400SQ200780005928
公開日2009年3月25日 申請日期2007年2月16日 優先權日2006年2月20日
發明者格雷戈爾·珀爾茨根 申請人:盧卡斯汽車股份有限公司