機電制動鉗致動器的制作方法

本發明大體涉及制動系統領域，具體地，本發明涉及一種用于機電制動鉗的致動器。

背景技術：

本發明的應用的技術領域是機電制動鉗的技術領域，機電制動鉗通常需要電致動、還原系統以及用于將運動從轉動運動轉換為平移運動的系統。

運動的轉換通過容納在卡鉗體(caliperbody)或鉗體(calliperbody)中的可轉動螺桿和螺母之間的嚙合來進行，通常通過所謂的循環滾珠螺桿中螺桿和螺母之間的界面中的循環滾珠來進行。

螺桿的轉動賦予螺母平移運動，這推動了接合相對于制動盤對稱地安裝在鉗體上的一對制動墊中的一個制動墊的活塞；墊在盤上的壓力產生制動作用，制動作用的反作用被排出到鉗體和與之連接的元件上。該反作用由于對支撐和傳動部件的未補償的應力而導致螺桿軸線與活塞軸線之間的錯位，從而損害了裝置的效率和/或機械完整性。

事實上，已知制動墊在被壓縮時對鉗本身所施加的反作用力導致的制動鉗的彎曲如何引起活塞在制動墊上的支撐表面和螺桿的工作軸線之間的相對轉動(隨之發生活塞的縱向軸線相對于螺桿的縱向軸線的錯位)。換句話說，螺桿的工作軸線傾向于保持與鉗體上螺桿的軸線向鄰接的平面垂直，而活塞的工作軸線傾向于保持與墊-盤平面垂直。

軸線的這種錯位可能導致支撐螺桿的軸向軸承上的負載分布不均勻以及插入在螺桿和螺母之間的輥元件上的負載分布不完善，隨之發生滾珠上的赫茲壓力不均勻，并因而導致與部件的使用壽命疲勞相關的問題。

為了克服該缺陷，可以增加鉗體的剛度，從而限制其變形度。因此，減少螺桿軸線相對于活塞軸線的振蕩/傾斜(即，減少活塞和螺桿的工作軸線之間的錯位)，然而卻隨之顯著地增加制動件的總體尺寸和質量。

可替換地，可以將允許補償活塞循環螺桿軸線的不同工作角度的另外的自由度引入到系統中。便利地，在活塞和螺母之間的界面處添加鉸接接頭，即，周向約束件，其允許活塞將自身定向在不與螺桿的縱向軸線一致的方向上，同時保持螺母接合并推動所述活塞的可能性。

根據文獻us8,607,939已知用于補償推力活塞和螺桿-螺母組件之間的錯位的解決方案，該解決方案使用與螺母和活塞之間的界面成錐形的耦接表面。

然而，通常在螺母和活塞之間的界面處提供應用錐形或球形接頭的已知解決方案不能抑制活塞可能相對于螺母的部分轉動，因為在螺母和活塞之間的鉸接接頭處，在接觸表面之間可能存在相互滑動，從而產生了活塞和螺母之間的角移位。

這樣的轉動向電動機的軸線的轉動角(角度“α”)和推力活塞的平移(沖程“c”)之間的相關性引入了誤差，其中，必須在所有使用條件(溫度，速度等)下在設計參數方面確保這樣的相關性，以確保制動裝置的操作效率。

事實上，如果在螺母和活塞之間以及在活塞和鉗體之間均不存在防轉動系統，則將存在對螺桿施加的轉動和螺母和/或活塞的轉動，而沒有相對于鉗體的任何軸向位移。因此，有必要的是，對于施加給螺桿的轉動(與通過機械傳動的減速比的電機的轉動相關)，存在螺母/活塞根據預定關系的相應軸向位移，從而允許電子控制單元適當有效地管理制動鉗致動裝置。

通過分析與機電鉗相關聯的運動鏈，注意到，推力活塞和將運動從轉動運動轉換為平移運動的機械系統之間的界面是(在制動作用的操作條件下)關于真正角度沖程相關性遵守設計方案的最為關鍵的區域。

有助于確保連接“α-c”的剛性界面(例如，通過螺紋、干擾等)的實施由于部件本身無力補償負載下制動鉗的變形所導致的應力，將導致機械零件的尺寸過大。

然而，現有技術沒有提供有利于避免操作條件下(即，當在鉗對盤施加制動作用時)標稱連接“α-c”和連接“α-c”之間的相移的解決方案，利用例如僅活塞和螺母之間的耦接表面。

因此，有必要創建形狀耦接或添加確保連接“α-c”的具體裝置。

技術實現要素：

本發明的目的在于同時確保錯位和標稱相關性“α-c”的補償。

為了達到該結果，在活塞和螺母上形成了剖面至少部分地互補的拱形耦接表面，諸如以允許這些部件根據鉗體在受到軸向推力的應力時與鉗體的優先變形的平面垂直的轉動軸線相互轉動，同時抑制活塞相對于螺母根據周向方向滑動的可能性。

方便地，與鉗體成一體的對比銷以活塞不能圍繞其縱向軸線甚至不能相對于所述鉗體轉動的方式接合活塞。

這樣的構造在允許補償螺母和活塞的縱向軸線之間的錯位的同時，抑制了活塞和螺母之間以及活塞和鉗體之間的相互轉動，同時保持設計相關性“α-c”。

以這種方式，最大化了由螺桿-螺母-活塞組件形成的致動器的效率。

通過具有權利要求1中所限定的特征的裝置實現了根據本發明的方面的上述和其他目的和優點。在從屬權利要求中限定了本發明的優選實施方案。

附圖說明

現在，我們將描述根據本發明的機械致動器的若干優選實施方案的結構和功能特征。參考了附圖，其中：

-圖1是包括根據本發明的實施方案的致動器的機電制動鉗的示意性側截面圖；

-圖2是包括在圖1的致動器中的螺桿-螺母組件的示意性軸測圖；

-圖3是包括在圖2的組件中的螺母的示意性側截面圖；

-圖4是根據本發明的實施方案包括在圖1的致動器中的推力活塞的示意性側截面圖；

-圖5是圖4的活塞的示意性軸測截面圖；

-圖6是包括根據本發明的實施方案的制動器并處于制動作用的操作條件下的機電制動鉗的示意性側截面圖；

-圖7和圖8是根據本發明的實施方案的與螺桿-螺母組件相交以在螺母上限定耦接表面的虛柱形物的兩個示意性立體圖；

-圖9是根據本發明的替代實施方案的包括額外的接合器的活塞-螺母組件的示意性軸測截面圖；以及

-圖10是圖9的螺母-接合器組件的示意性軸測圖。

具體實施方式

在詳細解釋本發明的多個實施方案之前，應當澄清，本發明的應用不限于它的構建細節和下文描述中呈現或者在附圖中示出的部件的構造。本發明能夠采用其它實施方案，并且在實踐中能夠以不同的方式實施或實現。

首先參照圖1，機電制動鉗9包括鉗體10，在該鉗體內部容納有機械致動器11，根據本發明的優選實施方案，該機械致動器包括循環滾珠螺桿12和可移動推力元件18、32。循環滾珠螺桿12包括能夠圍繞第一縱向軸線x轉動的螺桿14，該螺桿與螺母16在轉動上相關聯，該螺母根據螺桿14的轉動能夠隨著往復運動沿著與所述第一縱向軸線x平行的方向移動。

螺母16接合可移動推力元件18、32，該可移動推力元件由螺母的軸向平移推動，對一對墊20中的一個墊產生推力，墊又對制動盤(未示出)賦予制動作用。

根據本發明的實施方案，可移動推力元件是內部中空的柱形活塞18，該柱形活塞直接接合墊20并推動它抵靠制動盤。

方便地，螺桿14由軸向軸承22支撐，并且在活塞18的內部護套中形成有環形凹槽24a(在圖4中可見)以接收seeger型環24。

圖2更詳細地示出了根據本發明的實施方案的循環滾珠型螺桿。根據所述圖，清楚的是，螺桿14和螺母16相對于第一縱向軸線x同軸，使得對于螺桿14的轉動，存在與螺桿的角度偏移相關的沖程的螺母16的相應平移。在螺母16靠近與活塞18接觸的區域的橫向面上形成有第一耦接表面c，該第一耦接表面在本文示出的實施例中具有面向螺母16的相對面的凹度。圖3示出了如何在螺母16的徑向外周的區域中形成平坦并彎曲的偽圓環形式的所述第一耦接表面c，該第一耦接表面c可能由兩個平面段c”越過，對應于螺母16的橫向面的剩余部分，其充當與活塞18的接觸界面。

在整個本說明書和權利要求書中，指示位置和定向(取向)的術語和表達，諸如“縱向”、“橫向”等，指的是第一縱向軸線x。

如在圖4中可以看出的，活塞18具有沿活塞18的第二縱向軸線y軸向延伸的兩個內柱形腔18a、18b；相對于軸向軸承22處于近端的第一柱形腔18a被構造成同心地容納循環滾珠螺桿12并具體地容納螺母16。第二軸向腔18b容納螺桿的縱向延伸超出螺母16的部分。

活塞18被內部成形為呈現第二耦接表面c'，在該第二耦接表面上接合形成在螺母16的徑向外冠上的對應第一耦接表面c。當兩個耦接表面c、c′在螺母16的軸向沖程期間接觸時，它們在推力關系上配合，以賦予活塞18軸向平移運動，活塞通過對橫向推力平面a進行按壓來推動墊20。

根據本發明的優選實施方案，相對于活塞處于內部的軸向腔18a、18b具有不同的半徑r1、r2，其中所述半徑之間的差值確定了第二耦接表面c'在與第二縱向軸線y垂直的平面上的角突出。與軸向腔18a、18b的半徑r1、r2的差值相關的活塞厚度區別的條件是優選而非限制性的，因為可能的是，例如，該活塞具有相同半徑的兩個內部腔，在該兩個內部腔的界面處，插入了環形隔板，該環形隔板的徑向厚度和軸向延伸等于第二接觸表面c'的厚度和延伸。如圖1和圖6所示，螺母通過分別與螺母16和活塞18相關聯的所述第一耦接表面c和所述第二耦接表面c'之間的耦接和接觸來接合并推動活塞。

如前面提到的，鉗9特別是鉗體10由于制動盤針對由活塞18致動的制動墊20的制動作用施加的反作用而經受的應力導致鉗體本身的變形，主要是在活塞的直徑平面上的彎曲變形(基本上，圖1和圖6中所包含的平面)。鉗體10的分叉涉及鉗體10的橫向反作用平面b圍繞與活塞18的第二縱向軸線y基本上垂直的軸線的轉動。反作用平面b的這種轉動產生了螺桿14的類似向上轉動，結果產生了在循環滾珠螺桿的第一縱向軸線x和活塞的第二縱向軸線y之間的與角度β相應的錯位(如在圖6中可以看出的)。

耦接表面c、c'允許螺母16和活塞18之間的沿鉗體10的優先變形的平面的相互錯位，但防止活塞圍繞第二縱向軸線y相對于螺母16的相互轉動。以這種方式，活塞18可以圍繞與第一縱向軸線x基本上垂直的預定橫向軸線k振蕩，但是不能圍繞其第二縱向軸線y轉動。根據本發明的實施方案，通過轉動對比裝置(contrastmeans)26、28防止活塞圍繞其自身縱向軸線y相對于鉗體10的另外的轉動，該轉動對比裝置即，根據與縱向軸線x垂直的軸線，方便地插入鉗體中的對比元件(例如，銷或齒條，未示出)，其能夠接合形成在活塞18的外部厚度中的凹部或軸向伸長槽28。槽可以或可以不穿過活塞的徑向厚度。

銷26的一端突出進入槽28中，從而在活塞18處于圍繞其縱向軸線y的初期轉動時阻擋所述活塞的轉動；因此，銷26的端部突出進入的軸向槽將與所述銷的該端部抵接，從而阻止活塞圍繞其自身縱向軸線轉動。可以顛倒所述對比裝置26、28的構造，使得凹部可以制成在鉗體10中并且對比元件可以與活塞18成一體。

圖7和圖8示出了如何從螺母16或活塞18(未示出)與虛實體30的交叉開始限定耦接表面，其中該虛實體例如具有柱形，該柱形具有虛軸線z，該虛軸線根據虛角度δ(圖8中可見)相對于螺母16的第一縱向軸線x而定向。

優選地，該虛角度δ是直角。

根據本發明的實施方案，柱形物具有圓形部段，該圓形部段具有半徑r3，但是其可以具有任何封閉或開口部段(例如，橢圓的、拋物線的、雙曲線的、多邊形的等)，條件是該部段確保螺母和活塞相對于y軸線的相對防轉動，但是允許活塞-螺桿軸相對于與鉗體的最大變形的平面垂直的軸線的相對轉動。

不排除虛實體30的其他幾何形狀(例如，圓環形狀)，在該情況下，虛軸線z也可以相對于線性形狀(例如，圓環的軸為圓形，但是在功能上其可以是橢圓的、拋物線的等)變化。

在一個實施方案中，第一耦接表面c被限定為與螺母16相交的虛柱形物30的外部表面的部分。通過改變虛柱形物30的部段，和/或改變所述軸線相對于螺母16的位置(徑向和/或縱向方向)和定向δ，可以改變所述第一接觸表面c的凹度、形狀和延伸。例如，以未示出的方式，通過改變虛柱形物30和螺母16之間的交叉的角度δ，可以獲得包括一對具有不同曲率半徑的彎曲凹部的第一耦接表面c；在其中虛角度δ為90°的優選實施方案中，第一耦接表面相對于直徑平面p(圖7所示)是鏡面的，所述直徑平面穿過縱向軸線x并基本上與圖1的平面重合。在角度δ不與鉗體的最大變形的平面垂直的情況下，所述變形的補償效果會降低，從而當δ等于0°度時，補償效果變為0(即，如果不存在鉸連接頭，就會存在關于最大變形的平面的剛性限制)。

應當理解的是，如果我們考慮例如虛柱形物30的側表面和活塞18的徑向厚度的至少部分之間的交叉的部分，則關于活塞18可以進行相同的推理。

此外，圖9示出了本發明的備選實施方案，特別適合于通過利用加工工具加工而不是通過模制來生產活塞的情況(例如，在小的生產體積的情況下)。在該情況下，可移動推力元件18、32是插入在螺母16和活塞18之間的界面處的插入件32，所述插入件32包括分別與在活塞的內部厚度中形成的環形容納底座c^v相適應的環形徑向剖面c”'、c^iv和螺母16的橫向界面，在該橫向界面上形成第一耦接表面c。

圖10特別地示出了插入件32和螺母16之間的耦接，其中，插入件32具有接合在螺母16的厚度中形成的對應耦接表面c的曲線剖面c^iv。關于螺母和插入件的互補表面之間的耦接，所表達的相同的考慮對于活塞和螺母之間的耦接有效。

根據本發明的實施方案，一個或多個平坦部分32b(優選地為一對，如該實施例中所示出的)允許將插入件32轉動地穩固至活塞18，從而與在活塞18的內部厚度中形成的合適的底座抵接。根據未示出的備選實施方案，插入件32和活塞18之間的防轉動功能可以利用通用形狀的耦接或可以阻礙相對轉動的任何其他類型的耦接(旋擰、焊接、膠合等)來實現。

在活塞與螺母之間直接耦接以及通過插入件32介導而耦接的兩種情況下，耦接表面c、c'以及c^iv不一定是完全重疊的，這是因為兩個表面的至少部分相互適應和/或相切或相互接觸就足夠了。在適應的剖面的情況下(并且因此同軸，如在本文中所示出的情況下)，轉動的預定橫向軸線k將與剖面的共軸重合。相反，如果耦接表面(c、c”'以及c^iv)相互相切但是具有不同的曲率半徑，則螺母16和推力元件18、32之間的轉動的預定橫向軸線k將會與所述耦接表面的剖面的切線軸線重合。

此外，可以將凹剖面置于螺母上，并將相關聯的凸剖面置于活塞上，或者反之亦然(這同樣適用于插入件32和螺母16之間的耦接)。

總之，本文所描述的實施方案允許補償活塞和循環滾珠螺桿之間的錯位β，同時防止活塞18、螺母16以及鉗體10之間的相互轉動，從而保持活塞的沖程與螺桿的轉動之間的預定相關性。

我們已描述了根據本發明的用于機電鉗的致動器的各個方面和實施方案。應當理解的是，每種實施方案可以與任何其它實施方案相結合。此外，本發明不限于所描述的實施方案，而是可以在由所附權利要求所限定的范圍內變化。