CN105333038A - 电操纵的摩擦制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电操纵的摩擦制动器，其减少电操纵的摩擦制动器可实现的操纵时间并且同时保持摩擦制动器低成本，所述摩擦制动器包括由操纵装置(10)操纵的制动衬片(3)，其中，操纵装置(10)为了制动由弹簧驱动并且电促动器(12)保持摩擦制动器(1)打开，从而在无电流的状态下弹簧操纵摩擦制动器(1)，其中，在操纵装置(10)上设置第一传动机构(5)以及设置具有凸起曲线(17)的第二传动机钩(8)，第一传动机构与制动衬片(3)连接，并且在第一传动机构(5)上设置耦联机构(15)，其中，在所述耦联机构(15)上设置追随元件(14)，所述追随元件在弹簧的作用下为了操纵第一传动机构(5)追随凸起曲线(17)。

Description

电操纵的摩擦制动器
本分案申请是基于中国发明专利申请号201480022622.2(国际申请号PCT/EP2014/054531)、发明名称“电操纵的摩擦制动器”、申请日2014年3月10日的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种电操纵的摩擦制动器，该摩擦制动器包括由操纵装置操纵的制动衬片。
背景技术
本发明涉及一种电操纵的制动器，即如下的制动器，在该制动器中，电促动器(例如电机)通过传动部件(例如杠杆、螺纹件、滚珠丝杠、凸轮、偏心件、流体、气体等)使制动衬片(例如制动盘)压紧到摩擦面(例如制动盘或制动鼓)上。通过操纵位移设计力的变化曲线在电操纵的制动器中对于用于施加制动力矩的操纵时间和能量消耗是重要的。
关于短的操纵时间的高要求和对于压紧力的需求尤其适用于车辆的电操纵的脚制动器。例如对于现今的车辆要求大约200ms的用于全制动的操纵时间。在此，在现今的车辆上，前轮-盘式制动器产生30至40kN的衬片压紧力，在有些情况下还明显更多。因为操纵位移×衬片压紧力是用于操纵制动器的能量需求并且在给定操纵时间时导致需要的操纵功率，所以明显的是，需要按照大的电功率的电促动器。当用40kN的衬片压紧力为了完全制动走过2mm的操纵位移时，能量需求大约为40Ws。在此，当制动过程在0.2秒中执行时，需要由电促动器施加的每次制动至少200W的平均机械功率。但是，用于电促动器的可使用的结构空间、重量、成本和电流需求使得发动机功率保持为小的，所以不可使用任意大的电促动器。
在线性的电操纵的制动器中、即在线性的传动机构(例如螺纹件、滚珠丝杠、流体)中，在假设摩擦系数恒定的情况下，由于操纵位移和促动器之间的线性关系(力、力矩)在具有增加的制动力矩的摩擦面上需要线性的从零增加至最大值的衬片压紧力。在此，线性的制动器所需的传动比由需要的最大力(完全制动)确定，因为该最大力必须被保证，并且为了所有较小的衬片压紧力保持恒定。但是这是不利的，因为在所有其它的(通常为经常发生的)情况下，电促动器可能被不最优地充分利用并且是超尺寸的。因此，在这种线性的制动器中，电促动器以比可能的载荷更小的负载运行直至所设计的完全制动，但是其中，传动比以及因此可实现的操纵时间由在完全制动情况之前预给定的恒定的减速比(Untersetzung)确定。因此，在用于不符合完全制动情况的制动的线性的制动器中，不能实现最优的或者说尽可能短的操纵时间。
此外，电操纵的制动器的成本压力也高，因为其必须与相对简单的液压制动器竞争。因此，在电促动器上的每个可能的成本优化是重要的。在此合适的是，电促动器可保持为越小那么该电促动器越便宜。
对于线性的制动器的改进导致非线性的电操纵的制动器，如在WO2010/133463A1中描述的，其中，促动器和制动衬片之间设置有非线性的传动机构(例如凸轮、偏心件、非线性斜坡等)。在WO2010/133463A1中，例如具有偏心的销子或凸轮的轴固定在制动衬片上，由操纵机构转动。在此，电机的转矩通过传动杆和杠杆传递到制动器的非线性的传动机构上。通过销子或凸轮的偏心度，制动衬片压紧到摩擦面上，产生操纵位移或轴的转动角度与衬片压紧力或产生的制动力矩之间的非线性的关系。在此，通过偏心件或凸轮也产生力传动(小的路径导致大的力)，因此，电促动器能更小地设计尺寸。由此，操纵时间相对于线性的电操纵的制动器有所减少。
通常，制动器的装配情况(尤其在车辆制动器中)是这样的：只提供用于容纳制动器的非常有限的结构空间，因此，必须使用更小的结构尺寸的电机。在此，由优选小的电机的高转速也必须产生制动衬片的非常大的压紧力。这可替代WO2010/133463A1的传动杆和杠杆地例如也通过由电机驱动的变速器实现。在此，例如变速器的输出级使具有偏心件或凸轮的集成在变速器中的轴转动，其中，非线性的传动机构又作用在制动器衬片上。用这种变速器使得在极小的结构空间上也能实现1：40的传动比，由此可使用小的电机。因此，操纵时间还可进一步减少。但是，这种变速器成本非常高并且因此也是昂贵的。
由WO01/90595A1已知一种驻车制动器，其中，制动调节-传动杆由电驱动的驱动连接装置操纵。所述驱动连接装置以由电机转动的凸轮以及沿该凸轮的面导向的调节元件的形式构成。在此，凸轮构成为使得在电机上形成恒定的转矩，以便减少制动时间并且实现制动调节-传动杆的尤其快的平移运动。
为了松开摩擦制动器经常张紧有回位弹簧，所述回位弹簧在松开摩擦制动器时松弛并且通过在此被释放的能量打开摩擦制动器。例如，DE102006012076A1示出一种电操纵的摩擦制动器，其中，在操纵期间张紧回动弹簧并且所述回动弹簧为了松开而松弛。因此，电驱动器必须在摩擦制动器的整个操纵期间施加用于张紧该缓解弹簧的能量。
发明内容
现在，本发明的目的在于，进一步减少电操纵的摩擦制动器的可实现的操纵时间并且同时保持摩擦制动器低成本。
该目的按本发明地由此实现：操纵装置为了制动由弹簧驱动并且电促动器保持摩擦制动器打开，从而在无电流的状态下弹簧操纵摩擦制动器，其中，在操纵装置上设置第一传动机构以及设置具有凸起曲线的第二传动机钩，第一传动机构与制动衬片连接，并且在第一传动机构上设置耦联机构，其中，在所述耦联机构上设置追随元件，所述追随元件在弹簧的作用下为了操纵第一传动机构追随凸起曲线。第二传动机构能够施加大量在操纵装置中所需的传动，由此，操纵装置能够被减轻载荷。通过第二传动机构的附加的传动减少摩擦制动器的操纵时间。
当杠杆的第一端部可旋转支承地设置在耦联机构中并且杠杆的第二端部与该第一传动机构连接时，耦联机构和第一传动机构的连接在设计结构方面非常简单地实现。
当第二传动机构构成为具有凸起曲线的凸轮或滑杆导向装置时并且弹簧使凸轮或滑杆导向机构转动时，得到尤其简单和有利的实施方案。因此，操纵装置能以简单的和耐用的结构性的机构并且非常紧凑地实现。
当设置有两个第一传动机构时，有利的是，它们为了构成平行四边形传动装置分别通过杠杆与耦联机构连接。通过平行四边形以简单的成本低的方式产生两个传动机构的强制性的同步。
在备选的实施方案中，耦联机构构成为曲柄杠杆，其曲柄铰链通过追随元件沿着凸起曲线导向，其中，在曲柄杠杆的第一腿上作用有弹簧并且曲柄杠杆的其它腿与第一传动机构连接。通过曲柄杠杆能在第二传动机构中实现尤其高的传动比。
当在凸起曲线中设置凹处时能实现非常简单的驻车制动功能，在该凹处中追随元件占据稳定的位置。由此，操纵装置能在特定的位置(驻车制动)中固定并且只能通过外部的力松开。
第一传动机构优选地构成为偏心传动机构或凸轮传动机构，因为由此能以简单的机构在小的操纵位移中实现高传动比。
尤其有利的是，凸起曲线相应于第一传动机构的位移传动特性曲线地成形。有利地，弹簧作用到弹簧凸轮上，所述弹簧凸轮设置在第一传动机构上。在此，有利的是，设置有弹簧杠杆，弹簧作用在所述弹簧杠杆上并且所述弹簧杠杆可转动地在一个端部上支承并且在其另一个端部上设置有弹簧追随元件，所述弹簧追随元件追随弹簧凸轮。
本发明的摩擦制动器的其它效果和优点由下面的描述得出。
附图说明
下面借助于图1至9更详细地阐述本发明，图1至9示例性地示意性地并且非限制性地示出本发明的有利的构造方式。在此示出：
图1示出按本发明的摩擦制动器的视图；
图2示出操纵装置的备选的实施方式；
图3示出在第一传动机构的操纵区域上的衬片压紧力；
图4示出到第一传动机构在其操纵区域上的输入力矩；
图5示出第二传动机构的产生的力矩传动特征曲线和位移传动特征曲线；
图6示出按本发明的具有缓解弹簧的摩擦制动器的视图；
图7示出内部的衬片压紧力在电促动器的操纵区域上的力矩；
图8示出在操纵区域上的缓解弹簧的回位力矩；
图9示出按本发明的摩擦制动器的电促动器的转矩。
具体实施方式
图1示意性地示出按本发明的摩擦制动器1的有利的实施例，在此例如以具有作为摩擦面2的制动盘的和制动衬片3的盘式制动器的形式，该制动衬片通过操纵装置10为了制动压靠到摩擦面2上。但是，所述摩擦制动器1也能构成为鼓式制动器，并且自然地也能制动线性运动、即例如代替制动盘作为摩擦面的扁铁。例如在此，制动衬片3也能设置在衬片支承件4上。摩擦制动器1能例如构成为充分已知的浮动支座制动器。在此，出于清楚性的原因不示出或只简述这种摩擦制动器1的已知的部件、例如制动钳。
在制动衬片3或衬片支承件4上作用有与制动衬片3(或衬片支承件4)连接的并且与此共同作用的第一传动机构5。在此，第一传动机构5例如构成为操纵轴6，在该操纵轴上设置有偏心的销子7(通过偏移的旋转轴表示)。例如在操纵轴6上能一体成型偏心的销子7或也能在操纵轴6中设置偏心的轴向的孔，销子7***该孔中。操纵轴6可旋转地支承在摩擦制动器的位置固定的部件上(例如制动钳)或者基本上位置固定的部件上(例如磨损校准装置)。在销子7上设置有制动衬片3或衬片支承件4。如果操纵轴6绕转动角α枢转，那么制动衬片3根据旋转方向朝向摩擦面2运动操纵位移s或从该摩擦面抬离(通过双箭头表示)。代替偏心的销子7也能设置凸轮作为传动机构5。例如从不制动到全制动设置90゜的转动角α，其中，在几何方面设计偏心件或凸轮，以便保证为了制动所需的操纵位移s。摩擦制动器1的该种操纵方式在WO2010/133463A1中描述。
借助于第一传动机构5，制动衬片3朝向摩擦面2的进给从接触起产生法向力(衬片压紧力FN)，该法向力导致制动力或制动力矩。在此，该法向力由第一传动机构5产生并且也完全由其接纳。这也就是说，法向力完全通过传动机构5支持。通过最终出现的自增强效应，提高的法向力也通过该传动机构5支持。
制动衬片3朝向摩擦面2的压紧可基本上以每个带来“高收益”、即制动衬片3的进给位移方向(ZustellwegRichtungBremsbelag)的几何结构和方法完成。在此，第一传动机构5优选构成为非线性的。这也就是说，不存在在输入量(在此例如转动角度α)和输出量(在此例如操纵位移s)之间的线性关系。但是，所述第一传动机构5也可构成为线性的，例如具有线性的凸起曲线的凸轮。第一传动机构5也可考虑作为球形斜坡或以螺纹滚压。凸轮是盘绕的斜的平面，其中，该盘绕也可滚压生成或可在平面或空间中的任意的曲线或面中例如也作为螺旋或多螺旋(例如球面斜坡、螺纹或滚压路径)进行。第一传动机构5也能包括具有活塞的液压缸或气动缸，该活塞例如由偏心件或凸***纵。
按本发明地，现在在摩擦制动器1中设置第二传动机构8，其如下面描述地与第一传动机构5共同作用。
在此，第二传动机构8包括具有凸起曲线17的可旋转地支承在旋转点9上的凸轮11，所述凸轮由电促动器12(在此例如为电机或变速器发动机)驱动。凸轮11或电促动器12支撑在摩擦制动器1的位置固定的部件13上、例如制动钳或未示出的充分已知的磨损校准装置(其被认为基本位置固定的)，如图1表示。在凸轮11上滚动有追随元件14(例如滚针支承部)，其中，追随元件14可旋转支承地设置在耦联机构15上。根据凸起曲线17的形式，第二传动机构8因此是线性的或非线性的。在此，在耦联机构15上，另外可旋转支承地设置双杠杆16的端部。杠杆16的分别对置的端部固定在操纵轴6上。从机械方面看，耦联机构15涉及同时是平行四边形传动机构的部件的滚动拖杆(Rollenschlepphebel)。显然地，也可仅设置第一传动机构5并且因此也只需要杠杆16。同样也，也可设置多于两个第一传动机构5并且因此也多于两个杠杆16。
如果凸轮11通过电促动器12、例如以顺时针方向转动，那么追随元件14在凸轮11上滚动，由此耦联机构15按照凸轮11的曲线形状向上或向下运动。通过耦联机构15的运动，同时通过杠杆16，操纵轴6转动并且制动衬片3压向摩擦面2。为了将制动衬片3从摩擦面2抬离，凸轮11沿相反方向进行转动。
因此，摩擦制动器1的操纵装置10的运动学关系包括第一传动机构5和第二传动机构10的位移传动关系(或等效的力传动关系或力矩传动关系)。
第二传动机构10的凸起曲线17能代替凸轮11地也通过滑杆导向装置(Kulissenführung)实现。在此，凸起曲线17也能多次地盘绕或空间地成形，使得在开始位置和终止位置之间能产生大于360゜的转动区域。例如凸轮11能如螺旋一样成形，其中，凸轮11通过进给装置(例如螺纹)能总是正确地定位。滑杆导向装置也能构成为螺旋形的。
凸轮11或滑杆导向装置的凸起曲线17或者在空间或平面中的一般的任意的凸起曲线17能自然地以每个机械方面有意义的方式被追随，即除了描述的滚动拖杆也以追随元件14的摇杆或其它导向装置。当然，也能不同于用滚动支承部地进行追随，例如通过滚轮、滑动接触部或球。因此，追随可理解为追随元件14在凸起曲线17上的滚动或滑动。
在此，耦联机构15也能构成为多件式的，例如多个铰链连接的链节或杠杆。
凸轮11(或滑动导向装置)的凸起曲线17也能具有这样成形的区域，使得追随元件14在该区域中占据稳定的或节能的位置，从而第二传动机构8能不自动地、没有外力地在不制动的位置的方向上回位。这在图1中例如以凹处20的形式设置在凸轮1的凸起曲线17的端部上。如果追随元件14处于该凹处中，那么该追随元件14可没有外力作用地(例如通过电促动器12、绳索传动装置或类似装置作用地)不独自地从该位置移开。这可例如用于驻车制动功能。
也能通过保持爪(Halteklinke)实现驻车制动功能。当通过操纵装置10的操纵使保持爪经过和锁止在确定的位置上时，操纵位置(驻车位置)也被位置固定。为了解锁、即为了例如松开驻车制动，保持爪必须例如又通过绳索传动装置被松开。在此，电磁铁也能用于使保持爪相对于弹簧被推入。那么保持爪在驻车位置中没有磁作用下通过摩擦保持锁止。为了松开，操纵装置12可稍许继续运动，由此摩擦减少并且弹簧松开保持爪。
在按本发明的摩擦制动器1的备选的实施方案中，按照图2在耦联机构15上又可旋转支承地设置有追随元件14，该追随元件又在第二传动机构8的凸起曲线17上滚动。在此，耦联机构15构成为曲柄杠杆，其中，曲柄铰链通过追随元件14在凸起曲线17上滚动。在耦联机构15的腿上又铰接有杠杆16的端部，凸轮在此通过该杠杆转动。在此，在耦联机构15的其它腿上作用有操纵杠杆18，该操纵杠杆通过由电促动器12驱动的发动机杠杆19***纵。但是，在操纵杠杆18上也能作用线性驱动装置。在此，凸起曲线17设置为位置固定的。
同样地也可考虑其它的滚动导向装置。例如在凸起曲线17上滚动的追随元件14也能用滑杆导向装置或在孔中滑动的销子导向。
用于设计按本发明的摩擦制动器1的出发点可以例如是预先给定的衬片压紧力FN-操纵位移s图，或衬片压紧力FN-转动角度α图，如在图3中所示。该图能描述线性或非线性(如在图3中)的关系。这种图例如由基本的制动器设计生成，该制动器设计考虑制动部件的刚性和第一非线性传动机构5的几何结构(即例如在偏心件上的几何比例)并且被视为已知的或由使用情况决定地被预先给定。在此，也能考虑摩擦制动器1的不同的磨损状态。在图3中，曲线3a示出没有磨损的制动器并且曲线b)示出完全磨损时的制动器。由于制动衬片3的磨损，摩擦制动器1的刚性发生显著的变化。同样地也能考虑温度对摩擦制动器的刚度的影响。
于是，从该衬片压紧力FN-转动角度α图中，能由已知的几何的关系得到用于获得衬片压紧力FN的第一传动机构5的所需的输入转矩TE，如在图4中所示。其中又示出不同的磨损状态，其中，曲线4a又反映没有磨损的摩擦制动器1并且曲线4b反映完全磨损时的摩擦制动器1。为了能保证摩擦制动器1通过整个磨损状态的运行，输入转矩TE必须覆盖由包络曲线(点划曲线4c)给出的区域。该输入转矩TE由相应地设计的第二传动机构8施加。
但是对电促动器12尤其有利的是，其能在整个操纵区域上、以尽可能恒定的转矩(例如在电机中)或以恒定的力，优选在具有高效率的区域中运行。在假设促动器12的期望的恒定的转矩的情况下，输入转矩TE或在图4中的包络线(转化到第二传动机构8的输入转动角度上)可直接地示出在第二传动装置8中的所需的力矩传动特征曲线(或力传动特征曲线)。但是因为局部的力矩传动比相应于各位移传动特征曲线的切线的相应斜率，所以位移传动特征曲线以及因此凸起曲线7的形状相反地生成为力矩传动特征曲线的积分，如在图5中所示。其中曲线5a示出力矩传动特征曲线(在考虑磨损时的包络线)并且曲线5b示出该曲线、即位移传动特征曲线的积分。此外，凸起曲线17的形状能关于转动角度α(操纵位移)直接地求导，以便实现电促动器12的基本恒定的转矩。出于该原因优选使用非线性的第二传动机构8，其凸起曲线17相应于第一传动机构5的位移传动特征曲线成形。
对于根据WO2010/133463A1的具有变速器发动机和第一传动机构的摩擦制动器，测量用于40kN的操纵压紧力的操纵时间为大约250ms。对于按本发明的摩擦制动器1，该操纵时间能减少到大约180ms，这显示出显著的改善。
在许多电操纵的摩擦制动器1中要求，它在无能量的状态中(电促动器12没有电流)自动地，没有电辅助地进入到不制动的状态中。这在高机械摩擦时在摩擦制动器1的驱动中是不可能的，因为在电促动器12中首先必须克服起动力矩或起动力，其典型地由机械的支承摩擦或磁的“开关”组成并且可形成10％的额定力矩或额定力。此外，在作为电促动器12的变速器发动机中，为了松开也必须抵抗变速器传动以比在发动机轴上更高的转矩拧出。在摩擦制动器1中，经由小的机械的驱动摩擦和/或操纵力的有利分布，摩擦制动器1能在一定的区域中通过高的衬片压紧力自身压紧。但是这不是在所有区域中是可能的，因为例如在衬片压紧力非常小(例如在冰或雪上制动)时，没有足够的力用于抵抗起动转矩压紧。在这种情况下必须有非电的可存储的辅助能量用于压紧摩擦制动器1。这可以例如是缓解弹簧，其在制动时张紧并且在需要的情况下又释放用于压紧摩擦制动器1的存储的能量。
当辅助能量由操纵摩擦制动器1本身供应时，例如通过在制动操纵中拉开的缓解弹簧，总操纵力(或总操纵力矩)以该弹簧作用更高。虽然该能量可不损失，因为其最迟在松开摩擦制动器1时又被释放，但是尽管如此其提高了驱动力矩需求。缓解弹簧因此在最简单的情况下持续通过其弹簧特性曲线起作用并且因此也在大的操纵力矩的区域中附加地起作用，虽然缓解弹簧在这种用于压紧摩擦制动器1的区域中是根本不需要的。利用用于缓解弹簧的非线性的变速器可对其起反作用，方法是：使缓解弹簧借助于合适地设计的非线性的变速器***纵，例如通过弹簧凸轮22作用的缓解弹簧21，如下面参考图6描述的那样。在此，非线性的变速器由操纵装置10一起驱动。
在操纵轴6上设置弹簧凸轮22，所述弹簧凸轮与操纵轴6共同旋转。弹簧杠杆23在一个端部上可旋转支承地设置。在弹簧杠杆23的另一端部上设置有弹簧追随元件24，在此例如是可旋转支承的滚子，其中，弹簧追随元件24追随弹簧凸轮22，在此在其上滚动。在运动学方面也可实现滚动拖杆。在弹簧杠杆23上作用有缓解弹簧21。如果弹簧凸轮22转动，那么弹簧杠杆23绕角度β枢转并且缓解弹簧21因此张紧。
但是缓解弹簧21也在没有弹簧凸轮22的情况下直接作用在第一传动机构5或第二传动机构8上并且将摩擦制动器1松开和/或在操纵中支持摩擦制动器。缓解弹簧21能例如在杠杆16上或在平行四边形传动装置上牵拉或挤压。通过选择几何结构(缓解弹簧21在操纵装置10上和/或在摩擦制动器1上的作用点)，缓解弹簧21能将可变的力矩引入到制动操纵中，该力矩在摩擦制动器1的操纵期间也能改变大小和符号(Vorzeichnen)。例如回位弹簧力矩可通过缓解弹簧21和几何结构在转动角度α变大时变小，回位弹簧力矩可以改变符号并且随变大的转动角度α变大。
该缓解弹簧作用，如其也总是会精确产生地那样(凸轮、缓解弹簧21的直接的作用等)也能在摩擦制动器1的不同的位置上起作用，不仅在操纵轴6或杠杆16或平行四边形装置上，而且例如也在凸轮11、电促动器12的轴上、在电促动器12的变速器级上、在变速器本身上等。总之，能在操纵装置10的每个位置上通过经缓解弹簧21回位作用和/或操纵作用被引入。
缓解弹簧21也可以是可脱耦或可耦入的，例如借助于电磁铁，以便例如在无电流的状态下不产生操纵作用，例如当无电流的摩擦制动器1应强制性地进入到松开的状态中时。
上述用于确定第二传动机构8的有利的位移传动特征曲线的方法不评价力(力矩)的来源。因此，需要用于完全或按情况地压紧摩擦制动器1的缓解弹簧21可简单地作为附加的力使用。因此，得到包括缓解弹簧21的整个位移传动特征曲线以用于设计操纵装置10的传动比。现在对于确定弹簧凸轮24的凸起曲线，能如已经描述的那样进行。
在图7是力矩，摩擦制动器1将该力矩由其内部的衬片压紧力在电促动器12的操纵区域上作用到其上。在小的操纵角度的区域中，该力矩是负的，也就是说缺少该负的力矩，以便使摩擦制动器1自动地回位。另一方面，使用关于相关的状态的综合特性曲线，其覆盖所有的衬片磨损情况、温度和其它的影响因素。因此，点划线的包络曲线7a是缺少的松开力矩的区域并且必须通过辅助能量(例如缓解弹簧21)供给。因此，通过松开力矩(包络曲线7a)和给出的运动学的变化曲线也确定弹簧凸轮22的凸轮升程。因此，缓解弹簧21只在其作为回位辅助的地方张紧。如果在该转动角度范围中电供应发生故障，那么摩擦制动器通过缓解弹簧可靠地打开。在该区域之外，缓解弹簧21的松弛引起电促动器12对于摩擦制动器的操纵过程的支持。由此，否则的进行干扰的(sonststorende)缓解弹簧21突然地(ploetzlich)用于支持摩擦制动器1的操纵。
结果在图8中示出，该结果示出回位弹簧力矩TF关于弹簧凸轮22的转动角度的变化曲线。回位弹簧力矩TF在小的制动操纵中(如由摩擦制动器1的内部的力)作用用于使摩擦制动器1回位。在强的制动(大的转动角度)中，缓解弹簧21又松弛，以便在制动操纵中支持电促动器12。
操纵装置10和缓解弹簧21的传动相互影响。因此，通常在迭代的过程中设计这种摩擦制动器1，其中重复优化步骤，直到改善潜力被尽可能地充分利用。在此，能在摩擦制动器1的新的设计中也从具有传动作用的已经已知的良好的缓解弹簧21或从操纵装置10的已经已知的线性的或非线性的传动出发。
这种优化的结果例如在图9中示出。在此，在电促动器的操纵区域上，电促动器12的转矩T(曲线9a)和缓解弹簧21的回位弹簧力矩TF(曲线9c)被描绘。在此可清楚地看到电促动器12在操纵区域上实现的基本恒定的转矩T。曲线9b附加地还考虑摩擦制动器1的自增强效果，由此电促动器12需要的转矩T自然地减少。
按本发明的摩擦制动器1在上面以这样制动器示例说明，其中必须主动施加力(力矩)，以便压紧制动衬片，例如在机动车中需要的。但是，电促动器12的作用方向(Wirkrichtung)对于本发明是不重要的。电促动器12也可用主动的力(力矩)将阻挡摩擦制动器1的操纵，由此作用方向反向。用于操纵摩擦制动器1的能量在这种情况下能来源于辅助能量源(例如弹簧)。这种摩擦制动器1例如用作为铁轨制动器、电梯制动器、起重机制动器等，其在电故障时必须制动。在此，之前描述的缓解弹簧21也可用作为用于制动的辅助能量源，其中，用于缓解弹簧21的操纵曲线于是自然地被设计为有利于制动器的操纵特性。在这种摩擦制动器1中，运动学关系设计为使得在保持打开的区域中在电促动器12上的力(力矩)尽可能地小或甚至为零。这可类似于上面对于驻车制动功能描述的那样，在凸轮、滑杆或运动学关系(Kinematik)的特定的区域上进行。所描述的保持爪也能用于使摩擦制动器1保持打开。
在由电促动器12保持松开的摩擦制动器1中，例如在铁轨制动器或电梯制动器中，弹簧和/或缓解弹簧21能自然地相反于操纵摩擦制动器1地使用。于是弹簧或操纵装置10的运动学特性也能设计为有利于该反向的操纵行为。在该弹簧操纵的摩擦制动器1中，操纵装置10以有利的方式设计为，使得对于所有可能的情况下(不同的或没有自增强、不同的衬片状态和弹性、不同的摩擦系数、公差、在不同的(也包括无电流的)发动机状态下发动机的反转力矩(cogging)、在操纵中不同的摩擦损耗、温度等)通过弹簧总能实现可靠的操纵。

Claims (10)

1.电操纵的摩擦制动器，所述摩擦制动器包括由操纵装置(10)操纵的制动衬片(3)，其中，操纵装置(10)为了制动由弹簧驱动并且电促动器(12)保持摩擦制动器(1)打开，从而在无电流的状态下弹簧操纵摩擦制动器(1)，其中，在操纵装置(10)上设置第一传动机构(5)以及设置具有凸起曲线(17)的第二传动机钩(8)，第一传动机构与制动衬片(3)连接，并且在第一传动机构(5)上设置耦联机构(15)，其中，在所述耦联机构(15)上设置追随元件(14)，所述追随元件在弹簧的作用下为了操纵第一传动机构(5)追随凸起曲线(17)。
2.按权利要求1所述的电操纵的摩擦制动器，其特征在于，在耦联机构(15)上可旋转支承地设置有杠杆(16)的第一端部并且所述杠杆(16)的第二端部与第一传动机构(5)连接。
3.按权利要求1或2所述的电操纵的摩擦制动器，其特征在于，所述第二传动机构(8)构成为具有凸起曲线(17)的凸轮(11)或滑杆导向机构，并且弹簧使凸轮(11)或滑杆导向机构转动。
4.按权利要求2或3所述的电操纵的摩擦制动器，其特征在于，设置有两个第一传动机构(5)，所述第一传动机构为了构成平行四边形传动装置分别通过杠杆(16)与耦联机构(15)连接。
5.按权利要求1或2所述的电操纵的摩擦制动器，其特征在于，所述耦联机构(15)构成为曲柄杠杆，所述曲柄杠杆的曲柄铰链通过追随元件(14)沿着凸起曲线(17)导向，在曲柄杠杆的第一腿上作用有弹簧并且曲柄杠杆的另一腿与第一传动机构(5)连接。
6.按权利要求1至5任一项所述的电操纵的摩擦制动器，其特征在于，在凸起曲线(17)中设置有凹处，所述追随元件(14)在所述凹处中占据稳定的位置。
7.按权利要求1至6任一项所述的电操纵的摩擦制动器，其特征在于，所述第一传动机构(5)构成为偏心件传动装置或凸轮传动装置。
8.按权利要求1至7任一项所述的电操纵的摩擦制动器，其特征在于，所述凸起曲线(17)相应于第一传动机构(5)的位移传动特征曲线成形。
9.按权利要求1所述的电操纵的摩擦制动器，其特征在于，所述弹簧作用在弹簧凸轮(22)上，所述弹簧凸轮设置在第一传动机构(5)上。
10.按权利要求9所述的电操纵的摩擦制动器，其特征在于，设置有弹簧杠杆(23)，弹簧作用在所述弹簧杠杆上并且所述弹簧杠杆在一个端部上可转动地支承并且在所述弹簧杠杆的另一个端部上设置有弹簧追随元件(24)，所述弹簧追随元件追随弹簧凸轮(22)。
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