NL1026347C2 - Actuator. - Google Patents

Description

Λ

Actuator

De uitvinding heeft betrekking op een actuator voor het in werking stellen van een rem, en in het bijzonder op een actuator voor een rem die een bedieningsslag omvat voor de compensatie van de slijtage van de remblokken en een slag 5 voor het verschaffen van de vereiste kracht voor het feitelijke remmen.

"Drive by wire" systemen worden in een toenemend aantal toepassingen gebruikt in bijvoorbeeld de automobielindustrie. Onder de "drive by wire" systemen zijn zogenaamde 10 remmen "by wire" systemen ontwikkeld. Dit betekent dat een rem, omvattende een remschoen met remblokken en een rem-schijf, in werking wordt gesteld door het verschaffen van een elektrisch signaal aan de remschoen, waar bijvoorbeeld een elektrische motor een kogelschroef of een rolschroef laat ro-15 teren, die de rotatiebeweging omzet in een lineaire beweging. De lineaire beweging drukt de remblokken tegen de remschijf, wat de remwerking veroorzaakt.

Remblokken slijten tijdens gebruik en deze slijtage maakt het noodzakelijk dat de actuator de remblokken moet be-20 wegen over een afstand van deze slijtage voordat de blokken in contact kunnen komen met de remschijf om de gewenste remwerking te beginnen. Dit is een onnodige beweging, die een tijdvertraging veroorzaakt. Ook vraagt de slag die nodig is om te compenseren voor de slijtage van de remblokken een 25 snelle beweging, maar vrijwel geen overdracht van koppel. De volgende slag om de feitelijke remkracht aan te leggen vereist zeer weinig beweging, maar een aanzienlijke overdracht van koppel.

Om een antwoord te bieden op deze duidelijk ver-30 schillende ontwerpvereisten wordt een actuator beschreven in de Italiaanse octrooiaanvrage nr. T02003A000523, in de naam van Aktiebolaget SKF, waarin de slag die dient om de slijtage van het remblok te overbruggen, wordt verzorgd door een wrij-vingsschroef, en de slag die de kracht aanlegt wordt verzorgd 35 door een kogelschroef met een betrekkelijk grote spoed, zodat 1026347- 2 de slag om de remkracht aan te leggen slechts een deel van een omwenteling vergt.

Deze oplossing vertoont echter het nadeel dat het in ·' werking stellen van de slag om de slijtage van het remblok te ’δ overbruggen en de slag om de remkracht aan te leggen rotatie 1 ' ! ! ' van de as vergt in tegengestelde richtingen. Ook is een tamelijk ingewikkelde besturing nodig om te waarborgen dat de slag voor het overbruggen van een slijtage geen druk op het remblok veroorzaakt wanneer er geen remmen wordt vereist. Bo-10 vendien is het niet altijd mogelijk om te compenseren voor de slijtage die is opgetreden, afhankelijk van de relatieve positie van de as die de twee slagen aandrijft.

Het is derhalve een doel van de onderhavige uitvinding om een actuator te verschaffen met passende slagen voor 15 compensatie van slijtage en voor het aanleggen van de remkracht, die elke keer dat de rem gebruikt is voor slijtage compenseert, en deze gecompenseerde positie vasthoudt, zodat bij de volgende remwerking, deze compensatie niet hoeft te worden herhaald, en die geen extra besturingsmechanismen 20 vergt.

Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt door een actuator voor het in werking stellen van een rem, die een huis omvat monteerbaar aan een remschoen, met een draaibare as en een eerste en een tweede omvormer voor het omvormen van 25 een rotatiebeweging naar lineaire beweging, waarbij de eerste omvormer is voorzien van een stationair deel bevestigd aan het huis en een beweegbaar deel, en de tweede omvormer is voorzien van een eerste deel dat is verbonden aan het genoemde beweegbare deel en een tweede beweegbare, bedienend deel, 30 waarin het bewegend deel van de eerste omvormer en het eerste deel van de tweede omvormer zijn verbonden door een éénrich-tingskoppeling met een koppelbegrenzer, die het koppel begrenst in de koppelingsrichting. Het huis kan ook een integraal deel vormen van de remschoen.

35 Wanneer de rem wordt gebruikt, wordt de as gedraaid, bijvoorbeeld door een combinatie een elektromotor en een tandwielstelsel, en de as zal het eerste deel van de tweede omvormer doen draaien. De éénrichtingskoppeling zal het eer- 102 63 47- » V : 3 ste deel van de tweede omvormerverbinding met het beweegbare deel van de eerste omvormer, zodat het koppel naar dit beweegbare deel van de eerste omvormer wordt overgedragen. De ' *' eerste omvormer zal werken en het beweegbare deel zal samen \ i ) , 5 met de tweede omvormer het remblok bewegen totdat dit de rem- ’! ' schijf raakt. Dan zal de koppelbegrenzer slippen en beweging toestaan tussen het beweegbare deel van de eerste omvormer en het eerste deel van de tweede omvormer en de tweede omvormer zal zijn werking beginnen, en het blok tegen de remschijf 10 aandrukken, terwijl de eerste omvormer nu stopt met bewegen.

Wanneer nu de bediening van het remmen wordt vrijgegeven, zal de eerste omvormer zijn positie behouden, omdat de éénrichtingskoppeling in die richting niet functioneert, en blijft derhalve de rem gecompenseerd voor de slijtage van de 15 remblokken op dat moment.

Omdat de kracht die het remblok tegen de remschijf aandrukt representatief is voor de remkracht, kan een sensor om deze kracht te meten op elke passende plaats worden aangebracht over het pad dat deze kracht ondervindt, van het blok 20 naar de eerste omvormer naar de tweede omvormer naar het huis. De exacte positie kan op een plaats worden gekozen langs dit pad, afhankelijk van het gebruikte sensortype en de feitelijke afmetingen van het betreffende ontwerp, wat kan afhangen van de bepaalde toepassing. Het sensortype kan elke 25 passende krachttransducer zijn, bijvoorbeeld een piëzo- elektrische transducer, een rekstrook of een samenstelling van rekstroken die direct kan worden aangebracht op het betreffende deel of die ingebed kan zijn in foliemateriaal dat is bevestigd aan het betreffende deel.

30 De onderhavige uitvinding zal nu nader worden toege licht met gebruikmaking van een voorkeursuitvoeringsvorm van de actuator volgens de uitvinding, met verwijzing naar de tekening waarin

Fig. 1 toont een eerste uitvoeringsvorm van een ac-35 tuator voor een remschoen volgens de uitvinding, en

Fig. 2 toont een detail van een tweede uitvoeringsvorm van de actuator volgens de uitvinding.

Nu verwijzend naar figuur 1, wordt een actuator voor ! 026347- 4 een rem getoond. De actuator omvat een huis 1, dat monteer-baar is aan een de schoen, met een elektromotor met een stator 2 en een rotor 3. Middelen voor de voeding en besturing van de elektromotor zijn niet getoond. De rotor 3 is gekop-5 peld aan een as 5 via een transmissie 4. Transmissie 4 omvat een tandwielstelsel om het vereiste koppel te verschaffen.

Het tandwielstelsel is een reductiestelsel van een passend ontwerp, bijvoorbeeld een planetair tandwielstelsel, een excentrisch tandwielstelsel, etc. De actuator omvat eveneens 10 een eerste omvormer 8, 9 en een tweede omvormer 6, 7. De eerste omvormer 8, 9 omvat een stationair deel 9 dat is bevestigd aan het huis en een beweegbaar deel 8.

Een eerste deel 6 van de tweede omvormer 6,7 is gekoppeld aan as 5, zodat eerste deel 6 roteert met as 5, maar 15 in de axiale richting kan bewegen ten opzichte van as 5. De tweede omvormer 6, 7 omvat een tweede beweegbaar deel 7 dat een bedienend deel is dat de beweging van een remblok veroorzaakt. Voor het doel van het omzetten van roterende beweging in lineaire beweging, werkt eerste deel 6 van de tweede om-20 vormer 6, 7 samen met het tweede deel 7 van de eerste omvormer 6, 7 via kogels (niet getoond), die lopen in loopbanen 10. Elke kogel loopt in een loopbaan 10, gevormd door zowel het eerste deel 6 als tweede deel 7. Elke loopbaan 10 heeft een schroefvorm. Wanneer het eerste dele 6 roteert ten op-25 zichte van het tweede deel 7, dan beweegt het tweede deel 7 ook lineair ten opzichte van eerste deel 6, als een gevolg van de spoed van de kogelloopbanen 10. Deze beweging is in axiale richting. Omdat de actuator in deze uitvoeringsvorm in hoge mate rotatiesymmetrisch is, is de axiale richting de 30 richting van de gemeenschappelijke as, wat bijvoorbeeld de as van de rotatie van as 5 is.

De loopbanen 10 in deze uitvoeringsvorm lopen slechts over een deel van een omwenteling, zoals hieronder zal worden toegelicht. Deze loopbanen 10 hebben een gemar-35 keerd start- en eindpunt (niet getoond), zodat het eerste deel 6 in beide richtingen slechts kan roteren over een deel van een omwenteling. Dit veroorzaakt axiale beweging van tweede deel 7 van maximaal een slag met een maximum lengte 1 026347~ 5 bepaald door de lengte van de loopbanen 10 van kogels 8, in combinatie van de spoed van loopbanen 10.

Het beweegbare deel 8 van de eerste omvormer 8, 9 werkt samen via een schroef, bijvoorbeeld een wrijvings-5 schroef, met het vaste deel 9 van de eerste omvormer 8, 9, zodat wanneer beweegbaar deel 8 draait ten opzichte van het vaste deel 9, dat beweegbaar deel 8 dan ook een lineaire beweging maakt in de axiale richting.

De spoed van de wrijvingsschroef 8, 9 en de spoed 10 van de kogelloopbanen 10 zijn gericht in dezelfde richting.

Verder zijn de eerste en tweede omvormer verbonden via een kogellager 11, dat het beweegbare deel 8 van de eerste omvormer 8, 9 en het eerste deel 6 van de tweede omvormer 6, 7 met elkaar verbindt. Aldus is rotatiebeweging tussen 15 deel 6 en deel 8 toegestaan, maar is er geen onderlinge beweging tussen deze delen 6,8 in de axiale richting toegestaan.

In de uitvoeringsvorm van de uitvinding van de actuator die is getoond in figuur 1, is tussen het eerste deel 6 van de tweede omvormer en het beweegbare deel 8 van de eer-20 ste omvormer een éénrichtingskoppeling 12 gemonteerd. Dat betekent dat koppeling 12 in één richting koppelt en niet koppelt in de andere richting. Wanneer as 5 wordt gedraaid en wanneer koppeling 12 koppelt, zal de eerste omvormer 8, 9 werken en beweegbaar deel 8 zal bewegen in de axiale rich-25 ting, waarbij het de tweede omvormer 6, 7 meeneemt via lager 11.

Het tweede deel 7 van de tweede omvormer 6, 7 is het bedienend deel en is direct of indirect verbonden met een remblok. Wanneer het tweede deel 7 naar buiten beweegt, be-30 weegt dit het remblok in de richting van een remschijf. De éénrichtingskoppeling 12 is zo gemonteerd dat het koppelt in de richting die het remblok beweegt in de richting van de remschijf. Koppeling 12 ontkoppelt wanneer de rotatierichting zo is dat het remblok van de remschijf af beweegt.

35 Koppeling 12 omvat een koppelbegrenzer die het slip pen van de koppeling veroorzaakt wanneer het koppel dat door de koppeling wordt overgedragen een vooraf bepaalde limiet te boven gaat.

1 026347- 6

De werking van de actuator is nu als volgt. Wanneer een rerusignaal elektromotor 2 as 5 in de juiste richting laat draaien, via tandwielstelsel 4, dan koppelt koppeling 12. Dientengevolge wordt het bedienend deel 7 van de tweede om- 1 ' ’5 vormer 6, 7 lineair bewogen en drukt het remblok in de rich- | , i i ting van de remschijf door de werking van de eerste omvormer 8,9. Wanneer het remblok de remschijf raakt, begint koppel zich op te bouwen en de koppelbegrenzer zal de koppeling 12 laten slippen. Dientengevolge wordt de eerste omvormer 8, 9 10 niet langer aangedreven door as 5 en de tweede omvormer 6, 7 zal werken en zal de remkracht opbouwen totdat de vereiste hoeveelheid van remmen is bereikt. Dan zal de besturing de rotatie van de elektrische motor stoppen. Wanneer nu de rem weer kan worden losgelaten, keert de besturing de rotatie-15 richting van rotor 3 en derhalve van as 5 om. Koppeling 12 slipt nu, dus de tweede omvormer 6, 7 zal werken en het remblok terugtrekken tot het eind van de slag, dat wil zeggen wanneer de kogels in de tweede omvormer 6, 7 het eind van hun loopbanen 10 hebben bereikt. Dit laat het bedienend deel 7, 20 en derhalve het remblok, waar het was toen de tweede actuator 6, 7 zijn werking begon.

Het resultaat hiervan is dat aan het eind van elke remactie het remblok net de remschijf raakt.

Wanneer slijtage van het blok en/of de schijf een 25 afstand veroorzaakt tussen het blok en de schijf, dan zal bij de volgende remwerking, de werking van de koppeling 12, samen met de eerste omvormer 8, 9, ervoor zorgen dat het remblok met de remschijf weer raakt bij het eind van de remwerking.

Derhalve wordt de positie van het remblok aangepast 30 voor slijtage, telkens wanneer de remmen worden gebruikt.

Een krachtsensor kan de remkracht bewaken. Een dergelijke sensor om deze kracht te meten kan op elke passende plaats worden aangebracht langs het pad dat deze kracht ondervindt, van het blok naar de tweede omvormer 6,7 naar de 35 eerste omvormer 8,9 naar het huis 1. De exacte positie kan gekozen worden op een willekeurige plaats langs dit pad, afhankelijk van het gebruikte sensortype en de feitelijke afmetingen van het betreffende ontwerp, dat af kan hangen van de 1 026347- 7 bepaalde toepassing. Het sensortype kan elke passende kracht-transducer zijn, bijvoorbeeld een piëzo-elektrische transdu-cer, een rekstrook of een samenstelling van rekstroken die ' · direct kunnen worden toegepast op het betreffende deel of t i ) . 5 kunnen worden ingebed in foliemateriaal, dat is bevestigd aan ; ' het betreffende deel.

De korte slag die nodig is voor de feitelijke rem-werking maakt de actuator zeer geschikt voor het erin inlijven van de bediening van een handrem/parkeerrem. Voor dit 10 doel kan een vasthoudmiddel worden bevestigd aan as 5, bijvoorbeeld aan het einde tegenover het eerste deel 6 van de tweede omvormer 6, 7, om een remkracht voor de noodzakelijke tijd vast te houden wanneer deze eenmaal is aangebracht, en deze weer vrij te geven met het vrijgeven van de hand-15 rem/parkeerrem.

In een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding is de actuator voorzien van middelen om deze geschikt te maken om een handrem/parkeerremfunctie te bedienen zonder extra vasthoudmiddelen.

20 In de functie van een handrem/parkeerrem, moet de rem gedurende lange tijd in een remmende positie blijven, en derhalve dient de actuator zo te zijn ontworpen dat de rem slechts vermogen nodig heeft wanneer de remfunctie wordt aangelegd of weggehaald. De rem vergt geen energie tijdens het 25 vasthouden van de remfunctie. De remkracht die vereist is bij een handrem/parkeerrem is beperkt.

In het algemeen is de remactuator degene die hierboven is beschreven met verwijzing naar figuur 1. Echter in dit geval is de koppelbegrenzer van de éénrichtingskoppeling 12 30 ingesteld op een grens die voldoende groot is om de werking van de handrem of parkeerrem van het remblok tegen de rem-schijf te handhaven. Dit betekent dat wanneer het remmen wordt gestart, de eerste omvormer 8, 9 het remblok via bedienend deel 7 van de tweede omvormer 6,7 tegen de remschijf 35 drukt totdat voldoende druk is opgebouwd voor de handrem/parkeerrem. Dan stopt de koppelbegrenzer de werking van de eerste omvormer 8, 9 en alle verdere remwerking wordt dan veroorzaakt door de tweede omvormer 6, 7, zoals hierboven is 1 026347- 8 beschreven.

Wanneer de handrem/parkeerrem in werking werd gesteld, stopt de besturing het aandrijven van as 5, en de wrijving van de tweede omvormer zal de remdruk constant hou-5 den. De besturing moet zo zijn ingesteld dat deze stopt met as 5 aan te drijven, wanneer de koppelbegrenzer in werking is gekomen. Wanneer het stoppen van het aandrijven van as 5 plaatsvindt nadat de koppelbegrenzer in werking is getreden, zal de tweede omvormer 6, 7 de remkracht doen toenemen totdat 10 het aandrijven van as 5 stopt. Dan verdwijnt de slag die aan de kracht is toegevoegd die wordt opgewekt door de werking van de tweede omvormer 6,7 en blijft slechts de remkracht over die is opgewekt door de eerste omvormer 8, 9.

In deze tweede uitvoeringsvorm, zoals is te zien in 15 figuur 2, omvat as 5 aah de omtrek een pen 12 die aanligt tegen een uitsteeksel 13, dat is bevestigd aan beweegbaar deel 8 van de eerste omvormer 8, 9.

Wanneer nu de handrem/parkeerrem vrij moet worden gegeven, drijft de besturing de as 5 aan in de richting te-20 gengesteld aan de richting die nodig is voor het remmen. Dit is met de klok mee in figuur 2. Dit veroorzaakt dan dat beweegbaar deel 8 van de eerste vormer zo draait dat de remdruk wordt verminderd. Deze rotatie gaat door totdat de remdruk is verdwenen.

25 Dezelfde werking is vereist wanneer normaal remmen wordt beëindigd.

Het zal duidelijk zijn dat de actuator volgens de onderhavige uitvinding kan worden gewijzigd of veranderd met betrekking tal van constructie en ontwerpdetails, zonder af 30 te wijken van de reikwijdte van de uitvinding zoals die is bepaald in de bij gevoegde conclusies.

i 0263 47-

Claims (14)

1. Actuator voor het bedienen van een rem, die een ' I' i i i huis (1) omvat dat monteerbaar is aan een remschoen, voorzien ! 1 ; ! van: - een draaibare as (5) en een eerste (8, 9) en een tweede om-5 vormer (6, 7) voor het omvormen van rotatiebeweging naar lineaire beweging, waarin - de eerste omvormer (8, 9) is voorzien van een stationair deel (9) bevestigd aan het huis (1) en een beweegbaar deel (8), 10. de tweede omvormer (6, 7) is voorzien van een eerste deel (6) dat is verbonden aan het genoemde beweegbare deel (8) en een tweede beweegbare bedienend deel (7), waarbij het beweegbare deel (8) van de eerste omvormer (7, 8) en het eerste deel (6) van de tweede omvormer met elkaar zijn 15 verbonden door middel van een éénrichtingskoppeling (11) met een koppelbegrenzer, die het koppel in de koppelingsrichting begrenst.

2. Actuator volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het huis (1) en de remschoen één geheel met elkaar vormen.

3. Actuator volgens conclusie 1 of 2, met het ken merk, dat de eerste omvormer (8, 9) een wrijvingsschroef is.

4. Actuator volgens één van de conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat de tweede omvormer (6, 7) een kogelspil is.

5. Actuator volgens één van de conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat de tweede omvormer (6, 7) een rollenspil is.

6. Actuator volgens één van de conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat de tweede omvormer (6, 7) een wrijvings- 30 schroef is.

7. Actuator volgens één van de conclusies 1, 2, 4 of 5, met het kenmerk, dat de eerste omvormer (8, 9) een kogel-spil is.

8. Actuator volgens één van de conclusies 1, 2, 4 of 35 5, met het kenmerk, dat de eerste omvormer (8, 9) een rollen spil is. I 0263 47 -

9. Actuator volgens één van de conclusies 1 tot 8, met het kenmerk, dat het bedienend deel (7) van de tweede omvormer (6, 7) is bevestigd aan een remblok.

10. Actuator volgens één van de conclusies 1 tot 9, 5 met het kenmerk, dat de actuator is voorzien van een vrij- geefbaar aangrijpmiddel voor het vasthouden van de aangelegde remkracht.

11. Actuator volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het vrijgeefbare aangrijpmiddel het beweegbare deel (8) 10 is van de eerste omvormer (8, 9).

12. Actuator volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de remkracht, die wordt veroorzaakt door het beweegbare deel (8), wordt bestuurd door de grens van de koppelbegren-zer.

13. Actuator volgens conclusie 11 of 12, met het kenmerk, dat de aandrijfas (5) is voorzien van een pin (12) die aanligt tegen een uitsteeksel (13) op beweegbaar deel (8) van de eerste omvormer (8, 9) voor het vrijgeven van de remkracht die wordt veroorzaakt door het beweegbare deel (8) van 20 de eerste omvormer (8, 9).

14. Actuator volgens één van de conclusies 1 tot 13, met het kenmerk, dat de actuator is voorzien van een sensor voor het opnemen van een drukkracht die wordt uitgeoefend door het bedienend deel (7) van de tweede omvormer (6, 7). ,83 47 -