机电车辆制动器和用于确定机电车辆制动器的位置的方法与流程

1.本发明涉及一种机电车辆制动器和一种用于确定机电车辆制动器的位置的方法。


背景技术：

2.与常规的液压致动制动器相比，在机电制动器中设置有电动移动元件，例如滚珠丝杠驱动器，该电动移动元件作用于制动器的可移动部件以便致动制动器。机电制动器既用作驻车制动器又用作常规车轮制动器。在车轮制动器中使用的情况下，电动马达使制动衬片抵靠制动盘移动，并且因此产生必要的制动压力以闭合制动器。
3.在制动器的致动期间，期望知道由电动马达产生的制动压力或制动力。由于制动器的必要致动行程除了其它之外由于磨损而随着时间的推移而变化，并且因此仅通过马达移动的检测不能辨别制动力，所以使用常规力传感器。然而，使用这些传感器是复杂且昂贵的。
4.本发明的目的是使得能够在不使用专用力传感器的情况下确定在机电车辆制动器中施加的制动力。


技术实现要素：

5.该目的通过包括电动马达和作用于制动组件的致动活塞的机电车辆制动器来实现。车辆制动器包括滚珠丝杠驱动器，该滚珠丝杠驱动器具有可通过电动马达旋转的主轴以及可在主轴上移位的滚珠丝杠螺母，其中滚珠丝杠螺母被接收在致动活塞中并且与致动活塞的内轴向端上的止动件协作，以便使致动活塞在致动方向上移位。此外，车辆制动器具有：弹簧元件，该弹簧元件布置在致动活塞中位于止动件和滚珠丝杠螺母之间；行程传感器，该行程传感器测量致动活塞的线性位移；以及控制单元，该控制单元被设计成在考虑弹簧元件的特性曲线的情况下使用行程传感器的信号，以便确定施加到制动组件的制动力。
6.利用这种布置，可以免除车辆制动器上的力传感器。
7.电动马达的某些参数(例如施加到主轴的扭矩以及电动马达所需的电流)根据滚珠丝杠螺母在致动活塞的移位期间的位置而改变。弹簧元件的已知特性曲线在此有助于检测致动活塞的能够使弹簧元件被完全压缩并且制动组件被闭合的位置。从这一点来说，通过致动活塞的持续移动传递的制动力是近似线性地距离相关的。由于知道经由行程传感器检测到的致动活塞的位置以及可移动部件之间的关系(预先确定的)，因此现在可以确定施加的制动力。
8.例如，可以测量电动马达的操作电流，该操作电流表示对主轴的扭矩的测量，并且还表示对滚珠丝杠螺母传递到致动活塞的力的测量。因此，可以容易地预先确定主轴的扭矩与由致动活塞传递的力之间的扭矩-力比率。可以包括经由主轴的转数已知的滚珠丝杠螺母的位置，以便确定制动力。
9.为了能够直接和非接触地确定致动活塞的移动，信号发射器优选地布置在致动活塞上，并且信号发射器的移动由行程传感器检测。
10.例如，霍尔传感器或电容传感器(即，稳健且经济的传感器)可用作行程传感器。
11.检测信号发射器的移动的行程传感器优选地被接收在车辆制动器的壳体的与致动活塞相邻的部分中，使得行程传感器可以在致动活塞附近被很好地保护。
12.行程传感器例如可以经由印刷电路板电接触，如果将行程传感器安装在经由插头和/或线连接与印刷电路板连接的单独的印刷电路板上，则可以进一步简化该印刷电路板。
13.这里可以设置成印刷电路板控制电动马达和/或是控制单元的一部分。
14.制动组件包括例如常规车轮制动器的制动衬块和制动盘。具体地，制动组件是浮动卡钳制动器。
15.上述目的还利用用于确定如上所述的机电车辆制动器的位置的方法来实现。借助于指示致动活塞的位移位置的行程传感器，在考虑弹簧元件的特性曲线的情况下确定由致动活塞当前施加到制动组件的制动力。
16.为此目的，另外可以可选地考虑电动马达的当前致动电流和/或主轴的当前扭矩。
附图说明
17.下面将参照附图基于示例性实施方式更详细地描述本发明。在附图中：
18.图1示出了用于实施根据本发明的方法的根据本发明的车辆制动器的示意性截面图；
19.图2示出了用于执行根据本发明的方法的根据本发明的车辆制动器的另一示意图；以及
20.图3示出了图1和图2的车辆制动器的力-行程特性曲线的示意图。
具体实施方式
21.图1示出了机电车辆制动器10，该机电车辆制动器10包括作用于制动组件14并向该制动组件14传递制动力f的致动活塞12。
22.这里的制动组件14是具有两个制动衬块16和布置在制动衬块16之间的制动盘18的已知的浮动制动钳。
23.滚珠丝杠驱动器24的滚珠丝杠螺母22被接收在致动活塞12的内部空腔20中。滚珠丝杠驱动器24的主轴26联接到电动马达28，该电动马达28可将主轴26设定为旋转，该电动马达28使滚珠丝杠螺母22沿着主轴26线性移动。
24.如果滚珠丝杠螺母22作用于致动活塞12内部的止动件30，则滚珠丝杠螺母在制动组件14的方向上移动致动活塞12，这里在制动衬块16中的一个的方向上，该止动件30布置在致动活塞12的指向制动组件14的纵向端处。为此目的，致动活塞12可在致动方向r上与滚珠丝杠螺母22相对地自由移位，该致动方向r平行于主轴26的纵向范围延伸。
25.在空腔20中，在致动方向r上可压缩的弹簧元件34被接收在滚珠丝杠螺母22的轴向端面32与止动件30之间，并且具有已知的力-行程特性曲线。
26.在致动活塞12的外侧布置有信号发射器36，该信号发射器36与行程传感器38协作，该行程传感器38与信号发射器36相邻地布置，由狭窄的气隙分开。在该示例中，行程传感器38被接收在车辆制动器10的壳体40中的凹部中，在该凹部中致动活塞12也被线性地引导。
27.行程传感器38的信号是对致动活塞12在致动方向r上的位移的直接测量。
28.行程传感器38经由插头和/或线连接42连接到印刷电路板46，该印刷电路板46还控制电动马达28。印刷电路板46电连接到控制单元48或是控制单元48的一部分，该控制单元48接收行程传感器38的信号并且可以控制电动马达28。
29.插头和/或线连接42、44优选地被引导穿过壳体40中的孔。
30.行程传感器38例如是霍尔传感器。在这种情况下，信号发射器36是磁体。
31.图2以很大程度示意的方式再次示出了制动组件14、致动活塞12和滚珠丝杠驱动器24。
32.弹簧元件34可以以任何合适的方式形成，例如形成为贝氏垫圈或贝氏垫圈组(参见图1)或螺旋弹簧(参见图2)。
33.图3在上曲线中示出了车辆制动器10的力-行程特性曲线。没有弹簧元件34的力-行程特性曲线在下曲线中示出。
34.如果车辆制动器10将闭合，也就是说，制动衬块16变为压靠制动盘18，以便对制动组件14施加制动力f，则主轴26因此通过电动马达28而被设定为旋转，使得滚珠丝杠螺母22在制动组件14的方向上移位。
35.这里弹簧元件34的刚性被选择为使得力首先经由弹簧元件34被传递到止动件30，并且致动活塞12在致动方向r上移位，直到通过车辆制动器10的闭合产生的反作用力超过弹簧元件34的弹簧力。在该移位行程之后，致动活塞12例如抵靠其相关联的制动衬块16，并且制动组件14被闭合到使得制动衬块16与制动盘18之间不再存在任何游隙的程度。在该位置，在制动组件14处一定不能存在相当大的制动力f。
36.由于滚珠丝杠螺母22的端面32与弹簧元件34接触，所以弹簧元件34现在在滚珠丝杠螺母22的移位期间被压缩，而施加在制动组件14处的制动力没有显著增加。为此目的，增加的力是必需的，该力通过弹簧元件34的力-行程特性曲线被预定义。因此，主轴26的扭矩必须增大，为此目的，流过电动马达28的电力或电流增大。如果弹簧元件34的压缩行程用尽，滚珠丝杠螺母22的运动能量不再被转换成弹簧元件34的压缩，而是转换成致动活塞12在致动方向r上的进一步移动。
37.该转变将其自身确立为车辆制动器10的力-行程特性曲线中的清楚弯曲，并且在图3中示出。从图3中还可以看出，在进一步的过程中，制动力f与致动活塞12的位移行程s是近似线性的。如果达到该弯曲，则主轴26的必需的扭矩和电动马达28的功率需求也相应地改变。
38.行程传感器38经由信号发射器36的信号检测致动活塞12的当前位置。对于实际制动力f的随后施加，行程传感器38的信号现在可以用于确定当前施加的制动力f的大小，并且因此控制车辆制动器10的闭合。

技术特征：
1.一种机电车辆制动器，所述机电车辆制动器包括电动马达(28)和作用于制动组件(14)的致动活塞(12)，并且所述机电车辆制动器包括滚珠丝杠驱动器(24)，所述滚珠丝杠驱动器(24)具有能够由所述电动马达(28)旋转的主轴(26)以及能够在所述主轴(26)上移位的滚珠丝杠螺母(22)，其中，所述滚珠丝杠螺母(22)被接收在所述致动活塞(12)中并且与所述致动活塞(12)的内轴向端上的止动件(30)协作，以便使所述致动活塞(12)在致动方向(r)上移位，所述机电车辆制动器包括弹簧元件(34)，所述弹簧元件(34)被布置在所述致动活塞(12)中位于所述止动件(30)与所述滚珠丝杠螺母(22)之间，所述机电车辆制动器包括行程传感器(38)，所述行程传感器(38)测量所述致动活塞(12)的线性位移，并且所述机电车辆制动器包括控制单元(48)，所述控制单元(48)被设计成在考虑所述弹簧元件(34)的特性曲线的情况下使用所述行程传感器(38)的信号，以便确定施加到所述制动组件(14)的制动力(f)。2.根据权利要求1所述的机电车辆制动器，其中，在所述致动活塞(12)上布置有信号发射器(36)，并且所述信号发射器的移动由所述行程传感器(38)检测。3.根据前述权利要求中任一项所述的机电车辆制动器，其中，所述行程传感器(38)是霍尔传感器或电容传感器。4.根据前述权利要求中任一项所述的机电车辆制动器，其中，所述行程传感器(38)被接收在所述车辆制动器(10)的壳体(40)的与所述致动活塞(12)相邻的部分中。5.根据前述权利要求中任一项所述的机电车辆制动器，其中，所述行程传感器(38)经由印刷电路板(46)被电接触。6.根据权利要求5所述的机电车辆制动器，其中，所述印刷电路板(46)控制所述电动马达(28)和/或所述印刷电路板(46)是所述控制单元(48)的一部分。7.根据前述权利要求中任一项所述的机电车辆制动器，其中，所述制动组件(14)是浮动卡钳制动器。8.一种用于确定根据前述权利要求中任一项所述的机电车辆制动器(10)的位置的方法，其中，借助于指示所述致动活塞(12)的位移位置的所述行程传感器(38)的信号，在考虑所述弹簧元件(34)的特性曲线的情况下确定由所述致动活塞(12)当前施加到所述制动组件(14)的制动力(f)。9.根据权利要求8所述的方法，其中，另外考虑所述电动马达(28)的当前致动电流和/或所述主轴(26)的当前扭矩。

技术总结
本申请涉及机电车辆制动器和用于确定机电车辆制动器的位置的方法。机电车辆制动器具有：电动马达(28)和作用于制动组件(14)的致动活塞(12)；以及滚珠丝杠驱动器(24)，其包括可通过电动马达(28)旋转的主轴(26)和可在主轴(26)上移位的滚珠丝杠螺母(22)。滚珠丝杠螺母(22)被接收在致动活塞(12)中并且与致动活塞(12)的内轴向端上的止动件(30)协作，以便使致动活塞(12)在致动方向(R)上移位。弹簧元件(34)被布置在致动活塞(12)中位于止动件(30)和滚珠丝杠螺母(22)之间。行程传感器(38)测量致动活塞(12)的线性位移。致动活塞(12)的线性位移。致动活塞(12)的线性位移。


技术研发人员：F
受保护的技术使用者：采埃孚主动安全股份有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/9/26