发明内容

本发明的一个目的是克服现有技术的缺点，特别是提供一种更高效的调节制动组件间隙的方法，该方法特别适用于不能准确限定空闲点和/或需要能量吸收单元的应用。

该目的通过独立权利要求1和6的主题来解决。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于调节制动组件间隙的方法。制动组件包括制动盘、制动衬块、促动器，促动器具有输出轴，沿正向方向驱动输出轴使制动衬块和制动盘摩擦接合。制动衬块和制动盘摩擦接合的位置称为制动位置。输出轴可以沿反向方向被驱动使制动衬块和制动盘脱离接合，并将制动衬块移动到闲置位置。闲置位置指的是没有施加促动器力或没有施加制动力的位置，也可以指的是制动操作后，特别是在动态或行车制动操作期间，制动衬块返回到的空闲位置。

制动组件还包括间隙调节器，用于调节制动衬块与制动盘之间的预定轴向间隙距离。预定轴向间隙距离由车辆制造商或修理车辆的修车厂员工设定，使得可以实现最佳的制动操作特性，特别是可以施加最大的制动力和/或在使用者或驾驶员促动制动踏板与制动衬块将制动力传递到制动盘之间的延迟是最佳的。尽管制动衬块和/或制动盘的磨耗增加，间隙调节器用于确保制动组件的可靠制动功能。换句话说，间隙调节器补偿制动衬块和/或制动盘的磨耗，特别是通过减小和/或增加制动衬块与制动盘之间的轴向间隙距离。

根据本发明，制动衬块从闲置位置向反向方向移动，并且启动对制动件与制动盘之间的轴向间隙距离的调节。制动衬块从闲置位置开始沿反向方向运动，这种运动可被称为负冲程，这优选地通过促动器向输出轴施加反向方向定向的促动力来执行，由于这种运动，确保仅在期望或需要时才执行间隙调节步骤。此外，优选地，通过沿反向方向主动移动制动衬块超过闲置位置进入预定参考位置，提供了用于确定实际轴向间隙距离的恒定参考点。

在本发明的示例性实施例中，测量制动衬块和/或制动盘的轴向间隙值和/或磨耗水平。优选地，轴向间隙值可以被定义为制动衬块在制动位置与闲置位置之间的轴向移动幅度，特别是制动衬块在制动位置与参考位置之间的轴向移动幅度。为了进行测量，可以提供合适的测量设备并将其联接到制动组件，特别是促动器，从而可以启动间隙调节步骤。换句话说，在间隙调节步骤启动后，测量间隙和/或磨耗值。

根据本发明的进一步发展，如果检测到不期望的磨耗水平和/或不期望的间隙值，则启动调节步骤。优选地，如果测量到这种不期望的磨耗水平和/或不期望的间隙值，制动衬块从闲置位置沿反向方向移动到预定的参考位置。优选地，间隙调节量取决于制动衬块和/或制动盘的测量磨耗水平。

在本发明的示例实施例中，将制动衬块和/或制动盘的测量磨耗水平和/或测量间隙值与预定的相应阈值进行比较，其中优选地提供制动衬块和/或制动盘的磨耗水平的阈值和轴向间隙距离的阈值。如果检测到测量值与相应预定阈值之间的偏差，特别是如果制动衬块和/或制动盘的测量的磨耗水平偏离预定磨耗水平阈值和/或如果测量的间隙值偏离间隙值阈值，则可以启动调节步骤，优选地，从闲置位置沿反向方向移动制动衬块。根据本发明的进一步发展，仅当测量值与相应的预定阈值之间的偏差超过预定偏差容限时，才启动调节步骤。例如，偏差容限可能小于±5％、±7％、±10％、±15％。

根据本发明的另一个示例性实施例，制动衬块逆着能量吸收和/或存储单元沿反向方向移动，该能量吸收和/或存储单元被布置用于在预定操作情况下吸收和/或适于吸收沿反向方向作用在输出轴上的力。优选地，能量吸收和/或存储单元适于存储能量，优选地是所吸收的能量，以供再利用。能量吸收和/或存储单元也可以称为保护单元，因为防止了对制动组件和制动组件部件的损坏。

预定的操作情况可能发生在制动组件的不受控制的情况下，例如在意外的能量供应切断或制动促动器的任何内部故障时。在制动过程中，制动组件的传力部件根据制动力水平预加载。在受控情况下，促动器将传力部件移回到初始卸载位置，优选地是闲置位置，并且平稳地制动减速(brake down)传力部件的移动。如果在不使用保护单元的情况下，在制动减速(brake down)运动期间发生错误，例如故障或失去电源，则制动促动器部件将被预应力制动组件部件(优选为卡钳单元)进一步加速，并在运动结束位置被类似冲击的碰撞或撞击停止，从而导致制动组件部件(优选为促动器)的损坏。

在本发明的示例实施例中，能量吸收和/或存储单元适于耗散所吸收的力，优选地，在预定操作情况下，吸收的能量与作用在输出轴上的力相关联。例如，所吸收的力或所吸收的能量可以通过摩擦、电阻或粘性阻尼来耗散。由于能量吸收单元的布置和功能，特别是由于在预定操作情况下沿反向方向作用在输出轴上的力的耗散，过量的力或过量能量从制动组件系统中移除，以防止损坏。

在本发明的示例实施例中，能量吸收和/或存储单元适于累积吸收的力。优选地，能量吸收和/或存储单元包括弹簧构件、蓄能器或电池。累积的力，特别是累积的吸收能量，可以被馈送到车辆的能量回收系统，优选地是制动组件的能量回收系统。在这种情况下，吸收的累积能量可以随后在后续制动操作中用作促动器的能量输入。

在本发明的另一示例实施例中，能量吸收和/或存储单元适于抵消在预定操作情况下沿反向方向作用在输出轴上的力。在进一步的发展中，反作用力起作用，使得由反向方向作用在输出轴上的力引起的输出轴的动能被转变成吸收单元的动能、热能和/或电能。因此，根据可用的能量存储空间或后续制动操作所需的能量，可以累积所吸收的输出轴力的至少部分，并耗散所吸收的输出轴力的至少部分。

在本发明的示例实施例中，实现能量吸收和/或存储单元，因为促动器包括电机，电机用于沿反向方向和正向方向驱动输出轴。电机可以在发电机模式下操作，该发电机模式适于在预定操作情况下吸收输出轴力。发电机模式可以理解为下面这样的操作模式，在该模式中，机械能，优选为例如输出轴或促动器的另一驱动输出轴的运动能量，被转换成电力或电能。因此，在预定操作情况下存在的过量能量可用于馈送给发电机模式，并可用于向车辆的其他电部件供应由能量吸收单元吸收的能量。

在本发明的另一个示例实施例中，制动组件包括制动结束位置，在制动结束位置，制动衬块和制动盘摩擦接合。此外，给出了制动组件的闲置结束位置，其中制动衬块和制动盘脱离接合。止动元件可以被布置成使得其限制输出轴在反向方向上超过闲置位置的轴向运动。这意味着止动元件相对于闲置位置在反向方向上偏移。此外，能量吸收和/或存储单元可以布置成防止输出轴对止动元件的撞击，从而防止对制动组件的损坏。

在本发明的进一步发展中，能量吸收和/或存储单元包括与止动元件相关联的弹簧构件或粘性阻尼器，使得当输出轴从闲置位置沿反向方向运动时，优选地相反定向的弹簧力和/或阻尼力被施加到输出轴上。所产生的弹簧力和/或阻尼力抵消了在预定操作情况在反向方向上作用在输出轴上的临界力。因此，输出轴沿反向方向的轴向运动减慢，优选停止。

根据本发明的示例实施例，能量吸收和/或存储单元是电能吸收和/或存储单元。优选地，能量吸收和/或存储单元被电激活、或去激活和/或联接到促动器，使得在预定操作情况下，能量吸收和/或存储单元被自动激活，以便吸收输出轴力。根据本发明的进一步发展，在预定操作情况下，即使促动器没有被供应能量，促动器也接合相对应的保护电路，即以电子电阻器的形式用于耗散所吸收能量的至少部分和/或以电子蓄能器的形式用于存储所吸收能量的至少部分。

在本发明的另一示例实施例中，能量吸收和/或存储单元包括涡流制动器，也称为感应制动器、电制动器或电缓速器，其例如通过将输出轴的动能作为热量耗散来减缓或停止输出轴的轴向运动。当输出轴在预定操作情况下沿反向方向运动优选地超过闲置位置时，感应出优选地通过能量吸收单元的线圈的电流、优选地通过涡流制动器的电流，其中特别地，感应出的电流可以由能量吸收单元积累或耗散。根据涡流制动器的功能原理，由于外部磁场作用在促动器的移动部件上或者例如输出轴上，所以感应出电流，并且感应出的电流感应出相对于外部磁场相反定向的磁场。由于相对于原始磁场相反定向的磁场的事实，输出轴的运动减慢，优选地停止，由此防止了由制动促动器的高惯性和高动态导致的对制动部件的损坏。电阻器可以由促动器本身在内部实现，或者由单独的电子电阻器部件在外部实现。

在本发明的示例实施例中，促动器联接到能量吸收和/或存储单元，并且被配置为使得能量吸收和/或存储单元吸收的力由促动器耗散，其中特别地，促动器包括电阻器。例如，根据该实施例，提供了制动电阻器，在正常操作模式下，优选地，如果没有预定的操作情况发生的话，该制动电阻器可以默认地与常闭电路连接，并且经由开关主动断开。替代地和/或附加地，电容器可以连接到电路，以便存储吸收的能量，优选地用于再利用。

根据本发明的另一示例实施例，促动器可以是气动、机电或液压促动器。显然，根据本发明的发明概念因此不限于在相对应的制动组件中使用的特定类型的促动器。

根据本发明的另一方面，制动组件包括与车辆车轮旋转接合的制动盘。因此，在驾驶汽车期间，制动盘根据车轮的旋转进行旋转运动。此外，当向制动盘施加促动器力时，制动衬块与制动盘摩擦接合，优选地是为了执行动态制动操作或行车制动操作。制动组件还包括促动器，该促动器具有输出轴，输出轴沿正向方向被驱动使制动衬块和制动盘摩擦接合，该摩擦接合限定了制动组件的制动位置。促动器可以例如包括联接到输出轴的电动马达和传动构件，使得电动马达的旋转运动，优选电动马达的转子的旋转运动，通过传动构件转换成输出轴的轴向平移运动。输出轴也可以在与正向方向相反的反向方向被驱动，以使制动衬块和制动盘脱离接合，并将制动衬块移动到闲置位置。闲置位置可以被定义为没有施加促动器力或制动力的位置和/或制动操作(优选地动态制动操作)之后制动衬块移动到的位置。制动衬块的移动方向不必相对于输出轴的移动方向同轴布置，然而，输出轴的正向运动导致制动衬块优选地正向运动到与制动盘摩擦接合，并且输出轴的反向运动导致制动盘的反向方向移动，优选地脱离与制动盘的摩擦接触。

根据本发明，制动组件包括间隙调节器，该间隙调节器在制动衬块的闲置位置调节或适于调节制动衬块与制动盘之间的预定轴向间隙距离。间隙调节器可以被配置成使得为了启动调节步骤，制动衬块被促动器沿反向方向移动到预定的参考位置。因此，参考位置相对于闲置位置沿反向方向轴向偏移。

在本发明实施例的一个示例中，将制动衬块移动到参考位置(优选地从闲置位置开始)所需的促动器力比驱动输出轴正向进入制动衬块与制动盘的摩擦接合所需的促动器力和比沿反向方向驱动输出轴脱离制动衬块与制动盘之间的摩擦接合所需的促动器力更高，优选地高5％、10％、20％、30％、40％或50％以上。在制动组件的正常操作过程中，特别是在动态或行车制动操作过程中，制动组件必须执行高动态，使得输出轴沿正向和反向方向被高速驱动，并且特别是由于制动组件的移动部件在促动时的惯性，制动衬块可以在反向方向上移动超过闲置位置一小段时间和一小段距离。然而，在这些制动操作期间，制动衬块没有到达参考位置，因此没有启动调节步骤。特别地，制动衬块从闲置位置沿反向方向移动至少10毫米和/或最多100毫米。

根据本发明的进一步发展，制动组件包括用于测量轴向间隙值的传感器单元，该轴向间隙值优选地为制动衬块在制动位置与闲置位置之间的轴向幅度，特别是制动衬块在制动位置与参考位置之间的轴向幅度。轴向间隙值也可以定义为在制动衬块闲置位置与制动盘之间的距离。

在另一个示例性实施例中，传感器单元相对于促动器布置成和/或适于使得传感器单元测量制动衬块和/或制动盘的磨耗水平。显然，传感器单元可以与车辆(未示出)的电子系统(未示出)电连接。

根据本发明的进一步发展，传感器单元包括光学传感器和/或声学传感器，优选地用于独立测量磨耗水平和/或轴向间隙值。替代地，光学和声学传感器可以实现为冗余传感器系统。

在本发明的另一个示例性实施例中，制动组件，特别是促动器，包括连接到传感器单元的控制单元，使得在传感器检测到不期望的磨耗水平和/或不期望的间隙值的情况下，促动器启动调节步骤，优选地将制动衬块移动到预定参考位置。控制单元可以物理地和/或电子地连接到传感器单元。控制单元和传感器单元也可以经由无线通信系统进行通信。替代地，控制单元和传感器单元可以直接连接，例如经由电缆或者经由公共印刷电路板(PCB)的导电迹线连接，公共印刷电路板可以联接到车辆的电子系统。

根据本发明的进一步发展，控制单元将制动衬块和/或制动盘的测量磨耗水平和/或测量间隙值与相应的预定阈值进行比较。在测量值与相应的预定阈值之间存在偏差的情况下，控制单元可以进一步启动调节步骤。优选地，控制单元仅在测量值与相应的预定阈值之间的偏差超过预定偏差容限(例如，至多3％、5％、7％或至多10％)时才启动调节步骤。

在本发明的另一个示例实施例中，制动组件可以包括能量吸收和/或存储单元，该能量吸收和/或存储单元适于在预定操作情况下吸收在反向方向作用在输出轴上的力。预定的操作情况可能发生在制动组件的不受控制情况下，例如在意外的能量供应切断或制动促动器的任何内部故障时。在制动过程中，制动组件的传力部件根据制动力水平预加载。在受控情况下，促动器将传力部件移回到初始卸载位置，优选地是闲置位置，并且平稳地制动减速传力部件的运动。如果在不使用保护单元的情况下，在制动减速运动期间发生错误，例如故障或失去电源，则制动促动器部件将被预应力制动组件部件(优选为卡钳部件)进一步加速，并在运动结束位置被类似冲击的碰撞或撞击停止，从而导致制动组件部件(优选为促动器)的损坏。

在本发明的示例实施例中，能量吸收和/或存储单元适于耗散所吸收的力，优选地，在预定操作情况下，所吸收的能量与作用在输出轴上的力相关联。例如，吸收的力或吸收的能量可以通过摩擦、电阻或粘性阻尼来耗散。由于能量吸收单元的布置和功能，特别是由于在预定操作情况下在反向方向作用在输出轴上的力的耗散，过量的力或过量能量从制动组件系统中移除，以防止损坏。

在本发明的示例实施例中，能量吸收和/或存储单元适于累积所吸收的力。优选地，能量吸收和/或存储单元包括弹簧构件、蓄能器或电池。累积的力，特别是累积的吸收能量，可以被馈送到车辆的能量回收系统，优选地是制动组件的能量回收系统。在这种情况下，吸收的累积能量可以随后在后续的制动操作中用作促动器的能量输入。

在本发明的另一示例实施例中，能量吸收和/或存储单元适于抵消在预定操作情况下在反向方向作用在输出轴上的力。在进一步的发展中，反作用力起作用，使得由在反向方向作用在输出轴上的力引起的输出轴的动能被转变成吸收单元的动能、热能和/或电能。因此，根据可用的能量存储空间或后续制动操作所需的能量，可以累积所吸收的输出轴力的至少部分，并耗散所吸收的输出轴力的至少部分。

在本发明的示例实施例中，实现了能量吸收和/或存储单元，因为促动器包括用于沿反向方向和正向方向驱动输出轴的电机。电机可以在发电机模式下操作，该发电机模式适于在预定操作情况下吸收输出轴力。发电机模式可以理解为一种操作模式，在该模式中，机械能，优选为例如输出轴或促动器的另一驱动输出轴的运动能量，分别被转换成电力或电能。因此，在预定操作情况下存在的过量能量可用于馈送给发电机模式，并可用于向车辆的其他电部件供应由能量吸收单元吸收的能量。

在本发明的另一个示例实施例中，制动组件包括制动结束位置，在该位置制动衬块和制动盘摩擦接合。此外，给出了制动组件的闲置结束位置，其中制动衬块和制动盘脱离接合。止动元件可以被布置成使得其限制输出轴在反向方向上超过闲置位置的轴向运动。这意味着止动元件相对于闲置位置在反向方向上偏移。此外，能量吸收和/或存储单元可以布置成防止输出轴对止动元件的撞击，从而防止对制动组件的损坏。

在本发明的进一步发展中，能量吸收和/或存储单元包括与止动元件相关联的弹簧构件或粘性阻尼器，使得当输出轴从闲置位置在反向方向运动时，优选地相反定向的弹簧力和/或阻尼力被施加到输出轴上。所产生的弹簧力和/或阻尼力抵消了在预定操作情况在反向方向上作用在输出轴上的临界力。因此，输出轴沿反向方向的轴向运动减慢，优选地停止。

根据本发明的示例实施例，能量吸收和/或存储单元是电能吸收和/或存储单元。优选地，能量吸收和/或存储单元被电激活、或去激活和/或联接到促动器，使得在预定操作情况下，能量吸收和/或存储单元被自动激活，以便吸收输出轴力。根据本发明的进一步发展，在预定操作情况下，即使促动器没有被提供能量，促动器也接合相对应的保护电路，即以电子电阻器的形式用于耗散所吸收能量的至少部分和/或以电子蓄能器的形式用于存储所吸收能量的至少部分。

在本发明的另一示例实施例中，能量吸收和/或存储单元包括涡流制动器，也称为感应制动器、电制动器或电缓速器，其例如通过将输出轴的动能作为热量耗散来减缓或停止输出轴的轴向运动。当输出轴在预定操作情况下沿反向方向运动优选地超过闲置位置时，感应出优选地通过能量吸收单元的线圈的电流、优选地通过涡流制动器的电流，其中特别地，感应出的电流可以由能量吸收单元积累或耗散。根据涡流制动器的功能原理，由于外部磁场作用在促动器的移动部件上或者例如输出轴上，所以感应出电流，并且感应出的电流感应出相对于外部磁场相反定向的磁场。由于相对于原始磁场相反定向的磁场的事实，输出轴的运动减慢，优选地停止，由此防止了由制动促动器的高惯性和高动态导致的对制动部件的损坏。电阻器可以由促动器本身在内部实现，或者由单独的电子电阻器部件在外部实现。

在本发明的示例实施例中，促动器联接到能量吸收和/或存储单元，并且被配置为使得能量吸收和/或存储单元吸收的力由促动器耗散，其中特别地，促动器包括电阻器。例如，根据该实施例，提供了制动电阻器，在正常操作模式下，优选地，如果没有预定的操作情况发生的话，该制动电阻器可以默认地与常闭电路连接，并且经由开关主动断开。替代地和/或附加地，电容器可以连接到电路，以便存储所吸收的能量，优选地用于再利用。

根据本发明的另一示例实施例，促动器可以是气动、机电或液压促动器。显然，根据本发明的发明概念因此不限于在相对应的制动组件中使用的特定类型的促动器。

特别是在车轮制动应用中，其中这种能量吸收和/或存储单元是必要的，以防止对车轮制动组件部件的损坏，闲置位置不适合于启动间隙调节步骤，因为在制动组件的动态制动操作期间，促动器或输出轴在每次制动操作之后分别返回到稍微不同的轴向方向，这取决于相应制动应用的动态和力。因此，本发明的优点是限定了另一个参考位置，其可靠地触发或启动间隙调节步骤。

制动衬块和/或制动盘的轴向间隙距离和/或实际磨耗水平由传感器单元测量，并传送到促动器的控制单元，以便调节轴向间隙距离。经由传感器单元和控制单元，可以连续地执行和评估测量，以便决定何时进行间隙调节步骤。有利的是，间隙调节步骤仅在需要时启动或触发。该决策是根据制动衬块和/或制动盘的预定阈值轴向间隙距离值和阈值磨耗水平值做出的。

在示例性实施例中，参考位置由能量吸收和/或存储单元施加的预定力值限定。这意味着，当制动衬块从闲置位置移动到参考位置时，从而导致能量吸收和/或存储单元力指向相反的方向，即正向方向，例如，测力计可以被配置成测量力值，从而限制制动衬块沿反向方向的轴向移动，以便可靠地限定预定参考位置。替代地，在能量吸收和/或存储单元通过弹簧构件实现的情况下，参考位置可以被定义为弹簧构件的完全压下或变形位置。

应当指出的是，根据本发明的方法可以被定义为使得它实现根据本发明的所描述方面的制动组件，反之亦然。

从属权利要求给出了优选实施例。

以下详细描述参考了附图。在不同的附图中可以使用相同的附图标记来标识相同或相似的元件。在以下描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了具体细节，例如特定的结构、功能等以便提供对要求保护的发明的各个方面的透彻理解。

然而，对于受益于本公开的本领域技术人员来说显而易见的是，所要求保护的本发明的各个方面可以在脱离这些具体细节的其他示例中实施。在某些情况下，省略了对众所周知的设备和方法的描述，以免不必要的细节模糊本发明的描述。