制动系统、用于车辆的轴支撑单元、具有这种轴支撑单元和驱动单元的车辆

摘要

本发明涉及一种制动系统(30)，所述制动系统具有可围绕轴线(D)旋转的旋转元件(5)和用于制动所述旋转元件(5)的制动装置(10)，其中所述制动装置(10)具有第一制动元件(13)，所述第一制动元件可以在静止位置和制动位置之间移动并且具有环形制动表面(13.1)，所述环形制动表面在所述静止位置和在所述制动位置相对于所述旋转元件(5)的所述轴线(D)同心地布置，所述制动系统具有制动盘(34)，所述制动盘共同旋转地连接到所述旋转元件(5)并且具有第一摩擦表面(34.1)和与所述第一摩擦表面(34.1)相反的第二摩擦表面(34.2)，其中当处于所述静止位置时，所述第一制动元件(13)的所述环形制动表面(13.1)布置成与所述制动盘(34)相距一定距离，并且当处于所述制动位置时，与所述制动盘(34)的所述第一摩擦表面(34.1)接触，并且所述制动系统具有第二制动元件(35)，所述第二制动元件布置成使得在所述制动位置，所述第一制动元件(13)将所述制动盘(34)压靠在所述第二制动元件(35)上，使得在所述制动位置，所述第二制动元件(35)与所述制动盘(34)的所述第二摩擦表面(34.2)接触。

说明书

技术领域

本发明涉及一种制动系统，该制动系统具有能够围绕轴线旋转的至少一个旋转元件和用于制动该旋转元件的制动装置，其中该制动装置具有第一制动元件，该第一制动元件可以在静止位置和制动位置之间移动并且具有环形制动表面，该环形制动表面在静止位置和在制动位置与旋转元件的轴线同心地布置。本发明还涉及一种用于车辆的轴支撑单元，特别是用于滑板、自行车或摩托车的轴支撑单元，该轴支撑单元具有这种制动系统。本发明的另一个目的是一种具有这种轴支撑单元的车辆。本发明还涉及具有前述制动系统的驱动单元，其中制动系统的旋转元件形成为驱动元件，特别是驱动轮或驱动小齿轮。

背景技术

设计为滑板的车辆例如从US 6 659 480 B1是已知的。该滑板具有作为后轴的轴支撑单元，该轴支撑单元具有两个轮，在该轴支撑单元上布置有用于制动轮的制动装置。每个轮被分配制动元件，该制动元件具有环形制动表面，该环形制动表面与相应轮的轴线同心地布置。制动元件可以经由可枢转杆从距相应轮一定距离的静止位置移动进入制动位置，在该制动位置，相应的制动元件与共同旋转地连接到轮的制动表面接触。

在具有这种制动装置的制动系统中，已经发现有利的是，由制动元件施加到制动表面的轴向作用制动力被引入轮中。因此，在制动时，大的轴向力作用在支撑轮的滚柱轴承上。这减少了这种系统特别是这种系统的滚柱轴承的使用寿命。

发明内容

在这种背景下，产生了指定上述类型的制动系统的目的，该制动系统具有增加的使用寿命。

该目的通过一种制动系统来实现，该制动系统具有能够围绕轴线旋转的至少一个旋转元件和用于制动旋转元件的制动装置，其中该制动装置具有第一制动元件，该第一制动元件可以在静止位置和制动位置之间移动并且具有环形制动表面，该环形制动表面在静止位置和在制动位置与旋转元件的轴线同心地布置，该制动系统具有共同旋转地连接到旋转元件的制动盘，该制动盘具有第一摩擦表面和与第一摩擦表面相反的第二摩擦表面，其中第一制动元件的环形制动表面布置成在静止位置与制动盘间隔一定距离，并且在制动位置与制动盘的第一摩擦表面接触，并且该制动系统具有第二制动元件，该第二制动元件布置成使得第一制动元件在制动位置将制动盘压靠在第二制动元件上，使得第二制动元件在制动位置与制动盘的第二摩擦表面接触。

在根据本发明的制动系统中，在制动位置，共同旋转地连接到旋转元件的制动盘在第一制动元件和第二制动元件之间夹紧。这可以防止沿轴向作用的力被引入旋转元件。特别地，在制动期间沿轴向方向作用在滚柱轴承或它们的滚动元件上的轴向力可以减小。这可以延长制动系统的使用寿命。

制动盘优选地形成为环形的，并且与旋转轴线同心地布置。制动盘的第一摩擦表面和第二摩擦表面可以被构造成环形的。

根据有利的实施例，第一制动元件可以在静止位置和制动位置之间以液压方式移动。在这种构造中，液压压力被施加到第一制动元件，用于在静止位置和制动位置之间移动，从而允许制动所需的压力更均匀地分布。这也使引入制动盘的力分布更加均匀。通过这种方式，可以降低制动盘各个区域应力超限的风险。这降低了轮轴承过早失效的可能性，并且进一步延长了车辆的使用寿命。

根据本发明的有利实施例，第一制动元件连接到中空圆柱形制动活塞，该中空圆柱形制动活塞安装在壳体中，该壳体具有用于接纳液压流体的中空圆柱形内部。这种构造的优点在于，与具有用于致动第一制动元件的杆或杆机构的制动装置相比，需要更少的安装空间。壳体可以与轮轴线同心地和/或与轴支撑单元的轴部分同心地布置。任选地，第一制动元件可以与制动活塞一体形成。

有利的是，如果壳体被夹紧在制动系统或轴支撑单元的轴部分上，使得不需要连接元件来将壳体连接到轴部分。这使得装配所需的零件数量减少，从而也降低了材料成本。优选地，壳体另选地或附加地被夹紧在马达的定子部分上，旋转元件能够经由该马达被驱动。

另选地，第一制动元件可以优选地通过电动马达在静止位置和制动位置之间移动。作为另一种选择，可以规定，第一制动元件可以在静止位置和制动位置之间机械地移动。

根据有利的实施例，制动装置具有一个或多个板弹簧，借助于所述一个或多个板弹簧，第一制动元件可以从制动位置移动回到静止位置。所述一个或多个板弹簧优选地连接到第一制动元件并且连接到制动装置的壳体。

在这种情况下，有利的是，如果所述一个或多个板弹簧沿圆周方向围绕旋转元件的轴线延伸。由于板弹簧的这种对准，所述一个或多个板弹簧可以吸收在制动期间发生的扭矩。因此，所述一个或多个板弹簧可以形成基本上无磨损的扭矩支撑。

所述一个或多个板弹簧优选地借助于铆钉连接到壳体和第一制动元件中的每一者。相应的铆钉特别优选地具有内螺纹，螺钉可以拧入该内螺纹中。这使得可以借助于铆钉将板弹簧布置在压敏壳体上，例如由塑料制成的壳体。

[根据一个有利的实施例，第二制动元件是环形的，并且在内轮廓上具有第一形状配合元件，该第一形状配合元件与壳体外轮廓上的对应第二形状配合元件配合，使得第二制动元件被固定以防止围绕旋转轴线旋转。第一形状配合元件可以形成为齿或楔形物。因此，第二形状配合元件可以被构造为对应的齿或楔形物。

根据另选的有利实施例，第二制动元件一体地连接到中空圆柱形装配区域，该中空圆柱形装配区域围绕轴线同心地布置并且由壳体同心地包围。中空圆柱形装配区域特别优选地尤其经由固定环在壳体的背离第二制动元件的一侧连接到壳体。

有利的是，如果制动盘是环形的并且在外轮廓上具有第三形状配合元件，特别地形成为齿或楔形物，该第三形状配合元件与旋转元件的内轮廓上的对应第四形状配合元件相互作用，使得制动盘被固定以防止围绕旋转轴线旋转。

本发明的另一主题是一种用于车辆的轴支撑单元，特别是用于滑板、自行车或摩托车的轴支撑单元，该轴支撑单元具有上述制动系统，其中制动系统的旋转元件形成为轮。

[轴支撑单元优选地具有可围绕旋转轴旋转的两个轮，以及用于制动轮的两个制动装置。这些轮中的每个轮可以具有其自己的马达来驱动相应的轮。马达优选地形成为电动马达。

本发明还涉及一种车辆，特别是滑板、自行车或摩托车，其具有上述轴支撑单元。

车辆优选地具有基体，一个或多个轴支撑单元连接到该基体上。例如，基体可以形成为板或盘。基体可以为车辆的用户提供站立表面。

本发明的另一主题是具有上述制动系统的驱动单元，其中制动系统的旋转元件形成为驱动元件，特别是驱动轮或驱动小齿轮。

对于驱动单元，可以实现与结合制动系统或轴支撑单元所描述的相同的优点。这种驱动单元可以用于例如工业系统，诸如制造系统、机器人或传送机系统。

驱动轮或驱动小齿轮优选地连接到马达，特别是电动马达，该马达布置成使得马达能够引起驱动轮或驱动小齿轮相对于制动系统的轴部分的移动。马达可以例如形成为轮毂驱动，特别地形成为直接驱动。

附图说明

下面将参考附图中所示的示例性实施例说明本发明的更多细节和优势。在附图中：

图1以示意性顶视图示出了根据本发明的车辆的示例性实施例；

图2以透视图示出了具有两个制动系统的示例性轴支撑单元；

图3示出了根据图2的第一制动系统的透视截面图，其中截面包含轮的轴线；

图4示出了根据图2的第二制动系统的截面图，其中截面包含轮的轴线；

图5示出了根据图4的第二制动系统的详细截面图；

图6示出了形成为轮子的旋转元件的透视图；

图7至图9示出了根据第一示例性实施例的制动系统的零件的若干透视图或截面图；

图10至图11示出了根据第二示例性实施例的制动系统的零件的若干透视图或截面图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的车辆1的示例性实施例的示意性顶视图，该车辆形成为滑板。车辆1具有基体2，基体被构造为板，并且在上侧为车辆1的用户提供站立表面3。在基体2的与上侧相反的下侧，恰好布置有两个轴支撑单元4，这两个轴支撑单元形成有两条轨道，即每个轴支撑单元4恰好包括形成为轮5的两个旋转元件。在示例性实施例中，轮5形成为辊，例如形成为硬橡胶辊或聚氨酯辊。轴支撑单元4各自具有两个轴部分6，每个轴部分6承载轮5中的一个轮。轴支撑单元4各自经由倾斜装置7连接到基体3。这些倾斜装置7允许轴支撑单元4相对于基体2倾斜或枢转，使得车辆1可以通过在站立表面3上移位驾驶员的重量而被转向。

图2示出了轴支撑单元4的实施例，该轴支撑单元可以在根据图1的车辆1中使用，例如用作后轴。另选地或附加地，这种轴支撑单元4可以用作车辆1的前轴。轴支撑单元4具有两个轮5，所述两个轮能够围绕轴线D旋转，其中用于制动相应轮5的制动装置10被分配给两个轮5中的每个轮。轮5各自可旋转地布置在轴支撑单元4的两个轴部分6中的一个轴部分上。制动装置10包括第一制动元件13，该第一制动元件可以在图3、图4和图5所示的静止位置和制动位置之间移动，在静止位置，第一制动元件13的环形制动表面13.1与轴线D同心地布置，并且与轮5相距一定距离并且远离轮5，在制动位置，第一制动元件13的制动表面13.1与共同旋转地连接到轮5的制动盘34接触。在静止位置，第一制动元件13的制动表面13.1与制动盘34间隔开，使得第一制动元件13不会导致减缓轮5的旋转移动的任何效果。另一方面，如果第一制动元件13的制动表面13.1与制动盘34接触，则轮5的旋转移动可以借助于环形制动表面13.1来减缓。

在这方面，轴支撑单元4包括两个相同构造的制动系统30，其中旋转元件各自形成为轮5。

为了实现制动所需的压力的尽可能均匀的分布，第一制动元件13可以在静止位置和制动位置之间以液压方式移动。因此，可以降低制动盘43或轮轴承的各个区域应力超限的风险，从而可以延长车辆的使用寿命。制动盘34具有第一摩擦表面34.1和与第一摩擦表面34.1相反的第二摩擦表面34.2。在制动位置，第一制动元件13特别是制动表面13.1与制动盘34的第一摩擦表面34.1接触。另外，制动系统10具有第二制动元件35，第二制动元件布置成使得第一制动元件13在制动位置将制动盘34压靠在第二制动元件35上，使得第二制动元件35在制动位置与制动盘34的第二摩擦表面34.2接触。共同旋转地连接到轮5的制动盘34因此在制动位置被夹紧在第一制动元件13和第二制动元件35之间。这可以防止作用在轴向方向即轴线D方向上的力被引入轮5。此外，减小了制动期间沿轴向方向作用在支撑轮5的滚柱轴承20、21中的力。

从图3和图4中的示意图可以看出，制动装置10以液压离合器制动器的方式形成。制动装置10具有中空圆柱形制动活塞12，该中空圆柱形制动活塞连接到第一制动元件13并且安装在壳体11中，壳体具有用于接纳液压流体的中空圆柱形内部15。内部15由连接到制动活塞12的密封元件12’密封。壳体11被夹紧在轴支撑单元4的轴部分6上，并且与轮的轴线D或与轴部分6同心地布置。液压压力可以经由存在于内部15中的液压流体施加在制动活塞12上，并且因此施加在第一制动元件13上。壳体11具有用于引入液压流体的流体连接(图中未示出)。另外，可以提供通风连接。

制动盘34共同旋转地连接到轮5。用于驱动轮5的马达8布置在轮5内。马达8形成为电动马达，该电动马达具有：定子，定子牢固地连接到轴部分6；以及转子9，转子能够相对于定子旋转，并且共同旋转地连接到制动盘34。马达8的定子借助于螺钉36固定在轴部分6上。为了可旋转地安装轮5，第一轴承20设置在轮5的内侧，并且第二轴承21设置在轮5的外侧。第一轴承20和/或第二轴承21被构造为滚柱轴承。制动装置的壳体11具有开口(图中未示出)，线缆18通过该开口平行于轴线D被引导，也参见图6。马达8可以经由线缆18被供应电能和/或被电控制。

图5以放大图示出了制动盘34区域的细节。第一制动元件13处于静止位置，在静止位置，第一制动元件13不与制动盘34接触。在第一制动元件13的静止位置，第二制动元件35也优选地不与制动盘34接触，而是通过间隙与其分隔开。尽管图5示出了第一制动元件13的静止位置，但是在该图示中绘制了存在于第一制动元件13的制动位置中的力流动路径A。在该制动位置，第一制动元件13与制动盘34的第一摩擦表面34.1接触，并且将制动盘34压靠在第二制动元件35上，使得第二制动元件与制动盘34的第二摩擦表面34.2接触。可以看出，力流动路径A延伸穿过密封元件12’、制动活塞12、第一制动元件13、制动盘34、第二制动元件35、内滚柱轴承20的静止轴承环、定子8’的区域、螺钉36、轴部分6和制动装置的壳体11。内滚柱轴承20的滚动元件不受应力。

图6示出了制动系统30的形成为轮5的旋转元件。在马达8的转子9的连接到轮5的内端面上，提供了具有若干形状配合元件38的内轮廓。这些形状配合元形成为齿，并且通过凸起39彼此分隔开。

从图7中的图示可以看出，环形制动盘34具有外轮廓，在该外轮廓上设置有形状配合元件41，该形状配合元件同样被构造为齿。在装配状态下，制动盘34的外轮廓上的形状配合元件40与转子9的内轮廓上的形状配合元件相互作用，并且使得制动盘34被固定以防止围绕轴线D旋转。

还可以看出，第二制动元件35以环形挡块的方式形成，并且牢固地连接到制动装置10的壳体11。第二制动元件35具有若干个形状配合元件40，这里是若干个凸耳，这些凸耳与壳体11的外轮廓上的对应形状配合元件47相互作用。因此，第二制动元件34被固定以防止围绕轴线D的不期望的旋转。

从图8和图9中可以看出，制动装置10具有若干个(这里是两个)板弹簧42，借助于该板弹簧，第一制动元件13可以从制动位置移动回到静止位置。板弹簧42布置在壳体11和第一制动元件13之间。在这方面，板弹簧实现第一制动元件13的恢复功能。另外，板弹簧还具有支撑制动期间产生的扭矩的功能。板弹簧42在圆周方向上围绕轴线D延伸，并且因此能够吸收制动期间产生的扭矩。

板弹簧42借助于第一铆钉44彼此连接到壳体11，并且借助于第二铆钉连接到第一制动元件13。第一铆钉44具有内螺纹，螺钉45拧入该内螺纹中。

图10和图11示出了制动装置10的第二示例性实施例，该制动装置可另选地用于根据图1的车辆中。根据第二示例性实施例的制动装置10基本上对应于第一示例性实施例的制动装置，因此参考与前述附图相关的描述。与第一示例性实施例相反，第二制动元件35一体地连接到中空圆柱形装配区域35.2，该中空圆柱形装配区域围绕轴线D同心地布置并且被壳体11同心地包围。环形第二制动元件35和装配区域35.2之间的连接经由若干腹板35.1建立。腹板35.1在此形成形状配合元件，该形状配合元件与壳体11上的对应凹槽相互作用，以便防止在制动期间围绕轴线D的不期望的旋转。然而，借助于装配区域35.2，实现了在制动期间力的流动经过轴支撑件6。制动期间的功率流可以通过密封元件12’和制动活塞12、第一制动元件13、制动盘34、第二制动元件35、腹板35.1、中空圆柱形装配区域35.2、锁定环46被引导到壳体11中。

由于所描述的不穿过轮的轴支撑件6或滚柱轴承20、21的力流，根据第二示例性实施例的制动装置10可以适用于现有驱动系统，而不需要加强轴支撑件6或滚柱轴承20、21。

上述滑板形式的车辆1包括至少一个制动系统30，所述至少一个制动系统具有能够围绕轴线D旋转的至少一个旋转元件5和用于制动该旋转元件5的制动装置10，其中该制动装置10具有第一制动元件13，该第一制动元件可以在静止位置和制动位置之间移动并且具有环形制动表面13.1，该环形制动表面在静止位置和在制动位置与旋转元件5的轴线同心地布置。此外，制动系统30包括共同旋转地连接到旋转元件5的制动盘34，该制动盘具有第一摩擦表面34.1和与第一摩擦表面34.1相反的第二摩擦表面34.2，其中第一制动元件13的环形制动表面13.1布置成在静止位置与制动盘34相距一定距离，并且在制动位置与制动盘34的第一摩擦表面34.1接触，以及第二制动元件35，该第二制动元件布置成使得第一制动元件13在制动位置将制动盘34压靠在第二制动元件35上，使得第二制动元件35在制动位置与制动盘34的第二摩擦表面34.2接触。

根据所示示例性实施例的修改，所描述的制动系统30可以是驱动单元的一部分，该驱动单元具有形成为驱动轮或驱动小齿轮的旋转元件。这种驱动单元可用于例如工业系统，特别是生产系统、生产机器人或传送机系统。

附图标记列表

1车辆 2基体 3站立空间 4轴支撑单元 5轮 6轴部分 7倾斜装置 8发动机 8’定子 9转子 10制动装置 11壳体 12制动活塞 12’密封元件 13第一制动元件 13.1制动表面15内部 18线缆 20轴承 21轴承 30制动系统 34制动盘 34.1摩擦表面 43.2摩擦表面 35第二制动元件 35.1腹板 35.2装配区域 36螺钉 38齿 39凸起 40形状配合元件 41形状配合元件 42板弹簧 43铆钉 44铆钉 45螺钉 46固定环 47形状配合元件 A力流动路径 D轴线