專利名稱：電動制動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于例如風力發(fā)電設備的制動器，具有至少一個制動操作元件，所述制動操作元件與一行星式滾子絲杠單元和電動的驅(qū)動裝置操作連接，以便在制動操作元件的制動位置和軸向錯開的非制動位置之間調(diào)節(jié)制動操作元件，其中行星式滾子絲杠單元具有多個在圓周方向上分布地設置的螺紋滾子，所述螺紋滾子一方面與不可相對旋轉(zhuǎn)地與電動的驅(qū)動裝置相連的絲杠元件處于螺紋嵌接，另一方面與位置固定地設置的殼體處于螺紋嵌接，螺紋滾子繞其自身的軸線和繞絲杠元件的軸線能旋轉(zhuǎn)地設置，各螺紋滾子的軸線分別平行于絲杠元件的軸線。
背景技術：
由WO 03/076818A1已知一種風力發(fā)電設備，其中作用在制動盤上的制動操作元件(制動塊)與電動的驅(qū)動裝置耦合，以便往復運動。所述電動的驅(qū)動裝置包括電機，所述電機通過杠桿與將擺動運動轉(zhuǎn)換成軸向運動的傳動裝置耦合。所述傳動裝置可以構造成絲杠傳動裝置或滾珠絲杠傳動裝置或行星式滾子絲杠機構。所述傳動裝置包括能軸向移動并且抗旋轉(zhuǎn)地在殼體中被引導的絲杠元件，制動操作元件固定地設置在所述絲杠元件的一個端部上。這種已知的制動器是不利的，因為電機和絲杠元件之間的擺動杠桿耦合形成一個力傳遞鏈，這種力傳遞鏈導致較低的效率。此外，這種制動器具有較大的結構體積。由EP I 837 555A1—種具有直接作用的電動致動器的制動器，所述致動器將電動驅(qū)動裝置的旋轉(zhuǎn)運動直接轉(zhuǎn)換成一個體部的軸向運動，所述體部使作用在制動盤上的制動操作元件(制動塊)在制動位置和非制動位置之間往復運動。作用在制動操作元件上的體部構造成行星式滾子絲杠單元的螺紋滾子，所述螺紋滾子一方面與電機的構造成絲杠元件的轉(zhuǎn)子軸螺紋嵌接，另一方面與位置固定地設置的環(huán)形殼體螺紋嵌接。螺紋滾子繞其自身的軸線以及作為行星滾動體繞絲杠元件的軸線能旋轉(zhuǎn)地設置。行星滾動體的軸線平行于絲杠元件的軸線延伸。這種已知的制動器使得可以節(jié)省位置地實現(xiàn)對制動操作元件的直接力作用。但這種已知的制動器的不利之處在于，力傳遞流直接從螺紋滾子經(jīng)由兩個軸向軸承延伸到制動操作元件上；與此同時，螺`紋滾子設置成施加力的。所述軸承必須設計得非常精確，以便確保制動操作元件同步的往復運動。附加地，為了將制動操作元件定位在中央，還需要波紋管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，這樣改進所述制動器，以較小的耗費產(chǎn)生較高的壓力，同時確保較高的效率和較小的結構體積。為了實現(xiàn)所述目的，與權利要求1的前序部分相結合，本發(fā)明特征在于，制動操作元件只與絲杠元件f禹合。本發(fā)明的特別的優(yōu)點在于，通過行星式滾子絲杠單元在利用較高的效率的情況下向制動操作元件傳遞較高的壓力。由此實現(xiàn)了簡單且可靠的力導入，其中力傳遞流由抗旋轉(zhuǎn)地與電動驅(qū)動裝置稱合的絲杠元件傳遞到制動操作元件上。行星式滾子絲杠單元的螺紋滾子僅起傳遞力的作用，而不起施加力的作用。通過行星式滾子絲杠單元，可以產(chǎn)生較高的壓力和拉力。電動驅(qū)動裝置具有較低的降速比，這降低了位置需求和成本。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施形式，制動操作元件通過軸向軸承與絲杠元件相連。由此可以有利地降低用于力導入的耗費。優(yōu)選沿力傳遞路徑只需要唯一一個軸向軸承或唯一一個軸承單元，從而降低制造成本并可以保持維護成本較低。根據(jù)本發(fā)明的一個改進方案，絲杠元件構成為鐘罩狀的，并具有底部和從底部突出的空心圓柱段，電動驅(qū)動裝置的至少一部分設置在空心圓柱段中。根據(jù)應用場合，由此可以有利地將設計不同的電動驅(qū)動裝置與絲杠元件或與行星式滾子絲杠單元耦合。根據(jù)本發(fā)明的一個改進方案，根據(jù)應用場合，在絲杠元件的空腔中可以設置電機或電機-傳動裝置單元。電動的驅(qū)動裝置因此能夠設計成針對制動器的使用要求變化，而不必改變制動器的基本結構。根據(jù)本發(fā)明的一個可選的實施形式，電動的驅(qū)動裝置可以設置在殼體的外部，所述驅(qū)動裝置優(yōu)選可以通過齒輪傳動裝置或帶傳動裝置與絲杠元件耦合。因此電動驅(qū)動裝置有利地可以與絲杠元件的尺寸無關地配置。根據(jù)本發(fā)明的一個改進方案，在一個共同的環(huán)形籠架中優(yōu)選設置多個螺紋滾子，所述籠架具有凹口，用于螺紋滾子的螺紋嵌接。螺紋滾子沿軸向方向有利地能自由運動地支承。所述籠架使得實現(xiàn)了在絲杠元件的外側和殼體的內(nèi)側之間的間隙中對螺紋滾子的改進的引導。根據(jù)本發(fā)明的一個改進方案，電動的驅(qū)動裝置和/或絲杠元件固定地與一罩殼連接，所述罩殼以縱向壁在外側在殼體上沿軸向被引導地延伸。由此，可以有利地實現(xiàn)對絲杠元件或制動操作元件的對中的支承。根據(jù)本發(fā)明的一個改進方案，罩殼和/或殼體具有檢測兀件，用于確定罩殼與殼體的沿軸向方向和/或沿圓周方向的相對位置。由此有利地可以與力矩相關和/或與位置相關地、例如與負載相關地實現(xiàn)關閉電機。例如檢測元件可以用于識別制動操作元件的制動襯片磨損，并據(jù)此產(chǎn)生用于更換制動操作元件的相應的信號或用于提高作用在制動操作元件上的壓力的相應的信號。檢測元件優(yōu)選設置在產(chǎn)生主力的平面內(nèi)，從而可以無翹曲地進行檢測。根據(jù)本發(fā)明的一個改進方案，設置限位開關和與限位開關共同作用的凸塊和/或彈簧元件作為檢測元件。有利地由此可以與力相關地由于絲杠元件繞其軸線的旋轉(zhuǎn)運動和/或由于絲杠元件的軸向運動實現(xiàn)制動器的關閉。


下面結合附圖詳細說明根據(jù)本發(fā)明的實施例。其中:圖1示出按本發(fā)明的第一實施例的制動器在非制動位置中的徑向剖視圖，圖2根據(jù)圖1的制動器在制動位置中的徑向剖視圖，圖3示出根據(jù)圖1的制動器在行星式滾子絲杠單元的區(qū)域內(nèi)的軸向剖視圖，圖4示出按本發(fā)明的第二實施例的制動器在制動位置中的徑向剖視圖，
圖5示出按本發(fā)明的第三實施例的制動器在制動位置中的徑向剖視圖，以及圖6示出按本發(fā)明的第四實施例的制動器在制動位置中的徑向剖視圖。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的制動器I優(yōu)選可以在風力發(fā)電設備中用于對風輪葉片進行制動。可選地，制動器I也可以在用于太陽跟蹤裝置的制動系統(tǒng)中使用或用于在機械制造領域或醫(yī)療技術中的制動系統(tǒng)中。制動器I主要具有制動操作元件2 (制動塊)、與制動操作元件2稱合的行星式滾子絲杠單元3以及與行星式滾子絲杠單元3耦合的電動驅(qū)動裝置4。制動操作元件2 —方面具有保持盤5，所述保持盤通過構造成滾針軸承的軸向軸承6與鐘罩狀的絲杠元件7耦合。另一方面，制動操作元件2保持盤5的在背離絲杠元件7的一側具有制動襯片8，所述制動襯片在操作制動器I時，即在制動操作元件2軸向運動時由根據(jù)圖1的非制動位置被帶入根據(jù)圖2的制動位置，即帶入與制動盤9的壓力貼靠位置。在制動盤9的背向制動操作元件2的一側上設置另一個制動襯片8’，該制動襯片固定地與位置固定地設置的并包圍絲杠元件7的殼體11的底腳10相連接。殼體11構造成環(huán)形殼體，該殼體的外部和/或內(nèi)部的外殼壁至少部分地圓柱狀地延伸。底腳10或環(huán)形殼體11由此構成制動鉗。鐘罩狀的絲杠元件7具有徑向延伸的底部12以及在底部12的背向制動操作元件2的一側上突出于底部的空心圓柱段13。電動的驅(qū)動裝置4至少部分地設置在空心圓柱段13中。電動的驅(qū)動裝置4可以只由電機構成，其驅(qū)動軸固定地與絲杠元件7和/或保持盤5連接?？蛇x地，電動的驅(qū)動裝置4也可以由電機和與電機耦合的齒輪傳動裝置組成，所述齒輪傳動裝置設置在電極和絲杠元件7的底部12之間。齒輪傳動裝置的輸出側的齒輪固定地與絲杠元件7和/或保持盤5連接。齒輪傳動裝置優(yōu)選構造成行星傳動裝置，所述行星傳動裝置完整地嵌入絲杠元件7的空`心圓柱段13內(nèi)。電機優(yōu)選部分地設置在所述空心圓柱段13中。如圖1和2所示，電動驅(qū)動裝置4通過螺紋固定件14固定地法蘭連接在絲杠元件7的底部12上。電動的驅(qū)動裝置4固定地與罩殼15連接，所述罩殼利用圓柱形的縱向壁16在行星式滾子絲杠單元3的高度上包圍環(huán)形殼體11。通過設置在環(huán)形殼體11的外側上的導向兀件17,罩殼15相對于環(huán)形殼體11沿軸向方向被引導地設置。罩殼15因此通過導向兀件17沿軸向方向以及沿圓周方向被引導地設置。在縱向壁16的自由端上，在縱向壁和環(huán)形殼體11之間設置環(huán)形密封件18。行星式滾子絲杠單元3除了在空心圓柱段13上具有外螺紋的絲杠元件7以外還具有多個在圓周方向上分布設置的螺紋滾子19，這些螺紋滾子基本上在空心圓柱段13的外壁20和環(huán)形殼體11的內(nèi)壁21之間的環(huán)形縫隙中延伸。螺紋滾子10構造成實心的和圓柱形的，并分別在一體的環(huán)形的籠架23的徑向延伸的邊界壁部22、22’之間延伸。籠架23的邊界壁部22、22’分別具有開口，螺紋滾子19的自由端支承在這些開口中。優(yōu)選分別在邊界壁部22、22’之間延伸的螺紋滾子19具有外螺紋，從而這些螺紋滾子一方面與絲杠元件 的空心圓柱段13的外壁20螺紋嵌接，另一方面與環(huán)形殼體11的內(nèi)壁21螺紋嵌接。螺紋滾子19 一方面繞其自身的軸線能旋轉(zhuǎn)地支承，另一方面繞絲杠元件7的軸線A能旋轉(zhuǎn)地支承。由于絲杠元件7固定地或抗旋轉(zhuǎn)地與電動驅(qū)動裝置4的驅(qū)動軸相連,在操作電動的驅(qū)動裝置4時，絲杠元件7和螺紋滾子19被置于旋轉(zhuǎn)。由于螺紋滾子19與位置固定地設置的環(huán)形殼體11的螺紋嵌接，絲杠元件7的旋轉(zhuǎn)運動與其軸向運動相疊加，從而絲杠元件7由根據(jù)圖1的未制動位置可以軸向移動到根據(jù)圖2的制動位置，在制動位置中制動襯片8、8’以預定的壓力作用在制動盤9上。至少在螺紋滾子19的區(qū)域內(nèi)，殼體11局部構造成圓環(huán)形的。在圖2中，環(huán)形殼體11和制動盤9之間的力傳遞流程用箭頭K表示?？梢钥吹?，力傳遞流通過絲杠元件7和軸向軸承6作用到制動操作元件2上?？招膱A柱段13的外壁20、環(huán)形殼體11的內(nèi)壁21以及螺紋滾子19具有這樣的螺距，使得制動操作元件2在非制動位置和制動位置之間以及在制動位置和非制動位置之間移動規(guī)定的行程H。可以看到，電動的驅(qū)動裝置4與絲杠元件7同軸地設置。電動的驅(qū)動裝置4至少部分地位于絲杠元件7的空心圓柱段13中，從而由行星式滾子絲杠單元3和電動的驅(qū)動裝置4構成的結構單元具有緊湊的結構。為了檢測絲杠元件7相對于環(huán)形殼體11的沿軸向方向和沿圓周方向的相對位置，罩殼15和/或環(huán)形殼體11具有檢測元件。為了確定罩殼15在根據(jù)圖2的制動位置中的軸向位置，環(huán)形殼體11在朝向罩殼15的邊緣上具有限位開關24，所述限位開關例如可以構造成微型開關。一旦罩殼15以其徑向表面到達限位開關24的接觸片25，則限位開關24觸發(fā)對電動驅(qū)動裝置4的關機或者觸發(fā)在制動位置中對其的鎖定。此外，環(huán)形殼體11在圓周邊緣上具有另一個限位開關26，該限位開關的接觸銷27與設置在罩殼15的縱向壁16的內(nèi)側的凸塊28共同作用，使得識別到非制動位置，即絲杠元件7相對于環(huán)形殼體11的移出位置。在限位開關26被觸發(fā)時，電動的驅(qū)動裝置4被關閉。為了與力相關地關閉電動的驅(qū)動裝置4，附加地設有在圓周方向分布設置的多個限位開關29作為檢測元件，該檢測元件固定在環(huán)形殼體11的外圓周側。各限位開關29的接觸銷30與軸向延伸的凸條31或點狀的凸塊共同作用，所述凸條或凸塊設置在縱向壁16的內(nèi)側。在圖3中還可以看到，罩殼15通過彈簧元件32沿圓周方向支承在環(huán)形殼體11上。因為限位開關29設置在環(huán)形殼體11的外部的圓周凹口中，所述限位開關能夠從外面接近并且設置成易于操作的。一旦絲杠元件7或罩殼15繞縱軸線A旋轉(zhuǎn)了預先規(guī)定的角度α，則限位開關29被觸發(fā)并可以由此根據(jù)轉(zhuǎn)角關閉電動的驅(qū)動裝置4。通過所述的檢測元件因此確保了與旋轉(zhuǎn)位置和/或縱向位置相關地關斷絲杠元件7。由此特別是可以簡單地在制動襯片8、8’磨損時進行預調(diào)節(jié)或補充調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的按圖4至6的另一個實施形式，電動的驅(qū)動裝置4也可以設置在殼體(環(huán)形殼體11)的外部。根據(jù)本發(fā)明的按圖4的實施形式，電動的驅(qū)動裝置4通過螺紋件39與構造成實心的絲杠元件I’連接。電動的驅(qū)動裝置4與絲杠元件7’同心地支承。為了將電動的驅(qū)動裝置4與實心的絲杠元件7’螺紋連接，罩殼15具有相應的中心孔。各實施例的相同的構件或構件功能用相同的附圖標記表示。根據(jù)本發(fā)明的按圖5的另一個實施形式，電動的驅(qū)動裝置4通過齒輪傳動裝置40與絲杠元件7’耦合。電動的驅(qū)動裝置4相對于絲杠元件7’平行錯開地設置，所述電動的驅(qū)動裝置通過支承元件42支承在罩殼15的縱向壁16上。電動的驅(qū)動裝置4和其他實施例中一樣具有電機和傳動裝置，所述傳動裝置與齒輪傳動裝置40的主動齒輪43耦合。主動齒輪43與相對于絲杠元件7’同軸設置的齒輪44相嚙合，該齒輪優(yōu)選通過螺紋件固定地與絲杠元件V的背向保持盤5的端側相連。絲杠元件7和前面的實施例相同固定地與一銷45耦合，該銷與保持盤5 —體地連接。齒輪44具有轂，通過所述轂齒輪與罩殼15固定連接。齒輪44可以力鎖合和/或形鎖合地與罩殼15連接。根據(jù)本發(fā)明按圖6的另一個實施形式，電動驅(qū)動裝置4可以不是直接通過主動齒輪43與同軸于絲杠元件V設置的輪46耦合，而是通過齒輪傳動裝置或帶傳動裝置41或鏈傳動裝置與其耦合。在前面的實施例中，設置開放式的帶傳動裝置41，傳動帶47 —方面包圍主動齒輪43，另一方面包圍同軸于絲杠元件V設置的帶輪46。本發(fā)明所述的實施例不是窮舉的，而是相反具有用于說明本發(fā)明的示例性特性。例如前面所述的各特征也可以相互組合使用。
權利要求
1.一種制動器，具有至少一個制動操作元件，所述制動操作元件與行星式滾子絲杠單元和電動的驅(qū)動裝置作用連接，以便在制動操作元件的制動位置和軸向錯開的非制動位置之間調(diào)節(jié)制動操作元件，其中行星式滾子絲杠單元具有多個在圓周方向上分布地設置的螺紋滾子，這些螺紋滾子一方面與抗旋轉(zhuǎn)地與電動的驅(qū)動裝置相連的絲杠元件處于螺紋嵌接，另一方面與位置固定地設置的殼體處于螺紋嵌接，各螺紋滾子繞其自身的軸線和繞絲杠元件的軸線能旋轉(zhuǎn)地設置，螺紋滾子的軸線分別平行于絲杠元件的軸線地設置，其特征在于，制動操作元件(2)僅與絲杠元件(7、7’ ) f禹合。
2.根據(jù)權利要求1所述的制動器，其特征在于，至少所述絲杠元件(7、7’)通過行星式滾子絲杠單元(3)能相對于殼體(11)軸向運動地支承。
3.根據(jù)權利要求1或2的制動器，其特征在于，從電動的驅(qū)動裝置(4)到制動操作元件(2)的力傳遞通過所述絲杠元件(7、7’)進行。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的制動器，其特征在于，所述絲杠元件(7、7’)固定地與電動的驅(qū)動裝置(4)連接，絲杠元件(7、7’)和電動的驅(qū)動裝置(4)相對于殼體(11)沿軸向和圓周方向被引導地設置。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的制動器，其特征在于，制動操作元件(2)通過軸向軸承(6)與絲杠元件(7)連接。
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的制動器，其特征在于，絲杠元件(7)構成為鐘罩狀的，并具有底部(12)和在底部(12)的背向制動操作元件(2)的一側從底部突出的空心圓柱段(13)，用于容納電動的驅(qū)動裝置(4)的至少一部分，并且電動的驅(qū)動裝置與絲杠元件同軸地設置。
7.根據(jù)權利要求6所述的制動器，其特征在于，電動的驅(qū)動裝置(4)包括帶有驅(qū)動軸的電機，所述驅(qū)動軸固定地與絲杠元件(7)連接，電機部分地或完全地設置在絲杠元件(7)的空心圓柱段(13)中；或者電動的驅(qū)動裝置(4)包括電機和與電機耦合的齒輪傳動裝置，齒輪傳動裝置的輸出側的齒輪固定地與絲杠元件(7)連接，至少所述齒輪傳動裝置部分或完全地設置在絲杠元件(7)的空心圓柱段(13)中。
8.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的制動器，其特征在于，電動的驅(qū)動裝置(4)設置在殼體(11)的外面，電動的驅(qū)動裝置(4)在絲杠元件(7’ )的背向保持盤(5)的一側固定地與絲杠元件連接；或者電動的驅(qū)動裝置(4 )通過齒輪傳動裝置(40 )或通過開放式的帶傳動裝置(41)或通過鏈傳動裝置與絲杠元件(7’)連接。
9.根據(jù)權利要求8所述的制動器，其特征在于，電動的驅(qū)動裝置(4)相對于絲杠元件(7’)平行錯開地設置，并且電動的驅(qū)動裝置(4)支承在罩殼(15)上。
10.根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的制動器，其特征在于，各螺紋滾子(19)沿圓周方向分組地設置在環(huán)形的籠架(23)中。
11.根據(jù)權利要求1至10中任一項所述的制動器，其特征在于，電動的驅(qū)動裝置(4)和/或絲杠元件(7、7’)固定地與罩殼(15)連接，所述罩殼以縱向壁(16)在外側通過殼體(11)上的導向元件(17)沿軸向被引導地設置。
12.特別是根據(jù)權利要求1至11中任一項所述的制動器，其特征在于，罩殼(15)和/或殼體(11)具有檢測元件(24、25、26、27、28、29、30、31)，用于確定罩殼(15)或絲杠元件(7)沿軸向方向和/或沿圓周方向相對于殼體(11)的相對位置。
13.根據(jù)權利要求12所述的制動器，其特征在于，在殼體(11)的朝向罩殼(15)的邊緣上和/或在殼體(11)的圓周邊緣上設置限位開關(24、26、29)作為檢測元件，這些限位開關分別與設置在罩殼(15)的縱向壁(16)的內(nèi)側上的凸塊(28、31)和/或與罩殼(15)的徑向壁共同作用。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的制動器，其特征在于，罩殼(15)沿圓周方向通過至少一個彈簧元件(32 )支承在殼體(11)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制動器，具有至少一個制動操作元件，所述制動操作元件與行星式滾子絲杠單元和電動的驅(qū)動裝置操作連接，以便在制動操作元件的制動位置和軸向錯開的非制動位置之間調(diào)節(jié)制動操作元件，其中行星式滾子絲杠單元具有多個在圓周方向上分布地設置的螺紋滾子，這些螺紋滾子一方面與抗旋轉(zhuǎn)地與電動的驅(qū)動裝置相連的絲杠元件處于螺紋嵌接，另一方面與位置固定地設置的殼體處于螺紋嵌接，各螺紋滾子繞其自身的軸線和繞絲杠元件的軸線能旋轉(zhuǎn)地設置，螺紋滾子的軸線分別平行于絲杠元件的軸線，其中，制動操作元件僅與絲杠元件耦合。
文檔編號F16D65/18GK103109104SQ201180007904
公開日2013年5月15日 申請日期2011年2月10日 優(yōu)先權日2010年2月10日
發(fā)明者M·里奇 申請人:漢寧卡爾有限責任兩合公司