丝杠致动器及包括这种致动器的卡钳式制动器 本发明涉及一种丝杠致动器，该丝杠致动器包括一个致动部件、一个丝杠机构和一个减速齿轮装置，该丝杠机构具有一个丝杠、螺母和滚动元件，丝杠和螺母中的一个相对壳体可转动地被支撑，并且该丝杠机构随着马达的转动使致动部件相对于壳体作线性运动。
这种丝杠致动器可从WO-A-9603301中了解得到。所述已知的丝杠致动器包括一个丝杠机构，该丝杠机构是通过一种能承受轴向和/或径向负载的轴承，例如一种承受施加在制动垫上的轴向力的轴向推力轴承支撑在壳体上。
这种丝杠机构是所谓的一种滚柱丝杠机构。可根据应用条件的限制即可利用的空间和负载，来选择滚柱丝杠型或滚珠丝杠型致动器。滚柱丝杠型的特定应用条件使得滚柱丝杠机构提供一个高功率系数，也就是说，在特定的尺寸限制范围内，可提供相对高的负载承载能力。不过，所述承载能力主要与轴向负载有关。就径向负载来说，滚柱丝杠型的承载能力与滚珠丝杠型的相比没有什么优势。滚柱丝杠机构一般对于径向负载和未对准要更敏感一些。
滚柱丝杠机构中的另一特定组件是隔开滚柱所必要的隔圈。在高速应用情况下，隔圈质量将导致更高的起动力矩。
本发明的目的在于提供一种改进的致动器。该目的是这样实现的，即螺母相对于壳体被固定，而丝杠通过滚动元件相对壳体可转动地被支撑。所述滚动元件可包括滚柱或滚珠。
为了获得与滚柱丝杠机构中大致相同地负载承载能力，滚动滚珠的装配节圆直径、滚珠直径、滚珠与丝杠和螺母所成的接触角、以及转动圈数都应被设计，使得具有合适的尺寸和所需的负载承载能力。不过，因为丝杠机构的滚动元件也可起到支撑转动丝杠的轴承元件的作用，所以没有必要设置承担轴向负载的单独轴承。因此，滚珠丝杠机构的总体尺寸可以保持被限制以满足应用的需要。
滚珠丝杠机构对于径向负载不怎么敏感，这使得它不易受不对准的影响。而且，滚珠的再循环不需要隔圈。相反，滚珠的再循环可通过第一和最末滚珠行之间或每一滚珠圈的再循环管或孔塞来获得。
根据本发明制造的轴向移动和转动丝杠可通过允许轴向移动的连接装置由减速齿轮装置来驱动。所述连接装置可包括一根容纳在丝杠内中心孔中的驱动轴，驱动轴的表面和中心孔具有轴向槽，它们通过滚珠或花键相接合。
丝杠可通过一个轴承与致动部件接合，该轴承能承担径向和轴向负载，以停止与移动的致动部件相关的转动运动。
减速齿轮装置优选包含在一个减速齿轮组件中，而丝杠机构包含在一个丝杠机构组件中。
致动部件可制成一个活塞，该活塞可滑动地安装在壳体的一个圆柱空间中。所述活塞可通过一个槽和销组件不可转动地被固定。马达驱动组件可与致动器成一直线地安装或处于成角度的位置。
为使马达组件位于直角位置，减速齿轮装置可包括一个或多个减速级并具有至少部分行星齿轮系统，行星齿轮系统具有一个齿轮齿朝内的外环形齿轮。特别地，减速齿轮装置可包括行星齿轮，行星齿轮与环形齿轮啮合并支撑在一个托架上，托架连接到与丝杠机构接合的转动轴上，而且行星齿轮系统的中心齿轮可支撑在驱动组件的驱动轴上。这一系统提供了其应用的最佳轴向紧凑性。
减速齿轮装置的中心齿轮与一个倾斜或正交轴减速齿轮，例如一个与马达驱动的伞齿轮啮合的锥齿轮相连。所述中心齿轮和锥齿轮制作成一个整体齿轮，整体齿轮通过一个滚动元件轴承相对丝杠机构的螺母被支撑。为了实现合适的减速，锥齿轮的节圆直径大于中心齿轮的节圆直径。
而且，可设置一个固定在轴承上或邻近马达轴的传感器，用来检测丝杠机构的转动和/或平移运动或者其它运行参数。而且，可设置控制装置，所述控制装置具有一个例如来自于制动踏板的控制信号的输入端并与传感器连接，以便根据控制信号和来自传感器的信号控制电马达。该传感器尤其适合用来获得力反馈、磨损补偿和/或维护显示。
根据本发明制造的致动器可应用于不同的目的。特别地，该致动器适合用在电动盘式制动装置的卡钳式制动器中，所述卡钳式制动器包括一个前述的致动器和一个带有两个相对的制动垫的爪形件，所述致动器包括一个丝杠和一个螺母以及一个减速齿轮装置，其中丝杠和螺母中的一个通过一个径向推力轴承相对壳体可转动地被支撑。
下面参照图1和2的实施例，对本发明作进一步的描述。
图1为显示了一个卡钳式制动器的分解图，该卡钳式制动器包括一个根据本发明制造的致动器。
图2显示了处于组装状态的图1的卡钳式制动器。
图3显示了一个详细图。
图4显示了滚珠丝杠的详细图。
图5显示了又一实施例。
图1和2中所示的卡钳式制动器包括一个爪形件1，该爪形件1装有一个固定的制动垫2和一个可移动的制动垫3。所述制动垫2、3可与制动盘4相协调动作。
可移动的制动垫3与一个滚珠丝杠机构5接合在一起，该滚珠丝杠机构5通过减速齿轮装置6由马达7驱动。所述马达7可以设置一个与马达轴相连的传感器40。
更具体地说，可移动的制动垫3通过螺栓8和螺纹孔9与一个致动部件10相连。所述致动部件10通过一个能承担轴向负载的轴承12与丝杠11接合。所述致动部件制作成一个活塞10，活塞10可滑动但不能转动地安装在壳体17内的圆柱空间38中。
通过滚珠13，丝杠11与螺母14接合在一起。所述螺母14具有一个外螺纹15，螺母14通过外螺纹15与壳体17相连。而且，一个再循环管18延伸穿过螺母，再循环管18用于在丝杠11相对于所述螺母14转动时使滚珠13再循环。
丝杠11具有一个带有内槽19的中心孔37，该内槽19与滚珠20接合。所述滚珠20也与驱动轴22的外槽21接合。
通过由减速齿轮装置6和马达7使驱动轴22转动，丝杠11也同时转动。因此，通过滚珠15，丝杠11的螺旋型槽23与螺母14的螺旋型槽24相协调操作可使丝杠11前后移动。
驱动轴23与托架25相连，该托架25载有行星齿轮26。所述行星齿轮26中的每一个与一个环形齿轮27啮合，同时也与一个中心齿轮28啮合。
中心齿轮28与锥齿轮29形成一体，它们一起形成一个整体齿轮30。所述整体齿轮30通过轴承31相对于螺母14被支撑。
锥齿轮29与伞齿轮31啮合，该伞齿轮32由马达7驱动。
相对螺母14支撑整体齿轮的轴承31包括一个传感器33，该传感器33用于检测丝杠机构的转动，从而检测可移动的制动垫3的移动。
壳体17包括一个孔34，通过孔34可将一根金属丝从所述传感器33引到外部。
托架25通过轴承35支撑在壳体17上；马达7通过螺栓36与所述壳体17相连。
根据图3的详细图所示，制动垫3和活塞10之间的连接可替代地通过边缘43来实现，边缘可滑动地安装在活塞10的槽43中。
为了在制动垫2、3上施加制动力时承受施加在滚珠丝杠机构上的轴向力，根据图4所示的实施例，丝杠11的螺纹23与螺母14的螺纹24应相对应。在剖面图中，螺纹23具有隆起部分51，而螺纹24也具有隆起部分52。
由于具有这些形状，工作线50处于一个更倾斜的位置，该工作线是由接触角和滚珠与滚道的一致性确定，而工作线确定在力转移中起作用的负载路径。接触角在45-70°之间，以便形成与所施加负载规格相关的滚珠丝杠的最佳负载承载能力。
图5的实施例包括一个马达61，该马达61具有一个定子53和一个与轴套55相连的转子54。该轴套55通过中间件56与驱动轴22相连。或者，该轴套55可通过一个减速齿轮与驱动轴22相连。
通过分别在驱动轴22和丝杠11中的槽21、19以及通过容纳在所述槽21、19中的滚珠20，驱动轴22驱动丝杠机构5的丝杠11。
通过推力轴承69，在爪形件中有致动器的情况下，丝杠11可与例如一个制动垫相连。该推力轴承69包括两个座圈67、68和滚珠12。其中一个座圈67可与丝杠11形成一体。另外一个座圈68可包括一个用来锁定制动垫(未示出)的锁槽66。
丝杠11可转动并可平移地固定在一个圆柱空间59中，该圆柱空间由嵌入丝杠机构5的螺母14中的镶嵌座圈58限定。丝杠机构5的螺母14和丝杠11通过滚珠13相互接合，该滚珠13容纳在螺母14和丝杠11相对应的螺纹中。
与马达61的转子54相连的轴套55通过轴承63可转动地支撑在固定的螺母14上。这些轴承具有一个容纳在轴套55中的外圈，同时还有一个具有合适滚道的内圈57。内圈57通过锁环65被锁定。而且，这些轴承63具有滚珠64。
或者，可采用两个独立的标准滚珠或滚柱轴承。
致动器的壳体用标号62表示。