DE102006047210A1

DE102006047210A1 - Bremsanordnung mit Selbstverstärkungsfunktion

Info

Publication number: DE102006047210A1
Application number: DE200610047210
Authority: DE
Inventors: Kurt Mohr
Original assignee: Lucas Automotive GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2006-10-05
Filing date: 2006-10-05
Publication date: 2008-04-10

Abstract

Eine Bremsanordnung (10) umfasst ein drehfest mit einem drehbaren Bauteil verbindbares Drehglied (12) und einen ersten Aktuator (28), der dazu eingerichtet ist, eine erste Betätigungskraft (F_m) zu erzeugen, um mindestens ein Reibelement (16) zur Abbremsung einer Drehbewegung des drehbaren Bauteils mit dem drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglied (12) in Eingriff zu bringen. Ein mit dem ersten Aktuator (28) verbundenes erstes Kraftübertragungselement (30) ist derart mit dem mindestens einen Reibelement (16) gekoppelt, das die von dem ersten Aktuator (28) erzeugte erste Betätigungskraft (F_m) in einem Weinkel (α) zu einer Drehachse (A) des drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglieds (12) auf das mindestens eine Reibelement (16) übertragen wird, wobei das mindestens eine Reibelement (16) gelenkig mit einem ersten Ende eines ersten Anstellhebels (32) verbunden ist, der an seinem zweiten Ende gelenkig gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine insbesondere für den Einsatz als Kraftfahrzeugbremse geeignete Bremsanordnung mit einem drehfest mit einem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglied und einem ersten Aktuator, der dazu eingerichtet ist, eine erste Betätigungskraft zu erzeugen, um mindestens ein Reibelement zur Abbremsung einer Drehbewegung des drehbaren Bauteils mit dem drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglied in Eingriff zu bringen.
Derartige Bremsanordnungen sind in verschiedenen konstruktiven Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt, wobei der Aktuator entweder als hydraulischer Aktuator oder als elektrischer Aktuator ausgebildet sein kann. Wenn als Aktuator ein elektrischer Aktuator zum Einsatz kommt, besteht jedoch das Problem, dass in der Regel ein großer, drehmomentstarker und somit schwerer und teurer elektrischer Antriebmotor eingesetzt werden muss, um die zur Erzielung einer ausreichenden Bremswirkung erforderliche Aktuatorkraft bereitstellen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftfahrzeugbremse mit einem Aktuator bereitzustellen, bei der der Aktuator zur Erzielung einer gewünschten Bremswirkung eine im Vergleich zu herkömmlichen Systemen verringerte Aktuatorkraft aufbringen muss.
Zur Lösung dieser Aufgabe umfasst eine insbesondere für den Einsatz als Kraftfahrzeugbremse geeignete erfindungsgemäße Bremsanordnung mit einem drehfest mit einem drehbaren Bauteil, beispielsweise einem Fahrzeugrad, verbindbaren Drehglied und einem ersten Aktuator, der dazu eingerichtet ist, eine erste Betätigungskraft zu erzeugen, um mindestens ein Reibelement zur Abbremsung einer Drehbewegung des drehbaren Bauteils mit dem drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglied in Eingriff zu bringen, ein mit dem ersten Aktuator verbundenes erstes Kraftübertragungselement, das derart mit dem mindestens einen Reibelement gekoppelt ist, dass die von dem ersten Aktuator erzeugte erste Betätigungskraft in einem Winkel zu einer Drehachse des drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglieds auf das mindestens eine Reibelement übertragen wird. Das mindestens eine Reibelement ist gelenkig mit einem ersten Ende eines ersten Anstellhebels verbunden, der an seinem zweiten Ende gelenkig gelagert ist. Die erfindungsgemäße Bremsanordnung ermöglicht die Nutzung der kinetischen Energie des Drehglieds und somit des drehfest mit dem Drehglied verbindbaren drehbaren Bauteils, beispielsweise eines Fahrzeugrads, um eine Selbstverstärkung der von dem ersten Aktuator erzeugten ersten Betätigungskraft zu erreichen. Infolge dessen kann die von dem ersten Aktuator zur Erzielung einer gewünschten Bremswirkung aufzubringende erste Betätigungskraft im Vergleich zu einer herkömmlichen Bremsanordnung ohne Selbstverstärkungsfunktion deutlich verringert werden. Dadurch kann in der erfindungsgemäßen Bremsanordnung ein vergleichsweise kompakt aufgebauter, leichtgewichtiger Aktuator zum Einsatz kommen.
Bei der erfindungsgemäßen Bremsanordnung wird die von dem ersten Aktuator erzeugte erste Betätigungskraft in einem Winkel, das heißt, schräg zur Drehachse des drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglieds auf das mindestens eine Reibelement aufgebracht. Zur Realisierung einer derartigen Kraftübertragung können das erste Kraftübertragungselement und der erste Anstellhebel separat voneinander ausgebildet und/oder getrennt voneinander gelagert sein. Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, das erste Kraftübertragungselement mit dem ersten Anstellhebel zu koppeln, um über eine entsprechende Krafteinleitung von dem ersten Kraftübertragungselement in den ersten Anstellhebel eine bezüglich der Drehachse des drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglieds schräge Krafteinleitung in das mindestens eine Reibelement zu realisieren.
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Bremsanordnung einen zweiten Aktuator, der dazu eingerichtet ist, eine zweite Betätigungskraft zu erzeugen, um das mindestens eine Reibelement zur Abbremsung einer Drehbewegung des drehbaren Bauteils mit dem drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglied in Eingriff zu bringen. Ein mit dem zweiten Aktuator verbundenes zweites Kraftübertragungselement ist vorzugsweise derart mit dem mindestens einen Reibelement gekoppelt, dass die von dem zweiten Aktuator erzeugte zweite Betätigungskraft in einem Winkel, das heißt, schräg zur Drehachse des drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglieds auf das mindestens eine Reibelement übertragen wird. Das mindestens eine Reibelement ist ferner vorzugsweise gelenkig mit einem ersten Ende eines zweiten Anstellhebels verbunden, der an seinem zweiten Ende gelenkig gelagert ist. Eine mit zwei Aktuatoren ausgestattete Bremsanordnung hat den Vorteil, dass durch die beiden Aktuatoren zwei voneinander unabhängige Betätigungskräfte auf das mindestens eine Reibelement aufgebracht werden können.
Bei einer mit zwei Aktuatoren ausgestatteten Bremsanordnung ist eine aus dem ersten Aktuator, dem ersten Kraftübertragungselement und dem ersten Anstellhebel bestehende Baugruppe im nicht betätigten Zustand der Bremsanordnung vorzugsweise spiegelsymmetrisch zu einer aus dem zweiten Aktuator, dem zweiten Kraftübertragungselement und dem zweiten Anstellhebel bestehenden Baugruppe angeordnet. Erfolgt bei einer derartigen Anordnung eine symmetrische Betätigung der beiden Aktuatoren, das heißt, wird bei einer derartigen Baugruppe von beiden Aktuatoren die gleiche Betätigungskraft erzeugt, kann eine konventionelle Bremsung ohne Selbstverstärkungswirkung realisiert werden. Eine unsymmetrische Betätigung der Aktuatoren kann dagegen in Abhängigkeit der Drehrichtung des drehfest mit dem abzubremsenden drehbaren Bauteils verbindbaren Drehglieds eine Schrägstellung des an das Drehglied anzulegenden Reibelements und somit einen Selbstverstärkungseffekt hervorrufen. Infolgedessen erlaubt eine mit zwei Aktuatoren ausgestattete Bremsanordnung eine selektive Aktivierung des Selbstverstärkungseffekts. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da es sich gezeigt hat, dass lediglich bei verhältnismäßig wenigen Bremsvorgängen Bremswirkungen erzielt werden müssen, für die eine sehr hohe Aktuatorkraft erforderlich und somit eine Selbstverstärkungswirkung günstig ist.
Das erste und/oder das zweite Kraftübertragungselement, das/die beispielsweise in Form einer Mutter/Spindel-Anordnung ausgestaltet sein kann/können, ist/sind vorzugsweise unmittelbar mit dem mindestens einen Reibelement verbunden. Beispielsweise kann/können das erste und/oder das zweite Kraftübertragungselement mit einer von dem drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglied abgewandten Oberfläche des mindestens einen Reibelements zusammenwirken. Ein erster Krafteinleitungspunkt, das heißt ein Punkt, an dem die von dem ersten Kraftübertragungselement übertragene erste Aktuatorkraft in das mindestens eine Reibelement eingeleitet wird, kann mit dem Anlenkpunkt des ersten Endes des ersten Anstellhebels an dem mindestens einen Reibelement zusammenfallen. In ähnlicher Weise kann ein zweiter Krafteinleitungspunkt, das heißt ein Punkt, an dem die von dem zweiten Kraftübertragungselement übertragene zweite Aktuatorkraft in das mindestens eine Reibelement eingeleitet wird, mit dem Anlenkpunkt des ersten Endes des zweiten Anstellhebels an dem mindestens einen Reibelement zusammenfallen.
Das erste und/oder das zweite Kraftübertragungselement ist/sind vorzugsweise so mit dem mindestens einen Reibelement gekoppelt, dass sich das erste und/oder das zweite Kraftübertragungselement in einem Winkel, das heißt, schräg zur Drehachse des drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglieds erstreckt/erstrecken. In diesem Fall wird die Richtung, in der die von dem ersten und/oder dem zweiten Aktuator erzeugte erste und/oder zweite Betätigungskraft auf das mindestens eine Reibelement übertragen wird, durch die Anordnung des ersten und/oder des zweiten Kraftübertragungselements festgelegt.
Bei einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsanordnung kann das erste Kraftübertragungselement gelenkig mit dem zweiten Ende des ersten Anstellhebels verbunden sein. In ähnlicher Weise kann das zweite Kraftübertragungselement gelenkig mit dem zweiten Ende des zweiten Anstellhebels verbunden sein. Das erste und/oder das zweite Kraftübertragungselement kann/können sich beispielsweise senkrecht zur Drehachse des drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglieds erstrecken bzw. die von dem ersten und/oder dem zweiten Aktuator erzeugte erste und/oder zweite Betätigungskraft in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglieds auf das zweite Ende des ersten und/oder des zweiten Anstellhebels übertragen. Ein Verbindungspunkt zwischen dem ersten Kraftübertragungselement und dem zweiten Ende des ersten Anstellhebels bildet dann den Lagerpunkt für das zweite Ende des ersten Anstellhebels. In ähnlicher Weise bildet ein Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Kraftübertragungselement und dem zweiten Ende des zweiten Anstellhebels den Lagerpunkt für das zweite Ende des zweiten Anstellhebels.
Die Einleitungsrichtung der von dem ersten und/oder dem zweiten Aktuator erzeugten ersten und/oder zweiten Betätigungskraft in das mindestens eine Reibelement wird durch die Ausgestaltung und die Anordnung des ersten und/oder des zweiten Anstellhebels bestimmt. Der erste und/oder der zweite Anstellhebel ist/sind somit so gestaltet und angeordnet, dass die von dem ersten und/oder dem zweiten Aktuator erzeugte erste und/oder zweite Betätigungskraft in einem Winkel, das heißt, schräg zur Drehachse des drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglieds in das mindestens eine Reibelement eingeleitet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Bremsanordnung eine Reibbelagverschleiß-Nachstelleinrichtung. Die Reibbelagverschleiß-Nachstelleinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, einen Lagerpunkt des zweiten Endes des ersten Anstellhebels und/oder des zweiten Endes des zweiten Anstellhebels und/oder das mindestens eine Reibelement zur Kompensation eines Reibbelagverschleißes und zur Einstellung eines gewünschten Bremslüftspiels bei nicht betätigter Bremsanordnung in Richtung der Drehachse des drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglieds zu verschieben. Die Reibbelagverschleiß-Nachstelleinrichtung erhöht die Sicherheit der erfindungsgemäßen Bremsanordnung, da eine durch Reibbelagverschleiß bzw. ein vergrößertes Bremslüftspiel verursachte Verzögerung des Bremsvorgangs vermieden werden kann.
Die erfindungsgemäße Bremsanordnung kann eine elektronische Steuereinheit umfassen. Die elektronische Steuereinheit ist vorzugsweise dazu eingerichtet, mindestens ein einen Fahrerbremswunsch charakterisierendes Sensorsignal zu empfangen. Das den Fahrerbremswunsch charakterisierende Sensorsignal kann beispielsweise ein Sensorsignal sein, das für eine von einem Fahrer auf ein Bremspedal aufgebrachte Pedalkraft, einen während eines Bremsvorgangs von dem Bremspedal zurückgelegten Pedalweg oder eine Bremspedalbetätigungsgeschwindigkeit charakteristisch ist. Die elektronische Steuereinheit ist ferner vorzugsweise dazu eingerichtet, den ersten und/oder den zweiten Aktuator in Abhängigkeit des den Fahrerbremswunsch charakterisierenden Sensorsignals anzusteuern. In Reaktion auf die Ansteuerung durch die elektronische Steuereinheit erzeugt/erzeugen der erste und/oder der zweite Aktuator dann eine dem Fahrerbremswunsch entsprechende Betätigungskraft.
Vorzugsweise ist die elektronische Steuereinheit ferner dazu eingerichtet, mindestens ein eine Bremsfunktion der Bremsanordnung charakterisierendes Sensorsignal zu empfangen. Die elektronische Steuereinheit kann dann einen Ist-Wert des die Bremsfunktion der Bremsanordnung charakterisierenden Sensorsignals mit einem Soll-Wert des die Bremsfunktion der Bremsanordnung charakterisierenden Sensorsignals vergleichen. Der Soll-Wert des die Bremsfunktion der Bremsanordnung charakterisierenden Sensorsignals ist vorzugsweise an den Fahrerbremswunsch angepasst. Schließlich kann die elektronische Steuereinheit den ersten und/oder den zweiten Aktuator zum entsprechenden Erhöhen oder Verringern der von dem ersten und/oder dem zweiten Aktuator erzeugten ersten und/oder zweiten Betätigungskraft ansteuern, um den Ist-Wert des die Bremsfunktion der Bremsanordnung charakterisierenden Sensorsignals dem Soll-Wert des die Bremsfunktion der Bremsanordnung charakterisierenden Sensorsignals anzugleichen. Die erfindungsgemäße Bremsanordnung kann somit auf verhältnismäßig einfache Art und Weise und unter Berücksichtigung des realen Verhaltens der Bremsanordnung während eines Bremsvorgangs gesteuert werden.
Das die Bremsfunktion der Bremsanordnung charakterisierende Sensorsignal kann ein eine Zuspannkraft, eine Umfangskraft oder eine Reibkraft charakterisierendes Sensorsignal sein. Ferner kann auch ein eine Drehzahl des drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglieds charakterisierendes Sensorsignal als die Brems funktion der Bremsanordnung charakterisierendes Sensorsignal herangezogen werden.
Vorzugsweise ist die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet, den ersten und/oder den zweiten Aktuator selektiv anzusteuern, um, wie oben erläutert, selektiv eine konventionelle Normalbremsung ohne Selbstverstärkungswirkung oder eine selbstverstärkte Bremsung auszuführen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert, von denen
1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsanordnung im unbetätigten bzw. im betätigten Zustand zeigt,
2 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsanordnung zeigt,
3 eine Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsanordnung zeigt,
4 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsanordnung im unbetätigten Zustand zeigt,
5 verschiedene Betätigungsmodi der in 4 dargestellten Bremsanordnung zeigt,
6 einen vergrößerten Ausschnitt der in 4 dargestellten Bremsanordnung in einem selbstverstärkenden Betätigungsmodus zeigt
7 eine Prinzipdarstellung einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsanordnung zeigt,
8 eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsanordnung zeigt,
9 eine Prinzipdarstellung einer siebten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsanordnung zeigt,
10 eine Prinzipdarstellung einer achten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsanordnung zeigt und
11 eine Prinzipdarstellung einer neunten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsanordnung zeigt.
1 zeigt eine erste Ausführungsform einer in Form einer Scheibenbremse ausgebildeten Bremsanordnung 10, die eine drehfest mit einem Fahrzeugrad verbindbare und um eine Drehachse A drehbare Bremsscheibe 12 umfasst. Auf der linken Seite der 1 ist die Bremsanordnung 10 im unbetätigten Zustand, auf der rechten Seite der 1 im betätigten Zustand dargestellt. Die Bremsscheibe 12 wird von einem als Schwimmsattelanordnung ausgebildeten Bremssattel 14 überspannt. Erste und zweite Reibelemente 16, 18 umfassen jeweils eine Trägerplatte 20, 22, die im Wesentlichen parallel zur Bremsscheibe 12 angeordnet ist und auf ihrer der Bremsscheibe 12 zugewandten Seite einen Reibbelag 24, 26 trägt.
An dem Bremssattel 14 stützt sich ein in Form eines Elektromotors ausgebildeter Aktuator 28 ab, der mit einem in Form einer Mutter/Spindel-Anordnung ausgebildeten Kraftübertragungselement 30 gekoppelt ist. Das Kraftübertragungselement 30 dient dazu, die Rotationsbewegung des elektromotorischen Aktuators 28 in eine Translationsbewegung umzusetzen und ist an einem Krafteinleitungspunkt P mit einer von der Bremsscheibe 12 abgewandten Oberfläche der Trägerplatte 20 des ersten Reibelements 16 verbunden. Das Kraftübertragungselement 30 erstreckt sich in einem Winkel α zur Drehachse A der Bremsscheibe 12, so dass eine von dem Aktuator 28 erzeugte Betätigungskraft F_m im Winkel α zur Drehachse A der Bremsscheibe 12 im Krafteinleitungspunkt P in das erste Reibelement 16 eingeleitet wird.
Im Krafteinleitungspunkt P, das heißt, auf der von der Bremsscheibe 12 abgewandten Seite der Trägerplatte 20, ist das erste Reibelement 16 ferner gelenkig mit einem ersten Ende eines Anstellhebels 32 verbunden. Ein zweites Ende des Anstellhebels 32 ist gelenkig an dem Bremssattel 14 gelagert.
Die in 1 gezeigte Bremsanordnung 10 umfasst ferner eine elektronische Steuereinheit ECU, die mit ersten und zweiten Sensoren 34, 36 verbunden ist, um die von den ersten und zweiten Sensoren 34, 36 erzeugten Sensorsignale zu empfangen und zu verarbeiten. Die ersten und zweiten Sensoren 34, 36 sind mit einem Bremspedal 38 verbunden und dienen dazu, Sensorsignale zu erzeugen, die für eine von einem Fahrer eines mit der Bremsanordnung 10 ausgestatteten Kraftfahrzeugs bei einem Bremsvorgang auf das Bremspedal 38 aufgebrachte Pedalkraft, einen während des Bremsvorgangs von dem Bremspedal 38 zurückgelegten Pedalweg sowie eine Pedalbetätigungsgeschwindigkeit charakteristisch sind. Die ersten und zweiten Sensoren 34, 36 dienen somit dazu, einen Fahrerbremswunsch charakterisierende Sensorsignale an die elektronische Steuereinheit ECU zu übermitteln.
Darüber hinaus empfängt die elektronische Steuereinheit ECU Signale von einem als Drehzahlsensor ausgebildeten dritten Sensor 40, der dazu dient, eine Drehzahl der Bremsscheibe 12 zu erfassen. Schließlich ist ein in Form eines Kraftsensors ausgebildeter vierter Sensor 42 vorhanden, der eine von der Bremsanordnung 10 aufgebrachte Umfangskraft charakterisierende Signale an die elektronische Steuereinheit ECU übermittelt. Die elektronische Steuereinheit ECU steuert den Aktuator 28 in Abhängigkeit der von den Sensoren 34, 36, 40, 42 bereitgestellten Signale.
Im Folgenden wird die Funktionweise der in 1 gezeigten Bremsanordnung 10 erläutert. Bei einem Bremsvorgang wird von einem Fahrer eines mit der Bremsanordnung 10 ausgestatteten Kraftfahrzeugs das Bremspedal 38 niedergedrückt. Bei einer Betätigung des Bremspedals 38 wird von den ersten und zweiten Sensoren 34, 36 die vom Fahrer auf das Bremspedal 38 aufgebrachte Pedalkraft, der von dem Bremspedal 38 zurückgelegte Pedalweg sowie die Pedalbetätigungsgeschwindigkeit erfasst. Die ersten und zweiten Sensoren 34, 36 leiten somit den Fahrerbremswunsch charakterisierende Signale an die elektronische Steuereinheit ECU. Diese Signale werden von der elektronischen Steuereinheit ECU entsprechend verarbeitet, so dass die elektronische Steuereinheit ECU den elektromotorischen Aktuator 28 in Abhängigkeit dieser Signale ansteuern kann.
Der Aktuator 28 erzeugt infolge dessen in Abhängigkeit der von den ersten und zweiten Sensoren 34, 36 an die elektronische Steuereinheit ECU übermittelten den Fahrerbremswunsch charakterisierenden Signale eine elektromotorische Betätigungskraft, wobei eine Rotationsbewegung des elektromotorischen Aktuatorantriebs mit Hilfe des als Mutter/Spindel-Anordnung ausgebildeten Kraftübertragungselements 30 in eine Translationsbewegung umgesetzt wird. Mit anderen Worten, eine Betätigung des Aktuators 28 führt durch das Zusammenwirken der Mutter und der Spindel der Mutter/Spindel-Anordnung zu einer Verlängerung des Kraftübertragungselements 30, so dass die von dem Aktuator 28 erzeugte Betätigungskraft F_m im Winkel α zur Drehachse A in das erste Reibelement 16 eingeleitet wird.
Das erste Reibelement 16 führt daraufhin aufgrund seiner gelenkigen Lagerung über den Anstellhebel 32 eine im Winkel α zur Drehachse A der Bremsscheibe 12 erfolgende Zustellbewegung aus bis sich der Reibbelag 24 des ersten Reibelements 16 an die Bremsscheibe 12 anlegt. Da die von dem Aktuator 28 erzeugte Betätigungskraft im Winkel α zur Drehachse A der Bremsscheibe 12 in das erste Reibelement 16 eingeleitet wird und das erste Reibelement 16 eine im Winkel α zur Drehachse A der Bremsscheibe 12 erfolgende Zustellbewegung ausführt, kann eine aus der Rotation der Bremsscheibe 12 in Richtung eines Pfeils R resultierende kinetische Energie der Bremsscheibe 12 in eine Hilfskraft F_aux umgesetzt werden. Diese Hilfskraft F_aux kann zur mechanischen Selbstverstärkung der von dem Aktuator 28 aufgebrachten Betätigungskraft F_m genutzt werden, so dass eine aus der von dem Aktuator aufgebrachten Betätigungskraft F_m, der Hilfskraft F_aux und einer Normalkraft F_n resultierende Kraft F_wirk die von dem Aktuator 28 erzeugte Betätigungskraft F_m übersteigt.
Wenn sich der Reibbelag 24 des ersten Reibelements 16, wie oben beschrieben, an die Bremsscheibe 12 anlegt, wird der als Schwimmsattelanordnung ausgebildete Bremssattel 14 mit dem starr daran befestigten zweiten Reibelement 18 in Richtung der Bremsscheibe 12 verschoben, so dass sich auch das zweite Reibelement 18 nahezu verzögerungsfrei an die Bremsscheibe 12 anlegt.
Während des Bremsvorgangs werden von dem dritten Sensor 40 laufend die Drehzahl der Bremsscheibe 12 charakterisierende Sensorsignale an die elektronische Steuereinheit ECU übermittelt. Gleichzeitig übermittelt der vierte Sensor 42 laufend die von der Bremsanordnung 10 aufgebrachten Umfangskraft charakterisierende Signale an die elektronische Steuereinheit ECU. Die elektronische Steuereinheit ECU vergleicht die aus den Signalen der Sensoren 40, 42 ermittelten Ist-Werte der Drehzahl der Bremsscheibe 12 und der Umfangskraft mit Soll-Werten dieser Parameter, die die elektronische Steuereinheit ECU anhand der von den Sensoren 34, 36 bereitgestellten, den Fahrerbremswunsch charakterisierenden Signale ermittelt. Bei einer Abweichung der Ist-Werte der Drehzahl der Bremsscheibe 12 und/oder der Umfangskraft von den Soll-Werten dieser Parameter steuert die elektronische Steuereinheit ECU den Aktuator 28 entsprechend an, um durch ein entsprechendes Erhöhen oder Verringern der von dem Aktuator 28 erzeugten Betätigungskraft F_m den Ist-Wert der Drehzahl der Bremsscheibe 12 und/oder der Umfangskraft dem Soll-Wert dieses/dieser Parameter anzugleichen.
Bei der in der Prinzipdarstellung in 2 gezeigten Bremsanordnung 10 stützt sich das erste Reibelement 16, wie bei der in 1 gezeigten Anordnung, über den An stellhebel 32 am Bremssattel 14 ab. Der Anstellhebel 32 greift in einem zentralen Drehpunkt P an dem ersten Reibelement 16 an. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Anordnung erfolgt die gelenkige Lagerung des Anstellhebels 32 am Bremssattel 14 bei der Bremsanordnung 10 nach 2 jedoch nicht an einer zu der Bremsscheibe 12 im Wesentlichen parallelen Oberfläche des Bremssattels 14. Stattdessen ist das zweite Ende des Anstellhebels 32 gelenkig an einer Oberfläche des Bremssattels 14 gelagert, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Bremsscheibe 12 erstreckt.
Die in 3 gezeigte dritte Ausführungsform einer Bremsanordnung 10 unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Anordnung dadurch, dass zur Abstützung des ersten Reibelements 16 neben dem Anstellhebel 32 ein weiterer Anstellhebel 33 vorhanden ist. Der weitere Anstellhebel 33 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu dem Anstellhebel 32 und weist ein erstes Ende auf, das gelenkig mit dem ersten Reibelement 16 verbunden ist. Ein zweites Ende des weiteren Anstellhebels 33 ist gelenkig mit dem Bremssattel 14 verbunden.
Die in 4 gezeigte vierte Ausführungsform einer Bremsanordnung 10 unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Anordnung dadurch, dass sie neben einem ersten Aktuator 28, einem ersten Kraftübertragungselement 30 sowie einem ersten Anstellhebel 32 einen zweiten Aktuator 28', ein zweites Kraftübertragungselement 30' sowie einen zweiten Anstellhebel 32' umfasst. Ähnlich wie bei der in 1 dargestellten Anordnung erstreckt sich auch bei der in 4 gezeigten Bremsanordnung 10 das erste Kraftübertragungselement 30 in einem Winkel α zu einer Drehachse A einer Bremsscheibe 12, so dass eine von dem ersten Aktuator 28 erzeugte erste Betätigungskraft F_m im Winkel α zur Drehachse A der Bremsscheibe 12 in einem Krafteinleitungspunkt P in das erste Reibelement 16 eingeleitet wird. Ein erstes Ende des ersten Anstellhebels 32 ist im Krafteinleitungspunkt P an dem ersten Reibelement 16 angelenkt. Ein zweites Ende des ersten Anstellhebels 32 ist dagegen gelenkig mit einem Lagerelement 44 eines Bremssattels 14 verbunden.
Eine aus dem zweiten Aktuator 28', dem zweiten Kraftübertragungselement 30' und dem zweiten Anstellhebel 32' bestehende Baugruppe ist spiegelsymmetrisch zu einer aus dem ersten Aktuator 28, dem ersten Kraftübertragungselement 30 und dem ersten Anstellhebel 32 bestehenden Baugruppe angeordnet. Mit anderen Worten, das zweite Kraftübertragungselement 30' erstreckt sich in einem dem Winkel α entsprechenden Winkel α' zur Drehachse A der Bremsscheibe 12, so dass eine von dem zweiten Aktuator 28' erzeugte zweite Betätigungskraft F'_m im Winkel α' zur Drehach se A der Bremsscheibe 12 in einem Krafteinleitungspunkt P' in das erste Reibelement 16 eingeleitet wird. Ein erstes Ende des zweiten Anstellhebels 32' ist im Krafteinleitungspunkt P' an dem ersten Reibelement 16 angelenkt. Ein zweites Ende des zweiten Anstellhebels 32' ist gelenkig mit dem Lagerelement 44 verbunden. Bei der in 4 gezeigten Anordnung fällt der Lagerpunkt des zweiten Endes des ersten Anstellhebels 32 an dem Lagerelement 44 mit dem Lagerpunkt des zweiten Endes des zweiten Anstellhebels 32' an dem Lagerelement 44 zusammen.
Die Bremsanordnung 10 umfasst ferner eine Reibbelagverschleiß-Nachstelleinrichtung 46, die dazu dient, das Lagerelement 44 und somit einen Lagerpunkt der zweiten Enden der ersten und zweiten Anstellhebel 32, 32' sowie das Reibelement 16 in Richtung der Drehachse A der Bremsscheibe 12 zu verschieben. Dadurch kann ein im Betrieb der Bremsanordnung 10 auftretender Reibbelagverschleiß kompensiert und ein gewünschtes Bremslüftspiel bei nicht betätigter Bremsanordnung 10 eingestellt werden.
Die Funktion der in 4 dargestellten Bremsanordnung 10 wird nun anhand der in 5 gezeigten Betätigungsmodi dieser Bremsanordnung 10 erläutert. Wenn von dem ersten und dem zweiten Aktuator 28, 28' jeweils gleich große Betätigungskräfte F_m, F'_m erzeugt werden, legt sich das erste Reibelement 16 gerade, das heißt, mit einer sich parallel zu einer Oberfläche der Bremsscheibe 12 erstreckenden Reibbelagoberfläche an die Bremsscheibe 12 an. Mit anderen Worten, der erste Reibbelag 16 führt, wie in 5a gezeigt ist, eine in Richtung der Drehachse A der Bremsscheibe 12 erfolgende Zustellbewegung aus. Dieser Betätigungsmodus wird als Normalbremsung bezeichnet, da in diesem Betätigungsmodus keine Selbstverstärkungseffekte auftreten.
Im Gegensatz dazu kann durch eine unsymmetrische Betätigung der ersten und zweiten Aktuatoren 28, 28' bei der in 4 dargestellten Bremsanordnung 10 eine Selbstverstärkungswirkung erreicht werden. Wie in den 5b und 5c gezeigt ist, führt eine unsymmetrische Betätigung der ersten und zweiten Aktuatoren 28, 28' dazu, dass sich das erste Reibelement 16 schräg zur Oberfläche der Bremsscheibe 12 an die Bremsscheibe anlegt, das heißt, eine Zustellbewegung ausführt, bei der die Reibbelagoberfläche nicht länger parallel zur Oberfläche der Bremsscheibe 12 ist, sondern in einem Winkel zur Oberfläche der Bremsscheibe 12 verläuft.
Wenn sich die Bremsscheibe 12 in der in der Detaildarstellung nach 6 durch den Pfeil R angezeigten Richtung dreht, führt eine unsymmetrische Betätigung der ersten und zweiten Aktuatoren 28, 28' unter der Bedingung F_m > F'_m dazu, dass sich das erste Reibelement 16 auflaufend an die Bremsscheibe 12 anlegt. Dabei kann das aus der schräg auflaufenden Stellung des ersten Reibelements 16 resultierende an der Bremsscheibe 12 entstehende Reibmoment zur Selbstverstärkung der von dem ersten Aktuator 28 erzeugten ersten Betätigungskraft F_m genutzt werden. Somit kann die in 4 gezeigte Bremsanordnung 10, im Gegensatz zu den in den 1 bis 3 dargestellten Anordnungen, die immer selbstverstärkend sind, selektiv in einem Selbstverstärkungsmodus betrieben werden.
Die 5d und 5e zeigen schließlich zwei verschiedene, beim Lösen der Bremsanordnung nach 4 realisierbare Betätigungsmodi. Durch gleichzeitiges Lösen der ersten und zweiten Aktuatoren 28, 28' ist ein sofortlösender Lösemodus am Ende eines Bremsvorgangs möglich. Im Gegensatz dazu kann durch ein unsymmetrisches oder zeitversetztes Lösen der Aktuatoren 28, 28' am Ende eines Bremsvorgangs ein sanftlösender Lösemodus realisiert werden.
Im Übrigen entspricht der Aufbau und die Funktionsweise und insbesondere die Ansteuerung der in 4 gezeigten Bremsanordnung 10 mittels einer elektronischen Steuereinheit ECU dem Aufbau, der Funktionsweise und der Ansteuerung der in 1 dargestellten Anordnung.
Die in 7 gezeigte fünfte Ausführungsform einer Bremsanordnung 10 ähnelt der in 4 gezeigten Anordnung. Der Lagerpunkt des zweiten Endes des ersten Anstellhebels 32 an dem Lagerelement 44 fällt jedoch nicht länger mit dem Lagerpunkt des zweiten Endes des zweiten Anstellhebels 32' an dem Lagerelement 44 zusammen. Stattdessen sind die zweiten Enden der ersten und zweiten Anstellhebel 32, 32' an voneinander beabstandeten Punkten an dem Lagerelement 44 angelenkt.
Die 8 zeigt schließlich eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bremsanordnung 10, die sich von der in 4 gezeigten Anordnung durch die Positionierung der ersten und zweiten Aktuatoren 28, 28', der ersten und zweiten Kraftübertragungselemente 30, 30' sowie der ersten und zweiten Anstellhebel 32, 32' unterscheidet. Die ersten und zweiten Aktuatoren 28, 28' sind jeweils so an einem Bremssattel 14 gelagert, dass sich die ersten und zweiten Kraftübertragungselemente, 30, 30' im Wesentlichen senkrecht, das heißt, in einem Winkel von ca. 90° zu einer Drehachse A einer Bremsscheibe 12 in Richtung der Drehachse A der Bremsscheibe 12 erstrecken. Erste Enden der ersten und zweiten Anstellhebel 32, 32' sind, ähnlich wie bei der in 4 dargestellten Bremsanordnung, gelenkig mit einem ers ten Reibelement 16 verbunden. Im Unterschied zu der in 4 gezeigten Anordnung sind zweite Enden der ersten und zweiten Anstellhebel 32, 32' jedoch nicht an einem Lagerelement angelenkt, sondern gelenkig mit dem ersten bzw. dem zweiten Kraftübertragungselement 30, 30' verbunden.
Die von den ersten und zweiten Aktuatoren 28, 28' erzeugten Betätigungskräfte werden somit von den ersten und zweiten Kraftübertragungselementen 30, 30' über die ersten Anstellhebel 32, 32' in das erste Reibelement 16 eingeleitet.
Im Übrigen entspricht der Aufbau und die Funktionsweise sowie die Steuerung der Bremsanordnung 10 gemäß 8 mittels einer in 8 nicht gezeigten elektronischen Steuereinheit dem Aufbau, der Funktionsweise sowie der Steuerung der in 4 dargestellten Anordnung.
Die in der Prinzipdarstellung in 9 dargestellte Bremsanordnung 10 ähnelt der Anordnung nach 8. Das erste Reibelement 16 ist jedoch zusätzlich über einen weiteren zentralen Hebel 48 an dem Bremssattel, beispielsweise im Bereich eines Lagerelements abgestützt. Ein erstes Ende des weiteren zentralen Hebels 48 ist gelenkig mit dem ersten Reibelement 16 verbunden. Ein zweites Ende des weiteren zentralen Hebels 48 stützt sich dagegen beispielsweise im Bereich eines Lagerelements an dem Bremssattel 14 ab, wobei der Hebel 48 in Längsrichtung geführt ist. Der Hebel 48 kann somit zur Realisierung einer Reibbelagverschleißkompensation in Längsrichtung verschoben werden. Dadurch kann ein Abstand zwischen der Bremsscheibe 12 und dem ersten Reibelement 16 eingestellt werden.
Im Unterschied zu der in 9 gezeigten Anordnung weist die in 10 dargestellte Bremsanordnung 10 einen weiteren zentralen Hebel 48 auf, dessen erstes Ende fest mit dem ersten Reibelement 16 verbunden ist. Ein zweites Ende des weiteren zentralen Hebels 48 ist dagegen drehbar am Bremssattel 14 gelagert.
Bei der in der Prinzipdarstellung in 11 gezeigten Bremsanordnung 10 wurde auf den in den 9 und 10 gezeigten weiteren zentralen Hebel 48 verzichtet. Stattdessen weist die Bremsanordnung 10 Hebel 50, 50' auf. Ein erstes Ende des Hebels 50 ist gelenkig mit dem ersten Anstellhebel 32 verbunden, während ein zweites Ende des Hebels 50 gelenkig am Bremssattel 14 gelagert ist. In ähnlicher Weise ist ein erstes Ende des Hebels 50' gelenkig mit dem zweiten Anstellhebel 32 verbunden, während ein zweites Ende des Hebels 50' gelenkig am Bremssattel 14 gelagert ist.

Claims

Bremsanordnung (10) mit einem drehfest mit einem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglied (12) und einem ersten Aktuator (28), der dazu eingerichtet ist, eine erste Betätigungskraft (F_m) zu erzeugen, um mindestens ein Reibelement (16) zur Abbremsung einer Drehbewegung des drehbaren Bauteils mit dem drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglied (12) in Eingriff zu bringen, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem ersten Aktuator (28) verbundenes erstes Kraftübertragungselement (30) derart mit dem mindestens einen Reibelement (16) gekoppelt ist, dass die von dem ersten Aktuator (28) erzeugte erste Betätigungskraft (F_m) in einem Winkel (α) zu einer Drehachse (A) des drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglieds (12) auf das mindestens eine Reibelement (16) übertragen wird, wobei das mindestens eine Reibelement (16) gelenkig mit einem ersten Ende eines ersten Anstellhebels (32) verbunden ist, der an seinem zweiten Ende gelenkig gelagert ist.
Bremsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Aktuator (28'), der dazu eingerichtet ist, eine zweite Betätigungskraft (F'_m) zu erzeugen, um das mindestens eine Reibelement (16) zur Abbremsung einer Drehbewegung des drehbaren Bauteils mit dem drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglied (12) in Eingriff zu bringen, wobei ein mit dem zweiten Aktuator (28') verbundenes zweites Kraftübertragungselement (30') derart mit dem mindestens einen Reibelement (16) gekoppelt ist, dass die von dem zweiten Aktuator (28') erzeugte zweite Betätigungskraft (F'_m) in einem Winkel (α') zur Drehachse (A) des drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglieds (12) auf das mindestens eine Reibelement (16) übertragen wird, und wobei das mindestens eine Reibelement (16) ferner gelenkig mit einem ersten Ende eines zweiten Anstellhebels (32') verbunden ist, der an seinem zweiten Ende gelenkig gelagert ist.
Bremsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Kraftübertragungselement (30, 30') unmittelbar mit dem mindestens einen Reibelement (16) verbunden ist/sind.
Bremsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kraftübertragungselement (30) gelenkig mit dem zweiten Ende des ersten Anstellhebels (32) und/oder das zweite Kraftübertragungselement (30') gelenkig mit dem zweiten Ende des zweiten Anstellhebels (32') verbunden ist/sind.
Bremsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Reibbelagverschleiß-Nachstelleinrichtung (46), die dazu eingerichtet ist, einen Lagerpunkt des zweiten Endes des ersten Anstellhebels (32) und/oder des zweiten Endes des zweiten Anstellhebels (32') und/oder das mindestens eine Reibelement (16) zur Kompensation eines Reibbelagverschleißes und zur Einstellung eines gewünschten Bremslüftspiels bei nicht betätigter Bremsanordnung (10) in Richtung der Drehachse (A) des drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglieds (12) zu verschieben.
Bremsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinheit (ECU), die dazu eingerichtet ist, mindestens ein einen Fahrerbremswunsch charakterisierendes Sensorsignal zu empfangen und den ersten und/oder den zweiten Aktuator (28, 28') in Abhängigkeit des den Fahrerbremswunsch charakterisierenden Sensorsignals anzusteuern.
Bremsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (ECU) dazu eingerichtet ist, mindestens ein eine Bremsfunktion der Bremsanordnung (10) charakterisierendes Sensorsignal zu empfangen, einen Istwert des die Bremsfunktion der Bremsanordnung (10) charakterisierenden Sensorsignals mit einem Sollwert des die Bremsfunktion der Bremsanordnung (10) charakterisierenden Sensorsignals zu vergleichen und den ersten und/oder den zweiten Aktuator (28, 28') zum entsprechenden Erhöhen oder Verringern der von dem ersten und/oder dem zweiten Aktuator (28, 28') erzeugten ersten und/oder zweiten Betätigungskraft anzusteuern, um den Istwert des die Bremsfunktion der Bremsanordnung (10) charakterisierenden Sensorsignals dem Sollwert des die Bremsfunktion der Bremsanordnung (10) charakterisierenden Sensorsignals anzugleichen.
Bremsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (ECU) dazu eingerichtet ist, ein eine Zuspannkraft, eine Umfangskraft, eine Reibkraft und/oder eine Drehzahl des drehfest mit dem drehbaren Bauteil verbindbaren Drehglieds (12) charakterisierendes Sensorsignal als die Bremsfunktion der Bremsanordnung (10) charakterisierendes Sensorsignal zu empfangen.
Bremsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (ECU) dazu eingerichtet ist, den ersten und/oder den zweiten Aktuator (28, 28') selektiv anzusteuern, um selektiv eine Normalbremsung oder eine selbstverstärkte Bremsung auszuführen.