DE102012213268A1 - Actuation unit of a brake system and method for braking - Google Patents
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Abstract
Erläutert wird eine Betätigungseinheit (16) einer Bremsanlage (10,) mit vorzugsweise Selbstverstärkung, enthaltend: – eine Trägervorrichtung (18a, 18b), – ein auf Fluidbasis arbeitendes Betätigungselement (40), das an der Trägervorrichtung (18a, 18b) angeordnet ist, – mindestens ein Bremselement (30), das an dem Betätigungselement (40) angeordnet ist, – ein an der Trägervorrichtung (18a, 18b) angeordnetes Abstützelement (42), das auf Fluidbasis arbeitet, – wobei das Abstützelement (42) an dem Betätigungselement (40) angeordnet ist oder wobei es eine starre Verbindung (46) zwischen dem Betätigungselement (40) und dem Abstützelement (42) gibt, – und wobei das Abstützelement (42) ein Balg ist oder einen Balg enthält. Zwischen Abstützelement (42) und Betätigungselement (40) kann es eine hydraulische Verbindung geben. Das Abstützelement (42) kann Teil eines Trägerelementes des Betätigungselementes (40) sein.An actuation unit (16) of a brake system (10,) with preferably self-boosting is explained, comprising: - a carrier device (18a, 18b), - a fluid-based actuating element (40) which is arranged on the carrier device (18a, 18b), - at least one braking element (30) which is arranged on the actuating element (40), - a supporting element (42) which is arranged on the carrier device (18a, 18b) and operates on a fluid basis, - the supporting element (42) on the actuating element ( 40) is arranged or there is a rigid connection (46) between the actuating element (40) and the support element (42), - and wherein the support element (42) is a bellows or contains a bellows. There can be a hydraulic connection between the support element (42) and the actuation element (40). The support element (42) can be part of a carrier element of the actuating element (40).
Description
Bremsanlagen werden insbesondere bei Autos eingesetzt, aber auch im allgemeinen Maschinenbau, z.B. bei Nutzfahrzeugen, Flugzeugrädern, Aufzugsbremsen, Windrädern etc. Brake systems are used in particular in cars, but also in general engineering, e.g. in commercial vehicles, aircraft wheels, elevator brakes, wind wheels, etc.
Beispielsweise im Rahmen des Trends zu Elektrofahrzeugen werden neue Anforderungen an die Bremsen eines Fahrzeugs gestellt. Insbesondere können selbst verstärkende Bremsen eingesetzt werden. For example, as part of the trend towards electric vehicles, new demands are placed on the brakes of a vehicle. In particular, self-reinforcing brakes can be used.
Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit einer Bremsanlage, enthaltend:
- – eine Trägervorrichtung,
- – ein auf Fluidbasis arbeitendes Betätigungselement, das an der Trägervorrichtung angeordnet ist,
- – mindestens ein Bremselement, das an dem Betätigungselement angeordnet ist,
- – ein an der Trägervorrichtung angeordnetes Abstützelement, das auf Fluidbasis arbeitet,
- – wobei das Abstützelement an dem Betätigungselement angeordnet ist oder wobei es eine starre Verbindung zwischen dem Betätigungselement und dem Abstützelement gibt,
- – und wobei das Abstützelement ein Balg ist oder einen Balg enthält.
- A support device,
- A fluid-based actuator disposed on the support device,
- At least one braking element, which is arranged on the actuating element,
- A supporting element arranged on the carrier device and operating on a fluid basis,
- - Wherein the support element is arranged on the actuating element or wherein there is a rigid connection between the actuating element and the support element,
- - And wherein the support element is a bellows or contains a bellows.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bremsen, enthaltend:
- – fluidbasiertes Betätigen eines Betätigungselementes einer Bremse,
- – Einleiten einer beim Bremsen erzeugten Querkraft in ein fluidbasiertes Abstützelement,
- – Umleiten des Fluiddrucks vom Abstützelement in das Betätigungselement,
- – wobei das Abstützelement ein Balg ist oder einen Balg enthält, der mit dem Fluid gefüllt ist.
- Fluid-actuated actuation of an actuating element of a brake,
- Introducing a transverse force generated during braking into a fluid-based support element,
- Diverting the fluid pressure from the support element into the actuating element,
- - The support element is a bellows or contains a bellows, which is filled with the fluid.
Es besteht die Aufgabe eine einfach aufgebaute Betätigungseinheit einer Bremse anzugeben, die insbesondere wartungsfrei ist. Außerdem soll ein zugehöriges Verfahren angegeben werden. It is the task of specifying a simply constructed operating unit of a brake, which is particularly maintenance-free. In addition, an associated method should be specified.
Die auf die Betätigungseinheit bezogene Aufgabe wird bei einer Weiterbildung durch die im Anspruch 1 angegebene Bremse gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Gleiches gilt für das im Anspruch 15 angegebene Verfahren. The task related to the operating unit is achieved in a development by the brake specified in claim 1. Further developments are specified in the subclaims. The same applies to the method specified in claim 15.
Die Betätigungseinheit einer Bremsanlage mit vorzugsweiser Selbstverstärkung kann enthalten:
- – eine Trägervorrichtung, z.B. einen Schwimmsattel oder einen Festsattel,
- – ein auf Fluidbasis arbeitendes Betätigungselement, das an der Trägervorrichtung angeordnet ist, z.B. einen hydraulischen oder pneumatischen Zylinder oder bevorzugt einen hydraulischen oder pneumatischen Metallbalg,
- – mindestens ein Bremselement, das an dem Betätigungselement angeordnet ist, z.B. ein Bremsbelag,
- – ein an der Trägervorrichtung angeordnetes Abstützelement, das auf Fluidbasis arbeitet,
- – wobei das Abstützelement an dem Betätigungselement angeordnet ist oder wobei es eine starre Verbindung zwischen dem Betätigungselement und dem Abstützelement gibt,
- – und wobei das Abstützelement ein Balg ist oder einen Balg enthält, vorzugsweise einen Metallbalg.
- A carrier device, eg a floating caliper or a fixed caliper,
- A fluid-based actuating element arranged on the carrier device, eg a hydraulic or pneumatic cylinder or preferably a hydraulic or pneumatic metal bellows,
- At least one brake element arranged on the actuating element, eg a brake pad,
- A supporting element arranged on the carrier device and operating on a fluid basis,
- - Wherein the support element is arranged on the actuating element or wherein there is a rigid connection between the actuating element and the support element,
- - And wherein the support element is a bellows or contains a bellows, preferably a metal bellows.
Vorzugsweise besteht eine hydraulische Verbindung zwischen dem Abstützelement und dem Betätigungselement. Das Abstützelement kann Teil eines Trägerelementes des Betätigungselementes sein. Preferably, there is a hydraulic connection between the support element and the actuating element. The support element may be part of a support element of the actuating element.
Die Bremse kann in einer Maschine eingesetzt werden, z.B. in einer Transportmaschine, wie einem Kraftfahrzeug, einem Lastwagen oder einer anderen Arbeitsmaschine. Das Kraftfahrzeug kann mit einem Verbrennungsmotor oder mit einem Elektromotor angetrieben werden oder einen hybriden Antrieb enthalten. Die Bremse kann aber auch bei anderen Anwendungen eingesetzt werden, z.B. Aufzugsbremse, Flugzeugrad, Windrad. The brake can be used in a machine, e.g. in a transportation machine, such as a motor vehicle, a truck or other work machine. The motor vehicle can be driven by an internal combustion engine or with an electric motor or contain a hybrid drive. The brake can also be used in other applications, e.g. Elevator brake, airplane wheel, wind turbine.
Insbesondere bei Elektrofahrzeugen werden neue Radkonzepte eingesetzt, z.B. Radnabenmotor. Es entstehen neue Anforderungen an den Bauraum und an das Gewicht der Bremsen. Der Bauraum soll möglichst klein sein. Ebenso soll das ungefederte Gewicht am Rad möglichst klein sein, was sich bspw. durch ein geringes Gewicht der Bremse erreichen lässt. Außerdem soll die Bremse wartungsarm sein, insbesondere trotz der hohen mechanischen Belastungen. Especially in electric vehicles new wheel concepts are used, e.g. Hub motor. New requirements are imposed on the installation space and the weight of the brakes. The space should be as small as possible. Likewise, the unsprung weight on the wheel should be as small as possible, which can be achieved, for example, by a low weight of the brake. In addition, the brake should be low maintenance, especially despite the high mechanical loads.
Durch das Zusammenwirken von Betätigungselement und Abstützelement lässt sich eine selbst verstärkende Bremse erzielen, die mit geringer externer Bremsleistung arbeitet, was den Einsatz kleiner Druckerzeugungseinheiten erlaubt. Die Druckerzeugungseinheit kann eine Pumpe mit Elektromotor sein, insbesondere eine bidirektionale Pumpe. Alternativ können Piezoantriebe für die Druckerzeugungseinheit verwendet werden. Through the interaction of the actuator and the support element, a self-reinforcing brake can be achieved, which operates with low external braking power, which allows the use of small pressure generating units. The pressure generating unit may be a pump with electric motor, in particular a bidirectional pump. Alternatively, piezo drives can be used for the pressure generating unit.
Kleinere Druckerzeugungseinheiten führen zu einer kleineren Leistungselektronik und zu einem geringeren Gewicht der elektrischen Verkabelung. Smaller pressure generating units result in lower power electronics and lower weight of electrical wiring.
Der Einsatz eines Balges als Abstützelement führt zu einem wartungsfreien Element, das über die gesamte Betriebsdauer von bspw. mehr als 10 Jahren genutzt werden kann. Außerdem hat ein Balg ein geringeres Gewicht als ein Zylinder und auch eine höhere Rückstellkraft. The use of a bellows as a support element leads to a maintenance-free element that can be used over the entire operating life of, for example, more than 10 years. Besides, a bellows has one less weight than a cylinder and also a higher restoring force.
Das Fluid kann eine Flüssigkeit oder ein Gas sein. Flüssigkeiten sind weniger kompressibel als Gase und deshalb für Bremsanwendungen besonders geeignet, um ein schnelles Bremsen zu ermöglichen. Im Fall eines flüssigen Fluids handelt es sich um eine Hydraulik. Im Fall eines gasförmigen Fluids handelt es sich um eine Pneumatik. Ein Beispiel für ein flüssiges Fluid ist ein Silikonöl. The fluid may be a liquid or a gas. Liquids are less compressible than gases and therefore particularly suitable for braking applications to allow rapid braking. In the case of a liquid fluid is a hydraulic. In the case of a gaseous fluid is a pneumatic. An example of a liquid fluid is a silicone oil.
Die Trägervorrichtung kann bspw. ein Rahmen oder ein Gehäuseteil sein oder enthalten. Die Trägervorrichtung kann einen schwimmend gelagerten Teil enthalten, der bei der Betätigung des Betätigungselementes relativ zu einem ruhenden Teil der Trägervorrichtung bewegt wird. Der ruhende Teil kann an einem Maschinenrahmen, z.B. einem Fahrzeugrahmen, befestigt sein oder ausgebildet sein. Eine schwimmende Lagerung lässt sich bspw. über mindestens eine Linearführung erreichen, vorzugsweise werden mindestens zwei zueinander parallele Führungen eingesetzt, um die Kräfte besser aufnehmen zu können. The carrier device can be, for example, a frame or a housing part or contain. The support device may include a floating member that is moved relative to a stationary part of the support device upon actuation of the actuation element. The resting part may be attached to a machine frame, e.g. a vehicle frame, be attached or trained. A floating bearing can be achieved, for example, via at least one linear guide, preferably at least two mutually parallel guides are used in order to absorb the forces better.
An Stelle eines zweifach schwimmend gelagerten Schwimmsattels kann auch ein Festsattel in Bezug auf das Betätigungselement verwendet werden und ein Schwimmsattel in Bezug auf das Abstützelement. Somit ist der Schwimmsattel in einer Richtung schwimmend gelagert, die in Umfangsrichtung der Bremsscheibe liegt. Instead of a floating double floating caliper, a fixed caliper with respect to the actuator can be used and a floating caliper with respect to the support element. Thus, the floating caliper is floatingly mounted in a direction that lies in the circumferential direction of the brake disc.
Das Betätigungselement kann ein hydraulisch oder pneumatisch betätigter Kolben sein. Alternativ und bevorzugt kann ein Balg eingesetzt werden, insbesondere ein Metallbalg oder ein Balg aus einem metallischen Material. Ein Balg hat im Vergleich zu einem Zylinder den Vorteil der Wartungsfreiheit, des geringeren Gewichts und einer höheren intrinsischen Rückstellkraft. The actuating element may be a hydraulically or pneumatically actuated piston. Alternatively and preferably, a bellows may be used, in particular a metal bellows or a bellows made of a metallic material. A bellows has the advantage of freedom from maintenance, less weight and a higher intrinsic restoring force compared to a cylinder.
Damit die Umfangskräfte beim Bremsen auf das Abstützelement übertragen werden können, kann eine zweite "schwimmende" Lagerung der Trägervorrichtung vorgesehen sein in eine Richtung, die quer, vorzugsweise im Winkel von 90 Grad zur Richtung der ersten schwimmenden Lagerung liegt. Eine schwimmende Lagerung lässt sich bspw. über mindestens eine Linearführung erreichen, vorzugsweise werden mindestens zwei zueinander parallel angeordnete Führungen eingesetzt, um die Kräfte besser aufnehmen zu können. So that the peripheral forces can be transmitted to the support element during braking, a second "floating" mounting of the support device can be provided in a direction which is transverse, preferably at an angle of 90 degrees to the direction of the first floating support. A floating bearing can be achieved, for example, via at least one linear guide, preferably at least two mutually parallel guides are used to absorb the forces better.
Ein Balg, insbesondere der Balg des Abstützelements- aber ggf. auch der Balg des Betätigungselements, kann mindestens einen dehnbaren Abschnitt enthalten. Der dehnbare Abschnitt kann eine umlaufende Seitenwand enthalten, bei der sich der Abstand von einander gegenüberliegenden Stellen mit zunehmendem Abstand zu einer Öffnung im Balg mehrmals vergrößert und wieder verkleinert, insbesondere periodisch, z.B. mehr als zwei Mal, mehr als drei Mal oder mehr als vier Mal. Insbesondere wird ein Balg mit wellenförmiger Wand verwendet. Auch eine gefaltete Wand kann verwendet werden oder eine Wand aus einzelnen Segmenten, die untereinander verbunden sind, bspw. durch Falzen oder Bördeln. Aber auch Faltenbälge oder andere Bälge sind geeignet. Der Durchmesser eines Balgs mit kreisrundem Querschnitt kann sich bei konstanter Länge des Balgs, d.h. ohne Druckeinwirkung mit zunehmendem Abstand zu einem Balgboden, bspw. um mehr als einen Millimeter oder um mehr als fünf Millimeter ändern. Beispielsweise sind die Änderungen kleiner als 2 Zentimeter oder kleiner als 1 Zentimeter. Die Wandstärke der Wand kann dabei im Wesentlichen gleich bleiben, z.B. mit Schwankungen kleiner als 1 Millimeter oder kleiner als 0,1 Millimeter. A bellows, in particular the bellows of the Abstützelements- but possibly also the bellows of the actuating element may include at least one stretchable portion. The expansible portion may include a circumferential side wall in which the distance from opposite locations increases and decreases several times as the distance to an opening in the bellows increases, in particular periodically, e.g. more than twice, more than three times or more than four times. In particular, a corrugated bellows is used. Also, a folded wall can be used or a wall of individual segments which are interconnected, for example. By folding or crimping. But also bellows or other bellows are suitable. The diameter of a bellows having a circular cross-section can be maintained at a constant length of the bellows, i. without pressure with increasing distance to a bellows bottom, for example by more than a millimeter or by more than five millimeters change. For example, the changes are less than 2 inches or less than 1 centimeter. The wall thickness of the wall can remain essentially the same, e.g. with variations less than 1 millimeter or less than 0.1 millimeters.
Die Wandstärke liegt bspw. im Bereich zwischen 0,2 Millimeter bis zwei Millimeter. Der Abstand von einander gegenüberliegenden Wandstellen liegt bspw. zwischen 5 Zentimetern und 10 Zentimetern. The wall thickness is, for example, in the range between 0.2 millimeters to two millimeters. The distance from opposite wall locations is, for example, between 5 centimeters and 10 centimeters.
Es kann auch ein Balg mit Doppelwand, Dreifachwand usw. eingesetzt werden. It can also be a bellows with double wall, triple wall, etc. are used.
Ein Balg ist im Gegensatz zu bspw. einem Abstützzylinder bzw. Bremszylinder dicht, d.h. es kann kein Fluid austreten oder eintreten, ebenso kein Gas oder Staub. Außerdem gibt es bei einem Balg bspw. im Vergleich zu einem hydraulischen Kolben keine Reibung zwischen einer Kolbenführung und dem Kolben bzw. an einem Abdichtelement. Ein Abdichtelement (oft elastisch, z.B. Gummi) ist bei einem Balg nicht vorhanden, so dass auch die mit dem Abdichtelement verbundenen Probleme nicht auftreten, z.B. Alterung die zu Poren führt, Erwärmung, die zu einem Verringern der Dichtheit führt. Weiterhin hat ein Balg ein geringes Gewicht als ein Kolben und die zugehörige Kolbenführung. Auch hat ein Balg eine Rückstellkraft, die bei einem Kolben bzw. Zylinder nicht ohne weiteres vorhanden ist. A bellows is in contrast to, for example, a support cylinder or brake cylinder tight, i. no fluid can escape or enter, as well as no gas or dust. In addition, in a bellows, for example, there is no friction between a piston guide and the piston or against a sealing element in comparison to a hydraulic piston. A sealing member (often elastic, e.g., rubber) is not present in a bellows, so that the problems associated with the sealing member also do not occur, e.g. Aging that leads to pores, heating, which leads to a decrease in the tightness. Furthermore, a bellows has a low weight as a piston and the associated piston guide. Also, a bellows has a restoring force that is not readily available in a piston or cylinder.
Bei der Herstellung eines Metallbalgs können galvanische Verfahren eingesetzt werden. Die Form eines metallischen Kerns kann die Form des Balgs beim Galvanisieren vorgeben. Galvanisiert wird bspw. mit Außenstrom. Der Kern kann nach dem Galvanisieren bspw. mit einer Chemikalie aufgelöst werden, wenn Kern und Balg aus voneinander verschiedenen Materialien bestehen. Auch Schichten aus voneinander verschiedenen Metallen lassen sich nacheinander aufgalvanisieren. Somit können auch Querschnitte erzeugt werden, die von einer Kreisform abweichen. In the production of a metal bellows galvanic methods can be used. The shape of a metallic core may dictate the shape of the bellows during plating. Galvanized, for example, with external current. The core can be dissolved after plating, for example, with a chemical, if core and bellows consist of mutually different materials. Even layers of mutually different metals can be galvanized one after the other. Thus, cross sections can also be generated that deviate from a circular shape.
Zur Herstellung des Balgs können auch andere Metallbearbeitungsverfahren verwendet werden, wie Ziehen oder Umformen. Typische Metalle für Bälge sind Eisenverbindungen, insbesondere Stahl, Nickelverbindungen usw. Other methods of metal working, such as drawing or forming, may be used to make the bellows. Typical metals for bellows are iron compounds, especially steel, nickel compounds, etc.
Es können Bälge verwendet werden, deren Querschnitt kreisförmig, ellipsenförmig oder eine andere Form hat, z.B. eine an die Bremsscheibe angepasste Form. Selbst nach 10 Jahren ist der Balg noch dicht. Die gesamte Hydraulik kann in den Balg eingebaut werden und ist damit auch über die genannte Zeit dicht nach außen hin. Diese Einbauten erhöhen die Steifigkeit des Balgs. Bellows may be used whose cross-section is circular, elliptical or other shape, e.g. a shape adapted to the brake disc. Even after 10 years, the bellows is still tight. The entire hydraulic system can be installed in the bellows and is therefore tight over the specified time. These internals increase the rigidity of the bellows.
Beim Balg ändert sich beim Betätigen eine Krümmung an Segmenten der Balgwand oder es ändert sich ein Winkel zwischen Segmenten der Seitenwand. Die Änderung der Krümmung oder des Winkels bewirkt die Längenänderung, bspw. bei einer Druckerhöhung im Balg. Umgekehrt kann auch ein äußerer Druck durch eine Verkürzung des Balgs aufgenommen werden, die zu einer Druckerhöhung im Balg führt. When bellows when pressing a curvature changes to segments of the bellows wall or it changes an angle between segments of the side wall. The change in the curvature or the angle causes the change in length, for example. When a pressure increase in the bellows. Conversely, an external pressure can be absorbed by a shortening of the bellows, which leads to an increase in pressure in the bellows.
Im Balg kann sich mindestens eine Öffnung befinden oder es können sich mehrere Öffnungen im Balg befinden. die Öffnungen können zum Eintritt und Austritt eines Fluids dienen, d.h. eines fließenden Mediums. There may be at least one opening in the bellows or there may be several openings in the bellows. the openings may serve to enter and exit a fluid, i. a flowing medium.
Der Balg kann einen Balgboden und einen dem Balgboden gegenüberliegenden Balgverschluss enthalten. Im Balgverschluss kann die Öffnung für das Fluid angeordnet sein. Eine Balgwand ist bspw. zwischen Balgboden und Balgverschluss angeordnet. The bellows may include a bellows bottom and a bellows closure opposite the bellows bottom. In the bellows closure, the opening for the fluid can be arranged. A bellows wall is, for example, arranged between bellows bottom and bellows closure.
Das Bremselement kann ein Bremsbelag sein, der bspw. organische Zusätze enthält, wie Harz oder Gummi. Aber auch Sinterwerkstoffe können verwendet werden, insbesondere mit oder ohne organische Zusatzstoffe. The brake element may be a brake pad containing, for example, organic additives such as resin or rubber. But also sintered materials can be used, in particular with or without organic additives.
An dem Bremselement kann eine Bremsfläche ausgebildet sein, wobei das Betätigungselement bei einer Betätigung eine Längenänderung seiner Länge bewirkt, die zu einer Verschiebung der Bremsfläche führt. On the brake element may be formed a braking surface, wherein the actuating element causes a change in length of its length, which leads to a displacement of the braking surface.
Die Bremsfläche kann beim Bremsen gegen eine Bremsscheibe gedrückt werden, so dass ein Abbremsen der Bremsscheibe und des damit verbundenen Rades erfolgt. Auf das Betätigungselement wirkt beim Bremsen in Umfangsrichtung der Bremsscheibe eine Kraft, die bei einer nicht selbst verstärkenden Bremse an der Trägervorrichtung abgestützt wird. Bei der selbst verstärkenden Bremse kann diese Kraft in das Abstützelement eingeleitet werden und anschließend zum Bremsen genutzt werden. Damit lässt sich die kinetische Energie des Fahrzeugs oder einer anderen Vorrichtung zum Bremsen nutzen. The braking surface can be pressed during braking against a brake disc, so that a deceleration of the brake disc and the associated wheel takes place. When braking in the circumferential direction of the brake disk acts on the actuating element, a force which is supported at a non-self-reinforcing brake on the carrier device. In the self-reinforcing brake, this force can be introduced into the support element and then used for braking. This makes it possible to use the kinetic energy of the vehicle or another device for braking.
Die Verschiebung der Bremsfläche kann entlang einer ersten Achse erfolgen. Ist die Betätigungseinheit ein Zylinder mit beweglichem Kolben, so stimmt die erste Achse bspw. mit der Längsachse des Kolbens bzw. des Zylinders überein. Bei einem Balg als Betätigungselement liegt die Achse bspw. in Normalenrichtung des Balgbodens bzw. des Balgverschlusses. The displacement of the braking surface can take place along a first axis. If the actuating unit is a cylinder with a movable piston, then the first axis is, for example, coincident with the longitudinal axis of the piston or of the cylinder. In a bellows actuator as the axis is, for example, in the normal direction of the bellows bottom or the bellows closure.
Die erste Achse kann parallel zu einer Rotationsachse einer Bremsscheibe liegen, die durch die Betätigungseinheit gebremst wird. The first axis may be parallel to a rotational axis of a brake disc, which is braked by the actuator unit.
Das Abstützelement kann bei einer Betätigung des Betätigungselements durch eine an einer Bremsscheibe entstehende Umfangskraft zusammengedrückt werden, die auf das Betätigungselement und von diesem auf das Abstützelement wirkt. The support member can be compressed upon actuation of the actuating element by a circumferential force arising on a brake disc, which acts on the actuating element and from there to the support element.
Somit kann die kinetische Energie der Bremsscheibe bzw. des die Bremsscheibe treibenden Rades und damit die bspw. im Fahrzeug gespeicherte Bewegungsenergie zum Bremsen genutzt werden, was auch als Selbstverstärkung der Bremse bezeichnet wird. Im Zusammenhang mit neuen Regelungskonzepten der Mechatronik, insbesondere unter Nutzung von modernen Prozessoren, Mikroprozessoren und Mikrocontrollern, lassen sich schnelle und sichere Bremsen mit Selbstverstärkung erreichen. Alternativ werden Schaltungen ohne Prozessor verwendet, z.B. Zustandsautomaten auf der Basis programmierbarer logischer Schaltkreise, z.B. FPGA (Field Programmable Gate Array). Thus, the kinetic energy of the brake disc or the wheel driving the brake disc and thus the example. In the vehicle stored kinetic energy can be used for braking, which is also referred to as self-boosting the brake. In connection with new control concepts of mechatronics, in particular using modern processors, microprocessors and microcontrollers, fast and safe braking with self-boosting can be achieved. Alternatively, circuits without a processor are used, e.g. State machines based on programmable logic circuits, e.g. FPGA (Field Programmable Gate Array).
Ein Fluidsystem kann das Betätigungselement und das Abstützelement verbinden. Das Fluidsystem ist bspw. ein hydraulisches System aus Leitungen bzw. Kanälen und aus Schalteinheiten, wie Mehrwegeventilen oder Einwegventilen. So werden bspw. Rückschlagventile verwendet. Eine Druckerzeugungseinheit kann einen geringen Vordruck aufbauen. Die Druckerzeugungseinheit ist bspw. eine Pumpeinheit oder ein Druckspeicher. Das Fluidsystem kann Leitungen aus einem starren Material enthalten, z.B. Metallleitungen oder Metallkanäle. Alternativ können aber auch flexible Schläuche verwendet werden. A fluid system may connect the actuator and the support member. The fluid system is, for example, a hydraulic system of conduits or channels and of switching units, such as multi-way valves or one-way valves. For example, check valves are used. A pressure generating unit can build up a low pre-pressure. The pressure generating unit is, for example, a pump unit or a pressure accumulator. The fluid system may include conduits of a rigid material, e.g. Metal pipes or metal channels. Alternatively, flexible hoses can also be used.
Das Fluidsystem kann mindestens ein Mehrwegeventil enthalten. Das Mehrwegeventil kann eine Fluidverbindung entlang mindestens zweier Wege schalten, wobei ein kleiner Bauraum verwendet wird. An Stelle des Mehrwegeventils können jedoch auch zwei oder mehr als zwei Einwegventile verwendet werden. The fluid system may include at least one multiway valve. The multi-way valve can switch a fluid connection along at least two paths, wherein a small space is used. However, two or more than two one-way valves may be used instead of the multi-way valve.
Die Ventile können elektronisch, über ein Fluid oder auf andere Art und Weise betätigt werden. The valves can be actuated electronically, via a fluid or in some other way.
Das Mehrfachventile (A, B, C) kann "normally open" bzw. "normal offen" sein, d.h. in Stellung C, C1 bei Ausfall der Versorgungsspannung oder des Versorgungsdrucks. Dies führt zu einer Sicherheit des Systems im Sinne von "Eigensicherheit", die bei Bremsen besonders wichtig ist. The multiple valves (A, B, C) may be "normally open", i. in position C, C1 if the supply voltage or the supply pressure fails. This leads to a security of the system in the sense of "intrinsic safety", which is particularly important for braking.
Das Mehrwegeventil kann mindestens drei Anschlüsse haben oder enthalten. The multiway valve may have or contain at least three ports.
Ein erster Anschluss des Mehrwegeventils kann mit dem Betätigungselement verbunden sein. Ein zweiter Anschluss des Mehrwegeventils kann mit dem Abstützelement verbunden sein. A first port of the multiway valve may be connected to the actuator. A second port of the multiway valve may be connected to the support element.
Damit kann das Mehrwegeventil wahlweise eine hydraulische/pneumatische Verbindung zwischen dem Betätigungselement und dem Abstützelement schalten oder trennen. Thus, the multi-way valve can selectively switch or disconnect a hydraulic / pneumatic connection between the actuating element and the support element.
Ein dritter Anschluss des Mehrwegeventils kann mit einem Fluidspeicher verbunden sein. Der Druck im Fluidspeicher bzw. in einem Reservoir kann dem Umgebungsdruck entsprechen. Der Fluidspeicher stellt ein zusätzliches Volumen, insbesondere ein veränderbares Volumen, für das Fluid zu Verfügung und schafft so einen Fluidpuffer bzw. Fluidbuffer. Bspw. enthält der Fluidspeicher eine Membran. A third port of the multiway valve may be connected to a fluid reservoir. The pressure in the fluid reservoir or in a reservoir can correspond to the ambient pressure. The fluid reservoir provides an additional volume, in particular a variable volume, for the fluid and thus creates a fluid buffer or fluid buffer. For example. the fluid reservoir contains a membrane.
Damit kann das Mehrwegeventil wahlweise eine hydraulische/pneumatische Verbindung zwischen dem Betätigungselement und dem Abstützelement oder zwischen dem Betätigungselement und der Fluidspeichereinheit schalten. Thus, the multi-way valve can selectively switch a hydraulic / pneumatic connection between the actuating element and the support element or between the actuating element and the fluid storage unit.
Ein zweites Abstützelement kann an der Trägervorrichtung angeordnet sein. Das zweite Abstützelement kann an dem Betätigungselement angeordnet sein oder es kann eine starre Verbindung zwischen dem zweiten Abstützelement und dem Betätigungselement geben. A second support element may be arranged on the carrier device. The second support element may be arranged on the actuating element or there may be a rigid connection between the second support element and the actuating element.
Damit kann eine Selbstverstärkung beim Bremsen in zwei einander entgegengesetzten Bewegungsrichtungen genutzt werden, z.B. beim Vorwärtsfahren und beim Rückwärtsfahren oder beim Hochfahren oder Herunterfahren eines Aufzuges, etc. Thus, self-energizing braking in two opposite directions of movement can be utilized, e.g. when driving forwards and reversing or when starting up or shutting down a lift, etc.
Das Bremselement kann an einer Bremsscheibe oder an einem freien Zwischenraum für eine Bremsscheibe angeordnet sein. The brake element may be arranged on a brake disk or on a free space for a brake disk.
Die Bremsscheibe bzw. der Zwischenraum kann bei einer Ausgestaltung bspw. zwischen zwei Bremsbelägen der Scheibenbremse liegen. Beim Bremsen können sich die beiden Bremsbeläge aufeinander zu und damit an die Bremsscheibe bewegen. Alternativ kann auch die Bremsscheibe an die Bremsbeläge gedrückt werden. In one embodiment, the brake disk or the intermediate space can lie, for example, between two brake linings of the disk brake. When braking, the two brake pads can move towards each other and thus to the brake disc. Alternatively, the brake disc can be pressed against the brake pads.
Der Balg des Abstützelementes und/oder des Betätigungselements kann bei einer Ausgestaltung ein metallischer Balg sein oder ein Balg, der ein metallisches Material enthält. Durch das Metall erhält der Balg die erforderliche mechanische Steifigkeit und Festigkeit. Zusätzliche Federelemente sind auf Grund der Rückstellkraft des Balgs nicht erforderlich. Jedoch können solche Federelemente bei Bedarf verwendet werden. The bellows of the support element and / or the actuating element may be in one embodiment, a metallic bellows or a bellows containing a metallic material. The metal gives the bellows the required mechanical rigidity and strength. Additional spring elements are not required due to the restoring force of the bellows. However, such spring elements can be used as needed.
Die Betätigungseinheit kann bei einer Ausgestaltung eine Druckanpassungsvorrichtung enthalten, z.B. einen Zylinder mit einem Kolben, der zwei unterschiedlich große Wirkflächen an den einander gegenüberliegenden Seiten einer Kolbenstange hat. Die eine Fläche kann um mindestens 50 Prozent oder um mindestens 100 Prozent kleiner als die andere Fläche sein. Die Druckanpassungsvorrichtung wird auch als Hubübersetzter bezeichnet. Die Druckanpassungsvorrichtung kann somit bspw. ein Zylinder mit zwei voneinander verschiedenen Querschnittsflächen sein. Das hydraulische System wird durch die Druckanpassungsvorrichtung "weicher". The actuation unit may in one embodiment include a pressure adjustment device, e.g. a cylinder with a piston, which has two different sized effective surfaces on the opposite sides of a piston rod. One surface may be at least 50 percent smaller or at least 100 percent smaller than the other surface. The pressure adjusting device is also referred to as a stroke translator. The pressure-adjusting device can thus be, for example, a cylinder with two mutually different cross-sectional areas. The hydraulic system becomes "softer" through the pressure adjusting device.
Der Betrieb einer Vorpumpe kann bei einer Ausgestaltung eingeschränkt werden, wenn ein Druckspeicher verwendet wird, der bspw. durch die Druckanpassungsvorrichtung mit Druck beaufschlagt wird. The operation of a forepump can be limited in one embodiment, when a pressure accumulator is used, which is, for example, pressurized by the pressure adjusting device.
In der Betätigungseinheit kann bei einer Ausgestaltung auch eine Druckspeichereinheit vorhanden sein. Die Druckspeichereinheit ist bspw. für einen Druck im Bereich von 1 MPa bis 15 MPa (Megapascal) ausgelegt. In one embodiment, an accumulator unit may also be present in the actuation unit. The pressure storage unit is designed, for example, for a pressure in the range of 1 MPa to 15 MPa (megapascals).
Das Betätigungselement und das Abstützelement können einstückig und/oder metallisch dicht gefertigt sein. Einstückig bedeutet hier, dass beide Teile bspw. in demselben Herstellungsprozess gefertigt worden sind, z.B. in demselben galvanischen Verfahren, insbesondere gleichzeitig. Es entsteht nur ein einziges Teil, das dicht und wartungsfrei ist. Metallisch dicht bedeutet hier, dass ein Wasserdurchtritt und/oder ein Gasdurchtritt unterbunden ist. So kann selbst nach zehn Jahren die Sperrwirkung noch vorhanden sein und gewährleisten, dass das Fluid unbeeinträchtigte Gebrauchseigenschaften hat. The actuating element and the support element can be made in one piece and / or metallic tight. Integral here means that both parts have been manufactured, for example, in the same manufacturing process, e.g. in the same galvanic process, in particular simultaneously. The result is only a single part that is tight and maintenance-free. Metallically dense here means that a water passage and / or a gas passage is prevented. Thus, even after ten years, the barrier effect can still be present and ensure that the fluid has unimpaired performance properties.
Das Betätigungselement und/oder das Abstützelement kann mindestens eine hydraulische Schalteinheit enthalten. Damit kann die mechanische Steifigkeit im Vergleich zu einer Flüssigkeit in dem Balg bspw. durch eine Reduktion des Totvolumens erhöht werden. The actuating element and / or the support element may include at least one hydraulic switching unit. Thus, the mechanical rigidity can be increased, for example, by a reduction of the dead volume compared to a liquid in the bellows.
Aber auch eine Anordnung des hydraulischen Systems außerhalb des Balges des Abstützelements und/oder des Balges des Betätigungselements kann verwendet werden. But also an arrangement of the hydraulic system outside the bellows of the support element and / or the bellows of the actuating element can be used.
Die Bremse kann ein Gehäuse enthalten, das die Fluidspeichereinheit, die optionale Schalteinheit und den ersten Kanal enthält. The brake may include a housing containing the fluid storage unit, the optional switching unit, and the first channel.
Das Gehäuse kann gekapselt sein, d.h. es bildet eine Kapsel um die genannten Einheiten herum. Durch die gekapselte Bauweise kann das Fluid lange verwendet werden, bspw. über eine Zeit die größer ist als 10 Jahre. Insbesondere werden die Fließeigenschaften des Fluids nicht durch eindringende Luft oder Feuchtigkeit herabgesetzt. Auch ein Verschmutzen des Fluids ist ausgeschlossen durch die Kapselung. Weiterhin können sich auf Grund der Kapselung keine Luft- oder Gasblasen im Bremssystem bilden, so dass die volle Bremswirkung über die gesamte Betriebsdauer von bspw. mehr als zehn Jahren erhalten bleibt. The housing may be encapsulated, i. it forms a capsule around the mentioned units. Due to the encapsulated design, the fluid can be used for a long time, for example. Over a period of time greater than 10 years. In particular, the flow properties of the fluid are not degraded by the ingress of air or moisture. Also contamination of the fluid is excluded by the encapsulation. Furthermore, due to the encapsulation, no air or gas bubbles can form in the brake system, so that the full braking effect over the entire operating life of, for example, more than ten years remains.
Die Pumpeinheit und ggf. auch die Antriebseinheit kann ebenfalls innerhalb des Gehäuses angeordnet werden. Alternativ kann insbesondere bei einer Membranpumpe, die Membran einen Teil des gekapselten Gehäuses bilden. Die Antriebseinheit kann dann auf einfache Art außerhalb des Gehäuses an der Membran angeordnet werden, bspw. ein Piezokristall. The pump unit and possibly also the drive unit can likewise be arranged inside the housing. Alternatively, in particular in the case of a membrane pump, the membrane may form part of the encapsulated housing. The drive unit can then be arranged on the membrane in a simple manner outside the housing, for example a piezoelectric crystal.
Das Gehäuse kann metallisch dicht sein oder metallisch dicht mit dem Balg verbunden sein. Metallisch dicht bedeutet hier, dass ein Wasserdurchtritt und/oder ein Gasdurchtritt unterbunden ist. So kann selbst nach zehn Jahren die Sperrwirkung noch vorhanden sein und gewährleisten, dass das Fluid unbeeinträchtigte Gebrauchseigenschaften hat. The housing may be metallic tight or be metallically tightly connected to the bellows. Metallically dense here means that a water passage and / or a gas passage is prevented. Thus, even after ten years, the barrier effect can still be present and ensure that the fluid has unimpaired performance properties.
Beispiele für metallisch dichte Verbindung sind bspw. Löten und Schweißen. Aber auch eine einstückige Herstellung von Balg und Gehäuse kann erfolgen, bspw. mit galvanischen Verfahren. Examples of metallically sealed connection are, for example, soldering and welding. But also a one-piece production of bellows and housing can be done, for example. With galvanic process.
Bei einer Ausgestaltung hat das Gehäuse mindestens eine Durchführung für einen elektrisch leitenden Anschluss. Weil an der Durchführung keine mechanische Bewegung übertragen werden muss, kann die Durchführung gut abgedichtet werden, bspw. mit einem aushärtenden Kunststoff. In one embodiment, the housing has at least one passage for an electrically conductive connection. Because no mechanical movement must be transmitted to the implementation, the implementation can be sealed well, for example. With a hardening plastic.
Ein Verfahren zum Bremsen kann die folgenden Schritte enthalten:
- – fluidbasiertes Betätigen eines Betätigungselementes einer Bremse,
- – Einleiten einer beim Bremsen erzeugten Querkraft in ein fluidbasiertes Abstützelement,
- – Umleiten des Fluiddrucks vom Abstützelement in das Betätigungselement,
- – wobei das Abstützelement ein Balg ist oder einen Balg enthält, der mit dem Fluid gefüllt ist.
- Fluid-actuated actuation of an actuating element of a brake,
- Introducing a transverse force generated during braking into a fluid-based support element,
- Diverting the fluid pressure from the support element into the actuating element,
- - The support element is a bellows or contains a bellows, which is filled with the fluid.
Für das Verfahren gelten die oben für die Betätigungseinheit und deren Weiterbildungen bzw. Ausgestaltungen genannten technischen Wirkungen. For the method mentioned above for the actuator and its developments or refinements technical effects apply.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Schalteinheit verwendet werden, die mindestens zwei Schaltstellungen und/oder mindestens drei Anschlüsse enthält. In one embodiment of the method, a switching unit can be used which contains at least two switching positions and / or at least three connections.
Die Schalteinheit ist bspw. ein Mehrwegeventil oder enthält mindestens zwei Einwegventile. The switching unit is, for example, a multi-way valve or contains at least two one-way valves.
Bei einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens kann in einer ersten Schaltstellung einer Schalteinheit oder der Schalteinheit das Umleiten des Fluiddrucks erfolgen. Beim Aufbau des Bremsdrucks, d.h. bspw. beim Betätigen eines Bremspedals, wird die erste Schaltstellung verwendet. Die Bremse ist im Selbstverstärkungsmodus. In another embodiment of the method, the fluid pressure can be redirected in a first switching position of a switching unit or the switching unit. When building up the brake pressure, i. For example, when pressing a brake pedal, the first switching position is used. The brake is in self-boosting mode.
Bei einer nächsten Ausgestaltung des Verfahrens kann in einer zweiten Schaltstellung die Umleitung unterbrochen sein. Die zweite Schaltstellung wird bspw. angesteuert, wenn ein Solldruck der Bremse erreicht ist. Der Solldruck wird bspw. abhängig von der Pedalauslenkung eines Bremspedals gewählt. In a next embodiment of the method, the diversion can be interrupted in a second switching position. The second switching position is, for example, driven., When a setpoint pressure of the brake is reached. The target pressure is selected, for example, depending on the Pedalauslenkung a brake pedal.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens kann in einer dritten Schaltstellung die Umleitung unterbrochen sein und eine Verbindung zwischen der Betätigungseinheit und einem Fluidspeicher geschaltet sein. Bspw. wird die dritte Schaltstellung gewählt, wenn das Bremspedal entlastet ist. In one embodiment of the method, the diversion can be interrupted in a third switching position and a connection can be connected between the actuating unit and a fluid reservoir. For example. the third shift position is selected when the brake pedal is unloaded.
Die genannten Weiterbildungen und Ausgestaltungen können mit den unten erläuterten Ausführungsbeispielen kombiniert werden. The said developments and refinements can be combined with the embodiments explained below.
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird eine selbst verstärkende Bremse mit hydraulischem Wirkprinzip angegeben. In other words, a self-reinforcing brake with hydraulic action principle is specified.
Auf dem Weg zur vollen Elektrifizierung des Automobils ("x-by-wire") stellt die traditionelle Automobilbremse ein Hindernis dar: Für die Aufbringung der notwendigen Bremsdrücke ist ein erheblicher Energieaufwand vonnöten, der im 12 Volt Bordnetz schwer oder gar nicht darstellbar ist. So brauchen traditionelle Bremsen Fluidleitungen durch das ganze Fahrzeug. On the way to the full electrification of the automobile ("x-by-wire"), the traditional automotive brake is an obstacle: For the application of the necessary brake pressures a considerable expenditure of energy is required, which is difficult or impossible to display in the 12 volt electrical system. Traditional brakes require fluid lines throughout the vehicle.
Bisher vorgestellte Ansätze zur elektromechanischen Bremse umfassen unter anderem die folgenden Prinzipien:
- – Keilbremse (EWN = Electronic Wedge Brake): Der Bremsbelag wird mittels eines Keils gegen die Bremsscheibe gedrückt. Der Einsatz eines Keils bietet die Möglichkeit, eine mechanische Untersetzung ("Hebel") zu nutzen, um die notwendigen hohen Bremsandruckkräfte bereitstellen zu können. Bei geeigneter Konstruktion kann der Keil dazu genutzt werden, die Bremse selbst verstärkend auszulegen. Hierbei wird das auf den Bremsbelag wirkende Bremsreaktionsmoment genutzt, um die Bremsandruckskraft zu erhöhen. Dies birgt jedoch die Gefahr der Instabilität ("Festfressen").
- – Hebelübersetzung: Der Bremsbelag wird mittels eines Hebels gegen die Bremsscheibe gedrückt. Der Hebel ist untersetzend ausgeführt, so dass die hohen Bremsandruckkräfte bereits bei einer recht niedrigen Aktorkraft dargestellt werden können, wie sie ein gewöhnlicher Getriebeelektromotor bereitstellt. Durch geeignete Konstruktion des Hebelpunktes kann auch die Hebelkonstruktion selbst verstärkend ausgeführt werden.
- – Kugelgewindetrieb: Hierbei wird die rotatorische Bewegung eines Elektromotors mittels einer Kugelgewindespindel stark untersetzt in eine lineare Bewegung umgesetzt. Somit lassen sich platz- und kostensparende kleine Elektromotore einsetzen, die zwar kein großes Moment aufbringen können, aber für hohe Rotationsgeschwindigkeiten einsetzbar sind. Vorteil ist u.a. der einfache Aufbau, Nachteil die langsame und ineffiziente Aktuierung.
- – Hydraulikpumpe: Die traditionelle, hydraulisch wirkende Automobilbremse kann durch Hinzufügen einer Hydraulikpumpe in eine elektromechanisch wirkende Bremse umgewandelt werden. Hierbei wird der Bremsdruck in einem Reservoir durch eine Pumpe aufgebaut. Durch elektromechanische Ventile wird der Bremsdruck dann je nach Fahrerwunsch durch Druckschläuche auf die Bremskolben an den Rädern aufgebracht. Vorteil ist die mögliche Weiterverwendung der auskonstruierten hydraulischen Bremsen. Nachteil ist die aufwendige Druckerzeugung sowie die fehlende Ausfallsicherheit ("single point of failure").
- - Wedge brake (EWN = Electronic Wedge Brake): The brake pad is pressed against the brake disc by means of a wedge. The use of a wedge offers the possibility to use a mechanical reduction ("lever") in order to provide the necessary high Bremsandruckkräfte can. With a suitable construction, the wedge can be used to make the brake itself reinforcing. Here, the braking reaction torque acting on the brake pad is used to increase the Bremsandruckskraft. However, this carries the risk of instability ("seizure").
- - Leverage: The brake lining is pressed against the brake disc by means of a lever. The lever is stepped down, so that the high Bremsandruckkräfte can be displayed even at a fairly low actuator force, as provided by a conventional transmission electric motor. By suitable design of the fulcrum, the lever construction itself can be performed reinforcing.
- - Ball screw: Here, the rotational movement of an electric motor by means of a ball screw heavily subdued translated into a linear motion. Thus, space and cost-saving small electric motors can be used, which can not muster a big moment, but can be used for high rotational speeds. The advantage is, among other things, the simple structure, the disadvantage of the slow and inefficient actuation.
- - Hydraulic pump: The traditional hydraulic-powered automotive brake can be converted to an electro-mechanical brake by adding a hydraulic pump. Here, the brake pressure is built up in a reservoir by a pump. By electromechanical valves, the brake pressure is then applied depending on the driver's request by pressure hoses on the brake piston on the wheels. Advantage is the possible further use of the designed hydraulic brakes. Disadvantage is the elaborate pressure generation and lack of reliability ("single point of failure").
Die vorliegende technische Idee umfasst eine hydraulische, selbst verstärkende Bremsvorrichtung (siehe Zeichnungen). Die Bremsdruckkräfte werden wie in einer traditionellen Automobilbremse mittels eines hydraulischen Kolbens oder Metallbalges aufgebracht (Zeichnungen: "Hauptbalg"). The present technical idea comprises a hydraulic, self-reinforcing brake device (see drawings). The brake pressure forces are applied as in a traditional automotive brake by means of a hydraulic piston or metal bellows (drawings: "main bellows").
Bei Ausgestaltungen werden die Bremsreaktionsmomente jedoch über einen oder mehrere Abstützbälge aufgenommen (Zeichnungen: "Abstützbalg"): Die zwischen Bremsscheibe und Bremsbelag wirkenden Reibekräfte lassen den Bremsbelag seitlich ausweichen, damit "drückt" die Bremsscheibe den Bremsbelag in den Abstützbalg. Somit wird die Rotationsenergie des Rades während einer Bremsung dazu genutzt, im Abstützbalg einen Überdruck aufzubauen. Dieser Überdruck kann dann mittels eines Stellventils dazu genutzt werden, den Druck im Hauptbalg zu erhöhen: Das System hat den Zustand der Selbstverstärkung erreicht. In embodiments, the brake reaction torques are, however, added via one or more Abstützbälge (drawings: "Abstützbalg"): The friction forces acting between the brake disc and brake pad cause the brake pad sideways, so that the brake disc "presses" the brake pad in the Abstützbalg. Thus, the rotational energy of the wheel is used during braking to build up in the Abstützbalg overpressure. This overpressure can then be used by means of a control valve to increase the pressure in the main bellows: the system has reached the state of self-boosting.
Ein vollständiger Bremsvorgang läuft bspw. nach folgendem Ablaufschema ab:
- 1. Die Vorpumpe (Zeichnung: "Vorpumpe") entnimmt aus dem hydraulischen Speicher (Zeichnung: "hydraulischer Speicher") Bremsflüssigkeit, um einen geringen Vordruck aufzubauen. Das Stellventil befindet sich in Stellung "C" bzw. C1.
- 2. Der Fahrer betätigt das Bremspedal.
- 3. Das Stellventil fährt in Stellung "A" (Zeichnungen: "A1 bzw. A2"), um im Hauptbalg Druck aufzubauen. Rückschlagventile "RV1", "RV2", "RV3" und "RV4" sind in Durchlassrichtung geschaltet.
- 4. Das Bremsreaktionsmoment lässt den Bremsbelag seitlich ausweichen und drückt ihn in den Abstützbalg. Im Folgenden wird angenommen, dass die Drehrichtung des Rades so ist, dass der obere Abstützbalg belastet wird. Aufgrund der symmetrischen Auslegung des Systems ergibt sich das Systemverhalten bei entgegen gesetzter Drehrichtung analog.
- 5. Sobald der Druck im Abstützbalg den Druck der Vorpumpe übersteigt, schließen Rückschlagventile RV2 und RV4. Der Bremskreislauf ist nun im selbst verstärkenden Betriebsfall.
- 6. Angeregt durch den Bremsaufbau im Abstützbalg steigt der Druck im Hauptbalg, wodurch die Bremsandruckkraft steigt, wodurch das Bremsreaktionsmoment steigt, wodurch erneut der Druck im Abstützbalg steigt, etc.
- 7. Sobald der vom Fahrer vorgegebene Wunschdruck im Hauptbalg erreicht ist, wird das Stellventil in Stellung "B" bzw. B1 geschaltet. Der Bremsdruck im Hauptbalg bleibt konstant. Bei Bedarf kann er durch Rückkehr des Stellventils in Stellung "A" weiter erhöht werden.
- 8. Der Fahrer entlastet das Bremspedal.
- 9. Das Stellventil wird in Stellung "C" geschaltet, d.h. genauer C1.
- 10. Der Bremsdruck im Hauptzylinder entspannt sich, die Bremsflüssigkeit fließt zurück ins Reservoir. Der Bremsbelag entfernt sich, insbesondere getrieben von der Rückstellkraft des Balges, von der Bremsscheibe.
- 11. Hierdurch sinkt sowohl die Bremsandruckkraft, sowie daraus folgend das Bremsreaktionsmoment. Der Druck im Abstützbalg sinkt.
- 12. Ist der Druck im Abstützbalg auf das Niveau der Vorpumpe abgesunken, so öffnen Rückschlagventile "RV2" und "RV4", der Druck der beiden Abstützbalge nivelliert sich und der Bremsbelag wird seitlich zentriert. Das System ist wieder in der Ausgangssituation.
- 1. The fore pump (drawing: "pre-pump") takes from the hydraulic accumulator (drawing: "hydraulic accumulator") brake fluid to build up a small pre-pressure. The control valve is in position "C" or C1.
- 2. The driver depresses the brake pedal.
- 3. The control valve moves to position "A" (drawings: "A1 or A2") to build up pressure in the main bellows. Check valves "RV1", "RV2", "RV3" and "RV4" are switched in the forward direction.
- 4. The braking reaction torque causes the brake pad to escape laterally and presses it into the support bellows. In the following it is assumed that the direction of rotation of the wheel is such that the upper Abstützbalg is loaded. Due to the symmetrical design of the system, the system behavior results in the opposite direction of rotation analog.
- 5. As soon as the pressure in the support bellows exceeds the pressure of the forepump, check valves RV2 and RV4 close. The brake circuit is now in self-reinforcing operation.
- 6. Inspired by the brake assembly in Abstützbalg the pressure in the main bellows, whereby the Bremsandruckkraft increases, whereby the brake reaction torque increases, which again increases the pressure in the Abstützbalg, etc.
- 7. As soon as the desired pressure specified by the driver in the main bellows is reached, the control valve is switched to position "B" or B1. The brake pressure in the main bellows remains constant. If required, it can be further increased by returning the control valve to position "A".
- 8. The driver relieves the brake pedal.
- 9. The control valve is switched to position "C", ie more precisely C1.
- 10. The brake pressure in the master cylinder relaxes, the brake fluid flows back into the reservoir. The brake pad is removed, in particular driven by the restoring force of the bellows, from the brake disc.
- 11. This reduces both the Bremsandruckkraft, and consequently the brake reaction torque. The pressure in the support bellows decreases.
- 12. If the pressure in the support bellows has dropped to the level of the forepump, check valves "RV2" and "RV4" open, the pressure of the two support bellows is leveled and the brake pad is laterally centered. The system is back in the starting position.
Es ergeben sich folgende Vorteile:
Selbstverstärkung: Lediglich ein geringer Vordruck muss durch die Vorpumpe aufgebracht werden. Der Hauptdruck wird von der Bremse selbst in den Abstützbälgen erzeugt. Hierdurch ist das Bremssystem energiesparend, die Vorpumpe kann klein und billig ausgelegt werden. Das Bordnetz des Fahrzeugs wird nur gering belastet.
Sicherheit: Der Bremsdruck wird dezentral in den Einzelbremsen erzeugt. Hierdurch ist eine volle Redundanz der Einzelbremsen dargestellt. Das Problem einer zentralen Bremsdruckpumpe als "single point of failure" ist somit ausgeräumt.
Regelbarkeit: In der "Electronic Wedge Brake" oder der hebelübersetzten, selbst verstärkenden Bremse ergibt sich die Selbstverstärkung rein mechanisch, kann also nicht oder nur indirekt geregelt werden. Das Prinzip der vorliegenden Erfindungsmeldung beruht darauf, den Bremsdruck direkt über ein Stellventil zu regeln, und die Selbstverstärkung lediglich zum Aufbauen der Bremsdruckversorgung zu nutzen. Ein "Festfressen", d.h. also der Fall einer katastrophalen Aufschaukelung der Selbstverstärkung kann also prinzipbedingt vermieden werden.
Kein Anliegen der Bremsscheiben: Bei traditionellen hydraulischen Bremsen können die Bremsbeläge unter gewissen Bedingungen an der Bremsscheibe anliegen, selbst wenn der Bremsdruck auf Null reduziert wurde. Dies ist ungünstig, da weiterhin Energie in Reibung umgewandelt wird. In der vorliegenden Erfindung ist dies keine Gefahr, da der Balg stets Rückstellkräfte aufbringt.
Elektronische Ansteuerung: Das Regelventil kann auf einfache Weise elektronisch angesteuert werden. Die Bremse eignet sich also ausgezeichnet für den Einsatz in "brake-by-wire"-Umgebungen und Hybrid- oder vollelektrischen Fahrzeugen.
Wartungsfrei: Der Einsatz von Metallbälgen ermöglicht einen Aufbau, ohne Kunststoff- und Gummielemente, was eine Wasseraufnahme und damit Alterung der hydraulischen Flüssigkeit verhindert. Ferner stellt ein "metallisch dichter" Aufbau sicher, dass über die Lebenszeit keine Flüssigkeit verloren geht und damit das hydromechanische System wartungsfrei ist.
Robustheit: Das Konzept weist nur wenige Lager auf bzw. die viskose Dämpfung macht das System unempfindlich gegen Verschmutzungen und Vibrationen. There are the following advantages:
Self-reinforcing: Only a small pre-pressure must be applied by the pre-pump. The main pressure is generated by the brake itself in the Abstützbälgen. As a result, the braking system is energy efficient, the backing pump can be designed small and cheap. The electrical system of the vehicle is only lightly loaded.
Safety: The brake pressure is generated decentrally in the individual brakes. As a result, a full redundancy of the individual brakes is shown. The problem of a central brake pressure pump as a "single point of failure" is thus eliminated.
Controllability: In the "Electronic Wedge Brake" or the lever-translated, self-reinforcing brake, the self-reinforcement results purely mechanically, so it can not or only indirectly be regulated. The principle of the present invention message is based on regulating the brake pressure directly via a control valve, and to use the self-boosting only to build up the brake pressure supply. A "seizure", ie the case of a catastrophic Aufschaukelung the self-reinforcement can thus be avoided in principle.
No concern for the brake discs: In traditional hydraulic brakes, under some conditions, the brake pads may contact the brake disc even if the brake pressure has been reduced to zero. This is unfavorable because energy continues to be converted into friction. In the present invention, this is not a risk because the bellows always applies restoring forces.
Electronic control: The control valve can be electronically controlled in a simple way. The brake is therefore excellently suited for use in "brake-by-wire" environments and hybrid or all-electric vehicles.
Maintenance-free: The use of metal bellows allows a structure without plastic and rubber elements, which prevents water absorption and thus aging of the hydraulic fluid. Furthermore, a "metallically dense" construction ensures that no liquid is lost over the lifetime and thus the hydromechanical system is maintenance-free.
Robustness: The concept has only a few bearings or the viscous damping makes the system insensitive to dirt and vibrations.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff "kann" verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung. The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments. If the term "can" is used in this application, it is both the technical possibility and the actual technical implementation.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen: In the following, embodiments of the invention will be explained with reference to the accompanying drawings. Show:
Die
- –
eine Scheibenbremse 12 , - – einen hydraulischen
Kreis 14 , und - –
eine Betätigungseinheit 16 .
- - a
disc brake 12 . - - a
hydraulic circuit 14 , and - - An
operating unit 16 ,
Die Scheibenbremse
- – eine scheibenförmige Bremsscheibe
20 , - –
ein äußeres Befestigungselement 22 , und - – zwei beidseitig der Bremsscheibe
20 angeordnete Befestigungselemente 24 ,26 mit denen dieBremsscheibe 20 auf einer Antriebswelle eines Rades befestigt ist, z.B. am linken Vorderrad eines Kraftfahrzeugs/Auto.
- - a disc-shaped
brake disc 20 . - - An
outer fastener 22 , and - - Two sides of the
brake disc 20 arrangedfasteners 24 .26 with which thebrake disc 20 is mounted on a drive shaft of a wheel, for example on the left front wheel of a motor vehicle / car.
Die Bremsscheibe
Die Betätigungseinheit
- – einen erster Teil
18a einer Trägervorrichtung, - – einen zweiten Teil
18b der Trägervorrichtung, - – einen
Bremsbelagträger 28 , - – einen
Bremsbelag 30 , z.B. auf Gummi- oder Harzbasis, - – einen
Hauptbalg 40 , vorzugsweise aus Metall, - – einen ersten Abstützbalg
42 , ebenfalls vorzugsweise aus Metall, - – einen zweiten Abstützbalg
44 , z.B. aus Metall, und - – einen
Balgträger 46 .
- - a
first part 18a a carrier device, - - a
second part 18b the carrier device, - - a
brake pad carrier 28 . - - a
brake pad 30 , eg rubber or resin-based, - - a main bellows
40 , preferably of metal, - - A
first Abstützbalg 42 , preferably also made of metal, - - A
second Abstützbalg 44 , eg of metal, and - - a
bellows carrier 46 ,
Die Trägervorrichtung ist bspw. ein doppelt "schwimmend" gelagerter Schwimmsattel. Zur Lagerung lassen sich bspw. Linearführung oder andere Konstruktionselement verwenden. Der Hauptbalg
Der hydraulischen Kreis
- – Rückschlagventile RV1 bis RV4,
- – ein Stellventil SV1, vorzugsweise ein Ventil, das ohne elektrische Versorgungsspannung geöffnet ist, d.h. "normally open" bzw. "normal geöffnet",
- – Verzweigungen V1 bis V5,
- – einen am Stellventil
SV1 angeordneten Elektromagneten 48 , ggf. auch an zwei Seiten jeweils einen Elektromagneten, - – einen hydraulischen Speicher
50 , - – eine Vorpumpe (unidirektional oder bidirektional)
52 , und - –
Leitungen 60 bis 84 .
- - Check valves RV1 to RV4,
- A control valve SV1, preferably a valve which is open without electrical supply voltage, ie "normally open" or "normally open",
- Branches V1 to V5,
- - An arranged on the control
valve SV1 electromagnet 48 , possibly also on two sides in each case an electromagnet, - - a
hydraulic accumulator 50 . - - a fore pump (unidirectional or bidirectional)
52 , and - -
Cables 60 to84 ,
An Stelle der Vorpumpe
Das Stellventil SV1 hat drei wahlweise schaltbare Ventilstellungen A1, B1, C1. Das Stellventil SV1 hat vier Ventilanschlüsse VA1 bis VA4, von denen aber der Ventilanschluss VA4 im Ausführungsbeispiel nicht benutzt wird, so dass auch ein Stellventil SV1 mit nur drei Anschlüssen geeignet ist. The control valve SV1 has three selectively switchable valve positions A1, B1, C1. The control valve SV1 has four valve ports VA1 to VA4, but of which the valve port VA4 is not used in the embodiment, so that a control valve SV1 with only three ports is suitable.
Die Leitung
Das Rückschlagventil RV1 liegt zwischen der Verzweigung V1 und der Verzweigung V4, unter Verwendung zweier optionaler Leitungen
Das Rückschlagventil RV3 liegt zwischen der Verzweigung V3 und der Verzweigung V2, unter Verwendung einer optionalen Leitung
Das Rückschlagventil RV4 liegt zwischen der Verzweigung V3 und der Verzweigung V4, unter Verwendung zweier optionaler Leitungen
Von der Verzweigung V3 führt ein Leitung
Die Leitung
Eine Leitung
Bei anderen Ausführungsbeispielen wird der hydraulische Kreis
In der Schaltstellung A1 sind nur die Anschlüsse VA1 und VA2 des Stellventils SV1 verbunden. Das Fluid kann in beide Richtungen zwischen den Anschlüssen VA1 und VA2 in der Schaltstellung A1 fließen. An Stelle eines bidirektionalen Flusses kann auch nur ein eindirektionaler Fluss zugelassen werden, bspw. durch entsprechende Ausgestaltung des Stellventils SV1. In the switching position A1, only the connections VA1 and VA2 of the control valve SV1 are connected. The fluid can flow in both directions between the terminals VA1 and VA2 in the switching position A1. In place of a bidirectional flow, only a unidirectional flow can be permitted, for example by appropriate design of the control valve SV1.
In der Schaltstellung B1 sind alle Anschlüsse VA1 bis VA3 bzw. bis VA4 voneinander getrennt. Ein Fluidfluss ist somit nicht möglich in dieser Schaltstellung B1 des Stellventils SV1. In the switching position B1, all connections VA1 to VA3 or to VA4 are separated from one another. A fluid flow is thus not possible in this switching position B1 of the control valve SV1.
In der Schaltstellung C1 ist ein bidirektionaler Fluss zwischen den Anschlüssen VA1 und VA3 möglich. An Stelle eines bidirektionalen Flusses kann auch nur ein eindirektionaler Fluss zugelassen werden. In the switching position C1, a bidirectional flow between the terminals VA1 and VA3 is possible. In place of bidirectional flow, only unidirectional flow can be allowed.
Der Elektromagnet
An Stelle einer elektrischen Ansteuerung des Stellventils SV1 kann auch eine pneumatische Ansteuerung erfolgen. Instead of an electrical control of the control valve SV1 can also be a pneumatic control.
Ein vollständiger Bremsvorgang läuft bspw. nach folgendem Ablaufschema ab:
- 1.
Die Vorpumpe 52 entnimmt ausdem hydraulischen Speicher 50 Bremsflüssigkeit, um einen geringen Vordruck aufzubauen. Das Stellventil befindet sich in Stellung C1. - 2. Der Fahrer betätigt das Bremspedal.
- 3. Das Stellventil SV1 fährt in Stellung A1, um im
Hauptbalg 40 Druck aufzubauen. Die Rückschlagventile RV1, RV2, RV3 und RV4 sind in Durchlassrichtung geschaltet. - 4. Das Bremsreaktionsmoment
lässt den Bremsbelag 30 seitlich ausweichen und drückt denmit dem Bremsbelag 30 gekoppelten Bremsbelagträger46 inden Abstützbalg 42 . Im Folgenden wird angenommen, dass die Drehrichtung des Rades so ist, dass der Abstützbalg42 belastet wird. Aufgrund der symmetrischen Auslegung des Systems ergibt sich das Systemverhalten bei entgegengesetzter Drehrichtung des Rades bzw.der Bremsscheibe 20 auf analoge Art und Weise. - 5. Sobald der
Druck im Abstützbalg 40 den Druck der Vorpumpe52 übersteigt, schließen die Rückschlagventile RV2 und RV4. Der Bremskreislauf ist nun im selbst verstärkenden Betriebsfall. - 6. Angeregt durch den
Bremsaufbau im Abstützbalg 42 steigt derDruck im Hauptbalg 40 , wodurch die Bremsandruckkraft steigt, wodurch das Bremsreaktionsmoment steigt, wodurch erneut derDruck im Abstützbalg 42 steigt, etc. - 7. Sobald der vom Fahrer vorgegebene Wunschdruck bzw.
Solldruck im Hauptbalg 40 erreicht ist, wird das Stellventil SV1 in die Schaltstellung B1 geschaltet. DerBremsdruck im Hauptbalg 40 bleibt konstant. Bei Bedarf kann er durch Rückkehr des Stellventils SV1 in Schaltstellung A1 weiter erhöht werden. - 8. Der Fahrer entlastet das Bremspedal.
- 9. Das Stellventil SV1 wird in die Schaltstellung C1 geschaltet.
- 10. Der Bremsdruck im Hauptzylinder bzw.
Hauptbalg 40 entspannt sich, die Bremsflüssigkeit fließt zurück ins Reservoir bzw. inden Fluidspeicher 50 .Der Bremsbelag 30 entfernt sich getrieben von der Rückstellkraft des Balges40 von der Bremsscheibe 20 . - 11. Hierdurch sinkt sowohl die Bremsandruckkraft, sowie daraus folgend das Bremsreaktionsmoment. Der
Druck im Abstützbalg 42 sinkt. - 12. Ist der
Druck im Abstützbalg 42 auf das Niveau des Drucks der Vorpumpe52 abgesunken, so öffnen die Rückschlagventile RV2 und RV4, der Druck der beiden Abstützbalge42 und44 nivelliert sich und der Bremsbelag30 wird seitlich zentriert. Das System ist wieder in der Ausgangssituation.
- 1. The
forepump 52 withdraws from thehydraulic accumulator 50 Brake fluid to build up a low pre-pressure. The control valve is in position C1. - 2. The driver depresses the brake pedal.
- 3. The SV1 control valve moves to position A1 in the
main bellows 40 Build up pressure. The check valves RV1, RV2, RV3 and RV4 are switched in the forward direction. - 4. The brake reaction torque leaves the
brake pad 30 Dodge sideways and presses thebrake pad 30 coupledbrake pad carrier 46 in the support bellows42 , In the following it is assumed that the direction of rotation of the wheel is such that theAbstützbalg 42 is charged. Due to the symmetrical design of the system, the system behavior results in the opposite direction of rotation of the wheel or thebrake disc 20 in an analogous way. - 5. As soon as the pressure in the support bellows
40 the pressure of theforepump 52 exceeds the check valves RV2 and RV4 close. The brake circuit is now in self-reinforcing operation. - 6. Inspired by the brake assembly in
Abstützbalg 42 the pressure in the main bellows increases40 , whereby the Bremsandruckkraft increases, whereby the brake reaction torque increases, whereby again the pressure in theAbstützbalg 42 rises, etc. - 7. As soon as the desired pressure or nominal pressure specified by the driver in the main bellows
40 is reached, the control valve SV1 is switched to the switching position B1. The brake pressure in themain bellows 40 stay constant. If required, it can be further increased by returning the control valve SV1 in switching position A1. - 8. The driver relieves the brake pedal.
- 9. The control valve SV1 is switched to the switching position C1.
- 10. The brake pressure in the master cylinder or
main bellows 40 relaxes, the brake fluid flows back into the reservoir or in thefluid reservoir 50 , Thebrake pad 30 moves away from the restoring force of thebellows 40 from thebrake disc 20 , - 11. This reduces both the Bremsandruckkraft, and consequently the brake reaction torque. The pressure in the support bellows
42 sinks. - 12. Is the pressure in the support bellows
42 to the level of pressure of theforepump 52 when the check valves RV2 and RV4 open, the pressure of the two support bellows drops42 and44 leveled and thebrake pad 30 is centered laterally. The system is back in the starting position.
Die
- –
eine Rotationsachse 6b , - –
eine Abstützachse 8b , - –
eine Bremsanlage 10b , - –
eine Scheibenbremse 12b , - – einen hydraulischen
Kreis 14b , - –
eine Betätigungseinheit 16b , - – einen ersten Teil
18c der Trägervorrichtung, - – einen zweiten Teil
18d der Trägervorrichtung, - –
eine Bremsscheibe 20b , - –
ein Befestigungselement 22b , - –
Befestigungselemente 24b ,26b , - – einen
Bremsbelagträger 28b , - – einen
Bremsbelag 30b , - – einen
Hauptbalg 40b , - – einen erster Abstützbalg
42b , - – einen zweiten Abstützbalg
44b , - – einen
Balgträger 46b , - – Rückschlagventile RV1b bis RV4b,
- – ein Stellventil SV1b,
- – Ventilstellungen A2, B2, C2, die den Ventilstellungen A1, B2, C1 entsprechen,
- – Verzweigungen V1b bis V5b, die den Verzweigungen V1 bis V5 entsprechen,
- – einen
Elektromagneten 48b , - – einen hydraulischen Speicher
50b , - –
eine Vorpumpe 52b (unidirektional der bidirektional), - –
Leitungen 60b bis82b , dieden Leitungen 60 bis 82 entsprechen, und - – Ventilanschlüsse VA1b bis VA4b.
- - a
rotation axis 6b . - - A
support axis 8b . - - a
brake system 10b . - - a
disc brake 12b . - - a
hydraulic circuit 14b . - - An
operating unit 16b . - - a
first part 18c the carrier device, - - a
second part 18d the carrier device, - - a
brake disc 20b . - - A
fastener 22b . - -
fasteners 24b .26b . - - a
brake pad carrier 28b . - - a
brake pad 30b . - - a
main bellows 40b . - - A
first Abstützbalg 42b . - - A
second Abstützbalg 44b . - - a
bellows carrier 46b . - Check valves RV1b to RV4b,
- A control valve SV1b,
- Valve positions A2, B2, C2, which correspond to the valve positions A1, B2, C1,
- Branches V1b to V5b corresponding to branches V1 to V5
- - an
electromagnet 48b . - - a
hydraulic accumulator 50b . - - a
forepump 52b (unidirectional the bidirectional), - -
Cables 60b to82b that thewires 60 to82 correspond, and - - Valve connections VA1b to VA4b.
Im hydraulischen Kreis
Ein Rückschlagventil RV6b liegt zwischen der Verzweigung V7b und einer Verzweigung V8b. Das Rückschlagventil RV6b ermöglicht einen Fluidfluss von der Verzweigung V7b zur Verzweigung V8b aber sperrt den Fluidfluss in die umgekehrte Richtung. A check valve RV6b is located between the branch V7b and a branch V8b. The check valve RV6b allows fluid flow from the branch V7b to the branch V8b, but blocks fluid flow in the reverse direction.
An der Verzweigung V8b ist ein Druckspeicher
Eine Leitung
Ein Druck-Anpassungskolben/Zylinder
An Stelle der Vorpumpe
- 1.
Die optionale Vorpumpe 52b entnimmt ausdem hydraulischen Speicher 50b Bremsflüssigkeit, um einen geringen Vordruck aufzubauen. Das Stellventil befindet sich in der Schaltstellung C2. Falls bereitsDruck im Druckspeicher 200 vorhanden ist, bspw. von einer vorhergehenden Bremsung, entfällt der obere Schritt. - 2. Der Fahrer betätigt das Bremspedal.
- 3. Das Stellventil fährt in die Schaltstellung A2, um im
Hauptbalg 40b Druck aufzubauen. Die Rückschlagventile RV1b, RV2b, RV3b und RV4b sind in Durchlassrichtung geschaltet. - 4. Das Bremsreaktionsmoment
lässt den Bremsbelag 40b seitlich ausweichen und drückt damitden Balgträger 46b inden Abstützbalg 42b . Im Folgenden wird angenommen, dass die Drehrichtung des Rades bzw.der Bremsscheibe 20b so ist, dass derAbstützbalg 42b belastet und der Abstützbalg44b entlastet wird. Aufgrund der symmetrischen Auslegung des Systems ergibt sich das Systemverhalten bei entgegengesetzter Drehrichtung der Bremsscheibe20b analog. - 5. Sobald der
Druck im Abstützbalg 40b den Druck der Vorpumpe bzw. denDruck im Druckspeicher 200 übersteigt, schließen die Rückschlagventile RV2b und RV4b. Der Bremskreislauf ist nun im selbst verstärkenden Betriebsfall. - 6. Angeregt durch den
Abstützdruckaufbau im Abstützbalg 42b steigt derDruck im Hauptbalg 40b , wodurch die Bremsandruckkraft steigt, wodurch das Bremsreaktionsmoment steigt, wodurch erneut derDruck im Abstützbalg 40b steigt, etc. Gleichzeitig wird über den Anpassungskolben202 (Hubübersetzer) der Druckspeicher200 wieder mit Druck beaufschlagt, d.h. sozusagen "aufgeladen". - 7. Sobald der vom Fahrer vorgegebene Wunschdruck bzw.
Solldruck im Hauptbalg 40b erreicht ist, wird das Stellventil SV1b in die Schaltstellung B2 geschaltet. DerBremsdruck im Hauptbalg 40b bleibt konstant. Bei Bedarf kann er durch Rückkehr des Stellventils SV1b in die Schaltstellung A2 weiter erhöht werden. - 8. Der Fahrer entlastet das Bremspedal.
- 9. Das Stellventil SV1b wird in die Schaltstellung C2 geschaltet.
- 10. Der Bremsdruck im Hauptzylinder bzw.
Hauptbalg 40b entspannt sich, die Bremsflüssigkeit fließt zurückins Reservoir 50b .Der Bremsbelag 30b entfernt sich getrieben von der Rückstellkraft desBalges 40b von der Bremsscheibe 20b . - 11. Hierdurch sinkt sowohl die Bremsandruckkraft, sowie daraus folgend das Bremsreaktionsmoment. Der
Druck im Abstützbalg 40b sinkt.
- 1. The
optional fore pump 52b withdraws from thehydraulic accumulator 50b Brake fluid to build up a low pre-pressure. The control valve is in the switching position C2. If already pressure in theaccumulator 200 is present, for example. From a previous braking, eliminates the upper step. - 2. The driver depresses the brake pedal.
- 3. The control valve moves to the switching position A2, in the
main bellows 40b Build up pressure. The check valves RV1b, RV2b, RV3b and RV4b are switched in the forward direction. - 4. The brake reaction torque leaves the
brake pad 40b dodge sideways and thus presses the bellows support46b in the support bellows42b , In the following it is assumed that the direction of rotation of the wheel or thebrake disc 20b such is that the support bellows42b loaded and theAbstützbalg 44b is relieved. Due to the symmetrical design of the system, the system behavior results in the opposite direction of rotation of thebrake disc 20b analogous. - 5. As soon as the pressure in the support bellows
40b the pressure of the backing pump or the pressure in theaccumulator 200 exceeds the check valves RV2b and RV4b close. The brake circuit is now in self-reinforcing operation. - 6. Inspired by the Abstützdruckaufbau in
Abstützbalg 42b the pressure in the main bellows increases40b , whereby the Bremsandruckkraft increases, whereby the brake reaction torque increases, whereby again the pressure in theAbstützbalg 40b rises, etc. At the same time is about the adjustment piston202 (Stroke translator) of thepressure accumulator 200 again pressurized, ie, so to speak "charged". - 7. As soon as the desired pressure or nominal pressure specified by the driver in the
main bellows 40b is reached, the control valve SV1b is switched to the switching position B2. The brake pressure in themain bellows 40b stay constant. If necessary, it can be further increased by returning the control valve SV1b in the switching position A2. - 8. The driver relieves the brake pedal.
- 9. The control valve SV1b is switched to the switching position C2.
- 10. The brake pressure in the master cylinder or
main bellows 40b relaxes, the brake fluid flows back into thereservoir 50b , Thebrake pad 30b moves away from the restoring force of thebellows 40b from thebrake disc 20b , - 11. This reduces both the Bremsandruckkraft, and consequently the brake reaction torque. The pressure in the support bellows
40b sinks.
12. Ist der Druck im Abstützbalg
Der Anpassungskolben
Der Druckspeicher
Die Rückschlagventile RV5b und RV6b ermöglichen ein Zuschalten der Vorpumpe. The check valves RV5b and RV6b enable the pre-pump to be connected.
Über die Leitung
Die Vorpumpe
An Stelle der Vorpumpe
Die
- – einen
Betätigungsbalg 252 , - – einen
Abstützbalg 254 , und - – einen
Abstützbalg 256 .
- - An actuating bellows
252 . - - a support bellows
254 , and - - a support bellows
256 ,
Zwischen dem Abstützbalg
Im Zwischenraum werden Stücke von Leitungen
Im Übrigen kann der Dreifachbalg
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel befindet sich der gesamte Hydraulikkreis
- – FlexRay,
- – Profinet,
- – CAN-Bus (Controller Area Network),
- – Ethernet (
IEEE 802.x - – LIN (Local Interconnect Network).
- - FlexRay,
- - Profinet,
- - CAN bus (Controller Area Network),
- - Ethernet (
IEEE 802.x. - - LIN (Local Interconnect Network).
Alternativ kann eine Antriebseinheit der Pumpeinheit außerhalb des Dreifachbalgs angeordnet werden. So kann ein Piezoantrieb außerhalb liegen und die Membran der Pumpe Bestandteil des Gehäuses des Dreifachbalgs sein. Alternatively, a drive unit of the pump unit can be arranged outside the triple bellows. Thus, a piezo drive can be outside and the diaphragm of the pump to be part of the housing of the triple bellows.
Die
Das Verfahren beginnt in einem Verfahrensschritt
In einem folgenden Schritt
In einem dem Schritt
In einem Verfahrensschritt
Nach dem Verlassen der Schleife aus den Schritten
In einem folgenden Schritt
Wird das Bremspedal tiefer gedrückt, so folgt nach dem Schritt
Die Schleife aus den Verfahrensschritten
In einem folgenden Schritt wird geprüft, ob das Bremspedal durch den Fahrer wieder frei gegeben worden ist, bzw. ob eine automatische Steuerung den Bremsvorgang beendet. Ist dies nicht der Fall, so wird eine dritte Schleife aus den Schritten
Die dritte Schleife wird im Schritt
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird auch eine Abfrage dahin gehend einbezogen, ob das Bremspedal nur teilweise losgelassen worden ist bzw. ob der Solldruck etwas kleiner geworden ist. Bei weiteren Ausführungsbeispielen können Verfahrensschritte weggelassen werden, hinzugefügt werden oder es kann eine andere Reihenfolge der Schritte geben. In another embodiment, a query is included as to whether the brake pedal has been released only partially or whether the target pressure has become somewhat smaller. In further embodiments, method steps may be omitted, added, or there may be a different order of steps.
An Stelle eines Hauptbalgs bzw. Betätigungsbalgs
Das vorgeschlagene System kann rein elektronisch aktiviert werden. Damit ist das System leichter in ein Elektroauto bzw. eCar zu bringen und als "mechatronisches" System im Gegensatz zum rein mechano-hydraulischen System zu sehen. The proposed system can be activated purely electronically. Thus, the system is easier to bring in an electric car or eCar and to see as a "mechatronic" system in contrast to the purely mechano-hydraulic system.
Energie für das Aufbringen des Vordrucks per elektrischer Pumpe kann beispielsweise auch durch einen generatorischen Betrieb der elektrischen (eCar) Motoren aufgebracht werden. Energy for the application of the form by an electric pump can be applied for example by a generator operation of the electric (eCar) motors.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht maßstabsgetreu und nicht beschränkend. Abwandlungen im Rahmen des fachmännischen Handelns sind möglich. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die genannten Weiterbildungen/Ausgestaltungen und Ausführungsbeispiele können untereinander kombiniert werden.The embodiments are not to scale and are not restrictive. Modifications in the context of expert action are possible. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. The said developments / refinements and embodiments can be combined with each other.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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Legal Events
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R016 | Response to examination communication | ||
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