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Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Feststellbremse, sowie eine Feststellbremse mit verbesserter Funktion.
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Moderne Fahrzeuge werden vermehrt mit automatischen/elektromechanischen Feststellbremsen ausgestattet.
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Aus dem Stand der Technik, beispielsweise den Schriften
sind verschiedene Lösungsansätze für eine elektromechanische Feststellbremse für Fahrzeuge bekannt, welche einen elektrischen Bremsmotor aufweisen, über den eine Klemmkraft erzeugbar ist. Hierbei wird die Rotationsbewegung des Rotors des elektrischen Bremsmotors in eine axiale Stellbewegung eines Stellgliedes übertragen, beispielsweise mittels einer Spindel, über die ein Bremskolben, welcher Träger eines Bremsbelages ist, axial gegen eine Bremsscheibe gedrückt.
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Die obige Aufzählung der Schriften werden nachfolgend Anmeldekomplex genannt, deren Inhalte vollumfänglich Bestandteile der vorliegenden Anmeldeschrift sind.
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Wie aus der Schrift
DE 10 2011 004 741 A1 des Anmeldekomplexes unter Absatz [0004} weiter zu entnehmen ist, wird hierbei (mit dem Anmeldekomplex) versucht eine Lösung/Lösungen zu beschreiben, bei diesem OHNE Verwendung von aufwendigen Drehzahlsignalen ein gleichwirkendes sicheres Bremsresultat erzielt wird.
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Wie aus der Vielzahl an Anmeldung zu diesem Themengebiet ersichtlich ist, ist die Lösungsfindung nicht ganz trivial, da gemäß dem Anmeldekomplex eine Vielzahl an Lösungsvorschlägen vorgeschlagen werden, wobei die Lösungsansätze zum Teil sehr unterschiedlich sind.
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Betrachtet man die unterschiedlichen Lösungsansätze, so haben alle gemein, dass die Findung einer definierten Spannkraft für einen ausreichenden Schließvorgang, wie auch einer definierten Entspannung zum sicheren Lösen der Bremse, ein zentrales Thema ist.
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Betrachtet man die einzelnen Lösungen etwas genauer, so erkennt man sehr rasch, dass die vorgestellten Lösungen sehr störanfällig sind, wie dies zum Teil in den Anmeldeschriften von der Anmelderin der oben genannten Schriften selbst festgehalten wird, bzw. wie nachfolgend exemplarisch näher erörtert werden.
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Weitere Störmöglichkeiten:
- – Alterungsbedingte Un-Symmetrien (Schließzeit ungleich Öffnungszeit)
- – Alterungsbedingte Schwer-Gängigkeit (Verschiebung von Zeitkonstanten)
- – Alterungsbedingte Schwer-Gängigkeit (Verschiebung der mech. Arbeitsleistung)
- – Erfassung einer falschen „Starttemperatur” (z. B. wg. „Schleifen” der Bremsen)
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren für eine Feststellbremse, sowie eine Feststellbremse mit verbesserter Funktion vorzustellen, bei dieser OHNE der Verwendung von aufwendigen Drehzahlsignalen dennoch eine sichere Positionsbestimmung des Bremskolben/ein definierter Zustand des Bremskolben ermöglicht wird, und dies auch dann, wenn während der aktiven Zeit des Bremsmotors der Feststellbremse (beim Öffnen wie auch beim Schließen) eine Störung auftritt, oder altersbedingte Störeinflüsse zur Wirkung gelangen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren für eine Feststellbremse, sowie durch eine Feststellbremse mit verbesserter Funktion gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5 gelöst, wobei das Verfahren, bzw. die Vorrichtung auch über deren Merkmale verfügt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des vorgestellten Verfahrens für Feststellbremsen, sowie Feststellbremsen mit verbesserter Funktion sind in den Unteransprüchen dargestellt, wobei auch Kombinationen der einzelnen Anspruchsmerkmale untereinander möglich sind.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, indem die Motorrotorachse verlängert wird, oder derart abgeändert wird, dass der Spindel-Charakter der Motorachse sich auf einen verlängerten Bereich auswirkt.
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Auf diesen „verlängerten” Bereich der Motorachse mit Spindel-Charakter, kann nun eine Spindelmutter platziert werden, mittels dieser anhand der relativen Position zur Spindel im Betriebsfall eine eindeutige Drehzahl der Spindel abgeleitet werden kann.
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Als Schaltkriterien für den Bremsmotor (Motor der Feststellbremse) können die Informationen von Positionserfassungseinheiten, zur Erfassung der Position der Spindelmutter herangezogen werden (unabhängig von Zeitkonstanten, bzw. zuvor ermittelten Zeiten). Als Toleranzausgleich, bzw. auch Ausgleich eines Abriebes, können ergänzend eine geringe Nachlaufzeit eingestellt werden, die noch nach Erreichen der Positionserfassungsinformation noch nachwirkt.
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Anstatt einer Spindelmutter können selbstverständlich gleichwirkende Teile, die die Position während einer Drehung der Motorachse relativ zur Motorachse ändern (bei einer Drehung der Spindel eine Lateral-Verschiebung) auszuführen, als Alternative verwendet werden (z. B. das Stellglied selbst, oder ein Spindelgetriebe).
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Anzumerken ist auch, dass die Steigung der Spindel für die Spindelmutter nicht mit der Steigung des Stellgliedes der Feststellbremse übereinstimmen, da je größer der „Verstellweg” der Spindelmutter bei einer Umdrehung ist, desto präziser kann auch die Sensierung der Positionserfassungseinheiten erfolgen.
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Unter dem Begriff „lateral” ist im Lichte der Erfindung als Bezug die Ausrichtung der Spindelachse zu verstehen → „Lateral-Verschiebung” ist eine axiale Verschiebung. Die Lateral-Verschiebung der Spindelmutter erfolgt in axialer Richtung der Spindel.
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Ferner ist anzumerken, dass der „verlängerte” Bereich der Motorachse mit Spindel-Charakter sich nicht als eine Verlängerung der Motorachse auswirken muss, sondern dass der „verlängerte” Bereich der Motorachse mit Spindel-Charakter auch auf einer bereits vorhandenen Achse aufgebracht werden kann (z. B. im Motorbereich selbst).
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Weitere Vorteile bzw. Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen/1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen, wobei auch Kombinationen der Figuren/der Merkmale möglich sind, bzw. im Schutzumfang mit enthalten sind. Anzumerken ist, dass es sich bei den nachfolgenden Figuren um grobe Prinzip-Darstellungen handelt, die zur Erläuterung der Erfindung dienen, wobei kein Anspruch auf Vollständigkeit besteht, sondern im wesentlichen nur die Elemente enthält, die zur Erläuterung der Erfindung erforderlich sind.
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In der Beschreibung, in den Ansprüchen, in der Zusammenfassung und in den dazugehörenden Zeichnungen werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Figuren näher erläutert, wobei bei den Figuren primär die Prinzip-Darstellung im Vordergrund steht, jedoch kein Anspruch auf Maßstabstreue gegeben ist (die Dimensionierung ist nicht in allen Punkten maßstabsgetreu dargestellt). Im Folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Es zeigen:
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Die Zeichnungen zeigen in
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1: Eine Prinzip-Darstellung der erfindungsgemäßen Feststellbremse, wobei die Spindelmutter auf einer Verlängerung der Motorachse angeordnet ist.
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2: Eine Prinzip-Darstellung der erfindungsgemäßen Feststellbremse, wobei die Spindelmutter im Motorbereich der Motorachse angeordnet ist.
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3: Eine weitere Prinzip-Darstellung welche die Hysterese-Funktion zeigt.
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Die
1 zeigt eine Prinzip-Darstellung der erfindungsgemäßen Feststellbremse (
1), bei dieser die Spindelmutter (
12) auf einer Verlängerung der Motorachse (
3) angeordnet ist. Die
1 ist an die Figur sowie der Beschreibung der Schrift
DE 10 2011 004 741 A1 angelehnt (Textpassagen sind davon übernommen).
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Die 1 zeigt hierbei die elektromechanische Feststellbremse (1) zum Festsetzen eines Fahrzeugs im Stillstand (Parkposition), wobei die Bremsbeläge (8) an der Bremsscheibe (10) anliegen. Wie aus der 1 weiter ersichtlich ist, umfasst die Feststellbremse (1) einen Bremssattel (2) und eine Zange (9), welche eine Bremsscheibe (10) übergreift. Als Stellglied/Aktuator weist die Feststellbremse (1) einen Elektromotor als Bremsmotor (3) auf, der eine Spindel (4) rotierend antreibt, auf der ein Spindelbauteil (5)/Spindelteil (5) drehbar gelagert ist. Bei einer Rotation der Spindel (4) wird das Spindelbauteil (5)/Spindelteil (5) axial/lateral verstellt. Das Spindelbauteil (5)/Spindelteil (5) bewegt sich innerhalb des Bremskolbens (6), der Träger (7) des Bremsbelages (8) ist, welcher von dem Bremskolben (6) gegen die Bremsscheibe (10) gedrückt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe (10) befindet sich ein weiterer Bremsbelag (8), der ortsfest via Bremsbelag-Halterung (7) an der Zange (9) gehalten wird.
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Innerhalb des Bremskolbens (6) kann sich das Spindelbauteil (5) bei einer Drehbewegung der Spindel (4) axial/lateral nach vorne in Richtung auf die Bremsscheibe (10), bzw. bei einer entgegengesetzten Drehbewegung der der Spindel (4) axial/lateral nach hinten bis zum Erreichen eines Anschlags (11) bewegen. Zum Erzeugen einer Klemmkraft beaufschlagt das Spindelbauteil (5) die innere Stirnseite des Bremskolbens (6), wodurch der axial/lateral verschiebbar in der Feststellbremse (1) gelagerte Bremskolben (6) mit dem Bremsbelag (7) gegen die zugewandte Stirnfläche der Bremsscheibe (10) gedrückt wird („lateral” ist als ein Synonym zu „axial” zu betrachten).
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Wie aus der 1 weiter ersichtlich ist, steht die als Spindel (4) ausgeführte Motorachse (4) aus dem Motor (4) in Form einer Verlängerung heraus, wobei die Verlängerung ebenso spindelförmig ausgeführt ist.
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Auf der Verlängerung der Spindel (4), bzw. Motorachse mit Gewindegang/Spindel (4) befindet sich eine Spindelmutter (12), welche sich analog dem Spindelbauteil (5) wie zuvor beschrieben, bei einer Rotation der Spindel (4) entsprechend in lateraler/axialer Richtung verschiebt.
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Die durch die Rotation der Spindel (4) resultierende laterale/axiale Verschiebung der Spindelmutter (12) entlang der Spindel (4) wird hierbei mit sogenannten Positionserfassungseinheiten (13), beispielsweise in Form von Reed-Kontakten ausgeführt, überwacht.
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Die Steigung des Gewindes/der Spindel (4), der als Spindel ausgeführten Motorachse (4) ist maßgebend für die Verschiebung der Spindelmutter (12) pro Umdrehung der Motorachse, sodass anhand des Weges der Verschiebung der Spindelmutter (12) relativ einfach ein Rückschluss auf die Anzahl der Umdrehungen der Motorachse (4) getroffen werden kann (die Umdrehungszahl bestimmt werden kann).
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Die Positionserfassungseinheiten (13), beispielsweise in Form von Reed-Kontakten ausgeführt, funktionieren im einfachsten Falle derart, dass die Präsenz der Spindelmutter (12) an der zu erwartenden Position überwacht wird. Die elektrische Auswerteeinheit zu den Positionserfassungseinheiten (13), sowie die Elektronik zur Ansteuerung des Motors (3) ist in den 1 bis 3 nicht näher gezeigt, da dies zum Handwerkszeug eines Fachmann gehört. Anstelle von Hall-Sensoren können zur Realisierung der Positionserfassungseinheiten (13) beispielsweise auch Mikro-Schalter eingesetzt werden, welche durch die Präsenz der Spindelmutter (12) zum Schalten gebracht werden.
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Die 2 zeigt eine Prinzip-Darstellung der erfindungsgemäßen Feststellbremse, wobei die Spindelmutter im Motorbereich der Motorachse angeordnet ist.
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Die 2 zeigt ähnlich wie die 1 ein Beispiel der erfindungsgemäßen Feststellbrems (1) mit den selben Einzelkomponenten (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12), wobei die Funktionsweise der Feststellbremse analog zur 1 ist.
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Wie aus der 2 weiter ersichtlich ist, ist die Spindelmutter (12) abweichend zur 1, bei diesem Ausführungsbeispiel direkt innerhalb des Motorbereiches (3) angeordnet, sodass es keiner Verlängerung der Spindel (4)/der Motorachse (4) bedarf. Wie im Beispiel der 1, wird auch bei dem Beispiel der 2, bzw. analog dem Spindelbauteil (5) wie zuvor beschrieben, bei einer Rotation der Spindel (4) entsprechend in lateraler/axialer Richtung verschoben.
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Die durch die Rotation der Spindel (4) resultierende laterale/axiale Verschiebung der Spindelmutter (12) entlang der Spindel (4) wird hierbei mit sogenannten Positionserfassungseinheiten (14), beispielsweise in Form von Reed-Kontakten ausgeführt, überwacht.
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Die Steigung des Gewindes/der Spindel (4), der als Spindel ausgeführten Motorachse (4) ist maßgebend für die Verschiebung der Spindelmutter (12) pro Umdrehung der Motorachse, sodass anhand des Weges der Verschiebung der Spindelmutter (12) relativ einfach ein Rückschluss auf die Anzahl der Umdrehungen der Motorachse (4) getroffen werden kann (die Umdrehungszahl bestimmt werden kann).
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Wie bei vorangehenden Beispiel können auch hier anstelle von Hall-Sensoren zur Realisierung der Positionserfassungseinheiten (14), beispielsweise auch Mikro-Schalter eingesetzt werden, welche durch die Präsenz der Spindelmutter (12) zum Schalten gebracht werden.
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Die 3 zeigt eine weitere Prinzip-Darstellung welche die Hysterese-Funktion zeigt. Wie eingangs erwähnt, zeichnet sich die erfindungsgemäße Feststellbremse (1) dadurch aus, dass diese sehr robust gegenüber Störungen ist, bzw. OHNE der Verwendung von aufwendigen Drehzahlsignalen dennoch eine sichere Positionsbestimmung des Bremskolben (6)/ein definierter Zustand des Bremskolben (6) ermöglicht wird, und dies auch dann, wenn während der aktiven Zeit des Bremsmotors (3) der Feststellbremse (1) (beim Öffnen wie auch beim Schließen) eine Störung auftritt, oder altersbedingte Störeinflüsse zur Wirkung gelangen.
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Sollte dennoch eine Störung während der aktiven Zeit des Bremsmotors (3) der Feststellbremse (1) (beim Öffnen wie auch beim Schließen) auftreten, so ist es für die Sicherheit von Bedeutung (erforderlich zu Wissen), ob sich der Motor (3) vor der Störung in Richtung Schließvorgang (Bremse schließen) oder in Richtung Öffnungsvorgang (Bremse öffnen) bewegt hat, um mit der richtigen Aktion nach dem Ende der Störung (auch ohne Re-Kalibrierung) fortfahren zu können.
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Zur Lösung dieses Problems wird – wie in 3 gezeigt – eine Spindelmutter (12) mit Hysterese (16) vorgeschlagen, bei dieser die Spindelmutter (12) gegenüber der Spindel (4) ein Spiel aufweist, welches ca. eine halbe Umdrehung aufweist, wobei die Spindelmutter (12) Ihrerseits Positionserfassungseinheiten (15) aufweist, um die relative Lage des Spindelganges der Spindelachse (4) gegenüber der Spindelmutter (12) zu erfassen.
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Beispielsweise kann dies derart erfolgen, indem man sensiert, an welchem Schenkel der Spindelmutter (12) die Spindel anliegt/aufdrückt.
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Je nach der zuletzt betätigten Drehrichtung der Spindelachse (4), bzw. in Abhängigkeit davon, liegt/drückt ein bestimmter Schenkel der Spindelmutter (12) an der Spindel (4) an.
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Die 1 bis 3 sind nur als Prinzip-Darstellung ausgeführt und erheben keinen Anspruch auf Maßstabsgenauigkeit. Die nicht näher dargestellte Steigung (17) der Spindel (4)/des Gewindegangs der Spindel (4), kann im Bereich der Spindelmutter (12) und im Bereich des Spindelteils (5) unterschiedlich sein, wobei eine größere Steigung (17) im Bereich der Spindelmutter (12) eine exaktere Drehbewegungsermittlung ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Feststellbremse
- 2
- Bremssattel
- 3
- Bremsmotor (Motor der Feststellbremse)
- 4
- Spindel (Motorachse mit Gewindegang)
- 5
- Spindelteil
- 6
- Bremskolben
- 7
- Träger des Bremsbelags/Bremsbelag-Halterung
- 8
- Bremsbelag
- 9
- Zange
- 10
- Bremsscheibe
- 11
- Anschlag
- 12
- Spindelmutter
- 13
- Positionserfassungseinheit
- 14
- Positionserfassungseinheit
- 15
- Positionserfassungseinheit
- 16
- Hysterese
- 17
- Steigung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011004772 A1 [0003]
- DE 102011004763 A1 [0003]
- DE 102011004716 A1 [0003]
- DE 102011004786 A1 [0003]
- DE 102011004741 A1 [0003, 0005, 0027]
- DE 102011004781 A1 [0003]
- DE 102011004704 A1 [0003]
- DE 102011004711 A1 [0003]
