DE19516543C2 - Elekromagnetisch betätigbare Bremse für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die kinetische Energie eines Kraftfahrzeugs ist mit vertret­ barem Aufwand bei einer Bremsung am wirkungsvollsten durch Reibung in Wärmeenergie zu wandeln. Daher haben seit langem Reibungsbremsen Verwendung gefunden, bei denen Reibbeläge an scheiben- oder trommelförmige Bremsglieder gepreßt werden. Die hierzu erforderliche Spannkraft beruht auf der physi­ schen Kraft des Fahrzeugführers und/oder geht von einer Energieversorgungseinrichtung aus. Die Übertragung der Ener­ gie erfolgt überwiegend durch hydraulische oder pneumatische Mittel. Bei moderner Bremsanlagen wird jedoch bereits das eine Bremsung auslösende Signal auf elektrischem Wege zu der jeweiligen Radbremse übertragen, welche mit einer eigenen Energieversorgungseinrichtung ausgestattet ist. Diese be­ steht bei einer aus DE 29 26 017 A1 bekannten Bremsanlage aus einem von einem Elektromotor antreibbaren Bremsdruckge­ ber, mit dem hydraulisches Druckmittel in einen Radbremszy­ linder einsteuerbar ist. Die Funktion und Wirkung der Bremse ist durch einen Drucksensor und einen Raddrehfühler anhand eines Steuergerätes überwachbar. Bei einer anderen, aus DE 34 10 006 C2 bekannten Bremsanlage ist an der Radbremse ein Elektromotor zum Antrieb einer Gewindespindel vorgesehen, mit der ein Kolben zum Anpressen eines Reibbelags an ein scheibenförmiges Bremsglied verschiebbar ist.

Derartige Bremsanlagen sind relativ aufwendig, erfordern zusätzliche Maßnahmen zum Rückstellen der Bremse bei Ausfall der elektrischen Energie und benötigen einen Einbauraum, der im Bereich einer Radfelge eines lenkbaren Fahrzeugrades nur mit Schwierigkeiten bereitzustellen ist.

Die Erfindung geht aus von einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Aus DE 87 14 892 U1 ist eine derartige Bremse bekannt, bei welcher der kreisscheibenförmige Stator mit einer stirnseitig eingelassenen, elektromagnetischen Wicklung versehen ist. Der mit dem Fahrzeugrad verbundene Rotor ist durch einen stirnseitigen Luftspalt vom nicht drehbaren Stator getrennt. Da sich Stator und Rotor bei einer Bremsbetätigung nicht berühren, ist die Bremse zwar verschleißfrei, jedoch verursacht der Luftspalt hohe magnetische Verluste.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad der Bremse zu erhöhen und deren Bauvolumen zu verringern.

Die Aufgabe wird durch eine elektromagnetisch betätigbare Bremse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch 2 angegeben.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Bremse hat den Vorteil, daß bei Erregung der elektromagnetischen Wicklung die Körner des magnetisierbaren Metallpulvers den umfangsseitigen Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator kraftschlüssig überbrücken und den magnetischen Fluß verstärken, was bei gleichem Strom höhere Bremskräfte als bei der bekannten Bremse zur Folge hat. Im Vergleich zu dieser bekannten Bremse kann die erfindungsgemäße Bremse bei gleicher Wirkung kleiner gebaut werden und ist leichter innerhalb der Felgenschüssel eines Fahrzeugrades anzuordnen.

Aus FR 2 506 706 ist eine sogenannte Magnetpulverkupplung bekannt, welche zwischen der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und der Eingangswelle eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Die Kupplung hat einen radial äußeren, drehbaren Teil mit einer Wicklung und einen radial inneren, ebenfalls drehbaren Teil. Zwischen diesen beiden Rotoren befindet sich Magnetpulver, mit dem bei Erregen der Wicklung ein Kraftschluß beider Rotoren erzielt werden soll. Die bekannte Kupplung gehört einem anderen Fachgebiet an als die erfindungsgemäße Bremse und ist auch nicht als eine solche eingesetzt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung anhand einer schematisch wiedergegebenen Bremsanlage mit einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Eine elektromagnetisch betätigbare Bremse 1 für Kraftfahrzeuge weist einen kreisscheibenförmigen Stator 2 auf, der an einem Bremsträger 3 einer nur teilweise wiedergegebenen Radaufhängung 4 einer Fahrzeugachse befestigt ist. Von dem Bremsträger 3 geht ein Achsschenkel 5 aus. Auf diesem ist ein bremstrommelförmiger Rotor 6 der Bremse 1 drehbar gela­ gert. Am Rotor 6 ist ein nicht dargestelltes Fahrzeugrad mit seiner Felgenschüssel befestigbar. Mit dem Rotor 6 ist ein Impulsring 7 verbunden, dem ein in dem Bremsträger 3 aufge­ nommener Raddrehfühler 8 zur Überwachung des Raddrehverhal­ tens zugeordnet ist.

Der Stator 2 geht umfangsseitig in einen im Querschnitt rechteckförmigen Ring 11 über. Dieser Ring 11 ist von einer Mantelwand 12 des Rotors unter Einhaltung eines achsparalle­ len Spaltes 13 gleicher Breite übergriffen. Im Spalt 13 be­ findet sich magnetisierbares Metallpulver 14. Auf der offe­ nen Seite des Rotors 6 ist an diesem eine Ringscheibe 15 be­ festigt, welche den Ring 11 des Stators 2 auf der achsschen­ kelabgewandten Seite teilweise umschließt. Zu beiden Stirn­ seiten des Stators 2 befindet sich am Rotor 6 sowie an der Ringscheibe 15 je eine den Spalt 13 nach außen abschließende Dichtung 16 und 17.

Der Stator 2 ist in seinem Ring 11 mit einer umlaufenden, umfangsseitig offenen Ausnehmung 20 versehen. In dieser be­ findet sich eine Wicklung 21 einer Spule 22 zur Erzeugung eines magnetischen Kreises. Gegen den Spalt 13 ist die Aus­ nehmung 20 durch einen Verschlußkörper 23 aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff verschlossen. Der Stator 2 und der Rotor 6 bestehen dagegen aus magnetisierbarem Werkstoff.

Die Spule 22 der Bremse 1 ist ebenso wie der zugehörige Rad­ drehfühler 8 an ein elektronisches Steuergerät 26 ange­ schlossen. Mit diesem sind gleichfalls die Spulen und Rad­ drehfühler der den übrigen Rädern des Fahrzeugs zugeordneten Bremsen (nicht dargestellt) verbunden. Außerdem ist an das Steuergerät 26 ein vom Fahrzeugführer betätigbarer elektri­ scher Bremswertgeber 27 angeschlossen. Die aus den Bremsen 1, dem Steuergerät 26 und dem Bremswertgeber 27 bestehende Bremsanlage des Fahrzeugs ist mit dem aus einer Batterie und/oder einem Generator gespeisten Bordnetz U_B als Energie­ versorgungseinrichtung verbunden.

Die Bremse hat folgende Wirkungsweise:

Durch Betätigung des Bremswertgebers 27 durch den Fahrzeug­ führer wird ein Bremsanforderungssignal an das Steuergerät 26 abgegeben. Dieses bemißt mittels eines Reglers beispiels­ weise nach einer vorgegebenen Kennlinie einen Strom entspre­ chender Größe und leitet diesen der Spule 13 zu. Die Spule 13 erzeugt einen magnetischen Kreis, dessen Feldlinien den Spalt 13 zwischen dem Ring 11 des Stators 2 und der Mantel­ wand 12 des Rotors 6 durchdringen. Die Körner des im Spalt 13 befindlichen Metallpulvers 14 ordnen sich entlang den Feldlinien zu den Stator 2 und den Rotor 6 verbindenden Ket­ ten. Diese vermögen ein Bremsmoment auf den Rotor 6 auszu­ üben. Das Bremsmoment ist stromabhängig einstellbar. Die Wirkung des Bremsmoments am drehenden Fahrzeugrad ist anhand der im Steuergerät 26 auswertbaren Signale des Raddrehfüh­ lers 8 überwachbar. Nach Abschalten des Bremsanforderungssi­ gnals im Metallpulver verbleibender Restmagnetismus ist durch entsprechende Steuerung des der Spule 22 zugeführten Stromes beseitigbar. Das bei drehendem, ungebremstem Fahr­ zeugrad im Spalt 13 verwirbelte Metallpulver 14 ist durch die Dichtungen 16 und 17 gegen Verlust sowie Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz geschützt.

Mit einer die erfindungsgemäße Bremse 1 aufweisenden Brems­ anlage eines Kraftfahrzeugs kann die vorbeschriebene Brems­ steuerung bei entsprechender Ausbildung des Steuergeräts 26 auch mit einer Blockierschutzregelung und/oder Antriebs­ schlupfregelung durch Bremseneingriff ergänzt werden. Auch ist bei erweiteter Ausstattung des Fahrzeugs automatisches Bremsen z. B. zum Zwecke der Fahrdynamikregelung möglich.

Claims (2)

1. Elektromagnetisch betätigbare Bremse (1) für Kraftfahrzeuge, mit einem an der Fahrzeugachse angeordneten, kreisscheibenförmigen Stator (2),
einem mit dem Fahrzeugrad verbundenen, durch einen Spalt (13) vom Stator (2) getrennten Rotor (6) und
einer elektromagnetischen Wicklung (21) an dem Stator (2) für die Erzeugung eines einen Teil des Rotors (6) erfassenden Magnetfeldes,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor (6) den Stator (2) umfangsseitig mit Spalt (13) umfaßt,
daß die elektromagnetische Wicklung (21) im umfangsseitigen Teil des Stators (2) angeordnet ist und
daß sich magnetisierbares Metallpulver (14) im umfangsseitigen Spalt (13) zwischen dem Rotor (6) und dem Stator (2) befindet.

2. Elektromagnetisch betätigbare Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (13) an beiden Stirnseiten des Stators (2) abgedichtet ist.