DE19527936A1 - Elektrische betriebener Bremsaktor - Google Patents

Elektrische betriebener Bremsaktor

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    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F16D2125/023—Pumps

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrisch betriebenen Bremsaktor mit einem Elektromotor als Antriebselement, mit einer Umsetzeinrichtung zur Umsetzung des Drehmoments bzw. der Rotationsbewegung des Elektromotors in eine lineare Kraft bzw. in eine Linearbewegung und mit einem Hydraulikmittel zur Übertragung der Linearbewegung auf einen Bremsbelag (Reibbelag) einer Fahrzeugbremse.
Bremsaktoren mit elektrischem Antrieb sind bekannt. Die rein mechanische Übertragung der Bremskraft ( z. B. mit Getriebe und Gewindespindel) führt bei den herkömmlichen Bremsaktoren zu großen, schweren und trägen Aggregaten.
Auch ist die Zwischenschaltung einer hydraulischen Getriebes zur Kraftübertragung bekannt. In der DE 42 29 042 wird ein Bremsaktor beschrieben, bei dem ein Elektromotor eine Gewindespindel antreibt. Die Gewindespindel, wiederum, steht mit einem an eine Hydraulikkammer angeschlossenen ersten Hydraulikkolben in Eingriff. Ein mit dem ersten Kolben hydraulisch verbundener zweiter Hydraulikkolben kann zwecks Durchführung eines Bremsvorgangs auf einen Reibbelag einwirken.
Da ein solcher Bremsaktor - trotz einer gewissen Kraftübersetzung mittels des Hydraulikgetriebes - einen überdimensionalen Elektromotor als Kraftquelle benötigen würde, kommen zur Erzielung einer ausreichenden Übersetzung des vom Motor erzeugten Drehmoments bei sämtlichen in der DE 42 29 042 beschriebenen Ausführungsformen zusätzliche, zwischen Motor und Umsetzeinrichtung geschaltete Übersetzungsgetriebe zum Einsatz.
Ein solcher Bremsaktor ist insgesamt aufwendig und kompliziert und damit nicht nur teuer in seiner Herstellung sondern auch störanfällig im Betreib.
Die mit den herkömmlichen Bremsaktoren gegebenen Jachteile sollen überwunden werden. Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, einen Bremsaktor leichter und kompakter zu gestalten.
Bei einem gattungsgemaßen Bremsaktor werden diese Vorgaben dadurch verwirklicht, daß der Bremsbelag zwar wie bei einer konventionellen Bremsanlage über einen hydraulisch verstellbaren Kolben betätigt, der Druck jedoch "vor Ort" durch ein kombiniertes Motor-Pumpen-Aggregat erzeugt wird.
Als Motor kommt ein Elektromotor zum Einsatz, wobei vorzugsweise ein einfacher, kleiner DC-Motor mit hoher Nenndrehzahl verwendet wird.
Der Elektromotor treibt direkt, über eine Antriebswelle oder über ein Zwischengetriebe eine kleine Zahnradpumpe an. Solche Zahnradpumpen erreichen Druckniveaus von bis zu 200 bar, mithin ausreichend für alle Bremsanforderungen.
Eine Zahnradpumpe erlaubt auch ein Druckhalten mit der Fördermenge Null, wobei der Motor dabei vorteilhafterweise nicht im Stillstand stehen muß, sondern langsam (z. B. mit ca. 500 U/min) dreht. Auf diese Weise können auch kostengünstige bürstenkommutierte Motoren zur Anwendung gelangen.
Die Pumpe kann in einen Kurzschlußhydraulikstromkreis mit regelbarer Drossel fördern. In einem solchen Fall kann der Bremsdruck mit besseren dynamischen Eigenschaften und geringen Stellenergien geregelt werden. Dies vereinfacht die sonst teure Leistungselektronik.
Die Zahnradpumpe kann durch eine Radialkolbenpumpe, die vorzugsweise sauggedrosselt ist, ersetzt werden. Mit einer solchen Pumpenbauweise lassen sich auch bei geringem Fördervolumen sehr hohe Wirkungsgrade erzielen.
Auch diese Pumpenbauform ermöglicht einen problemlosen Aufbau der erforderlichen Drücke.
Das infolge Bremsbelagverschleißes erforderliche Nachstellen der Bremse wird mittels eines Nachfüllbehälters realisiert, der vorzugsweise lokal am Bremsaktor angeordnet ist und mit der Pumpe und der Hydraulikkammer ein geschlossenes hydraulisches System bildet, so daß eine hydraulische Verbindung vom Rad zum Fahrzeug entfallen kann.
Insgesamt ergeben sich mit dem erfindungsgemaßen Aufbau neben Kostenvorteilen auch Gewichts- und Bauraumersparnisse.
Die Antriebe über Pumpen weisen geringe Verluste und eine hohe dynamische Regelbarkeit auf. Die Kombination Elektromotor/Pumpe hat in einem weiten Leistungespektrum einen optimalen Wirkungsgrad.
Die beigefügten Abbildungen zeigen:
in Fig. 1 einen Bremsaktor mit Zahnradpumpe,
in Fig. 2 einen Bremsaktor mit Zahnradpumpe, die in einem Kreislauf mit geregelter Drossel angeordnet ist, und
in Fig. 3 einen Bremsaktor mit (sauggedrosselter) Radialkolbenpumpe.
Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Bremsaktor zeigt einen Elektromotor 2, der von der elektrischen/elektronischen Bremsregelung 4 angesteuert wird. Der Elektromotor 2 treibt über eine Antriebswelle 6 eine Zahnradpumpe 8 an. Die Zahnradpumpe 8 ist über eine Druckleitung 10 mit einer Hydraulikkammer 12 verbunden. An der der Druckleitung 10 gegenüberliegenden Seite ist die Hydraulikkammer 12 mit einem Zylinder/Kolben-System 14/16 abgeschlossen. Der Kolben 16 steht mit einem Bremsbelag 18 in direkter mechanischer Verbindung. Zusammen mit einem über eine weitere Druckleitung 20 verbundenen Nachfüllbehälter 22 bilden die Zahnradpumpe 8 und die Hydraulikkammer 12 ein geschlossenes hydraulisches System.
Der in Fig. 2 dargestellte Bremsaktor unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform durch eine regelbare Drossel 24, die sich in der Druckleitung 10 zwischen Zahnradpumpe 8 und Hydraulikkammer 12 befindet und über die Kreislaufdruckleitung 26 mit der Druckleitung 20 zum Nachfüllbehälter 22 verbunden ist und so einen geschlossenen Kreislauf bildet. Diese Drossel 24 kann, ebenso wie der Elektromotor 2, mittels der Bremselektronik 4 gesteuert bzw. geregelt werden.
Der in Fig. 3 gezeigte Bremsaktor enthält anstelle einer Zahnradpumpe 8 eine saugdrosselgeregelte Radialkolbenpumpe 28.
Eine Regelung der Druckleistung der Pumpe 28 kann auch bei dieser Ausführungsform sowohl über die elektrische Regelung des Motors 2 als auch über eine elektrische Regelung 30 der Saugdrossel erfolgen.
Bezugszeichenliste
2 Elektromotor
4 Bremselektronik (elektrisch/elektronische Bremsregelung, Motorregelung)
6 Antriebswelle
8 Zahnradpumpe
10 Druckleitung
12 Hydraulikkammer
14 (Hydraulik-)Zylinder
16 (Hydraulik-)Kolben
18 Bremsbelag (Reibbelag)
20 weitere Druckleitung
22 Nachfüllbehälter
24 regelbare Drossel
26 Kreislauf-Druckleitung (Kurzschlußhydraulikstromkreis)
28 saugdrosselgeregelte Radialpumpe
30 elektrische Regelung der Saugdrossel

Claims (7)

1. Elektrisch betriebener Bremsaktor mit einem Elektromotor (2) als Antriebselement, mit einer Umsetzeinrichtung zur Umsetzung des Drehmoments bzw. der Rotationsbewegung des Elektromotors (2) in eine lineare Kraft bzw. in eine Linearbewegung, und mit einem Hydraulikmittel zur Übertragung der Linearbewegung auf einen Bremsbelag (Reibbelag) (18) einer Fahrzeugbremse, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in dem Hydraulikmittel durch eine an den Motor (2) angeschlossene Hydraulikpumpe erzeugbar ist.
2. Elektrisch betriebener Bremsaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) ein DC-Motor mit hoher Nenndrehzahl ist.
3. Elektrisch betriebener Bremsaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe eine Zahnradpumpe (8) ist, die durch den Motor (2) direkt, über eine Antriebswelle (6) oder über ein Zwischengetriebe antreibbar ist.
4. Elektrisch betriebener Bremsaktor nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (8) zusammen mit einer regelbaren Drossel (24) einen Kurzschlußhydraulikstromkreis (26) bildet.
5. Elektrisch betriebener Bremsaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe eine saugdrosselgeregelte Radialkolbenpumpe (28) ist, die durch den Motor (2) direkt, über eine Antriebswelle (6) oder über ein Zwischengetriebe antreibbar ist.
6. Elektrisch betriebener Bremsaktor nach nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die saugdrosselgeregelte Radialkolbenpumpe (28) mittels einer elektrischen Regelung (30) regulierbar ist.
7. Elektrisch betriebener Bremsaktor nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch einen an die Hydraulik angeschlossenen Nachfüllbehälter (22) zum Nachstellen bei Bremsbelagverschleiß.
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