DE4235502A1 - Bremsvorrichtung fuer ein fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung, wie sie für Fahrzeuge verwendet wird, insbesondere ein Regelungssystem für eine Fahrzeugbremsvorrichtung, welche keinen Druck eines Fluids verwendet wie beispielsweise Hydraulikdruck oder Luftdruck.

Herkömmlich sind verschiedene Arten von Bremsvorrichtungen für Fahrzeuge bekannt, beispielsweise Trommelbremsvorrichtungen oder Scheibenbremsvorrichtungen, bei welchen ein durch Herunterdrücken eines Bremspedals erzeugter Druck mittels einer Verstärkervorrichtung verstärkt wird und zu der Bremsvorrichtung durch hydraulische Druckleitungen übermittelt wird, um so die Bremse zu betätigen.

Bei derartigen herkömmlichen Bremsvorrichtungen ist ein Druckverlust durch das Übermitteln durch die Rohre relativ groß und aus diesem Grund war der Wirkungsgrad der Bremse nicht zufriedenstellend. Darüberhinaus war die Konstruktion hinsichtlich der Anordnung der einzelnen Elemente begrenzt, weil das Rohrleitungssystem einen hohen Bauraum erfordert.

Weil bei derartigen herkömmlichen Bremsvorrichtungen die Bremskraft nur durch Reibung zwischen einem gebremsten Element wie einem Rotor und einem Reibungsmaterial wie einem Bremsbelag erzeugt wird, entsteht eine starke Geräuschentwicklung aufgrund des Bremsklotzes während des Bremsvorgangs und es kann Bremsfading auftreten, wenn der Bremsvorgang eine lange Zeitspanne andauert, was ernsthafte Probleme hervorrufen kann. Wenn andererseits ein Hilfsbremssystem wie ein Antiblockier- Regelungssystem oder ein Traktionsregelungssystem verwendet wird, muß ein gesondertes, separates Betätigungselement vorgesehen sein, so daß nicht nur die Anzahl der Einzelteile erhöht wird, sondern auch die Herstellungskosten hoch werden. Weil darüberhinaus bei herkömmlichen Bremsvorrichtungen die Bremskraft nur von dem Maß abhängt, in welchem das Bremspedal einer herkömmlichen Vorrichtung gedrückt wird, entspricht die Bremsregelung nicht dem Druckgefühl, welches der Fahrer empfindet. Das heißt, die auf das Bremspedal aufgebrachte Druckkraft ist nicht immer proportional zu der Verzögerung des Fahrzeugs. Wenn demzufolge die auf das Bremspedal aufgebrachte Druckkraft nicht unmittelbar vor dem vollständigen Anhalten des Fahrzeugs zurückgenommen wird, entsteht ein unangenehmer Ruck beim Anhalten.

Die Erfindung berücksichtigt die Schwierigkeiten, wie sie bei den oben beschriebenen herkömmlichen Bremsvorrichtungen vorhanden sind. Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug mit hoher Zuverlässigkeit zu schaffen, wobei keine Rohrleitungen erforderlich sind und die Bremskraft derart geregelt werden kann, daß sie mit dem Gefühl des Fahrers einhergeht.

Dies wird erfindungsgemäß durch eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug erreicht, welche versehen ist mit: einem Gehäuse, in welchem drehbar eine gebremste Welle angeordnet ist, welche das Gehäuse längs einer Achse des Gehäuses durchdringt und mit Fahrzeugrädern verbunden ist; einem gebremsten Teil, welches zusammen mit der gebremsten Welle innerhalb des Gehäuses rotiert; einer Rotorwicklung, welche zusammen mit dem gebremsten Teil rotiert; einer Statorwicklung, welche an dem Gehäuse in der Nähe der drehbaren Rotorwicklung befestigt ist; einem elektrischen Betätigungselement, welches ein Reibelement aufweist und derart betätigt werden kann, daß das Reibelement in Reibkontakt mit einer rotierenden Randfläche des gebremsten Elements gebracht werden kann und dieser Kontakt wieder gelöst werden kann; einem Bremspedalsensor, welcher mit einem Bremspedal verbunden ist; und einer Regelungseinrichtung, welche elektrisch mit der Rotorwicklung, der Statorwicklung, dem elektrischen Betätigungselement und dem Bremspedalsensor verbunden ist. Der Regelungsschaltkreis bestimmt aufgrund der von dem Fahrer auf das Bremspedal ausgeübten Bremspedaldruckkraft oder aufgrund des Bremspedalhubs durch Auswerten eines entsprechenden Detektorsignals, ob eine erste Bremsregelung durchgeführt wird, bei welcher die Rotorspule betätigt wird, oder eine zweite Bremsregelung durchgeführt wird, bei welcher das elektrische Betätigungselement betätigt wird, während gleichzeitig die Rotorspule ebenfalls betätigt wird.

Weil bei dem erfindungsgemäßen, auf vorgenannte Weise konstruierten Bremssystem der Bremsvorgang nur aufgrund eines elektrischen Signals, welches von dem Regelungsschaltkreis übermittelt wird, ohne die Verwendung von Bremsleitungen durchgeführt wird, tritt kein Druckverlust ein und der Bremsvorgang kann mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden. Weil darüberhinaus kaum Bauraum für das Vorsehen der elektrischen Kabel im Gegensatz zu der Verwendung im Fall von sperrigen Rohrleitungen erforderlich ist, besteht eine größere Konstruktionsfreiheit hinsichtlich der Anordnung der Einzelteile in dem Fahrzeugkörper.

Das erfindungsgemäße System bestimmt automatisch, ob während des Bremsvorgangs ein sanftes Bremsen erforderlich ist, wobei in diesem Fall nur mittels einer elektromagnetischen Kraft, d. h. einer Elektromagnetbremse gebremst wird, wobei die Elektromagnetbremse mittels einer Rotorwicklung betätigt wird und die Bremskraft entsprechend der von dem Fahrer auf das Bremspedal ausgeübten Bremspedalkraft geregelt wird. Weiter bestimmt das erfindungsgemäße System automatisch, ob eine starke Bremskraft erforderlich ist, wobei in diesem Fall die Scheiben- oder Trommelbremse mittels einer mechanischen Bremskraft betätigt wird und gleichzeitig die Elektromagnetbremse betätigt wird. Infolgedessen führt das erfindungsgemäße Bremssystem einen sauberen und geeigneten Bremsvorgang in jedem denkbaren erforderlichen Einzelfall durch, in welchem die Bremse betätigt werden muß.

Wenn gemäß den obigen Betrachtungen der Fahrer das Bremspedal beispielsweise sanft herunterdrückt, wird nur die Elektromagnetbremse betätigt, um eine Verzögerung zu erzielen, welche der Fahrer üblicherweise erwartet, d. h. im Falle eines normalem Fahrbetriebs. Wenn das Bremspedal schnell und stark heruntergedrückt wird, wird andererseits entschieden, daß ein starker Bremsvorgang erforderlich ist und es werden sowohl die elektromagnetische Bremse, als auch die mechanische Scheibenbremse (oder Trommelbremse) werden gleichzeitig betätigt, um ein schnelles Anhalten zu gewährleisten und die Gefahr einer Kollision zu unterbinden.

Wenn die Bremspedalkraft nicht unmittelbar vor dem vollständigen Anhalten des Fahrzeugs zurückgenommen wird, entsteht ein unangenehmer Ruck oder Stoß. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Bremsmoment erfaßt und die Bremskraft, welche nicht linear von der Bremspedalkraft abhängt, wird automatisch erhöht oder verringert, so daß die Bremskraft entsprechend den Erwartungen des Fahrers geregelt werden kann.

In jedem Fall sorgt das erfindungsgemäße Bremssystem dafür, daß der Bremsvorgang derart geregelt wird, daß er den Anforderungen des Fahrers entspricht, indem das Maß des Herunterdrückens des Bremspedals auf geeignete Weise erfaßt wird, so daß die Elektromagnetbremse und/oder die mechanische Scheiben- oder Trommelbremse wahlweise betätigt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm, welches das Bremssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ein Flußdiagramm, welches den von dem Regelungsschaltkreis durchgeführten Regelungsvorgang gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist;

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild, welches ein Bremssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und

Fig. 4 ein Flußdiagramm, welches einen von einem Regelungsschaltkreis ausgeführten Regelungsvorgang gemäß dem in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.

Wie Fig. 1 zeigt, ist das Bremssystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Bremspedalsensor 11 versehen, welcher mit dem Bremspedal 10 verbunden ist. Der Bremspedalsensor 11 ist ein Sensor, welcher die auf das Bremspedal aufgebrachte Bremspedalkraft erfaßt, d. h. genauer gesagt, die Bewegung des Bremspedals 10 pro Zeiteinheit und den gesamten zurückgelegten Bremspedalhub, also die Bremspedalstellung, des Bremspedals 10 erfaßt. Ein Stator 1 wird durch ein im Querschnitt ovales Gehäuse ausgebildet und es ist eine gebremste Welle 2 vorgesehen, welche sich längs einer Achse des Gehäuses erstreckt und dieses so durchdringt, wobei die Welle 2 mit den Fahrzeugrädern sich gemeinsam mit diesen drehend mit diesen verbunden ist. Ein scheibenförmiger Rotor 3, d. h. das gebremste Teil, rotiert in dem Gehäuse und ist an der Welle 2 befestigt. Rotorspulen 5 sind an dem Rotor 3 in der Nähe des Mittelteils des Rotors 3 in Axialrichtung gesehen befestigt und drehen sich zusammen mit dem Rotor 3. Die Rotorspulen 5 stehen mit einem Ende einer Bürste 4 elektrisch leitend in Kontakt, welche mit einem Basisteil an der Innenfläche des Stators 1 befestigt ist, so daß die Rotorwicklungen 5 nach außen elektrisch kontaktiert sind. Ein Regelungsschaltkreis 12 wird weiter unten beschrieben. Die Statorwicklungen 6 sind an der Innenfläche des Stators 1 an einer vorderen und hinteren Seite der Rotorwicklungen 5 in Axialrichtung gesehen derart befestigt, daß die Statorwicklungen 6 in engem Abstand zu den Rotorwicklungen 5 angeordnet sind und die Rotorwicklung 5 zwischen den Statorwicklungen angeordnet sind.

Wie oben beschrieben, weist die Elektromagnetbremse als wesentliche Bestandteile die Rotorwicklung 5 und die Statorwicklung 6 auf. Das heißt, die Rotorwicklung 5 erzeugt eine elektromagnetische Kraft, indem sie mittels der Bürste 4 elektrische Leistung von außerhalb zugeführt bekommt, wobei die elektromagnetische Kraft als Umfangskraft wirkt, welche der Drehrichtung der Welle 2 entgegengerichtet ist, so daß der Bremsvorgang ausgeführt wird.

Der Werkstoff der Rotorwicklung und Statorwicklung 6 kann vorzugsweise aus elektrisch leitendem Material mit geringem elektrischen Widerstand bestehen. Wenn elektrisch sehr gut leitender Werkstoff als Wicklungsmaterial der Elektromagnetbremse verwendet wird, kann die Bremsvorrichtung eine kleine Baugröße aufweisen und leicht im Gewicht sein. Ein Randbereich des Rotors 3 ist in einem Bremssattel 16 angeordnet, welcher sich innerhalb des Stators 1 befindet, und ein elektrisches Betätigungselement 8 wird mit Hilfe eines Motors angetrieben, welcher in dem Bremssattel 16 angebracht ist. Ein Paar von Bremsbelägen 7 (Reibungselementen) sind an einem Ende des elektrischen Betätigungselements 8 derart angeordnet, daß die Bremsbeläge 7 bei Betätigung des elektrischen Betätigungselements 8 gegen den Randabschnitt des Rotors 3 angedrückt werden und so in Reibkontakt damit stehen, wodurch die Scheibenbremse betätigt wird. Das elektrische Betätigungselement 8 weist einen Mechanismus auf, welcher eine elektrische Leistung in dem Bremssattel 16 in einen hydraulischen Anpreßdruck umwandelt, wie beispielsweise aus der japanischen Patentanmeldung Nr. Hei. 3-2 21 872 bekannt ist, welche ebenfalls durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung angemeldet wurde. Andererseits kann das elektrische Betätigungselement 8 auch einen Mechanismus aufweisen, mittels welchem die elektrische Kraft direkt auf die Bremsbeläge drückt.

Der elektrische Regelungsschaltkreis 12 wird durch einen Mikroprozessor eines 8-bit- oder 16-bit-Typs eines Mikro- Computersystems ausgebildet, welches einen Speicher wie einen RAM oder ROM oder ähnliches aufweist. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, werden in den Regelungsschaltkreis 12 die von dem Bremspedalsensor 11 und von einem Fahrzeug- Geschwindigkeitssensor 15 oder ähnlichem übermittelten Signale eingegeben, wobei diese Signale entsprechend einem Datenverarbeitungsprogramm verarbeitet werden und ein Signal zum Regeln des Bremssattels 16 und zum Zuführen von elektrischer Leistung zu der Rotorwicklung 5 erzeugt wird. Darüberhinaus ist der Regelungsschaltkreis 12 auch mit einem Schalter 14 zum wahlweisen Verbinden einer Batterie 13 versehen und regelt die Öffnungs- oder Schließstellung des Schalters. Wenn der Schalter 14 eine Verbindung zu der Batterie 13 herstellt, wird der in der Statorwicklung 6 erzeugte Strom der Batterie 13 zugeführt, um diese aufzuladen. Das heißt, die Statorwicklung 6 stellt auch einen Generator dar, welcher einen elektrischen Strom (einen Rückgewinnungsstrom) aufgrund der Rotation des gebremsten Teils 3 erzeugt. Der Rückgewinnungsstrom wird zu einem elektrischen Speicher wie der Batterie 13 übermittelt und kann damit auch zu der Bremsung mittels der elektromagnetischen Kraft beitragen und darüberhinaus die Standzeit der Batterie 13 erhöhen.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einen vorbestimmten Grenzwert sinkt, während das Bremspedal weiter betätigt wird, regelt die Regelungseinheit 12, welche ein Signal von dem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 15 aufnimmt, den Bremsvorgang derart, daß die mechanische Scheiben- oder Trommelbremse betätigt wird, wodurch die Bremse nur durch das Bremssattel- Regelungssignal betätigt wird. Diese Art der Regelung erfolgt deshalb, weil die Elektromagnetbremse nicht für eine starke Verzögerung geeignet ist und nicht dazu, das Fahrzeug zu bremsen, wenn dieses nur mit sehr langsamer Geschwindigkeit fährt, obgleich die Elektromagnetbremse für ein relativ sanftes und ruhiges Bremsen geeignet ist, weil diese durch die Elektromagnetkraft betätigt wird. Andererseits ist das mechanische Scheibenbremsen- oder Trommelbremsensystem nicht dazu geeignet, sehr häufig benutzt zu werden, obgleich es für eine starke Bremsung und für das endgültige Anhalten des Fahrzeugs geeignet ist.

Der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 15 kann ein bekannter Dopplerradar-Sensor sein, welcher hier nicht näher beschrieben wird.

Der von dem Regelungsschaltkreis 12 durchgeführte Regelungsvorgang gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 im einzelnen erläutert.

Wenn gemäß Schritt 201 ein Detektorsignal von dem Bremspedalsensor 11 von der Regelungseinheit 12 empfangen wird, berechnet die Regelungseinheit 12 gemäß Schritt 202 eine Verzögerung des Fahrzeugs, wie sie von dem Fahrer entsprechend der auf das Bremspedal ausgeübten Bremspedalkraft erwartet wird. Diese Berechnung der Verzögerung wird unter Verwendung einer in dem RAM- oder ROM-Speicher eingespeicherten Tabelle berechnet, wobei die vorbestimmte Verzögerung der jeweiligen Bremspedalkraft entspricht, so daß eine geeignete Verzögerung entsprechend dem eingegebenen Detektorsignal ausgewählt und ausgegeben wird.

In dem nächsten Schritt 203 wird bestimmt, ob die berechnete Verzögerung gleich oder kleiner als eine Grenzwert-Verzögerung ist. Bei diesem Schritt beträgt der Grenzwert der Verzögerung beispielsweise 0,2G. Wenn der Tabelle entnommen wird, daß die Verzögerung demnach kleiner gleich als 0,2G ist, drückt der Fahrer das Bremspedal 10 derart, daß er eine sanfte Verzögerung erwartet, wie sie bei normalem Fahrbetrieb üblich ist.

Wenn in dem vorhergehenden Schritt 202 entschieden wird, daß die Verzögerung kleiner gleich 0,2G ist, sendet der Regelungsschaltkreis 12 in Schritt 203 nur ein Leistungszuführ- Signal zu der Rotorwicklung 5 aus, um ausschließlich die Elektromagnetbremse zu betätigen und dadurch einen relativ sanften Bremsvorgang in Schritt 204 durchzuführen. Bei diesem Betätigungsvorgang schließt der Regelungsschaltkreis 12 den Schalter 14, wodurch der Betätigungsvorgang der Elektromagnetbremse eingeleitet wird, d. h. die Rotorwicklung 5 mit der Batterie 13 verbunden wird und entsprechend durch Zusanmenwirken mit der Statorwicklung 6 eine Elektromagnetkraft erzeugt wird, welche der Drehrichtung des Rotors entgegengerichtet ist. Aufgrund der Elektromagnetkraft wird damit der Rotation der Rotorwicklung 5 entgegengewirkt. Andererseits wirkt die Statorwicklung 6 auch als Generator bei diesem Bremsvorgang, wobei ein Rückgewinnungsstrom zum Aufladen der Batterie 13 erzeugt wird, während der Schalter 14 geschlossen gehalten wird. Wenn in dem Entscheidungsschritt 203 andererseits entschieden wird, daß die berechnete Verzögerung größer als der Grenzwert 0,2G ist, wird in dem Regelungsschaltkreis 12 entschieden, daß der Fahrer eine relativ starke Bremsung wünscht und es werden sowohl ein Leistungszuführsignal, als auch ein Bremssattel-Regelungssignal zu der Rotorwicklung 5 bzw. dem Bremssattel 16 übermittelt, um ein Bremsen auf mehreren Wegen gleichzeitig zu verwirklichen, d. h. mittels der Elektromagnetbremse und der mechanischen Scheibenbremse mit Hilfe des elektrischen Betätigungselements 8, um das Fahrzeug gemäß Schritt 205 schnell abzubremsen.

Als nächstes wird in den Regelungsschaltkreis 12 ein Signal von einem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 15 eingegeben und entschieden, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner gleich einem vorbestimmten Geschwindigkeits-Grenzwert ist, welcher beispielsweise 10 km/h beträgt, wobei die vorgenannte Entscheidung in Schritt 206 ausgeführt wird. Wenn das Bremspedal 10 fortlaufend heruntergedrückt wird, während die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als der Fahrzeuggeschwindigkeitsgrenzwert ist, was in Schritt 207 entschieden wird, wiederholt sich der gesamte Regelungsvorgang, welcher mit Schritt 201 beginnt. Wenn das Bremspedal 10 andererseits losgelassen wird, wird die Bremse gemäß Schritt 208 gelöst. Wenn gemäß Schritt 206 die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner gleich dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Grenzwert ist, gibt der Regelungsschaltkreis 12 nur ein Bremssattel-Regelungssignal zu dem Bremssattel 16 aus, während der Regelungsschaltkreis kein Leistungs-Regelungssignal zu der Rotorwicklung 5 ausgibt. Aus diesem Grund wird gemäß Schritt 209 ausschließlich die mechanische Scheibenbremse mittels des elektrischen Betätigungselements 8 betätigt.

In Schritt 210 wird ermittelt, ob das Bremspedal fortlaufend heruntergedrückt gehalten wird. Wenn das Bremspedal 10 heruntergedrückt wird, wird der Bremsvorgang der Scheibenbrems- Vorrichtung fortgeführt. Wenn andererseits das Bremspedal 10 nicht heruntergedrückt wird, wird die mechanische Scheibenbremse mittels des elektrischen Betätigungselements 8 nicht mehr länger betätigt, wie Schritt 211 zeigt.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild des Bremssystems gemäß der zweiten Ausführungsform, und Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm, welches den von dem Regelungsschaltkreis durchgeführten Regelungsvorgang gemäß der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform zeigt.

Die Bremsvorrichtung gemäß der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform ist ähnlich der ersten Ausführungsform konstruiert, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Entsprechend werden ähnliche Teile und Einzelteile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein Drehmomentsensor 17 auf der Welle 2 angeordnet. Der Drehmomentsensor 17 ist mit einer Verformungs- Meßeinrichtung versehen, wobei der Torsionswinkel der Welle 2 erfaßt wird. Weil der Torsionswinkel der Welle 2 im wesentlichen proportional zu der darauf aufgebrachten Bremskraft ist, wird das Bremsmoment durch den Torsionswinkel repräsentiert, welcher als elektrisches Signal erfaßt wird. Der Regelungsschaltkreis 22 wird durch einen Mikroprozessor des 8- bit-Typs oder 16-bit-Typs und ein Mikrocomputersystem ausgebildet, welches einen Speicher wie einen RAM- oder ROM- Speicher oder ähnliches aufweist. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, werden in den Regelungsschaltkreis 22 als Eingangssignale das Detektorsignal des Bremspedalsensors 11, eines Fahrzeug- Geschwindigkeitssensors 15 und des Drehmomentsensors 17 oder ähnliches eingegeben, wobei diese Signale mittels eines vorbestimmten Datenverarbeitungsprogramms verarbeitet werden und ein Signal zum Regeln des Bremssattels erzeugen sowie ein Signal zum Zuführen einer Leistung zu der Rotorspule 5 erzeugen.

Der von dem Regelungsschaltkreis 22 ausgeführte Regelungsvorgang gemäß der zweiten Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 4 im einzelnen erläutert.

Wenn ein Detektorsignal von dem Bremspedalsensor 11 gemäß Schritt 401 in den Regelungsschaltkreis 22 eingegeben wird, wird daraufhin gemäß Schritt 402 eine Verzögerung berechnet, welche der Fahrer des Fahrzeugs entsprechend seiner auf das Bremspedal 10 aufgebrachten Bremspedalkraft erwartet. Diese Berechnung der Verzögerung wird mittels einer Tabelle durchgeführt, welche vorbestimmte Verzögerungen entsprechend der jeweiligen Bremspedalkraft aufweist, wobei die Tabelle in einem RAM- oder ROM-Speicher gespeichert ist, so daß eine geeignete Verzögerung entsprechend dem eingehenden Detektorsignal ausgewählt und ausgegeben wird.

In dem nächsten Schritt wird entschieden, ob die berechnete Verzögerung kleiner gleich einem Verzögerungs-Grenzwert ist. Wenn bei diesem Vorgang als Verzögerungs-Grenzwert beispielsweise 0,2G gewählt wird, und als Verzögerung ebenfalls 0,2G ermittelt wird, bedeutet dies, daß der Fahrer des Fahrzeugs das Bremspedal 10 derart herunterdrückt, daß er eine sanfte Verzögerung erwartet, wie sie bei normalem Fahrbetrieb üblich ist.

Bei diesem Bremsvorgang wird gemäß Schritt 403 entschieden, ob ein kritisches Drehmoment "f" während der maximalen Betätigung der Elektromagnetbremse größer als das Bremsdrehmoment "f1" ist, welches der Fahrer des Fahrzeugs erwartet. Falls in Schritt 403 auf "Y", d. h. "JA" entschieden wird, schreitet der Regelungsvorgang zu Schritt 404 fort, in welchem ausschließlich die Elektromagnetbremse betätigt wird. Wenn auf "N", d. h. "NEIN" entschieden wird, werden andererseits sowohl die Elektromagnetbremse, als auch die mechanische Scheibenbremse gemäß Schritt 405 betätigt.

In dem auf Schritt 404 folgenden Schritt 406 wird entschieden, ob ein durch Subtrahieren eines tatsächlichen Drehmoments "f2" von dem erwarteten Drehmoment "f1" einen positiven oder negativen Wert darstellt oder gleich Null ist. Wenn der Wert positiv ist, schreitet der Regelungsvorgang zu dem Schritt 407 fort, während im Falle eines negativen Wertes der Regelungsvorgang zu Schritt 408 fortschreitet. Das Regelungsprogramm springt ansonsten zu Schritt 409 fort, wenn der Subtraktionswert gleich Null ist. In Schritt 407 wird die elektromagnetische Kraft verstärkt, während sie in Schritt 408 verringert wird. Anderenfalls wird in Schritt 409 der Hub des Bremspedals oder die auf das Bremspedal aufgebrachte Bremspedalkraft erfaßt, um das von dem Fahrer erwartete Bremsmoment "f1" gemäß Schritt 410 zu berechnen.

Danach schreitet der Regelungsvorgang zu Schritt 411 fort, in welchem entschieden wird, ob das erwartete Drehmoment "f1" größer als Null ist. Wenn das Drehmoment "f1" nicht größer als Null ist, d. h. bei dem Abzweig "N", wird die Bremsbetätigung im Schritt 412 beendet. Wenn andererseits das erwartete Drehmoment "f1" größer als Null ist, d. h. beim Abzweig "Y", wird entschieden, ob das kritische Drehmoment "f" während der maximalen Betätigung der Elektromagnetbremse größer als das Bremsmoment "f1" ist, welches der Fahrer des Fahrzeugs erwartet. Wenn sich bei dieser Entscheidung ergibt, daß das kritische Drehmoment kleiner als das erwartete Bremsmoment "f1" ist, d. h. im Falle des Abzweigs "N", schreitet der Regelungsvorgang als nächstes zu Schritt 430 fort. Wenn andererseits das kritische Drehmoment "f" während der maximalen Betätigung der Elektromagnetbremse größer gleich dem Drehmoment "f1" ist, welches der Fahrer erwartet, d. h. im Falle des Abzweigs "Y", schreitet der Regelungsvorgang weiter zu Schritt 414 fort, in welchem entschieden wird, ob das erwartete Drehmoment "f1" gleich dem tatsächlichen Drehmoment ist. Wenn dies negativ entschieden wird, d. h. im Falle des Abzweigs "N", kehrt der Regelungsvorgang zu Schritt 406 zurück, und wenn diese Entscheidung positiv ausfällt, d. h. im Falle des Abzweigs "Y", schreitet der Regelungsvorgang zu Schritt 416 fort. Die Bremsscheibenvorrichtung wird gemäß Schritt 416 betätigt und nachfolgend wird die Elektromagnetbremse in Schritt 417 gelöst.

In dem auf Schritt 418, welcher auf Schritt 417 folgt, wird entschieden, ob ein durch Subtrahieren eines tatsächlichen Drehmoments "f2" von dem erwarteten Drehmoment "f1" ermittelter Wert positiv, negativ oder gleich Null ist. Wenn der Wert positiv ist, schreitet der Regelungsvorgang zu dem nächsten Schritt 419 fort, während der Regelungsvorgang im Falle eines negativen Werts zu Schritt 420 fortschreitet. Der Regelungsvorgang schreitet andererseits zu Schritt 421 fort, wenn der durch Subtrahieren ermittelte Wert gleich Null ist. In Schritt 419 wird die auf die Bremsscheibe mittels des Betätigungselements 8 aufgebrachte Kraft verstärkt, während sie im Schritt 420 verringert wird. In Schritt 421 wird andererseits ein Hub des Bremspedals oder eine auf das Bremspedal aufgebrachte Bremspedalkraft erfaßt, um das von dem Fahrer erwartete Bremsmoment "f1" in Schritt 422 zu berechnen, wonach der Regelungsvorgang zu Schritt 423 fortschreitet, in welchem entschieden wird, ob das erwartete Bremsmoment "f1" größer als Null ist. Wenn dies gemäß Schritt 423 negativ entschieden wird, d. h. im Falle des Abzweigs "N", wird die Bremsbetätigung in Schritt 432 beendet, wohingegen der Bremsvorgang im Falle einer positiven Entscheidung, d. h. im Falle des Abzweigs "Y", zu Schritt 424 fortschreitet, in welchem entschieden wird, ob das kritische Drehmoment "f" während der maximalen Betätigung der Elektromagnetbremse kleiner als ein Bremsdrehmoment "f1" ist, welches von dem Fahrer des Fahrzeugs erwartet wird. Wenn das kritische Drehmoment "f" während der maximalen Betätigung der Elektromagnetbremse kleiner als das von dem Fahrer erwartete Drehmoment "f1" ist, d. h. im Falle des Abzweigs "Y", schreitet der Regelungsvorgang zu Schritt 425 fort, während der Regelungsvorgang anderenfalls gemäß dem Abzweig "N" zu Schritt 430 fortschreitet.

In Schritt 425 wird entschieden, ob das kritische Drehmoment "f" während der maximalen Betätigung der Elektromagnetbremse gleich dem von dem Fahrer erwarteten Bremsmoment "f1" ist, und wenn das Resultat negativ ist, d. h. im Falle des Abzweigs "N", springt der Regelungsvorgang zu Schritt 418 zurück, während er zu Schritt 426 im Falle eines positiven Resultats, d. h. im Falle des Abzweigs "Y" fortschreitet. In Schritt 426 wird ermittelt, ob die untere kritische Geschwindigkeit V, welche für die Betätigung der Elektromagnetbremse vorhanden sein muß, größer gleich der Fahrzeuggeschwindigkeit v ist und der Regelungsvorgang springt zu Schritt 418 im Falle eines negativen Resultats, d. h. im Falle des Abzweigs "N" fort, während der Regelungsvorgang zu Schritt 427 im Falle eines positiven Resultats, d. h. im Falle des Abzweigs "Y" fortschreitet. In Schritt 427 wird entschieden, ob die Elektromagnetbremse betätigt wird oder nicht und falls auf "JA" entschieden wird, schreitet der Regelungsvorgang zu Schritt 429 fort, in welchem die Elektromagnetbremse gelöst wird. Wenn andererseits im Schritt 427 auf "NEIN" entschieden wird, schreitet der Regelungsvorgang zu Schritt 428 fort, in welchem entschieden wird, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit v gleich Null ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v gleich Null ist, schreitet der Regelungsvorgang zu Schritt 430 fort und weiter zu einem nachfolgenden Endschritt 431, während im Falle einer in Schritt 428 getroffenen negativen Entscheidung das Programm zurück zu Schritt 418 springt.

Wie oben beschrieben, wird die Stärke der Bremsbetätigung entsprechend einer auf das Bremspedal 10 durch den Fahrer aufgebrachten Bremspedalkraft geregelt. Das heißt, falls entschieden wird, daß der Fahrer einen relativ sanften Bremsvorgang erwartet, wird dieser nur durch die Elektromagnetbremse durchgeführt, und wenn andererseits ein starker Bremsvorgang erforderlich ist, um eine Kollision oder ähnliches zu vermeiden, werden sowohl die Elektromagnetbremse, als auch mittels des elektrischen Betätigungselements 8 die mechanische Scheibenbremse betätigt, um das Fahrzeug zu bremsen. Wenn nachfolgend die Fahrzeuggeschwindigkeit sehr klein wird, wird die Elektromagnetbremse ausgeschaltet, während die Scheibenbremse mittels des Betätigungselements 8 weiter betätigt wird, um das Fahrzeug endgültig anzuhalten. Weil diese Regelungsvorgänge so durchgeführt werden, daß die Regelung entsprechend der auf das Bremspedal ausgeübten Bremskraft, der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder dem Bremsmoment durchgeführt werden, wird die Bremse stabil und sicher betätigt.

Darüberhinaus benötigt das Bremssystem keine Hilfsbremssysteme wie ein Antiblockier-System zum Verhindern eines Rutschens des Fahrzeugs oder ein Traktionsregelungssystem zum Verhindern des Durchdrehens der Räder während der Beschleunigung des Fahrzeugs und es muß kein separates Betätigungselement vorhanden sein, sondern es genügt der einfach zu verwirklichende Regelungsschaltkreis 12 bzw. 22 mit der entsprechenden Software. Aus diesem Grunde kann ein stabiler und sicherer Betätigungsvorgang der Bremse des Fahrzeugs mit einer kleinen Anzahl von erforderlichen Einzelteilen und geringen Herstellungskosten durchgeführt werden.

Weil die Elektromagnetbremse und die mechanische Scheibenbremse wahlweise betätigt werden, kann eine Bremsregelung ohne die Verwendung von Bremsleitungen und mit hoher Zuverlässigkeit verwirklicht werden. Weil darüberhinaus die Bremskraft entsprechend dem Bremsmoment geregelt wird, kann eine geeignete Bremsregelung erreicht werden, welche im Einklang mit dem Gefühl des Fahrers steht.

Bei dem oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist der Grenzwert der Verzögerung auf 0,2G festgesetzt und der Grenzwert der Fahrzeuggeschwindigkeit ist auf 10 km/h festgelegt. Jedoch sind auch beliebige andere sinnvolle Grenzwerte möglich. Darüberhinaus wird beispielhaft bei den genannten Ausführungsformen ein Dopplerradar-Sensor als Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor verwendet. Anstatt eines Doppler-Sensors kann jedoch auch eine andere Art von Geschwindigkeitssensor verwendet werden, welcher direkt an das Fahrzeugrad oder die Welle zum Ermitteln der Fahrzeuggeschwindigkeit montiert ist. Anstatt einer Scheibenbremse kann auch eine Trommelbremse verwendet werden, gemäß welcher ein trommelförmiger Rotor und ein elektrisches Betätigungselement zum Andrücken von Bremsbelägen gegen den trommelförmigen Rotor vorgesehen sind.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug, welche versehen ist mit: einem gebremsten Element, welches mit einer zu bremsenden Welle fest verbunden ist und in einem Stator angeordnet ist; einer mittig an dem gebremsten Element angeordneten Rotorwicklung, welche zusammen mit diesem drehbar ist, wobei die Rotorwicklung mit dem Stator zusammenwirkt bzw. von diesem betätigt wird; einer Statorwicklung, welche an dem Stator in der Nähe der drehbaren Rotorwicklung befestigt ist; einem elektrischen Betätigungselement, welches ein Reibungselement aufweist, das derart betätigt werden kann, daß es in Reibkontakt zu einer rotierenden Randfläche des gebremsten Elements und aus diesem Reibkontakt heraus von dem gebremsten Element wegbewegt werden kann; einem Bremspedalsensor, welcher an dem Bremspedal befestigt ist; und einem Regelungsschaltkreis, welcher elektrisch mit der Rotorwicklung, der Statorwicklung, dem elektrischen Betätigungselement und dem Bremspedalsensor verbunden ist.

Claims (16)

1. Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug, mit: einem Gehäuse, in welchem drehbar eine gebremste Welle angeordnet ist, welche das Gehäuse längs einer Achse des Gehäuses durchdringt und mit Fahrzeugrädern verbunden ist;
einem gebremsten Teil, welches zusammen mit der gebremsten Welle innerhalb des Gehäuses rotiert;
einer Rotorwicklung, welche zusammen mit dem gebremsten Teil rotiert;
einer Statorwicklung, welche an dem Gehäuse in der Nähe der drehbaren Rotorwicklung befestigt ist;
einem elektrischen Betätigungselement, welches ein Reibelement aufweist und derart betätigt werden kann, daß das Reibelement in Reibkontakt mit einer rotierenden Randfläche des gebremsten Elements gebracht werden kann und dieser Kontakt wieder gelöst werden kann;
einem Bremspedalsensor, welcher mit einem Bremspedal verbunden ist; und
einer Regelungseinrichtung, welche elektrisch mit der Rotorwicklung, der Statorwicklung, dem elektrischen Betätigungselement und dem Bremspedalsensor verbunden ist.

2. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei in die Regelungseinrichtung ein Ausgangs-Detektorsignal des Bremspedalsensors eingegeben wird, wobei das Signal eine von dem Fahrer auf das Bremspedal ausgeübte Bremskraft charakterisiert, wobei die Regelungseinrichtung das Detektorsignal verarbeitet und entsprechend dem erzeugten Detektorsignal einen ersten Bremsregelungsvorgang durchführt, gemäß welchem die Rotorwicklung betätigt wird, oder einen zweiten Bremsregelungsvorgang durchführt, gemäß welchem sowohl das elektrische Betätigungselement, als auch die Rotorwicklung betätigt werden.

3. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Regelungseinrichtung einen Schalter aufweist, um eine Batterie wahlweise zu verbinden, wobei der Schalter während des Bremsvorgangs geschlossen ist, so daß ein in der Statorwicklung erzeugter Rückgewinnungsstrom zu der Batterie geleitet wird, um diese aufzuladen.

4. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin mit einem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit versehen ist, wobei für den Fall, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als ein vorbestimmter Wert ist, die Regelungseinrichtung einen dritten Regelungsvorgang einleitet, in welchem nur das elektrische Betätigungselement betätigt wird.

5. Bremsvorrichtung nach Anspruch 2, welche darüberhinaus mit einem Drehmomentsensor zum Erfassen eines auf die gebremste Welle aufgebrachten Drehmoments versehen ist, wobei die Regelungseinrichtung entweder den ersten oder zweiten Bremsregelungsvorgang durch Auswerten eines Detektorsignals des Bremspedalsensors und eines Ausgangssignals des Drehmomentsensors auswählt, wodurch die Bremskraft eingestellt wird.

6. Bremsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Regelungseinrichtung einen Schalter aufweist, um eine Batterie wahlweise zu verbinden, wobei der Schalter während des Bremsvorgangs geschlossen ist, so daß ein in der Statorwicklung erzeugter Rückgewinnungsstrom zu der Batterie geleitet wird, um diese aufzuladen.

7. Bremsvorrichtung nach Anspruch 6, welche weiterhin mit einem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit versehen ist, wobei für den Fall, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als ein vorbestimmter Wert ist, die Regelungseinrichtung einen dritten Regelungsvorgang einleitet, in welchem nur das elektrische Betätigungselement betätigt wird.

8. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, welche weiter mit einer Bürste versehen ist, die mit ihrem einen Ende die Rotorwicklung kontaktiert, während die Bürste mit ihrem Basisteil an einer Innenfläche des Gehäuses befestigt ist.

9. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das gebremste Element eine Bremsscheibe ist.

10. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das gebremste Element eine Bremstrommel ist.

11. Bremsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 7, wobei der Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor einen Doppler-Sensor aufweist.

12. Bremsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 7, wobei der Geschwindigkeitssensor direkt an die gebremste Welle montiert ist.

13. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Regelungseinrichtung einen Mikroprozessor und eine Datenspeichereinrichtung aufweist.

14. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Rotorwicklung und Statorwicklung aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff mit einem geringen Widerstand hergestellt sind.

15. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das elektrische Betätigungselement einen Mechanismus zum Umformen einer elektrischen Kraft in einen Hydraulikdruck aufweist.

16. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das elektrische Betätigungselement einen Mechanismus aufweist, mittels welchem die elektrische Kraft das Reibungselement direkt andrückt.