EP4200537A1 - Elektromechanische bremse, verschleissnachstellvorrichtung und verfahren zum betrieb einer elektromechanischen bremse - Google Patents

Elektromechanische bremse, verschleissnachstellvorrichtung und verfahren zum betrieb einer elektromechanischen bremse

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Publication number
EP4200537A1
EP4200537A1 EP21777619.4A EP21777619A EP4200537A1 EP 4200537 A1 EP4200537 A1 EP 4200537A1 EP 21777619 A EP21777619 A EP 21777619A EP 4200537 A1 EP4200537 A1 EP 4200537A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actuator
brake
linearity
braking
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21777619.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Putz
Thomas Zipper
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Stop In Time GmbH
Original Assignee
Stop In Time GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stop In Time GmbH filed Critical Stop In Time GmbH
Publication of EP4200537A1 publication Critical patent/EP4200537A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/18—Electric or magnetic
    • F16D2121/24—Electric or magnetic using motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/18—Mechanical mechanisms
    • F16D2125/20—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa
    • F16D2125/22—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa acting transversely to the axis of rotation
    • F16D2125/28—Cams; Levers with cams
    • F16D2125/30—Cams; Levers with cams acting on two or more cam followers, e.g. S-cams

Definitions

  • the invention relates to an electromechanical brake, a machine, a wear adjustment device and a method according to the preambles of the independent patent claims.
  • brakes are known from the prior art.
  • brakes are known in which the actuator of the brake is operated at an optimal operating point of the actuator essentially in all sub-areas.
  • a disadvantage of such brakes is that they are not adapted to the different operating states of the brake.
  • the object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art.
  • the object of the invention is to create an electromechanical brake which is adapted to the most varied of operating and load conditions which occur when an electromechanical brake is actuated.
  • it may be the object of the invention to create possibilities for the targeted detection of parameters describing the behavior of the brake, such as mechanical losses, and for the targeted fulfillment of special tasks, such as operating a wear adjuster or avoiding a residual grinding torque.
  • the object according to the invention is achieved in particular by the features of the independent patent claims.
  • the invention relates in particular to an electromechanical brake, comprising an actuator, in particular an electric actuator, a gear, a brake pad and a friction surface.
  • a functional lining stroke can be understood to mean a lining stroke in which the brake lining is moved in a targeted manner, in particular in the direction of the friction surface.
  • a functional pad travel can also be relevant to the braking effect.
  • a lining stroke relevant to the braking effect can be understood to mean a lining stroke through which the brake lining is moved, in particular in the direction of the friction surface, in particular the friction lining.
  • the actuator brings about a functional lining lift at least in a part of its actuator operating range via the transmission.
  • the brake lining can be moved in the direction of the friction surface to generate a contact pressure force and a braking torque resulting therefrom and then pressed against the friction surface.
  • the two differently acting non-linearities are selected and/or configured from the following non-linearities: non-linearity to overcome an air gap between the brake pad and friction surface, non-linearity to determine the contact point of the friction surface and the brake pad, non-linearity to achieve a minimum braking effect, non-linearity to generate an increasing braking torque, non-linearity for operation with reduced electrical power requirements, non-linearity for quickly achieving high braking effects, non-linearity for measuring and/or setting parameters, non-linearity for reducing electrical and mechanical loads when the lining starts to move, non-linearity for compensating for brake fading, non-linearity for wear adjustment.
  • the transmission is actuated.
  • the actuation of the transmission causes a lining stroke to be carried out and, in particular, the brake lining to carry out a movement.
  • the transmission or at least a part of the transmission is designed or configured non-linearly.
  • the transmission can include several transmission parts.
  • the transmission can include at least one gear transmission and/or at least one transmission, which in particular has at least one non-linear transmission ratio that can be changed over the actuation path.
  • the transmission can include at least one transmission for driving or not driving different parts.
  • the movement of the actuator can optionally be non-linearly related to the resulting movement of the brake pad, in particular the pad stroke. It is also possible that a movement of the actuator in some areas does not produce any pad travel. In particular, it can be provided that at the beginning and at the end of the limited actuator actuation range, ie in particular the range of actuator movement, the movement of the actuator causes no, in particular no functional, lining stroke and/or is lining stroke-free.
  • the zero position of the gear can be defined geometrically and/or mechanically by the gear, in particular the non-linearities.
  • the zero position of the transmission can therefore be understood to be that position from which actuation of the actuator in a first direction causes a, in particular functional, lining lift.
  • the zero position of the transmission can also be determined, among other things, by the geometry of the transmission, in particular the beginning of the gradient.
  • the actuator can optionally be brought into a rest position, in particular starting from the zero position of the transmission, with a functional lining stroke and without any braking effect. If necessary, the actuator can be moved from the rest position in the direction of a first direction to overcome the air gap and/or to increase the braking effect and/or in the direction of a second actuation direction in order to fulfill other tasks.
  • the rest position of the transmission can be a position of the transmission in which the air gap has a defined size. If necessary, the rest position can be identical to the zero position.
  • the transmission is adapted in some areas on the basis of different demands on the brake, such as moderate deceleration, full braking, continuous braking and/or the like, as well as internal functionalities.
  • the transmission in particular the non-linearities, can be optimized for the operating conditions that occur when an electromechanical brake is actuated. If necessary, it is provided that this adjustment and/or optimization of the transmission takes place with the overriding goal of the highest possible functional safety of the electromechanical brake and the entire brake system. In other words, this adjustment and/or optimization of the transmission should not be based on individual components, such as the electric actuator.
  • At least two areas of the transmission are differently optimized and/or adapted, in particular with a functional, preferably braking effect-relevant, lining travel.
  • At least two areas of the transmission with, in particular functional, preferably braking effect-relevant, lining travel have two different non-linearities.
  • a transport device can be understood to mean any device and/or machine that can be used to drive and/or that can be used to transport people and/or loads while driving.
  • the gear ratio of the transmission is selected and/or configured in such a way that at least one partial section with a non-linearity is formed, provided and/or arranged along the actuator actuation area.
  • the gear ratio of the transmission is selected and/or designed in such a way that two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more sections with differently acting non-linearities are formed, provided and/or along the actuator actuation area. or are arranged.
  • a non-linearity can be understood to mean a non-linear translation.
  • EMB can be understood to mean the brake device, in particular an electromechanical one, and/or the brake, in particular an electromechanical brake.
  • the brake device in particular an electromechanical one
  • the brake in particular an electromechanical brake.
  • the term “height error”, “transverse” or “normal” may be used on a case-by-case basis to indicate a pressure direction that deviates from the advantageous pressing direction, e.g. horizontal in the figures, and which may also be undesirable point out the movement component.
  • the term “height” can therefore be understood to mean the position of the pressing movement or the position of a component that deviates from it. If pressure parts move with respect to one another with a relative movement, in particular also a sliding and/or undesirable one, in particular with a relative movement of their surfaces, this movement is occasionally referred to as a “scratching” movement.
  • the gear ratio of the transmission is selected and/or configured in such a way that the actuator is operated in at least a partial range, in particular with a braking effect-relevant and/or functional pad travel, in an operating point that deviates from the optimum operating point of the actuator.
  • the gear ratio of the transmission is selected and/or configured in such a way that the actuator is operated in at least a partial range, in particular with a functional and/or braking effect-relevant pad travel, at an operating point that deviates from an operating point of maximum power of the actuator.
  • the transmission starting from a first position, in particular a zero position, of the transmission executes or converts a movement of the actuator in a first direction for braking.
  • the gear starting from a first position, in particular a zero position, of the gear to adapt the air gap, in particular to actuate a wear adjustment device, executes or implements a movement of the actuator in a second direction, in particular opposite to the first direction.
  • At least part of the actuator rotates once in a first direction of rotation and once in a second direction of rotation.
  • the second direction of rotation can be opposite to the first direction.
  • the transmission can convert the first direction of rotation of the actuator into a movement in the first direction. If necessary, the transmission can convert the second direction of rotation of the actuator into a movement in the second direction.
  • the transmission converts only part of the movement of the actuator, in particular only part of the actuator actuation area, into a functional pad travel, in particular one relevant to the braking effect.
  • the actuator is moved before and/or after the part of the actuator actuation area relevant to the functional and/or braking effect-relevant lining travel via the transmission in the first and the second direction, without generating a functional and/or braking effect-relevant lining travel.
  • the translation of the transmission is selected and/or designed such that, starting from the first position, in particular the zero position, of the transmission, the non-linearities are arranged along the movement of the actuator, in particular the pad stroke, in the first direction.
  • non-linearity to reduce electrical and mechanical loads when the lining stroke starts, non-linearity to overcome the air gap between the brake lining and friction surface, non-linearity to determine the contact point of the friction surface and the brake pad, non-linearity to achieve a minimum braking effect, non-linearity to operate with reduced electrical power requirements, non-linearity to achieve high braking effects quickly, non-linearity to generate an increasing braking torque, with the braking torque possibly being adapted to the respective braking dynamics is adjusted, non-linearity to compensate for brake fading.
  • the above non-linearities are arranged one after the other along the first direction on the transmission.
  • the above non-linearities can be step through and/or run through one after the other during the movement of the actuator.
  • the non-linearities are arranged in any order along the first direction.
  • the above non-linearities are arranged in any desired order on the transmission along the first direction.
  • the transmission ratio is selected and/or designed in such a way that, starting from the first position, in particular the zero position, of the transmission along the movement of the actuator in the second direction, the non-linearity is used to measure and/or set parameters and / or the non-linearity for wear adjustment are arranged.
  • the non-linearity for measuring and/or adjusting parameters and/or the non-linearity for wear adjustment are arranged on the transmission along the second direction one after the other.
  • the non-linearity for measuring and/or setting parameters and/or the non-linearity for wear adjustment during the movement of the actuator can be successively passed through and/or passed through.
  • the non-linearity for measuring and/or adjusting parameters is designed for measuring mechanical losses, possibly the zero position of the transmission, possibly the zero position of the actuator position and/or at least possibly a spring action.
  • the non-linearity for measuring and/or setting parameters is designed in such a way that the actuator is moved in its first direction, starting from the zero position of the transmission.
  • At least one parameter of the brake in particular motor losses, transmission losses, mechanical losses and/or the effect of any existing springs, is or will be measured by the movement of the actuator in its first direction.
  • the assessment as to whether an adjustment of the brake is necessary based on a comparison of at least one parameter of the brake, in particular the torque of the actuator, with expected values and/or with measured values of the torque of the actuator at other operating points and/or in other operating states.
  • the non-linearity for measuring and/or setting parameters is designed in such a way that the actuator is moved in its second direction, starting from the zero position of the transmission.
  • a force measuring device in particular a spring and/or a stop, is provided in the second direction, against which at least part of the transmission, in particular the actuator, is in contact, whereby the zero position of the actuator position can be measured and/or set, if necessary .
  • the at least one parameter of the brake takes place by comparing the torque, the motor current and/or the motor voltage in normal operation and the torque, the motor current and/or the motor voltage in measurement operation.
  • the non-linearity is designed to reduce electrical and mechanical loads when the pad lift starts in such a way that the transmission ratio of the transmission of this non-linearity in the first half of the air gap is more than twice as large as the speed transmission in the second half of the air gap.
  • the non-linearity to reduce electrical and mechanical loads at the start of the lining stroke is designed in such a way that the transmission ratio, in particular the speed transmission, of this non-linearity, preferably the ratio between the speed of the actuator and the speed of the lining stroke, in the first half of the Air gap, especially in the first half of the way to overcome the air gap, is more than twice as large as the speed translation in the second half of the air gap.
  • the non-linearity for overcoming the air gap between the brake lining and the friction surface is designed in such a way that the transmission ratio of the transmission of this non-linearity over more than half of the air gap is less than half the maximum speed transmission in the lining stroke area adjoining the air gap, so that, if necessary, the air gap is overcome more quickly than in normal operation.
  • the non-linearity for overcoming the air gap between the brake pad and the friction surface is designed in such a way that the transmission ratio of the transmission, in particular the speed ratio of this non-linearity, preferably the ratio between the speed of the actuator and the speed of the pad stroke, over more than half of the air gap, in particular more than half of the way to overcome the air gap, is less than half as large as the maximum speed ratio in the lining travel area adjoining the air gap, so that the air gap may be overcome more quickly than in normal operation.
  • the non-linearity for overcoming the air gap between the brake lining and the friction surface is designed in such a way that the actuator is operated with the maximum actuator power, as a result of which the air gap is overcome as quickly as possible.
  • the non-linearity for overcoming the air gap between the brake lining and the friction surface is designed in such a way that the air gap is overcome as quickly as possible, in that a device, in particular a cam or a ramp, has a gradient which is designed in such a way that, if necessary, at the beginning of the lining stroke, starting current peaks and starting current loads can be avoided and/or reduced.
  • the non-linearity for determining the point of contact of the friction surface and the brake pad is designed in such a way that the point of contact of the brake pad and the friction surface, in particular from the energy, current and/or power consumption of the actuator and/or from the course of the Actuator load, especially the moment, is recognizable.
  • non-linearity for determining the point of contact of the friction surface and the brake lining can be used to check whether adjustment of the brake, in particular adjustment of the brake lining and/or adjustment of the air gap, is necessary.
  • the combination of transmission ratio and actuator torque that can be evaluated is an interpretable curve from the energy, current and/or power consumption of the actuator, the actuator load and/or the actuator torque via the actuation, in particular taking into account the respective transmission ratio .
  • the non-linearity to achieve a minimum braking effect is designed in such a way that a specific required minimum braking effect, in particular in the event of full braking, is achieved within a minimum effective time, with the minimum effective time only being a maximum of 20% above the time which, in particular to achieve the Minimum braking effect that is technically possible with the electromechanical brake.
  • the non-linearity for generating an increasing braking torque is designed in such a way that the speed of the brake torque build-up is adapted to the resulting dynamic weight shift of the vehicle, so that the wheels of the vehicle may be prevented from locking Vehicle is counteracted.
  • the non-linearity for operation with a reduced electrical power requirement is designed in such a way that the power consumption of the actuator when the transmission is operated at low speeds and/or when the actuator is at a standstill is at least 20% lower than in comparison to non-linearity, which in particular according to the criterion of the maximum achievable Engine output power is designed for the same or a similar operation and / or operating point, especially for operation at low speeds and / or when the actuator is stationary, so that the power consumption of the actuator, especially for longer continuous braking, is reduced.
  • the translation of the transmission is selected and/or designed in such a way that, starting from the first position, in particular the zero position, of the transmission along the movement of the actuator, in particular the lining stroke, in the first direction, the non-linearity for operation with lowered electrical power requirement is arranged so that in operating states that have a long holding time and / or a high temperature load, a low consumption of electrical energy and / or low heat loss of the, in particular electrical, actuator result.
  • the non-linearity to compensate for brake fading is designed in such a way that the actuator is operated with an engine torque that is higher under the same operating conditions, in particular the operating temperature, in particular higher than the maximum permissible engine torque and / or higher than the maximum permissible shaft power than that in the case of non-linearity, which is designed according to the criterion of the maximum achievable engine output power, so that a braking effect is also achieved in the event of brake fading.
  • At least one non-linearity in particular over the lining travel, is designed to compensate for air gap errors in such a way that an air gap error, in particular a deviation in the size of the air gap from the assumed size, is compensated for, with the air gap error preferably being caused by wear.
  • the brake is operated up to a certain deviation in the size of the air gap error, in particular by adapting the movement of the actuator, preferably without wear adjustment and/or without a wear adjustment device.
  • the non-linearity for wear adjustment is designed in such a way that the actuator, starting in particular from the zero position of the gear, carries out a movement counter to the direction of movement or direction of rotation used for braking, in particular a movement in the second direction, and that by this movement of the actuator, in particular without a braking effect, the wear adjustment device is actuated.
  • the non-linearity for the wear adjustment is designed in such a way that the actuator performs a movement in the direction of braking, in particular a movement in the first direction, so that the wear adjustment device is actuated by this movement of the actuator, by possibly after reaching a for the braking, in particular for the parking brake, required maximum position of the actuator leads to a further movement of the actuator, in particular without a functional lining stroke, for the actuation of the wear adjustment device or prepares it.
  • the non-linearity for quickly achieving high braking effects is designed such that the actuator is operated with an engine torque that is the same as the maximum permissible engine torque and/or is the same as the maximum permissible shaft power.
  • the actuator and/or the transmission is set up for braking and wear adjustment, in particular for actuating a wear adjustment device.
  • the brake comprises only a single actuator for braking and for wear adjustment, in particular for actuating a wear adjustment device.
  • the brake includes a wear adjustment device, which is actuated, in particular exclusively, by the actuator. If necessary, it is provided that the actuator comprises several parts.
  • the actuator comprises a spring and an electric motor, with the spring and the electric motor possibly being independent of one another in terms of components and/or direction of action.
  • the spring interacts with the electric motor via at least one further component and/or via the gear mechanism.
  • the actuator comprises two electric motors.
  • the electromechanical brake to interact with at least one electrical machine and/or electromagnetically excited electrical machine.
  • At least one actuator position of the actuator is maintained with a reduced, in particular very low, electrical power requirement or without current by appropriate design of at least one non-linearity and optionally by the interaction of this at least one non-linearity with a spring, in particular a spring effect.
  • the transmission includes kinematic devices.
  • the gearing comprises a cam, a ball ramp and/or a lever.
  • the transmission ratio in particular in braking operation, in particular the design and/or the effect of the non-linear transmission ratio, preferably the relationship between the actuator position and the effective transmission ratio, can be changed. If necessary, it is provided that the transmission ratio of the transmission can be changed, in particular actively, preferably by turning a ratchet.
  • the transmission ratio of the transmission can be changed, in particular passively, preferably by spring-loaded retraction of components, elastic deformation of components.
  • brake operation can be understood to mean the period of time between putting the brake into operation and switching it off, during which the brake is ready to accept and implement braking commands.
  • the brake can be ready to brake during braking operation.
  • the effective range of at least one non-linearity and/or one non-linearly acting component is distributed over several, in particular non-linearly designed and/or non-linearly acting, parts of the transmission, in particular several transmission components, preferably cams and/or ball ramps twisted against one another .
  • the effective range of at least one non-linearity and/or a non-linear component can each be assigned to a specific actuator actuation range.
  • the actuator actuation range that is predetermined and/or limited by the non-linearity of the individual components.
  • the effective range of the existing non-linearities preferably the actuator actuation range limited by the actuation range and/or range of motion of the transmission components, can thereby be enlarged and/or increased.
  • a first transmission component in particular a first non-linearity of the first transmission component, to be assigned to a first actuator actuation region.
  • a second transmission component can be provided, which is assigned to a second actuator operating range.
  • This second transmission component can have a further part of the first non-linearity and/or a second non-linearity.
  • the second actuator actuation area can connect to the first actuator actuation area.
  • the translation of the transmission is selected and/or designed in such a way that an actuator movement without braking effect causes a movement of brake components, such as in particular the brake pad carrier.
  • this movement causes no and/or only a minimized residual grinding torque.
  • a movement of the brake components is caused by an actuator movement without braking effect, i.e. without braking effect, in such a way that no and/or only a minimized residual grinding torque remains, which is known under the term “zero drag”. .
  • the invention relates to a machine, a transportation device, a vehicle, an elevator and/or a bicycle, which comprises an electromechanical brake according to the invention.
  • the invention relates to a part of a transport device or a part of a machine, such as in particular a propeller shaft, which comprises an electromechanical brake according to the invention or is formed from an electromechanical brake according to the invention.
  • the machine in particular the transport device, comprises a further, in particular electronic, braking device, with the further braking device possibly being designed as a parking brake, in particular a spring-loaded one.
  • the invention relates to a wear adjustment device, the wear adjustment device being set up to be actuated by the actuator of the electromechanical brake according to the invention.
  • the wear adjustment device is actuated by the actuator of the electromechanical brake according to the invention.
  • the invention relates to a method for operating an electromechanical brake according to the invention.
  • the actuator of the brake is moved in a limited actuator actuation range.
  • the actuator performs a lining stroke at least in a part of the actuator actuation area via the transmission, and for braking the brake lining is pressed in the direction of and/or against the friction surface to generate a contact pressure force and a braking torque resulting therefrom.
  • the transmission has a non-linearity, ie a ratio that is not constant over at least part of the actuator actuation range.
  • the actuator is moved along the actuator actuation area via the gear mechanism over or along at least two non-linearities that act differently.
  • the two differently acting non-linearities are selected from the following non-linearities: non-linearity to overcome the air gap between the brake pad and the friction surface, non-linearity to determine the contact point of the friction surface and the brake pad, non-linearity to achieve a minimum braking effect, non-linearity to generate an increasing braking torque, Non-linearity for operation with reduced electrical power requirements, non-linearity for quickly achieving higher Braking effects, non-linearity for measuring and/or setting parameters, non-linearity for reducing electrical and mechanical loads when starting the lining stroke, non-linearity for compensating for brake fading, non-linearity for wear adjustment.
  • the gear ratio of the transmission is designed such that the actuator is operated in at least a partial range, in particular with a functional and/or braking effect-relevant pad travel, in an operating point that deviates from the optimum operating point of the actuator.
  • the actuator is operated in at least one sub-area, in particular with functional and/or braking effect-relevant pad travel, at an operating point that deviates from an operating point of maximum power of the actuator.
  • a movement of the actuator is implemented in a first direction by the transmission, in particular starting from a zero position of the transmission, for braking.
  • a movement in a first direction is thereby optionally carried out by the transmission.
  • the transmission in particular starting from a zero position of the transmission, converts a movement of the actuator into a second direction, in particular opposite the first direction, to adjust the air gap, in particular to actuate a wear adjustment device.
  • a movement in a second direction is thereby optionally carried out by the transmission.
  • the actuator is moved in the first and the second direction via the transmission before and/or after the part of the actuator actuation area that is relevant for the functional and/or braking effect-relevant lining stroke, without generating a functional and/or braking effect-relevant lining stroke.
  • the translation of the transmission is designed such that, starting from the first position, in particular the zero position, of the transmission, the actuator and/or the transmission is moved in the first direction, in particular along the lining stroke.
  • the non-linearities are arranged along this first direction.
  • the translation of the transmission is selected and/or configured such that, starting from the first position, in particular the zero position, of the transmission, the actuator and/or the transmission is moved in the second direction.
  • the non-linearity for measuring and/or adjusting parameters and/or the non-linearity for wear adjustment are arranged along this second direction.
  • the non-linearity for measuring and/or setting parameters is designed such that the actuator, starting from the first position, in particular the zero position, of the transmission is moved in its first direction.
  • At least one parameter of the brake in particular engine losses, transmission losses, mechanical losses and/or the effect of any existing springs, is measured by the movement of the actuator in its first direction. If necessary, it is provided that the movement of the Actuator in its first direction at least one parameter of the brake is measured by comparing this parameter in other processes of the actuator.
  • the at least one parameter of the brake in particular the torque of the actuator, is compared with expected values and/or with measured values of the torque of the actuator at other operating points and/or in other operating states.
  • the non-linearity for measuring and/or setting parameters is designed such that the actuator, starting from the first position, in particular the zero position, of the transmission is moved in its second direction.
  • a force measuring device in particular a spring and/or a stop, is or will be provided in the second direction, against which at least part of the transmission, in particular the actuator, is in contact, whereby the zero position of the actuator position is measured and/or set will.
  • the non-linearity for the reduction of electrical and mechanical loads at the start of the lining lift is or will be designed in such a way that the transmission ratio of the transmission, in particular the speed transmission, of this non-linearity, the actuator in a part, preferably in the first half, of the air gap , is moved less quickly, in particular less than half as fast as the maximum speed in the covering stroke area adjoining the air gap.
  • the non-linearity for overcoming the air gap between the brake lining and the friction surface is or will be designed in such a way that the transmission ratio of the transmission, in particular the speed transmission, of this non-linearity, the actuator over more than half of the air gap, in particular more than half the way to overcome the air gap, is moved faster, in particular more than twice as fast as the maximum speed in the air gap adjoining the covering stroke range, so that the air gap is overcome more quickly compared to normal operation.
  • normal operation can be understood to mean conventional operation of the electromechanical brake, as is carried out in particular to achieve conventional braking.
  • the non-linearity for determining the point of contact of the friction surface and the brake pad is or will be designed in such a way that the point of contact of the brake pad and the friction surface, in particular from the energy, current and/or power consumption of the actuator and/or from the The course of the actuator load, in particular the moment, is detected.
  • Minimum braking effect especially when braking hard, within a Minimum effective time is reached, whereby the minimum effective time is only a maximum of 20% above the time that is or will be technically possible with the electromechanical brake, in particular to achieve the minimum braking effect.
  • the non-linearity for generating an increasing braking torque is or will be designed in such a way that the speed of the brake torque build-up is adapted to the dynamic weight shift of the vehicle caused thereby, so that a blocking of the brake torque may be prevented Wheels of the vehicle is counteracted.
  • the non-linearity for operation with reduced electrical power requirement is or will be designed in such a way that the actuator consumes at least 20% less power when the transmission is operated at low speeds and/or when the actuator is stationary than for the same or a similar operation and/or operating point, in particular for operation at low speeds and/or when the actuator is at a standstill, compared to non-linearity, which is designed in particular according to the criterion of the maximum achievable engine output power, so that the power consumption of the actuator, especially for longer continuous braking, is lowered.
  • the translation of the transmission is or will be selected and/or designed in such a way that, starting from the first position, in particular the zero position, of the transmission along the movement of the actuator, in particular the preferably functional and/or braking effect-relevant pad stroke, in the first direction, the non-linearity for operation with a reduced electrical power requirement is arranged such that operating states that have a long holding time and/or a high temperature load result in low electrical energy consumption and/or low heat loss from the actuator.
  • the non-linearity to compensate for braking fading is designed or is such that the actuator with a engine torque is operated which is higher under the same operating conditions, in particular the operating temperature, in particular higher than the maximum permissible engine torque and/or higher than the maximum permissible shaft power, than that with a non-linearity, which is designed according to the criterion of the maximum achievable engine output power, so that a braking effect is achieved even with brake fading.
  • At least one non-linearity, in particular over the lining travel is or will be designed to compensate for air gap errors in such a way that an air gap error, in particular a deviation in the size of the air gap from the assumed size, is compensated for, with the air gap error preferably being caused by wear.
  • the brake is operated up to a certain deviation in the size of the air gap error, in particular by adapting the movement of the actuator, preferably without wear adjustment and/or without actuating a wear adjustment device.
  • the non-linearity for wear adjustment and/or the actuation of a wear adjustment device is or will be designed in such a way that the actuator, in particular starting from the zero position of the transmission, moves against the direction of movement or direction of rotation used for braking, in particular in the second direction will.
  • the wear adjustment device is actuated by this movement of the actuator, in particular without a braking effect.
  • the non-linearity for the wear adjustment is or will be designed in such a way that the actuator is moved in the direction of braking, in particular in the first direction, that the wear adjustment device is actuated by this movement of the actuator, by optionally after reaching a for the Braking, in particular for parking braking, required maximum position of the actuator by a further movement of the actuator, in particular with no lining lift, the wear adjustment device is actuated or this actuation is being prepared.
  • the brake includes a wear adjustment device, which is actuated, in particular exclusively, by the actuator.
  • At least one actuator position of the actuator is maintained with a reduced, in particular very low, electrical power requirement or without current by appropriate design of at least one non-linearity and optionally by the interaction of this at least one non-linearity with a spring, in particular a spring effect.
  • the method steps can be carried out once, never or several times during the operation of a machine, in particular a transport device, a vehicle or an elevator.
  • the method according to the invention is executed in an automated manner, in particular in a controlled and/or regulated manner by a control unit of the vehicle.
  • the features described below can but do not have to be features of the electromechanical brake according to the invention and/or the method according to the invention.
  • the electromechanical brake according to the invention and/or the method according to the invention can include and/or have the features mentioned individually or in combination, ie in any combination.
  • electrically actuated brakes it would be physically correct to let the actuator motor run at the speed for the highest output power when actuated as quickly as possible, which is also already known, but not described in detail.
  • a fundamentally different approach is taken here, in that as many relevant states and tasks as possible that arise during the actuation of an electromechanical brake are taken into account. These cases are solved cheaply, which of course does not exclude the fact that the actuator can sometimes run at maximum power even with the fastest actuation.
  • the cases treated here can, for example, also be at zero (or close to zero) brake actuator output power if, for example, an actuator position or a position range is to be held for longer periods of time for longer braking.
  • Another important task performed here for a non-linear electromechanical brake (EMB) can be, for example, the correct wear adjustment, which, for example, should advantageously also be actuated from the electric brake actuator.
  • a non-linear electromechanical friction brake is proposed here, the movement sequence of which is or is specifically adapted with regard to various specifications.
  • Electrical-mechanical means that a limited amount of movement of a mechanical actuator has a direct, predictable relationship to the movement of the brake pad.
  • the actuator can be actuated using electrical energy, either directly (electric motor, electromagnet, etc.) or indirectly, e.g. by storing energy in springs.
  • Non-linear means variable or different transmission ratios in the actuation process via the actuator movement. This includes involved components such as electrical actuators, brake pads, springs, translations of all mechanical or other types, gears, connecting elements such as clutches or Slipping clutches and/or wear adjustment to compensate for brake pad wear.
  • the present invention preferably pursues the goal of designing the course of transmission ratios for specific brake applications in such a way that in each actuator position, in accordance with the tasks to be fulfilled in the respective area with regard to the force and speed acting on the components involved Conditions arise that are advantageous for the operation of the brake. In many areas, this may not correspond to the maximum power of the electric actuator.
  • a ramp could, for example, theoretically switch from a vertical start (infinite speed) to a horizontal end (infinite force), but it also has mechanical limitations, such as the resilience of surface and line pressures and permitted curve radii, and it could theoretically develop courses that are not real exist, such as "loops" in surfaces.
  • the actuator that is normally used for service braking can meet the requirement to automatically switch to the released or braked state (depending on the requirement) when there is no current (depending on the requirement) and the second actuator to remain in its last state when there is no current (e.g. by means of a worm gear) and mainly serve as a parking brake, which remains in its last state without current and only takes over the service braking in exceptional cases.
  • a change can preferably be made during actuation, such as changing the voltage, switching over eg windings, field weakening or increasing, etc. With electromagnetic actuation, the force of the electromagnet can of course change over the actuation path.
  • the non-linear EMI requires a wear adjuster or a wear adjuster in order to be able to operate the non-linearity in a favorable range. Operation without a wear adjuster is only possible if either the changes are small enough to still be able to use the non-linearity sensibly or if the non-linearity range to be used can be tracked (with a longer actuation time).
  • the wear adjuster will usually also behave in a way that can generally be described as non-linear because, for example, it can only be designed in the direction of "adjust more" or only carry out an adjustment process up to a certain target achievement, e.g. a certain pad contact pressure force or a certain adjustment movement.
  • Non-linear is understood to be any behavior that is not based on a constant transmission ratio, such as a conventional gearbox. This non-linear behavior can be defined in very different ways.
  • a “stationary part” is fixed (or stationary) with respect to the central axis of the movement to be braked, e.g. with respect to the non-rotating part of the wheel bearing.
  • a "centered position” refers to a (e.g. central) position with respect to the friction surfaces, e.g. in the middle of the two brake disc surfaces or at the same distance from them, e.g. with drum brakes or multi-disc brakes.
  • the friction surfaces are those which are mostly rotating or moving and mostly unlined and the lining surfaces are pressed against these friction surfaces.
  • “Clamping force” refers to the force required to press the pad down. It reaches a maximum of 40 kN for car front wheel disc brakes, for example, and a maximum of 240 kN for truck disc brakes, for example. Average contact forces for everyday driving are e.g 1/4 to 1/3 of the maximum. “Usual” is understood to be the force that you apply in any case when you want to brake, which is almost always to be expected when you want to brake. This corresponds, for example, to the force required for a deceleration of g/10.
  • the contact pressure can be used by several friction pairings, eg two in car disc brakes or more in eg multi-disc (lamella) brakes.
  • Actuating the brake is understood to be a process (from no braking effect, in which there is advantageously an air gap) to increase the braking effect
  • release is a process to reduce the braking effect up to no braking effect and up to the lifting of the pads air gap achievement.
  • the braking effect can be seen, for example, as braking torque, braking force or as vehicle deceleration, physically best as braking torque.
  • “Holding” or “holding range” means that a set braking (e.g. braking torque, actuator position) is held or held in the necessary range.
  • a “brake actuator” is understood here as an electric brake actuation drive, e.g. an electric motor (preferably BLDC, but also others such as direct current or asynchronous motors) or e.g. an electromagnet, but also other electric ones such as piezo.
  • the brake actuator generates at least one lining contact pressure.
  • the brake actuator acts e.g. via linear and non-linear transmission elements such as gears, cams, ramps, rods, cables, chains, pressures (in solid bodies, liquids, gases).
  • Other actuators in an EMB that only or analogously perform other functions are named differently here, but a brake actuator can also take on other functions such as wear adjustment.
  • At least one spring effect can also be involved, also via other non-linearities with regard to the spring effect.
  • the spring action can come from springs or other forms of stored energy.
  • the at least one spring can apply or release, fully or assist, or can change the direction of both assists.
  • the at least one spring can therefore help, for example lift off at least one brake pad or it can carry out the actuation of the brake, for example in the case of a parking brake or if, for example, the brake is to go into the actuated state "automatically" for safety reasons, for example in the case of railway brakes.
  • any number of springs and actuators and lining pressure forces simply results from the addition of all these forces or moments with the correct sign, whereby a sensible procedure can be to relate all of them to the same condition of their respective non-linearity, e.g. all non-linearities to a uniform actuation measure relate or convert, e.g. the actuator angle or the lining stroke.
  • This spring action can be used to support the brake actuator, for example (“energy swing”) or, for example, to select the non-linearities of a spring-actuated parking brake in such a way that the spring strives for a meaningful full braking effect and, for example, has an actuation reserve if there is too much air gap and, if necessary, acts on a wear adjustment and that in the "fully released” state the "released holding torque" on the actuator is so small that spring actuation is safely possible.
  • energy swing energy swing
  • actuation reserve if there is too much air gap and, if necessary, acts on a wear adjustment and that in the "fully released” state the "released holding torque" on the actuator is so small that spring actuation is safely possible.
  • one brake actuator to set or cancel a spring-actuated parking brake position and another to carry out the service braking when the parking brake position is cancelled. Both could also complement each other in such a way that if this service brake function fails, the parking brake function carries out an orderly or regulated substitute service braking.
  • a "force or torque distribution" can cause at least two actions from one actuator action (i.e. mainly the brake actuator).
  • a wear adjuster movement can first be carried out and, with further actuation, the actual pad contact pressure can take place instead of the wear adjuster.
  • a planetary gear can first turn at least one wear adjuster screw that runs smoothly without load and then switch to an output for the actual pad pressure when the screw loads (pad contact pressure).
  • This distribution can be influenced by springs, preload forces, slip clutches, play, etc., but also by switching functions such as electromagnets or directional dependencies.
  • An "air gap” (or total air gap, which consists of the sum of all partial air gaps per friction pair) is used with an EMB to operate the brake without residual braking torque or also to prevent rubbing linings, overheating or more braking torque due to the resulting thermal expansion would cause more heat. Accordingly, there is a brake actuation movement or
  • the point at which the air gap has been overcome and the first lining pressure and thus the first braking torque can be described as the “touch point”. In reality, it will be a point or area where there is a slight pressure on the lining or a slight braking torque.
  • a “spring or spring effect” can consist of any resilient and/or elastic device (tension or compression springs or other known spring designs, pneumatic springs, etc.).
  • a spring is also used here as a collective term for all possibilities that can be used to store mechanical energy and release it mechanically, e.g. also magnetic force or "gas spring”.
  • a spring can also be replaced here, for example, by a magnet with repulsion or attraction force, or by a rubber or elastomer part.
  • a “wear adjuster” or wear adjuster is understood in particular as a device that keeps the non-linearity in the planned range of motion despite pad wear of eg 30 mm and other wear (eg brake disc up to eg 2 mm). It can preferably be at least one screw, for example, but the brake actuator itself can also cover part or even all of the wear if its non-linearity is designed in such a way that it allows it.
  • the wear adjuster can also be a pressure transmission, for example a fluid pressure-transmitting bucket tappet, which releases fluid supply for wear compensation, for example, via a slot, or fluid discharge allows for thermal expansion.
  • the wear adjuster can therefore preferably be operated by the brake actuator, for example, but also in a different way, for example by hand or not at all (which is advantageous, for example, in the case of low expected or possible wear).
  • there may also be mixed variants for example that a wear readjustment would be necessary but has not yet been carried out or that the wear readjustment was carried out with tolerance, ie "wrong".
  • Such mixed variants can, for example, take into account the portion of tolerance that has not yet been carried out or, for example, the tolerance portion in inserting a displacement of the linear movement of the brake actuator on the brake lining.
  • the wear adjustment can usually only work in one direction, assuming that the wear can only increase, and the wear adjustment can be linked to a wear model, so that only an adjustment that the model considers useful or necessary is carried out.
  • Wear readjustments can preferably be divided into two methods: readjustment before the usual contact pressure builds up and readjustment after an actuating movement has been carried out.
  • the desired braking effect is generated by pressing the brake pads against the friction surfaces with sufficient force.
  • the primary force is generated in the EMB by an electrical actuator, e.g. the torque of a motor.
  • An EMB can be designed, for example, as a spring-actuated parking or service brake, which is released against the spring force in a controlled manner by the electric actuator.
  • a spring can only have a supporting effect in order to relieve the actuator.
  • the direction of the spring action can also reverse and, for example, support the release of the brake with little actuation and relieve the actuator with more actuation, i.e. help to activate it.
  • a spring acts as an energy store. However, energy can also be stored in other ways (e.g. as pressure), so one should generally speak of “stored energy” (instead of spring).
  • Self-reinforcement or self-weakening can also develop in the brake due to entrainment effects between friction surfaces and brake pads.
  • speed of movement changes, regardless of whether it is linear or rotating, mass inertia forces come into play.
  • contact pressure there are up to five types of effective forces: contact pressure, actuator force, force from an energy store such as a spring, the self-reinforcing force (reinforcing or weakening) and, in some cases, the force from inertia.
  • EMB results from the relationship between the actuator or brake pad position and the resulting contact pressure.
  • the above curve can also be used to check during the actuation process whether it occurs as expected or whether it is shifted or warped. Displacements can arise in particular when the air gap does not meet expectations (usually due to wear of the brake pads), distortions can result from e.g. unconsidered friction losses.
  • the actual curve is advantageously a force-displacement diagram or actuator torque angle diagram, with the actuator torque being determined from the actuator current.
  • the actuator torque being determined from the actuator current.
  • the clamping force calculated from the actuator torque and the linear lining travel can be used, because this is the most plausible way of recognizing a shift due to wear.
  • the need for wear readjustment can be derived from this and this can also be carried out.
  • the necessary adjustment (i) can be set precisely (if enough resolution is possible), that (ii) it can be made approximately (with poor resolution, e.g. if only one tooth can be advanced). ), that (iii) it is carried out more or less precisely by a mechanism within accuracy tolerances or (iv) that it cannot be carried out at all, because the brake can only be adjusted in the "released state", for example, or only in certain states or Movements such as overcoming the air gap or braking at a certain level.
  • the mechanical losses may also have to be taken into account. On the one hand, this can be done on the basis of theoretical values, but losses can also be estimated by comparing the actuator torque during actuation with that during release (related to the actuation position) and estimating the loss-free value, which can be in the middle, for example.
  • a wear model of the pads is also advantageously carried along, for example, which estimates the wear from clamping force, braking torque, speed, temperature, etc., e.g. during an airplane landing, and only allows wear adjustments that are classified as realistic by this model.
  • the wear adjuster preferably comprises a position-stable element that retains its setting position without being affected, eg made of a screw that can also advantageously have enough friction or is provided with enough friction so that it does not automatically change the setting position. It can be fitted with a ratchet, for example, which only allows the direction of rotation in the direction of earlier pad pressure. If necessary, it can be provided with a ratchet (or another one), which allows this opposite movement when the drive moves in the opposite direction to the adjustment. There can be several adjusters in an EMB, for example two, that is Eg one for each pad, which can also be different, for example to compensate for different braking effects of the pads, or a common adjuster for each EMB.
  • the readjustment can be provided with defined movement restrictions, such as stops or play, which readjustment only causes from a certain degree of actuation.
  • the readjustment can include force or torque measuring parts such as a slipping clutch that only allows a specific readjustment torque.
  • the torque-measuring part can also be, for example, the actuator of the adjustment, in which, for example, the torque is determined via the current and the adjustment is thus controlled or regulated.
  • tension or compression springs can, of course, also be used with all other types of brakes, although it may be necessary to create a "fixed part” artificially, because, for example, with floating caliper disc brakes, the position of the outer board lining, which is on the floating caliper, for example, and the inner board lining change due to wear shifted against each other and the floating caliper would therefore not be “fixed” against the disc position.
  • a spring-loaded pin or several, e.g. on two sides
  • the Retraction end position of the pads can be defined, ie analogous to the stops of the spring retraction on which the drum brake pads come to rest when they are completely released.
  • this "fixed" position can be created with all conceivable types of brakes as described here.
  • the non-linearities can be designed in such a way that the actuator can reliably release even with the most unfavorable tolerances and incorrect settings.
  • An optimization with regard to the engine performance does not play a significant role here either.
  • the non-linearities can also be designed particularly advantageously in such a way that actuation by the actuator is possible without a brake drum or brake disc (e.g. during the assembly process).
  • the spring action flip described above is an example of how a stable position, held without actuator power, can be achieved. Additional magnets or electromagnets can also hold positions, likewise in combination with advantageously designed non-linearity in the holding area. Several stable positions can also be provided, e.g. by indentations or flat areas in actuating cams.
  • Such stable positions make it possible to use a service brake as a parking brake.
  • a service brake as a parking brake.
  • a flat spot or depression on a cam could produce a local stable position.
  • the cam or other non-linearity can also have two usable operating directions - one for the service and one for the parking brake.
  • non-linearity improves the possibility of identifying special points in the actuation process based on a characteristic curve of the actuator torque (e.g. starting position with contact point). Such identification can also take place in combination with another position detection ("sensor"), e.g. to meet security requirements.
  • sensor position detection
  • the non-linearity in particular the non-linearity for the measurement and/or setting of parameters, can also be designed in such a way that in the actuation state in which the braking begins, a usable high torque occurs at the actuator in order to be able to recognize this contact point as well as possible.
  • a specific course of the non-linearity can also be advantageously selected, such as a lower actuator load in the starting phase to overcome the mass inertia, followed by a higher actuator load to detect the pad contact.
  • a degree of freedom e.g. a spring
  • actuation movement caused by the actuator or spring
  • an actuating spring or the actuator can try to actuate the EMB at a standstill, i.e. without self-reinforcement, but not have enough force to carry out the actuating movement if there is no self-reinforcement.
  • a spring can, for example, strive for this actuation movement on the drive side (e.g. on the actuator side), but only carry out this actuation movement on the output side when the required force is reduced through self-reinforcement.
  • a significantly self-reinforcing EMB can be "biased” into a state ready to brake when it is at a standstill, whereby strong braking is then triggered by self-reinforcement when a small movement starts.
  • the non-linearity of the release can be designed in such a way that the release process is also possible under these circumstances.
  • the self-reinforcement can be caused not only by changes in the coefficient of friction but also by other factors Modifications, eg of the currently effective geometry, change. If, for example, with internal shoe brakes the actuation takes place at the top and the wear adjustment at the bottom, the resulting force can change the point of application and thus the self-reinforcing portion. This can be taken into account on the one hand in the non-linearity and on the other hand in the calculation of the braking torque if the contact pressure force and braking torque are inferred from the actuator torque or vice versa if the actuator torque is determined for a target braking torque. Likewise, the geometry should preferably be designed in such a way that the EMB does not unintentionally seize up due to excessive self-reinforcement.
  • actuators can have the “automotive” temperature range up to 125 °C, they use enamelled copper wire that is specified up to 200 °C, for example, and magnet material that is suitable up to 180 °C, for example. This means that the actuators can only be operated with lower power at high (also permissible) temperatures than at low temperatures.
  • an actuator If an actuator requires force to hold position (or a range of positions) for a long period of time, it will heat itself up. If prolonged braking takes place (e.g. driving downhill, landing of an airplane, etc.), the resulting heating will also penetrate to the actuator. If the actuator force is reduced in areas where longer self-heating and/or brake heating occurs in the actuator through suitable non-linearity, in particular non-linearity with reduced electrical power requirement, smaller dimensioned or more cost-effective actuators can be used.
  • the holding torque and thus the holding current that thermally stresses the motor, should be made half as large in this example for long braking as for short, strong braking.
  • the non-linearity can therefore advantageously be designed in such a way that this contact pressure force is possible or it can be designed in such a way that this is possible with a smaller and more cost-effective actuator or that this contact pressure force can be achieved with the spring.
  • the non-linearity preferably the non-linearity to compensate for brake fading, especially in the case of self-reinforcing or strongly self-reinforcing brakes, in such a way that higher actuator positions for higher contact pressure must be achievable as the coefficient of friction decreases (which usually occurs earlier),
  • Thermal expansion should also be advantageously planned, i.e. disc expansion with a lower actuator position required or drum expansion with a higher actuator position required and then with longer braking the heat arrives at the actuator installation position and lower actuator torque is used here.
  • the diameter increases when the drum heats up, in the case of disc brakes the brake discs expand and the brake caliper decelerates due to the slower heating.
  • Non-linearities in particular the non-linearity for wear adjustment, can be designed in such a way that wear adjustment is effected in the event of wear to be adjusted. This can be done during the normal actuation process. For example, if the air gap is too large, more movement would be covered than with correct wear adjustment and with this additional movement a wear adjuster would be actuated, e.g. a tooth on a toothed disc would be turned further and thus an adjustment screw would be turned, whereby turning back can be prevented.
  • the current air gap can also be corrected independently of the normal brake actuation through its own movement sequences or through the use of special areas of the actuator actuation or the non-linearity.
  • a suitable non-linearity in particular the non-linearity for overcoming an air gap between the brake lining and the friction surface, in particular the friction lining, initiates a rapid movement of the lining in the air gap, for example by a rapid movement (e.g. of a stop on the actuating cam) overcoming the air gap takes over or advantageously only takes over if a predetermined play or a predetermined movement is overcome, which corresponds, for example, to the desired air gap (ie the lining only reaches the contact point at this movement value if the air gap, for example, is set exactly right). From the point of contact, a clearly measurable contact pressure torque is generated, which can be measured with the actuator, for example, and/or is specified, e.g. limited, by a mechanical device.
  • the moment determination is more precise than would be possible with normal lining contact pressure.
  • the actually determined touch point is compared with the expected one and thus the desired adjustment is triggered, which can be triggered by further movement, for example.
  • At least one spring and also one area can also participate be present without a spring effect. If this special movement is now triggered, one can first measure the torque required to overcome the instantaneous loss, then the known additional spring torque, then the contact point and finally the actuation of the wear adjustment. A particularly precise wear adjustment is thus possible by recognizing the instantaneous losses, calibration with a known spring and the rapid translation.
  • These movements can take place, for example, when the air gap is normally passed through during normal brake actuation or over rotational ranges that are otherwise not used for brake actuation.
  • These actions can also be separated, e.g. determining the contact point during normal brake actuation and readjustment after braking in an otherwise unused direction of rotation.
  • the readjustment can also be done in a quantized manner, ie in defined steps or more or less steplessly through a specific range of motion. In principle, this adjustment can go in both directions, but will often only go in the direction that brings the lining closer to the friction surface.
  • the adjustment can advantageously work with exceptions or rules and, for example, not adjust temperature-related fluctuations in the contact point.
  • the "touch point" does not exist in practice with this clarity, it is usually a more or less soft transition, in which the infeed movement requires increasing infeed force and one will therefore advantageously use suitable detections of increasing infeed force, such as a threshold value or several points on the curve and If necessary, use corrections, such as a temperature or the instantaneous friction estimated above, which can also be better estimated if the wear adjustment movement is carried out in two directions.
  • a floating caliper for example, can be "anywhere", i.e. it is not known how the total air gaps are distributed among the pads. Therefore, a clarifying process can advantageously be triggered first, which e.g. applies a covering or the coverings in order to improve the accuracy of the above processes from this.
  • non-linearity acts, in particular the non-linearity for
  • Wear adjustment preferably on the way from the actuator to the surface pressure and those of any springs together with the wear adjustment. It is proposed here that the wear adjustment is derived from the one actuator required for brake actuation, the second actuator (if present), from both (e.g. if both are in the intended position) or from an additional adjustment actuator, which, however, involves additional costs for whose transmission, connector and control causes.
  • the brake actuation actuator can be actuated for wear adjustment in a direction that is not normally used for normal braking and, for example, does not cause the brake pads to lift or, for example, only causes a specific one, for example only up to the point of contact.
  • This wear readjustment can also only be made possible, for example, if both actuators are brought into a specific position, so that each actuator can use this position individually to calibrate its position measurement, for example to use this position as a stop.
  • Frictional or positive-locking ratchets can limit wear adjustment to the "bringing pad closer to friction surface" direction, and intentional friction or other impediment to movement can prevent unintentional adjustment (e.g., through vibration).
  • the non-linearity of the adjustment in particular the non-linearity for the wear adjustment, can also interact with the non-linearity of the actuation: for example, it can be ensured that the wear adjustment in extreme cases, although the air gap (with the brake released) between the pad and the friction surface to "no more air gap" adjusts and could even bring in a certain tolerable permanent contact pressure, but the non-linearity in the actuation would still allow a brake actuation in this state.
  • Another non-linearity can be used to advantage at the end of the release movement to lift both the outboard and inboard lining off the disc.
  • drum brakes there are almost always tension springs that pull back the brake shoes in order to lift them off the drum again after braking, but also to hold or guide the shoes together or to compress the hydraulic expanding cylinder again.
  • This double-acting hydraulic cylinder also allows a "floating" compensatory movement to press both pads.
  • the mechanical lining pressure can preferably be “floating” here, i.e. the mechanical expanding body can be stored here in such a way that it assumes a centered position when the brake is actuated by the contact pressure forces and this, for example, by a certain (also intentionally supported) frictional connection after release keeps.
  • the release springs would therefore preferably pull back against this centered position and can, for example, have a stop to limit the size of the air gap created to a certain size.
  • the same can be applied analogously to disc brakes if there is a (tension or compression) spring for moving the pad away from the friction surface, with at least one spring action taking place against a centered position (e.g. due to frictional engagement of a spring-loaded pin, for example, against a fixed one part is held and found during clamping).
  • a stop can in turn limit the size of the air gap, resulting in a spring-loaded pin in a slot, for example, which assumes a centered position.
  • At least one additional spring takes over the lifting of the covering and the stroke of the elongated hole limits the lifting movement. This can, for example, take place on both sides of a floating caliper and only affect the floating caliper or the lining actuated by the actuator (usually the inboard lining).
  • a whole chain of springs and lifting limiters can be provided in a multi-disc brake (disc brake) to lift and center all pad carriers and in addition one (or the same) chain of springs and lifting limiters can lift and center the discs with friction surfaces, so that all friction surfaces and lining surfaces are lifted off from each other with a defined air gap.
  • This can be applied to all brakes, even when using a pressure-transmitting pressure part or wear adjustment part.
  • spring energy for lifting any other can be used.
  • Non-linearities are therefore preferably designed with a view to good manufacturability and smooth operation, and excessive changes in the transmission ratio are avoided if necessary.
  • This may make a (largely) constant actuator torque impossible.
  • the progression of the actuator torque is preferably designed in such a way that transmission progressions that are easily manufacturable and compatible result, for example cams with “soft” curves for favorable mechanical loading.
  • This deliberately limited formability of the transmission ratio can be advantageously combined, for example, with the reduced holding torque for long position holding when the brakes heat up (see above).
  • the requirement to operate the actuator in the area of the maximum mechanical actuator performance is physically correct during the actuation process.
  • special consideration is given to how the non-linearity should be designed if the mechanical actuator power is zero or low. For example, if an actuator position (approximately) is to be maintained, the product of the angular velocity times the actuator torque is zero or low, i.e. preferably very far from the range of the maximum mechanical actuator performance.
  • Actuator load increases with actuation
  • the electromagnetic actuator uses a current that increases with the actuation path, which can be achieved, for example, by an actuation force that increases with the actuation path.
  • this non-linearity can be rendered ineffective and replaced with a less rapid non-linearity, for example by allowing the initial non-linearity to continue rotating the actuator when a spring force is exceeded , that the slower non-linearity takes effect. This could be compared as if an additional automatic gear shift were to act, acting in addition to the variable gear ratio of a non-linearity.
  • This can be designed, for example, in such a way that two cams are actuated, the steeper one normally beginning, but the steeper one being taken along by a spring and being able to lag behind if there is too much momentum, in order to allow a flatter one to act.
  • This can also be applied to screws, for example, in that the faster one begins and when the drive torque is exceeded, a slower one takes over. It can also be more than two such transitions from one drive to another with a different ratio take place and the individual drives can in turn be linear or non-linear and individual drives can also be specifically influenced, such as being prevented from turning back via ratchets.
  • This method can also be used with only one non-linearity.
  • the drive torque may not be sufficient to enable the required actuation movement when the brake is stationary.
  • a degree of freedom would be installed here (e.g. a spring), with which an actuation can take place up to the desired position, but the non-linearity can only follow when the non-linear drive torque is relieved, e.g. when self-energization starts during movement.
  • the invention optionally relates to an electrically actuated friction brake with at least one transmission ratio that can be changed via the actuating movement, areas with special requirements determining the non-linearity prevailing there, and mechanical or pressure-transmitting intermediate elements also being possible.
  • the invention optionally relates to an electrically actuated brake with at least one transmission ratio that can be changed via the actuating movement, with at least one wear adjustment, in which mechanical or pressure-transmitting intermediate members are also possible.
  • the invention optionally relates to an electromechanical brake with at least one transmission ratio that can be changed via the actuation movement and various functions during actuation, in which mechanical or pressure-transmitting intermediate members are also possible.
  • an electromechanical brake with at least one transmission ratio that can be changed via the actuation movement and various functions during actuation, in which mechanical or pressure-transmitting intermediate members are also possible.
  • a possible advantageous embodiment does not essentially operate the brake actuator in the area of constant actuator torque or maximum mechanical actuator power with the fastest possible actuation, but in at least one different operating point or operating range with special requirements, such as important operating states at zero or almost zero output power of the actuator, if eg an actuator position or an actuator position range is to be maintained and a quantity is to be minimized, such as the current for this operation or the heat load on the actuator;
  • the electronics for actuating the actuator largely reduce the electrical energy consumption (e.g. power consumption) while holding a position or a position range in order to only enable holding and for this purpose use, for example, a position measurement, a position setting (e.g. switch) or a time specification until the position is reached (and reduced according to the time specification), or due to the control characteristic only uses the minimum current that avoids a motor angle change in a certain range and that the non-linearity or non-linearities (e.g. from a spring actuation and an actuator actuation or a release with actuator) in this position or this position range is preferably designed in such a way that the actuator torque is small to minimal here;
  • the electrical energy consumption e.g. power consumption
  • a position or a position range in order to only enable holding and for this purpose use, for example, a position measurement, a position setting (e.g. switch) or a time specification until the position is reached (and reduced according to the time specification), or due to the control characteristic only uses the
  • the non-linearity is designed in such a way that the short-, medium- and long-term power supply on the vehicle is taken into account, e.g a position or a position range) only allows the temperature-related current in the vicinity of the nominal current, and that the EMBs may be coordinated with one another in such a way that, for example, if the current is too low, only the most necessary work is possible, or that the EMBs adjust their actuation behavior to each other and/or adjust the available power and that this adjustment is the same for different power supplies or is tailored to the respective one, so that, for example, a back-up power supply is taken into account, for example with a lower power supply capability;
  • non-linearities of several brakes are coordinated in such a way that an overall advantage results, e.g. that the brakes most important for fast full braking (e.g. front wheel brakes) preferentially build up the braking effect and for this, e.g. less important ones are optimized for other advantages (e.g. less power is required in this state). to make it available for the more important ones) and the individual non-linearities (also eg in certain areas) are thus designed for an overall optimum, which can also take into account changing conditions such as heating or current wheel load distribution;
  • an overall advantage results, e.g. that the brakes most important for fast full braking (e.g. front wheel brakes) preferentially build up the braking effect and for this, e.g. less important ones are optimized for other advantages (e.g. less power is required in this state).
  • non-linearity with regard to slow or no brake actuator movement or that the non-linearity with regard to fast brake actuator movements such as ABS vibrations or oscillating ESP processes is interpreted at least one EMB on the vehicle with regard to the available power supply(s) and fuse(s) or that the fast brake actuator movements be reduced in such a way that non-linearity and power supply are possible or that these oscillations are replaced by less oscillating operation such as braking with optimum slip; That with "braking with optimal slip” the transition to better road grip is recognized, e.g. by changing the wheel speed, also in connection with the modulation of the wheel braking effect;
  • the internal control of the EMB brake actuator avoids high current peaks, which hardly save any time in terms of the actuation time, for example by avoiding rapid changes in the actuator speed and limiting currents that are based on short-circuit-like behavior, e.g. from full current supply to a stationary, slow-running or even reverse running brake actuator would result.
  • the actuator angle steps can also be specified in such a way that they can be reached by the actuator with a current that is considered useful;
  • the brakes are actuated individually (also individually or in groups) in such a way that there is a favorable overall energy consumption, e.g. slightly staggered so that the individual mass inertias do not have an effect simultaneously when the actuator accelerates, or e.g. in the case of ABS, actuate and Release and not allow these states to unfavorably coincide with these vibrations or even compensate each other so that, for example, a releasing brake coincides with an actuating one;
  • non-linearity is designed at the very beginning of the actuation so that there is plenty of brake actuator torque available to accelerate it, and then the non-linearity switches to high pad movement speed, given how much the mechanical design of that non-linearity allows for;
  • That the operating range of the non-linearity is changed (e.g., non-adjusted wear) or changes (e.g., wear, temperature);
  • non-linearity is changed during the brake actuation or during release, for example by changing the behavior of linear or non-linear translations in relation to each other in the operating point or range, for example as a non-linearity is first actuated depending on the actuation or force and then another non-linearity is changed, i.e e.g. twist the steeper ball ramp first and then the flatter one;
  • At least one non-linearity is not fixed during design or manufacture, but can be adjusted during operation or during actuation or release, or can change itself or that the geometry of at least one non-linearity changes during operation ( Adjusting cam) and not previously clearly defined and that with increasing Drive moment of this non-linearity, e.g. by retreating (against e.g. a spring, slipping clutch or other force or torque specification), a transmission ratio is set that again allows a release movement (by e.g. using a flatter part of a cam or e.g. a more favorable value of a normal distance of a lever entry).
  • Non-linearities that change during operation can also be electrical, such as field weakening, voltage changes, switchovers of poles or windings, for example, or that the actuation speed is intentionally changed, for example to get by with a lower supply voltage or to save electricity;
  • a cam surface is made of sheet metal, rod or wire material (of e.g. rectangular or round cross-section) of suitable hardness and roughness to save costs and that this cam surface can also act as a resilient cam surface, also with additional resilient elements and clamping points or support points and the cam surface can also deform under the influence of force in a targeted manner in order to positively influence the gradient and lift for a targeted change in the non-linearity or the surface itself has little or no spring behavior and the spring behavior comes from the support against a middle part and that a preload can also be introduced can;
  • That ball ramps with helical tracks and/or non-constant pitch are used;
  • Wear adjustment also works via mechanical or pressure-transmitting intermediate elements, which is advantageously also actuated with the brake actuator (or the brake actuators in combination), which draws its energy directly from electrical current or temporarily stores the electrical energy in spring-acting components and uses it for wear adjustment.
  • Wear adjustment which comes from a rotary movement of a directly or indirectly electrically driven cam, ball ramp or a lever and is actuated e.g. via intentional play (to specify the size of the air gap) and advantageously a force or torque limit.
  • That the wear adjustment consists of a mechanical part, e.g. screw, or a pressure-transmitting part, e.g. hydraulics.
  • Wear adjustment that is held in a stable position by intentional friction (e.g. spring, wrap spring) or other position retention such as a magnet.
  • intentional friction e.g. spring, wrap spring
  • other position retention such as a magnet.
  • Wear adjustment that only adjusts in one direction (e.g. via at least one ratchet or ratchet effect such as a coil spring) and is or can be reset manually or in another way when the lining is renewed.
  • Wear adjustment which adjusts for too little force (torque) at the expected contact point or too great a contact movement, or notes and subsequently carries out a subsequent adjustment, whereby these conditions can be determined mechanically by measuring or determining torque(s), force or forces, switching conditions or measured values on the brake actuator such as position, torque, current, voltage and this process can also take the temperature into account.
  • brake actuator torque and brake actuator angle values or contact pressure force and contact pressure stroke
  • similar expressing values are determined upon actuation and compared with stored values, that the same values are advantageously also determined and compared upon release and that from the deviations determined and stored values on the necessary wear readjustment is concluded and this is carried out if necessary or marked for execution, with states being included in the determination or use of the stored values, such as temperatures, known, determined, suspected, estimated etc. losses and particularly advantageous the comparison of the values upon actuation and the comparison of the values upon release gives a good picture of the position of the instantaneous pairs of values in relation to the stored ones, and this is used particularly advantageously for determining wear.
  • wear adjustment or for the compensation of wear that has not yet been adjusted (or cannot be adjusted) that express, for example, the wear adjustment recognized as necessary, e.g. the wear adjustment that still needs to be carried out, the e.g. not yet carried out, the e.g Statements on how important or probable or otherwise assessed these values are.
  • wear that has not yet been readjusted or that cannot be readjusted can preferably be treated as set if the operating range, which is intended to be linear to the lining movement, is shifted by these values, which in principle would achieve the same or similar effect as with other wear adjustment and the non-linearity is designed in such a way that this shifted operating range is also possible or possible to a limited extent.
  • Wear adjustment derived from the brake actuator or with an additional adjustment device (which can also be adjusted manually or without an additional adjustment device), also carried out several times if it is recognized or assumed that too little or no adjustment has been made or the brake actuator is also intentionally additionally adjusted is operated at least once in the following manner, even after, for example, braking has ended.
  • That the adjustment quickly passes through the air gap area in order to be able to determine small pad application forces (e.g. with the brake actuator) and triggers an adjustment with further movement and can have an intentional play so that no adjustment or movement is triggered with the correct air gap.
  • That the wear adjustment has a holding function (e.g. friction) that avoids unintentional adjustment (e.g. due to vibration) and can have a one-way function that only allows readjustment in one direction, which can preferably be reset to an initial state when the lining is replaced or advantageously returns to an initial state when the lining is changed or that a necessary wear adjustment is detected while the wear adjuster cannot be actuated and the necessary adjustment can be "noted" (e.g. by a tensioned spring effect) until the wear adjuster can adjust it, e.g. is relieved.
  • That the transmission ratio which can be changed via the actuating movement, is designed in such a way that part or all of the wear adjustment can be carried out with the brake actuator in order to specify positions for the brake actuator in terms of control that are shifted by the necessary wear adjustment (and, if necessary, that the advantageous designs are possible ).
  • That a force or torque distribution can lead an actuator action to at least two different determinations, e.g. a brake actuator first via e.g. a planetary gear or e.g. a slip clutch actuates e.g. a wear adjustment and then e.g. the lining pressure.
  • a brake actuator first via e.g. a planetary gear or e.g. a slip clutch actuates e.g. a wear adjustment and then e.g. the lining pressure.
  • That the wear adjustment is determined from measurements on the brake actuator, which advantageously uses calibrations such as springs and preferably uses a lossless case as the middle between apply and release.
  • springs support the release of the brake or to separate the discs with air gaps when the contact pressure is withdrawn, whereby a device can also cause the air gap of the first friction pairing, e.g. with a spring-loaded pin that holds a current position of this friction pairing and to which the first air-gap is created eg by a spring, and that all energies can also be caused other than by springs.
  • release springs between the stationary and also rotating discs support the lifting of the pads and that a lift restriction also advantageously limits the currently permitted lift-off distance.
  • That model temperatures and thermal expansion are preferred considering braking power(s), cooling(s) by air and/or blackbody radiation(s), and heat capacity(s) and at least one thermal resistance, or only considering at least one of these values (or using at least one value , which describes something similar in terms of effect) are formed.
  • certain processes for determining these values are also stored (which can also take influencing factors into account) such as an aircraft landing process, e.g. under the influence of e.g. weight or speed or e.g. a car braking under e.g. consideration of e.g.
  • beginning and end of braking e.g. air temperature, e.g. dryness-humidity-rain (and e.g. strength).
  • That the wear adjustment compares temperature measurements (also via thermal lines such as heat pipes, infrared) with a model temperature and carries out a wear adjustment in the event of a deviation.
  • That the wear adjustment also uses at least one force sensor and is used in several decision algorithms. That the wear adjustment combines various measurements such as measurements on the actuator, the temperature, the forces.
  • That part of the contact pressure takes place with an approximately constant transmission ratio or with such that the change in stiffness of the brake with wear is taken into account and the wear adjustment takes place with this element and then the variable transmission takes place in the direction of the actuator.
  • the transmission ratio which can be changed via the actuating movement, allows a part or the entire wear readjustment to be carried out with the brake actuator and thus the brake actuator to be given positions in terms of control, which are shifted by the necessary wear readjustment.
  • EMBs can also be operated with or without manual wear adjustment.
  • the EMB is controlled via the current stiffness characteristic, whereby e.g. a position specification is determined for the required contact pressure or e.g. a required contact pressure by setting the actuator torque required for this, taking into account non-linearity(s) and, if necessary, spring effects.
  • That errors or disturbances in measurements are calculated out, e.g. the instantaneous losses are estimated or, for example, periodically recognized brake disc thickness fluctuations or other inaccuracies of e.g. drums or rails or superimposed vibrations of force or torque measurements are calculated out or states of brake control signals that are not useful for braking are calculated out ( eg detection attempts for a closed circuit or eg detection of voltage shifts of ground references, change of supply voltage(s)).
  • That the EMB is positioned above the momentarily expected energy for a specific contact force, or that an energy range is maintained, or that the energy (or a value that describes something similar) is measured when changing the position of the brake (e.g. when actuating, e.g. via actuator torque times actuator angle) and the actuation takes place up to the expected energy or that the expected energy in an energy range limits the actuation to permissible values and is preferred relates the expected energy to the current state of the brake.
  • That deviations from the stiffness characteristic are corrected immediately by controlling the brake actuator with positions that are shifted by the necessary wear adjustment.
  • a force sensor measures an entrainment or contact pressure force and preferably a comparison with a target value, e.g. in a control of the actual value; the regulation is preferably electronic, but can also take place by mechanical comparison.
  • the force it is also possible to record the force in at least one point, for example, e.g. a switch can be actuated if a friction gripping force against a spring force, for example, exceeds a certain value and e.g. a small braking torque occurs.
  • the air gap can be deduced and, with the (preferably instantaneous) stiffness characteristic, more precise braking can take place with this knowledge of the braking torque that is occurring.
  • That analog or digital filters are also of a higher order or number of poles in the input signal (PWM, analog) or in the force or moment measurement signal, for example to suppress interference or to average or smooth the value, whereby a low-pass filter can also interact with an additional high-pass filter , to reduce time lag, similar to a "compensated voltage divider".
  • That a pre-learned or adaptive system e.g. deep learning, neural network
  • a corrective system e.g. fuzzy logic, models in microprocessor
  • a brake actuator e.g. BLDC, synchronous or asynchronous motor, DC motor, electromagnet, piezo or an existing electrical machine such as wheel hub motor, wheel hub dynamo
  • actuates a brake or at least two of a group e.g. axle
  • a second actuator motor which actuates at least one parking brake position or releases it against an actuating spring, which can also serve as a service brake function (or for safety reasons) and/or which carries out a wear adjustment, if necessary in cooperation with the first actuator and that this second Actuator completely, partially or not used the same actuating mechanism as the first actuator and that this second actuator also actuates at least two brakes of a group, eg axis.
  • That a wear model also supports the wear adjustment.
  • a wear measurement is also carried out.
  • That the brake uses a spring to assist in releasing and/or to assist in applying, which can also act via a variable or constant ratio.
  • drum, disc, multi-disc or other brake for any movements as a self-energizing or non-self-energizing parking brake which also uses spring effects, e.g. for actuation and which also allows actuation via e.g not effective when stationary and which can assume two or more positions, of which at least one remains or is reached when the brake does not receive any electrical energy and lasting positions are also possible with a reduced holding current.
  • That the brake must be supplied with electrical energy in positions that remain without electrical energy so that it can change its position and that the release speed or actuation speed is regulated or limited is, will or can be (by e.g. at least one resistance or short circuit or a mechanical, hydraulic or pneumatic speed influencing reduces the engine speed, currents or voltages are applied or that an electronic actuator control takes place) and that this speed limitation is used for comfortable starting or stopping or also to protect the material.
  • the brake actuator is initially (time or position controlled) allowed a higher torque, which can also go so far that the brake actuator can cope with unusual conditions such as too much air gap or e.g dismantled (no friction surface such as disc or drum available yet) and that when a certain released position or range or a specified time is reached, a change is made to a lower released-holding current (e.g. with a low-loss controller) and that the necessary for this electrical parts are simple or, for example, for safety reasons, there are several of them in whole or in part, and advantageously there can also be several different, completely or partially independent power supplies.
  • a lower released-holding current e.g. with a low-loss controller
  • the parking brake can be monostable, i.e. it can go into the actuated state without electrical energy, for example, that it can be bistable, i.e. it can remain in the actuated or released state without electrical energy, for example, that it can have even more stable states, that it can an advantageous version in other than the monostable designs the provision of electrical energy or other release needs to make a change of state can. That it can be changed to other stable variants with simple means (e.g. simply removing a part such as a screw), e.g. if a stop screw is removed e.g. from a monostable version to a e.g. bistable version.
  • simple means e.g. simply removing a part such as a screw
  • drum, disc, multi-disc or other brake for any movements as a self-energizing or non-self-energizing service brake which also uses spring effects and which can also be operated via, for example allows resilient intermediate parts if the self-reinforcement does not work, for example when the vehicle is stationary.
  • That the brake combines parking brake function and service brake function in one brake and can also change the functions if necessary, that, for example, a parking brake function is simulated on buses at bus stops, for example, in which, for example, a service brake is actuated to an extent that is necessary, for example, so that it is not necessary at every bus stop, for example insert a parking brake that brakes hard or brakes heavily, for example.
  • At least one brake such as anti-theft protection, steering or steering assistance, e.g. of a vehicle (e.g. tractor or caterpillar vehicle) or aircraft or e.g. trailer (e.g. as a maneuvering aid for trailers), steering in the event of failures such as the actual steering, holding of a wheel, e.g. when changing a tire, intentional (possibly brief) locking or braking of at least one wheel, e.g. to build up a "snow wedge” or another useful feature that makes driving downhill easier, for example, removing moisture from e.g. brake discs, removing e.g.
  • rust carrying out a test operation Eg safety reasons, comparison of a (also intentional, preferably minor) braking or change in braking for measurement purposes, eg to compare the suspected braking torque with a known or a known effect, for example by the effect on an electric motor or other vehicle drive motor, for example is detected.
  • a (also intentional, preferably minor) braking or change in braking for measurement purposes eg to compare the suspected braking torque with a known or a known effect, for example by the effect on an electric motor or other vehicle drive motor, for example is detected.
  • Vehicle e.g. car, commercial vehicle, truck, agricultural vehicle, bicycle, moped, motorcycle, trailer for these
  • aircraft e.g. wheel brake, propeller brake
  • machine e.g. driving or flight simulator, moving machine part, elevator, lifting device, wind power or Ship propeller
  • other linearly moving, rotating or otherwise moving part with relative movement to be braked equipped with this brake e.g. car, commercial vehicle, truck, agricultural vehicle, bicycle, moped, motorcycle, trailer for these
  • aircraft e.g. wheel brake, propeller brake
  • machine e.g. driving or flight simulator, moving machine part, elevator, lifting device, wind power or Ship propeller
  • the brake is attached directly, if necessary via a connecting part such as heat insulation to a rotating or stationary part of an electrical machine such as a motor or generator, ie a brake drum via a Thermal insulation is attached to the rotating part of a wheel hub motor, which is designed internally with or without a gear.
  • That another non-electrical actuation can act on at least one actuation part, e.g. a mechanical handbrake function or to reach a position conducive to assembly or other handling or a (e.g. mechanical or pressure-actuated) emergency function in the event of failure of the EMB for release and/or actuation.
  • actuation part e.g. a mechanical handbrake function or to reach a position conducive to assembly or other handling or a (e.g. mechanical or pressure-actuated) emergency function in the event of failure of the EMB for release and/or actuation.
  • pressure is applied via a (also non-linear acting) lever or a pressure part (or multiple pressure is also applied via distributions, branches, “bends”, which preferably have hard, hardened or wear-resistant needles, rollers or other prefabricated and then pressed-in or attached (e.g. welded, screwed, clamped, plugged) parts are used for pressing or that the counterparts to these parts are inserted or attached (e.g. welded, screwed, clamped, plugged) and are preferably hard, hardened or wear-resistant.
  • a height error can be used e.g. to follow the deformation in the brake during application or release. However, the height error can also be rendered harmless in the existing play.
  • That the contact pressure of a brake caliper is introduced as close as possible to the pad surfaces in order to avoid long distances and heavy dimensioning of the load-carrying material.
  • That a drag force is calculated as an average of a covering or from the sum or integral of many partial drag forces and that the total drag force of a covering as a pressing force on at least one other covering in turn causes an additional drag force of this covering or a sum or an integral of many partial drag forces that form a total driving force (braking force) and that the number of friction surfaces is taken into account, i.e. whether, for example, 2 friction surfaces are pressed as in a conventional disc brake or several as in a multi-disc brake.
  • this driving force and a currently known coefficient of friction determine an average total deformation force, which also corresponds to an average total contact pressure force and this average total contact pressure force is either applied directly or only a part is applied and multiplied by an instantaneous self-reinforcement to the total contact pressure force.
  • the fully or partially analog or fully or partially digital or combined control electronics is entirely on or in the EMB or is entirely or partially outside of the EMB or one electronic system operates several, e.g. the two EMBs of an axle, that overriding properties such as vehicle stability in the brake electronics are or outside, that the electronic system is fully or partially available multiple times (e.g. for safety reasons) or that one electronic system can take over the function or control of another.
  • the electronics can interact with the environment, e.g. receive sensors or values or communicate values, e.g. to a vehicle or driver, e.g. via bus system(s) or wirelessly, e.g. radio, WIFI, Bluetooth, telephone network.
  • vehicle stability functions such as ABS, ESC, Sway Control, hill holder or "biending" with another brake (e.g. regenerative braking) are integrated into these brake electronics, that rapid changes in braking torque are preferably carried out with a fast-reacting brake (e.g. regenerative braking), that tires are preferably operated in a good grip range (instead of releasing and actuating), that vehicle stability is continuously taken into account and these EMBs are controlled accordingly and not waiting until the vehicle has a need for stability action.
  • a light modulation preferably with electric motor or generator
  • That electrical consumers are used in the vehicle to consume regeneratively braked energy or that the regenerative energy generation is intentionally operated with a poorer efficiency in order to brake more regeneratively.
  • the wheel slip or another size indicative of excessive braking such as Wheel speed drop or locking is used to prevent such a sub-optimal condition by only allowing such brake actuator positions (or other braking effect settings) which avoid these sub-optimal conditions.
  • the brake can be adjusted back to the level it was before the suboptimal states and the braking effect can also be further increased again in the above process.
  • a predictive method can be involved, which classifies an impending suboptimal state as possible from the changes in wheel slip, wheel speed, for example, and only increases the braking effect to such an extent that this state is avoided.
  • the brake actuator controls classified as optimal can also be stored and the stored values can then be used to adjust the brakes, with the values also being situation-related, e.g. temperature-dependent or for e.g. asphalt, snow, ice, etc.
  • the measured or estimated braking effect (and/or other data such as temperatures, brake actuator current, torque and position, error messages) are made available to the outside and, if necessary, external functions can be implemented with them, such as starting off with a "hill holder" whereby, for example, the recorded braking torque is observed from the outside and special values or changes are reacted to, e.g. if a braking torque is reduced when starting (e.g. engaging the vehicle clutch) and the brakes are released because this is seen as a favorable starting situation in order to ensure a jerk-free and to enable starting free of unintentional rolling forwards or backwards.
  • the braking effect and driving effect e.g.
  • braking torque, drive torque can also be variably matched to one another during this e.g. starting process, e.g. the starting torque is increased and the braking torque released in such a way that unwanted rolling forwards or backwards occurs as little as possible or not at all.
  • a braking effect can be brought about intentionally, e.g. to avoid the constant "pulling" e.g.
  • the braking effect of a wheel is deduced from the overall vehicle deceleration (which can be measured and/or derived from wheel speeds) and the respective wheel slip (e.g. deviation from the overall vehicle speed, which is formed taking account of the deceleration, for example) and this is compared with a model and a correction is made is formed (and, if necessary, saved and used again) in order to approximate the wheel braking effect to the model and thus achieve a more even braking effect on all wheels.
  • the overall vehicle deceleration which can be measured and/or derived from wheel speeds
  • the respective wheel slip e.g. deviation from the overall vehicle speed, which is formed taking account of the deceleration, for example
  • the mechanical design of the EMB and the electronics is suitable for the required environment, ie waterproof including wading depth for use in vehicles and the components are, for example, correspondingly resistant, e.g. corrosion-resistant to salt water or water-protected plug connections.
  • wheel bearing part 09 specific static friction 091 , initial position 092, braked position 093, drivers 094, vehicle dynamics control 10, signals in electronics 101, from electronics 102, vehicle data 103, self-generated signals 104, brake functions 105 (also mechanically), areas on curve 11, no pad travel 111, wear adjustment starting and/or or springs 112, actual rotary motion in wear adjustment 113, actual rotary motion in Wear adjustment and/or slipping clutch, increasing torque 114, full wear adjustment and/or an end stop 115, lining movement + at least one spring effect 116, lining movement + possibly wear adjustment 117, larger air gap 118, smaller air gap 119, wheel hub motor 12, wheel bearing 121, axle 122, rotating parts 123 (magnets%), stationary parts 124 (coils%), mounting plate (or similar) for drum brake parts 125, connection cable 126 for wheel hub motor or dynamo, connection cable 127 for the EMB, drum attachment 128, thermal insulation 129 , wheels 1301 -1308, starting braking 1401, sudden increase in slip 1402, 1st local
  • wear adjustment device wear adjuster and wear adjuster are used for the same component and therefore have the same meaning.
  • non-linearity 03 means a component or a combination of components that leads to a non-linear relationship between actuator actuation and pad travel.
  • the non-linearity can be designed as a transmission component, in particular as a worm, as a cam, as a ball ramp 031 and/or as a lever.
  • the non-linearities can be realized via the configuration of this transmission component, in particular the configuration of the geometry of this transmission component, preferably the configuration of the radii.
  • Some components in particular the brake disc 011 and the brake drum 012, can represent typical formations of friction surfaces as counterparts to at least one brake pad 063.
  • these components 011 and 012 can also be equipped with special friction linings.
  • brake pads 063 Under the term toppings in the Within the scope of the invention and in the description of the figures, brake pads 063 in particular are to be understood.
  • a non-linear EMB with wear adjustment 02 here an adjustment screw 022 (in which, for example, a nut can be driven by the outer ring of a planetary gear, which, for example, can also be readjusted if, for example, the actuator runs against the normal operating direction) before the usual contact pressure builds up.
  • the non-linearity 03 here includes at least one ball ramp with, for example, a non-constant ramp gradient and/or spiral path, wherein several can be arranged one behind the other to multiply the non-linearity or several in parallel for several contact points as in FIG.
  • Non-linear drive of the rotary motion (eg with actuator 04 and gear 045) via eg lever positions or gears with non-constant radius (as shown eg in Fig. 203) is also possible, just as other non-linearities such as cams are possible.
  • the actuation of contact pressures 05 (which cause lining contact pressure, e.g. with actuator 04, non-linearity 03, also wear adjustment 02) can be synchronized or not, as indicated by the connection at the ends of the lever, so that, for example, if one element fails, it can still be pressed with the rest.
  • a planetary gear can, for example, first distribute the torque to the at least one adjustment screw 022 if, for example, the ball ramps cannot yet be rotated via springs 07 to create an air gap (not visible in FIG. 1) or other obstacles to rotation, such as friction. If the adjusting screw 022 builds up a certain pad contact pressure, it can stop and direct the rotary movement into the ball ramp. The adjustment screw 022 can stop after the contact pressure builds up due to friction in the thread and only when the brake is released can it create an air gap 068 again (not visible in Fig. 1 because there are friction pairs). Springs between the rotating disks (Fig. 3, Rotordiscs 062) can be distributed more or less evenly to the friction pairings 06. The at least one adjustment screw 022 would thus be turned before and after each brake actuation to adjust the air gap. The rotation after braking can be made smaller, for example, if the slats can thermally contract.
  • the torque distribution would be the ball ramp first (n) Twist 031. If the air gap were too large, the adjustment screw(s) 022 would be turned to reduce the air gap setting after the play had been overcome. As above, the torque distribution would bring the adjuster screw(s) 022 to a standstill if they caused pad contact pressure. This can be beneficial, for example, in the case of car brakes, so as not to cause wear on the at least one adjustment screw 022 every time the brakes are applied.
  • the torque can be distributed with any arrangement, e.g.
  • the at least one adjustment screw 022 can also be replaced by other processes such as e.g. inclined planes (also circular) or e.g. pressure transmissions.
  • the actuation movement therefore preferably goes through various non-linearities: First, wear adjustment or checking whether it is necessary, then with increasing drive torque (e.g. actuator torque) change to increasing contact pressure (whereby the actuator can, for example, go through the range of maximum power if the actuation time should be as short as possible ) and then an area with reduced actuator torque can follow if the brake heats up in the position holding area and reaches the actuator. Then another area of the actuator torque can follow, in which e.g. fading can be compensated for, but in which no quick reaction and therefore no operation with maximum actuator performance makes sense.
  • increasing drive torque e.g. actuator torque
  • increasing contact pressure whereby the actuator can, for example, go through the range of maximum power if the actuation time should be as short as possible
  • an area with reduced actuator torque can follow if the brake heats up in the position holding area and reaches the actuator.
  • another area of the actuator torque can follow, in which e.g. fading can be compensated for, but in which no quick
  • both associated ball tracks are spiral-shaped, which means that the ball must be in the intersection point and therefore linear gradients that can change at the same time can also be stable, because the ball can only be in the intersection point and cannot avoid it.
  • Ball ramps arranged one behind the other (cascaded) are particularly interesting when large strokes are required, e.g. with multi-disc brakes.
  • a wear adjustment can also be derived from this if, for example, a ball ramp with a greater gradient (or a non-linear ball ramp arrangement) can be rotated further than expected, i.e. if, for example, the contact point occurs later than expected when actuated, which of course also applies to single disc and drum brakes leaves.
  • a common actuator can be used for ball ramp and wear adjustment device, for example, in that it can drive the sun wheel, for example.
  • the wear adjuster eg screw
  • the wear adjuster can be driven via the outer ring of the planetary gear, for example.
  • Fig. 202 a ball ramp with, for example, spiral tracks is shown, where the Planet carrier (the cross bearing the planets) e.g. a ball ramp like e.g. Fig.
  • the above wear readjustment can also be carried out as "readjustment after performing an actuating movement" by separating the measurement of the state of wear from the readjustment process.
  • at least one force-displacement characteristic curve can be recorded via measurements (e.g. of the actuator torque versus angle) and it can be recognized whether the at least one characteristic curve is shifted by suspected wear and tear, and a wear estimate can be made as a result.
  • wear adjustments are preferably carried out when the adjuster is unloaded, wear adjustment can be carried out, for example, with a special movement of the brake actuator after release and thus use of a corresponding non-linearity, e.g. after release, a part of a ramp, a cam or lever position, etc. that is otherwise unused for braking is used for this purpose , in order to readjust the wear adjustment device to a specific, eg continuous or stepped, level.
  • Figures 301 -304 show a multi-disc brake in which springs, e.g.
  • FIG. 301 shows a “brake released” state with full linings and FIG. 302 shows a “braked” state with worn linings for comparison, with a stroke limiter 073 limiting the stroke on the springs to the stroke that can be generated by the ball ramp 031 shown here as an example.
  • Fig. 303 shows the brake from Fig. 302 that has now been released again (with worn linings), with the springs now pushing the discs apart and the function of the stroke limiter 073 becoming clear: since when the disk pack is actuated, it is only available with that provided by the ball ramp 031 stroke can be compressed, the springs are only allowed to apply this stroke again to push the discs apart, which can be achieved, for example, by limiting the stroke using the stroke limiter 073.
  • stroke limiters 073 that are used differently from Fig. 303 are used, which do not work in relation to the ball ramp, but assume their position during heavy braking (e.g. aircraft landing) and maintain them by friction or form locking (e.g. similar to a ratchet), whereby one imagine the frictional connection, for example, when touching the rim (or of course also attached differently) could be imagined and would only affect the rotor springs 072, for example.
  • an actuating cam 032 for example, there can be an "area otherwise unused for braking" 082 (special non-linearity as described above), or a mark in the area 081 used for braking for wear adjustment, e.g. on an actuating cam when the brake is actuated, can be exceeded stores a necessary actuation of the wear adjustment device 02 for the time being (eg in a wound spring 021), because the wear adjustment device can be under load when the brake is actuated. After releasing the EMB, the storage can carry out the adjustment process, e.g. turn the wound up spring 021 on the adjuster.
  • Figures 501 -504 show an advantageous embodiment of a spring-actuated non-linear EMB, with the "monostable” version (Fig. 502) in the released state the "released” holding torque of the actuator (e.g. due to the lever position of the actuating spring 042, which from position in Fig. 502 can actuate the brake) is designed so small that the EMB will automatically switch to the braked state if the actuator is de-energized.
  • the spring 042 when the spring 042 is actuated (relaxed), it will compress until a desired contact pressure force is developed via the non-linearities of the spring linkage and cam slope, which is shown in FIG. 503 .
  • these non-linearities are preferably designed in such a way that if the air gap is too large, the triggering position for "noting” the subsequent wear adjustment is exceeded by the spring effect and thus the subsequent wear adjustment is scheduled, which is shown in Fig. 504 by the spring being able to rotate further than in Fig. 503.
  • the position can also be measured or determined at the start of the release process or at the end of the actuating movement and the wear adjustment can be carried out by actuating the brake actuator which is otherwise not used for braking.
  • the non-linearities can be designed in such a way that, if the air gap is too large, the greater actuation can be detected, but the pad contact pressure force still remains within a permitted range.
  • the drum brake from Fig. 4 shows that a driving force can be detected in drum brakes (e.g. on a brake shoe support 069 of a pad carrier or brake shoe) in that, for example, the brake shoe is supported here with an eccentric pin (brake shoe support 069).
  • the eccentric presses on the eccentric support, the eccentric tries to rotate, with the springs causing the counterforce against the eccentric rotation as a driving force measurement 064 and the deformation thus corresponds to a force, of course with lever and eccentric transmission ratio.
  • the brake shoe support 069 can be designed in a variety of ways, e.g. with pins (right). You can also only use a specific drag force as a trigger, e.g. at or near the point of contact, which is easier to implement with e.g. disc brakes.
  • Fig. 501 as a "bistable” variant (in which the lever position shown acts in the "released-hold” direction) addresses a different safety concept.
  • the monostable version (Fig. 502) can advantageously be operated in such a way that it actuates automatically, i.e. brakes, when there is no current. However, this can become safety-critical in the event of an error, for example if, in the event of a line break, such a monostable parking brake suddenly causes a blocking with loss of control in a moving vehicle.
  • the bistable variant (Fig. 501) can be designed in such a way (e.g. by the lever position of the actuating spring 042 snapping to “keep released” automatically or also by other locking, e.g.
  • the above spring-cam combinations can advantageously be designed in such a way that they are close to an "energy swing” equilibrium, i.e. the force from the brake and spring action are roughly in balance and therefore minimal actuator force is required for actuation/release is.
  • Another advantageous design would be that one can still ensure release with the actuator even with a significantly larger air gap or even ensure that the EMB can be brought into the released state by the actuator even without a counterforce from the drum or disk. It may be desirable (e.g. during assembly) that the brake is released by supplying power to the dismantled brake and can thus be assembled, even if the brake actuator is heavily loaded during this release and runs unusually slowly. These interpretations "Release with too much air gap” or even “Release without drum or disc” cause a non-linearity that may deviate very significantly from the theoretically favorable one (operation in ONE optimum over largely the entire operating range, i.e. the greatest power).
  • FIGS. 601-606 show a floating caliper disc brake (unbraked in FIG. 601), in which the inboard lining is pressed on, for example, by a cam-like expanding part 051, as is also known, for example, as an expanding part in mechanically actuated drum brakes.
  • the EMI expands and flexes during tightening, as shown in Figures 602 and 605 in an exaggerated manner.
  • the cam-like expansion part would possibly perform a "scratching" movement on its two contact surfaces, because its rotation results in a height difference (between the unbraked position 053 and the braked position 054) and also a rolling movement on its surfaces.
  • this expansion part can be designed and installed in such a way that its "scratching" incorrect movements are compensated for as far as possible with the incorrect positions caused by deformation of the brake parts to match. Remaining errors in the heights can be caught in play and displacement, as indicated, for example, by the tilting of the wear adjuster. Since high surface pressures occur on the expansion part, hardened surfaces are desirable, as shown, for example, in the variant in Fig. 603 with the pressed-in, hard pins with any desired cross-section. Of course, all other methods of spreading can also be used, such as, for example, ball ramps, also with a variable pitch or variable, for example spiral, track and multiple ball ramps.
  • the wear adjuster can work, for example, as already described for the multiple disc brake.
  • At least one spring 07 can be provided, which pushes or pulls back from the saddle or another point, for example, so that the expanding device or wear adjuster stays together and to push back the actuated lining (usually inboard lining).
  • the expansion part 051 has a drive such as 052 and preferably runs in a rolling manner such as 033, for example as a roller for e.g. an actuating cam.
  • Fig. 603 proposes a particularly favorable shape that is also easy to manufacture because, for example, hard needles can be pressed in or inserted in some other way, and it can also be cranked with a roller and also two ends on which needles can also be inserted.
  • the needles or pins act like an expanding part 051 and can also be non-circular or ground or touch.
  • Figures 604-606 show a floating caliper disc brake (unbraked in Figure 604) in which both linings (inboard and outboard) are lifted. It is known to lift pads (if possible inboard and outboard) from disc brakes by means of an active retraction effect. With EMBs, the directly actuated lining can also be retracted.
  • FIG. 604 shows a released brake with full linings, with 092 showing the initial position of the pin, measured here for example against a ball bearing center (arrow) and 093 comparatively showing an end position of the static friction determined, which is reached with worn linings.
  • FIG. 605 shows a braked state with worn linings and
  • FIG. 606 shows the released state with worn linings, in which air gaps were achieved on both sides of the brake disc.
  • it is proposed to use the displacement movement that generates the air gap to produce at least two points of a floating caliper, although in principle only one would be possible.
  • a symmetrical arrangement is favourable, for example close to the guide bolts or surfaces of floating calipers.
  • Fig. 605 The floating caliper 013 moves to the left as a result of lining wear and braking and also pushes the driver 094 to the left, and this also takes the specific static friction 091 (or a part of a similar effect) with it to the left up to the braked position 093, which can be, for example, an end position with worn linings and (possibly strong) braking and can be compared with the starting position 092 in FIG. 604, for example.
  • stator and rotor springs can push the pads apart, which is comparable to the caliper sliding spring 074 acting against a sliding pad 075 and can also avoid the problematic play of a certain static friction, in that no additional play may be necessary.
  • EMBs can have parts in the area of a floating caliper, such a mechanism can preferably be accommodated on or in the area of the floating caliper and protected, for example, with covers.
  • these parts proposed for lifting the lining can basically be attached anywhere where a certain static friction 091 can be built up against a part that does not change or does not change significantly in its position with respect to the friction surfaces via at least one brake application and release process.
  • 601 shows a spreading part 051 that spreads apart, as it is used in many mechanical brakes in principle with the same effect, only with a different design.
  • mechanical drum brakes it is often "screwdriver-like" between the pad carriers, in truck air disc brakes, a part called the “lever” presses a pad with a short lever arm with power-boosting leverage, and the compressed air cylinder acts on the long lever arm. All of these have in common that they cause several "height errors" at the same time, see Figures 701 -705:
  • FIGS. 701 and 702 are different rolling bodies, which mostly use a segment of a circle as a rolling surface, but could of course be arbitrary or, given small dimensions, could also have imprecise small contours due to the production process. It would be advantageous to use needles or rollers (e.g. press-fitting into bores) from roller bearings, for example, in order to achieve hardness, good circularity and cost-effectiveness.
  • the other rolling surface will usually be a straight line ( Figures 701 and 702 above), but could also be different ( Figures 701 and 702 below) and will deviate minimally from the original (eg straight) due to the effects of use. If this expansion part is turned from the left position (Fig.
  • rollers do not roll in a circular manner and/or rolling surfaces are not flat, this could be an advantage in terms of a height error bring, but price disadvantages.
  • a point of contact must always have the same tangents on both curves that are in contact, and this would therefore also have to be taken into account with regard to a height error.
  • a lever length of 45 mm would have a transmission ratio of 1:3 and would transform a 2 mm stroke into a 6 mm stroke and make a pivoting angle of approx 0.19 mm with a 19 mm roll circumference and ⁇ 3.6° and 0.03 mm height error from the circular movement.
  • FIG. 705 you can see the expansion part with expansion part pivot point 057 and the thick circular parts (which represent the pressing of the expansion part).
  • the thick circular parts press on the two thick rectangles, which are not rotated with the spreader.
  • the expansion part fulcrum 057 could be mounted, but in FIG. 705 it can also be rotated without a bearing, since the expansion part between the thick contact surfaces shown here, for example, rectangular, essentially cannot leave the position.
  • FIG. 705 there is a rolling pairing operated mathematically close to the optimum of the cycloid, with the thick circular arcs rolling on the thick corners. When turning clockwise, a point of support would move further up due to the angle function. The rolling circumference at the circular arc would also roll up.
  • the support point does not remain at the same height, but both movements are similar, which means that little or no relative movement (“scratching”) is necessary.
  • the two arcs could be connected between the rolling corners, which already gives little material in the area connecting through the middle. These roll-off curves with a radius of 4 mm, for example, have to be manufactured with uncomfortably precise results. If holes are now drilled to insert pins (dashed circles), the connecting material is largely drilled away and the rolling surfaces must be left free for the pins. These are good reasons to refrain from being close to the mathematical optimum.
  • rollers of suitable diameter that is favorable in terms of manufacturing technology and forces. You can either accept the height error and, if necessary, assume that unwanted movements or deformations are taking place, e.g Braking takes place, for example, at 14 to 1/3 full braking deceleration). Or you can use movements or deformations that unavoidably occur when the brake is actuated by allowing height errors and other movements to act at least in the same, compensating direction, or preferably by designing them in such a way that height errors and other movements compensate as well as possible.
  • This "other" movement occurs with drum brakes, for example, when the brake pad carrier that is pressed on moves (e.g. around its bearing point) or when the calipers of disc brakes deform under the contact pressure, e.g. widen and bend.
  • scratching movements when braking can even make less of a difference than, for example, constant rubbing movements caused by vibrations, e.g. from an unbalanced wheel or diesel engine, and therefore this is also (e.g. partially) Allowing for height errors that cause scraping motion is entirely possible and can bring significant manufacturing and cost benefits.
  • a housing 014 is preferably separated from the contact pressure force and the contact pressure force is generated as close as possible to the pad contact pressure or the wear adjuster placed in between. Inserted or otherwise attached or secured (clamped, welded, screwed) parts with special properties such as hardness, wear resistance and black are inserted needles or otherwise attached or secured (clamped, welded, screwed) parts with special properties such as e.g hardness, wear resistance.
  • the geometry of the rolling of the black needles on the gray areas is preferably designed in such a way that the parts can be manufactured sensibly, but that errors in the rolling movement are, for example, small or such that they can be compensated for or tolerated by play, deformations, displacements , but also preferably act in such a way that deformations during actuation act as much as possible in the same way as the errors and therefore compensate as far as possible.
  • FIG. 801 shows a possible embodiment with a lever with a roller 033 for the actuating cam 032 and two ends for two pressings, e.g. as an expanding part 051, which can be on both sides of the wear adjuster, so that the wear adjuster has space in between.
  • Each of the two pressing ends can, for example, use the needles, rollers or other pressing parts on both sides, so that four synchronized pressings occur here, for example.
  • the counter surfaces for the contact pressures must also be positioned accordingly and often present.
  • This lever can also be assembled, for example from parts such as strip steel, sheet metal Etc. e.g. welded (indicated as a spot weld in Fig. 801 in the corner of the writing "Fig. 801"), spot welded, riveted, screwed, glued, use folded and bent connections etc.
  • FIG. 9 shows an advantageous wear adjustment, which is advantageously driven by a rotatable part 9901 to 9906, which covers under one revolution, but as much angle of rotation as possible (because the accuracy can be higher with more angles), e.g cam, ball ramp or lever.
  • a rotatable part like 9901 to 9906 can of course look and be arranged completely differently, only the function is shown here.
  • a rotary part 9904 e.g. a cam
  • a slip clutch 023 which tries to turn an adjustment screw 022, but cannot turn when the point of contact is reached. Intentional backlash would not rotate if the wear adjustment is correct, only if the backlash is exceeded will rotation occur.
  • This slipping clutch 023 is implemented here with a wrap spring 024 (right), whereby of course any torque-limiting transmission is possible, which can (should) also specify a direction, so that the adjustment screw 022, for example, is turned essentially in the adjustment direction (since there is less wear and tear lining material, with exceptions such as brake dust accumulating).
  • FIG. 9901 Another drive option for the wear adjuster screw is shown with the rotatable parts 9901 - 9903.
  • the screw is driven via a torque limiter with a spring, for example at the cam, which Slipping clutch 023 saves, whereby the spring can adjust at the same time from a certain rotation and thus specify the air gap and limit the adjustment torque.
  • the rotatable part 9901 can turn the spring with the circle when the cam rotates counterclockwise (which would be a pressing movement, for example), which is also possible in the further rotated rotatable part 9902 (torque limitation by spring compression already occurs here).
  • the rotatable part reaches 9903, the dead point of the circular drive by the spring is passed.
  • the arrow pointing upwards towards the rotational position of the rotatable part 9902 indicates that, at the small circle in 9902, a readjustment movement (rotation), for example pulling, takes place via, for example, ratcheting teeth 026 on the wear readjustment device 02 on the adjustment screw 022.
  • the rotatable part 9906 shows that a part of the cam rotation that is not normally used during braking can also act on the e.g. ratcheting toothing 026 (arrow of 9906), with the dashed position pressing on the arrow (e.g. a tappet).
  • All of these proposals may have in common that a wrap spring secures the adjustment screw against unintentional turning and ensures the direction of rotation of the screw in all operating states. You could also provide another ratchet or friction to prevent rotation. Under certain circumstances, it is possible to omit the anti-twist device if, for example, the friction on the screw is sufficient to achieve the above effect.
  • the left wrap spring 024 can be supported by a part connected to the floating caliper 013, for example. With 063, for example, the inboard lining can be pressed on.
  • the two coil springs on the left and right can of course also be combined or driven in such a way that a combined spring can be sufficient.
  • a suggestion for a common one or both is in the rotating part 9905, where one long end of the wrap spring is actuated in the direction of the arrow and a shaft rotates at the same time (by further constriction).
  • the turning can stop when the adjustment screw requires more and, for example, lead to elastic bending of the actuation end of the arrow, whereby the opposite direction of the arrow direction can also be used sensibly.
  • the wrap spring can Actuation also generate friction or ratchet effect (e.g. also at the other end) against turning back the screw.
  • the rotatable part 9904 performs an adjustment from a particular cam position, which could be in an otherwise normal unused range (or direction), but could also be flagged (or performed) for too much adjustment of cam lift, e.g. when a spring applied brake is due to wear pushed too far.
  • the torque of the adjusting screw 022 can be limited, for example, via the rightmost slipping clutch 023 and, for example, the right wrap spring 024 can prevent reverse rotation and hold the position through friction, which means that the left wrap spring 024 can be dispensed with, but it could also be the other way around, only the left without the right be used.
  • Figures 1001 -1002 are also proposed, with a part holding the rotational position and/or acting as a ratchet being supported against a non-rotating part 013, e.g. connected to the caliper, shown here as a wrap spring 024.
  • a driver on the actuating cam 032 pulls at one end of a wrap spring 024, possibly via a guide (shown as a black rectangle under the arrow), which gives the direction of rotation of the adjusting screw and the screw torque, e.g is limited by the fact that the tensile effect of the wrap spring 024 only allows the circumferential force that can be transmitted by the rope friction equation.
  • Fig. 1002 is quite similar: Here, for example, instead of a rather rigid coil spring, something elastic is rolled up on a roller 9907 to turn the adjusting screw, for example a rope, wire or cord. In the train of the possible cam 032, for example, something that limits the moment or stroke is inserted, indicated here as an elastic loop with a rectangular stop.
  • something that limits the moment or stroke is inserted, indicated here as an elastic loop with a rectangular stop.
  • a basic adjustment movement can also be actuated from any moving part (i.e E.g. pressure lever, ball ramp, gear part, etc.), the cam is used in the figures only as a representative explanation.
  • All of these wear adjustments can of course not only be carried out during the actuation process, but also at special points in the rotary movement of the cam, ball ramp or lever, which are otherwise not used for braking and thereby specify the size of the adjustment and/or adjust the torque with a limited effect. You can also save on components, such as a torque limiter, if the twisting process of the adjustment screws is controlled differently, e.g. via the twisting angle of the cam, ball ramp or lever.
  • FIG. 11 shows possible design variants that receive signals from the environment in the electronics 101 (e.g. desired deceleration or braking torque from the brake pedal) and, if necessary, emit signals from the electronics 102 to the environment (e.g. braking torque or temperatures), in each case e.g. via CAN, analogue, PWM, radio, Bluetooth, WIFI.
  • any brake functions 105 can be applied to the brake, e.g. mechanical hand brake, mechanical emergency brake.
  • Fig. 11 shows the basic parts of a structure in full (ie only parts of Fig. 11 can be used) with a higher-level vehicle dynamics control 10 ("Vehicle Dynamics" for example ABS, ESC, sway control, blending), the central for a vehicle, but also in copies or variants in individual control units or temporarily unused for later functional development.
  • Vehicle Dynamics for example ABS, ESC, sway control, blending
  • a braking torque is sent to braking torque control 044 (or regulation if braking torque can be determined), which controls motor electronics 043.
  • everything above can be installed in electronics on or in an EMB, but in another extreme case there can also be individual electronics groups for everything that can be anywhere, such as the engine electronics 043 in an EMB or e.g together for two EMB on one axis. Control units can also take over calculations for other EMBs, e.g if at least 2 calculations are available or should be compared for security reasons.
  • a drum brake 01 (e.g. as a “duo-servo, in which both pads are spread apart and then one pad actuates the other via the braking force and the second pad in the direction of rotation then finds support on a cam) by rotating with it Traction force, a cam or non-linearity 03 slightly twisted (or other force or path detection is provided) and a comparison between the target traction force (required braking torque) and the traction force determined (traction force measurement 064, actual braking torque) regulates the EMB in such a way that the actual Torque corresponds as closely as possible to the target torque (e.g. in an analog or digital controller 065).
  • an analog setpoint braking signal 101 e.g.
  • a target braking effect could be obtained on a bicycle trailer, e.g. from a drawbar overrun force (which has been cleaned of vibrations, e.g. pedal vibrations) and/or wheel speed change and/or driver input (e.g. handbrake lever position) (e.g. via radio, Bluetooth, WiFi).
  • the actuator position e.g. via a characteristic curve
  • existing magnet-actuated drum brakes in which the "magnet current" is controlled via a PWM signal, could be made more precise by determining the actual braking torque and suppressing PWM pulses if the actual braking torque is too high.
  • the right disc brake 01 is actuated, for example, via a spring, non-linear spring position on the cam and the non-linear cam, and is released by the actuator (motor 041), it also being possible for a number of motors 041 to be set.
  • a pressing force measurement 055 can be provided.
  • the contact pressure can also be determined from the actuator torque and instantaneous non-linearity, if necessary including the instantaneous spring action.
  • any measurements can be carried out on the brakes 01, such as temperature, wear, etc.
  • the “vehicle dynamics” 10 will of course preferably receive or exchange vehicle data 103 such as wheel load, speed, temperature, rain, vehicle speed, deceleration, yaw rate, steering angle.
  • "self-generated signals" 104 can arise or be communicated, e.g. with a deceleration sensor, calculation of an impact force, e.g. to be able to brake without a brake signal or brake signal transmitter and/or it can For example, the current braking torque can be estimated and, if necessary, adjusted with the setpoint value, for example in a regulation, or used for the control.
  • FIG. 12 A suggestion for a mechanical "brake force control” is shown in Fig. 12 as a mechanical control of the braking force, here with a servo drum brake with support in one direction of rotation (clockwise):
  • a drum brake 01 with springs for creating an air gap 07 (they also have a holding function below) supports the entrainment force on the brake shoe support 069, which here, for example as an eccentric, gives the entrainment force to a pointer and the springs act as entrainment force measurement 064.
  • the upper arrow in the traction force control 065 shows that too much braking force pulls the bearing point of the expansion drive 052 to the left and thus relieves the actuation and thus acts on the lower arrow of the traction force control 065 as if the control would actuate less due to the non-linearity 03 with contact pressure 05 and thus causes less braking.
  • Fig. 13 consists in principle of the parts of Fig. 12, only in Fig. 13 the direction of rotation and thus the driving force are reversed at the driving force measurement 064, which means that it would not be possible to reduce braking by retracting the bearing point on the expansion drive 052. Therefore, in Fig. 13, mirror-symmetrically to the brake shoe support 069, there is a second entrainment (arrow to the top left), which is then passed on to the arrow to the top left at the expansion drive 052 and leads to retraction in this direction of rotation.
  • Fig. 1401 shows how non-linearity can recede for fast pad movement, e.g. when touching the pad: if the first cam is too steep, it can recede against the spring (dashed) until the less steep and longer (thick) cam comes into play , which requires less torque due to less pitch and, if necessary, more angle. It can be very steep at the beginning, e.g. to identify the point of contact and the onset of reverse rotation can be measured, for example.
  • a sensor cam for touch point detection can be made of sheet metal, for example, because only a small force occurs here.
  • the first cam can start so steeply that, with the correct air gap at a correct actuator angle, it is turned back a little when it touches the pad and then quickly builds up contact pressure and then transitions into the second cam. If the air gap is too small, the back twist can be observed earlier (and use the observation), if the air gap is too large, it can be observed later.
  • the later cam could guarantee operability under all circumstances and the earlier cam could attempt particularly advantageous, e.g. A slipping clutch, for example, could also be used instead of the spring.
  • Fig. 1402 shows a cam arrangement similar to an “automatic transmission”: a cam can move back to allow actuation with a slower lining movement if the driving torque for the fast lining movement would be higher than the spring allows: if the cam driving torque is too high, the cam will shift (dashed) E.g. when the disc brake is hot or the drum brake is cold, ie the cam is pushed back into the dashed position by the forces acting on it.
  • the setting back can also be measured, for example.
  • the axis of rotation of the cam adjustment 036 can also coincide with the axis of rotation of the cam 034: for example, a braking position can be specified by the actuator and the cam only follows when, for example, the onset of self-energization allows this.
  • Fig. 1403 shows that different adjustment pivot points are possible, e.g. to also reduce the stroke, e.g. if the brake becomes stiffer with worn pads.
  • the cam is pushed back here, e.g. because the start is too steep (fat roller 033, fat cam 032).
  • the cam and roller come into the non-rich position, but can also (depending on the pitch and the forces) be pushed back to the dashed position.
  • the back twist can also give less final lift to the roller, which can also be correct if e.g. the brake is stiffer than expected or more cam rotation angle can be used. It can also be advanced if, for example, the brake is softer than expected or there is more air gap than expected.
  • arrows represent rotatable levers with an elastic connection (indicated spring). Under load, the spring is compressed, the connection is shorter and the moments on the levers are changed due to the new angles.
  • Fig. 15 shows wear adjustments (which are actuated with the electric brake actuator) on drum and disc brakes, in which, for example, the correct size of the air gap is produced by play or cam rotation, but in which (possibly by dispensing with the actuation play) the detection the point of contact and the adjustment can be separated and the point of contact can be determined, for example, by measurements on the brake actuator and thus an adjustment can be triggered, which can be, for example, in an area of the brake actuator that is otherwise unused for braking.
  • the S-Cam can be adjusted against the lever for wear adjustment, which is done in this process with the energy of the electric brake actuator.
  • the S-Cam 056, which, for example, presses on the brake shoes via the rollers 066, can not only have a linearizing effect, but also have a compensating effect and, for example, compensate for the change in stiffness of the brake due to lining wear via its characteristic curve.
  • a worm can be turned against a worm wheel with the wear adjuster, for example, in order to turn the position of the S-Cam 056 against the expansion drive 052.
  • a driver 025 e.g. arranged on the non-linearity 03
  • Other possibilities are, for example, adjustable cams 035, with wear adjustment being possible, for example, if a steep cam advances too far, for example when actuated, or, for example, no wear adjustment takes place if, for example, a steep cam is pushed back when actuated.
  • a cam does not have to be made of solid material, but can also be, for example, a cam 037 that can be deformed or an adjustable cam 035 in whatever way. It is also possible, for example, to bend a wire or rod with a round or rectangular cross-section, for example, in order on the one hand to produce a smooth rolling surface for the roller at low cost.
  • the springy effect of this curved rod can also be used to get an automatic adjustment of stroke and slope at every point: Drawn thick is an inactive initial position, drawn thin would theoretically be a slightly actuated position. By springing back the curved rod (deformable cam 037) it returns to the dashed position with less slope. If the force of the roller 033 against the resilient rod (deformable cam 037) is greater than expected, it will continue to spring back and gets even less gradient and thus a smaller "cam drive torque" since the curved rod acts as a cam.
  • the bending back behavior depends on the spring properties of the rod, on the position and type of the clamping point (which could also be, for example, just a pivot point) and it can also be determined in some areas by other springs that influence the behavior (in the dashed area of the deformable cam 037.
  • the deformable cam 037 can be prestressed so that, for example, no additional deformation occurs when it follows the prestressed contour, with the prestressing taking place in the bend of the 034 can be thought of as the cam pivot axis and 038 can be a more or less pronounced clamping or attachment point.
  • the torque-determining spring (the receding spring action) would always be loaded to the same extent. Since the length of the spring determines the adjustment here, there can never be a constant actuator torque.
  • the instantaneous non-linearity is automatically adjusted by this method in operation of the actuator, but not in the design calculation of a single non-linearity.
  • the non-linearity can also be designed in such a way that a new, advantageous non-linearity is achieved with each change in the spring, for example when the spring compresses, a flatter point follows the cam.
  • the change in spring and the instantaneous non-linearity allow good conclusions to be drawn about the contact pressure in order to carry out a particularly precise wear adjustment.
  • a particularly advantageous design would be, for example, a "cam" in the form of a curved spring rod, which initially makes a particularly large amount of pad travel, more than is required, for example, with the correct air gap and elasticity of the brake with a full pad. Due to the particularly fast movement of the lining in the air gap, the point of contact can be easily determined by measurements on the actuator (e.g. torque, current, position). For this purpose, e.g. the deformation of the rod can be recorded (measurement, switching function). From contact, contact pressure for vehicle deceleration can be built up as quickly as possible. If the air gap is smaller (also due to e.g. brake disc expansion), the rod is bent back for a smaller pitch. This is repeated at each position up to an end position. If the brake is stiffer due to worn pads, the bar will be bent back more and the stroke will be reduced.
  • the actuator e.g. torque, current, position
  • the deformation of the rod can be recorded (measurement, switching function). From contact, contact pressure for vehicle de
  • this method "loses" actuation energy in the deformation of the rod, i.e. it requires more actuation energy than a rigid non-linearity.
  • deceleration can be brought about as quickly as possible, which for safety reasons would not be possible in the case of rigid non-linearity, because possible undesired states must also be operable and would lead to suboptimal rigid non-linearity.
  • this method more energy is put into bending when the brakes are stiff (worn pads) than when the brakes are softer.
  • the difference between full pads and worn pads in the case of rigid non-linearity is reflected in turn in suboptimal non-linearity for covering "everything".
  • the energy lost to suspension can be less or zero.
  • an actual rotational movement in the wear adjustment and/or slipping clutch can cause the actuator torque to increase further.
  • a full wear adjustment and/or an end stop e.g. for the actuator angle
  • the actuator movement which is negative here, is used here to determine these areas and to trigger these actions and movements and, if necessary, to determine the actuator moment. In principle, there should be no lift at the base, but a small positive contact pressure path does not have to be a problem here.
  • At least one spring effect 116 can be determined in addition to the losses without movement of the lining, which spring action serves, for example, to lift the lining.
  • wear adjustment 117 may be used, which can also be seen in the actuator torque. From then on, the surface contact pressure increases with increasing actuator angle.
  • the wear adjustment, including the spring effect can also take place, as shown and described above, in actuator positions that are otherwise unused for braking, shown here as “negative pad movement”, which of course only exists from the point of view of the actuator angle.
  • a wear adjustment e.g. with the brake actuator
  • the course of the curves in the contact pressure area will be determined, for example, in area 118 by requirements, e.g. less actuator torque when the brake is hot for a cheaper motor, or in area 119 by geometry and mechanical resilience, because high clamping forces can occur, for example, due to a small air gap.
  • the dashed curves thus show a smaller (left) and larger (right) air gap than compared to the full curve.
  • the adjustable cams already shown can be designed so that they begin so steeply that the point of contact can be detected very precisely, e.g.
  • FIG. 18 shows the lining states (lining stroke on the X axis, lining contact pressure force on the Y axis) for FIG. 17 with otherwise the same labeling.
  • the actuator movement without lining stroke is not shown in FIG.
  • FIG. 19 shows a possible assembly of an EMB on a wheel hub motor for, for example, a bicycle, bicycle trailer, moped, etc., with a wheel hub dynamo naturally being equally suitable.
  • An axle 122 can be fixed on one side or both sides and has wheel bearings 121 of any type and number, which essentially support stationary parts 124 (eg coils, gears, etc.) with rotating parts 123 (eg magnets, etc.).
  • in-wheel motor or dynamo connection cables 126 and EMB connection cables 127 there may be in-wheel motor or dynamo connection cables 126 and EMB connection cables 127, with the cables preferably being on the same side of the brake, most preferably on the fixed or vehicle inboard side, or preferably on the side of the brake which is substantially the same does not rotate and has, for example, a mounting plate (or other shaped part) for drum brake parts 125, on which, for example, an actuator 04 (or actuator parts such as springs) can be or the actuator (or parts) can also be from another place effect.
  • the brake drum 012 (with brake linings 063) and the brake drum can be manufactured together with a rotating brake part, for example, or attached to it like the drum attachment 128, with thermal insulation 129 can be in between.
  • the wheel with the brake or the brake can be easily pulled off or removed (e.g. that the brake drum is also removed) and if possible the cable connections do not have to be disconnected, and if possible no greased ones that are at risk of damage or loss Parts exposed after peeling. Even if a brake drum 012 rubs with the brake lining 063 in FIG. 19, any other friction geometries can be used, including discs or conical ones. If the "brake drum" is conical, a conical lining can be pushed in axially to actuate, eg with a (also non-linear) ball ramp. The entrainment (braking force) can generate additional contact pressure, e.g.
  • the motor or generator or dynamo can also be excited electromagnetically (or also as a combination of electromagnetic and permanent magnet excitation) instead of being permanently excited as is usual today: If little or no electricity is to be produced, you can do that magnetic snapping as rolling resistance, if not magnetized, on the other hand the voltage can be increased as a generator with stronger excitation or the torque as a motor or the motor speed can be increased with field weakening, in addition no rare magnetic materials are necessary.
  • a motor or generator torque can thus be coordinated with the torque of the friction brake in a particularly advantageous manner in other areas, or a generator voltage can be achieved for better regenerative braking or better battery charging.
  • the (also additional) electromagnetic excitation can of course also be used if the motor, generator or dynamo is structurally separate from the brake.
  • the excitation current would preferably be transmitted to rotating parts without slip rings, i.e. similar to a transformer effect, and the current for the power would preferably be transmitted to a stationary part.
  • the field can usually be generated with direct current, here it is also suggested that it can also be generated as a rotating field and thus the relative speed between the power coils (e.g. stator) and the field can increase.
  • the voltage of a generator can be kept higher when the speed decreases, or the size of a generator, for example, can be reduced by apparently increasing the speed. You could also call it a traveling or rotary field machine or generator.
  • Fig. 20 the problem of a “screwdriver-like” expansion part 051, which is common today in drum brakes, can be explained: when rotated about the expansion part pivot point 057, it produces scratching losses (e.g. on the brake shoes 067), has a non-linear, cosine-shaped stroke, which becomes zero in the horizontal position and with a pivot point that is usually fixed, has no possibility of compensating for different covering thicknesses.
  • a non-linearity 03 which can also be designed as an actuating cam 032 or similar to a part of an S-Cam 056, rolls on the roller 033 with reduced friction, for example, and can also have the pivot point of the cam axis of rotation 034 on the left brake shoe 067 , in order to bring about pressure on both sides of the lining.
  • the downward arrow indicates that the wear adjustment actuation of the wear adjustment 02 can be actuated, for example, by an area 082 of the non-linearity 03 that is not used for braking, which does not make a stroke and is therefore not used for the braking process, with the adjustment force also being transmitted via a slipping clutch (dashed) can be limited or force and/or travel can also be influenced via a spring for wear adjustment 021.
  • a notice for a wear adjustment or triggering a wear adjustment with too much stroke can also be made via an area 081 used for braking, whereby a slipping clutch, spring or other influence is possible.
  • the wear adjuster area around the wear adjuster 02 can also transfer the braking force of one shoe to the other and allow so-called servo brakes.
  • the wear adjuster side of the cam can also lift to accommodate the To determine the contact point (via actuator torque, slip clutch, etc.) and for the actuator torque, a spring can serve as a reference, with which the beginning of the pad contact pressure can be determined.
  • an actuator 04 can actuate a duplex drum brake, for example, whereby the cam axes of rotation 034 can be mounted in a fixed manner and, for example, non-linearities 03, linearizing actuating cams 032, also like part of an S-Cam 056 can press the shoes and the actuations this cam can be connected to an indicated linkage, for example.
  • a wear adjustment can, for example, adjust the cam(s) in rotation (e.g. with a ratchet) or pre-rotate (as known e.g. with S-Cams) or e.g. trigger an adjustment in an area not used for braking against the normal direction of actuation. Below in Fig.
  • an expansion part 051 is usually actuated, for example, by a cable pull (arrow) and can have any favorable mechanical form here, which preferably follows the movements during the pad contact pressure. Necessary compensating movements can be caught in the play of the components so that there is as little "scratching" movement between the parts as possible.
  • Fig. 22 shows an actuating cam 032 combined with a lever, with the movements of the contact pressure 05 and pad carrier preferably being such that they are as similar as possible, i.e. with little relative movement, and the relative movement is preferably absorbed by the existing play.
  • the actuating cam 032 can, for example, carry out an adjustment to the wear adjustment device 02, as indicated by the arrow.
  • an electromagnet could also pull (arrow at roller 033) instead of the pressing actuating cam 032.
  • the dashed line shows the fully braked state.
  • Figures 2301 - 2302 make suggestions for measuring the braking force, which can also be modified and combined with all the brakes shown.
  • Fig. 2301 shows the basic possibilities of how and where in a protected area (inside a drum brake, without the use of external force) driving force measurements 064 can be carried out.
  • the small arrow pointing to the right above the cam indicates that, for example, in an area without functional pad travel, any spring force, for example a pad retraction spring, can also be measured.
  • Fig. 2302 suggests converting the high driving force (e.g. with a lever) into a smaller one with a larger displacement and measuring the force or displacement on the arrow of the lever or just a switching function, e.g. with the indicated one Stop (short, bold, vertical line), which shows, for example, the start of usable contact pressure with a small braking torque and thus a point on the current force-displacement characteristic.
  • FIG. 24 An example of a comprehensive brake 01 is shown in principle in FIG. 24, ie it can be used with a brake disk 011 but also with any other type of friction such as a drum or, for example, running linearly, and of course not all parts listed have to be used and functions can also be different be designed (e.g. release without energy or actuation without energy). It is actuated here, for example, by an expanding part 051 via a contact pressure 05 (which, for example, can also contain wear adjustment) by a non-linearity 03, e.g. a cam 032, in which case, for example, one (or more, also for lifting all the linings) air gap-generating spring 07 can act .
  • a contact pressure 05 which, for example, can also contain wear adjustment
  • a non-linearity 03 e.g. a cam 032
  • one (or more, also for lifting all the linings) air gap-generating spring 07 can act .
  • An actuating spring 042 can be present in order to bring the brake into a braked state, for example without the energy of the motor 041, and/or to operate it in the “energy swing” in such a way that the motor 041 supports the “actuate” or “release” direction through spring action (although both effects can also be run through).
  • the motor 041 could act rigidly on a non-linearity 03, but also via a spring 048, which can act as a "parking brake spring” 048, for example a brake disc with the engine torque can be unfavorable or even impossible to achieve a certain parking brake position, for example.
  • the parking brake spring 048 can then still allow the actuator movement if, for example, it is compressed in the process.
  • the parking brake drive 047 can actuate the brake independently of the actual brake actuator (e.g. with the motor 041), preferably if the gear wheel is actuated via a clutch (e.g. only acting in the direction of actuation or ratcheting) or a driver is decoupled from normal braking operation, i.e. not normal operation disturbs. This can also be used as an emergency brake drive, for example to brake when motor 041 is not working.
  • Fig. 25 is based on actuator torque (Y-axis) over actuator angle (X-axis) shows how an area without functional pad travel here, for example, in an area 082 otherwise not used for braking, for example against the direction of rotation normally used to increase braking, a Calibration spring 046 with spring characteristic 049 can be used: with negative rotation here and correspondingly negative actuator torque, the unwanted (e.g. mechanical) losses 016 are run through without any other force build-up until the calibration spring characteristic 049 is run through. Then the direction of rotation is reversed and the losses are now visible in the opposite direction, i.e. they basically appear twice as high when reversing.
  • actuator torque Y-axis
  • X-axis shows how an area without functional pad travel here, for example, in an area 082 otherwise not used for braking, for example against the direction of rotation normally used to increase braking
  • a Calibration spring 046 with spring characteristic 049 can be used: with negative rotation here and correspondingly negative actuator torque, the unwanted (e.g
  • a “calibration spring” 046 can be present, for example in order to be able to compare a known or stored spring characteristic 049 (or at least one value) with the engine torque determined (e.g. from the current) in a non-braking state and/or to be able to compare different values that occur during of the movement can be determined, to be able to compare and to be able to control the brake more precisely or to be able to better recognize the beginning contact of the brake pad on the disc.
  • This calibration spring 046 can act in braking, in an air gap or in an actuator movement that does not cause any significant movement of the lining, or in several such movements, also with different effects and tasks.
  • a spring that fulfills at least one other function can also be used for calibration purposes.
  • a “release spring” spring for creating an air gap 07
  • the release spring can help in the known way to push the friction and brake linings apart when the brakes are not applied, i.e. away from the braking effect.
  • the release spring can also be related to the engine torque for calibration purposes.
  • the spring behavior can also be included in the determination of the mechanical losses, also in connection with the air gap, contact point and course of the non-linearity.
  • the calibration spring 046 can be used, for example, in an engine area without or with a very small pad lift and from the pad lift the additionally acting spring for air gap generation 07 can also be used for calibration purposes.
  • This calibration can also be seen as a determination of a deviation, also as a comparison (also including the course of the non-linearity and characteristic curves of the springs) with something measured, but also as an instruction (what needs to be done to get better or to achieve something) , whereby at least one value is worked out here that explains deviations in such a way that they can be compensated.
  • a stop or a spring can also be approached, including the calibration spring mentioned, which can have the particular advantage that it can be approached, for example, before the first actual braking and eg can be in an actuator rotation range, which can have special properties such as no significant pad travel or, for example, in a direction of rotation or range of rotation that is not used for normal brake actuation.
  • a calibration can be carried out, which values measurable on the actuator (eg current, power, energy, etc.) correspond to which spring action and also, for example, via the (possibly extrapolable) calibration spring characteristic 049 or points from it.
  • the currently prevailing unwanted mechanical losses 016 can also be detected.
  • a possible recommended procedure would be, for example (advantageous, e.g. also in a range from little to essentially no pad lift, i.e. e.g. also in an actuator direction of rotation not used for normal service or other braking 082: increasing the actuator speed without spring action, maintaining the speed without Spring action (which can be seen, for example, as running with covered losses without any other input of energy), tensioning the spring from (e.g. essentially) the mass inertia of the rotation, determining the "braking distance" until the spring brings the rotation to a standstill, acceleration by the spring ( now, for example, against the above direction of rotation), whereby this acceleration can, for example, also take place with a defined motor current (e.g.
  • partial process occurs, for example, when the actuated brake (which manifests itself as a spring effect) accelerates the motor when it is released or brakes an actuation movement, for which purpose the acceleration or deceleration can also be allowed to run with zero motor current, in order to essentially reduce the mechanical losses detect.
  • the clamping force (or the moment resulting from it) acts in the brake (and possibly other forces, for example from springs) as an acceleration or deceleration force. If this is stored (e.g. as a characteristic), the actual state of the brake could deviate from the stored one and if the clamping force is measured or estimated (e.g.
  • the measurement has tolerances, ie one would have something stored that could be questionable, compare to what extent it is at all true with something measured that has tolerances. Therefore the suggestion that measurements made during actuator angle changes can also be compared, even compensating for systematic measurement errors if they are similar.
  • the actuator torque would change significantly with the contact pressure position, which of course can still be an application for the energy method described here.
  • the process described can of course also be modified with the aim of determining the status, e.g. by omitting or changing the sequence, the processes can be erratic or random, e.g. sinusoidal or S-shaped (e.g. speed or movement curve), but they can also be superimposed on the course of movement (e.g. due to a change in speed, a change in current, even up to a brief shutdown and/or even a reversal of the current direction).
  • the processes do not have to be triggered by this method either, but other processes can also be used.
  • the driver can use a “brake release” to observe the actuator acceleration.
  • Every actuator movement or change of it can (should) therefore be examined for conversion of the energy form, including conversion into losses if necessary, in order to find parameters of the process such as total losses, partial losses, expected actuator values for specific braking, etc the known mass inertia, the presumed or measured clamping force from the brake, known spring effects and any other known influences to determine what the desired influencing variables (e.g. losses) must be (or are presumed to be) in order to explain the actuator torque curve, possibly taking them into account the conversion of energy forms.
  • the desired influencing variables e.g. losses
  • this can be done to determine a wide variety of results, for example to explain the engine torque curve for certain actuator observations. In general it can be seen as finding an explanation for an observation.
  • a temporal amplitude curve is transformed into the strength of frequencies.
  • a temporal curve of an actuator torque for example, is transformed into parameters (e.g. losses), which are seen as contributing to the curve.
  • the actuator would travel through a negative angle and overcome losses that would also be negative due to the negative direction of rotation. If no force is taken or added for other purposes, the actuator torque now corresponds to the losses and can be recognized immediately, even with no difference to a different direction of rotation. These are "no-load losses", e.g. of a motor gearbox. These can be different, for example due to the different position or viscosity of the fat, so it is good to know the current value. Loss fluctuations can also be detected to a limited extent in the course of rotation. From spring contact, the spring characteristic can be recorded and also compared with the spring characteristic of the actually installed spring or, for example, angular points on the spring characteristic are connected to a resulting torque from the spring.
  • no-load losses e.g. of a motor gearbox. These can be different, for example due to the different position or viscosity of the fat, so it is good to know the current value. Loss fluctuations can also be detected to a limited extent in the course of rotation. From spring contact, the spring
  • this spring is the actuation snail in the rotational movement, the spring can be relatively small in contrast to the spring discussed above in the pad stroke and still generate a significant actuator torque, because a further translation between the rotation of the actuation snail and the pad stroke increases the contact pressure greatly.
  • “Notable” can mean that, for example, roughly that actuator torque is generated that later corresponds to a normal or light or defined brake actuation and one already knows which actuator torque is then to be expected when actuation, also with the problem of losses (which were already included here).
  • This spring also requires no useless tensioning energy in the brake actuation. It doesn't have to be a spring either, it can also be a rubber or a stop, for example.
  • a stop would cause very high deceleration forces if you drove into the stop (e.g. to find it), which a spring or rubber with lower deceleration forces can do. It does not have to be an explicit part either, an existing part or any part can also be used, even "nothing" would be possible in the sense that the actuator does not continue to move in this direction. Torques that occur when a function (eg a wear adjuster) is actuated can also be used. Something that can be found by the actuator moment (e.g. stop, spring, rubber, etc.) is also recommended here in the sense that a starting position can be found or defined at the same time.
  • an actuation characteristic of the brake e.g. actuator angle and actuator torque, also with the difference between actuation and release
  • an actuation characteristic of the brake e.g. actuator angle and actuator torque, also with the difference between actuation and release
  • the mass inertia is determined to a large or predominant part by the motor because the proportion of fast-rotating parts is higher with the square of the ratio (the slower parts can of course also be taken into account).
  • a measurement on the actuator motor is of course preferably carried out electrically, ie via current (preferably the Iq, the “torque-generating current” is suggested), voltage, angle sensors (or similar).
  • An “actuator power” could be calculated from this, for example as current times voltage (and the efficiency if the shaft power is required). It is well known that power and torque can be converted into one another via angular velocity (resp. eg rotational speed). However, the unpleasant fact lies in the efficiency that it depends strongly on other things such as the current (also squared), the temperature, the voltage, etc., so a more favorable calculation is also suggested in addition to this: Electric motors (e.g. BLDC) have one easy to represent (e.g.
  • the known non-linear transmission ratio can also be used to draw very precise conclusions about the pad contact pressure, since the losses are also well known.
  • the actuator torque curve does not have to correspond exactly to the planned curve, the measurements can also show the broken curve. Then you can see, for example, that the contact point (at which actuator angle the lining comes into contact with the friction surface) is different than planned, eg due to lining wear, and a wear adjustment can be requested, for example.
  • a non-linear brake i.e. with a transmission ratio that changes over the travel of the lining, is recommended as advantageous if it works with an actuator torque that does not change very much via the pressing of the lining, because then the torque range in which a comparison is made with the spring characteristic is relatively limited.
  • the actuator torque with a linear drive e.g. ball screw
  • a non-linearity divided into areas is also particularly recommended, as this makes it easier to implement an area without any significant pad lift, for example.
  • 26 shows a possible mode of operation of an anti-lock braking system that uses the advantages of an EMB and that is based on the possibility of positioning the actuator and is of course not possible in this way with hydraulic brakes.
  • the diagrams have the time t on the x-axis, the upper diagram shows the speed v on the y-axis, more precisely the vehicle speed 1413 (dashed) and a wheel speed 1414, the lower diagram shows the speed deceleration of the wheel on the y-axis as first derivative of the wheel speed.
  • ABS is conditionally possible with jointly actuated brakes. It is preferably done differently than pressure-actuated brakes.
  • wheel locking can first be observed as the braking increases, e.g. on an icy side of the road. Now, with further braking, e.g. more braking effect would be possible if the wheel is running on asphalt on the other side, for example. This increasing braking effect can be limited in the rate of increase and in the braking effect in order to prevent undesired yaw moment or to build it up so slowly that the driver can compensate for it. With these jointly actuated brakes, the wheel with less grip would lock, but the wheel with grip can retain lateral guidance and braking can therefore be performed well and stably, even though one wheel will lock.
  • the wheel speed 1401 is an onset of braking.
  • the wheel speed is slightly lower than the vehicle speed due to the permissible slip.
  • Vehicle speed as that over ground can be determined in many ways, for example via the instantaneous deceleration, via the highest wheel speed, via GPS or other measurements.
  • 1402 is excessive braking because slip is increasing and wheel speed is dropping too quickly.
  • the brake actuator position for this still favorable point is saved. Now, however, the brake actuator was braking more strongly in the direction of movement and will unfortunately increase the braking specification on the wheel a little further up to 1403, but you go back to the still good brake actuator position and reach the again favorable state 1404, in which favorable wheel slip again prevails and initially a favorable one braking effect exists.
  • a target braking effort increase attempt may be made as shown at 1410 and the cycle would start again at 1401 at any increase 1411 .
  • a modulation 1412 in order to fathom the current state of adhesion and to give the modulation a course, for example, to intensify it and/or to vary the average value, for example to increase it.
  • This modulation can also always be applied to the braking, or only in suspicious cases, or only with certain criteria, such as a little meaningful slip.
  • Hatching conditions can also prevail which are hardly or not at all reflected in the courses described. For example, blocking can occur immediately on ice without a pronounced increase in slip. Then, for example, braking can be carried out using other or additional methods, such as using a brake actuator position that is just changing from a locked to a running wheel or staying at a brake actuator position (possibly also with a time limit) at which the wheel speed was just beginning to be observed.
  • certain quick, small or modulating changes in the target braking effect can preferably be carried out with the drive motor or generator.
  • the desired force distribution at the wheels for optimal stability e.g. cornering, drive, braking, rear wheels swerving, pushing over the front wheels
  • This can also include steering or individual wheel steering.
  • this vehicle drive motor could of course advantageously serve as a vehicle drive in one direction of rotation and as a brake actuator in the other direction or this assignment can be made by any kind of changes in the drive.
  • a "vehicle stability" in the sense of an ESC can only be achieved to a limited extent with these associated brake operations. However, you can let the trailer exert a pull on the towing vehicle, which can help prevent the trailer from swaying.
  • this ABS can also be used to carry out the brake control in such a way that, despite this incompatibility, the achievable braking effect is used as well as possible , i.e. systematic too little, too much or blocking braking is avoided as far as possible, as would be possible with a well or optimally matching target braking request and achievable braking effect.
  • An example would be a target braking request that always ranges from 0 to 100% and a trailer axle with very different axle loads, with the target braking torque being used for high trailer loads, but limited early on by wheel slip, resulting in better actual braking behavior is achieved, for example, as if the target braking request would take into account the actual axle load.
  • this can be applied to wheels, axles or a vehicle and can be related to any wheel slip determinations, also, for example, that braking is insufficient and a higher braking effect setting due to insufficient wheel slip follows and of course it can also be extended to vehicle stability such as ESC or sway control.
  • a wear adjuster that can be actuated in a controlled manner is advantageously used, in which the extent of the adjustment is known so precisely that small tolerances are compensated for by increased/weak lining wear and inequalities do not constantly accumulate.
  • a wear model can advantageously be carried along, which avoids too much or too little adjustment and includes e.g. wheel speeds, speeds, braking torques, delays, temperatures, braking power.
  • ABS would be done like a simple braking system with mechanically connected brakes, except that you don't have to operate the wheels as locked on purpose, but can set each braking effect correctly.
  • the left 1301 -1304 and right 1305-1308 wheels can be correctly combined into yaw moment and rate of climb limited groups, e.g. 1301 with 1308.
  • the permissible yaw moment can also be speed-dependent, for example, in order to compensate for a rudder effect that decreases with speed or aircraft weight may be included.
  • Instantaneous reverse thrust effects can also be included.
  • One can also intentionally create a yaw rate or yaw moment to steer or to assist in steering. This can also be done in combination with the rudder, so that, for example, steering is preferably done with the rudder and only if it is not sufficient with the wheel brakes, possibly including steered wheels.
  • this "steering with the brakes" can also be used with all other vehicles, e.g. if a steering system fails or the steering system is not effective enough, e.g. tight curves or unfavorable surfaces or unfavorable leanings.
  • a vehicle stability system such as ESC would of course constantly calculate the best possible braking effect for each individual wheel and not, as is usual with hydraulics, brake left and right equally and only counteract with classified instability with individual wheel braking.
  • the electromechanical brake 01 comprises an actuator 04, in particular an electric actuator 04, a gear 045, a brake pad 063 and a friction surface.
  • the actuator 04 moves within a limited range of actuator actuation. Furthermore, the actuator 04 executes a lining stroke in at least part of its actuator actuation range via the transmission 045, which for braking presses the brake lining 063 in the direction of and against the friction surface in order to generate a contact pressure force and a braking torque resulting therefrom.
  • the transmission 045 of this embodiment has a non-linearity 03, that is to say a ratio that is not constant over at least part of the actuator actuation range.
  • the transmission can be designed in a non-linear manner and/or in such a way that a non-constant translation is made possible.
  • the gear ratio of transmission 045 is selected and/or designed in such a way that at least two subsections with nonlinearities 03 that act differently are formed along the actuator actuation region.
  • These two differently acting non-linearities 03 are selected from the following non-linearities 03: non-linearity 03 to overcome an air gap 068 between the brake pad 063 and the friction surface, non-linearity 03 to determine the contact point of the friction surface and the brake pad 063, non-linearity 03 to achieve a minimum braking effect, non-linearity 03 to generate one rising braking torque, non-linearity 03 for operation with reduced electrical power requirements, non-linearity 03 for quickly achieving high braking effects, non-linearity 03 for measuring and/or setting parameters, non-linearity 03 for reducing electrical and mechanical loads when the lining starts to move, non-linearity 03 for compensating for brake fading, and /or non-linearity 03 for wear adjustment 02.
  • the invention is not limited to the illustrated embodiments, but includes any electromechanical brake, any machine, any wear adjustment device and any method according to the following patent claims.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Bremse (01), eine Verschleißnachstellvorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Bremse, wobei die elektromechanische Bremse (01) einen Aktuator (04), ein Getriebe (045), einen Bremsbelag (063) und eine Reibfläche umfasst, wobei sich der Aktuator (04) in einem begrenzten Aktuatorbetätigungsbereich bewegt, wobei der Aktuator (04) zumindest in einem Teil seines Aktuatorbetätigungsbereichs über das Getriebe (045) einen Belagshub ausführt, wobei das Getriebe (045) eine Nichtlinearität (03), also eine über zumindest einen Teil des Aktuatorbetätigungsbereichs nicht konstante Übersetzung, aufweist, und wobei die Übersetzung des Getriebes (045) derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass entlang des Aktuatorbetätigungsbereichs mindestens zwei Teilabschnitte mit unterschiedlich wirkenden Nichtlinearitäten (03) gebildet sind.

Description

ELEKTROMECHANISCHE BREMSE, VERSCHLEISSNACHSTELLVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM BETRIEB EINER ELEKTROMECHANISCHEN BREMSE
Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Bremse, eine Maschine, eine Verschleißnachstellvorrichtung und ein Verfahren gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Bremsen bekannt. Beispielsweise sind Bremsen bekannt, bei denen der Aktuator der Bremse im Wesentlichen in allen Teilbereichen in einem optimalen Betriebspunkt des Aktuators betrieben wird. Nachteilig an derartigen Bremsen ist aber, dass diese nicht an die unterschiedlichen Betriebszustände der Bremse angepasst sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine elektromechanische Bremse zu schaffen, welche an die unterschiedlichsten Betriebs- und Belastungszustände, die während der Betätigung einer elektromechanischen Bremse auftreten, angepasst ist. Ferner kann es Aufgabe der Erfindung sein, Möglichkeiten zur gezielten Erfassung von das Verhalten der Bremse beschreibenden Parametern, wie z.B. mechanische Verluste, sowie zur gezielten Erfüllung spezieller Aufgaben, wie z.B. Betätigung eines Verschleißnachstellers oder Vermeidung eines Restschleifmoments, zu schaffen. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine elektromechanische Bremse, umfassend einen Aktuator, insbesondere einen elektrischen Aktuator, ein Getriebe, einen Bremsbelag und eine Reibfläche.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich der Aktuator in einem begrenzten Aktuatorbetätigungsbereich bewegt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Aktuator zumindest in einem Teil seines Aktuatorbetätigungsbereichs über das Getriebe einen, insbesondere funktionalen, Belagshub ausführt.
Unter funktionalem Belagshub kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Belagshub verstanden werden, bei welchem der Bremsbelag gezielt, insbesondere in Richtung der Reibfläche, bewegt wird. Mit anderen Worten kann ein funktionaler Belagshub auch bremswirkungsrelevant sein.
Unter bremswirkungsrelevantem Belagshub kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Belagshub verstanden werden, durch welchen der Bremsbelag, insbesondere in Richtung der Reibfläche, insbesondere des Reibbelags, bewegt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Aktuator zumindest in einem Teil seines Aktuatorbetätigungsbereichs über das Getriebe einen funktionalen Belagshub bewirkt.
Zur Bremsung kann der Bremsbelag zur Erzeugung einer Anpresskraft sowie eines daraus resultierenden Bremsmoments in Richtung der Reibfläche bewegt und in der Folge an die Reibfläche gepresst werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Getriebe eine Nichtlinearität, also eine über zumindest einen Teil des Aktuatorbetätigungsbereichs nicht konstante Übersetzung, aufweist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass entlang des Aktuatorbetätigungsbereichs mindestens zwei Teilabschnitte mit unterschiedlich wirkenden Nichtlinearitäten gebildet sind.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zwei unterschiedlich wirkenden Nichtlinearitäten aus folgenden Nichtlinearitäten gewählt und/oder ausgestaltet sind: Nichtlinearität zur Überwindung eines Luftspalts zwischen Bremsbelag und Reibfläche, Nichtlinearität zur Bestimmung des Berührungspunkts der Reibfläche und des Bremsbelags, Nichtlinearität zum Erreichen einer Mindestbremswirkung, Nichtlinearität zur Erzeugung eines ansteigenden Bremsmoments, Nichtlinearität zum Betrieb mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf, Nichtlinearität zum schnellen Erreichen hoher Bremswirkungen, Nichtlinearität zur Messung und/oder Einstellung von Parametern, Nichtlinearität zur Reduktion von elektrischen und mechanischen Belastungen beim Belagshubstart, Nichtlinearität zur Kompensation von Bremsfading, Nichtlinearität zur Verschleißnachstellung.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass, wenn der Aktuator bewegt wird, das Getriebe betätigt wird. In weiterer Folge kann vorgesehen sein, dass durch die Betätigung des Getriebes ein Belagshub ausgeführt wird und insbesondere der Bremsbelag eine Bewegung ausführt.
Gegebenenfalls ist das Getriebe oder mindestens ein Teil des Getriebes nichtlinear ausgebildet oder ausgestaltet.
Das Getriebe kann mehrere Getriebeteile umfassen. Insbesondere kann das Getriebe mindestens ein Zahnradgetriebe und/oder mindestens eine Übersetzung, welche insbesondere mindestens ein über den Betätigungsweg veränderliches nichtlineares Übersetzungsverhältnis aufweist, umfassen. Ferner kann das Getriebe mindestens eine Übersetzung zum Antrieb oder nicht-Antrieb verschiedener Teile umfassen.
Die Bewegung des Aktuators kann gegebenenfalls nichtlinear mit der resultierenden Bewegung des Bremsbelags, insbesondere des Belagshubs, Zusammenhängen. Gegebenenfalls kann eine Bewegung des Aktuators in manchen Bereichen auch keinen Belagshub erzeugen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass am Anfang und am Ende des begrenzten Aktuatorbetätigungsbereichs, also insbesondere des Aktuatorbewegungsumfangs, die Bewegung des Aktuators keinen, insbesondere keinen funktionalen, Belagshub bewirkt und/oder belagshubfrei ist.
Die Nullstellung des Getriebes kann geometrisch und/oder mechanisch durch das Getriebe, insbesondere die Nichtlinearitäten festgelegt sein. Als Nullstellung des Getriebes kann demnach im Rahmen der Erfindung jene Stellung verstanden werden, ab der eine Betätigung des Aktuators in eine erste Richtung einen, insbesondere funktionalen, Belagshub verursacht. Die Nullstellung des Getriebes kann unter anderem auch durch die Geometrie des Getriebes, insbesondere den Beginn der Steigung, festgelegt sein.
Der Aktuator kann gegebenenfalls, insbesondere ausgehend von der Nullstellung des Getriebes, mit funktionalem Belagshub und bremswirkungsfrei in eine Ruhestellung gebracht werden. Aus der Ruhestellung kann der Aktuator gegebenenfalls in Richtung einer ersten Richtung zur Überwindung des Luftspalts und/oder zur Erhöhung der Bremswirkung und/oder in Richtung einer zweiten Betätigungsrichtung zur Erfüllung anderer Aufgaben bewegt werden.
Die Ruhestellung des Getriebes kann eine Stellung des Getriebes sein, in welcher der Luftspalt eine definierte Größe aufweist. Gegebenenfalls kann die Ruhestellung mit der die Nullstellung ident sein.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Getriebe bereichsweise auf Basis unterschiedlicher Anforderungen an die Bremse, wie beispielsweise mäßige Verzögerung, Vollbremsung, Dauerbremsung und/oder dergleichen, sowie interner Funktionalitäten angepasst ist. Mit anderen Worten kann das Getriebe, insbesondere die Nichtlinearitäten, an die Betriebszustände, die während der Betätigung einer elektromechanischen Bremse auftreten, optimiert sein. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass diese Anpassung und/oder Optimierung des Getriebes mit dem übergeordneten Ziel einer möglichst hohen funktionalen Sicherheit der elektromechanischen Bremse und des gesamten Bremssystems erfolgt. Mit anderen Worten soll diese Anpassung und/oder Optimierung des Getriebes nicht auf Basis einzelner Komponenten, wie beispielweise des elektrischen Aktuators erfolgen.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass mindestens zwei Bereiche des Getriebes mit insbesondere funktionalem, bevorzugt bremswirkungsrelevantem, Belagshub unterschiedlich optimiert und/oder angepasst sind.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass mindestens zwei Bereiche des Getriebes mit, insbesondere funktionalem, bevorzugt bremswirkungsrelevantem, Belagshub zwei unterschiedliche Nichtlinearitäten aufweisen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter Beförderungsvorrichtung jegliche Vorrichtung und/oder Maschine verstanden werden, mit der man fahren und/oder mit der man fahrend Menschen und/oder Lasten befördern kann.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass entlang des Aktuatorbetätigungsbereichs mindestens ein Teilabschnitt mit einer Nichtlinearität gebildet, vorgesehen und/oder angeordnet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass entlang des Aktuatorbetätigungsbereichs zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Teilabschnitte mit unterschiedlich wirkenden Nichtlinearitäten gebildet, vorgesehen und/oder angeordnet sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter einer Nichtlinearität eine nichtlineare Übersetzung verstanden werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter EMB die, insbesondere elektromechanische, Bremsvorrichtung und/oder die, insbesondere elektromechanische, Bremse verstanden werden. Es kann in der Bremse Bewegungen und Kräfte in Richtung der Belagsanpressung (insbesondere bei Teilen zur Belagsanpressung) aber auch dazu anders stehende Bewegungs- und Kraftkomponenten (auch im Wesentlichen senkrecht dazu stehende) geben und/oder auftreten.
Auch in Anlehnung auf die verwendeten Figuren der Patentanmeldung oder häufigen Einbaulagen von Bremsen wird gegebenenfalls fallweise der Begriff „Höhenfehler“, „quer“ oder „normal“ verwendet, um auf eine von der vorteilhaften Anpressrichtung, z.B. in Figuren etwa horizontal, abweichende, auch unerwünschte Bewegungskomponente hinzuweisen. Unter dem Begriff „Höhe“ kann demnach die Lage der Anpressbewegung oder die davon abweichende Lage einer Komponente verstanden werden. Wenn sich Anpressteile mit einer, insbesondere auch gleitenden und/oder auch unerwünschten, Relativbewegung, insbesondere bei einer Relativbewegung ihrer Oberflächen, zueinander bewegen, wird diese Bewegung fallweise als „kratzende“ Bewegung bezeichnet.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass der Aktuator in mindestens einem Teilbereich, insbesondere mit bremswirkungsrelevantem und/oder funktionalem Belagshub, in einem von dem optimalen Betriebspunkt des Aktuators abweichenden Betriebspunkt betrieben ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass der Aktuator in mindestens einem Teilbereich, insbesondere mit funktionalem und/oder bremswirkungsrelevantem Belagshub, in einem von einem Betriebspunkt maximaler Leistung des Aktuators abweichenden Betriebspunkt betrieben ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Getriebe ausgehend von einer ersten Stellung, insbesondere einer Nullstellung, des Getriebes zur Bremsung eine Bewegung des Aktuators in eine erste Richtung ausführt oder umsetzt. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Getriebe ausgehend von einer ersten Stellung, insbesondere einer Nullstellung, des Getriebes zur Anpassung des Luftspalts, insbesondere zur Betätigung einer Verschleißnachstellvorrichtung, eine Bewegung des Aktuators in eine, insbesondere der ersten Richtung entgegengesetzte, zweite Richtung ausführt oder umsetzt.
Gegebenenfalls ist vorgehsehen, dass sich mindestens ein Teil des Aktuators einmal in eine erste Drehrichtung und einmal in eine zweite Drehrichtung dreht. Die zweite Drehrichtung kann der ersten Richtung entgegengesetzt sein.
Das Getriebe kann gegebenenfalls die erste Drehrichtung des Aktuators in eine Bewegung in die erste Richtung umsetzen. Das Getriebe kann gegebenenfalls die zweite Drehrichtung des Aktuators in eine Bewegung in die zweite Richtung umsetzen.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Getriebe nur einen Teil der Bewegung des Aktuators, insbesondere nur einen Teil des Aktuatorbetätigungsbereichs, in einen funktionalen, insbesondere bremswirkungsrelevanten, Belagshub umsetzt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Aktuator gegebenenfalls vor und/oder nach dem für den funktionalen und/oder bremswirkungsrelevanten Belagshub relevanten Teil des Aktuatorbetätigungsbereichs über das Getriebe in die erste und die zweite Richtung bewegt ist, ohne einen funktionalen und/oder bremswirkungsrelevanten Belagshub zu erzeugen.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass ausgehend von der ersten Stellung, insbesondere der Nullstellung, des Getriebes entlang der Bewegung des Aktuators, insbesondere des Belagshubs, in die erste Richtung die Nichtlinearitäten angeordnet sind.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass mindestens zwei Nichtlinearitäten entlang der ersten Richtung gemäß der nachfolgend angegebenen Reihenfolge angeordnet sind: Nichtlinearität zur Reduktion von elektrischen und mechanischen Belastungen beim Belagshubstart, Nichtlinearität zur Überwindung des Luftspalts zwischen Bremsbelag und Reibfläche, Nichtlinearität zur Bestimmung des Berührungspunkts der Reibfläche und des Bremsbelags, Nichtlinearität zum Erreichen einer Mindestbremswirkung, Nichtlinearität zum Betrieb mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf, Nichtlinearität zum schnellen Erreichen hoher Bremswirkungen, Nichtlinearität zur Erzeugung eines ansteigenden Bremsmoments, wobei das Bremsmoment gegebenenfalls an die jeweilige Bremsdynamik angepasst ist, Nichtlinearität zur Kompensation von Bremsfading.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass an dem Getriebe entlang der ersten Richtung nacheinander die obenstehenden Nichtlinearitäten angeordnet sind. Insbesondere können die obenstehenden Nichtlinearitäten bei der Bewegung des Aktuators nacheinander durchschritten und/oder durchlaufen werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearitäten entlang der ersten Richtung in beliebiger Reihenfolge angeordnet sind.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass an dem Getriebe entlang der ersten Richtung die obenstehenden Nichtlinearitäten in einer beliebigen Reihenfolge angeordnet sind.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass ausgehend von der ersten Stellung, insbesondere der Nullstellung, des Getriebes entlang der Bewegung des Aktuators in die zweite Richtung die Nichtlinearität zur Messung und/oder Einstellung von Parametern und/oder die Nichtlinearität zur Verschleißnachstellung angeordnet sind.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass an dem Getriebe entlang der zweiten Richtung nacheinander die die Nichtlinearität zur Messung und/oder Einstellung von Parametern und/oder die Nichtlinearität zur Verschleißnachstellung angeordnet sind. Insbesondere können die die Nichtlinearität zur Messung und/oder Einstellung von Parametern und/oder die Nichtlinearität zur Verschleißnachstellung bei der Bewegung des Aktuators nacheinander durchschritten und/oder durchlaufen werden. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Messung und/oder Einstellung von Parametern gegebenenfalls zur Messung von mechanischen Verlusten, gegebenenfalls der Nullstellung des Getriebes, gegebenenfalls der Nullstellung der Aktuatorposition und/oder mindestens gegebenenfalls einer Federwirkung ausgebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Messung und/oder Einstellung von Parametern derart ausgebildet ist, dass der Aktuator, ausgehend von der Nullstellung des Getriebes, in seine erste Richtung bewegt ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass durch die Bewegung des Aktuators in seine erste Richtung mindestens ein Parameter der Bremse, insbesondere Motorverluste, Getriebeverluste, mechanische Verluste und/oder die Wirkung etwaiger vorhandener Federn, gemessen ist oder wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das durch die Bewegung entstehende und/oder resultierende Moment des Aktuators erfasst ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Beurteilung, ob eine Einstellung der Bremse notwendig ist, anhand eines Vergleichs des mindestens einen Parameters der Bremse, insbesondere des Moments des Aktuators, mit Erwartungswerten und/oder mit Messwerten des Moments des Aktuators in anderen Betriebspunkten und/oder in anderen Betriebszuständen erfolgt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Messung und/oder Einstellung von Parametern derart ausgebildet ist, dass der Aktuator, ausgehend von der Nullstellung des Getriebes, in seine zweite Richtung bewegt ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine Kraftmessvorrichtung, insbesondere eine Feder und/oder ein Anschlag, in der zweiten Richtung vorgesehen ist, an welcher mindestens ein Teil des Getriebes, insbesondere der Aktuator, ansteht, wodurch gegebenenfalls die Nullstellung der Aktuatorposition messbar und/oder einstellbar ist. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der mindestens eine Parameter der Bremse durch Vergleich des Moments, des Motorstroms und/oder der Motorspannung im Normalbetrieb und des Moments, des Motorstroms und/oder der Motorspannung im Messbetrieb erfolgt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Reduktion von elektrischen und mechanischen Belastungen beim Belagshubstart derart ausgebildet ist, dass das Übersetzungsverhältnis des Getriebes dieser Nichtlinearität in der ersten Hälfte des Luftspalts mehr als doppelt so groß ist wie die Geschwindigkeitsübersetzung in der zweiten Hälfte des Luftspalts.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Reduktion von elektrischen und mechanischen Belastungen beim Belagshubstart derart ausgebildet ist, dass das Übersetzungsverhältnis, insbesondere die Geschwindigkeitsübersetzung, dieser Nichtlinearität, bevorzugt das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit des Aktuators und der Geschwindigkeit des Belagshubs, in der ersten Hälfte des Luftspalts, insbesondere in der ersten Hälfte des Weges zur Überwindung des Luftspalts, mehr als doppelt so groß ist wie die Geschwindigkeitsübersetzung in der zweiten Hälfte des Luftspalts.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Überwindung des Luftspalts zwischen Bremsbelag und Reibfläche derart ausgebildet ist, dass das Übersetzungsverhältnis des Getriebes dieser Nichtlinearität über mehr als die Hälfte des Luftspalts weniger als halb so groß ist wie die maximale Geschwindigkeitsübersetzung im an den Luftspalt anschließenden Belagshubbereich, sodass gegebenenfalls der Luftspalt im Vergleich zum Normalbetrieb schneller überwunden wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Überwindung des Luftspalts zwischen Bremsbelag und Reibfläche derart ausgebildet ist, dass das Übersetzungsverhältnis des Getriebes, insbesondere die Geschwindigkeitsübersetzung dieser Nichtlinearität, bevorzugt das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit des Aktuators und der Geschwindigkeit des Belagshubs, über mehr als die Hälfte des Luftspalts, insbesondere mehr als die Hälfte des Weges zur Überwindung des Luftspalts, weniger als halb so groß ist wie die maximale Geschwindigkeitsübersetzung im an den Luftspalt anschließenden Belagshubbereich, sodass gegebenenfalls der Luftspalt im Vergleich zum Normalbetrieb schneller überwunden wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Überwindung des Luftspalts zwischen Bremsbelag und Reibfläche derart ausgebildet ist, dass der Aktuator mit der maximalen Aktuatorleistung betrieben ist, wodurch der Luftspalt schnellstmöglich überwunden wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Überwindung des Luftspalts zwischen Bremsbelag und Reibfläche derart ausgebildet ist, dass der Luftspalt schnellstmöglich überwunden ist, indem eine Vorrichtung, insbesondere eine Nocke oder eine Rampe, eine Steigung aufweist, welche derart ausgebildet ist, dass gegebenenfalls am Beginn des Belagshubs Anlaufstromspitzen und Anlaufstrombelastungen vermeidbar und/oder reduzierbar sind.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Bestimmung des Berührungspunkts der Reibfläche und des Bremsbelags derart ausgebildet ist, dass der Berührungspunkt des Bremsbelags und der Reibfläche, insbesondere aus der Energie-, Strom- und/oder Leistungsaufnahme des Aktuators und/oder aus dem Verlauf der Aktuatorbelastung, insbesondere des Moments, erkennbar ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass durch Nichtlinearität zur Bestimmung des Berührungspunkts der Reibfläche und des Bremsbelags überprüfbar ist, ob eine Nachstellung der Bremse, insbesondere eine Nachstellung des Bremsbelags und/oder eine Einstellung des Luftspalts, notwendig ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes der Nichtlinearität zur Bestimmung des Berührungspunkts der Reibfläche und des Bremsbelags, im möglichen Bereich des Berührungspunkts des Bremsbelags und der Reibfläche, eine auswertbare Kombination aus Übersetzungsverhältnis und Aktuatormoment, insbesondere einen interpretierbaren Verlauf aus der Energie-, Strom- und/oder Leistungsaufnahme des Aktuators erzeugt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die auswertbare Kombination aus Übersetzungsverhältnis und Aktuatormoment, ein interpretierbarer Verlauf aus der Energie-, Strom- und/oder Leistungsaufnahme des Aktuators, der Aktuatorbelastung und/oder des Aktuatormoments, über die Betätigung, insbesondere unter Berücksichtigung des jeweiligen Übersetzungsverhältnisses, ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass sich im Bereich der Nichtlinearität zur Bestimmung des Berührungspunkts der Reibfläche und des Bremsbelags ab der Berührung von Reibfläche und Bremsbelag ein signifikanter Unterschied zum Verhalten im Luftspalt ergibt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zum Erreichen einer Mindestbremswirkung derart ausgebildet ist, dass eine bestimmte geforderte Mindestbremswirkung, insbesondere bei einer Vollbremsung, innerhalb einer Mindestwirkungszeit erreicht wird, wobei die Mindestwirkungszeit nur maximal 20% über der Zeit liegt, welche, insbesondere zum Erreichen der Mindestbremswirkung, technisch mit der elektromechanischen Bremse möglich ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Erzeugung eines ansteigenden Bremsmoments, wobei das Bremsmoment gegebenenfalls an die Bremsdynamik angepasst ist, derart ausgebildet ist, dass die Geschwindigkeit des Bremsmomentaufbaus an die dadurch verursachte dynamische Gewichtsverlagerung des Fahrzeugs angepasst ist, sodass gegebenenfalls einem Blockieren der Räder des Fahrzeugs entgegen gewirkt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zum Betrieb mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf derart ausgebildet ist, dass die Leistungsaufnahme des Aktuators bei einem Betrieb des Getriebes mit geringen Drehzahlen und/oder bei Stillstand des Aktuators um mindestens 20% geringer ist als im Vergleich zu einer Nichtlinearität, welche insbesondere nach dem Kriterium der maximal erzielbaren Motorabgabeleistung ausgelegt ist, für denselben oder einen ähnlichen Betrieb und/oder Betriebspunkt, insbesondere für einen Betrieb mit geringen Drehzahlen und/oder bei Stillstand des Aktuators, sodass die Leistungsaufnahme des Aktuators, insbesondere bei längeren Dauerbremsungen, gesenkt ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass ausgehend von der ersten Stellung, insbesondere der Nullstellung, des Getriebes entlang der Bewegung des Aktuators, insbesondere des Belagshubs, in die erste Richtung die Nichtlinearität zum Betrieb mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf so angeordnet ist, dass sich bei Betriebszuständen, die eine lange Haltedauer und/oder eine hohe Temperaturbelastung aufweisen, ein geringer Verbrauch an elektrischer Energie und/oder eine geringe Verlustwärme des, insbesondere elektrischen, Aktuators ergeben.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Kompensation von Bremsfading derart ausgebildet ist, dass der Aktuator mit einem Motormoment betrieben wird, das unter gleichen Betriebsbedingungen, insbesondere der Betriebstemperatur, höher ist, insbesondere höher als das maximal zulässige Motormoment und/oder höher als die maximal zulässige Wellenleistung, als jenes bei einer Nichtlinearität, welche nach dem Kriterium der maximal erzielbaren Motorabgabeleistung ausgelegt ist, sodass auch bei einem Bremsfading eine Bremswirkung erzielt ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass zumindest eine Nichtlinearität, insbesondere über den Belagshub, zur Kompensation von Luftspaltfehlern derart ausgebildet ist, dass ein Luftspaltfehler, insbesondere eine Abweichung der Größe des Luftspalts vom angenommenen Maß, kompensiert ist, wobei der Luftspaltfehler bevorzugt durch Verschleiß entsteht.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass gegebenenfalls die Bremse bis zu einer bestimmten Abweichung der Größe des Luftspaltfehlers insbesondere durch Anpassung der Bewegung des Aktuators, bevorzugt verschleißnachstellungsfrei und/oder ohne eine Verschleißnachstellvorrichtung, betrieben ist. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Verschleißnachstellung derart ausgebildet ist, dass der Aktuator, insbesondere ausgehend von der Nullstellung des Getriebes, eine Bewegung gegen die zur Bremsung verwendete Bewegungsrichtung oder Drehrichtung, insbesondere eine Bewegung in die zweite Richtung, durchführt und dass durch diese Bewegung des Aktuators, insbesondere ohne Bremswirkung, die Verschleißnachstellvorrichtung betätigt ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Verschleißnachstellung derart ausgebildet ist, dass der Aktuator eine Bewegung in Richtung einer Bremsung, insbesondere eine Bewegung in die erste Richtung, durchführt, dass durch diese Bewegung des Aktuators die Verschleißnachstellvorrichtung betätigt ist, indem gegebenenfalls nach Erreichung einer für die Bremsung, insbesondere für die Parkbremsung, erforderlichen Maximalstellung des Aktuators eine weitere Bewegung des Aktuators, insbesondere ohne funktionalen Belagshub, zur Betätigung der Verschleißnachstellvorrichtung führt oder diese vorbereitet.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zum schnellen Erreichen hoher Bremswirkungen derart ausgebildet ist, dass der Aktuator mit einem Motormoment betrieben wird, das gleich ist wie das maximal zulässige Motormoment und/oder das gleich ist wie die maximal zulässige Wellenleistung.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Aktuator und/oder das Getriebe zur Bremsung und Verschleißnachstellung, insbesondere zur Betätigung einer Verschleißnachstellvorrichtung, eingerichtet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Bremse nur einen einzigen Aktuator zur Bremsung und zur Verschleißnachstellung, insbesondere zur Betätigung einer Verschlei ßnachstellvorrichtung, umfasst.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Bremse eine Verschleißnachstellvorrichtung umfasst, welche, insbesondere ausschließlich, durch den Aktuator betätigt ist. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Aktuator mehrere Teile umfasst.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Aktuator eine Feder und einen Elektromotor umfasst, wobei gegebenenfalls die Feder und der Elektromotor bauteilmäßig und/oder wirkrichtungsmäßig voneinander unabhängig sind.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Feder über mindestens eine weitere Komponente und/oder über das Getriebe mit dem Elektromotor zusammenwirkt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Aktuator zwei Elektromotoren umfasst.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die elektromechanische Bremse mit mindestens einer elektrischen Maschine und/oder elektromagnetisch erregten elektrischen Maschine zusammenwirkt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass mindestens eine Aktuatorposition des Aktuators durch entsprechende Ausgestaltung mindestens einer Nichtlinearität und gegebenenfalls durch das Zusammenwirken dieser mindestens einen Nichtlinearität mit einer Feder, insbesondere einer Federwirkung, mit einem abgesenkten, insbesondere sehr geringen, elektrischen Leistungsbedarf oder stromlos gehalten ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Getriebe kinematische Vorrichtungen umfasst.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Getriebe eine Nocke, eine Kugelrampe und/oder einen Hebel umfasst.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes, insbesondere im Bremsenbetrieb, insbesondere die Gestaltung und/oder die Wirkung der nichtlinearen Getriebeübersetzung, bevorzugt der Zusammenhang zwischen Aktuatorposition und wirksamem Übersetzungsverhältnis, veränderbar ist. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes, insbesondere aktiv, bevorzugt durch Verdrehen einer Ratsche, veränderbar ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes, insbesondere passiv, bevorzugt durch federbelastetes Zurückweichen von Bauteilen, elastische Verformung von Bauteilen, veränderbar ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter Bremsenbetrieb der Zeitraum zwischen Inbetriebnahme und Abschalten der Bremse, in dem die Bremse bereit ist, Bremskommandos anzunehmen und umzusetzen, verstanden werden. Mit anderen Worten kann die Bremse im Bremsenbetrieb bremsbereit sein.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Wirkbereich mindestens einer Nichtlinearität und/oder eines nichtlinear wirkenden Bauteils, auf mehrere, insbesondere nichtlinear ausgestaltete und/oder nichtlinear wirkende, Teile des Getriebes, insbesondere mehrere Getriebebauteile, bevorzugt gegen einander verdrehte Nocken und/oder Kugelrampen, verteilt ist.
Der Wirkbereich mindestens einer Nichtlinearität und/oder eines nichtlinearen Bauteils, insbesondere der Wirkbereich und/oder die Ausgestaltung der Getriebebauteile, kann jeweils einem bestimmten Aktuatorbetätigungsbereich zugeordnet sein.
Durch die Nutzung zusätzlicher nichtlinear wirkender Bauteile ist es gegebenenfalls möglich, den durch die Nichtlinearität der einzelnen Bauteile vorgegebenen und/oder beschränkten Aktuatorbetätigungsbereich insgesamt zu vergrößern und/oder zu erhöhen. Insbesondere kann dadurch der Wirkungsbereich der vorhandenen Nichtlinearitäten, bevorzugt der durch den Betätigungsbereich und/oder Bewegungsumfang der Getriebebauteile beschränkte Aktuatorbetätigungsbereich vergrößert und/oder erhöht werden.
Gegebenenfalls ist vorgehsehen, dass ein erster Getriebebauteil, insbesondere eine erste Nichtlinearität des ersten Getriebebauteils, einem ersten Aktuatorbetätigungsbereich zugeordnet ist. Um nun den Bewegungsumfang und/oder Betätigungsbereich erhöhen zu können, kann ein zweiter Getriebebauteil vorgesehen sein, welcher einem zweiten Aktuatorbetätigungsbereich zu geordnet ist. Dieser zweite Getriebebauteil kann einen weiteren Teil der ersten Nichtlinearität und/oder eine zweite Nichtlinearität aufweisen. Der zweite Aktuatorbetätigungsbereich kann an den ersten Aktuatorbetätigungsbereich anschließen.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass eine bremswirkungsfreie Aktuatorbewegung eine Bewegung von Bremsenbauteilen, wie insbesondere des Bremsbelagsträgers, bewirkt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass diese Bewegung kein und/oder nur ein minimiertes Restschleifmoment bewirkt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass durch eine bremswirkungsfreie Aktuatorbewegung, also ohne Bremswirkung, eine Bewegung von Bremsenbauteilen, wie insbesondere des Bremsbelagsträgers, so bewirkt ist, dass kein und/oder nur ein minimiertes Restschleifmoment verbleibt, was gegebenenfalls unter dem Begriff „zero drag“ bekannt ist.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Maschine, eine Beförderungsvorrichtung, ein Fahrzeug, einen Aufzug und/oder ein Fahrrad, welche eine erfindungsgemäße elektromechanische Bremse umfasst.
Gegebenenfalls betrifft die Erfindung einen Teil einer Beförderungsvorrichtung oder einen Teil einer Maschine, wie insbesondere einer Propellerwellen, welcher eine erfindungsgemäße elektromechanische Bremse umfasst oder aus einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremse gebildet ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Maschine, insbesondere die Beförderungsvorrichtung, eine weitere, insbesondere elektronische, Bremsvorrichtung umfasst, wobei die weitere Bremsvorrichtung gegebenenfalls als, insbesondere federbelastete, Parkbremse ausgebildet ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verschleißnachstellvorrichtung, wobei die Verschleißnachstellvorrichtung dazu eingerichtet ist, durch den Aktuator der erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremse betätigt zu werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Verschleißnachstellvorrichtung durch den Aktuator der erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremse betätigt ist.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremse.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Aktuator der Bremse in einem begrenzten Aktuatorbetätigungsbereich bewegt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Aktuator zumindest in einem Teil des Aktuatorbetätigungsbereichs über das Getriebe einen Belagshub ausführt, und zur Bremsung der Bremsbelag zur Erzeugung einer Anpresskraft sowie eines daraus resultierenden Bremsmoments in Richtung und/oder an die Reibfläche gepresst wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Getriebe eine Nichtlinearität, also eine über zumindest einen Teil des Aktuatorbetätigungsbereichs nicht konstante Übersetzung, aufweist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Aktuator entlang des Aktuatorbetätigungsbereichs über das Getriebe über oder entlang mindestens zweier unterschiedlich wirkender Nichtlinearitäten bewegt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die zwei unterschiedlich wirkenden Nichtlinearitäten aus folgenden Nichtlinearitäten ausgewählt sind: Nichtlinearität zur Überwindung des Luftspalts zwischen Bremsbelag und Reibfläche, Nichtlinearität zur Bestimmung des Berührungspunkts der Reibfläche und des Bremsbelags, Nichtlinearität zum Erreichen einer Mindestbremswirkung, Nichtlinearität zur Erzeugung eines ansteigenden Bremsmoments, Nichtlinearität zum Betrieb mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf, Nichtlinearität zum schnellen Erreichen hoher Bremswirkungen, Nichtlinearität zur Messung und/oder Einstellung von Parametern, Nichtlinearität zur Reduktion von elektrischen und mechanischen Belastungen beim Belagshubstart, Nichtlinearität zur Kompensation von Bremsfading, Nichtlinearität zur Verschleißnachstellung.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes derart ausgestaltet wird, dass der Aktuator in mindestens einem Teilbereich, insbesondere mit funktionalem und/oder bremswirkungsrelevantem Belagshub, in einem von dem optimalen Betriebspunkt des Aktuators abweichenden Betriebspunkt betrieben wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Aktuator in mindestens einem Teilbereich, insbesondere mit funktionalem und/oder bremswirkungsrelevantem Belagshub, in einem von einem Betriebspunkt maximaler Leistung des Aktuators abweichenden Betriebspunkt betrieben wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass von dem Getriebe, insbesondere ausgehend von einer Nullstellung des Getriebes, zur Bremsung eine Bewegung des Aktuators in eine erste Richtung umgesetzt wird.
Insbesondere wird von dem Getriebe dadurch gegebenenfalls eine Bewegung in eine erste Richtung ausgeführt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass von dem Getriebe, insbesondere ausgehend von einer Nullstellung des Getriebes, zur Anpassung des Luftspalts, insbesondere zur Betätigung einer Verschleißnachstellvorrichtung, eine Bewegung des Aktuators in eine, insbesondere der ersten Richtung entgegengesetzte, zweite Richtung umgesetzt wird.
Insbesondere wird von dem Getriebe dadurch gegebenenfalls eine Bewegung in eine zweite Richtung ausgeführt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass über das Getriebe nur ein Teil der Bewegung des Aktuators, insbesondere des Aktuatorbetätigungsbereichs, in einen funktionalen und/oder bremswirkungsrelevanten Belagshub umsetzt wird. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der Aktuator gegebenenfalls vor und/oder nach dem für den funktionalen und/oder bremswirkungsrelevanten Belagshub relevanten Teil des Aktuatorbetätigungsbereichs über das Getriebe in die erste und die zweite Richtung bewegt wird, ohne einen funktionalen und/oder bremswirkungsrelevanten Belagshub zu erzeugen.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes derart ausgebildet ist oder wird, dass ausgehend von der ersten Stellung, insbesondere der Nullstellung, des Getriebes der Aktuator und/oder das Getriebe, insbesondere entlang des Belagshubs, in die erste Richtung bewegt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass entlang dieser ersten Richtung die Nichtlinearitäten angeordnet werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes derart gewählt und/oder ausgestaltet wird, dass ausgehend von der ersten Stellung, insbesondere der Nullstellung, des Getriebes der Aktuator und/oder das Getriebe in die zweite Richtung bewegt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass entlang dieser zweiten Richtung die Nichtlinearität zur Messung und/oder Einstellung von Parametern und/oder die Nichtlinearität zur Verschleißnachstellung angeordnet werden.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Messung und/oder Einstellung von Parametern derart ausgebildet ist oder wird, dass der Aktuator, ausgehend von der ersten Stellung, insbesondere der Nullstellung, des Getriebes, in seine erste Richtung bewegt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass durch die Bewegung des Aktuators in seine erste Richtung mindestens ein Parameter der Bremse, insbesondere Motorverluste, Getriebeverluste, mechanische Verluste und/oder die Wirkung etwaiger vorhandener Federn, gemessen wird. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass durch die Bewegung des Aktuators in seine erste Richtung mindestens ein Parameter der Bremse durch den Vergleich dieses Parameters bei anderen Abläufen des Aktuators gemessen wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das durch die Bewegung entstehende und/oder resultierende, Moment des Aktuators erfasst wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der mindestens eine Parameter der Bremse, insbesondere des Moments des Aktuators, mit Erwartungswerten und/oder mit Messwerten des Moments des Aktuators in anderen Betriebspunkten und/oder in anderen Betriebszuständen verglichen wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass anhand des Vergleichs beurteilt wird, ob eine Einstellung der Bremse notwendig ist.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Messung und/oder Einstellung von Parametern derart ausgebildet ist oder wird, dass der Aktuator, ausgehend von der ersten Stellung, insbesondere der Nullstellung, des Getriebes, in seine zweite Richtung bewegt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine Kraftmessvorrichtung, insbesondere eine Feder und/oder ein Anschlag, in der zweiten Richtung vorgesehen ist oder wird, an welcher mindestens ein Teil des Getriebes, insbesondere der Aktuator, ansteht, wodurch die Nullstellung der Aktuatorposition gemessen und/oder eingestellt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Reduktion von elektrischen und mechanischen Belastungen beim Belagshubstart derart ausgebildet ist oder wird, dass durch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes, insbesondere die Geschwindigkeitsübersetzung, dieser Nichtlinearität, der Aktuator in einem Teil, bevorzugt in der ersten Hälfte, des Luftspaltes, weniger schnell, insbesondere weniger als halb so schnell, wie die maximale Geschwindigkeit im an den Luftspalt anschließenden Belagshubbereich, bewegt wird. Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Überwindung des Luftspalts zwischen Bremsbelag und Reibfläche derart ausgebildet ist oder wird, dass durch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes, insbesondere die Geschwindigkeitsübersetzung, dieser Nichtlinearität, der Aktuator über mehr als die Hälfte des Luftspalts, insbesondere mehr als die Hälfte des Weges zur Überwindung des Luftspalts, schneller, insbesondere mehr als doppelt so schnell, wie die maximale Geschwindigkeit im an den Luftspalt anschließenden Belagshubbereich, bewegt wird, sodass der Luftspalt im Vergleich zum Normalbetrieb schneller überwunden wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter Normalbetrieb ein herkömmlicher Betrieb der elektromechanischen Bremse verstanden werden, wie er insbesondere zur Erreichung einer üblichen Bremsung erfolgt.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Bestimmung des Berührungspunkts der Reibfläche und des Bremsbelags derart ausgebildet ist oder wird, dass der Berührungspunkt des Bremsbelags und der Reibfläche, insbesondere aus der Energie-, Strom- und/oder Leistungsaufnahme des Aktuators und/oder aus dem Verlauf der Aktuatorbelastung, insbesondere des Moments, erkannt wird.
Gegebenenfalls wird dabei überprüft, ob eine Nachstellung der Bremse, insbesondere eine Nachstellung des Bremsbelags und/oder eine Einstellung des Luftspaltes, notwendig ist, indem gegebenenfalls durch die Übersetzung des Getriebes dieser Nichtlinearität, insbesondere im möglichen Bereich des Berührungspunkts des Bremsbelags und der Reibfläche, eine auswertbare Kombination aus Übersetzungsverhältnis und Aktuatormoment, insbesondere einen interpretierbaren Verlauf aus der Energie-, Strom- und/oder Leistungsaufnahme des Aktuators, der Aktuatorbelastung und/oder des Aktuatormoments, über die Betätigung, insbesondere unter Berücksichtigung des jeweiligen Übersetzungsverhältnisses, erzeugt wird, sodass gegebenenfalls dadurch ab der Berührung von Reibfläche und Bremsbelag ein signifikanter Unterschied zum Verhalten im Luftspalt erhalten wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zum Erreichen einer
Mindestbremswirkung derart ausgebildet ist oder wird, dass eine bestimmte geforderte
Mindestbremswirkung, insbesondere bei einer Vollbremsung, innerhalb einer Mindestwirkungszeit erreicht wird, wobei die Mindestwirkungszeit nur maximal 20% über der Zeit liegt, welche, insbesondere zum Erreichen der Mindestbremswirkung, technisch mit der elektromechanischen Bremse möglich ist oder wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Erzeugung eines ansteigenden Bremsmoments, wobei das Bremsmoment gegebenenfalls an die Bremsdynamik angepasst wird, derart ausgebildet ist oder wird, dass die Geschwindigkeit des Bremsmomentaufbaus an die dadurch verursachte dynamische Gewichtsverlagerung des Fahrzeugs angepasst wird, sodass gegebenenfalls einem Blockieren der Räder des Fahrzeugs entgegen gewirkt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zum Betrieb mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf derart ausgebildet ist oder wird, dass von dem Aktuators bei einem Betrieb des Getriebes mit geringen Drehzahlen und/oder bei Stillstand des Aktuators um mindestens 20% weniger Leistung aufgenommen wird als für denselben oder einen ähnlichen Betrieb und/oder Betriebspunkt, insbesondere für einen Betrieb mit geringen Drehzahlen und/oder bei Stillstand des Aktuators, im Vergleich zu einer Nichtlinearität, welche insbesondere nach dem Kriterium der maximal erzielbaren Motorabgabeleistung ausgelegt ist, sodass die Leistungsaufnahme des Aktuators, insbesondere bei längeren Dauerbremsungen, abgesenkt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Übersetzung des Getriebes derart gewählt und/oder ausgestaltet ist oder wird, dass ausgehend von der ersten Stellung, insbesondere der Nullstellung, des Getriebes entlang der Bewegung des Aktuators, insbesondere des, bevorzugt funktionalen und/oder bremswirkungsrelevanten, Belagshubs, in die erste Richtung die Nichtlinearität zum Betrieb mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf so angeordnet ist, dass sich bei Betriebszuständen, die eine lange Haltedauer und/oder eine hohe Temperaturbelastung aufweisen, ein geringer Verbrauch an elektrischer Energie und/oder eine geringe Verlustwärme des Aktuators ergeben.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Kompensation von Bremsfading derart ausgebildet ist oder wird, dass der Aktuator mit einem Motormoment betrieben wird, das unter gleichen Betriebsbedingungen, insbesondere der Betriebstemperatur, höher ist, insbesondere höher als das maximal zulässige Motormoment und/oder höher als die maximal zulässige Wellenleistung, als jenes bei einer Nichtlinearität, welche nach dem Kriterium der maximal erzielbaren Motorabgabeleistung ausgelegt ist, sodass auch bei einem Bremsfading eine Bremswirkung erzielt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass zumindest eine Nichtlinearität, insbesondere über den Belagshub, zur Kompensation von Luftspaltfehlern derart ausgebildet ist oder wird, dass ein Luftspaltfehler, insbesondere eine Abweichung der Größe des Luftspalts vom angenommenen Maß, kompensiert wird, wobei der Luftspaltfehler bevorzugt durch Verschleiß entsteht.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass gegebenenfalls die Bremse bis zu einer bestimmten Abweichung der Größe des Luftspaltfehlers insbesondere durch Anpassung der Bewegung des Aktuators, bevorzugt verschleißnachstellungsfrei und/oder ohne Betätigung einer Verschleißnachstellvorrichtung, betrieben wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Verschleißnachstellung und/oder der Betätigung einer Verschleißnachstellvorrichtung derart ausgebildet ist oder wird, dass der Aktuator, insbesondere ausgehend von der Nullstellung des Getriebes, gegen die zur Bremsung verwendete Bewegungsrichtung oder Drehrichtung, insbesondere in die zweite Richtung, bewegt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass durch diese Bewegung des Aktuators, insbesondere ohne Bremswirkung, die Verschleißnachstellvorrichtung betätigt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Nichtlinearität zur Verschleißnachstellung derart ausgebildet ist oder wird, dass der Aktuator in Richtung einer Bremsung, insbesondere in die erste Richtung, bewegt wird, dass durch diese Bewegung des Aktuators die Verschleißnachstellvorrichtung betätigt wird, indem gegebenenfalls nach Erreichung einer für die Bremsung, insbesondere für die Parkbremsung, erforderlichen Maximalstellung des Aktuators durch eine weitere Bewegung des Aktuators, insbesondere belagshubfrei, die Verschleißnachstellvorrichtung betätigt wird oder diese Betätigung vorbereitet wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Bremse eine Verschleißnachstellvorrichtung umfasst, welche, insbesondere ausschließlich, durch den Aktuator betätigt wird.
Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass mindestens eine Aktuatorposition des Aktuators durch entsprechende Ausgestaltung mindestens einer Nichtlinearität und gegebenenfalls durch das Zusammenwirken dieser mindestens einen Nichtlinearität mit einer Feder, insbesondere einer Federwirkung, mit einem abgesenkten, insbesondere sehr geringen, elektrischen Leistungsbedarf oder stromlos gehalten wird.
Die angegebenen semantischen Reihenfolgen entsprechen nicht unbedingt den chronologischen Reihenfolgen.
Die Verfahrensschritte können einmal, niemals oder auch mehrmals während des Betriebs einer Maschine, insbesondere einer Beförderungsvorrichtung, eines Fahrzeuges oder eines Aufzugs, durchgeführt werden.
In allen Ausführungsformen ist bevorzugt vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Verfahren automatisiert, insbesondere durch ein Steuergerät des Fahrzeugs gesteuert und/oder geregelt ausgeführt wird.
Nachfolgend sind Ausführungen des Erfinders angeführt, durch welche ein besseres Verständnis der Erfindung ermöglicht werden soll. Die nachfolgend beschriebenen Merkmale können aber müssen nicht Merkmale der erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremse und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens sein. Die erfindungsgemäße elektromechanische Bremse und/oder das erfindungsgemäße Verfahren kann die angeführten Merkmale einzeln oder kombiniert, also in jeglicher Kombination, umfassen und/oder aufweisen. Bei elektrisch betätigten Bremsen wäre es physikalisch richtig, den Aktuatormotor bei schnellstmöglicher Betätigung mit der Drehzahl für die höchste Abgabeleistung laufen zu lassen, was auch bereits bekannt ist, allerdings wenig genau beschrieben.
Hier wird ein grundsätzlich anderer Weg gegangen, indem möglichst viele relevante Zustände und Aufgaben berücksichtigt werden, die während der Betätigung einer elektromechanischen Bremse entstehen. Diese Fälle werden günstig gelöst, was natürlich nicht ausschließt, dass der Aktuator auch stellenweise bei schnellster Betätigung in der höchsten Leistung laufen kann. Die hier behandelten Fälle können z.B. auch bei null (oder nahe null) Bremsaktuator-Abgabeleistung liegen, wenn z.B. eine Aktuatorposition oder ein Positionsbereich längere Zeit für längeres Bremsen gehalten werden soll. Eine andere hier ausgeführte wichtige Aufgabe bei einer nichtlinearen elektromechanischen Bremse (EMB) kann z.B. die korrekte Verschleißnachstellung sein, die z.B. vorteilhaft ebenfalls aus dem elektrischen Bremsaktuator betätigt werden soll. Wobei es natürlich bekannt ist, eine Verschleißnachstellung aus der Bremsbetätigung abzuleiten, hier aber gegebenenfalls auf die Besonderheit der Nichtlinearität und dem Betrieb in einem günstigen Bereich der Nichtlinearität Rücksicht genommen wird und auf die besonderen Möglichkeiten und Forderungen an die elektrische Bremsbetätigung.
Vorgeschlagen wird hier eine nichtlineare elektro-mechanische Reibungsbremse, deren Bewegungsablauf hinsichtlich verschiedener Vorgaben gezielt angepasst wird oder ist. „Elektro-mechanisch“ meint, dass eine im Umfang begrenzte Bewegung eines mechanischen Aktuators einen direkten, vorhersagbaren Zusammenhang mit der Bewegung des Bremsbelags hat. Die Betätigung des Aktuators kann dabei mittels elektrischer Energie erfolgen, entweder direkt (Elektromotor, Elektromagnet etc.) oder indirekt, z.B. über eine Energiespeicherung in Federn.
„Nichtlinear“ meint über die Aktuatorbewegung veränderliche oder verschiedene Übersetzungsverhältnisse im Betätigungsablauf. Dies umfasst beteiligte Komponenten wie z.B. elektrische Aktuatoren, Bremsbeläge, Federn, Übersetzungen aller mechanischer oder sonstiger Art, Getriebe, Verbindungselemente wie Kupplungen oder Rutschkupplungen und/oder eine Verschleißnachstellung zum Ausgleich der Abnutzung von Bremsbelägen.
Lösungen für nichtlineare Übersetzungen sind in einer Vielzahl allgemein bekannt. Im Gegensatz zur Leistungsoptimierung des elektrischen Aktuators verfolgt die gegenständliche Erfindung bevorzugt das Ziel, für spezifische Bremsen-Anwendungen den Verlauf von Übersetzungsverhältnissen so zu gestalten, dass in jeder Aktuatorposition entsprechend der im jeweiligen Bereich zu erfüllenden Aufgaben hinsichtlich der auf die beteiligten Komponenten wirkenden Kraft und Geschwindigkeit Verhältnisse entstehen, die für den Betrieb der Bremse vorteilhaft sind. Dies entspricht in vielen Bereichen gegebenenfalls nicht dem Leistungsmaximum des elektrischen Aktuators.
Zusätzlich können auch praktische Überlegungen, z.B. effiziente Fertigungstechniken, auf die Gestaltung einwirken. Wenn eine Bremse z.B. Belagsanpresskräfte von 0 bis 30 kN (für z.B. grob ein PKW Vorderradblockieren) braucht, dann müsste man anfangs mit fast unendlicher Geschwindigkeit (bei geringer Kraft) und gegen Vollbremsung mit einer geringen Geschwindigkeit zustellen. Eine derart frei gestaltbare Variation der Übersetzung ist mit den meisten bekannten mechanischen Anordnungen praktisch kaum möglich. Eine Rampe (Nocke) könnte z.B. theoretisch von vertikalem Start (unendliche Geschwindigkeit) auf horizontales Ende (unendliche Kraft) umschwenken, hat aber ebenfalls mechanische Einschränkungen, wie Belastbarkeit von Flächen- und Linienpressungen und erlaubte Kurvenradien und sie könnte theoretische Verläufe bekommen, die real nicht existieren, wie z.B. „Schlaufen“ in Oberflächen.
Es wird in weiterer Folge eine Vielzahl von zu optimierenden Betriebs- bzw. Bewegungsbereichen, insbesondere mit bewusst starken Abweichungen von einem hinsichtlich Aktuatorleistung optimalen Betriebspunkt aufgezeigt. Darüber hinaus wird eine andere Definition des „gesamten Betätigungshubes“ verwendet, da in der gesamten möglichen Aktuatorbetätigung auch Bereiche enthalten sein können, die nicht direkt der Bremsbetätigung dienen. Auch in diesen Sonderbereichen der Aktuatorbewegung können gegebenenfalls höchst „ineffiziente“ Betriebszustände vorteilhaft sein. Diese EMB wird vorteilhaft einen oder, z.B. aus Sicherheitsgründen, zwei Aktuatormotoren zur Bremsenbetätigung verwenden. Dabei kann jener Aktuator, der normalerweise für die Betriebsbremsungen genutzt wird, die Forderung erfüllen, im stromlosen Fall selbsttätig in den gelösten oder gebremsten Zustand zu gehen (je nach Anforderung) und der zweite Aktuator aber stromlos in seinem Letztzustand bleiben (z.B. durch Schneckengetriebe) und vorwiegend als Parkbremse dienen, die stromlos im Letztzustand bleibt und nur im Ausnahmefall die Betriebsbremsung übernehmen. Auch im elektrischen Aktuatormotor selbst kann bevorzugt eine Veränderung während der Betätigung vorgenommen werden, wie z.B. Spannungsänderung, Umschaltungen von z.B. Wicklungen, Feldschwächung oder Erhöhung usw. Bei einer elektromagnetischen Betätigung kann sich natürlich die Kraft des Elektromagneten über den Betätigungsweg verändern.
Im Regelfall benötigt die nichtlineare EMB einen Verschleißnachsteller bzw. eine Verschleißnachstellvorrichtung, um die Nichtlinearität in einem günstigen Bereich betreiben zu können. Ohne Verschleißnachsteller ist ein Betrieb nur möglich, wenn entweder die Veränderungen gering genug sind, um die Nichtlinearität noch sinnvoll nutzen zu können oder wenn der zu nutzende Bereich der Nichtlinearität nachgeführt werden kann (bei verlängerter Betätigungszeit). Der Verschleißnachsteller wird hier meist ebenfalls ein allgemein als nichtlinear zu bezeichnendes Verhalten haben, weil er z.B. nur in die Richtung „mehr nachstellen“ ausgelegt sein kann oder einen Nachstellvorgang nur bis zu einer gewissen Zielerreichung durchführt, also z.B. einer gewissen Belagsanpresskraft oder einer gewissen Nachstellbewegung.
Begriffe wie „und“, „oder“, „bzw.“ sind grundsätzlich nicht-ausschließend gedacht. Merkmale können grundsätzlich auch mehrfach vorhanden sein, also z.B. mehrere Federn statt einer genannten oder mehrere Bremsaktuatoren statt einem genannten Aktuator. Anordnungsdarstellungen sind eine Vertretung von mehreren Möglichkeiten: wenn z.B. Druckfedern gezeigt sind, ließe sich das auch mit Zugfedern oder Kombinationen umsetzen oder anderen drückenden oder ziehenden Kräften. Es sind auch Modifikationen mit gleicher oder besserer Wirkung möglich, wenn sich z.B. eine Feder woanders abstützt als dargestellt. Als „nichtlinear“ wird im gegenständlichen Fall jedes Verhalten verstanden, das nicht auf einem konstanten Übersetzungsverhältnis beruht, wie z.B. ein übliches Getriebe. Dieses nichtlineare Verhalten kann sehr unterschiedlich definiert werden.
Beispiele:
• Kurve zwischen Eingangs- und Ausgangskraft über den Betätigungsweg
• Begrenzung auf nur eine Bewegungsrichtung
• Begrenzung auf ein bestimmtes Moment oder eine bestimmte Kraft
• Erlauben einer Bewegung eines Teils wenn ein anderer steht.
Bei geraden Bewegungen (wie beim Bremsbelag) wird in Zusammenhang mit Übersetzungsverhältnissen sinnvollerweise von Kraft und Weg (oder Hub) gesprochen. Bei drehenden Teilen (wie Anpressnocken oder Aktuatormotoren) wird von Drehmoment und Winkel gesprochen. Eine Position kann als Winkel oder lineares Maß gedacht werden. Im Folgenden werden die Ausdrücke gleichwertig verwendet, d.h. „hohe Kraft“ bedeutet auch z.B. ein hohes Aktuatormoment. Auch die Begriffe „Steuerung“ und „Regelung“ werden gleichwertig verwendet, außer es wird ausdrücklich auf den Unterschied hingewiesen. Da sowohl drehende als auch lineare Bewegungen bei EMBs vorkommen, wird Kraft und Moment bzw. Weg und Winkel meist im gleichen Sinne verwendet, also nicht beide Versionen genannt, wobei aber meist beide auftreten wie z.B. Winkel der Aktuatorwelle oder Hub des Belages.
Ein „stehender Teil“ ist fix (oder stehend) bezüglich der Mittelachse der zu bremsenden Bewegung, also z.B. bezüglich des nicht drehenden Teils des Radlagers.
Eine „zentrierte Position“ bezieht sich auf eine (z.B. mittige) Lage bezüglich der Reibflächen, also z.B. mittig zu den beiden Bremsscheibenoberflächen oder im gleichen Abstand dazu, bei z.B. Trommelbremsen oder Mehrscheibenbremsen. Die Reibflächen sind jene, welche meist drehend oder bewegend und meist ohne Belag sind und die Belagsoberflächen werden gegen diese Reibflächen gedrückt.
„An presskraft“ bezeichnet die Kraft zur Belagsanpressung. Sie erreicht bei PKW- Vorderrad-Scheibenbremsen z.B. max. 40 kN und bei LKW-Scheibenbremsen z.B. max. 240 kN. Durchschnittliche Anpresskräfte für eine alltägliche Fahrweise sind z.B. 1/4 bis 1/3 der maximalen. Als „üblich“ wird jene Kraft verstanden, die man auf jeden Fall bei gewolltem Bremsen anlegt, mit der also fast immer bei gewollter Bremsung zu rechnen ist. Dies entspricht z.B. der Kraft, die für eine Verzögerung von g/10 erforderlich ist. Die Anpresskraft kann durch mehrere Reibpaarungen genutzt werden, z.B. zwei bei KFZ Scheibenbremsen oder mehr bei z.B. Multi-Disc- (Lamellen) Bremsen.
Als „Betätigen“ der Bremse wird ein Vorgang (ab keiner Bremswirkung, bei der vorteilhaft ein Luftspalt besteht) zur Erhöhung der Bremswirkung verstanden, als „Lösen“ ein Vorgang zur Verminderung der Bremswirkung bis hin zu keiner Bremswirkung und bis hin zum Abheben der Beläge zur Luftspalterreichung. Die Bremswirkung kann z.B. als Bremsmoment, Bremskraft oder als Fahrzeugverzögerung gesehen werden, physikalisch am besten als Bremsmoment. Als „Halten“ bzw. „Haltebereich“ wird verstanden, dass eine eingestellte Bremsung (z.B. Bremsmoment, Aktuatorposition) gehalten bzw. in dem nötigen Bereich gehalten wird.
Als „Bremsaktuator“ wird hier ein elektrischer Bremsbetätigungsantrieb verstanden, also z.B. Elektromotor (bevorzugt BLDC-, aber auch andere wie Gleichstrom- oder Asynchron-Motoren) oder z.B. ein Elektromagnet, aber auch andere elektrische wie z.B. Piezo. Der Bremsaktuator erzeugt mindestens eine Belagsanpresskraft. Der Bremsaktuator wirkt z.B. über lineare und nichtlineare Übertragungsglieder wie z.B. Zahnräder, Nocken, Rampen, Gestänge, Seile, Ketten, Drücke (in Festkörpern, Flüssigkeiten, Gasen). Andere Aktuatoren in einer EMB, die nur oder sinngemäß andere Funktionen ausführen, werden hier anders genannt, allerdings kann ein Bremsaktuator auch andere Funktionen wie Verschleißnachstellung mit übernehmen. Es können mehrere Bremsaktuatoren vorhanden sein, z.B. um höhere Anpresskraft, höhere Betätigungsgeschwindigkeit oder Ausfallsicherheit zu erreichen.
Es kann auch mindestens eine Federwirkung mitwirken, auch über weitere Nichtlinearitäten bezüglich der Federwirkung. Die Federwirkung kann aus Federn stammen oder anderen Formen gespeicherter Energie. Die mindestens eine Feder kann Betätigen oder Lösen, gänzlich oder unterstützend, oder kann die Richtung dieser beiden Unterstützungen ändern. Die mindestens eine Feder kann also z.B. helfen, mindestens einen Bremsbelag abzuheben oder sie kann die Betätigung der Bremse durchführen, z.B. bei einer Parkbremse oder wenn z.B. die Bremse aus Sicherheitsgründen „selbsttätig“ in den betätigten Zustand gehen soll, wie z.B. bei Eisenbahnbremsen. Das Zusammenwirken aus beliebig vielen Federn und Aktuatoren und Belagsanpresskräften ergibt sich einfach aus der vorzeichenrichtigen Summierung all dieser Kräfte oder Momente, wobei eine sinnvolle Vorgansweise sein kann, alle auf eine selbe Bedingung ihrer jeweiligen Nichtlinearität zu beziehen, also z.B. alle Nichtlinearitäten auf ein einheitliches Betätigungsmaß zu beziehen bzw. umzurechnen, also z.B. den Aktuatorwinkel oder den Belagshub. Man kann mit dieser Federwirkung z.B. den Bremsaktuator unterstützen („Energy-Swing“) oder z.B. die Nichtlinearitäten einer federbetätigten Parkbremse so wählen, dass die Feder eine sinnvolle Vollbremswirkung anstrebt und bei z.B. zu viel Luftspalt noch eine Betätigungsreserve hat und gegebenenfalls auf eine Verschleißnachstellung einwirkt und dass im „voll gelöst“ Zustand das „gelöst Haltemoment“ am Aktuator so klein wird, dass eine Federbetätigung sicher möglich ist.
Es kann auch z.B. ein Bremsaktuator eine federbetätigte Parkbremsstellung einstellen bzw. aufheben und ein anderer bei aufgehobener Parkbremsstellung die Betriebsbremsungen durchführen. Beide könnten sich auch so ergänzen, dass bei Ausfall dieser Betriebsbremsfunktion die Parkbremsfunktion eine geordnete bzw. geregelte Ersatz-Betriebsbremsung durchführt.
Eine „Kraft- oder Momentverteilung“ (hier meist gleichwertig genutzt und zu verstehen) kann aus einer Aktuatoraktion (also hauptsächlich des Bremsaktuators) mindestens zwei Aktionen hervorrufen. Es kann z.B. mit dem Bremsaktuator bei Start der Betätigung zuerst eine Verschleißnachstellerbewegung durchgeführt werden und bei weiterer Betätigung statt der Verschleißnachstellung die eigentliche Belagsanpressung erfolgen. Dazu kann z.B. ein Planetengetriebe zuerst mindestens eine lastlos leichtgängige Verschleißnachstellerschraube drehen und bei einsetzender Schraubenbelastung (Belagsanpresskraft) auf einen Ausgang zur eigentlichen Belagsanpressung wechseln. Diese Verteilung kann über Federn, Vorspannkräfte, Rutschkupplungen, Spiel etc. beeinflusst werden, aber auch über Schaltfunktionen wie z.B. Elektromagnete oder Richtungsabhängigkeiten. Ein „Luftspalt“ (oder Gesamtluftspalt, der aus der Summe aller Teilluftspalte pro Reibpaarung besteht) dient bei einer EMB dazu, die Bremse ohne Restbremsmoment zu betreiben bzw. auch, um schleifende Beläge zu verhindern, die Überhitzung bzw. durch resultierende Wärmedehnung mehr Bremsmoment und mehr Hitze bewirken würden. Es gibt demnach eine Bremsbetätigungsbewegung bzw.
Bremsaktuatorbewegung im Luftspalt (bzw. eine ohne nennenswerten Anpresskraftaufbau) und eine nachfolgende mit Anpresskraftaufbau. Die Verschleißnachstellung wirkt sich also auf den Luftspalt aus bzw. hält diesen im vorgesehenen Bereich.
Als „Berührpunkt“ kann der Punkt bezeichnet werden, an dem der Luftspalt überwunden ist und erste Belagsanpressung und damit erstes Bremsmoment entsteht. In der Realität wird es ein Punkt oder Bereich sein, wo schon leichte Belagsanpressung oder leichtes Bremsmoment entsteht.
Eine „Feder oder Federwirkung“ kann aus einer beliebigen federnden und/oder elastischen Vorrichtung bestehen (Zug- oder Druckfedern oder sonstige bekannte Federbauformen, pneumatische Federn etc.). Eine Feder wird hier aber auch als Sammelbegriff für alle hier sinnvoll anwendbare Möglichkeiten bezeichnet, mechanische Energie zu speichern und mechanisch abzugeben, also auch z.B. Magnetkraft oder „Gasfeder“. Also kann eine Feder hier z.B. auch durch einen Magneten mit Abstoßungs- oder Anziehkraft ersetzt werden oder durch ein Gummioder Elastomer-Teil.
Als „Verschleißnachsteller“ bzw. Verschleißnachstellvorrichtung wird insbesondere eine Vorrichtung verstanden, welche die Nichtlinearität trotz Belagsverschleiß von z.B. 30 mm und anderem Verschleiß (z.B. Bremsscheibe bis z.B. 2 mm) im geplanten Bewegungsbereich hält. Es kann bevorzugt z.B. mindestens eine Schraube sein, es kann aber auch der Bremsaktuator selbst einen Teil oder sogar den ganzen Verschleiß abdecken, wenn seine Nichtlinearität so ausgelegt ist, dass sie das zulässt. Der Verschleißnachsteller kann aber auch eine Druckübertragung sein, z.B. ein flüssigkeitsdruckübertragender Tassenstößel, der z.B. über einen Schlitz Flüssigkeitszufuhr für Verschleißnachstellung freigibt oder Flüssigkeitsabfuhr bei Wärmedehnung ermöglicht. Der Verschleißnachsteller kann also z.B. bevorzugt vom Bremsaktuator mit bedient werden, aber auch anders, also z.B. von Hand oder gar nicht (was z.B. bei geringem erwartbaren oder möglichem Verschleiß vorteilhaft ist). In der Praxis werden gegebenenfalls auch Mischvarianten vorliegen, wie z.B. dass eine Verschleißnachstellung nötig wäre, aber noch nicht durchgeführt wurde oder dass die Verschleißnachstellung z.B. mit Toleranz, also „falsch“, durchgeführt wurde. Solche Mischvarianten können z.B. die noch nicht durchgeführte oder z.B. den Toleranzanteil in einem Einfügen einer Verschiebung der linearen Bewegung des Bremsaktuators am Bremsbelag berücksichtigen. Die Verschleißnachstellung kann in der Regel nur in eine Richtung wirken, unter der Annahme, dass der Verschleiß nur zunehmen kann und die Verschleißnachstellung kann an ein Verschleißmodell gebunden sein, sodass nur eine vom Modell als sinnvoll oder nötig erachtete Nachstellung durchgeführt wird. Verschleißnachstellungen können bevorzugt in zwei Verfahren unterteilt werden: Nachstellung vor Aufbau von üblicher Anpresskraft und Nachstellung nach Durchführung einer Betätigungsbewegung.
Die gewünschte Bremswirkung wird dadurch erzeugt, dass die Bremsbeläge mit ausreichender Kraft gegen die Reibflächen gedrückt werden.
Die Erzeugung der Primärkraft erfolgt in der EMB durch einen elektrischen Aktuator, z.B. das Drehmoment eines Motors.
Zusätzlich können im Betrieb eine oder mehrere Federn mitwirken. Eine EMB kann z.B. als federbetätigte Park- oder Betriebsbremse ausgeführt sein, die vom elektrischen Aktuator kontrolliert gegen die Federkraft gelöst wird. Oder es kann eine Feder nur unterstützend wirken, um den Aktuator zu entlasten. Die Richtung der Federwirkung kann auch umschlagen und z.B. bei geringer Betätigung das Lösen der Bremse unterstützen und bei mehr Betätigung den Aktuator entlasten, also betätigend helfen. Eine Feder wirkt als Energiespeicher. Energie kann aber auch anders gespeichert sein (z.B. als Druck), man sollte also allgemein von „gespeicherter Energie“ (statt von Feder) sprechen.
Durch Mitnahmeeffekte zwischen Reibflächen und Bremsbelägen können sich in der Bremse auch Selbstverstärkung oder Selbstschwächung entwickeln. Bei sich ändernder Bewegungsgeschwindigkeit, egal ob linear oder drehend, wirken Massenträgheitskräfte.
Es gibt also insbesondere bis zu fünf Arten wirksamer Kräfte: Anpresskraft, Aktuatorkraft, Kraft aus einem Energiespeicher wie z.B. einer Feder, die Selbstverstärkungskraft (verstärkend oder schwächend) und fallweise die Kraft aus der Massenträgheit.
Die Funktion einer EMB ergibt sich aus dem Zusammenhang zwischen Aktuator- bzw. Bremsbelagsposition und resultierender Anpresskraft. Zur Ermittlung der aktuellen Verhältnisse würde man vorteilhaft ein Belagsanpresskraft-Weg Diagramm erfassen, kann aber bei einer EMB ohne Kraftsensor nur den Aktuatorstrom messen. Dieser kann aber gut in ein Aktuatormoment umgewandelt werden, wenn man vorteilhaft Massenträgheitseffekte bei Beschleunigung herausrechnet und andere Werte wie Motordrehzahl und Temperatur mitberücksichtigt und eventuell diese genauen Umrechnungseinflüsse pro Bremse abspeichert.
Obiger Verlauf kann auch dazu genutzt werden, um während des Betätigungsvorganges zu kontrollieren, ob er wie erwartet eintritt oder verschoben bzw. verzogen ist. Verschiebungen können insbesondere dann entstehen, wenn der Luftspalt nicht den Erwartungen entspricht (in der Regel wegen Verschleiß der Bremsbeläge), Verzerrungen können z.B. aus unberücksichtigten Reibungsverlusten resultieren.
Der tatsächliche Verlauf ist vorteilhaft ein Kraft-Weg Diagramm bzw. Aktuatormoment- Winkeldiagramm, wobei das Aktuatormoment aus dem Aktuatorstrom ermittelt wird. Unter der Annahme, dass bei bekannter Nichtlinearität eigentlich ein bekannter Verlauf des Aktuatormoments beobachtbar sein müsste, kann man einerseits darauf schließen, ob der tatsächliche Verlauf um einen linearen Abstand verschoben ist (was einer nötigen Verschleißnachstellung entspräche) oder ob der tatsächliche Verlauf um einen Faktor multipliziert werden müsste um dem erwarteten zu entsprechen, was bedeutet, dass die mechanischen Verluste höher oder niedriger sind als erwartet. Auch eine Kombination der beiden Wirkungen ist möglich. Bevorzugt kann man die aus dem Aktuatormoment berechnete Klemmkraft und den linearen Belagsweg verwenden, weil in diesen am plausibelsten eine Verschiebung aufgrund Verschleißes erkennbar ist. Man kann über die tatsächlichen Verlaufswerte also auseinanderhalten, ob aufgrund Verschiebung eine Verschleißnachstellung nötig ist oder wie hoch aufgrund einer nötigen Multiplikation die mechanischen Verluste augenblicklich wirklich sind. Im Prinzip geht das mit statistischen Methoden, mit denen man verschiedene Einflussfaktoren identifizieren kann, die man als ursächlich für bestimmte Abweichungen von Messwerten erkennen will und all diese Methoden werden hier vorgeschlagen.
Wenn aus dem tatsächlichem Verlauf im Vergleich zum vermuteten geschlossen wird, dass der Berührpunkt an einer anderen als der erwarteten Stelle liegt, so kann daraus die Notwendigkeit einer Verschleißnachstellung abgeleitet und diese auch durchgeführt werden. Bei der Durchführung gibt es z.B. die Möglichkeiten, dass man die nötige Nachstellung (i) genau einstellen kann (wenn genug Auflösung möglich ist), dass man sie (ii) ungefähr machen kann (bei schlechterer Auflösung, z.B. wenn nur ein Zahn fortgeschritten werden kann), dass sie (iii) von einer Mechanik innerhalb von Genauigkeitstoleranzen mehr oder weniger genau durchgeführt wird oder (iv) dass man sie gar nicht ausführen kann, weil man die Bremse z.B. nur im „gelöst Zustand“ nachstellen kann oder nur in bestimmten Zuständen oder Bewegungen wie z.B. der Luftspaltüberwindung oder einer Bremsung bestimmter Stärke.
Man kann daher den Soll-Wert der Nachstellung und den Ist-Wert der Nachstellung vergleichen und eine etwaige Differenz verwenden, um das Steuerungsmodell der Bremse zur Fehlerkompensation in einem um diesen Wert verschobenen Zustand zu betreiben.
Es gibt nach dieser Vorgangsweise daher insbesondere zwei Verschleißnachstellungen: eine, die tatsächlich die Beläge näher zusammenführt und eine, die vom Bremsaktuator abgedeckt wird. Erstere kann meist nur unter keiner oder geringer Klemmkraft betätigt werden und hat meist eine gröbere Auflösung hat als die eigentliche Bremsbetätigung. Der von der Erfordernis abweichende Teil der Nachstellung (weil z.B. aufgrund der Auflösung zu viel oder zu wenig nachgestellt wurde oder weil z.B. während der betätigten Bremse nicht nachgestellt werden kann) wird bevorzugt mit dem Bremsaktuator eingestellt, indem dessen linearer Hub um die Abweichung korrigiert wird. Das Verhältnis zwischen den beiden Verschleißarten kann sich bei jeder Bremsenbetätigung ändern.
Zur Erhöhung der Genauigkeit der Ermittlung der nötigen Verschleißnachstellung müssen gegebenenfalls auch die mechanischen Verluste berücksichtigt werden. Dies kann einerseits auf Basis theoretischer Werte erfolgen, Verluste können aber auch abgeschätzt werden, indem man das Aktuatormoment bei Betätigung mit jenem beim Lösen (bezogen auf die Betätigungsstellung) vergleicht und daraus den verlustbefreiten Wert abschätzt, der z.B. in der Mitte liegen kann.
Man kann auch die Reibungshitzeentwicklung an der Bremse zur Erhöhung der Genauigkeit der Ermittlung der nötigen Verschleißnachstellung berücksichtigen: mit einem Temperaturmodell kann man z.B. Vorhersagen, welche Temperatur sich an einer bestimmten Stelle der Bremse durch die Reibungshitze der Bremsung entwickeln wird und mit der Ist-Temperatur (z.B. am Belagsträger, am Verschleißnachsteller, am Aktuator) vergleichen. Die Verschleißnachstellungen können dann so erfolgen, dass Ist- und Solltemperatur angeglichen werden oder dass die Ist-Temperaturen der Bremsen (z.B. links und rechts) durch Verschleißnachstellung angeglichen werden.
Vorteilhaft wird z.B. auch ein Verschleißmodell der Beläge mitgeführt, das z.B. aus Klemmkraft, Bremsmoment, Geschwindigkeit, Temperatur etc. z.B. bei einer Flugzeuglandung den Verschleiß abschätzt und nur Verschleißnachstellungen erlaubt, die von diesem Modell als realistisch eingestuft werden.
Der Verschleißnachsteller umfasst bevorzugt ein positionsstabiles Element, das ohne Einwirkung seine Einstellposition behält, z.B. aus einer Schraube, die auch vorteilhaft genug Reibung haben kann oder mit genug Reibung versehen wird, damit sie nicht selbsttätig die Einstellposition ändert. Sie kann z.B. mit einer Ratsche versehen werden, die nur Drehrichtung in Richtung früherer Belagsanpressung ermöglicht. Sie kann gegebenenfalls mit einer (oder auch weiteren) Ratsche versehen sein, die bei zur Nachstellung entgegengesetzter Bewegung des Antriebs diese entgegengesetzte Bewegung zulässt. Es können mehrere Nachsteller in einer EMB sein, z.B. zwei, also z.B. für jeden Belag einer, die auch verschieden sein können um z.B. verschiedene Bremswirkungen der Beläge auszugleichen oder ein gemeinsamer Nachsteller pro EMB. Die Nachstellung kann mit definierten Bewegungseinschränkungen versehen sein wie z.B. Anschläge oder Spiel, welche Nachstellung erst ab einem gewissen Betätigungsausmaß bewirkt. Die Nachstellung kann kraft- oder momentmessende Teile beinhalten wie z.B. eine Rutschkupplung, die nur ein bestimmtes Nachstellmoment erlaubt. Das momentmessende Teil kann aber auch z.B. der Aktuator der Nachstellung sein, bei dem z.B. das Moment über den Strom ermittelt wird und damit die Nachstellung gesteuert oder geregelt wird.
Bei Innenbackenbremsen sind fast immer Federn zwischen den Backen oder den Backen und einem „festen“ Teil eingebaut. Diese werden bei der gegenständlichen nichtlinearen Betätigung ebenfalls verwendet und können vorteilhaft auch zum Kalibrieren des Aktuatorstroms oder Aktuatormoments verwendet werden, weil sie vor Anliegen der Beläge eine definierte Kraft ausüben. Einerseits um die Backen auch im ungebremsten Zustand stabil zu halten und andererseits natürlich um ein Abheben der Beläge im ungebremsten Zustand zu erwirken. Solche Zug- oder Druckfedern können natürlich auch bei allen anderen Bremsenbauformen verwendet werden, wobei man gegebenenfalls ein „festes Teil“ künstlich schaffen muss, weil ja z.B. bei Schwimmsattel-Scheibenbremsen sich die Lage von Außenbordbelag, der z.B. am Schwimmsattel ist, und Innenbordbelag durch Verschleiß gegeneinander verschiebt und der Schwimmsattel demnach nicht „fest“ gegen die Scheibenposition wäre. Zum Erzeugen einer bezüglich Scheibe „festen“ Position kann z.B. ein federbelasteter Stift (oder mehrere, z.B. auf zwei Seiten) „mitgeschleppt“ werden, d.h. durch die Klemmkraft beim Bremsen in eine definierte Lage bezüglich Belagsoberflächen und Scheibe und diesbezüglich kann ähnlich wie bei Innenbackenbremsen die Rückzieh-Endposition der Beläge definiert werden, also z.B. analog zu den Anschlägen der Federrückziehung auf denen Trommelbremsbeläge bei vollständigem Lösen zu liegen kommen. Diese „feste“ Lage kann natürlich bei allen denkbaren Bremsenbauarten wie hier beschrieben erzeugt werden.
Federbetätigte Bremsen („stromlos geschlossen“) müssen die meiste Zeit vom elektrischen Aktuator gegen die Federkraft offen gehalten werden. Es drängt sich daher die Forderung auf, dass dies mit möglichst geringer Aktuatorleistung erfolgen kann, also die Nichtlinearität für Feder und Aktuator im „Gelöst“-Zustand möglichst geringe Kraft am Aktuator erfordert. Dabei würde z.B. ein schaltender Wandler (z.B.
Spannungswandler) den Aktuator mit möglichst geringem Eingangsstrom (in den Wandler) „gelöst“ halten. Bei Stromabschaltung würde die EMB in den „Betätigt“- Zustand gehen, wobei der Bewegungsablauf durch zusätzliche Maßnahmen wie z.B. Bremswiderstände, elektrische Regelung oder mechanische Einflüsse beeinflusst werden kann. Minimaler „Gelöst“-Haltestrom wäre beinahe das Gegenteil der sonst vorgeschlagenen Dimensionierung der Nichtlinearität auf konstantes Motormoment. Auch ein Umschlagverhalten der Federwirkung kann so realisiert werden, dass bei „Voll Gelöst“ die Nichtlinearität (z.B. der Feder) in die „gelöst“ Richtung wirkt und daher der Aktuator einen Betätigungsvorgang einleiten müsste, welcher dann wie oben beschrieben erfolgen würde.
Im „Betätigt“-Zustand können die Nichtlinearitäten so ausgelegt werden, dass auch bei den ungünstigsten Toleranzen und Fehleinstellungen der Aktuator das Lösen sicher durchführen kann. Eine Optimierung hinsichtlich der Motorleistung spielt auch hier keine wesentliche Rolle.
Die Nichtlinearitäten können besonders vorteilhaft auch so ausgelegt sein, dass ohne Bremstrommel oder Bremsscheibe (z.B. beim Montagevorgang) eine Betätigung durch den Aktuator möglich ist.
Der oben beschriebene Umschlag einer Federwirkung ist ein Beispiel, wie eine stabile Lage, die ohne Aktuatorleistung gehalten wird, erreicht werden kann. Auch zusätzliche Magnete oder Elektromagnete können, ebenfalls in Kombination mit vorteilhaft ausgelegter Nichtlinearität im Haltebereich, Positionen halten. Es können auch mehrere stabile Stellungen vorgesehen werden, z.B. durch Vertiefungen oder flache Stellen in Betätigungsnocken.
Solche stabile Stellungen ermöglichen, eine Betriebsbremse auch als Parkbremse zu verwenden. Bei einer grundsätzlich selbsttätig öffnenden EMB könnte z.B. eine flache Stelle oder Einsenkung an einer Nocke eine lokale stabile Lage erzeugen. Die Nocke oder sonstige Nichtlinearität kann auch zwei nutzbare Betätigungsrichtungen haben - eine für die Betriebs- und eine für die Parkbremsung.
Günstige Ausformungen der Nichtlinearität verbessern die Möglichkeit, besondere Stellen im Betätigungsverlauf anhand eines charakteristischen Verlaufs des Aktuatormoments, zu identifizieren (z.B. Startposition mit Kontaktpunkt). Eine derartige Identifikation kann auch in Kombination mit einer anderen Positionserfassung („Sensor“) erfolgen, z.B. um Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.
Die Nichtlinearität, insbesondere die Nichtlinearität zur Messung und/oder Einstellung von Parametern, kann auch so gestaltet werden, dass in dem Betätigungszustand, bei dem die Bremsung einsetzt, ein verwertbar hohes Moment am Aktuator eintritt, um diesen Berührpunkt möglichst gut erkennen zu können. Dabei kann vorteilhaft auch ein bestimmter Verlauf der Nichtlinearität gewählt werden, wie z.B. geringere Aktuatorlast in der Startphase zur Überwindung der Massenträgheit, gefolgt von höherer Aktuatorlast zum Erkennen der Belagsberührung.
In die Betätigungsbewegung (verursacht durch Aktuator oder Feder) kann ein Freiheitsgrad, z.B. eine Feder, eingebaut sein, die eine Eingangsbetätigungsbewegung erlaubt, auch wenn die Ausgangsbetätigungsbewegung aufgrund fehlender Selbstverstärkung gehindert ist. Es kann z.B. eine Betätigungsfeder oder der Aktuator versuchen, die EMB im Stillstand, also ohne Selbstverstärkung, zu betätigen, aber nicht genug Kraft haben, um bei fehlender Selbstverstärkung die Betätigungsbewegung durchzuführen. Eine Feder kann z.B. antriebseitig (z.B. aktuatorseitig) diese Betätigungsbewegung anstreben, aber erst dann abtriebseitig durchführen, wenn durch Selbstverstärkung die erforderliche Kraft geringer wird. Damit kann z.B. eine erheblich selbstverstärkende EMB bei Stillstand in einen bremsbereiten Zustand „vorgespannt“ werden, wobei bei einer kleinen einsetzenden Bewegung dann durch Selbstverstärkung eine starke Bremsung ausgelöst wird. Wie oben kann die Nichtlinearität des Lösens so gestaltet sein, dass der Lösevorgang auch unter diesen Umständen möglich ist.
Bei selbstverstärkenden, insbesondere stark selbstverstärkenden, EMBs kann sich die Selbstverstärkung außer durch Reibbeiwertsänderungen auch durch andere Änderungen, z.B. der augenblicklich wirksamen Geometrie, ändern. Wenn bei Innenbackenbremsen z.B. die Betätigung oben erfolgt und die Verschleißnachstellung unten, kann die resultierende Kraft den Angriffspunkt und damit den selbstverstärkenden Anteil ändern. Das kann einerseits in der Nichtlinearität berücksichtigt sein und andererseits in der Berechnung des Bremsmoments, wenn aus Aktuatormoment auf Anpresskraft und Bremsmoment geschlossen wird bzw. umgekehrt, wenn für ein Zielbremsmoment das Aktuatormoment ermittelt wird. Ebenso ist bevorzugt die Geometrie so zu gestalten, dass kein unbeabsichtigtes Festgehen der EMB durch übermäßige Selbstverstärkung erfolgt.
Aktuatoren können z.B. den „automotiven“ Temperaturbereich bis 125 °C haben, sie verwenden lackisolierten Kupferdraht, der z.B. bis 200 °C spezifiziert ist und Magnetmaterial, das z.B. bis 180 °C geeignet ist. Damit darf man die Aktuatoren bei hoher (auch zulässiger) Temperatur nur mit niedrigerer Leistung betreiben als bei kleiner Temperatur.
Wenn ein Aktuator längere Zeit Kraft aufwenden muss, um die Position (oder einen Positionsbereich) zu halten, wird er sich selbst erwärmen. Wenn dabei eine längere Bremsung stattfindet (z.B. Bergabfahrt, Landung eines Flugzeuges usw.) wird auch die dadurch verursachte Erwärmung bis zum Aktuator vordringen. Wenn man in Bereichen, wo längere Eigenerwärmung und/oder Bremserwärmung am Aktuator eintritt, die Aktuatorkraft durch geeignete Nichtlinearität, insbesondere die Nichtlinearität mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf, absenkt, kann man kleiner dimensionierte bzw. kostengünstigere Aktuatoren verwenden.
Längere Bergabfahrten auf Passstraßen benötigen bei PKWs z.B. nur mehrere hundert Nm Bremsmoment (zum Vergleich: Vorderrad-Vollbremsmoment ca. 3000 Nm). Man kann daher in diesem Bereich das am Aktuator zum Halten der Bremsung notwendige Moment über die Auslegung der Nichtlinearität(en) verringern, aber in anderen Bereichen ein höheres Moment am Aktuator zulassen, um insgesamt einen schnellen Bremsbetätigungsvorgang zu ermöglichen. Bei Flugzeuglandungen wird die maßgebliche Hitzeentwicklung bei kurzen, starken Bremsungen entstehen (z.B. Start-Abbruch). Wenn man z.B. eine Aktuatortemperatur von 150 °C zulässt und von einer Bremsentemperatur am Aktuatorort bei langer Bremsung von 100 °C ausgeht, stehen nun 50 °C zur Wärmeabfuhr zur Verfügung. Wenn die Bremse bei kurzen Bremsungen nur 50 °C am Aktuatorort bekommt, stehen 100 °C zur Wärmeabfuhr zur Verfügung. Man sollte demnach das Haltemoment, und damit den Motor thermisch belastenden Haltestrom, bei langer Bremsung in diesem Beispiel halb so groß machen wie bei kurzen, starken Bremsungen. Das ist das Gegenteil einer Dimensionierung der Nichtlinearität für konstantes Motormoment. Bei starker Erhitzung der Bremse kann der Reibbeiwert des Belages sinken, was höhere Anpresskraft erfordert. Das kann insbesondere bei stark selbstverstärkenden Bremsen ein starkes Erhöhen der Anpresskraft nötig machen. Man kann daher vorteilhaft die Nichtlinearität so auslegen, dass diese Anpresskraft möglich wird bzw. sie so auslegen, dass dies mit einem kleineren und kostengünstigeren Aktuator möglich wird bzw. dass diese Anpresskraft mit der Feder erzielbar ist.
Für diese Fading-Kompensation ist es vorteilhaft, die Nichtlinearität, bevorzugt die Nichtlinearität zur Kompensation von Bremsfading, insbesondere bei selbstverstärkenden oder stark selbstverstärkenden Bremsen, so auszulegen, dass mit sinkendem Reibbeiwert (was meist früher auftritt) höhere Aktuatorpositionen für höhere Anpresskraft erreichbar sein müssen, auch Wärmedehnung vorteilhaft eingeplant werden sollte, also Scheibendehnung mit geringerer nötiger Aktuatorposition oder Trommelweitung mit höherer nötiger Aktuatorposition und dann bei längeren Bremsungen die Hitze an der Akuatoreinbauposition ankommt und hier geringeres Aktuatormoment verwendet wird.
Mit dieser Auslegung der Nichtlinearität kann die Verwendung von selbstverstärkenden und stark selbstverstärkenden Bremsen überhaupt erst sinnvoll werden.
Bei Trommelbremsen wird bei Trommelerwärmung der Durchmesser größer, bei Scheibenbremsen dehnen sich die Bremsscheiben und bedingt durch langsamere Erwärmung verzögert der Bremssattel. Man kann diese Effekte so nutzen oder durch bauliche Maßnahmen so gestalten, dass bei längerer Erwärmung, welche die Aktuatoreinbauposition betrifft, das Aktuatormoment bei Bremsenerwärmung sinkt oder verzögert sinkt (wenn z.B. bei Scheibenbremsen zur Scheibendehnung verzögert die Satteldehnung dazu kommt).
Nichtlinearitäten, insbesondere die Nichtlinearität zur Verschleißnachstellung, können so gestaltet sein, dass im Falle nachzustellenden Verschleißes eine Verschleißnachstellung bewirkt wird. Dies kann beim normalen Betätigungsvorgang erfolgen. Dabei würde z.B. bei zu großem Luftspalt mehr Bewegung zurückgelegt werden als bei korrekter Verschleißnachstellung und mit dieser Mehr-Bewegung ein Verschleißnachsteller betätigt werden, also z.B. ein Zahn auf einer Zahnscheibe weitergedreht und damit eine Nachstellschraube gedreht werden, wobei das Zurückdrehen verhindert sein kann. Eine Korrektur des aktuellen Luftspaltes kann aber auch unabhängig von der normalen Bremsbetätigung durch eigene Bewegungsabläufe bzw. durch die Nutzung spezieller Bereiche der Aktuatorbetätigung bzw. der Nichtlinearität erfolgen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Verschleißnachstellung wird durch eine geeignete Nichtlinearität, insbesondere die Nichtlinearität zur Überwindung eines Luftspalts zwischen Bremsbelag und Reibfläche, insbesondere Reibbelag, eine schnelle Belagsbewegung im Luftspalt initiiert, indem z.B. eine schnelle Bewegung (z.B. eines Anschlages auf der Betätigungsnocke) die Luftspaltüberwindung übernimmt bzw. vorteilhaft nur dann übernimmt, wenn ein vorgegebenes Spiel oder eine vorgegebene Bewegung überwunden wird, das z.B. dem gewünschten Luftspalt entspricht (d.h. der Belag erreicht den Berührpunkt bei diesem Bewegungswert nur dann, wenn der Luftspalt z.B. genau richtig eingestellt ist). Ab Berührung wird deutlich messbares Anpressmoment erzeugt, das z.B. mit dem Aktuator gemessen werden kann und/oder z.B. von einer mechanischen Vorrichtung vorgegeben, also z.B. begrenzt, wird.
Wenn die Bewegung im Luftspalt vorteilhaft schnell ist, wird die Momentermittlung genauer, als es bei normaler Belagsanpressung möglich wäre. Nun wird der tatsächlich festgestellte Berührpunkt mit dem erwarteten verglichen und damit die erwünschte Nachstellung ausgelöst, die z.B. durch weiteres Bewegen ausgelöst werden kann.
Dabei kann vorteilhaft noch mindestens eine Feder mitwirken und auch ein Bereich ohne Federwirkung vorhanden sein. Wenn nun diese spezielle Bewegung ausgelöst wird, kann man zuerst das zur augenblicklichen Verlustüberwindung nötige Moment messen, dann das bekannte Federmoment zusätzlich, dann den Berührpunkt und schließlich die Betätigung der Verschleißnachstellung. Damit wird durch Erkennen der augenblicklichen Verluste Kalibrierung mit einer bekannten Feder und der schnellen Übersetzung eine besonders genaue Verschleißnachstellung möglich.
Diese Bewegungen können z.B. bei normalem Durchlaufen des Luftspaltes während einer normalen Bremsbetätigung erfolgen oder über sonst nicht zur Bremsbetätigung genutzte Drehbereiche. Diese Aktionen können auch getrennt werden, z.B. die Ermittlung des Berührpunktes bei normaler Bremsbetätigung und die Nachstellung nach der Bremsung in eine sonst ungenutzte Drehrichtung. Die Nachstellung kann auch quantisiert erfolgen, also in definierten Schritten oder mehr oder weniger stufenlos durch ein bestimmtes Bewegungsausmaß. Diese Nachstellung kann grundsätzlich in beide Richtungen gehen, wird aber oft nur in die Richtung gehen, die den Belag näher zur Reibfläche bringt. Die Nachstellung kann vorteilhaft mit Ausnahmen oder Regeln arbeiten und z.B. temperaturbedingte Schwankungen des Berührpunktes nicht verstellen.
Der „Berührpunkt“ existiert in der Praxis in dieser Klarheit leider nicht, es ist meist ein mehr oder weniger weicher Übergang, bei dem Zustellbewegung steigende Zustellkraft braucht und man wird daher vorteilhaft geeignete Erkennungen steigender Zustellkraft verwenden wie z.B. einen Schwellwert oder mehrere Punkte am Kurvenverlauf und gegebenenfalls Korrekturen verwenden, wie z.B. einer Temperatur oder der oben abgeschätzten augenblicklichen Reibung, die man auch noch besser abschätzen kann, wenn man die Verschleißnachstellbewegung in zwei Richtungen durchführt.
Besonders vorteilhaft wird die Bremse davor in einen möglichst gut definierten Zustand gebracht: Ein Schwimmsattel kann sich z.B. „irgendwo“ befinden, d.h. unbekannt wie die gesamten Luftspalte auf die Beläge verteilt sind. Daher kann vorteilhaft zuerst ein klärender Vorgang ausgelöst werden, der z.B. einen Belag oder die Beläge angelegt, um von diesem aus die Genauigkeit obiger Vorgänge zu verbessern.
Hier wirkt die Nichtlinearität, insbesondere die Nichtlinearität zur
Verschleißnachstellung, bevorzugt am Wege von Aktuator bis Belagsanpressung und jene etwaiger Federn zusammen mit der Verschleißnachstellung. Es wird hier vorgeschlagen, dass die Verschleißnachstellung aus dem einen zur Bremsbetätigung notwendigen Aktuator abgeleitet wird, dem zweiten Aktuator (wenn vorhanden), aus beiden (wenn z.B. beide in der dazu vorgesehenen Stellung sind) oder auch aus einem zusätzlichen Nachstellaktuator, was allerdings Mehrkosten für dessen Getriebe, Stecker und Steuerung verursacht. Dabei kann z.B. der Bremsbetätigungsaktuator zur Verschleißnachstellung in eine Richtung betätigt werden, die normalerweise nicht zur normalen Bremsung verwendet wird und z.B. keinen Hub der Bremsbeläge verursacht oder z.B. nur einen bestimmten, z.B. nur bis zum Berührpunkt. Diese Verschleißnachstellung kann auch z.B. nur dann ermöglicht werden, wenn beide Aktuatoren in eine bestimmte Stellung gebracht werden, sodass jeder Aktuator einzeln diese Stellung zum Kalibrieren seiner Positionsmessung verwenden kann, um z.B. diese Stellung als Anschlag zu nutzen. In der Verschleißnachstellung kann z.B. eine Begrenzungsfunktion sein wie z.B. eine Rutschkupplung, die übermäßige Verschleißnachstellung vermeidet oder ein absichtliches Spiel, damit die Verschleißnachstellung bevorzugt nur nach Spielüberwindung einsetzt. Reib- oder formschlüssige Ratschen können die Verschleißnachstellung auf die Richtung „Belag näher an die Reibfläche heranführen“ einschränken und absichtliche Reibung oder sonstige Erschwernis der Bewegung kann unabsichtliches Nachstellen (z.B. durch Vibration) vermeiden.
Die Nichtlinearität der Nachstellung, insbesondere die Nichtlinearität zur Verschleißnachstellung, kann auch mit der Nichtlinearität der Betätigung Zusammenwirken: so kann z.B. dafür gesorgt werden, dass die Verschleißnachstellung im Extremfall zwar den Luftspalt (bei gelöster Bremse) zwischen Belag und Reibfläche auf „keinen Luftspalt mehr“ einstellt und sogar eine gewisse tolerierbare Daueranpressung einbringen könnte, aber die Nichtlinearität in der Betätigung eine Bremsbetätigung in diesem Zustand immer noch zuließe.
Eine weitere Nichtlinearität kann vorteilhaft am Ende der Lösebewegung verwendet werden, um sowohl den Außenbordbelag als auch den Innenbordbelag von der Scheibe abzuheben. Bei Trommelbremsen sind fast immer Zugfedern, welche die Bremsschuhe zurückziehen, um sie einerseits nach der Bremsung von der Trommel wieder abzuheben, aber auch, um die Schuhe zusammenzuhalten bzw. zu führen bzw. den Hydraulik-Spreizzylinder wieder zusammenzudrücken. Dieser doppelwirkende Hydraulikzylinder erlaubt auch eine „schwimmende“ Ausgleichsbewegung, um beide Beläge anzudrücken.
So eine schwimmende Ausgleichsbewegung muss bei mechanisch angepressten Belägen nicht unbedingt vorhanden sein. Bevorzugt kann aber die mechanische Belagsanpressung hier „schwimmend“ gelagert sein, d.h. der mechanische Spreizkörper kann hier so gelagert sein, dass er bei Betätigen der Bremse durch die Anpresskräfte eine zentrierte Lage einnimmt und diese durch z.B. gewissen (auch absichtlich unterstützten) Reibschluss nach dem Lösen behält. Die Lösefedern würden hier also bevorzugt gegen diese zentrierte Lage zurückziehen und können z.B. einen Anschlag haben, um die Größe des erzeugten Luftspaltes auf ein bestimmtes Maß zu begrenzen.
Das gleiche lässt sich sinngemäß auf Scheibenbremsen übertragen, wenn es eine (Zug- oder Druck-) Feder zum Wegbewegen des Belages von der Reiboberfläche gibt, wobei zumindest eine Federwirkung gegen eine zentrierte Position erfolgt (die z.B. durch Reibschluss eines z.B. federbelasteten Stifts gegenüber einem festen Teil gehalten wird und während dem Zuspannen gefunden wird). Ein Anschlag kann wiederum die Größe des Luftspaltes begrenzen, womit sich z.B. ein federbelasteter Stift in einem Langloch ergibt, der eine zentrierte Position einnimmt. Mindestens eine weitere Feder übernimmt das Abheben des Belages und der Hub des Langlochs begrenzt die Abhebebewegung. Das kann z.B. beidseitig eines Schwimmsattels erfolgen und z.B. nur den Schwimmsattel betreffen oder auch den vom Aktuator betätigten Belag (meist Innenbordbelag).
Analog kann bei einer Mehrscheibenbremse (Lamellenbremse) eine ganze Kette von Federn und Abhebehubbegrenzern vorgesehen werden, um alle Belagsträger abzuheben und zu zentrieren und zusätzlich kann eine (oder dieselbe) Kette von Federn und Hubbegrenzern die Scheiben mit Reibflächen abheben und zentrieren, sodass alle Reibflächen und Belagsoberflächen mit definiertem Luftspalt voneinander abgehoben werden. Das kann bei allen Bremsen auch bei Verwendung eines druckübertragenden Anpressteils oder Verschleißnachstellteils angewendet werden. Statt einer Federenergie zum Abheben kann natürlich auch jede andere genutzt werden.
Grundsätzlich könnte man die Nichtlinearität immer im selben Bereich nutzen wollen, um vorteilhaft auch bei Wärmedehnung „nahezu konstantes Aktuatormoment“ zu erreichen. Dazu müsste aber wärmedehnungsbedingt der Verschleißnachsteller für einen konstanten Berührpunkt bzw. Luftspalt immer in beide Richtungen verstellt werden, was erhebliche Abnutzung im Verschleißnachsteller bewirken kann.
Es kann aber vorteilhaft darauf verzichtet werden, einen Verschleißnachsteller laufend so einzustellen, dass trotz Wärmedehnung der Luftspalt konstant gehalten wird.
Damit verschiebt sich allerdings ständig (da Reibungsbremsen bei Betätigung immer Wärme produzieren) der tatsächlich genutzte Teil einer Nichtlinearität, die daher entsprechend angepasst werden kann. Ein „nahezu konstantes Aktuatormoment“ ist damit unmöglich.
Dass die EMB trotz nicht-kompensierter Wärmedehnung immer betätigt werden kann, ist ein selbstverständliches Minimalerfordernis. Hier kann jedoch darüber hinaus vorteilhaft realisiert werden, dass alle (oder bestimmte) der genannten Optimierungen bei allen Temperaturen funktionieren, d.h. dass z.B. „Position halten“ oder „Erkennen des Berührpunktes“ trotz Wärmedehnung (und einem sich damit verschiebenden Bereich der Nichtlinearität) funktionieren.
Scheibenbremsen-Klemmkräfte an PKW-Vorderrädern beginnen bei null (oder knapp darunter, wenn z.B. eine Feder lösen hilft) und gehen beispielsweise bis 40.000 Newton, wobei der Verlauf der Kraftzunahme abrupte Änderungen aufweisen kann (z.B. am Berührpunkt). Man kann nichtlineare Übersetzungen herstellen, die das Kraftübersetzungsverhältnis entsprechend stark und schnell verändern, was allerdings zu extremen Ausformungen (z.B. Nocken mit Spitzen) führt, welche Probleme bei Fertigung und Betrieb verursachen. Andere mechanische Lösungen, wie Zahnradpaare mit nicht-konstantem Radius, Kugelrampen oder Kugelrampen mit spiralförmiger statt kreisförmiger Kugelbahn oder Hebelübersetzungen liefern in der Praxis, wenn sie mechanisch überhaupt oder sinnvoll herstellbar sein sollen, geringere Änderungen des Übersetzungsverhältnisses bei EMBs als nötig wäre, um ein konstantes Aktuatormoment zu bewirken. Auch wenn Nockenformen keine zu „spitzen“ Stellen (also zu kleine Krümmungsradien) haben sollen, um die mechanische Belastung (z.B. Linienlast, Hertz'sche Pressung) in gewünschten Grenzen zu halten, sind die möglichen Änderungen des Übersetzungsverhältnisses ebenso nicht ausreichend, um ein konstantes Aktuatormoment zu bewirken.
Viele der bekannten Nichtlinearitäten lassen sich überhaupt nur sehr eingeschränkt für „konstantes Motormoment“ verwenden. Wenn z.B. eine Änderung des Momentübersetzungsverhältnisses von 1 :10 gefordert ist, müsste sich z.B. der Normalabstand bei einem Hebel von z.B. 5 mm auf 50 mm ändern, was im Bereich 5 mm schon einer sehr guten Genauigkeit bedarf, um nicht z.B. auf 4 mm zu positionieren und der Verlauf wäre hier kaum gestaltbar, sondern von der Geometrie vorgegeben. Wenn z.B. bei nicht-zentrischen Zahnrädern ein kleinster Radius 20 mm wäre, dann hätte ein z.B. 7 mal größerer schon 140 mm Radius, der auch zum Verdrehen Platz braucht und der Verlauf von kleinem zu großem Radius wäre wegen fertigbarer Zähne nur sehr begrenzt gestaltbar. Auch Kugelrampen haben normalerweise eine konstante Rampensteigung und nicht-konstante Rampensteigungen können instabile Kugelpositionen bewirken bzw. kann die Steigung überhaupt nur in einem gewissen Bereich verändert werden.
Es werden daher bevorzugt Nichtlinearitäten in Hinblick auf gute Hersteilbarkeit und schonenden Ablauf entworfen, auf zu starke Veränderungen des Übersetzungsverhältnisses wird gegebenenfalls verzichtet. Das macht ein (weitgehend) konstantes Aktuator-Moment gegebenenfalls unmöglich. Vielmehr wird bevorzugt in allen Ausführungsformen der Verlauf des Aktuatormoments so ausgelegt, dass sich gut fertigbare und verträgliche Übersetzungsverläufe ergeben, z.B. Nocken mit „weichen“ Rundungen für günstige mechanische Belastung. Diese bewusst begrenzte Gestaltbarkeit des Übersetzungsverhältnisses kann z.B. vorteilhaft kombiniert werden mit dem verringerten Haltemoment zum langen Positionshalten bei Bremsenerhitzung (siehe oben).
Der Anspruch, den Aktuator im Bereich der maximalen mechanischen Aktuatorleistung zu betreiben, ist während des Betätigungsvorganges physikalisch richtig. Hier wird aber im Gegensatz dazu besonders berücksichtigt, wie die Nichtlinearität gestaltet werden soll, wenn die mechanische Aktuatorleistung null oder gering ist. Wenn z.B. eine Aktuatorposition (ungefähr) gehalten werden soll, ist das Produkt aus Winkelgeschwindigkeit mal Aktuatormoment null oder gering, also bevorzugt sehr weit vom Bereich der maximalen mechanischen Aktuatorleistung entfernt.
Mit der Betätigung steigende Aktuatorlast
Bei elektromagnetischer Betätigung kann es für die Regelung sehr vorteilhaft sein, wenn der elektromagnetische Aktuator einen mit dem Betätigungsweg steigenden Strom verwendet, was z.B. durch mit dem Betätigungsweg steigende Betätigungskraft erreicht werden kann.
Es kann z.B. eine möglichst schnelle Bewegung beim Kontakt der Beläge mit der Reiboberfläche gewünscht sein, um hier zur Messung ein besser erkennbares Aktuatormoment zu liefern. Wenn durch Fehleinstellung oder andere Abweichung (z.B. Wärmedehnung) dieses Aktuatormoment aber zu groß für die Betätigung würde, kann diese Nichtlinearität unwirksam gemacht werden und mit einer weniger schnellen Nichtlinearität ersetzt werden, indem z.B. die Anfangsnichtlinearität bei Überschreiten einer Federkraft eine solche weitere Drehbewegung des Aktuators erlaubt, dass die langsamere Nichtlinearität wirksam wird. Das könnte man vergleichen, als ob eine zusätzliche automatische Gangschaltung wirksam wird, die zusätzlich zum veränderlichen Übersetzungsverhältnis einer Nichtlinearität wirkt. Das kann z.B. so ausgebildet sein, dass zwei Nocken betätigt werden, wobei normalerweise die steilere beginnt, aber die steilere über eine Feder mitgenommen wird und bei zu viel Moment Zurückbleiben kann, um eine flachere wirken zu lassen. Das kann man z.B. auch auf Schrauben anwenden, indem die schnellere beginnt und bei deren Antriebsmomentüberschreitung eine langsamere übernimmt. Es können auch mehr als zwei solcher Übergänge von einem Antrieb auf einen anders übersetzten erfolgen und die einzelnen Antriebe können wiederum linear oder nichtlinear sein und einzelne Antriebe können auch gezielt beeinflusst werden, wie z.B. über Ratschen am Zurückdrehen gehindert werden.
Auch bei nur einer Nichtlinearität kann dieses Verfahren angewendet werden. Z.B. kann bei einer selbstverstärkenden Bremse das Antriebsmoment nicht ausreichen, um bei Stillstand eine geforderte Betätigungsbewegung zu ermöglichen. Hier würde so ein Freiheitsgrad eingebaut werden (z.B. eine Feder), womit eine Aktuierung bis zur gewünschten Stellung erfolgen kann, die Nichtlinearität aber erst bei Erleichterung des nichtlinearen Antriebsmoments folgen kann, also z.B. wenn bei Bewegung eine Selbstverstärkung einsetzt.
Diese Punkte sind nicht als voneinander abhängig gedacht, d.h. es kann jeder zutreffen, unabhängig von anderen und ob andere vorher oder nachher gedacht sind.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls eine elektrisch betätigte Reibungsbremse mit mindestens einem über die Betätigungsbewegung veränderlichem Übersetzungsverhältnis, wobei Bereiche mit speziellen Anforderungen die dort herrschende Nichtlinearität bestimmen und auch mechanische oder druckübertragende Zwischenglieder möglich sind.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls eine elektrisch betätigte Bremse mit mindestens einem über die Betätigungsbewegung veränderlichem Übersetzungsverhältnis mit mindestens einer Verschleißnachstellung, bei der auch mechanische oder druckübertragende Zwischenglieder möglich sind.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls eine elektromechanische Bremse mit mindestens einem über die Betätigungsbewegung veränderlichem Übersetzungsverhältnis und verschiedenen Funktionen während der Betätigung, bei der auch mechanische oder druckübertragende Zwischenglieder möglich sind. Eines oder mehrere der folgenden Merkmale und Merkmalskombinationen können gegebenenfalls bei der Erfindung vorgesehen sein:
Dass eine mögliche vorteilhafte Ausführung den Bremsaktuator nicht im Wesentlichen im Bereich konstanten Aktuatormoments oder höchster mechanischer Aktuatorleistung bei schnellstmöglicher Betätigung betreibt, sondern in mindestens einem davon abweichendem Betriebspunkt oder Betriebsbereich mit spezieller Anforderung, wie z.B. wichtige Betriebszustände bei null oder nahezu null Abgabeleistung des Aktuators, wenn z.B. eine Aktuatorposition oder ein Aktuatorpositionsbereich gehalten werden soll und eine Größe minimiert werden soll, wie z.B. der Strom für diesen Vorgang oder die Wärmebelastung des Aktuators;
Dass das Fahrzeugverhalten berücksichtigt wird, also wie schnell an welchem Rad wie viel Bremsmoment maximal aufgebaut werden kann und schnellere Betätigungen in der Nichtlinearität nicht vorgesehen werden, woraus folgt, dass der Bremsaktuator in Bereichen dieser Forderung folgt und nicht in einem sonstigen Optimum läuft, wie z.B. höchster Leistung;
Dass die Elektronik zur Aktuatorbetätigung den elektrischen Energieverbrauch (z.B. Stromverbrauch) während dem Halten einer Position oder eines Positionsbereiches weitgehend reduziert, um nur das Halten zu ermöglichen und dazu z.B. eine Positionsmessung, eine Positionsstellung (z.B. Schalter) oder eine Zeitvorgabe bis zum Erreichen der Position nutzt (und nach Zeitvorgabe reduziert), oder aufgrund der Regelcharakteristik nur den minimalen Strom verwendet, der eine Motorwinkelveränderung in einem gewissen Bereich vermeidet und dass die Nichtlinearität oder die Nichtlinearitäten (z.B. aus einer Federbetätigung und einer Aktuatorbetätigung bzw. einem Lösen mit Aktuator) in dieser Position oder diesem Positionsbereich bevorzugt so ausgelegt wird, dass das Aktuatormoment hier klein bis minimal wird;
Dass die Nichtlinearität so gestaltet wird, dass die kurz-, mittel- und längerfristige Stromversorgung am Fahrzeug berücksichtigt wird, also z.B. eine Sicherungskennlinie, die kurzfristig erhebliche Überströme ermöglicht, aber längerfristig (z.B. zum Halten einer Position oder eines Positionsbereiches) nur den temperaturbedingten Strom in der Nähe des Nennstromes ermöglicht, und dass gegebenenfalls die EMBs untereinander so abgestimmt sind, dass z.B. bei zu wenig Strom nur die notwendigsten Arbeiten möglich sind, oder dass die EMBs ihr Betätigungsverhalten aneinander und bzw. den verfügbaren Strom anpassen und dass diese Anpassung für verschiedene Stromversorgungen gleich oder auf die jeweilige abgestimmt erfolgt, sodass z.B. eine Reservestromversorgung z.B. mit geringerer Stromlieferfähigkeit berücksichtigt wird;
Dass die Nichtlinearitäten mehrerer Bremsen so aufeinander abgestimmt werden, dass sich daraus ein Gesamtvorteil ergibt, z.B. dass die für schnelles Vollbremsen wichtigsten Bremsen (z.B. Vorderradbremsen) bevorzugt Bremswirkung aufbauen und dafür z.B. weniger wichtigere auf andere Vorteile optimiert werden (z.B. in diesem Zustand weniger Strom brauchen, um diesen für die wichtigeren verfügbar zu machen) und die einzelnen Nichtlinearitäten (auch z.B. in bestimmten Bereichen) somit z.B. für ein Gesamtoptimum ausgelegt werden, das auch auf veränderliche Bedingungen Rücksicht nehmen kann wie z.B. Erhitzung oder derzeitige Radlastverteilung;
Dass die Nichtlinearität bezüglich langsamer oder keiner Bremsaktuatorbewegung bzw. dass die Nichtlinearität bezüglich schneller Bremsaktuatorbewegungen wie z.B. ABS- Schwingungen oder schwingende ESP Vorgänge mindestens einer EMB am Fahrzeug bezüglich der verfügbaren Stromversorgung(en) und Sicherung(en) ausgelegt wird bzw. dass die schnellen Bremsaktuatorbewegungen so reduziert werden, dass Nichtlinearität und Stromversorgung möglich sind bzw. dass diese Schwingungen gegen einen weniger schwingenden Betrieb ersetzt werden wie z.B. Bremsen mit optimalem Schlupf; Dass bei „Bremsen mit optimalem Schlupf“ der Übergang zu besserer Straßenhaftung erkannt wird, z.B. durch Raddrehzahländerung, auch im Zusammenhang mit Modulation der Radbremswirkung;
Dass die interne Regelung des EMB Bremsaktuators hohe Stromspitzen meidet, die kaum einen Zeitgewinn bei der Betätigungszeit bringen, indem z.B. schnelle Änderungen der Aktuatordrehzahl vermieden werden und z.B. Ströme begrenzt, die auf kurzschlußähnlichem Verhalten beruhen, z.B. die aus voller Bestromung eines stehenden, langsam laufenden oder gar rückwärts laufenden Bremsaktuators resultieren würden. Dazu können auch die Aktuatorwinkelschritte so vorgegeben werden, dass sie vom Aktuator mit als sinnvoll erachtetem Strom erreicht werden können;
Dass bei mehreren Bremsen die Bremsen individuell (auch einzeln oder in Gruppen) so betätigt werden, dass ein günstiger Gesamtenergieverbrauch entsteht, also z.B. ganz leicht zeitversetzt, um die einzelnen Massenträgheiten beim Aktuatorbeschleunigen nicht gleichzeitig wirken zu lassen, oder z.B. im Falle von ABS Betätigen und Lösen und diesen Schwingungen diese Zustände nicht ungünstig zusammenfallen zu lassen bzw. sogar gegenseitig zu kompensieren, sodass z.B. eine lösende Bremse mit einer betätigenden zusammenfällt;
Dass die Nichtlinearität ganz am Anfang der Betätigung so gestaltet wird, dass viel Bremsaktuatormoment zum Beschleunigen dessen verfügbar ist und dann die Nichtlinearität auf hohe Belagsbewegungsgeschwindigkeit wechselt unter Berücksichtigung, wie sehr die mechanische Ausführung dieser Nichtlinearität dies ermöglicht;
Dass der Betriebsbereich der Nichtlinearität verändert wird (z.B. nicht nachgestellter Verschleiß) oder sich verändert (z.B. Verschleiß, Temperatur);
Dass die Nichtlinearität während der Bremsbetätigung bzw. während dem Lösen verändert wird, indem z.B. lineare oder nichtlineare Übersetzungen in ihrem Verhalten gegeneinander im Betriebspunkt oder Bereich verändert werden, als z.B. betätigungsabhängig oder kraftabhängig eine Nichtlinearität zuerst betätigt wird und dann eine weitere Nichtlinearität verändert wird, also z.B. zuerst die steilere Kugelrampe verdreht und dann die flachere;
Dass in einer vorteilhaften Version mindestens eine Nichtlinearität nicht bei Konstruktion oder Fertigung festgelegt wird, sondern während dem Betrieb oder während der Betätigung oder dem Lösen verstellt werden kann, oder sich selbst verändern kann bzw. dass sich die Geometrie zumindest einer Nichtlinearität während dem Betrieb ändert (Verstellnocken) und nicht vorher eindeutig definiert ist und dass bei steigendem Antriebsmoment dieser Nichtlinearität z.B. durch Zurückweichen (gegen z.B. eine Feder, Rutschkupplung oder andere Kraft- oder Momentvorgabe) ein Übersetzungsverhältnis eingestellt wird, das wieder eine Abgabebewegung erlaubt (indem z.B. ein flacherer Teil einer Nocke zum Einsatz kommt oder z.B. ein günstigerer Wert eines Normalabstandes eines Hebels eintritt). Während dem Betrieb veränderliche Nichtlinearitäten können auch elektrisch sein wie Feldschwächung, Spannungsveränderung, Umschaltungen von z.B. Polen oder Wicklungen bzw. dass die Betätigungsgeschwindigkeit absichtlich verändert wird, z.B. um mit kleinerer Versorgungsspannung auszukommen oder Strom zu sparen;
Dass eine Nockenoberfläche aus Blech, Stab- oder Drahtmaterial (von z.B. rechteckigem oder rundem Querschnitt) geeigneter Härte und Rauigkeit hergestellt wird, um Kosten zu sparen und dass diese Nockenoberfläche auch als federnde Nockenoberfläche wirken kann, auch mit zusätzlichen federnden Elementen und Einspannstellen oder Stützstellen und sich die Nockenoberfläche auch unter Krafteinwirkung gezielt verformen kann, um Steigung und Hub für gezielte Änderung der Nichtlinearität positiv zu beeinflussen bzw. die Oberfläche selbst wenig bis gar kein Federverhalten hat und das Federverhalten aus der Abstützung gegen ein Mittelteil stammt und dass auch eine Vorspannung eingebracht sein kann;
Dass Kugelrampen mit spiraligen Bahnen und/oder nicht-konstanter Steigung verwendet werden;
Dass bei hintereinander angeordneten Kugelrampen eine zuerst verdreht wird (z.B. jene mit der größten Steigung) und erst ab einer gewissen Verdrehung oder einem gewissen Verdrehmoment (oder einem anderen Kriterium) die Verdrehung der nächsten Kugelrampe einsetzt und sich das gegebenenfalls so auf die anderen hintereinanderliegenden fortpflanzt;
Dass zwei Positionen oder Winkel festgestellt werden: für den Aktuator (also genau) z.B. durch Aktuator gegeben (z.B. Hall) oder für Aktuator gespeichert und Anpressposition z.B. festgestellt auf Nocke, Kugelrampe oder verstellbarer Nocke bzw. Kugelrampe und dass Verstellungszustand damit festgestellt werden kann. Auch über mechanische oder druckübertragende Zwischenglieder wirkende Verschleißnachstellung, die vorteilhaft auch mit dem Bremsaktuator (oder den Bremsaktuatoren in Zusammenspiel) betätigt wird, die ihre Energie direkt aus Elektrischem Strom bezieht bzw. die elektrische Energie in federnd wirkenden Bauteilen zwischenspeichert und bei Verschleißnachstellung verwendet.
Verschleißnachstellung, die von einer Drehbewegung einer direkt oder indirekt elektrisch angetriebenen Nocke, Kugelrampe oder einem Hebel stammt und z.B. über absichtliches Spiel (zur Vorgabe der Luftspaltgröße) und vorteilhaft einer Kraft oder Momentbegrenzung betätigt wird.
Dass die Verschleißnachstellung aus einem mechanischen Teil z.B. Schraube besteht oder einem druckübertragenden Teil, z.B. Hydraulik.
Verschleißnachstellung, die von absichtlicher Reibung (z.B. Feder, Schlingfeder) oder anderer Positionshaltung wie z.B. einem Magnet positionsstabil gehalten wird.
Verschleißnachstellung, die nur in eine Richtung nachstellt (z.B. über mindestens eine Ratsche oder Ratschenwirkung wie Schlingfeder) und vorteilhaft bei Belagserneuerung wieder händisch oder anders zurückgestellt wird bzw. werden kann.
Verschleißnachstellung, die auf zu geringe Kraft (Moment) bei erwartetem Kontaktpunkt oder zu große Anpressbewegung nachstellt bzw. eine nachfolgende Nachstellung vermerkt und nachträglich durchführt, wobei diese Bedingungen mechanisch festgestellt werden können durch Messen oder Feststellen von Moment(en), Kraft oder Kräften, Schaltbedingungen oder Messwerten am Bremsaktuator wie z.B. Position, Moment, Strom, Spannung und dieser Vorgang auch die Temperatur berücksichtigen kann.
Dass die Werte Bremsaktuatormoment und Bremsaktuatorwinkel (oder Anpresskraft und Anpresshub) oder ähnliches ausdrückende Werte bei Betätigung ermittelt werden und mit gespeicherten verglichen werden, dass vorteilhaft auch dieselben beim Lösen ermittelt und verglichen werden und dass aus den Abweichungen ermittelter und gespeicherter Werte auf die nötige Verschleißnachstellung geschlossen wird und diese gegebenenfalls durchgeführt oder zur Durchführung vorgemerkt wird, wobei auch Zustände in die Ermittlung bzw. Verwendung der gespeicherten Werte einbezogen werden, wie z.B. Temperaturen, bekannte, ermittelte, vermutete, geschätzte usw. Verluste und besonders vorteilhaft der Vergleich der Werte bei Betätigen und der Vergleich der Werte bei Lösen ein gutes Bild der Lage der augenblicklichen Wertepaare zu den gespeicherten ergibt und dies besonders vorteilhaft zur Verschleißermittelung verwendet wird.
Dass Werte für die Verschleißnachstellung oder zur Kompensation von noch nicht nachgestelltem (oder nicht nachstellbarem) Verschleiß, die z.B. die als nötig erkannte Verschleißnachstellung ausdrücken, z.B. die als noch durchzuführende Verschleißnachstellung, die z.B. noch nicht durchgeführte, die z.B. gar nicht durchführbare bzw. auch statistische Aussagen wie wichtig oder wahrscheinlich oder sonst wie bewertet diese Werte sind. Bevorzugt können z.B. noch nicht nachgestellter oder nicht nachstellbarer Verschleiß dadurch wie eingestellt behandelt werden, wenn der linear auf die Belagsbewegung gedachte Betriebsbereich um diese Werte verschoben wird, womit prinzipiell gleiche oder ähnliche Wirkung wie bei anderer Verschleißnachstellung erreicht würde und die Nichtlinearität so ausgelegt wird, dass dieser verschobene Betriebsbereich auch möglich bzw. eingeschränkt möglich ist.
Verschleißnachstellung aus dem Bremsaktuator abgeleitet oder mit einer zusätzlichen Nachstelleinrichtung (die auch händisch nachgestellt werden kann bzw. ohne zusätzliche Nachstellvorrichtung), auch mehrfach durchgeführt, wenn erkannt wird oder angenommen wird, dass zu wenig oder nicht nachgestellt wurde bzw. der Bremsaktuator dazu auch absichtlich zusätzlich mindestens einmal in nachstehender Art betrieben wird, auch nachdem z.B. eine Bremsung beendet wurde.
Dass die Nachstellung den Luftspaltbereich schnell durchfährt um kleine Belagsanlegekräfte gut feststellen zu können (z.B. mit dem Bremsaktuator) und bei weiterer Bewegung eine Nachstellung auslöst und ein absichtliches Spiel haben kann, um bei richtigem Luftspalt keine Nachstellung bzw. Bewegung auszulösen. Dass die Verschleißnachstellung über eine Haltefunktion verfügt (z.B. Reibung), die ein unbeabsichtigtes Verstellen (z.B. durch Vibration) vermeidet und eine Einwegfunktion haben kann, die eine Nachstellung nur in eine Richtung zulässt, die bevorzugt bei Belagstausch wieder auf einen Ausgangszustand zurückgestellt werden kann oder vorteilhaft bei Belagswechsel selbst wieder in einen Ausgangszustand zurückgeht bzw. dass eine notwendige Verschleißnachstellung erkannt wird, während der Verschleißnachsteller nicht betätigt werden kann und die notwendige Nachstellung „gemerkt“ werden kann (z.B. durch eine gespannte Federwirkung), bis der Verschleißnachsteller diese nachstellen kann, z.B. entlastet ist.
Dass das über die Betätigungsbewegung veränderliche Übersetzungsverhältnis so gestaltet ist, dass ein Teil oder die ganze Verschleißnachstellung mit dem Bremsaktuator vorgenommen werden kann, um so dem Bremsaktuator ansteuerungsmäßig Positionen vorzugeben, die um die nötige Verschleißnachstellung verschoben sind (und gegebenenfalls dass die vorteilhaften Auslegungen dabei möglich sind).
Dass eine Kraft- bzw. Momentverteilung eine Aktuatoraktion an mindestens zwei verschiedene Bestimmungen leiten kann, also z.B. ein Bremsaktuator zuerst über z.B. ein Planetengetriebe oder z.B. eine Rutschkupplung z.B. eine Verschleißnachstellung betätigt und dann z.B. die Belagsanpressung.
Dass die Verschleißnachstellung aus Messungen am Bremsaktuator bestimmt wird, die vorteilhaft Kalibrierungen wie Federn verwendet und bevorzugt einen verlustlosen Fall als Mitte zwischen Betätigen und Lösen verwendet.
Dass Federn das Lösen der Bremse unterstützen bzw. um die Scheiben bei Zurückziehen der Anpressung mit Luftspalten zu trennen, wobei auch eine Vorrichtung den Luftspalt der ersten Reibpaarung hervorrufen kann, z.B. mit einem federbelasteten Stift, der eine augenblickliche Stellung dieser Reibpaarung festhält und zu dem der erste Luftspalt mit z.B. einer Feder erzeugt wird, und dass alle Energien auch anders als durch Federn hervorgerufen werden können. Dass bei Multi-Disc Bremsen Lösefedern zwischen den stehenden bzw. auch rotierenden Discs ein Abheben der Beläge unterstützen und dass vorteilhaft auch eine Hubbeschränkung den augenblicklich erlaubten Abhebeweg begrenzt.
Dass Modelltemperaturen und Wärmedehnung bevorzugt unter Berücksichtigung von Bremsleistung(en), Kühlung(en) durch Luft und/oder Schwarzkörperstrahlung(en) sowie Wärmekapazität(en) und mindestens einem Wärmewiderstand oder nur unter Berücksichtigung mindestens einer dieser Werte (oder Verwendung von mindestens einem Wert, der wirkungsgemäß ähnliches beschreibt) gebildet werden.
Dass auch zusätzlich oder alternativ bestimmte Vorgänge zur Ermittlung dieser Werte abgespeichert sind (die auch Einflussfaktoren berücksichtigen können) wie z.B. ein Flugzeuglandevorgang z.B. unter Einfluss von z.B. Gewicht bzw. Geschwindigkeit oder z.B, eine KFZ Bremsung unter z.B. Berücksichtigung von z.B. Geschwindigkeit (z.B.
Bremsbeginn und Ende), z.B. Lufttemperatur, z.B. Trockenheit-Feuchtigkeit-Regen(und z.B. Stärke).
Dass diese ermittelten Werte bei der Bremssteuerung bzw. Regelung berücksichtigt werden, z.B. um die Genauigkeit der Bremswirkung bzw. Verschleißnachstellung bzw. eines Verschleißmodells zu verbessern, um eine Bremsaktuatorposition (oder einen zulässigen Positionsbereich) zu ermitteln, um gemessene Temperaturen mit diesen ermittelten zu vergleichen und daraus Schlüsse zu ziehen, wie z.B. ob zusätzlich Spritzwasser oder Wind eine Bremse kühlt, ob die Bremswirkung an einem oder verschiedenen Rädern als der geforderten entsprechend eingestuft wird oder aus einer Abweichung eine Korrektur zu bilden.
Dass die Verschleißnachstellung Temperaturmessungen (auch über Wärmeleitungen wie heat-pipes, Infrarot) mit einer Modelltemperatur vergleicht und bei Abweichung eine Verschlei ßnachstellung durchführt.
Dass die Verschleißnachstellung auch mindestens einen Kraftsensor verwendet und bei mehreren Entscheidungsalgorithmen verwendet. Dass die Verschleißnachstellung verschiedene Messungen wie Messungen am Aktuator, der Temperatur, der Kräfte kombiniert.
Dass ein Teil der Anpressung mit einem etwa konstanten Übersetzungsverhältnis erfolgt oder mit einem solchen, dass die Steifigkeitsänderung der Bremse bei Verschleiß berücksichtigt und mit diesem Element die Verschleißnachstellung erfolgt und dann in Richtung Aktuator die veränderliche Übersetzung erfolgt.
Dass das über die Betätigungsbewegung veränderliche Übersetzungsverhältnis zulässt, einen Teil oder die ganze Verschleißnachstellung mit dem Bremsaktuator vorzunehmen und so dem Bremsaktuator ansteuerungsmäßig Positionen vorzugeben, die um die nötige Verschleißnachstellung verschoben sind. So können z.B. auch EMBs ohne oder mit händisch durchgeführter Verschleißnachstellung betrieben werden.
Dass die EMB über die augenblickliche Steifigkeitskennlinie gesteuert wird, wodurch z.B. eine Positionsvorgabe bei geforderter Anpresskraft ermittelt wird oder z.B. eine geforderte Anpresskraft durch Einstellen des dazu nötigen Aktuatormoments unter Berücksichtigung von Nichtlinearität(en) und gegebenenfalls Federwirkungen.
Dass Fehler oder Störungen in Messungen herausgerechnet werden, also z.B. die augenblicklichen Verluste abgeschätzt werden oder z.B. periodisch erkannte Bremsscheibendickeschwankungen oder andere Ungenauigkeiten von z.B. Trommeln oder Schienen oder überlagerte Schwingungen von Kraft- oder Momentmessungen herausgerechnet werden oder nicht zur Bremsung dienliche Zustände bei Bremssteuersignalen herausgerechnet werden (z.B. Erkennungsversuche für geschlossenen Stromkreis oder z.B. Erkennung von Spannungsverschiebungen von Massebezügen, Änderung von Versorgungsspannung(en)).
Dass die Kraft-Wegkennlinie im Luftspalt gemessen wird und damit auf die Wirksamkeit der Luftspaltfedern geschlossen wird (ob z.B. Schwimmsattel steckt oder Discs nicht gelöst werden) und damit die Erkennung des Berührpunktes verbessert wird. Dass die EMB über die für eine bestimmte Anpresskraft augenblicklich erwartete Energie positioniert wird oder ein Energiebereich eingehalten wird bzw. dass die Energie (oder ein Wert der ähnliches beschreibt) beim Ändern der Position der Bremse gemessen wird (z.B. beim Betätigen, z.B. über Aktuatormoment mal Aktuatorwinkel) und die Betätigung bis zur erwarteten Energie erfolgt bzw. dass die erwartete Energie in einem Energiebereich die Betätigung auf zulässige Werte begrenzt und bevorzugt die erwartete Energie auf den augenblicklichen Zustand der Bremse einbezieht.
Dass Abweichungen von der Steifigkeitskennlinie (vom Kraft-Wegverhalten) sofort korrigiert werden, indem der Bremsaktuator mit Positionen angesteuert wird, die um die nötige Verschleißnachstellung verschoben sind.
Dass ein Kraftsensor eine Mitnahme oder Anpresskraft misst und bevorzugt ein Vergleich mit einem Sollwert z.B. in einer Regelung des Istwerts erfolgt; die Regelung ist bevorzugt elektronisch, kann aber auch durch mechanischen Vergleich erfolgen. Statt einer Kraftmessung kann auch eine Krafterfassung in z.B. nur mindestens einem Punkt erfolgen, also z.B. ein Schalter betätigt werden, wenn eine Belagsmitnahmekraft gegen eine z.B. Federkraft einen bestimmten Wert überschreitet und z.B. eine kleines Bremsmoment entsteht. Damit kann z.B. auf den Luftspalt geschlossen werden und mit der (bevorzugt augenblicklichen) Steifigkeitskennlinie eine genauere Bremsung mit diesem Wissen des einsetzenden Bremsmoments erfolgen.
Dass Analog- oder Digitalfilter auch höherer Ordnung oder Polzahl im Eingangssignal (PWM, analog) oder im Kraft- oder Momentmesssignal sind, um z.B. Störungen zu unterdrücken bzw. den Wert zu mitteln oder zu glätten, wobei ein Tiefpass auch mit einem zusätzlichen Hochpass Zusammenwirken kann, um Zeitverzug zu verkleinern, ähnlich einem „kompensierten Spannungsteiler“.
Dass ein vorgelerntes oder lernfähiges System (z.B. Deep Learning, neuronales Netz) oder ein korrigierendes System (z.B. Fuzzy Logic, Modelle in Mikroprozessor) vor dem Betrieb zur Verbesserung behandelt wurde oder während dem Betrieb behandelt wird und andere Daten einbezieht, wie z.B. aus anderen Bremsen, Temperaturen und damit das Verhalten verbessert, also z.B. die Genauigkeit einer Bremsmomentsteuerung verbessert oder die Steuerung gänzlich damit betreibt. Dass ein Bremsaktuator (z.B. BLDC, Synchron- oder Asynchronmotor, Gleichstrommotor, Elektromagnet, Piezo oder eine bereits vorhandene elektrische Maschine wie z.B. Radnabenmotor, Radnabendynamo) eine Bremse betätigt oder mindestens zwei einer Gruppe (z.B. Achse).
Dass ein zweiter Aktuatormotor vorhanden ist der mindestens eine Parkbremsstellung betätigt bzw. gegen eine Betätigungsfeder löst, der gegebenenfalls auch als Betriebsbremsfunktion (bzw. aus Sicherheitsgründen) dienen kann und/oder der eine Verschleißnachstellung durchführt, gegebenenfalls im Zusammenwirken mit dem ersten Aktuator und dass dieser zweite Aktuator ganz, teilweise oder nicht die gleiche Betätigungsmechanik verwendet wie der erste Aktuator und dass dieser zweite Aktuator auch mindestens zwei Bremsen einer Gruppe, z.B. Achse betätigt.
Dass auch ein Verschleißmodell die Verschleißnachstellung unterstützt.
Dass auch eine Verschleißmessung erfolgt.
Dass die Bremse eine Feder zur Unterstützung des Lösens und/oder zur Unterstützung des Betätigens verwendet, die ebenfalls über eine veränderliche oder konstante Übersetzung wirken kann.
Dass es eine Trommel-, Scheiben-, Mehrscheiben- oder sonstige Bremse für beliebige Bewegungen als selbstverstärkende oder nicht-selbstverstärkende Parkbremse ist, die auch Federwirkungen mit verwendet, z.B. zum Betätigen und die auch eine Betätigung über z.B. federnde Zwischenteile zulässt, wenn die Selbstverstärkung z.B. bei Stillstand nicht wirkt und die zwei oder mehrere Stellungen einnehmen kann, von denen mindestens eine bestehen bleibt oder erreicht wird, wenn die Bremse keine elektrische Energie bekommt und bestehen bleibende Positionen auch mit verringertem Haltestrom möglich sind.
Dass die Bremse bei ohne elektrische Energie bestehend bleibenden Stellungen mit elektrischer Energie versorgt werden muss, damit sie ihre Stellung ändern kann und dass die Lösegeschwindigkeit bzw. Betätigungsgeschwindigkeit geregelt bzw. begrenzt ist, wird oder werden kann (indem z.B. mindestens ein Widerstand oder Kurzschluss oder eine mechanische, hydraulisch oder pneumatische Drehzahlbeinflussung die Motordrehzahl verringert, Strome oder Spannungen angelegt werden bzw. dass eine elektronische Aktuatorregelung erfolgt) und dass diese Geschwindigkeitsbegrenzung zum komfortablen Anfahren bzw. Stehenbleiben dient bzw. auch zur Materialschonung.
Dass die Parkbremse über einen Bremsaktuator auch in einem vorgegebenen Zeitbereich gelöst wird, dem Bremsaktuator anfangs (zeit- oder positionsgesteuert) einen höheres Moment erlaubt wird, das auch so weit gehen kann, dass der Bremsaktuator unübliche Zustände bewältigen kann wie z.B. zu viel Luftspalt oder z.B. demontiert (noch keine Reibfläche wie z.B. Scheibe oder Trommel vorhanden) und dass bei Erreichen einer bestimmten gelösten Position oder eines Bereiches oder einer dazu vorgesehenen Zeit auf einen geringeren gelöst-halte-Strom gewechselt wird (z.B. mit einem verlustarmen Regler) und dass die dazu nötigen elektrischen Teile einfach oder z.B. aus Sicherheitsgründen ganz oder teilweise mehrfach vorhanden sind und vorteilhaft auch mehrere verschiedene, gänzlich oder in Teilbereichen unabhängige Stromversorgungen vorhanden sein können.
Dass die Parkbremse monostabil sein kann, also z.B. ohne elektrische Energie in den betätigten Zustand gehen kann, dass sie bistabil sein kann, also z.B. ohne elektrische Energie im betätigten oder gelösten Zustand bleiben kann, dass sie noch mehr stabile Zustände haben kann, dass sie in einer vorteilhaften Version bei anderen als den monostabilen Ausführungen die Bereitstellung von z.B. elektrischer Energie oder einer sonstigen Freigabe braucht, um eine Zustandsänderung machen zu können. Dass sie sich mit einfachen Mitteln (z.B. der einfachen Entfernung eines Teils wie z.B. einer Schraube) in andere stabile Varianten abändern lässt, z.B. wenn eine Anschlagschraube entfernt wird z.B. von einer monostabilen Version zu einer z.B. bistabilen Version wird.
Dass es eine Trommel-, Scheiben-, Mehrscheiben- oder sonstige Bremse für beliebige Bewegungen als eine selbstverstärkende oder nicht-selbstverstärkende Betriebsbremse ist, die auch Federwirkungen mit verwendet und die auch eine Betätigung über z.B. federnde Zwischenteile zulässt, wenn die Selbstverstärkung z.B. bei Stillstand nicht wirkt.
Dass die Bremse Parkbremsfunktion und Betriebsbremsfunktion in einer Bremse vereint und gegebenenfalls auch die Funktionen ändern können, dass z.B. bei Bussen an z.B. Haltestellen eine Parkbremsfunktion simuliert wird, in dem z.B. eine Betriebsbremse bis zu einem z.B. nötigen Maß betätigt wird, um nicht bei jedem z.B. Busstop eine z.B. vollbremsende bzw. stark bremsende Parkbremse einzulegen.
Dass mit mindestens einer Bremse auch Sonderfunktionen erfüllt werden wie z.B. Diebstahlschutz, Lenken oder Lenkunterstützen z.B. eines Fahrzeuges (wie z.B. Traktor oder Raupenfahrzeug) oder Flugzeuges bzw. z.B. Anhängers (z.B. als Rangierhilfe bei Anhänger), Lenken bei Ausfällen wie z.B. der eigentlichen Lenkung, Festhalten eines Rades bei z.B. Reifenwechsel, absichtliches (eventuell kurzzeitiges) Blockieren oder Bremsen mindestens eines Rades z.B. zum Aufbau eines „Schneekeiles“ oder einer sonstigen dienlichen Eigenschaft die z.B. Bergabfahren erleichtert, Entfernen von Nässe auf z.B. Bremsscheiben, Entfernen von z.B. Rost, Durchführung einer Testbetätigung aus z.B. Sicherheitsgründen, Vergleich einer (auch absichlichen, bevorzugt geringfügigen) Bremsung oder Veränderung einer Bremsung für Messzwecke, z.B. um das vermutete Bremsmoment mit einem bekannten oder einer bekannten Wirkung zu vergleichen, indem z.B. die Wirkung auf einen z.B. Elektromotor oder anderen Fahrzeugantriebsmotor festgestellt wird.
Fahrzeug (z.B., PKW, Nutzfahrzeug, LKW, landwirtschaftliches Fahrzeug, Fahrrad, Moped, Motorrad, Anhänger zu diesen), Flugzeug (z.B. Radbremse, Propellerbremse), Maschine (z.B. Fahr- oder Flugsimulator, bewegtes Maschinenteil, Aufzug, Hebevorrichtung, Windkraft- oder Schiffspropeller) oder sonstiger linear bewegter, drehender oder sonst wie bewegter Teil mit abzubremsender Relativbewegung ausgestattet mit dieser Bremse.
Dass die Bremse direkt gegebenenfalls über ein Verbindungsteil wie z.B. Wärmeisolation an einem drehenden oder stehenden Teil einer elektrischen Maschine wie Motor oder Generator angebracht ist, also z.B. eine Bremstrommel über eine Wärmeisolation am drehenden Teil eines Radnabenmotors befestigt ist, der intern mit oder ohne Getriebe ausgeführt ist.
Dass an mindestens einem Betätigungsteil eine weitere nicht-elektrische Betätigung wirken kann, z.B. eine mechanische Handbremsfunktion oder zum Erreichen einer zur Montage oder sonstigen Handhabung förderlichen Stellung oder eine (z.B. mechanische oder druckbetätigte) Notfunktion bei Versagen der EMB zum Lösen und/oder Betätigen.
Dass über einen (auch nichtlinear wirkenden) Hebel oder ein Andrückteil angedrückt wird (oder auch über Verteilungen, Verzweigungen, „Kröpfungen“, mehrfach angedrückt wird), der bevorzugt eingepresste harte, gehärtete bzw. verschleißbeständige Nadeln, Rollen oder andere vorgefertigte und dann ein- oder angefügte (z.B. geschweißte, geschraubte, geklemmte, gesteckte) Teile zum Anpressen verwendet bzw. dass die Gegenstücke zu diesen Teilen ein- oder angefügt (z.B. geschweißt, geschraubt, geklemmt, gesteckt) werden und bevorzugt hart, gehärtet oder verschleißbeständig sind. Ein Höhenfehler kann z.B. genutzt werden, um der Verformung in der Bremse während dem Betätigen oder Lösen zu folgen. Der Höhenfehler kann aber auch in vorhandenem Spiel unschädlich gemacht werden.
Dass die Anpresskraft bei einem Bremssattel möglichst nahe an den Belagsflächen eingeleitet wird, um weite Wege und starke Dimensionierung krafttragenden Materials zu vermeiden.
Dass eine Mitnahmekraft im Mittel eines Belages berechnet wird oder aus Summe bzw. Integral vieler Teilmitnahmekräfte und dass die gesamte Mitnahmekraft eines Belages als anpressende Kraft auf mindestens einen weiteren Belag wiederum eine zusätzliche Mitnahmekraft dieses Belages oder eine Summe bzw. ein Integral vieler Teilmitnahmekräfte bewirkt, die eine Gesamtmitnahmekraft bilden (Bremskraft) und dass dabei die Anzahl der Reibflächen berücksichtigt wird, also ob z.B. 2 Reibflächen wie bei einer üblichen Scheibenbremse angepresst werden oder mehrere wie z.B. bei einer Mehrscheibenbremse. Dass diese Mitnahmekraft und ein augenblicklich bekannter Reibbeiwert eine mittlere Gesamtverformungskraft bestimmen, die auch einer mittleren Gesamtanpresskraft entspricht und diese mittlere Gesamtanpresskraft entweder direkt aufgebracht wird oder nur ein Teil aufgebracht wird und mit einer augenblicklichen Selbstverstärkung zur Gesamtanpresskraft multipliziert wird.
Dass die ganz oder teilweise analoge oder ganz oder teilweise digitale oder kombinierte Steuerelektronik ganz an oder in der EMB ist oder ganz oder teilweise außerhalb der EMB ist oder eine Elektronik mehrere, z.B. die beiden EMBs einer Achse betreibt, dass übergeordnete Eigenschaften wie Fahrzeugstabilität in der Bremselektronik sind oder außerhalb, dass die Elektronik ganz oder teilweise mehrfach vorhanden ist (z.B. aus Sicherheitsgründen) oder dass eine Elektronik die Funktion oder Kontrolle einer anderen mit übernehmen kann. Die Elektroniken können mit der Umgebung interagieren, z.B. Sensoren oder Werte bekommen bzw. Werte mitteilen, z.B. einem Fahrzeug oder Fahrer, z.B. über Bussystem(e) oder drahtlos, z.B. Funk, WIFI, Bluetooth, Telefonnetz.
Dass Fahrzeugstabilitätsfunktionen wie ABS, ESC, Sway Control, Hill holder oder „Biending“ mit einer anderen Bremse (z.B. regeneratives Bremsen) in diese Bremsenelektronik integriert sind, dass schnelle Bremsmomentänderungen bevorzugt mit einer schnell reagierenden Bremse durchgeführt werden (z.B. regeneratives Bremsen), dass Reifen bevorzugt in einem Bereich guter Haftung betrieben werden (statt lösen und betätigen), dass die Fahrzeugstabilität fortlaufend berücksichtigt wird und diese EMBs danach gesteuert werden und nicht gewartet wird, bis das Fahrzeug einen Stabilitäts-Handlungsbedarf bekommt. Dass eine leichte Modulation (bevorzugt mit Elektromotor oder Generator) durchgeführt wird, um möglicherweise verbesserte Haftung zu erkennen. Dass elektrische Verbraucher im Fahrzeug verwendet werden, um regenerativ gebremste Energie zu verbrauchen bzw. dass die regenerative Energieerzeugung absichtlich in einem schlechteren Wirkungsgrad betrieben wird um mehr regenerativ zu bremsen.
Dass während dem Betätigen, insbesondere schnell oder schnellstmöglich, der Radschlupf oder eine andere die zu starke Bremsung andeutende Größe wie z.B. Raddrehzahlabfall oder Blockieren dazu verwendet wird, keinen solchen suboptimalen Zustand zuzulassen, indem nur solche Bremsaktuatorpositionen (oder andere Bremswirkungseinstellungen) zugelassen werden, welche diese suboptimalen Zustände vermeiden. Sollten die suboptimalen Zustände nicht vermieden worden sein, kann die Bremse wieder so weit zurückgeregelt werden, wie dies vor den suboptimalen Zuständen war und die Bremswirkung kann auch wieder weiter in obigem Prozess erhöht werden. Insbesondere kann ein vorausschauendes Verfahren mitwirken, das aus den Veränderungen von z.B. Radschlupf, Raddrehzahl einen bevorstehenden suboptimalen Zustand als möglich einstuft und die Bremswirkung nur so erhöht, dass dieser Zustand vermieden wird. Es können z.B. auch die als optimal eingestuften Bremsaktuatoransteuerungen abgespeichert sein und dann die abgespeicherten Werte zur Bremseneinstellung verwendet werden, wobei die Werte z.B. auch situationsbezogen sein können, z.B. temperaturabhängig oder für z.B. Asphalt, Schnee, Eis usw.
Dass die gemessene oder geschätzte Bremswirkung (und/oder andere Daten wie z.B. Temperaturen, Bremsaktuatorstrom, Moment und Position, Fehlermeldungen) nach außen zur Verfügung gestellt werden und gegebenenfalls außerhalb damit Funktionen realisiert werden, wie z.B. Anfahren mit „Hill Holder“ wobei z.B. das erfasste Bremsmoment von außen beobachtet wird und auf besondere Werte bzw. Veränderung reagiert wird, also z.B. wenn bei Anfahren (z.B. Einkuppelvorgang der Fahrzeugkupplung) sich ein Bremsmoment verringert und klein wird die Bremsen löst, weil das als günstige Anfahrsituation gesehen wird, um damit ein ruckelfreies und von ungewolltem Vor- oder Zurückrollen möglichst befreites Anfahren zu ermöglichen. Wobei auch vorteilhaft Bremswirkung und Antriebswirkung (z.B. Bremsmoment, Antriebsmoment) während diesem z.B. Anfahrvorgang veränderlich aufeinander abgestimmt werden, z.B. das Anfahrmoment gesteigert und das Bremsmoment so gelöst, dass ein ungewolltes Vor- oder Zurückrollen möglichst wenig bis gar nicht eintritt. Ähnlich kann auch z.B. eine Bremswirkung absichtlich herbeigeführt werden, um z.B. das ständige „Ziehen“ z.B. eines Drehmomentwandlers eines z.B.
Automatikgetriebes einzubremsen. Dass aus Gesamtfahrzeugverzögerung (die gemessen werden kann und/oder aus Raddrehzahlen abgeleitet) und jeweiligem Radschlupf (z.B. Abweichung von Gesamtfahrzeuggeschwindigkeit, welche z.B. unter Berücksichtigung der Verzögerung gebildet wird) auf die Bremswirkung eines Rades geschlossen wird und diese mit einem Modell verglichen wird und eine Korrektur gebildet wird (und gegebenenfalls abgespeichert und wieder verwendet wird), um die Radbremswirkung dem Modell anzunähern und damit eine gleichmäßigere Bremswirkung aller Räder erreicht wird. Dass bei starken Bremsungen auf einer Fahrzeug- oder Flugzeugseite berücksichtigt wird, dass damit ein Giermoment hervorgerufen wird und dieses (auch zeit- und situationsabhängig) durch weniger starkes einseitiges Bremsen auf ein erlaubtes Giermoment reduziert wird bzw. andere giermomentreduzierenden Maßnahmen alleine oder zusätzlich ergriffen werden wie z.B. Lenkungs- oder Seitenrudereingriff oder Verstellen von anderen Bremswirkungen wie z.B. Schubumkehr, Propellerblattstellung(en), Motorzuständen wie Leistung oder Drehzahl.
Dass die Aufbau- bzw. Änderungsgeschwindigkeit eines unerwünschten, durch die Bremsung hervorgerufenen Zustandes (z.B. Gieren, Nicken, Rollen) so verlangsamt wird, dass ein Fahrer, ein Pilot oder eine solche Automatik diesen Zustand beherrschen oder ausgleichen können.
Dass mit dieser Bremse der Schlupf eines Rades oder eine andere Größe, die suboptimalen Straßenkontakt andeutet, möglichst so eingestellt wird, dass sich dabei eine Verkürzung des Bremsweges bzw. Erhöhung der Fahrzeugstabilität oder der Stabilität des Gesamtzuges der Fahrzeuge ergibt, also möglichst nahe und beständig im Bereich optimalen Schlupfes oder z.B. optimaler jeweiliger Radgeschwindigkeit und dass dieser Vorgang ständig gemacht werden kann, also ESC oder ABS ständig überwachend tätig sind und nicht erst bei einer Fahrzeuginstabiltät eingreifen. Dass bei Anhängern im Falle von Schlingern mindestens ein Anhängerrad gebremst wird, mit dem das Schlingern vermindert werden kann bzw. dass dazu mehrere Anhängerräder gebremst werden.
Dass die mechanische Ausführung der EMB und der Elektronik geeignet für die geforderte Umgebung ist, also z.B. wasserdicht inkl. Wattiefe für KFZ-Verwendung sind und die Bauteile z.B. entsprechend beständig, also z.B. korrosionsbeständig gegen Salzwasser bzw. wassergeschützte Steckerverbindungen.
Weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben sich gegebenenfalls aus den Ansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren.
Die Erfindung wird nun am Beispiel exemplarischer, nicht ausschließlicher und/oder nicht einschränkender Ausführungsbeispiele weiter erläutert.
Wenn nicht anders angegeben, so entsprechen die Bezugszeichen folgenden Komponenten:
Bremse 01 , Bremsscheibe 011 , Bremstrommel 012, Schwimmsattel 013, Gehäuse 014, Verluste 016, Verschleißnachstellung 02, Feder für Verschleißnachstellung 021 , Nachstellschraube 022, Rutschkupplung 023, Schlingfeder 024, Mitnehmer 025, Verzahnung 026, Nichtlinearität 03, Kugelrampe 031 , Betätigungsnocke 032, Rolle dazu 033, Nockendrehachse 034, verstellbare Nocke 035, Drehachse Nockenverstellung 036, verformbare Nocke 037, Einspannstelle 038, Aktuator 04, Motor 041 , Betätigungsfeder 042, Motorelektronik 043, Bremsmomentsteuerung 044, Getriebe 045, Kalibrierfeder 046, Parkbremsantrieb 047, Parkbremsfeder 048, Kalibrierfederkennlinie 049, Anpressung 05, Spreizteil 051 , Spreizteilantrieb 052, ungebremste Lage 053, gebremste Lage 054, Anpresskraftmessung 055, s-cam 056, Spreizteildrehpunkt 057, Reibpaarung 06, Statordiscs 061 , Rotordiscs 062, Bremsbelag 063, Mitnahmekraftmessung 064, Mitnahmekraftregelung 065, Rolle auf Bremsschuh 066, Bremsschuh 067, Luftspalt 068, Bremsschuhabstützung 069, Feder(n) für Luftspalterzeugung 07, Statorfedern 071 , Rotorfedern 072, Hubbegrenzer 073, Sattelschiebefeder 074, Schiebeauflage 075 Verschleißnachstellbetätigung 08, zur Bremsung benutzter Bereich 081 , zur Bremsung nicht benutzter Bereich 082, Fester Teil z.B. Radlagerteil 09, bestimmte Haftreibung 091 , Ausgangslage 092, gebremste Lage 093, Mitnehmer 094, Fahrdynamiksteuerung 10, Signale in Elektronik 101 , aus Elektronik 102, Fahrzeugdaten 103, selbsterzeugte Signale 104, Bremsfunktionen 105 (auch mechanisch), Bereiche auf Kurve 11 , kein Belagshub 111 , einsetzende Verschleißnachstellung und/oder Federn 112, tatsächliche Drehbewegung in Verschleißnachstellung 113, tatsächliche Drehbewegung in Verschleißnachstellung und/oder Rutschkupplung, weiter steigendes Moment 114, voll durchgeführte Verschleißnachstellung und/oder ein Endanschlag 115, Belagsbewegung + mindestens eine Federwirkung 116, Belagsbewegung + eventuell eine Verschleißnachstellung 117, größerer Luftspalt 118, kleinerer Luftspalt 119, Radnabenmotor 12, Radlager 121 , Achse 122, drehenden Teilen 123 (Magnete...), stehendeTeile 124 (Spulen...), Montageplatte (o.ä.) für Trommelbremsteile 125, Anschlusskabel 126 für Radnabenmotor oder Dynamo, Anschlusskabel 127 für die EMB, Trommelbefestigung 128, Wärmeisolation 129, Räder 1301 -1308, Einsetzende Bremsung 1401 , Plötzliche Schlupfzunahme 1402, 1. lokales Schlupfmaximum 1403, 1. korrigierter Schlupf, Plötzliche Radhaftungsabnahme 1405, 2. lokales Schlupfmaximum 1406, 2. korrigierter Schlupf 1407, Plötzliche Radhaftungszunahme 1408, Langsame Radhaftungszunahme 1409, Unzureichender Schlupf 1410, Bremswirkungserhöhung 1411 , Bremswirkungsmodulation 1412, Fahrzeuggeschwindigkeit 1413, Radgeschwindigkeit 1414
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung und gegebenenfalls in der nachfolgenden Figurenbeschreibung werden die Begriffe Verschleißnachstellvorrichtung, Verschleißnachsteller und Verschleißnachstellung für den gleichen Bauteil verwendet und haben somit die gleiche Bedeutung.
Als „Nichtlinearität“ 03 wird in den Figuren ein Bauteil oder eine Bauteilkombination verstanden, die zu einem nicht-linearen Zusammenhang zwischen Aktuatorbetätigung und Belagshub führt. Die Nichtlinearität kann als Getriebebauteil, insbesondere als eine Schnecke, als eine Nocke, als eine Kugelrampe 031 und/oder als ein Hebel ausgestaltet sein. Über die Ausgestaltung dieses Getriebebauteils, insbesondere die Ausgestaltung der Geometrie dieses Getriebebauteils, bevorzugt die Ausgestaltung der Radien, können die Nichtlinearitäten verwirklicht werden können.
Manche Bauteile, insbesondere die Bremsscheibe 011 und die Bremstrommel 012, können typische Ausformungen von Reibflächen als Gegenstücke zu mindestens einem Bremsbelag 063 darstellen. Darüber hinaus können diese Bauteile 011 und 012 auch mit speziellen Reibbelägen ausgestattet sein. Unter dem Begriff Beläge kann im Rahmen der Erfindung und in der Figurenbeschreibung insbesondere Bremsbeläge 063 verstanden werden.
Anhand einer Bremse 01 , hier einer Mehrscheiben- oder Lamellenbremse (wie z.B. bei Flugzeugen verwendet) wird hier in Fig.1 eine nichtlineare EMB mit Verschleißnachstellung 02, hier einer Nachstellschraube 022 (bei der z.B. eine Mutter z.B. vom Außenring eines Planetengetriebes angetrieben werden kann, die z.B. auch nachstellen kann, wenn z.B. der Aktuator gegen die normale Betriebsrichtung läuft) vor Aufbau von üblicher Anpresskraft gezeigt. Die Nichtlinearität 03 umfasst hier mindestens eine Kugelrampe mit z.B. nicht-konstanter Rampensteigung und/oder spiralförmigem Bahnverlauf, wobei mehrere zur Multiplikation der Nichtlinearität hintereinander angeordnet sein können oder mehrere parallel für mehrere Anpressstellen wie in Fig.1 . Auch nichtlinearer Antrieb der Drehbewegung (mit z.B. Aktuator 04 und Getriebe 045) über z.B. Hebelstellungen bzw. Zahnräder mit nichtkonstantem Radius (wie z.B. in Fig. 203 gezeigt) ist u.a. möglich, genauso wie andere Nichtlinearitäten wie z.B. Nocken möglich sind. Die Betätigung von Anpressungen 05 (die Belagsanpressung bewirken, z.B. mit Aktuator 04, Nichtlinearität 03, auch Verschleißnachstellung 02) kann, wie an den Hebelenden durch Verbindung angedeutet, synchronisiert sein oder auch nicht, um z.B. bei Ausfall eines Elements noch mit den restlichen anzupressen. Als Momentverteilung kann z.B. ein Planetengetriebe zuerst die Drehbewegung auf die mindestens eine Nachstellschraube 022 leiten, wenn z.B. die Kugelrampen über z.B. Federn 07 zur Luftspalterzeugung (in Fig.1 nicht sichtbar) oder andere Mitdrehhindernisse wie z.B. Reibung noch nicht gedreht werden können. Wenn die Nachstellschraube 022 eine gewisse Belagsanpresskraft aufbaut, kann sie dadurch stehen bleiben und die Drehbewegung in die Kugelrampe leiten. Die Nachstellschraube 022 kann ab Anpresskraftaufbau durch Reibung im Gewinde stehenbleiben und erst ab Lösen der Bremse wieder einen Luftspalt 068 (in Fig. 1 nicht sichtbar, da Reibpaarungen anliegen) herstellen, der durch Federn zwischen den stehenden (Fig. 3, Statordiscs 061 ) und Federn zwischen den drehenden Lamellen (Fig. 3, Rotordiscs 062) mehr oder weniger gleichmäßig auf die Reibpaarungen 06 aufgeteilt werden kann. Die mindestens eine Nachstellschraube 022 würde somit vor und nach jeder Bremsbetätigung für die Luftspalteinstellung gedreht. Die Drehung nach Bremsung kann z.B. geringer gestaltet werden, wenn sich die Lamellen thermisch zusammenziehen können.
Wenn die Nachstellschraube(n) 022 nicht bei jeder Bremsung gedreht werden sollen (z.B. aus Verschleißgründen), kann z.B. durch absichtliches Spiel in dem Schraubendrehantrieb das Mitdrehen der Schrauben unterbunden werden, solange der Luftspalt richtig ist: In diesem Falle würde die Momentverteilung zuerst die Kugelrampe(n) 031 verdrehen. Wenn der Luftspalt zu groß wäre, würde nun nach Spielüberwindung die Nachstellschraube(n) 022 zur Verkleinerung der Luftspalteinstellung verdreht. Wie oben würde die Momentverteilung die Nachstellschraube(n) 022 zum Stillstand bringen, wenn sie Belagsanpressung bewirken würden. Das kann z.B. bei PKW-Bremsen günstig sein, um nicht bei jeder Bremsung Abnutzung an der mindestens einen Nachstellschraube 022 zu bewirken. Die Momentverteilung kann mit jeder Anordnung geschehen, also z.B. auch mit einer Rutschkupplung, welche die Schraube(n) nur so lange dreht, bis die Rutschkupplung durch Belagsanpresskraft durchrutscht. Die mindestens eine Nachstellschraube 022 kann auch durch andere Vorgänge ersetzt werden wie z.B. schiefe Ebenen (auch kreisförmig) oder z.B. Druckübertragungen.
Die Betätigungsbewegung durchläuft also bevorzugt verschiedene Nichtlinearitäten: Zuerst Verschleißnachstellung bzw. Kontrolle, ob sie nötig ist, dann mit steigendem Antriebsmoment (z.B. Aktuatormoment) Wechsel zu steigender Anpresskraft (wobei der Aktuator z.B. den Bereich maximaler Leistung durchlaufen kann, wenn die Betätigungszeit kürzest möglich sein soll) und dann kann sinnvollerweise ein Bereich mit abgesenktem Aktuatormoment folgen, wenn im Positionshaltebereich die Erhitzung der Bremse den Aktuator erreicht. Dann kann noch ein Bereich des Aktuatormoments folgen, in dem z.B. Fading ausgeglichen werden kann, in dem aber keine schnelle Reaktion und damit kein Betrieb in maximaler Aktuatorleistung sinnvoll ist.
Bei Kugelrampen können (wie z.B. in Fig. 202 gezeigt) spiralförmige Bahnen vorteilhaft sein: Bei gleicher Verdrehwinkeländerung der Rampenscheibe legen die Kugeln außen mehr Weg zurück als innen, d.h. wenn die Rampensteigung über die gestreckt linear aufgetragene Rampe konstant ist, wird bei gleicher Verdrehwinkeländerung außen mehr lineare Rampenlänge abgefahren als innen, was außen mehr Hub bewirkt. Das reduziert auch die mechanischen Rollverluste der Kugeln, weil sie bei steigender Anpresskraft innen weniger Weg zurücklegen (Verlustenergie = Verlustkraft*Weg). Bei linear konstanter Rampensteigung sind die Kugeln zwischen zwei solchen Rampenbahnen in einem indifferenten Zustand, d.h. sie suchen keine Ausweichlage. Bei veränderlicher Steigung können die Kugeln einen labilen Zustand einnehmen, d.h. sie fänden eine Ausweichlage bei der die Kugelrampe an Hub verliert. Durch ihre Reibung auf der Kugelbahn werden sie bei veränderlicher Steigung am Ausweichen gehindert, was aber nur bedingt und bei nicht zu großer Steigungsänderung funktioniert. Dies tritt bei Spiralen mit konstanter Steigung nicht auf. Eine Spiralkugelrampe kann z.B. beidseitig Spiralen haben deren Gegenlaufbahnen eben sind, womit sich durch 2 Spiralen deren Nichtlinearität multipliziert. In einer interessanten Ausführungsmöglichkeit sind beide zusammengehörigen Kugellaufbahnen spiralförmig, womit sich die Kugel im Schnittpunkt befinden muss und damit auch gleichzeitig veränderliche lineare Steigungen stabil sein können, weil die Kugel nur im Schnittpunkt sein kann und nicht ausweichen kann.
Man kann auch lineare Kugelrampen mit verschiedenen Steigungen hintereinander anordnen und mit z.B. einer Feder bewirken, dass mit der größeren Steigung bei kleiner Anpresskraft begonnen wird und erst dann (auch zunehmend bei mehreren) auf kleinere Steigung gewechselt wird. Besonders bei großen notwendigen Hüben werden hintereinander angeordnete (kaskadierte) Kugelrampen interessant, also z.B. bei Mehrscheibenbremsen. Man kann daraus auch eine Verschleißnachstellung ableiten, wenn sich z.B. eine Kugelrampe mit größerer Steigung (oder eine nichtlineare Kugelrampenanordnung) weiter verdrehen lässt als erwartet, also wenn z.B. der Kontaktpunkt bei Betätigung später eintritt als erwartet, was sich natürlich auch bei Einscheiben- und Trommelbremsen anwenden lässt.
In Fig. 201 ist angedeutet, dass z.B. über ein Planetengetriebe ein gemeinsamer Aktuator für z.B. Kugelrampe und Verschleißnachstellvorrichtung verwendet werden kann, indem er z.B. das Sonnenrad antreiben kann. Die Verschleißnachstellung (z.B. Schraube) kann z.B. über den Außenring des Planetengetriebes angetrieben werden. In Fig. 202 ist eine Kugelrampe mit z.B. spiralförmigen Bahnen gezeigt, wobei der Planetenträger (das die Planeten lagernde Kreuz) z.B. eine Kugelrampe wie z.B. Fig.
202 antreiben kann.
Man kann obige Verschleißnachstellung gegebenenfalls auch als „Nachstellung nach Durchführung einer Betätigunsbewegung“ durchführen, indem man die Messung des Verschleißzustandes vom Nachstellvorgang trennt. Während der Bremsbetätigung und/oder Bremslösung kann z.B. mindestens eine Kraft-Weg-Kennlinie über Messungen (z.B. des Aktuatormoments über Winkel) aufgenommen und erkannt werden, ob die mindestens eine Kennlinie um einen vermuteten Verschleiß verschoben liegt und dadurch eine Verschleißschätzung gemacht werden. Da Verschleißnachstellungen bevorzugt bei entlastetem Nachsteller erfolgen, kann z.B. mit einer Sonderbewegung des Bremsaktuators nach Lösen und damit Nutzung einer entsprechenden Nichtlinearität eine Verschleißnachstellung erfolgen, z.B. dass nach Lösen ein sonst zur Bremsung ungenutzter Teil einer Rampe, einer Nocke oder z.B. Hebelstellung usw. dazu genutzt wird, um die Verschleißnachstellvorrichtung ein bestimmtes, z.B. stetiges oder stufiges, Maß nachzustellen.
Die folgenden Figuren 301 -304 zeigen eine Mehrscheibenbremse, bei der Federn, z.B. Statorfedern 071 oder Rotorfedern 072, das Abheben der Beläge unterstützen und der Abhebehub begrenzt ist (im oberen Teil Reifen strichliert mit Felge grau), wobei Fig.
301 einen „Bremse gelöst“ Zustand mit vollen Belägen zeigt und Fig. 302 zum Vergleich einen „gebremst“ Zustand mit verschlissenen Belägen wobei ein Hubbegrenzer 073 den Hub auf die Federn auf den von der hier beispielhaften Kugelrampe 031 erzeugbaren Hub begrenzt. Fig. 303 zeigt die nun wieder gelöste Bremse aus Fig. 302 (mit verschlissenen Belägen), wobei die Federn nun die Discs auseinanderdrücken und die Funktion des Hubbegrenzers 073 ersichtlich wird: Da beim Betätigen das Lamellenpaket nur mit dem von der Kugelrampe 031 zur Verfügung gestellten Hub zusammengedrückt werden kann, dürfen die Federn auch nur wieder diesen Hub zum Auseinanderdrücken der Discs aufbringen, was z.B. durch Begrenzung des Hubs mittels Hubbegrenzer 073 erreichbar ist. In Fig. 304 werden unterschiedlich zu Fig. 303 verwendete Hubbegrenzer 073 eingesetzt, die nicht bezüglich der Kugelrampe arbeiten, sondern ihre Lage bei einer starken Bremsung (z.B. Flugzeuglandung) annehmen und durch Reib- oder Formschluss (z.B. ähnlich einer Ratsche) beibehalten, wobei man sich den Reibschluss z.B. gedanklich oben bei der Berührung an die Felge (oder natürlich auch anders angebracht) vorstellen könnte und z.B. auch nur die Rotorfedern 072 beträfe.
Nachstellung nach Durchführung einer Betätigunsbewegung kann aber auch mechanisch erfolgen, wie in Fig. 4 am Beispiel einer nichtlinearen elektromechanischen Trommelbremse gezeigt wird, anhand einer in beide Fahrtrichtungen wirkenden Servotrommelbremse mit Bremskraft (Mitnahmekraft) - Messung z.B. zur elektronischen Regelung der Bremskraft durch geregelte Betätigung.
An einer Betätigungsnocke 032 kann beispielsweise ein „sonst zur Bremsung ungenutzter Bereich“ 082 sein (spezielle Nichtlinearität wie oben beschrieben), oder es kann z.B. eine Marke im zur Bremsung genutzten Bereich 081 zur Verschleißnachstellung z.B. auf einer Betätigungsnocke bei Betätigen der Bremse überschritten werden, die eine notwendige Betätigung der Verschleißnachstellung 02 vorerst speichert (z.B. in einer aufgezogenen Feder 021 ), weil bei Betätigung der Bremse die Verschleißnachstellvorrichtung unter Last stehen kann. Nach Lösen der EMB kann die Speicherung den Nachstellvorgang durchführen, also z.B. die aufgezogene Feder 021 am Nachsteller drehen.
Die Variante aus Fig. 4 der Nachstellspeicherung bei zu viel Hub ist insbesondere z.B. bei einer federbetätigten Parkbremse interessant.
Die Figuren 501 -504 zeigen eine vorteilhafte Ausführung einer federbetätigten nichtlinearen EMB, wobei in der Ausführung „monostabil“ (Fig. 502) im gelösten Zustand das „Gelöst“-Haltemoment des Aktuators (z.B. durch die Hebelstellung der Betätigungsfeder 042, die ab Stellung in Fig. 502 die Bremse betätigen kann) so klein gestaltet ist, dass die EMB bei Stromlosigkeit des Aktuators von selbst in den gebremsten Zustand gehen wird. Wenn die Feder 042 betätigt (entspannt) wird, wird sie in dieser Auslegung so weit zudrücken, bis über die Nichtlinearitäten aus Federanlenkung und Nockensteigung eine gewünschte Anpresskraft entwickelt wird, was in Fig. 503 gezeigt ist. Diese Nichtlinearitäten sind bei diesem Verschleißnachstellverfahren bevorzugt so gestaltet, dass mit zu großem Luftspalt die Auslösestellung zum „Merken“ der nachfolgenden Verschleißnachstellung durch die Federwirkung überschritten wird und damit die nachfolgende Verschleißnachstellung eingeplant ist, was in Fig. 504 dadurch gezeigt ist, dass die Feder weiter als in Fig. 503 drehen kann. Statt „merken“ kann auch beim Start des Lösevorganges oder Ende der Betätigungsbewegung die Stellung gemessen oder festgestellt werden und durch eine sonst zur Bremsung nicht verwendeten Betätigung des Bremsaktuators die Verschleißnachstellung durchgeführt werden.
Vorteilhaft können die Nichtlinearitäten so ausgelegt werden, dass bei zu viel Luftspalt zwar die größere Betätigung erkannt werden kann, aber die Belagsanpresskraft immer noch in einem erlaubten Bereich bleibt. Die Trommelbremse aus Fig. 4 zeigt, dass man in Trommelbremsen geschützt eine Mitnahmekraft erfassen kann (z.B. an einer Bremsschuhabstützung 069 eines Belagsträgers oder Bremsschuhes), indem hier z.B. der Bremsschuh mit einem exzentrischen Zapfen abgestützt wird (Bremsschuhabstützung 069). Wenn die Bremskraft auf die exzentrische Abstützung drückt, will sich der Exzenter drehen, wobei als Mitnahmekraftmessung 064 die Federn die Gegenkraft gegen die Exzenterverdrehung bewirken und die Verformung damit einer Kraft entspricht, natürlich mit Hebel- und Exzenterübersetzungsverhältnis. Die Bremsschuhabstützung 069 kann vielfältig ausgeführt sein, z.B. mit Stiften (rechts). Man kann auch nur eine bestimmte Mitnahmekraft als Auslöser verwenden, z.B. bei oder nahe dem Berührpunkt, was sich z.B. bei Scheibenbremsen leichter einbauen lässt.
Fig. 501 als „bistabile“ Variante (bei der die gezeichnete Hebelstellung in „gelöst-halte“ Richtung wirkt) spricht ein anderes Sicherheitskonzept an. Die monostabile Ausführung (Fig. 502) kann vorteilhaft so betrieben werden, dass sie bei Stromlosigkeit selbsttätig betätigt, also bremst. Das kann aber bei einem Fehler sicherheitskritisch werden, wenn z.B. bei einem Leitungsbruch eine solche monostabile Parkbremse bei einem fahrenden Fahrzeug plötzlich ein Blockieren mit Kontrollverlust bewirkt. Die bistabile Variante (Fig. 501 ) kann so gestaltet sein (z.B. dadurch, dass die Hebelstellung der Betätigungsfeder 042 auf selbsttätiges “gelöst halten” schnappt bzw. auch durch anderes Verriegeln, z.B. durch Verriegelung oder Magnete), dass sie für jede Zustandsänderung ein Einschalten der Stromversorgung braucht, also z.B. beim Parken gebremst bleibt, aber beim Fahren ungebremst bleibt und nur dann in den gebremsten Zustand geht, wenn man den Strom einschaltet und den Bremsaktuator in eine Stellung bringt, von der aus er in die Bremsung gehen kann. Es sind mehrere stabile Stellungen denkbar, die auch z.B. mit Magneten, elektrisch lösbaren Teilen wie Elektromagneten, Verriegelungen, Gestaltungen der Nichtlinearitäten wie flache oder umkehrende Nockensteigung, Totpunkte usw., bewirkt werden können.
Obige Feder-Nocken-Kombinationen (oder andere Nichtlinearitäten) können vorteilhaft z.B. so ausgelegt werden, dass sie nahe einem „Energy Swing“-Gleichgewicht sind, also Kraft aus Bremse und Federwirkung sich grob im Gleichgewicht befinden und damit minimale Aktuatorkraft zur Betätigung/Lösung nötig ist.
Eine andere vorteilhafte Auslegung wäre, dass man auch bei deutlich vergrößertem Luftspalt noch ein Lösen mit dem Aktuator sicherstellen kann bzw. sogar auch sicherstellen kann, dass sogar ohne Gegenkraft aus Trommel bzw. Scheibe die EMB vom Aktuator in den gelöst-Zustand gebracht werden kann. Es kann (z.B. bei der Montage) wünschenswert sein, dass durch Stromversorgung der demontierten Bremse die Bremse gelöst wird und damit montiert werden kann, auch wenn der Bremsaktuator bei diesem Lösen sehr belastet ist und ungewöhnlich langsam läuft. Diese Auslegungen „Lösen bei zu viel Luftspalt“ oder gar „Lösen ohne Trommel bzw. Scheibe“ bewirken eine Nichtlinearität, die gegebenenfalls sehr deutlich von der theoretisch günstigen (Betrieb in EINEM Optimum über weitgehend den ganzen Betätigungsbereich, also der größten Leistung) abweicht.
Die Figuren 601 - 606 zeigen eine Schwimmsattel-Scheibenbremse (ungebremst in Fig. 601 ), bei denen der Innenbord-Belag über z.B. einen nockenartigen Spreizteil 051 angepresst wird, wie er auch z.B. als Spreizteil bei mechanisch betätigten Trommelbremsen bekannt ist. Die EMB weitet sich beim Zuspannen auf und verbiegt sich, wie in Figuren 602 und 605 übertrieben dargestellt. Der nockenartige Spreizteil würde gegebenenfalls eine „kratzende“ Bewegung an seinen beiden Auflageflächen ausführen, weil sich durch dessen Drehung einerseits ein Höhenunterschied ergibt (zwischen der ungebremsten Lage 053 und der gebremsten Lage 054) und zusätzlich eine Abrollbewegung auf seinen Oberflächen auftritt. Dieser Spreizteil kann einerseits so gestaltet und eingebaut werden, dass seine „kratzende“ Fehlbewegungen möglichst mit den Fehlstellungen durch Verformung der Bremsenteile kompensierend übereinstimmen. Verbleibende Fehler in den Höhen können in Spiel und Deplazierung aufgefangen werden, wie z.B. am Schrägstellen des Verschleißnachstellers angedeutet. Da hohe Flächenpressungen am Spreizteil auftreten, sind gehärtete Oberflächen wünschenswert, wie z.B. in der Variante Fig. 603 mit den eingepressten, harten Stiften mit beliebigen Querschnittsformen dargestellt. Natürlich können auch alle anderen Methoden einer Spreizung verwendet werden, wie z.B. auch Kugelrampen, auch mit veränderlicher Steigung oder veränderlicher, z.B. spiralförmiger, Bahn und Mehrfachkugelrampen. Der Verschleißnachsteller kann z.B. wie bereits bei der Mehrfachscheibenbremse geschildert arbeiten.
Damit die Spreizvorrichtung bzw. der Verschleißnachsteller zusammen bleiben sowie zum Zurückdrücken des betätigten Belages (meist Innenbordbelag) kann mindestens eine Feder 07 vorgesehen sein, die z.B. vom Sattel oder einem anderen Punkt zurückdrückt oder zieht. Das Spreizteil 051 hat einen Antrieb wie z.B. 052 und läuft bevorzugt rollend wie z.B. 033 als z.B. Rolle für z.B. Betätigungsnocke. Die Fig. 603 schlägt eine besonders günstige Form vor, die auch einfach zu fertigen ist, weil z.B. harte Nadeln eingepresst oder sonst wie eingefügt werden können und kann auch gekröpft sein mit einer Rolle und auch zwei Enden an denen auch wiederum Nadeln eingefügt sein können. Die Nadeln oder Stifte wirken wie ein Spreizteil 051 und können auch nichtkreisförmig oder angeschliffen sein bzw. sich berühren.
Die Figuren 604-606 zeigen eine Schwimmsattel-Scheibenbremse (ungebremst in Fig. 604), bei der beide Beläge (innenbord und außenbord) abgehoben werden. Beläge (möglichst innenbord und außenbord) von Scheibenbremsen durch aktive Zurückziehwirkung abzuheben ist bekannt. Bei EMBs kann der direkt betätigte Belag auch zurückgezogen werden. Die bekannten Verfahren zum kompletten Belagsabheben aller Beläge bei EMBs („zero drag“ oder „true zero drag“) beruhen derzeit auf absichtlichem Spiel (was wieder gegen hohe Genauigkeit spricht), Lüftspielwiederherstellungseinrichtungen, mechanisch gekoppelten zusätzlichen Betätigungsteilen, Stützkonstruktionen und Antrieben, die eine kleine Verschiebebewegung z.B. nach Lösen der Bremse einführen und sind zum Teil aufgrund Komplexität nur einmal vorhanden, was zu Klemmen der Verschiebung aufgrund einseitiger Betätigung führen kann. Deren Problematik besteht natürlich im finanziellen und Bauteilaufwand, aber in der Praxis vor allem auch darin, dass Luftspalte gerne klein gehalten werden (z.B. 0.1 bis 0.3 mm auf jeder Scheibenseite) und die vielen benötigten Zusatzteile beim Ineinandergreifen im Laufe der Zeit Spiel entwickeln und damit die kleinen Freischiebebewegungen nicht mehr gut stattfinden. In den Figuren 604-606 wird ein Verfahren vorgeschlagen, das mit einem extrem geringen Bauteilaufwand auskommt, nämlich einer beststimmten Haftreibung 091 (oder ähnlicher positionshaltender Wirkung gegenüber einem als „fest“ angenommenem Teil 09, z.B. einem Radlagerteil, also z.B. einem Anpressteil unter federnder Vorspannung) und welches vor allem keinen zusätzlichen Abhebeantrieb braucht, sondern mit der schon vorhandenen Belagsbewegung arbeitet.
Zum Belagsabheben bräuchte man einerseits die Stellungen der tatsächlich reibenden Oberflächen, kann diese Oberflächen aber andererseits kaum real erfassen. Man kann aber den Mittelpunkt der tatsächlichen Reibpaarungen finden, indem man sich beim Zuspannen der Bremse eine „zentrierte“ Position merkt, was eine „bestimmte Haftreibung“ 091 macht, die in Fig. 605 beim Zuspannen die zentrierte Merkposition einnimmt, weil er durch den Mitnahmeanschlag dort hingezogen wird. Beim Lösen kann nun zumindest eine hubbegrenzte Feder von dieser Position aus den Außenbordbelag um einen definierten Luftspalt hinausschieben. Der Innenbordbelag wird wie bereits dargestellt zurückgezogen (hier nicht mehr gezeichnet). Die beiden fett gezeichneten Anschläge lassen sich auch als Langloch oder ähnlicher Wirkung darstellen. Diese Abhebemethode kommt ohne zusätzliche Antriebsmechanismen aus und kann verlässlich sein, da die Hubbegrenzung genau sein kann. Gegen nachträgliches Sattelverschieben ist die so erreichte abgehobene Stellung auch stabil, da ständig die Federwirkung aufrecht ist.
Fig. 604 zeigt eine gelöste Bremse mit vollen Belägen, wobei 092 die Ausgangslage des Stiftes zeigt, hier z.B. gemessen gegen eine Kugellagermitte (Pfeil) und 093 vergleichsweise eine Endlage der bestimmten Haftreibung zeigt, die bei verschlissenen Belägen erreicht wird. Fig. 605 zeigt einen gebremsten Zustand mit verschlissenen Belägen und Fig. 606 den wiederum gelösten Zustand mit verschlissenen Belägen, bei dem Luftspalte beidseitig der Bremsscheibe erzielt wurden. Um ein Klemmen zu verhindern wird vorgeschlagen, die luftspalterzeugende Verschiebebewegung an mindestens zwei Stellen eines Schwimmsattels zu erzeugen, wobei grundsätzlich auch nur eine möglich wäre. Günstig ist symmetrische Anordnung, also z.B. nahe von Führungsbolzen oder -flächen von Schwimmsätteln. Da die Fertigungskosten eine extreme Rolle spielen und Komplexität wegen möglichst langem, problemlosen Betrieb unter widrigen Bedingungen vermieden werden muss, wird hier eine Anbringung an einen schützbaren Bereich z.B. des Schwimmsattels 013 empfohlen, wobei natürlich andere Anbringungsorte ebenfalls zum Aufbau der Verschiebebewegung genutzt werden können.
Die Funktion kann gut anhand von Fig. 605 erklärt werden: Durch Belagsverschleiß und Bremsung bewegt sich der Schwimmsattel 013 nach links und schiebt den Mitnehmer 094 ebenfalls nach links, und dieser nimmt die bestimmte Haftreibung 091 (oder ein Teil ähnlicher Wirkung) ebenfalls nach links mit bis zur gebremsten Lage 093 mit, die z.B. eine Endlage bei verschlissenen Belägen und (gegebenenfalls starker) Bremsung sein kann und z.B. mit der Ausgangslage 092 in Fig. 604 verglichen werden kann. Bei der Mehrlamellenbremse wurde gezeigt, dass Stator- und Rotorfedern die Beläge auseinander drücken können, was hier vergleichbar die Sattelschiebefeder 074 wirkend gegen eine Schiebeauflage 075 ausführt und auch das problematische Spiel einer bestimmten Haftreibung vermeiden kann, indem gegebenenfalls kein zusätzliches Spiel nötig ist. Da bei EMBs Teile im Bereich eines Schwimmsattels sein können, lässt sich ein derartiger Mechanismus bevorzugt am bzw. im Bereich des Schwimmsattels unterbringen und z.B. mit Abdeckungen schützen. Alternativ können diese zum Belagsabheben vorgeschlagenen Teile grundsätzlich überall angebracht werden, wo eine bestimmte Haftreibung 091 gegen einen Teil aufgebaut werden kann, der sich in der Lage bezüglich der Reibflächen über zumindest einen Vorgang Bremse betätigen und wieder lösen nicht oder nicht wesentlich ändert. Natürlich können dabei zusätzliche Teile mitwirken, wie z.B. Befestigungen, Hubbegrenzungen (wie sie hier z.B. durch Anliegen der bestimmten Haftreibung an den Schwimmsattel angedeutet ist, aber auch vorteilhaft durch z.B. einen Hubbegrenzer 073 der Entspannungslänge der Sattelschiebefeder 074 erreichbar ist, aber auch andernorts begrenzen kann). Natürlich wird die praktische Umsetzung nur funktional gleich bis ähnlich sein und auch z.B. ganz anders aussehen, z.B. werden die hier gebogen gezeigten Teile Mitnehmer 094 und Schiebeauflage 075 bevorzugt in andere (z.B. Blechteile) integriert werden. Als wesentliche Verbesserung gegen andere Verfahren sei also erwähnt, dass Abstützungen ohne Spiel möglich sind (was die Einstellung kleiner Luftspalte erst verlässlich bzw. möglich macht), dass sogar unvermeidbares Spiel durch Federwirkung „weggedrückt“ werden kann, dass eine schützbare Anbringung z.B. am Schwimmsattel möglich wird und dass außer der vorhandenen Belagsbewegung keine zusätzliche Bewegung erzeugt werden muss.
In Fig. 601 ist ein auseinanderspreizendes Spreizteil 051 , wie es prinzipiell gleich wirkend nur verschieden gestaltet in vielen mechanischen Bremsen angewendet wird. In mechanischen Trommelbremsen ist es oft „schraubenzieherartig“ zwischen den Belagsträgern, in LKW Druckluftscheibenbremsen drückt ein „Hebel“ genannter Teil einen Belag mit einem kurzen Hebelarm mit kraftverstärkender Hebelwirkung an und am langen Hebelarm wirkt der Druckluftzylinder. All diesen ist gemeinsam, dass sie gleich mehrere „Höhenfehler verursachen“, siehe Figuren 701 -705:
In Figuren 701 und 702 sind verschiedene Abrollkörper, die meist ein Kreissegment als Abrolloberfläche nutzen, aber natürlich beliebig sein könnten bzw. bei kleinen Abmessungen fertigungsbedingt auch ungenaue kleine Konturen haben könnten. Vorteilhaft wäre die Verwendung (z.B. Einpressung in Bohrungen) von Nadeln oder Rollen aus z.B. Wälzlagern um Härte, gute Kreisförmigkeit und Kostengünstigkeit zu erlangen. Die andere Abrollfläche wird meist eine Gerade sein (Figuren 701 und 702 oben), könnte aber auch anders sein (Figuren 701 und 702 unten) und wird durch Gebrauchseinwirkung minimal vom ursprünglichen (z.B. gerade) abweichen. Wenn dieses Spreizteil vom linken Zustand (Fig.701) in einen belagsanpressenden mit dem Spreizteildrehpunkt 057 gedreht wird (Fig.702) gibt es mehrere Vorgänge: Eine xy Sinus-Cosinusbewegung beschreibt die Kreisbahn eines anfänglichen Berührpunktes, wobei man viel x (in Anpressrichtung) und wenig y (Höhenabweichung) anstreben kann. Zusätzlich entsteht durch Abrollen am Umfang eines Kreises ein Weg proportional zum Abrollwinkel. Bei 360° Rollendrehung würde man den gesamten Umfang abrollen, hier nur ein winkelproportionales Abrollsegment. Diese Abrollung verursacht in der Zeichnung mehr y als x Bewegung. Diese Bewegungen können nie höhenkompensierend sein weil ein Höhenunterschied mit einer Winkelfunktion geht und ein anderer winkelproportional. Wenn Rollen nicht kreisförmig abrollen und/oder Abrollflächen nicht eben sind, könnte das Vorteile bezüglich eines Höhenfehlers bringen, aber Preisnachteile. Dazu kann noch ein Fehler kommen, dass ein Berührpunkt immer definitionsgemäß gleiche Tangenten an beide berührende Kurven haben muss und somit auch dies bezüglich eines Höhenfehlers zu berücksichtigen wäre.
Wenn z.B. 6 mm Nadeln in z.B. 15 mm Abstand sind, hätte eine Hebellänge von 45 mm ein Übersetzungsverhältnis von 1 :3 und würde 2 mm Hub in 6 mm Hub verwandeln und einen Verschwenkwinkel von ca. 7° machen, was pro Rolle einer Abrollbewegung von 0.19 mm bei 19 mm Rollenumfang und ±3.6° ausmacht und 0,03 mm Höhenfehler aus der Kreisbewegung.
Man kann so einen Anpresshebel nun bezüglich seiner Abrollgeometrie im Bereich minimalen Höhenfehlers betreiben, was mathematisch ein bestimmter Bereich einer Zykloide wäre. Man kann aber auch die wirkenden Kräfte, Bewegungen und die Fertigungsmöglichkeiten in den Vordergrund stellen: bei PKW Vorderradscheibenbremsen wirken z.B. bis 35 kN, bei LKW bis z.B. 240 kN, wobei Anpresshübe von z.B. 1 ,8mm (PKW) gemacht werden. Wenn man nun z.B. wegen Biegung und Flächenpressung Rollendurchmesser von ca. 6-8mm (PKW) wählt, könnten die Rollen z.B. abgeschliffen sein, um sie näher zusammen zu bringen, man wird jedoch nicht immer leicht den mathematisch optimalen Bereich der höhenoptimalen Zykloidenbahn erreichen. Praktisch ergibt eine Näherung an den minimalen mathematischen Höhenfehler eine schwierig zu fertigende Geometrie mit kleinen Abrollradien, die nahe aneinander liegen und bei denen eine kraftübertragende Verbindung beider Abrollradien geometrisch schwierig ist, weil die Verbindung dünn sein kann um durch die Mitte zwischen beiden Abrollradien zu verbinden.
In Fig.705 sieht man das Spreizteil mit Spreizteildrehpunkt 057 und den dicken Kreisteilen (welche die Anpressung des Spreizteils darstellen). Die dicken Kreisteile drücken dabei auf die beiden dicken Rechtecke, welche nicht mit dem Spreizteil gedreht werden. Der Spreizteildrehpunkt 057 könnte gelagert sein, kann aber in Fig.705 auch ohne Lager gedreht werden, da das Spreizteil zwischen den dicken, hier z.B. rechteckig dargestellten Anpressflächen die Lage im Wesentlichen nicht verlassen kann. In Fig.705 ist eine mathematisch nahe an dem Optimum der Zykloide betriebene Abrollpaarung, wobei die dicken Kreisbögen auf den dicken Ecken abrollen. Bei Drehung im Uhrzeigersinn würde ein Auflagepunkt durch die Winkelfunktion weiter nach oben gelangen. Der Abrollumfang am Kreisbogen würde ebenfalls nach oben rollen. Damit bleibt der Auflagepunkt zwar nicht in derselben Höhenlage, aber beide Bewegungen verlaufen ähnlich, wodurch wenig bis keine Relativbewegung („kratzen“) nötig wird. Die beiden Kreisbögen könnten zwischen den Abrollecken verbunden werden, was schon wenig Material im Bereich ergibt, der durch die Mitte verbindet. Diese Abrollbögen mit z.B. 4 mm Radius sind unangenehm präzise zu fertigen. Wenn nun Löcher gebohrt werden, um Stifte einzusetzen (strichlierte Kreise), wird das durchverbindende Material weitgehend weggebohrt und die Abrollflächen müssen für die Stifte ausgespart werden. Das sind mit Gründe, von Nähe des mathematischen Optimums abzulassen.
Bei dieser gegenteiligen Auslegung wird man eine fertigungstechnisch und kräftemäßig günstige Lage von Rollen geeigneten Durchmessers wählen. Den Höhenfehler kann man dabei entweder in Kauf nehmen und gegebenenfalls auch davon ausgehen, dass an sich ungewollte Bewegungen oder Verformungen stattfinden, sich also z.B. ein Verschleißnachsteller (der als Abrollfläche dient) z.B. leicht schrägstellt, oder dass ab bestimmten Bremsungen leichte Kratzbewegungen eintreten (die allermeisten Bremsungen finden z.B. bei 14 bis 1/3 Vollbremsverzögerung statt). Oder man kann bei Betätigung der Bremse unvermeidbar eintretende Bewegungen oder Verformungen nutzen, indem man Höhenfehler und andere Bewegung zumindest in die gleich, kompensierende Richtung wirken lässt oder bevorzugt so auslegt, dass sich Höhenfehler und andere Bewegung möglichst gut kompensieren. Diese „andere“ Bewegung tritt bei Trommelbremsen z.B. auf, wenn sich der angepresste Belagsträger bewegt (z.B. um seinen Lagerpunkt) oder wenn sich Sättel von Scheibenbremsen unter Anpresskraft verformen, also z.B. aufweiten und verbiegen.
Im Übrigen können Kratzbewegungen bei Bremsungen sogar weniger ausmachen als z.B. dauernde Reibbewegungen, die von Vibrationen verursacht werden, z.B. von einem unwuchtigen Rad oder Dieselmotor und somit ist auch das (z.B. teilweise) Erlauben von Kratzbewegung verursachenden Höhenfehlern durchaus möglich und kann für Fertigung und Kosten erhebliche Vorteile bringen.
In Fig. 8 ist eine vorteilhafte Lösung einer Bremse 01 , bei der die hohe Anpresskraft möglichst wenig weit geleitet wird, um Material an den hoch belasteten Stellen zu sparen:
Dabei wird bevorzugt ein Gehäuse 014 von der Anpresskraft getrennt und die Anpresskraft möglichst nahe an der Belagsanpressung oder dem dazwischen gelegten Verschleißnachsteller erzeugt. Strichliert sind eingelegte oder sonst wie angebrachte oder gesicherte (geklemmte, geschweißte, geschraubte) Teile mit speziellen Eigenschaften wie z.B. Härte, Verschleißfestigkeit und schwarz sind hier eingesteckte Nadeln oder sonst wie angebrachte oder gesicherte (geklemmte, geschweißte, geschraubte) Teile mit speziellen Eigenschaften wie z.B. Härte, Verschleißfestigkeit. Die Geometrie der Abrollung der schwarzen Nadeln auf den grauen Flächen wird bevorzugt so gestaltet, dass sich die Teile sinnvoll fertigen lassen, dass aber Fehler in der Abrollbewegung z.B. klein bzw. so sind, dass sie durch Spiel, Verformungen, Verlagerungen abfangen bzw. tolerieren lassen, aber auch bevorzugt so wirken, dass Verformungen beim Betätigen möglichst gleich wirken wie die Fehler und sich daher möglichst kompensieren. Hier könnte man z.B. die Länge der bei Betätigung abgerollten Kreisbögen im Vergleich zur Winkelfunktionsbewegung eines Punktes an einer Nadel so wählen, dass sich ungefähr die Anhebung der strichlierten Abrollfläche (rechts) kompensieren lässt. Restfehler werden hier z.B. durch Schrägstellung des belagsanpressenden Teils aufgefangen.
In Fig. 801 ist eine mögliche Ausführung mit einem Hebel mit einer Rolle 033 für die Betätigungsnocke 032 und zwei Enden für zwei Anpressungen, also z.B. als Spreizteil 051 , die z.B. beidseitig des Verschleißnachstellers sein können, so dass der Verschleißnachsteller dazwischen Platz hat. Jedes der beiden Anpressenden kann z.B. die Nadeln, Rollen oder sonstigen Anpressteile beidseitig anwenden, sodass hier z.B. vier synchronisierte Anpressungen entstehen. Auch die Gegenflächen für die Anpressungen müssen natürlich entsprechend positioniert und oftmalig vorhanden sein. Dieser Hebel kann auch zusammengefügt sein, z.B. aus Teilen wie Bandstahl, Blech usw. z.B. geschweißt (angedeutet als Schweißpunkt in Fig. 801 in der Ecke bei der Schrift „Fig. 801“), punktgeschweißt, genietet, geschraubt, geklebt werden, Falt- und Biegeverbindungen verwenden usw.
An jeder dieser Hebelbauformen können auch weitere Funktionen angebracht sein, wie z.B. Verschleißnachstellung, Federn, Schalter, Positionsgeber usw. Durch obige Geometrien können natürlich auch Nichtlinearitäten entstehen, die alle zusammen die geforderte Gesamtnichtlinearität ergeben, d.h. alle hier hebelartig dargestellten Seile sind bevorzugt nichtlineare hebelartige Teile.
In den Fig.9 ist eine vorteilhafte Verschleißnachstellung gezeigt, die vorteilhaft von einem drehbaren Teil 9901 bis 9906 angetrieben wird, das unter einer Umdrehung zurücklegt, aber dafür möglichst viel Verdrehwinkel (weil bei mehr Winkel die Genauigkeit höher sein kann), also z.B. von einer Nocke, einer Kugelrampe oder einem Hebel. Die praktischen Umsetzungen eines drehbaren Teils wie 9901 bis 9906 kann natürlich ganz anders aussehen und angeordnet sein, hier ist nur die Funktionsweise gezeigt.
Die Drehbewegung eines drehbaren Teils 9904 (z.B. einer Nocke) zieht (Pfeil, andere Übertragungsbewegungen sind auch möglich) an einer Rutschkupplung 023, die an einer Nachstellschraube 022 zu drehen versucht, aber nicht drehen kann, wenn der Berührpunkt erreicht ist. Ein absichtliches Spiel würde nicht drehen, wenn die Verschleißnachstellung korrekt ist, nur wenn das Spiel überschritten wird erfolgt die Drehung. Diese Rutschkupplung 023 ist hier mit einer Schlingfeder 024 (rechts) realisiert, wobei natürlich allgemein jede momentbegrenzende Übertragung möglich ist, die auch eine Richtungsvorgabe machen kann (soll), damit die Nachstellschraube 022 z.B. im Wesentlichen in Nachstellrichtung gedreht wird (da ja Verschleiß nur weniger Belagsmaterial verursachen kann, mit Ausnahmen wie z.B. dass sich Bremsstaub sammelt).
Eine andere Antriebsmöglichkeit für die Verschleißnachstellerschraube ist mit den drehbaren Teilen 9901 - 9903 gezeigt, hier wird die Schraube über eine Momentbegrenzung mit einer Feder bei z.B. der Nocke angetrieben, was die Rutschkupplung 023 spart, wobei die Feder gleichzeitig ab einer gewissen Drehung nachstellen und damit den Luftspalt vorgeben kann und das Nachstellmoment begrenzen kann. Das drehbare Teil 9901 kann die Feder bei Nockendrehung gegen den Uhrzeigersinn (was z.B. eine Anpressbewegung wäre) mit den Kreis mitdrehen, was auch noch im weiter gedrehten drehbaren Teil 9902 möglich ist (hier tritt schon Momentbegrenzung durch Federkompression ein). Wenn das drehbare Teil 9903 erreicht, ist der Totpunkt der Kreismitnahme durch die Feder überschritten. Der hinauf gerichtete Pfeil zur Drehlage des drehbaren Teils 9902 deutet an, dass am kleinen Kreis in 9902 eine z.B. ziehende Nachstellbewegung (Drehung) über z.B. eine ratschende Verzahnung 026 an der Verschleißnachstellung 02 auf die Nachstellschraube 022 erfolgt.
Mit dem drehbaren Teil 9906 ist gezeigt, dass auch ein normalerweise nicht bei einer Bremsung verwendeter Teil der Nockendrehung auf die z.B. ratschende Verzahnung 026 wirken kann (Pfeil von 9906), wobei die strichlierte Stellung auf den Pfeil (z.B. einen Stössel) drückt. Allen diesen Vorschlägen kann gemeinsam sein, dass eine Schlingfeder die Nachstellschraube gegen unbeabsichtigtes Verdrehen sichert und die Drehrichtung der Schraube in allen Betriebszuständen sicherstellt. Man könnte hier auch eine andere Ratsche oder Reibung zur Verdrehsicherung vorsehen. Ein Verzicht auf die Verdrehsicherung ist unter bestimmten Umständen möglich, wenn z.B. die Reibung an der Schraube ausreicht, um obige Wirkung zu erzielen.
Die linke Schlingfeder 024 kann z.B. von einem mit dem Schwimmsattel 013 verbundenen Teil gestützt werden. Bei 063 kann z.B. der Innenbordbelag angepresst werden. Die beiden Schlingfedern links und rechts kann man natürlich auch zu einer gemeinsamen machen oder so antreiben, dass eine gemeinsame gegebenenfalls ausreichen kann. Ein Vorschlag für eine gemeinsame oder auch beide ist im drehbaren Teil 9905, wo an einem langen Ende der Schlingfeder eine Betätigung in Pfeilrichtung erfolgt und dabei eine Welle mit dreht (durch weiteres Einschnüren). Das Mitdrehen kann aufhören, wenn die Nachstellschraube mehr erfordert und z.B. zum elastischen Biegen des Betätigungsendes beim Pfeil führen, wobei auch die Gegenrichtung der Pfeilrichtung einen sinnvollen Einsatz finden kann. Die Schlingfeder kann nach Betätigung auch Reibung oder Ratschenwirkung (z.B. auch am anderen Ende) gegen Zurückdrehen der Schraube erzeugen.
Das drehbaren Teil 9904 führt eine Nachstellung ab einer besonderen Nockenstellung aus, das könnte in einem sonst normalen unbenutzten Bereich (oder Richtung) sein, könnte aber auch bei zu viel Nachstellung Nockenhub vorgemerkt (oder durchgeführt) werden, wenn z.B. eine federbetätigte Bremse aufgrund von Verschleiß zu weit betätigt. Das Moment der Nachstellschraube 022 kann z.B. über die rechteste Rutschkupplung 023 begrenzt werden und z.B. die rechte Schlingfeder 024 kann Rückdrehen verhindern und durch Reibung positionshaltend wirken, womit man auf die linke Schlingfeder 024 verzichten kann, es könnte aber auch umgekehrt nur die linke ohne der rechten verwendet werden.
Um Komplexität im Bereich des Verschleißnachstellers zu verringern, werden noch die Figuren 1001 -1002 vorgeschlagen, wobei sich ein drehpositionshaltender und bzw. als Ratsche wirkender Teil gegen einen nichtdrehenden, z.B. mit dem Sattel verbundenen Teil 013 abstützt, hier als Schlingfeder 024 gezeichnet. Zum vereinfachten Antrieb der Nachstellschraube zieht (andere Bewegung wäre auch möglich) z.B. ein Mitnehmer auf der Betätigungsnocke 032 an einem Ende einer Schlingfeder 024, eventuell über eine Führung (gezeichnet als schwarzes Rechteck unter dem Pfeil), womit die Nachstellschraubendrehrichtung gegeben ist und das Schraubenmoment z.B. dadurch begrenzt ist, dass die Zugwirkung der Schlingfeder 024 nur die durch die Seilreibungsgleichung übertragbare Umfangskraft erlaubt.
Ganz ähnlich ist Fig. 1002: Hier wird z.B. statt einer doch recht starren Schlingfeder etwas Elastisches zur Drehung der Nachstellschraube, z.B. ein Seil, Draht oder eine Schnur, auf einer Rolle 9907 aufgerollt. In den Zug der möglichen Nocke 032 ist z.B. etwas Moment- bzw. Hubbegrenzendes eingefügt ist, hier als elastische Schlaufe mit rechteckigem Anschlag angedeutet. Gezeigt werden können natürlich zu all diesen Nachstellungen nur grundsätzliche Prinzipien, praktische Ausführungen werden (auch ganz) anders aussehen bzw. sich nur an Prinzipien orientieren. Die Betätigung einer grundsätzlichen Nachstellbewegung kann auch aus jedem bewegtem Teil erfolgen (also z.B. Anpresshebel, Kugelrampe, Getriebeteil usw.), die Nocke dient in den Figuren nur repräsentativ der Erklärung.
All diese Verschleißnachstellungen können natürlich nicht nur während des Betätigungsvorgangs durchgeführt werden, sondern auch an speziellen Stellen der Drehbewegung von Nocke, Kugelrampe oder Hebel, die sonst zur Bremsung nicht verwendet werden und dabei die Größe der Nachstellung vorgeben und/oder momentbegrenzt nachstellen. Man kann dabei auch Bauteile sparen, wie z.B. eine Drehmomentbegrenzung, wenn der Verdrehvorgang der Nachstellschrauben anders beherrscht wird, z.B. über den Verdrehwinkel von Nocke, Kugelrampe oder Hebel.
Fig. 11 zeigt mögliche Aufbauvarianten, die Signale in die Elektronik 101 von der Umgebung bekommen (z.B. Verzögerungswunsch bzw. Bremsmoment von Bremspedal) und gegebenenfalls Signale aus der Elektronik 102 an die Umgebung abgeben (z.B. Bremsmoment bzw. Temperaturen), jeweils z.B. über CAN, analog, PWM, Funk, Bluetooth, WIFI. Dazu können noch Bremsfunktionen 105 beliebig in die Bremse gelangen, z.B. mechanische Handbremse, mechanische Notbremse.
Fig. 11 zeigt die prinzipiellen Teile eines Aufbaues in vollem Umfang (d.h. es können auch nur Teile von Fig. 11 verwendet werden) mit einer übergeordneten Fahrdynamiksteuerung 10 („Vehicle Dynamics“ für z.B. ABS, ESC, sway control, blending), die zentral für ein Fahrzeug sein kann, aber auch in Kopien oder Varianten in einzelnen Steuergeräten oder auch vorläufig unbenutzt für späteren Funktionsaufbau. Davon wird in der Regel ein Bremsmoment an die Bremsmomentsteuerung 044 (oder Regelung, wenn Bremsmoment ermittelbar) gegeben, welche die Motorelektronik 043 steuert.
Es kann z.B. in einer Aufbauvariante alles obige in eine Elektronik an oder in einer EMB eingebaut sein, es kann aber auch in einem anderen Extremfall für alles einzelne Elektronikgruppen geben, die an beliebigen Stellen sein können, so z.B. die Motorelektronik 043 in einer EMB oder z.B. gemeinsam für zwei EMB an einer Achse. Es können Steuergeräte auch Berechnungen für andere EMBs mit übernehmen, z.B. wenn aus Sicherheitsgründen mindestens 2 Berechnungen verfügbar sein oder verglichen werden sollen.
Links ist eine Trommelbremse 01 (z.B. als „duo-Servo, bei der beide Beläge auseinander gespreizt werden und dann über die Bremskraft ein Belag den anderen mitbetätigt und durch Mitdrehung dann der in Drehrichtung zweite Belag eine Abstützung auf einer Nocke findet), bei der die Mitnahmekraft eine Nocke oder Nichtlinearität 03 leicht verdreht (oder eine sonstige Kraft- oder Wegerfassung vorgesehen ist) und ein Vergleich zwischen Soll-Mitnahmekraft (gefordertes Bremsmoment) und festgestellter Mitnahmekraft (Mitnahmekraftmessung 064, Ist- Bremsmoment) die EMB so regelt, dass das Ist-Moment möglichst dem Soll -Moment entspricht (z.B. in einem Analog- oder Digitalregler 065). In diesem einfachen Fall könnte man z.B. ein analoges Soll-Bremssignal 101 (z.B. an einem Zweirad oder Anhänger) an z.B. einer Operationsverstärkerschaltung anlegen und den Aktuator betätigen, bis das Ist-Bremsmoment möglichst stimmt. Eine Soll-Bremswirkung könnte man an einem Fahrradanhänger z.B. aus einer Deichselauflaufkraft (die von Schwingungen, z.B. Tretschwingungen bereinigt ist) und/oder Raddrehzahlveränderung und/oder Fahrereingabe (z.B. Handbremshebelstellung) (z.B. über Funk, Bluetooth, WiFi) gewinnen. In einem einfachsten Fall würde einfach ohne echte Mitnahmekraftmessung die Aktuatorposition (z.B. über eine Kennlinie) vom Soll- Bremswunsch gesteuert und z.B. händisch ein Verschleiß nachgestellt werden, wie das bei z.B. Zweiradbremsen fallweise auch bei mechanischen Bremsen gemacht wird.
Man könnte damit z.B. auch existierende magnetbetätigte Trommelbremsen, bei denen der „Magnetstrom“ über ein PWM-Signal gesteuert wird, genauer machen, indem man das Ist-Bremsmoment feststellt und bei zu hohem Ist-Bremsmoment PWM-Impulse ausblendet.
Die rechte Scheibenbremse 01 ist z.B. über Feder, nichtlineare Federstellung an die Nocke und die nichtlineare Nocke betätigt und wird durch den Aktuator (Motor 041 ) gelöst, wobei auch mehrere Motoren 041 eingestellt werden können. Eine Anpresskraftmessung 055 kann vorgesehen sein. Die Anpresskraft kann auch aus Aktuatormoment und augenblicklicher Nichtlinearität ermittelt werden, gegebenenfalls unter Einbeziehung der augenblicklichen Federwirkung. An den Bremsen 01 können natürlich beliebige Messungen durchgeführt werden wie z.B. Temperatur, Verschleiß usw. Die „vehicle dynamics“ 10 wird natürlich bevorzugt Fahrzeugdaten 103 wie Radlast, Drehzahl, Temperatur, Regen, Fahrzeuggeschwindigkeit, Verzögerung, Gierrate, Lenkwinkel empfangen bzw. austauschen. Bevorzugt in der „vehicle dynamics“ 10 (auch an anderer Stelle möglich) können „selbsterzeugte Signale“ 104 entstehen bzw. kommuniziert werden wie z.B. mit einem Verzögerungssensor, Berechnung einer Auflaufkraft um z.B. ohne Bremssignal oder Bremssignalgeber auch bremsen zu können und/oder es kann z.B. das aktuelle Bremsmoment abgeschätzt werden und gegebenenfalls mit dem Sollwert z.B. in einer Regelung eingeregelt werden oder für die Steuerung verwendet werden.
Einen Vorschlag für eine mechanische „Bremskraftregelung“ zeigt Fig. 12 als mechanische Regelung der Bremskraft, hier bei Servo-Trommelbremse mit Unterstützung in einer Drehrichtung (Uhrzeigersinn): Eine Trommelbremse 01 mit Federn für Luftspalterzeugung 07 (unten haben sie auch eine zusammenhaltende Funktion) stützt die Mitnahmekraft auf der Bremsschuhabstützung 069 ab, die hier z.B. als Exzenter die Mitnahmekraft auf einen Zeiger gibt und die Federn als Mitnahmekraftmessung 064 wirken. Der obere Pfeil bei der Mitnahmekraftregelung 065 zeigt, dass zuviel Bremskraft den Lagerpunkt des Spreizteilantriebs 052 nach links zieht und damit die Betätigung entlastet und damit am unteren Pfeil der Mitnahmekraftregelung 065 so wirkt, als ob die Ansteuerung durch die Nichtlinearität 03 bei Anpressung 05 weniger betätigen würde und damit weniger Bremsung bewirkt.
Je höher die Selbstverstärkung ist, desto kleiner ist die Betätigungskraft, daher ist hier eine „Servobremse“ mit „Bremskraftregelung“ in einer Richtung gezeigt. Bei zu viel Bremskraft wird Weg aus der mechanischen Betätigung herausgenommen, was umso leichter geht, je geringer die Betätigungskraft ist. Man kann das Verfahren entfernt mit der Gegenkopplung eines Operationsverstärkers sehen, allerdings ist hier die mechanische Verstärkung nicht hoch.
Das kann auch gemäß Fig. 13 mit Rückziehwirkung in beiden Fahrzeugfahrtrichtungen erfolgen: Dabei besteht Fig. 13 prinzipiell aus den Teilen der Fig. 12, nur ist in Fig. 13 die Drehrichtung und damit die Mitnahmekraft an der Mitnahmekraftmessung 064 umgekehrt, womit keine Reduktion der Bremsung durch Zurückziehen des Lagerpunktes beim Spreizteilantrieb 052 möglich wäre. Deshalb ist in Fig. 13 spiegelsymmetrisch zur Bremsschuhabstützung 069 eine zweite Mitnahme (Pfeil nach links oben), die dann an den Pfeil nach links oben beim Spreizteilantrieb 052 weitergegeben wird und in dieser Drehrichtung zum Zurückziehen führt.
Das Verfahren ist auch bei Scheibenbremsen, insbesondere bei hoch selbstverstärkenden wie der „Keilbremse“, möglich, da bei zu viel Mitnahme eines Scheibenbremsbelages auch hier die Betätigungsbewegung zurück genommen werden kann. Es handelt sich natürlich um prinzipielle Funktionsdarstellungen und die praktische Umsetzung kann auch (völlig) anders aussehen.
Fig. 1401 zeigt, wie eine Nichtlinearität für schnelle Belagsbewegung zurückweichen kann, z.B. beim Berühren des Belages: Wenn die erste Nocke zu steil ist, kann sie gegen die Feder zurückweichen (strichliert), bis die weniger steile und längere (dick) zum Tragen kommt, die durch weniger Steigung und gegebenenfalls mehr Winkel ein geringeres Drehmoment braucht. Sie kann anfangs sehr steil sein, z.B. zum Erkennen des Berührpunktes und die einsetzende Zurückdrehung kann z.B. gemessen werden. Eine Fühlnocke für Berührpunkterkennung kann z.B. aus Blech sein, weil hier nur eine kleine Kraft auftritt. Die erste Nocke kann z.B. so steil beginnen, dass sie bei korrektem Luftspalt an einem korrekten Aktuatorwinkel bei Belagsberührung etwas zurückgedreht wird und dann schnell Anpressung aufbaut und dann in die zweite Nocke übergeht. Bei zu wenig Luftspalt kann man die Zurückverdrehung früher beobachten (und die Beobachtung verwenden), bei zu viel Luftspalt später. Insbesondere könnte die spätere Nocke eine Betätigbarkeit unter allen Umständen garantieren und die frühere Nocke eine besonders vorteilhafte, z.B. schnelle Betätigung versuchen. Statt der Feder könnte auch z.B. eine Rutschkupplung verwendet werden.
Fig. 1402 zeigt eine Nockenanordnung ähnlich einem „Automatikgetriebe“: eine Nocke kann zurückweichen, um eine Betätigung mit langsamerer Belagsbewegung zu ermöglichen, wenn für die schnelle Belagsbewegung das Antriebsmoment höher würde als die Feder erlaubt: Bei zu viel Nockenantriebsmoment verstellt sich die Nocke (strichliert) z.B. bei heißer Scheibenbremse oder kalter Trommelbremse, d.h. die Nocke wird durch die einwirkenden Kräfte in die strichlierte Lage zurückgedrückt. Die Zurückverstellung kann z.B. auch gemessen werden. Die Drehachse der Nockenverstellung 036 kann auch mit der Nockendrehachse 034 zusammenfallen: z.B. kann eine Bremsposition vom Aktuator vorgegeben werden und die Nocke folgt erst, wenn z.B. einsetzende Selbstverstärkung dies erlaubt.
Fig. 1403 zeigt, dass verschiedene Verstelldrehpunkte möglich sind, um auch z.B. den Hub zu reduzieren, wenn z.B. bei verschlissenen Belägen die Bremse steifer wird. Man sieht wie ähnlich zu Fig. 1402 die Nocke hier z.B. aufgrund zu steilem Beginn zurückgedrückt wird (fette Rolle 033, fette Nocke 032). Bei weiterer Nockenbetätigung kommen Nocke und Rolle in die nicht-fette Lage, können aber auch (abhängig von der Steigung und den Kräften) auf die strichlierte Lage zurückgedrückt werden. Die Zurückverdrehung kann auch weniger Endhub auf die Rolle geben, was auch korrekt sein kann, wenn z.B. die Bremse steifer als erwartet ist oder mehr Nockendrehwinkel verwendet werden kann. Es kann auch eine Vorverstellung erfolgen wenn z.B. die Bremse weicher als erwartet ist oder mehr Luftspalt als erwartet vorhanden ist.
Ähnliche Effekte wie oben beschrieben lassen sich z.B. auch mit mehreren (auch nichtlinearen) Kugelrampen bewirken oder mit verstellbaren oder verstellenden Hebelübersetzungen, wie Fig. 1404 zeigt: Hier stellen die Pfeile drehbare Hebel dar mit einer elastischen Verbindung (angedeutete Feder). Unter Belastung wird die Feder komprimiert, die Verbindung kürzer und durch die sich neu einstellenden Winkel werden die Momente an den Hebeln geändert.
Fig. 15 zeigt Verschleißnachstellungen (die mit dem elektrischen Bremsaktuator betätigt werden) an Trommel- und Scheibenbremsen, bei denen z.B. die korrekte Größe des Luftspaltes durch Spiel bzw. Nockenverdrehung hergestellt wird, bei denen aber auch (u.U. durch Verzicht auf das Betätigungsspiel) die Erfassung des Berührpunktes und die Nachstellung getrennt werden können und der Berührpunkt z.B. durch Messungen am Bremsaktuator festgestellt werden kann und damit eine Nachstellung ausgelöst werden kann, die z.B. in einem sonst zur Bremsung unbenutzten Bereich des Bremsaktuators liegen kann. Bei Trommelbremsen gibt es einerseits die vorteilhafte Möglichkeit, die Nachstellung in der Trommel mit Nachstellschrauben zu machen und anderseits die Möglichkeit, auf vorhandenen, z.B. druckluftbetätigten Trommelbremsen aufzubauen, indem eine linearisierende sogenannte S-Cam 056 den Belagshub auch über den Verschleiß abdecken kann und außerhalb an der Anlenkung eines Betätigungshebels die S-Cam zur Verschleißnachstellung gegen den Hebel verstellt werden kann, was in diesem Verfahren mit der Energie das elektrischen Bremsaktuators erfolgt. Dabei kann die S- Cam 056, die z.B. über die Rollen 066 auf die Bremsschuhe drückt, nicht nur linearisierend wirken, sondern auch ausgleichend und z.B. die Steifigkeitsänderung der Bremse über den Belagsverschleiß über ihre Kennlinie kompensieren. Eine Schnecke kann z.B. mit dem Verschleißnachsteller gegen ein Schneckenrad gedreht werden, um die Lage der S-Cam 056 gegen den Spreizteilantrieb 052 zu verdrehen. Dazu kann ein Mitnehmer 025 (z.B. angeordnet an der Nichtlinearität 03) z.B. nach Überschreiten eines absichtliches Spiels (das den Luftspalt definieren kann) über z.B. eine Momentbegrenzung (z.B. Rutschkupplung 023 oder Feder) die Lage der S-Cam 056 gegen den Spreizteilantrieb 052 verdrehen oder z.B. auf die Verschleißnachstellung 02 einer z.B. Trommel- oder Scheibenbremse (Pfeile) einwirken. Andere Möglichkeiten sind z.B. verstellbare Nocken 035, wobei z.B. eine Verschleißnachstellung erfolgen kann, wenn eine steile Nocke z.B. bei Betätigung zu weit voreilt oder z.B. keine Verschleißnachstellung erfolgt, wenn z.B. eine steile Nocke bei Betätigung zurückgedrückt wird.
Fig. 16 zeigt, dass eine Nocke nicht aus festem Material sein muss, sondern z.B. auch eine wie auch immer verformbare Nocke 037 oder verstellbare Nocke 035 sein kann. Es kann z.B. auch ein Draht oder Stab mit z.B. rundem oder rechteckigem Querschnitt gebogen werden, um einerseits kostengünstig eine glatte Rolloberfläche für die Rolle herzustellen. Andererseits kann die federnde Wirkung dieses gebogenen Stabes auch ausgenutzt werden, um eine automatische Anpassung von Hub und Steigung an jeder Stelle zu bekommen: Dick gezeichnet ist eine unbetätigte Ausgangsstellung, dünn gezeichnet wäre theoretisch eine etwas betätigte Stellung. Durch Zurückfedern des gebogenen Stabes (verformbare Nocke 037) geht er in die strichlierte Stellung zurück und hat dabei weniger Steigung. Wenn nun die Kraft der Rolle 033 gegen den federnden Stab (verformbare Nocke 037) größer als erwartet ist, federt er noch weiter zurück und bekommt noch weniger Steigung und damit ein kleineres „Nockenantriebsmoment“, da der gebogene Stab ja als Nocke wirkt.
Dieser Vorgang kann sich an jeder Stelle wiederholen. Obwohl damit eine Art „Automatikgetriebe“ entsteht, wird dabei der Aktuator (der z.B. diese „Nocke“ direkt oder über z.B. ein Zahnradgetriebe antreibt) definitionsgemäß nie bei konstantem Nockenantriebs- oder Aktuatormoment betrieben, weil ja immer steigendes Antriebsmoment für mehr Zurückbiegung nötig ist. Die rechte Abbildung zeigt, dass der gebogene Stab (verformbare Nocke 037) selbst wenig bis kein Federverhalten haben kann und das Federverhalten aus Abstützungen gegen ein Mittelteil stammt, was einer verstellbaren Nocke 035 entspricht.
Das Zurückbiegeverhalten hängt von der Federeigenschaft des Stabes ab, von der Lage und Art der Einspannstelle (die auch z.B. nur ein Drehpunkt sein könnte) und es kann zusätzlich, auch bereichsartig durch weitere verhaltensbeeinflussende Federn (am strichlierten Bereich von der verformbaren Nocke 037 bestimmt werden. Dies könnte auch oder zusätzlich durch blattfederartigen Aufbau aus z.B. mehreren oder lokal mehreren oder verschieden gekrümmten Federstäben gestaltet werden. Die verformbare Nocke 037 kann vorgespannt sein, damit z.B. dann keine zusätzliche Verformung eintritt, wenn er der vorgespannten Kontur folgt, wobei die Vorspannung im Knick des Pfeils nach links unten angedeutet ist. Bei 034 kann man sich die Nockendrehachse vorstellen und 038 kann eine mehr oder weniger ausgeprägte Einspann- oder Befestigungsstelle sein.
Bei einem konstanten Aktuatormoment würde die momentermittelnde Feder (die zurückweichende Federwirkung) immer gleich weit belastet. Da die Federlänge hier die Verstellung vorgibt, kann nie konstantes Aktuatormoment vorliegen. Die augenblickliche Nichtlinearität wird durch dieses Verfahren im Betrieb des Aktuators automatisch eingestellt, aber nicht in der Auslegungsberechnung einer einzigen Nichtlinearität. Die Nichtlinearität kann auch so ausgelegt sein, dass mit jeder Federänderung eine neue vorteilhafte Nichtlinearität erreicht wird, dass z.B. bei Federstauchung eine flachere Stelle der Nocke nachfolgt. Durch die Federänderung und augenblickliche Nichtlinearität kann gut auf Anpresskraft geschlossen werden, um eine besonders genaue Verschleißnachstellung durchzuführen.
Eine besonders vorteilhafte Auslegung wäre z.B. ein „Nocke“ als gebogener Federstab, der anfangs besonders viel Belagshub macht, mehr als z.B. bei korrektem Luftspalt und Elastizität der Bremse mit vollem Belag erforderlich. Durch besonders schnelle Belagsbewegung im Luftspalt kann man den Berührpunkt gut durch Messungen am Aktuator (z.B. Moment, Strom, Position) feststellen. Dazu kann auch z.B. die Verformung des Stabes erfasst (Messung, Schaltfunktion) werden. Ab Berührung kann schnellstmöglich Anpresskraft für Fahrzeugverzögerung aufgebaut werden. Sollte der Luftspalt kleiner sein (auch durch z.B. Bremsscheibendehnung), wird der Stab für kleinere Steigung zurückgebogen. Das wiederholt sich an jeder Stellung bis zu einer Endstellung. Wenn nun aufgrund verschlissenen Belages die Bremse steifer ist, wird der Stab wiederum mehr zurückgebogen und dabei auch der Hub verringert.
Dieses Verfahren „verliert“ gegebenenfalls Betätigungsenergie in die Stabverformung, braucht also um diese mehr Betätigungsenergie als eine starre Nichtlinearität.
Bevorzugt kann schnellstmöglich Verzögerung herbeigeführt werden, was aus Sicherheitsgründen bei starrer Nichtlinearität nicht möglich wäre, weil ja mögliche unerwünschte Zustände auch betätigbar sein müssen und zu einer suboptimalen starren Nichtlinearität führen würden. Allerdings wird bei diesem Verfahren bei steifer Bremse (verschlissene Beläge) gegebenenfalls mehr Energie in Verbiegung gesteckt als bei weicherer Bremse. Dem steht gegenüber, dass sich der Unterschied zwischen vollen Belägen und verschlissenen Belägen bei starrer Nichtlinearität wiederum in suboptimaler Nichtlinearität zur Abdeckung „von allem“ niederschlägt. Wenn eine Vorspannung vorhanden ist, kann die zur Federung verlorene Energie kleiner bzw. null sein.
Fig. 17 mit Aktuatorwinkel auf der X-Achse und Aktuatormoment auf der Y-Achse zeigt auf der positiven X-Achse verschiedene durchlaufene Belagsanpresskräfte, die natürlich auch am Bremsaktuator als Moment erfasst werden können. Es kann aber auch in negativer X-Achse einen Bereich 111 geben, in dem kein Belagshub (oder nur geringer, kein „funktionaler“) gemacht wird, in dem also die augenblicklichen mechanischen Verluste Sichtbar werden, die ohne Anpresskraft entstehen. Es kann einen Bereich 112 geben, in dem eine einsetzende Verschleißnachstellung und/oder Federn in Verschleißnachstellung für das Aktuatormoment bestimmend werden. Im Bereich 113 kann eine tatsächliche Drehbewegung in Verschleißnachstellung mehr Akuatormoment erfordern. Im Bereich 114 kann eine tatsächliche Drehbewegung in Verschleißnachstellung und/oder Rutschkupplung das Aktuatormoment weiter steigen lassen. Ab 115 kann eine voll durchgeführte Verschleißnachstellung und/oder ein Endanschlag (z.B. für Aktuatorwinkel), gegebenenfalls mit einer Feder, das Aktuatormoment nochmals steigen lassen. Die hier negative Aktuatorbewegung dient also hier zum Ermitteln dieser Bereiche und zur Auslösung dieser Aktionen und Bewegungen und gegebenenfalls zur Aktuatormomentermittlung. Prinzipiell soll dabei kein Hub am Belag entstehen, ein kleiner positiver Anpressweg muss aber hier nicht stören.
Sobald Belagshub gemacht wird, kann man gegebenenfalls zusätzlich zu den Verlusten ohne Belagsbewegung mindestens eine Federwirkung 116 feststellen, die z.B. der Belagsabhebung dient. Bei weiterem Belagshub kann eventuell eine Verschleißnachstellung 117 einsetzen, die ebenfalls am Aktuatormoment sichtbar werden kann. Ab dann findet mit steigendem Aktuatorwinkel Belagsanpresskraft statt. Die Verschleißnachstellung inklusive Federwirkung kann auch, wie dargestellt und oben beschrieben, in sonst zur Bremsung ungenutzten Aktuatorpositionen stattfinden, hier als „negative Belagsbewegung“ dargestellt, die es natürlich nur aus Sicht des Aktuatorwinkels gibt. Es kommt natürlich zu einer Verschiebung der Kurven (vor allem ab Belagsanpressung), wenn eine Verschleißnachstellung (z.B. mit dem Bremsaktuator) gemacht wird. Den Verlauf der Kurven im Anpressbereich wird man z.B. im Bereich 118 durch Anforderungen bestimmen, z.B. weniger Aktuatormoment bei heißer Bremse für kostengünstigeren Motor bzw. z.B. im Bereich 119 durch Geometrie und mechanische Belastbarkeit bestimmen, weil z.B. durch einen kleinen Luftspalt hohe Klemmkräfte auftreten können. Die strichlierten Kurven zeigen also einen kleineren (links) und größeren (rechts) Luftspalt als im Vergleich zur vollen Kurve. Insbesondere die bereits gezeigten verstellbaren Nocken können so ausgelegt werden, dass sie so steil beginnen, dass der Berührpunkt sehr genau erkannt werden kann, z.B. dadurch, dass die Verstellung durch Zurückdrehen gegen die Feder bei Betätigung zu früh einsetzt, wenn zu wenig Luftspalt eingestellt ist oder Wärmedehnung vorliegt und dass die Zurückverdrehung ab dem Kontaktpunkt dann noch nicht einsetzt, wenn der Kontaktpunkt bei Betätigung zu spät kommt und zu viel Luftspalt eingestellt ist. Diese Zurückverstellbarkeit und damit Steigung kann vorteilhaft so gewählt sein, dass durch große Steigung eine sehr genaue Erfassung dieser kleinen Kräfte gelingt, aber durch Zurückverstellbarkeit immer eine Steigung gefunden werden kann, die eine sichere Bremsbetätigung erlaubt.
Ähnliches kann auch mit mehreren linearen oder nichtlinearen Kugelrampen erreicht werden oder Hebelübersetzungen mit Verstellmöglichkeit.
Fig. 18 zeigt bei sonst gleicher Beschriftung die Belagszustände (Belagshub auf X- Achse, Belagsanpresskraft auf Y-Achse) zu Fig. 17. Die Aktuatorbewegung ohne Belagshub ist in Fig. 18 nicht dargestellt.
Fig. 19 zeigt eine mögliche Montage einer EMB an einem Radnabenmotor für z.B. ein Fahrrad, Fahrradanhänger, Moped usw., wobei natürlich ein Radnabendynamo gleichwertig in Frage kommt. Eine Achse 122 kann einseitig oder beidseitig befestigt werden und hat Radlager 121 beliebiger Art und Zahl, die im Wesentlichen stehende Teile 124 (z.B. Spulen, Getriebe usw.) mit drehenden Teilen 123 (z.B. Magnete usw.) lagern. Es kann Anschlusskabel 126 für Radnabenmotor oder Dynamo und Anschlusskabel 127 für die EMB geben, wobei die Kabel bevorzugt auf der gleichen Seite der Bremse sind, am besten auf der befestigten bzw. der Fahrzeuginnenbordseite bzw. bevorzugt an der Seite der Bremse, die sich im Wesentlichen nicht dreht und z.B. eine Montageplatte (oder sonst wie geformtes Teil) für Trommelbremsteile 125 hat, auf der z.B. auch in beliebiger Anordnung ein Aktuator 04 (oder Aktuatorteile wie z.B. Federn) sein kann bzw. kann der Aktuator (oder Teile) auch von einem anderen Ort wirken. Es wird noch die Bremstrommel 012 geben (mit Bremsbelägen 063) und die Bremstrommel kann z.B. zusammen mit einem rotierenden Bremsteil gefertigt sein oder daran befestigt wie die Trommelbefestigung 128, wobei auch eine Wärmeisolation 129 dazwischen sein kann. Günstig kann sein, dass sich das Rad mit der Bremse bzw. die Bremse leicht abziehen bzw. entfernen lässt (dass z.B. auch die Bremstrommel mit entfernt wird) und möglichst die Kabelverbindungen dabei nicht getrennt werden müssen, und wenn möglich keine gefetteten beschädigungs- oder verlustgefährdeten Teile nach Abziehen exponiert werden. Auch wenn in Fig. 19 eine Bremstrommel 012 mit dem Brembsbelag 063 reibt, können beliebige andere Reibgeometrien verwendet werden, also auch Scheiben bzw. konische. Wenn die „Bremstrommel“ konisch ist, kann ein konischer Belag zum Betätigen axial hineingedrückt werden, z.B. mit einer (auch nichtlinearen) Kugelrampe. Durch die Mitnahme (Bremskraft) kann zusätzliche Anpressbewegung erzeugt werden, z.B. durch eine (auch steil verlaufende bzw. auch nichtlineare) Anpressbewegung (von z.B. einer Kugelrampe oder eines Teils einer Kugelrampe), indem z.B. eine steile Rampe durch die Mitnahme leicht mitgedreht wird, was in einer Fahrtrichtung oder in beide wirken kann. Eine derartige oder ähnliche Bauweise bzw. Konusbremse ist natürlich auch ohne elektrische Maschine möglich.
Als besonders vorteilhafte Ausführung wird empfohlen, dass der Motor bzw. Generator oder Dynamo auch elektromagnetisch erregt werden kann (bzw. auch als Kombination elektromagnetisch und Permanentmagneterregung), statt wie heute üblich permanenterregt: Wenn kein oder wenig Strom produziert werden soll, kann man das sich als Rollwiderstand äußernde magnetische Schnappen stark reduzieren, wenn nicht magnetisiert wird, andererseits kann auch die Spannung als Generator mit stärkerer Erregung erhöht werden bzw. das Drehmoment als Motor bzw. kann die Motordrehzahl mit Feldschwächung erhöht werden, zusätzlich sind keine seltenen Magnetmaterialien nötig. Besonders vorteilhaft kann damit in weiteren Bereichen ein Motor- bzw. Generatormoment mit dem Moment der Reibungsbremse koordiniert werden bzw. eine Generatorspannung für besseres regeneratives Bremsen bzw. bessere Batterieladung erreicht werden. Die (auch zusätzliche) elektromagnetische Erregung kann natürlich auch verwendet werden, wenn Motor, Generator bzw. Dynamo baulich von der Bremse getrennt ist. Den Erregerstrom würde man bevorzugt ohne Schleifringe, also ähnlich einer Trafowirkung in drehende Teile übertragen und bevorzugt den Strom für die Leistung an einem stehenden Teil übertragen. Alternativ oder zusätzlich kann man auch die Umlaufgeschwindigkeit eines der beiden (Rotor bzw. Stator) erhöhen (z.B. über Getriebe, aber auch elektrisch) bzw. die Relativgeschwindigkeit zwischen Rotor und Stator. Elektrisch kann man das z.B. dadurch machen, indem z.B. dem „Feld“ (das z.B. am Rotor sein kann) eine zusätzliches Drehfeld überlagert wird: Das Feld kann üblicherweise mit Gleichstrom erzeugt werden, hier wird auch vorgeschlagen, dass man es auch als Drehfeld erzeugen kann und damit die Relativgeschwindigkeit zwischen Leistungsspulen (z.B. Stator) und Feld erhöhen kann. Damit kann man z.B. die Spannung eines Generators bei sinkender Drehzahl höher halten oder auch die Baugröße eines z.B. Generators durch scheinbar höhere Drehzahl verkleinern. Man könnte das auch als Wander- bzw. Drehfeldmaschine bzw. -Generator bezeichnen.
In Fig. 20 ist die Problematik eines heute bei Trommelbremsen üblichen “schraubenzieherähnlichen” Spreizteils 051 erklärbar: es erzeugt bei Verdrehung um den Spreizteildrehpunkt 057 kratzende Verluste (z.B. an den Bremsschuhen 067), hat einen nichtlinearen, cosinusförmigen Hub, der bei waagrechter Stellung Null wird und bei meist fix gelagertem Drehpunkt keine Ausgleichsmöglichkeit für unterschiedliche Belagsstärken hat.
In Fig. 2101 werden daher Verbesserungen vorgeschlagen: eine Nichtlinearität 03, die auch als Betätigungsnocke 032 oder ähnlich einem Teil einer S-Cam 056 ausgebildet sein kann, rollt z.B. reibungsvermindert auf der Rolle 033 und kann den Drehpunkt Nockendrehachse 034 auch am linken Bremsschuh 067 haben, um beidseitige Belagsanpressung zu erwirken. Mit dem Pfeil nach unten ist angedeutet, dass die Verschleißnachstellbetätigung der Verschleißnachstellung 02 durch z.B. einen nicht zur Bremsung genutzten Bereich 082 der Nichtlinearität 03 betätigt werden kann, der keinen Hub macht und für den Bremsvorgang deshalb nicht genutzt wird, wobei die Nachstellkraft auch über eine Rutschkupplung (strichliert) begrenzt werden kann bzw. kann Kraft und/oder Weg auch über eine Feder für Verschleißnachstellung 021 beeinflusst werden. Eine Vormerkung für eine Verschleißnachstellung oder Auslösung einer Verschleißnachstellung bei zu viel Hub (ähnlich selbstnachstellender PKW Trommelbremse) kann auch über einen zur Bremsung benutzten Bereich 081 erfolgen, wobei wiederum eine Rutschkupplung, Feder oder sonstige Beeinflussung möglich ist. Der Verschleißnachstellerbereich um die Verschleißnachstellung 02 kann auch die Bremskraft eines Schuhs an den anderen weiterleiten und sogenannte Servobremsen erlauben. Die Verschleißnachstellerseite der Nocke kann auch Hub machen, um den Anlegepunkt zu ermitteln (über Aktuatormoment, Rutschkupplung usw.) und für das Aktuatormoment kann eine Feder als Referenz dienen, womit der Beginn der Belagsanpressung ermittelbar ist.
In Fig. 2102 ist gezeigt, wie ein Aktuator 04 z.B. eine Duplextrommelbremse betätigen kann, wobei die Nockendrehachsen 034 z.B. fix gelagert sein können und z.B. Nichtlinearitäten 03, linearisierende Betätigungsnocken 032, auch wie ein Teil einer S- Cam 056 die Schuhe anpressen und die Betätigungen dieser Nocken z.B. mit einem angedeuteten Gestänge verbunden sein können. Eine Verschleißnachstellung kann z.B. die Nocke(n) in Drehbewegung (z.B. mit einer Ratsche) nachstellen bzw. vordrehen (wie z.B. bei S-Cams bekannt) oder z.B. in einem nicht zur Bremsung verwendeten Bereich entgegen der normalen Betätigungsrichtung eine Nachstellung auslösen. Unten in Fig. 2102 ist gezeigt, dass ein Spreizteil 051 üblicherweise z.B. von einem Seilzug betätigt wird (Pfeil) und hier jede mechanische günstige Form haben kann, die bevorzugt den Bewegungen während der Belagsanpressung folgt. Nötige Ausgleichsbewegungen können im Spiel der Bauteile aufgefangen werden, sodass möglichst wenig “kratzende” Bewegung zwischen den Teilen erfolgt.
Fig. 22 zeigt eine Betätigungsnocke 032 kombiniert mit einem Hebel wobei die Bewegungen von Anpressung 05 und Belagsträger bevorzugt so sind, dass sie möglichst gleich, d.h. mit geringer Relativbewegung, verlaufen und die Relativbewegung bevorzugt durch vorhandenes Spiel aufgefangen wird. Die Betätigungsnocke 032 kann z.B. durch den Pfeil angedeutet eine Nachstellung an der Verschleißnachstellung 02 durchführen. Es könnte auch z.B. ein Elektromagnet ziehen (Pfeil bei Rolle 033) statt der drückenden Betätigungsnocke 032. Strichliert zeigt den voll gebremsten Zustand.
Die Figuren 2301 - 2302 machen Vorschläge zur Bremskraftmessung, wie sie auch abgewandelt mit allen gezeigten Bremsen kombiniert werden können. Fig. 2301 zeigt grundsätzliche Möglichkeiten, wie bzw. wo in einem geschützten Bereich (innerhalb einer Trommelbremse, ohne Gewalteinwirkung von außen) Mitnahmekraftmessungen 064 erfolgen werden können. Der kleine rechtszeigende Pfeil oberhalb der Nocke deutet an, dass z.B. in einem Bereich ohne funktionalen Belagshub auch eine etwaige Federkraft, z.B. einer Belagsrückziehfeder, gemessen werden kann. Da die direkten Mitnahmekräfte entsprechend hoch sind, macht Fig. 2302 den Vorschlag, die hohe Mitnahmekraft (z.B. mit einem Hebel) in eine kleinere mit größerem Weg zu wandeln und am Pfeil des Hebels Kraft oder Weg zu messen oder auch nur eine schaltende Funktion, z.B. mit dem angedeuteten Anschlag (kurzer, dicker, senkrechter Strich), die z.B. bei einem kleinen Bremsmoment den Beginn nutzbarer Anpresskraft zeigt und damit einen Punkt auf der augenblicklichen Kraft-Wegkennlinie.
Ein Beispiel einer umfassenden Bremse 01 ist in Fig. 24 prinzipiell dargestellt, d.h. sie kann mit einer Bremsscheibe 011 aber auch jeder anderen Reibung wie einer Trommel oder z.B. linear verlaufend angewandt werden und natürlich müssen nicht alle angeführten Teile verwendet werden bzw. können auch Funktionen anders ausgelegt sein (z.B. energieloses Lösen oder energieloses Betätigen). Sie wird hier beispielhaft von einem Spreizteil 051 über eine Anpressung 05 (die z.B. auch eine Verschleißnachstellung enthalten kann) von einer Nichtlinearität 03, z.B. einer Nocke 032 betätigt, wobei z.B. eine (oder mehrere, auch für Abheben aller Beläge) luftspalterzeugende Feder 07 wirken kann. Eine Betätigungsfeder 042 kann vorhanden sein, um die Bremse z.B. ohne Energie des Motors 041 in einen gebremsten Zustand zu bringen und/oder auch im „energy swing“ so zu betreiben, dass der Motor 041 durch Federwirkung Richtung „betätigen“ oder „lösen“ unterstützt wird (wobei auch beide Wirkungen durchlaufen werden können). Der Motor 041 könnte starr auf eine Nichtlinearität 03 wirken, aber z.B. auch über eine Feder 048, die z.B. als „Parkbremsfeder“ 048 wirken kann: Es kann, insbesondere bei selbstverstärkenden Bremsen (z.B. Trommelbremsen, auch „Servo“) oder auch bei Wärmedehnung z.B. einer Bremsscheibe mit dem Motormoment ungünstig bis unmöglich sein, eine gewisse, z.B. Parkbremsstellung zu erreichen. Dann kann die Parkbremsfeder 048 die Aktuatorbewegung trotzdem erlauben, wenn sie dabei z.B. zusammengedrückt wird. Bei guter Gelegenheit (z.B. bei minimaler Bremsenbewegung bei Selbstverstärkung bzw. Abkühlen) wird die Feder die Bewegung für Anpressung abgeben. Wenn nun ein Parkbremsantrieb 047 mit z.B. dem Zahnrad um die Nockendrehachse 034 verwendet wird, kann der Parkbremsantrieb 047 die Bremse unabhängig vom eigentlichen Bremsaktuator (mit z.B. dem Motor 041 ) betätigen, bevorzugt wenn das Zahnrad über eine Kupplung (z.B. nur in Betätigungsrichtung wirkend bzw. ratschend) oder einen Mitnehmer vom normalen Bremsenbetrieb entkoppelt ist, den Normalbetrieb also nicht stört. Das kann auch als Notbremsantrieb verwendet werden, um z.B. zu bremsen, wenn der Motor 041 nicht wirkt. In welche Richtung bzw. Drehrichtungen die Federn (insbesondere die Betätigungsfeder 42), Motor 041 und Parkbremsantrieb 047 Zusammenwirken, muss natürlich immer so gewählt werden, dass die gewünschte Funktion entsteht, also z.B. „lösen“ bzw. „betätigen“. Allgemein wird eine bekannte, auftretende Veränderung des Aktuatormoments umso besser erkennbar, je weniger sich das Aktuatormoment im Bereich der beobachteten Veränderung durch andere Einflüsse ändert, als dem bekannten, womit insbesondere Veränderungen aus der Anpresswirkung (zumindest soweit sie nicht genau genug bekannt sind) gering gehalten werden sollen. Damit kommt man hier zur allgemeinen Formulierung des funktionalen Belagshubs: wenn die absichtliche, zu erkennende Veränderung trotz (geringem) Belagshub gut genug erkennbar ist, kann man in dieser Definition auch von „keinem funktionalen Belagshub“ sprechen.
In Fig. 25 ist anhand von Aktuatormoment (Y-Achse) über Aktuatorwinkel (X-Achse) gezeigt, wie ein Bereich ohne funktionalen Belagshub hier z.B. in einem sonst zur Bremsung nicht benutzten Bereich 082, z.B. gegen die normalerweise zur Bremssteigerung verwendete Drehrichtung, eine Kalibrierfeder 046 mit Federkennlinie 049 verwenden kann: mit hier negativer Drehung und dementsprechend negativem Aktuatormoment werden die ungewollten (z.B. mechanischen) Verluste 016 ohne sonstigen Kraftaufbau durchlaufen, bis die Kalibrierfederkennlinie 049 durchlaufen wird. Danach erfolgt eine Drehrichtungsumkehr und die Verluste werden nun in die umgekehrte Richtung sichtbar, erscheinen also bei Umkehr grundsätzlich in doppelter Höhe. Wenn danach eine Bremsbetätigung in einem zur Bremsung benutzten Bereich 081 betätigt wird, sieht man durch hier positive Aktuatordrehung positive Verluste, die mit steigender Anpressung steigen können und wiederum bei Drehrichtungsumkehr (Richtung lösen) in doppelter Höhe Sichtbar werden, also sind die Verluste 016 rechts größer und doppelt gezeigt. Bei mehr Luftspalt könnte sich die Kurve zum strichlierten größeren Luftspalt 118 verschieben. Der Vorgang im zur Bremsung nicht benutzten Bereich 082 muss nicht in ungebremstem Zustand erfolgen, möglich wäre z.B. auch positive Drehrichtung in einem „gebremst“ Zustand, wiederum vorteilhaft ohne funktionalen Belagshub. Eine „Kalibrierfeder“ 046 kann vorhanden sein, um z.B. in einem nicht-bremsenden Zustand eine bekannte oder gespeicherte Federkennlinie 049 (oder mindestens einen Wert) mit dem (z.B. aus dem Strom) ermittelten Motormoment vergleichen zu können und/oder verschiedene Werte, die während der Bewegung ermittelt werden, vergleichen zu können und die Bremse genauer steuern zu können bzw. die beginnende Berührung des Bremsbelages an die Scheibe besser erkennen zu können. Diese Kalibrierfeder 046 kann sowohl in einer Bremsung wirken, in einem Luftspalt oder auch in einer Aktuatorbewegung, die keine nennenswerte Belagsbewegung hervorruft, oder auch in mehreren solchen, auch mit verschiedener Wirkung und Aufgabe. Auch eine Feder, die mindestens eine andere Funktion erfüllt, kann zum Kalibrierzweck verwendet werden. Wie das Motormoment hier dargestellt wird, ist beliebig, es kann hier auch als „Kraft“, Strom oder ohne Einheit sein, vorteilhaft wird diese Kalibrierung aber die augenblickliche Reibung im Antrieb mit erfassen und berücksichtigen. Eine „Lösefeder“ (Feder für Luftspalterzeugung 07) kann in bekannter Weise helfen, Reib- und Bremsbeläge im ungebremsten Zustand auseinander, also weg von der Bremswirkung, zu drücken. Auch die Lösefeder kann zu Kalibrierzwecken mit dem Motormoment in Beziehung gebracht werden. Es kann auch das Federverhalten in die Ermittlung der mechanischen Verluste einbezogen werden, auch in Zusammenhang mit Luftspalt, Berührpunkt und Verlauf der Nichtlinearität. Die Kalibrierfeder 046 kann z.B. in einem Motorbereich ohne oder mit sehr geringem Belagshub verwendet werden und ab Belagshub kann die zusätzlich wirkende Feder für Luftspalterzeugung 07 zu Kalibrierzwecken mit verwendet werden. Diese Kalibrierung kann auch als Feststellung einer Abweichung, auch als Vergleich (auch inklusive Verlauf der Nichtlinearität und Kennlinien der Federn) mit etwas Gemessenem gesehen werden, aber auch als Anweisung (was zu tun sei, um besser zu werden bzw. um etwas zu erreichen), wobei hier mindestens ein Wert herausgearbeitet wird, der Abweichungen so erklärt, dass sie kompensiert werden können.
Zum Finden der Ausgangslage der Betätigungsnocke 032 (oder sonstiger Nichtlinearität wie z.B. Kugelrampe) kann z.B. auch ein Anschlag oder eine Feder angefahren werden, also auch die erwähnte Kalibrierfeder, welche den besonderen Vorteil haben kann, dass sie z.B. vor der ersten echten Bremsung angefahren werden kann und z.B. in einem Aktuatordrehbereich liegen kann, der besondere Eigenschaften haben kann wie z.B. keinen nennenswerten Belagshub oder z.B. in einer nicht zur normalen Bremsbetätigung verwendeten Drehrichtung oder Drehbereich. Damit kann z.B. vor der ersten Bremsung eine Kalibrierung durchgeführt werden, welche am Aktuator messbaren Werte (z.B. Strom, Leistung, Energie usw.) welcher Federwirkung entsprechen und das auch z.B. über die (eventuell auch extrapolierbare) Kalibrierfederkennlinie 049 oder Punkten davon. Dabei können auch die augenblicklich herrschenden ungewollten mechanischen Verluste 016 mit erkannt werden. Es kann dabei auch unterschieden werden, ob nur „Leerlaufverluste“ entstehen, solange mit der Aktuatorbewegung noch keine nennenswerte Belagsbewegung verbunden ist und noch keine Feder wirkt und ab wann die Federwirkung dazu erkannt wird. Damit kann dann bei einer Bremsung sehr genau geschlossen werden, wann die Belagsanpresskraft zu steigen beginnt, wozu natürlich zwischen dem am Aktuator messbaren Wert und der Belagsanpresskraft die augenblickliche nichtlineare Übersetzung berücksichtigt werden muss.
Eine mögliche empfehlenswerte Vorgangsweise wäre z.B. (vorteilhaft z.B. auch in einem Bereich von wenig bis im Wesentlichen keinen Belagshub, also z.B. auch in einer nicht zur normalen Betriebs- oder sonstigen Bremsung verwendeten Aktuatordrehrichtung 082: Erhöhung der Aktuatordrehzahl noch ohne Federwirkung, Halten der Drehzahl noch ohne Federwirkung (was z.B. als Lauf mit abgedeckten Verlusten ohne sonstige Energiezufuhr gesehen werden kann), Spannen der Feder aus (z.B. im Wesentlichen) der Massenträgheit der Rotation, Feststellung des „Bremsweges“ bis die Feder die Rotation zum Stillstand bringt, Beschleunigung durch die Feder (nunmehr z.B. gegen obige Drehrichtung), wobei diese Beschleunigung z.B. auch mit definiertem Motorstrom (also z.B. auch vorteilhaft Null) verlaufen kann, Anfahren eines Punktes, von dem aus dann eine normale Betriebs- oder sonstige Bremsung z.B. im zur Bremsung benutzten Bereich 081 gestartet wird. Dieser Vorgang wäre in kurzer Zeit, z.B. beim Einschalten der Bremse, durchführbar und gibt bereits vor der ersten Bremsung ein sehr umfassendes Bild und bringt die Bremse in einen definierten Zustand für folgende Bremsung(en): Man sieht elektrische und mechanische Verluste beim Beschleunigen, auch bis zum Erreichen der Feder, dann beim Spannen der Feder kann das Spannen z.B. ohne (oder mit definierter, z.B. verlustabdeckender) elektrischer Energie die mechanischen Verluste erkennbar machen, vor Drehrichtungsumkehr kann eine Messung zeigen, was nötig ist (z.B. Strom, Moment usw.), um die Federspannung im Stillstand zu halten, beim folgenden Beschleunigen nach Drehrichtungsumkehr kann z.B. die mechanische Wirkung von Federkraft gegen Massenträgheit gesehen werden, nach Beschleunigen könnte z.B. eine „Auslaufphase“ (z.B. ohne weitere elektrische Energiezufuhr oder z.B. mit definierter) die Nutzung der Drehenergie zur Überwindung der mechanischen Verluste zeigen. Empfehlenswert (aber nicht zwingend) ist die Anbringung der Feder an einer Stelle der Übersetzung, wo ein größerer Betätigungsweg der Feder erfolgt als im Belagshub, da dann mit kleinerer Federkraft obiger Vorgang näher im Bereich üblicher Bremsungen verläuft oder auch eine kleinere Feder verwendet werden kann. In obigem Ablauf können sehr viele Messungen gemacht werden, das ist aber nicht zwingend, man kann auch z.B. nur die Gesamtenergieaufnahme über den Gesamtvorgang messen und, da verlustlos ja keine Energie nötig gewesen wäre, aus der Energie auf den Verlustzustand schließen. Wie genau der Vorgang abläuft, ob nur Teile des Vorgangs stattfinden oder verwendet werden und was wann wie gemessen wird, ist also frei gestaltbar, wesentlich ist, dass der Vorgang zur Kalibrierung genutzt werden kann (z.B. beim Einschalten, aber auch sonst). Er kann auch beliebige Messwerte erkennbar machen, also auch z.B. den für eine bestimmte Anpresskraft (Bremswirkung) zu erwartenden messbaren Zustand am Aktuator. Allgemein formuliert ist obiger Vorgang die Umwandlung einer Energieform in eine andere (z.B. elektrische in mechanische bzw. z.B. kinetische in potentielle wie Federspannung, mechanische in elektrische). Natürlich kann das Verfahren allgemein auf diese Energieumwandlung bezogen werden und ist nicht auf namentliche Bauteile wie „Kalibrierfeder“ beschränkt. Ein physikalisch gleichwertiger Vorgang (bzw.
Teilvorgang) tritt z.B. auf, wenn die betätigte Bremse (die sich als Federwirkung äußert) beim Lösen den Motor beschleunigt bzw. eine Betätigungsbewegung abbremst, wozu man z.B. auch mit Null Motorstrom die Beschleunigung bzw. Verzögerung ablaufen lassen kann um im Wesentlichen die mechanischen Verluste zu erkennen. Dabei wirkt also die Spannkraft (bzw. das daraus resultierende Moment) in der Bremse (und gegebenenfalls noch andere Kräfte z.B. aus Federn) als Beschleunigungs- bzw. Verzögerungskraft. Wenn diese gespeichert ist (z.B. als Kennlinie), könnte der tatsächliche Zustand der Bremse vom gespeicherten abweichen und wenn die Spannkraft gemessen oder geschätzt wird (z.B. aus Strom), hat die Messung Toleranzen, d.h. man würde etwas gespeichertes, bei dem fraglich sein kann, inwieweit es überhaupt zutrifft mit etwas gemessenem vergleichen, das Toleranzen hat. Daher der Vorschlag, dass auch Messungen, die während Aktuatorwinkeländerungen entstehen, verglichen werden können, wobei sogar systematische Messfehler kompensiert werden können, wenn sie ähnlich sind. Bei einer Bremse, bei der Aktuatorbewegung und Belagsbewegung über einen stabilen Übersetzungsverhältnisverlauf verbunden sind, würde sich das Aktuatormoment stark mit der Anpressposition ändern, was natürlich trotzdem ein Anwendungsfall für das hier beschriebene Energieverfahren sein kann. Es wird aber als besonders vorteilhaft empfohlen, auch eine sogenannte nichtlineare EMB zu verwenden, weil bei dieser sich das Aktuatormoment nicht so stark über die Betätigung ändert als bei einer linearen und damit das beschleunigende bzw. bremsende Moment bei Abweichungen besser bekannt ist als bei einer linearen bzw. nicht so starke Abweichungen enthält.
Der beschriebene Vorgang kann mit dem Ziel der Zustandsermittlung natürlich auch modifiziert ablaufen, also z.B. durch Weglassen oder Ändern der Reihenfolge, die Vorgänge können sprunghaft oder beliebig wie z.B. sinusförmig bzw. S-förmig (z.B. Geschwindigkeits- oder Bewegungsverlauf) verlaufen, sie können aber auch dem Bewegungsverlauf (z.B. durch Geschwindigkeitsänderung, Stromänderung, auch bis hin zu kurzzeitiger Abschaltung und/oder auch sogar Stromrichtungsumkehr) überlagert sein. Die Vorgänge müssen auch nicht von diesem Verfahren ausgelöst werden, sondern es können auch anders verursachte verwendet werden. So kann z.B. ein „Bremse lösen“ vom Fahrer genutzt werden, um die Aktuatorbeschleunigung zu beobachten. Insbesondere gilt hier, dass bekanntlich „in Summe keine Energie verschwinden oder gewonnen werden kann“, aufbauend z.B. auf der Tatsache, dass die vorzeichenrichtige Summe aus Moment aus Massenträgheit plus Moment aus Bremsbetätigung plus Moment aus Verlusten plus Moment aus dem Aktuator plus Momente aus Sonstigem (z.B. Federn) null sein muss. Damit wird insbesondere vorgeschlagen, dass auch absichtliche oder unabsichtliche Änderung (z.B. der Betätigung) auf die Umwandlung der Energieform untersucht werden: Es könnten z.B. absichtliche Beschleunigungen (bzw. Verzögerungen) in einer Betätigungsdrehzahl eingefügt werden, um die Reaktion festzustellen bzw. müssen die Beschleunigungen (bzw. Verzögerungen) auch nicht absichtlich eingefügt werden, sondern können auch „von sich aus“ oder z.B. vom Fahrer erfolgen. Damit kommt man nun zur allgemeinen Formulierung des Verfahrens: Jede Aktuatorbewegung bzw. Änderung davon kann (soll) demnach auf Umwandlung der Energieform untersucht werden, gegebenenfalls inklusive Umwandlung in Verluste, um Parameter des Vorgangs zu finden wie z.B. Gesamtverluste, Teilverluste, erwartete Aktuatorwerte bei bestimmter Bremsung usw. Insbesondere kann man z.B. das Motormoment (oder z.B. den momenterzeugenden Strom) mit der bekannten Massenträgheit, der vermuteten bzw. aus Messung geschlossenen Spannkraft aus der Bremse, bekannten Federwirkungen und eventuell anderen bekannten Einwirkungen darauf untersuchen, wie gesuchte Einflussgrößen (z.B. Verluste) sein müssen (oder vermutet werden), um den Aktuatormomentverlauf zu erklären, u.U. unter Berücksichtigung der Umwandlung der Energieformen. Das kann man natürlich für die Ermittlung unterschiedlichster Ergebnisse durchführen, also z.B. um den Motormomentverlauf für bestimmte Aktuatorbeobachtungen zu erklären. Allgemein kann man es z.B. als Finden einer Erklärung für eine Beobachtung betrachten. Man könnte es auch als Transformation bezeichnen: Bei einer Fourier Transformation wird z.B. ein zeitlicher Amplitudenverlauf in die Stärke von Frequenzen transformiert, hier wird ein z.B. zeitlicher Verlauf eines z.B. Aktuatormoments in Parameter transformiert (z.B. Verluste), welche als mitbestimmend für den Verlauf gesehen werden.
Wie dargestellt würde der Aktuator einen negativen Winkel zurücklegen und Verluste überwinden, die wegen der negativen Drehrichtung auch negativ wären. Wenn keine Kraft für sonstige Zwecke entnommen oder hinzugefügt wird, entspricht das Aktuatormoment nun den Verlusten und kann sofort erkannt werden, auch ohne Differenz zu einer anderen Drehrichtung. Es handelt sich um „Leerlaufverluste“, z.B. eines Motorgetriebes. Diese können wegen z.B. unterschiedlicher Lage oder Zähigkeit des Fettes unterschiedlich sein, daher ist es günstig, den augenblicklichen Wert zu kennen. Bedingt können im Drehverlauf auch Verlusteschwankungen erkannt werden. Ab Federberührung kann die Federkennlinie aufgenommen werden und auch mit der Federkennlinie der tatsächlich eingebauten Feder verglichen werden bzw. sind z.B. Winkelpunkte auf der Federkennlinie mit einem resultierenden Moment aus der Feder verbunden. Wenn diese Feder z.B. in der Drehbewegung der actuation-snail ist, kann die Feder im Gegensatz zu oben diskutierter Feder im Belagshub relativ klein sein und trotzdem nennenswertes Aktuatormoment erzeugen, weil ja eine weitere Übersetzung zwischen Drehung der actuation snail und Belagshub die Anpresskraft stark erhöht. „Nennenswert“ kann dabei bedeuten, dass z.B. grob jenes Aktuatormoment erzeugt wird, das später z.B. einer üblichen bzw. leichten oder definierten Bremsbetätigung entspricht und man schon jetzt weiß, welches Aktuatormoment dann bei Betätigung zu erwarten sein wird, auch mit dem Problem der Verluste (die hier ja auch bereits inkludiert waren). Diese Feder erfordert auch keine unnütze Spannenergie in der Bremsbetätigung. Es muss auch keine Feder sein, es kann auch z.B. ein Gummi oder ein Anschlag sein. Ein Anschlag würde sehr hohe Verzögerungskräfte hervorrufen, wenn in den Anschlag (z.B. um ihn zu finden) gefahren wird, was eine Feder bzw. ein Gummi mit geringeren Verzögerungskräften kann. Es muss auch kein explizites Teil sein, es kann auch ein vorhandenes bzw. beliebiges verwendet werden, auch „nichts“ wäre in dem Sinne möglich, als dass der Aktuator nicht weiter in diese Richtung fährt. Auch z.B. Momente, die beim Betätigen einer Funktion (z.B. eines Verschleißnachstellers) auftreten, können verwendet werden. Etwas durch das Aktuatormoment Findbares (z.B. Anschlag, Feder, Gummi usw.) wird hier in dem Sinne auch empfohlen, als damit gleichzeitig eine Ausgangsposition gefunden bzw. festgelegt werden kann.
Wenn der Aktuator nun wieder zurück Richtung Ausgangslage dreht, zeigen sich die Verluste nun plötzlich in die andere Momentrichtung und bei Drehrichtungsänderung zeigen sich die Verluste prinzipiell doppelt so hoch. Dieser Vorgang kann z.B. beim Einschalten einer Bremse ablaufen und z.B. folgende Aussagen abgeben: wie groß sind Leerlaufverluste, auch mit eventuellen Schwankungen, auch eventuell drehrichtungsabhängig, wo ist eine Ausgangslage bzw. z.B. Winkelbezugspunkt (wie auch immer genannt), wie groß wird das Aktuatormoment sein, wenn eine bestimmte, z.B. schwache Bremsung erfolgt? Der Vorgang kann aber auch, da er ja keine Bremsung auslöst, nach Belieben ausgeführt werden, außer u.U. während einer Bremsung.
Natürlich ist es auch möglich bzw. sinnvoll, eine Betätigungskennlinie der Bremse (z.B. Aktuatorwinkel und Aktuatormoment, auch mit der Differenz betätigen - lösen) auch bis in der Bereich von Belagsanpresskräften aufzunehmen, z.B. bei Stillstand des Fahrzeuges bzw. auch einen normalen Bremsvorgang als Kennlinienaufnahme zu verwenden. Zur Ermittlung von Verlusten wird auch empfohlen, dass alternativ oder zusätzlich u.U. neben der Feder eine weitere bekannte Kraft verwendet werden kann: Die Massenträgheit wird wegen dem mit dem Quadrat der Übersetzung höherem Anteil der schnell drehenden Teile zu einem großen bis überwiegenden Teil vom Motor bestimmt (die langsameren Teile können natürlich auch mit berücksichtigt werden). Damit kann, z.B. in einem Bereich ohne nennenswerten Belagshub (andere sind natürlich nicht ausgeschlossen) z.B. eine bestimmte Drehzahländerung über die Zeit angelegt werden, das tatsächliche Verhalten gemessen werden und damit das in die Trägheit gehende Moment gemessen werden, das im Messwert allerdings noch die mechanischen Verluste enthält. Wenn das theoretisch nötige Moment subtrahiert wird, bleiben die Verluste übrig. Diese Rechnung kann natürlich auch in jeder anderen, dieselbe Physik beschreibenden Weise gemacht werden, also z.B. Zeit für bestimmte Bewegung, Bewegung in Zeit, Moment und Zeit usw. Für trägheitsbegründete Verlusteerkennung können natürlich auch alle anderen physikalischen Größen verwendet werden, die dabei beteiligt sind, wie z.B. die Energien (Rotation, Verluste, etc.).
Eine Messung am Aktuatormotor wird natürlich bevorzugt elektrisch erfolgen, also z.B. über Strom (bevorzugt sei der Iq, der „momenterzeugende Strom“ vorgeschlagen), Spannung, Winkelsensoren (o.ä.). Eine „Aktuatorleistung“ könnte daraus z.B. als Strom mal Spannung (und dem Wirkungsgrad, wenn die Wellenleistung gefordert ist) berechnet werden. Leistung und Drehmoment können bekanntlich ineinander über die Winkelgeschwindigkeit (bzw. z.B. Drehzahl) überführt werden. Nun steckt aber im Wirkungsgrad die unangenehme Tatsache, dass er stark von anderem abhängt wie z.B. dem Strom (auch zum Quadrat), der Temperatur, der Spannung usw., daher wird neben dieser Berechnung auch eine günstigere vorgeschlagen: Elektromotoren (z.B. BLDC) haben einen gut darstellbaren (z.B. Kennlinie) bzw. auch fast linearen Zusammenhang zwischen Strom (bevorzugt Iq) und Drehmoment, weil ja Strom und magnetische Kraft ursächlich Zusammenhängen und die Motorkraft aus der magnetischen kommt. Spannung und Wirkungsgrad wird in obigem Sinne nicht benötigt, natürlich können noch Korrekturen vorgenommen werden wie Temperatur- bzw. Alterungsabhängigkeit usw. Neben den mechanischen Verlusten können mit diesem Wissen auch elektrische Verluste bestimmt bzw. einbezogen werden, wenn man für die mechanische Reaktion (z.B. Moment, Winkelbeschleunigung) den Bezug zum elektrischen Eingang (z.B. Strom usw.) verwendet.
Mit dem bis hier Ausgeführten wäre die Aufteilung der Verluste (bis hier zum Teil auch als mechanische Verluste bezeichnet) von elektrischem Eingang bis Anpresswirkung am Belag noch nicht (leicht) auseinanderzuhalten, wobei natürlich das beschriebene Verfahren mit dem Strom-Moment-Zusammenhang sehr viel hilft. Deshalb sei hier noch ein Verfahren vorgeschlagen, das auch noch die Aufteilung der Verluste zwischen mechanisch und elektrisch ermitteln kann: oben werden bereits zwei Kräfte gezeigt, die rein mechanisch wirken (weitere könnte man sich natürlich zusätzlich vorstellen): die Feder und die Massenträgheit. Wenn nun nur diese wirken, z.B. im unbestromten Zustand, dann sind die elektrischen Verluste ausgeschaltet und man kann zwischen einem System mit elektrischen Verlusten und ohne unterscheiden und diese beiden Verluste unterscheiden. Natürlich bleibt die Frage, ob ein unbestromter Motor keinerlei elektrische Verluste hat, aber das muss nicht wissenschaftlich geklärt werden, sondern nur praxistauglich angewandt. Auch andere „stromlose Zustände“ können sinngemäß zur Reaktionsmessung genutzt werden wie z.B. Richtungsumkehr oder Lösen der Bremse. Statt „stromlos“ können auch Zustände verschiedener Ströme verglichen werden und somit auch ein „stromloser“ errechnet werden. „Stromlos“ muss auch nicht exakt 0 sein, sondern kann jeder trotzdem geeignete Wert sein. Wenn gleiche Kraft mal gleichem Weg in kürzerer Zeit zurückgelegt wird, ist proportional mehr Leistung nötig. Es wird hiermit empfohlen, dass Ähnliches auch zur Ermittlung der elektrischen Verluste (bzw. zur Ermittlung der Aufteilung zwischen mechanisch und elektrisch) verwendet wird. Wenn eine Bewegung gleicher Energie in anderer Zeit verläuft, liegt entsprechend eine andere Leistung vor und man kann aus mindestens zwei solchen Vorgängen die Verluste bei verschiedenen Leistungen ermitteln oder abschätzen. Rechnerisch lässt sich das natürlich so erweitern, dass auch Vorgänge verschiedener Energie verglichen werden können. „Energie“ ist hier nur ein physikalisch sinnvoller Ausdruck, es können auch andere Werte verwendet werden, mit denen sich dieses Prinzip erreichen lässt. Wenn nun eine Bremsbetätigung erfolgt, wird man (obige Darstellung) z.B. steigende Aktuatorwinkel mit einem Aktuatormomentverlauf vorfinden und kann auch bereits immer vergleichen, wie sich das jeweilige Aktuatormoment (inkl. augenblickliche Verluste) bezüglich Federkennlinie verhält, wobei in der Abb. die Federkennlinie die umgekehrten Vorzeichen hat (die Vorzeichen müssen nur richtig berücksichtigt werden oder z.B. für diesen Fall vorzeichenlos gerechnet werden). Über das bekannte nichtlineare Übersetzungsverhältnis kann auch sehr genau auf die Belagsanpresskraft geschlossen werden, da ja auch die Verluste gut bekannt wurden. Zu den „Leerlaufverlusten“ kommen u.U. bis zur Belagsanpressung weitere Verluste hinzu, diese können aber z.B. stärker von Anpresskräften abhängen als Schwankungen (z.B. durch Fettzähigkeit). Damit lassen sie sich z.B. gut in Abhängigkeit der Einflussgrößen berechnen bzw. herausrechnen bzw. auch erkennen, wie unten gezeigt. Natürlich muss der Aktuatormomentverlauf nicht genau der geplanten Kurve entsprechen, die Messungen können auch den strichlierten Verlauf zeigen. Dann kann man z.B. erkennen, dass der Berührpunkt (bei welchem Aktuatorwinkel der Belag mit der Reibfläche in Kontakt kommt) anders als geplant liegt, z.B. durch Belagsverschleiß und es kann z.B. eine Verschleißnachstellung angefordert werden. Wenn die Bremse gelöst wird, springt die Kurve wiederum um die doppelten Verluste nach unten, jedenfalls unter der Annahme dass sich nichts die betreffenden Verhältnisse in der Bremse Beeinflussendes geändert hat, was z.B. tatsächlich sein könnte, wenn eine Bremsung ohne z.B. wesentliche Hitze bzw. Wärmedehnung und/oder Verschleiß stattgefunden hat. Diese hier sichtbaren Verluste sind nun nicht nur die Leerlaufverluste, sondern beinhalten auch alle anderen. Was hier als „springende Verluste“ bei Drehrichtungsumkehr bezeichnet wird, findet in der Realität innerhalb von relativ wenig Aktuatorwinkeländerung statt, vor allem wenn durch gleichbleibende Belastungsrichtung (z.B. Belagsanpresskraft) das Spiel aus den Mechanismen „herausgedrückt“ wird und die Spiele im Wesentlichen an derselben Seite anliegen.
Eine nichtlineare Bremse, also mit über den Belagshub veränderlichem Übersetzungsverhältnis, wird als vorteilhaft empfohlen, wenn sie über die Belagsanpressung mit einem nicht sehr stark veränderlichen Aktuatormoment arbeitet, weil dann der Momentbereich, in dem mit der Federkennlinie verglichen wird, relativ eingeschränkt ist. Demgegenüber würde sich das Aktuatormoment bei linearem Antrieb (z.B. Kugelspindel) von Luftspalt bis Vollbremsung geradezu extrem stark verändern. Besonders empfehlenswert ist auch eine in Bereiche unterteilte Nichtlinearität, denn das erleichtert die Umsetzung eines z.B. Bereichs ohne nennenswerten Belagshub. Fig.26 zeigt schlägt eine mögliche Funktionsweise eines Antiblockiersystems vor, das die Vorteile einer EMB nutzt und das auf der Positioniermöglichkeit des Aktuators beruht und in dieser Art bei hydraulischen Bremsen natürlich nicht möglich ist. Die Diagramme haben auf der x-Achse die Zeit t, das obere Diagramm zeigt auf der y- Achse die Geschwindigkeit v, genauer die Fahrzeuggeschwindigkeit 1413 (strichliert) und eine Radgeschwindigkeit 1414, das untere zeigt auf der y-Achse die Drehzahlverzögerung des Rades als erste Ableitung der Radgeschwindigkeit. Ein ABS ist bei gemeinsam betätigten Bremsen bedingt möglich. Es erfolgt bevorzugt anders als bei druckbetätigten Bremsen.
Man kann z.B. bei zunehmendem Bremsen zuerst ein Radblockieren beobachten, z.B. auf einer eisigen Fahrbahnseite. Nun würde bei weiterem Bremsen z.B. mehr Bremswirkung möglich, wenn das Rad auf der anderen Seite z.B. auf Asphalt läuft. Diese steigende Bremswirkung kann in der Schnelligkeit der Zunahme und in der Bremswirkung begrenzt werden, um unerwünschtes Giermoment zu verhindern bzw. so langsam aufzubauen, dass der Fahrer dieses kompensieren kann. Bei diesen gemeinsam betätigten Bremsen würde nun das Rad mit weniger Haftung blockieren, aber das Rad mit Haftung kann die seitliche Führung behalten und somit kann gut und stabil gebremst werden, obwohl ein Rad blockieren wird.
1401 ist eine einsetzende Bremsung. Wobei die Radrehzahl aufgrund zulässigem Schlupf etwas geringer wird als die Fahrzeuggeschwindigkeit. Die
Fahrzeuggeschwindigkeit als jene über Grund kann vielfältig ermittelt werden, z.B. über die augenblickliche Verzögerung, über die höchste Radgeschwindigkeit, über GPS oder andere Messungen. 1402 ist ein zu starkes Bremsen, weil Schlupf zunimmt und die Radgeschwindigkeit zu schnell abfällt. Die Bremsaktuatorstellung für diesen noch günstigen Punkt wird gespeichert. Nun war der Bremsaktuator aber in Bewegungsrichtung zu stärkerem Bremsen und wird leider die Bremsvorgabe am Rad bis 1403 noch etwas erhöhen, man geht aber bis zur noch guten Bremsaktuatorstellung zurück und erreicht den wieder günstigen Zustand 1404, bei dem wieder günstiger Radschlupf herrscht und vorerst eine günstige Bremswirkung besteht. Nun verschlechtert sich z.B. bei 1405 die Radhaftung und die Radgeschwindigkeit sinkt zu stark, was eine Reduktion der Bremsvorgabe bewirkt und man eigentlich ab 1406 die Sollbremswirkung schon genug abgesenkt hätte und die Radgeschwindigkeit durch geringeren Schlupf sich wieder der Fahrzeuggeschwindigkeit nähert. Diese Bremsaktuatorstellung für den verbesserten Zustand 1406 wird gespeichert. Allerdings unterschießt der sich nun in Löserichtung drehende Aktuator diesen günstigen Punkt. Aber man kennt den günstigen Punkt und kehrt bei 1407 wieder auf eine günstige Sollbremsstellung zurück. Bei 1408 tritt eine plötzliche Verbesserung der Radhaftung ein, was man am sinkenden Schlupf und damit an der steigenden Raddrehzahl erkennt. Bei 1408 würde man also die Sollbremswirkung wieder steigern und der ganze Vorgang würde ab 1 wieder beginnen, da man ja vorerst nicht weiß, wie gut die Haftung nun ist. 1409 beschreibt nun eine nicht oder kaum oder nicht ausgeprägt erkennbare Radhaftungsverbesserung: die Radgeschwindigkeit nähert sich der Fahrzeuggeschwindigkeit. In diesem Fall kann einem Sollbremswirkungs- Erhöhungsversuch gemacht werden, wie in 1410 gezeigt und es würde bei irgendeiner Erhöhung 1411 wieder der Zyklus mit 1401 beginnen. Man kann aber auch mit einer Modulation 1412 beginnen, um den augenblicklichen Haftungszustand zu ergründen und der Modulation auch z.B. einen Verlauf geben, sie also z.B. zu intensivieren und/oder im Durchschnittswert zu variieren, z.B. zu steigern. Diese Modulation kann auch immer auf die Bremsung gelegt werden, oder nur in Verdachtsfällen, oder nur bei bestimmten Kriterien, wie z.B. ein wenig aussagekräftiger Schlupf. Man kann auch eine minimale Schwankung der Dicke (z.B. einer Bremsscheibe oder Schiene) bzw. Unrundheit einer Bremstrommel fordern (z.B. neben Maximalwerten), um mindestens eine minimale Schwankung der Bremswirkung über die Umdrehung zu bekommen und als Modulation verwenden.
Es können auch Schlupfbedingungen herrschen, welche die geschilderten Verläufe kaum bis gar nicht zeigen. So kann z.B. auf Eis sofort Blockieren eintreten ohne ausgeprägt zunehmendem Schlupf. Dann kann z.B. nach anderen oder zusätzlichen Methoden gebremst werden, wie z.B. um eine Bremsaktuatorposition zu nutzen, die gerade von blockierendem zu laufendem Rad wechselt oder an einer Bremsaktuatorposition (u.U. auch zeitlich limitiert) zu bleiben, bei der gerade noch einsetzende Radgeschwindigkeit beobachtet wurde.
Bestimmte schnelle, kleine oder modulierende Änderungen der Sollbremswirkung können verfahrensgemäß bevorzugt mit dem Antriebsmotor bzw. Generator durchgeführt werden.
Diese Verfahren können bei mechanisch verbundenen EMBs für die verbundenen Räder gemeinsam durchgeführt werden oder bei einzeln gebremsten Rädern pro Rad. Natürlich kann wieder das maximal zulässige Giermoment eine Begrenzung der Bremsung bewirken oder die Aufbaugeschwindigkeit des Giermoments begrenzt oder gestaltet werden.
Als zweckmäßiges Verfahren für Fahrzeugstabilität (ESC) wird vorgeschlagen, dass die gewünschte Kraftverteilung an den Rädern für optimale Stabilität (z.B. Seitenführung, Antrieb, Bremsung, Ausbrechen von Hinterrädern, Schieben über die Vorderräder) bei dieser EMB Steuerung ständig berechnet wird und die Rad-Sollbremswirkungen ständig gemäß dieser Berechnung eingestellt werden. Dazu kann auch Lenkung oder Einzelradlenkung einbezogen werden.
Sollte der Antriebsmotor des Fahrzeuges (auch des Anhängers!) über eine Abkoppelungsmöglichkeit verfügen, z.B. Freilauf, könnte dieser Fahrzeugantriebsmotor natürlich vorteilhaft in einer Drehrichtung als Fahrzeugantrieb dienen und in der anderen als Bremsaktuator bzw. diese Zuordnung durch wie auch immer geartete Veränderungen im Antrieb erfolgen.
Eine „Fahrzeugstabilität“ im Sinne eines ESC kann mit diesen verbundenen Bremsbetätigungen nur bedingt erreicht werden. Man kann jedoch den Anhänger einen Zug auf das Zugfahrzeug ausüben lassen, was gegen Schlingern des Anhängers helfen kann.
Wenn ein Soll-Bremswunsch und die erreichbare Bremswirkung nicht oder nicht gut vereinbar sind (z.B. wenn die Radlasten sehr unterschiedlich sein können), kann dieses ABS auch dazu genutzt werden, die Bremssteuerung so durchzuführen, dass trotz dieser Unvereinbarkeit die erreichbare Bremswirkung möglichst gut genutzt wird, also systematisches zu wenig, zu viel oder blockierendes Bremsen möglichst soweit vermieden wird, wie das bei gut oder optimal zusammenpassendem Soll-Bremswunsch und erreichbarer Bremswirkung möglich wäre. Ein Beispiel wäre ein Soll-Bremswunsch, der z.B. immer von 0 bis 100% geht und eine Anhängerachse mit sehr verschiedener Achslast, wobei z.B. das Soll-Bremsmoment für hohe Anhängerlast angewendet wird, aber früh durch Radschlupf begrenzt wird und damit ein besseres Ist-Bremsverhalten erzielt wird, z.B. so, als ob der Soll-Bremswunsch die tatsächliche Achslast berücksichtigen würde. Das lässt sich natürlich auf Räder, Achsen bzw. ein Fahrzeug anwenden und auf beliebige Radschlupfermittlungen beziehen, auch z.B. dass zu wenig gebremst wird und aus zu geringem Radschlupf eine höhere Bremswirkungseinstellung folgt und es lässt sich natürlich auch auf Fahrzeugstabilität wie ESC oder sway-control erweitern.
In Fig.27 wird ein Flugzeugfahrwerk mit vielen gebremsten Rädern gezeigt, wobei eine mechanische Verbindung der Bremsbetätigung nicht sinnvoll möglich ist. Trotz der unabhängigen Bremsen soll ein unerwünschtes oder unbeherrschbares Giermoment verhindert werden, was sich natürlich auch auf andere mehrspurige Fahrzeuge anwenden läßt.
Dazu wird vorgeschlagen, die Aktuatorpositionen der einzelnen Bremsen elektrisch gleich oder ähnlich zu steuern und auch gleiche Verschleißnachstellungen vorzunehmen, denn dann werden sich wiederum, wie oben für die mechanische Synchronisierung beschrieben, stärker bremsende EMBs durch mehr Belagsverschleiß den schwächer bremsenden annähern und umgekehrt. Dazu wird vorteilhaft ein gesteuert betätigbarer Verschleißnachsteller verwendet, bei dem das Maß der Nachstellung so genau bekannt ist, dass kleine Toleranzen durch stärkeren/schwächeren Belagsverschleiß ausgeglichen werden und sich nicht ständig weiter aufsummierende Ungleichheiten ergeben. Bei allen hier gezeigten Ausführungen kann vorteilhaft ein Verschleißmodell mitgeführt werden, das zu starke oder zu schwache Nachstellung vermeidet und z.B. Raddrehzahlen, Geschwindigkeiten, Bremsmomente, Verzögerungen, Temperaturen, Bremsleistungen einbezieht.
ABS würde man grundsätzlich wie beim einfachen Bremssystem mit mechanisch verbundenen Bremsen machen, nur dass man keine Räder absichtlich als blockiert betreiben muss, sondern jede Bremswirkung korrekt einstellen kann. Zur Giermomentbeherrschung kann man z.B. die linken 1301 -1304 und rechten 1305-1308 Räder korrekt zu Giermoment- und Anstiegsgeschwindigkeit-begrenzten Gruppen zusammenfassen, also z.B. 1301 mit 1308. Das zulässige Giermoment kann auch z.B. geschwindigkeitsabhängig sein, um eine mit der Geschwindigkeit abnehmende Seitenruderwirkung auszugleichen oder es kann das Luftfahrzeuggewicht einbezogen werden. Auch augenblickliche Schubumkehrwirkungen können einbezogen werden. Man kann auch absichtlich eine Gierrate bzw. ein Giermoment erzeugen, um zu lenken oder die Lenkung zu unterstützen. Das kann auch in Kombination mit dem Seitenruder geschehen, so dass z.B. bevorzugt mit dem Seitenruder gelenkt wird und nur wenn es nicht ausreicht mit den Radbremsen, gegebenenfalls unter Einbeziehung von gelenkten Rädern.
Dieses „Lenken mit den Bremsen“ kann natürlich auch bei allen anderen Fahrzeugen erfolgen, z.B. bei Ausfall einer Lenkung oder zu geringer Wirksamkeit einer Lenkung wie, z.B. engen Kurven oder ungünstigem Untergrund oder ungünstiger Schräglage. Ein Fahrzeugstabilitätssystem wie ESC würde man bei EMBs natürlich ständig die radindividuell bestmöglichste Bremswirkung berechnen lassen und nicht, wie bei Hydraulik üblich, links und rechts gleich bremsen und erst bei eingestufter Instabilität mit Einzelradbremsungen gegensteuern.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform umfasst die elektromechanische Bremse 01 , einen Aktuator 04, insbesondere einen elektrischen Aktuator 04, ein Getriebe 045, einen Bremsbelag 063 und eine Reibfläche.
Der Aktuator 04 bewegt sich in einem begrenzten Aktuatorbetätigungsbereich. Ferner führt der Aktuator 04 zumindest in einem Teil seines Aktuatorbetätigungsbereichs über das Getriebe 045 einen Belagshub aus, welche zur Bremsung den Bremsbelag 063 zur Erzeugung einer Anpresskraft sowie eines daraus resultierenden Bremsmoments in Richtung und an die Reibfläche presst.
Das Getriebe 045 dieser Ausführungsform weist eine Nichtlinearität 03, also eine über zumindest einen Teil des Aktuatorbetätigungsbereichs nicht konstante Übersetzung, auf. Mit anderen Worten kann das Getriebe nicht linear ausgestaltet und/oder derart ausgestaltet sein, dass eine nicht konstante Übersetzung ermöglich wird.
Die Übersetzung des Getriebes 045 ist derart gewählt und/oder ausgestaltet, dass entlang des Aktuatorbetätigungsbereichs mindestens zwei Teilabschnitte mit unterschiedlich wirkenden Nichtlinearitäten 03 gebildet sind. Diese zwei unterschiedlich wirkenden Nichtlinearitäten 03 sind aus folgenden Nichtlinearitäten 03 gewählt: Nichtlinearität 03 zur Überwindung eines Luftspalts 068 zwischen Bremsbelag 063 und Reibfläche, Nichtlinearität 03 zur Bestimmung des Berührungspunkts der Reibfläche und des Bremsbelags 063, Nichtlinearität 03 zum Erreichen einer Mindestbremswirkung, Nichtlinearität 03 zur Erzeugung eines ansteigenden Bremsmoments, Nichtlinearität 03 zum Betrieb mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf, Nichtlinearität 03 zum schnellen Erreichen hoher Bremswirkungen, Nichtlinearität 03 zur Messung und/oder Einstellung von Parametern, Nichtlinearität 03 zur Reduktion von elektrischen und mechanischen Belastungen beim Belagshubstart, Nichtlinearität 03 zur Kompensation von Bremsfading, und/oder Nichtlinearität 03 zur Verschleißnachstellung 02.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsformen, sondern umfasst jegliche elektromechanische Bremse, jegliche Maschine, jegliche Verschleißnachstellvorrichtung und jegliches Verfahren gemäß den nachfolgenden Patentansprüchen.

Claims

Patentansprüche
1. Elektromechanische Bremse (01), umfassend einen Aktuator (04), insbesondere einen elektrischen Aktuator (04), ein Getriebe (045), einen Bremsbelag (063) und eine Reibfläche,
- wobei sich der Aktuator (04) in einem begrenzten Aktuatorbetätigungsbereich bewegt,
- wobei der Aktuator (04) zumindest in einem Teil seines Aktuatorbetätigungsbereichs über das Getriebe (045) einen Belagshub ausführt, und zur Bremsung den Bremsbelag (063) zur Erzeugung einer Anpresskraft sowie eines daraus resultierenden Bremsmoments in Richtung und an die Reibfläche presst,
- und wobei das Getriebe (045) eine Nichtlinearität (03), also eine über zumindest einen Teil des Aktuatorbetätigungsbereichs nicht konstante Übersetzung, aufweist, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Übersetzung des Getriebes (045) derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass entlang des Aktuatorbetätigungsbereichs mindestens zwei Teilabschnitte mit unterschiedlich wirkenden Nichtlinearitäten (03) gebildet sind,
- und dass die zwei unterschiedlich wirkenden Nichtlinearitäten (03) aus folgenden Nichtlinearitäten (03) gewählt sind: a. Nichtlinearität (03) zur Überwindung eines Luftspalts (068) zwischen Bremsbelag (063) und Reibfläche, b. Nichtlinearität (03) zur Bestimmung des Berührungspunkts der Reibfläche und des Bremsbelags (063), c. Nichtlinearität (03) zum Erreichen einer Mindestbremswirkung, d. Nichtlinearität (03) zur Erzeugung eines ansteigenden Bremsmoments, e. Nichtlinearität (03) zum Betrieb mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf, f. Nichtlinearität (03) zum schnellen Erreichen hoher Bremswirkungen, g. Nichtlinearität (03) zur Messung und/oder Einstellung von Parametern, h. Nichtlinearität (03) zur Reduktion von elektrischen und mechanischen Belastungen beim Belagshubstart, i. Nichtlinearität (03) zur Kompensation von Bremsfading, j. Nichtlinearität (03) zur Verschleißnachstellung (02). Elektromechanische Bremse (01 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
- dass die Übersetzung des Getriebes (045) derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass der Aktuator (04) in mindestens einem Teilbereich, insbesondere mit funktionalem Belagshub, bevorzugt mit bremswirkungsrelevantem Belagshub, seines Aktuatorbetätigungsbereichs in einem von dem optimalen Betriebspunkt des Aktuators (04) abweichenden Betriebspunkt betrieben ist,
- und dass gegebenenfalls der Aktuator (04) in mindestens einem Teilbereich, insbesondere mit funktionalem Belagshub, bevorzugt mit bremswirkungsrelevantem Belagshub, seines Aktuatorbetätigungsbereichs in einem von einem Betriebspunkt maximaler Leistung des Aktuators (04) abweichenden Betriebspunkt betrieben ist. Elektromechanische Bremse (01 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Getriebe (045) ausgehend von einer Nullstellung des Getriebes (045) zur Bremsung eine Bewegung des Aktuators (04) in eine erste Richtung ausführt oder umsetzt,
- und/oder dass das Getriebe (045) ausgehend von einer Nullstellung des Getriebes (045) zur Anpassung des Luftspalts (068), insbesondere zur Betätigung einer Verschleißnachstellung (02) und/oder Verschleißnachstellvorrichtung, eine Bewegung des Aktuators (04) in eine, insbesondere der ersten Richtung entgegengesetzte, zweite Richtung ausführt oder umsetzt. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Getriebe (045) nur einen Teil der Bewegung des Aktuators (04), insbesondere des Aktuatorbetätigungsbereichs, in einen, insbesondere funktionalen, bevorzugt bremswirkungsrelevanten, Belagshub umsetzt, 118
- und dass der Aktuator (04) gegebenenfalls vor und/oder nach dem für den, insbesondere funktionalen, bevorzugt bremswirkungsrelevanten, Belagshub relevanten Teil des Aktuatorbetätigungsbereichs über das Getriebe (045) in die erste und die zweite Richtung bewegt ist, ohne einen, insbesondere funktionalen, bevorzugt bremswirkungsrelevanten, Belagshub zu erzeugen. Elektromechanische Bremse (01 ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Übersetzung des Getriebes (045) derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass ausgehend von der Nullstellung des Getriebes (045) entlang der Bewegung des Aktuators (04), insbesondere des Belagshubs, in die erste Richtung die Nichtlinearitäten (03) in folgender Reihenfolge angeordnet sind: a. gegebenenfalls Nichtlinearität (03) zur Reduktion von elektrischen und mechanischen Belastungen beim Belagshubstart, b. Nichtlinearität (03) zur Überwindung des Luftspalts (068) zwischen Bremsbelag (063) und Reibfläche, c. gegebenenfalls Nichtlinearität (03) zur Bestimmung des Berührungspunkts der Reibfläche und des Bremsbelags (063), d. Nichtlinearität (03) zum Erreichen einer Mindestbremswirkung, e. gegebenenfalls Nichtlinearität (03) zum Betrieb mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf, f. Nichtlinearität (03) zum schnellen Erreichen hoher Bremswirkungen, g. Nichtlinearität (03) zur Erzeugung eines ansteigenden Bremsmoments, wobei das Bremsmoment gegebenenfalls an die jeweilige Bremsdynamik angepasst ist, h. Nichtlinearität (03) zur Kompensation von Bremsfading. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Übersetzung des Getriebes (045) derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass ausgehend von der Nullstellung des Getriebes (045) entlang der Bewegung des Aktuators (04) in die zweite Richtung die 119
Nichtlinearität (03) zur Messung und/oder Einstellung von Parametern und/oder die Nichtlinearität (03) zur Verschleißnachstellung (02) angeordnet sind. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zur Messung und/oder Einstellung von Parametern gegebenenfalls zur Messung von mechanischen Verlusten (016), der Nullstellung des Getriebes (045), der Nullstellung der Aktuatorposition und/oder mindestens einer Federwirkung ausgebildet ist,
- und/oder dass die Nichtlinearität (03) zur Messung und/oder Einstellung von Parametern derart ausgebildet ist, dass der Aktuator (04), ausgehend von der Nullstellung des Getriebes (045), in seine erste Richtung bewegt ist, wobei durch die Bewegung des Aktuators (04) in seine erste Richtung mindestens ein Parameter der Bremse (01 ), insbesondere Motorverluste, Getriebeverluste, mechanische Verluste (016) und/oder die Wirkung etwaiger vorhandener Federn, messbar ist, wobei das, insbesondere durch die Bewegung entstehende und/oder resultierende, Moment des Aktuators (04) erfassbar ist, und wobei die Beurteilung, ob eine Einstellung der Bremse (01 ) notwendig ist, anhand eines Vergleichs des mindestens einen Parameters der Bremse (01 ), insbesondere des Moments des Aktuators (04), mit Erwartungswerten und/oder mit Messwerten des Moments des Aktuators (04) in anderen Betriebspunkten und/oder in anderen Betriebszuständen erfolgt,
- und/oder dass die Nichtlinearität (03) zur Messung und/oder Einstellung von Parametern derart ausgebildet ist, dass der Aktuator (04), ausgehend von der Nullstellung des Getriebes (045), in seine zweite Richtung bewegt ist, wobei eine Kraftmessvorrichtung, insbesondere eine Feder und/oder ein Anschlag, in der zweiten Richtung vorgesehen ist, an welcher mindestens ein Teil des Getriebes (045), insbesondere der Aktuator (04), ansteht, wodurch die Nullstellung der Aktuatorposition, messbar und/oder einstellbar ist. 120 Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zur Reduktion von elektrischen und mechanischen Belastungen beim Belagshubstart derart ausgebildet ist, dass das Übersetzungsverhältnis des Getriebes (045), insbesondere die Geschwindigkeitsübersetzung dieser Nichtlinearität (03), bevorzugt das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit des Aktuators (04) und der Geschwindigkeit des Belagshubs, in der ersten Hälfte des Luftspalts (068), insbesondere in der ersten Hälfte des Weges zur Überwindung des Luftspalts (068), mehr als doppelt so groß ist wie die Geschwindigkeitsübersetzung in der zweiten Hälfte des Luftspalts (068). Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zur Überwindung des Luftspalts (068) zwischen Bremsbelag (063) und Reibfläche derart ausgebildet ist,
- dass das Übersetzungsverhältnis des Getriebes (045), insbesondere die Geschwindigkeitsübersetzung dieser Nichtlinearität (03), bevorzugt das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit des Aktuators (04) und der Geschwindigkeit des Belagshubs, über mehr als die Hälfte des Luftspalts (068), insbesondere mehr als die Hälfte des Weges zur Überwindung des Luftspalts (068), weniger als halb so groß ist wie die maximale Geschwindigkeitsübersetzung im an den Luftspalt (068) anschließenden Belagshubbereich, sodass der Luftspalt (068) im Vergleich zum Normalbetrieb schneller überwunden wird. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zur Bestimmung des Berührungspunkts der Reibfläche und des Bremsbelags (063) derart ausgebildet ist, dass der Berührungspunkt des Bremsbelags (063) und der Reibfläche, insbesondere aus der Energie-, Strom- und/oder Leistungsaufnahme des Aktuators (04) und/oder aus dem Verlauf der Aktuatorbelastung, insbesondere des Moments, 121 erkennbar ist, sodass überprüfbar ist, ob eine Nachstellung der Bremse (01 ), insbesondere eine Nachstellung des Bremsbelags (063) und/oder eine Einstellung des Luftspalts (068), notwendig ist, indem die Übersetzung des Getriebes (045) dieser Nichtlinearität (045), insbesondere im möglichen Bereich des Berührungspunkts des Bremsbelags (063) und der Reibfläche, eine auswertbare Kombination aus Übersetzungsverhältnis und Aktuatormoment, insbesondere einen interpretierbaren Verlauf aus der Energie-, Strom- und/oder Leistungsaufnahme des Aktuators (04), der Aktuatorbelastung und/oder des Aktuatormoments, über die Betätigung, insbesondere unter Berücksichtigung des jeweiligen Übersetzungsverhältnisses, erzeugt, sodass sich gegebenenfalls dadurch ab der Berührung von Reibfläche und Bremsbelag (063) ein signifikanter Unterschied zum Verhalten im Luftspalt (068) ergibt. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zum Erreichen einer Mindestbremswirkung derart ausgebildet ist, dass eine bestimmte geforderte Mindestbremswirkung, insbesondere bei einer Vollbremsung, innerhalb einer Mindestwirkungszeit erreicht wird, wobei die Mindestwirkungszeit nur maximal 20% über der Zeit liegt, welche, insbesondere zum Erreichen der Mindestbremswirkung, technisch mit der elektromechanischen Bremse (01 ) möglich ist. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zur Erzeugung eines ansteigenden Bremsmoments, wobei das Bremsmoment gegebenenfalls an die Bremsdynamik angepasst ist, derart ausgebildet ist, dass die Geschwindigkeit des Bremsmomentaufbaus an die dadurch verursachte dynamische Gewichtsverlagerung der Beförderungsvorrichtung, insbesondere eines die elektromechanische Bremse umfassendes Fahrzeugs, angepasst ist, sodass gegebenenfalls einem Blockieren der Räder (1301 -1308) des Fahrzeugs entgegen gewirkt wird. 122 Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zum Betrieb mit abgesenktem elektrischen Leistungsbedarf derart ausgebildet ist, dass die Leistungsaufnahme des Aktuators (04) bei einem Betrieb des Getriebes (045) mit geringen Drehzahlen und/oder bei Stillstand des Aktuators (04) um mindestens 20% geringer ist als im Vergleich zu einer Nichtlinearität (03), welche insbesondere nach dem Kriterium der maximal erzielbaren Motorabgabeleistung ausgelegt ist, für denselben oder einen ähnlichen Betrieb und/oder Betriebspunkt, insbesondere für einen Betrieb mit geringen Drehzahlen und/oder bei Stillstand des Aktuators (04), sodass die Leistungsaufnahme des Aktuators (04), insbesondere bei längeren Dauerbremsungen, gesenkt ist. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Übersetzung des Getriebes (045) derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass ausgehend von der Nullstellung des Getriebes (045) entlang der Bewegung des Aktuators (04), insbesondere des Belagshubs, in die erste Richtung die Nichtlinearität (03) zum Betrieb mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf so angeordnet ist, dass sich bei Betriebszuständen, die eine lange Haltedauer und/oder eine hohe Temperaturbelastung aufweisen, ein geringer Verbrauch an elektrischer Energie und/oder eine geringe Verlustwärme des, insbesondere elektrischen, Aktuators (04) ergeben. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zur Kompensation von Bremsfading derart ausgebildet ist, dass der Aktuator (04) mit einem Motormoment betrieben wird, das unter gleichen Betriebsbedingungen, insbesondere der Betriebstemperatur, höher ist, insbesondere höher als das maximal zulässige Motormoment und/oder höher als die maximal zulässige Wellenleistung, als 123 jenes bei einer Nichtlinearität (03), welche nach dem Kriterium der maximal erzielbaren Motorabgabeleistung ausgelegt ist, sodass auch bei einem Bremsfading eine Bremswirkung erzielt ist. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass zumindest eine Nichtlinearität (03), insbesondere über den Belagshub, zur Kompensation von Luftspaltfehlern derart ausgebildet ist, dass ein Luftspaltfehler, insbesondere eine Abweichung der Größe des Luftspalts (068) vom angenommenen Maß, kompensiert ist, wobei der Luftspaltfehler bevorzugt durch Verschleiß entsteht,
- und/oder dass gegebenenfalls die Bremse (01 ) bis zu einer bestimmten Abweichung der Größe des Luftspaltfehlers insbesondere durch Anpassung der Bewegung des Aktuators (04), bevorzugt verschleißnachstellungsfrei, betrieben ist. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zur Verschleißnachstellung (02) derart ausgebildet ist, dass der Aktuator (04) eine Bewegung gegen die zur Bremsung verwendete Bewegungsrichtung, insbesondere eine Bewegung in die zweite Richtung, durchführt und dass durch diese Bewegung des Aktuators (04), insbesondere ohne Bremswirkung, die Verschleißnachstellvorrichtung betätigt ist. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zur Verschleißnachstellung (02) derart ausgebildet ist, dass der Aktuator (04) eine Bewegung in Richtung einer Bremsung, insbesondere eine Bewegung in die erste Richtung, durchführt, dass durch diese Bewegung des Aktuators (04) die Verschleißnachstellvorrichtung betätigt ist, indem gegebenenfalls nach Erreichung einer für die Bremsung, insbesondere für die Parkbremsung, 124 erforderlichen Maximalstellung des Aktuators (04) eine weitere Bewegung des Aktuators (04) zur Betätigung der Verschleißnachstellvorrichtung führt oder diese vorbereitet. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Aktuator (04) und/oder das Getriebe (045) zur Bremsung und Verschleißnachstellung (02), insbesondere zur Betätigung einer Verschleißnachstellvorrichtung, eingerichtet ist,
- und/oder dass die Bremse (01 ) nur einen einzigen Aktuator (04) zur Bremsung und zur Verschleißnachstellung (02), insbesondere zur Betätigung einer Verschleißnachstellvorrichtung, umfasst. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Bremse (01 ) eine Verschleißnachstellvorrichtung umfasst, welche, insbesondere ausschließlich, durch den Aktuator (04) betätigt ist. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Aktuator (04) mehrere Teile umfasst,
- und/oder dass der Aktuator (04) eine Feder und einen Elektromotor (041 ) umfasst, wobei gegebenenfalls die Feder und der Elektromotor (041 ) bauteilmäßig und/oder wirkrichtungsmäßig voneinander unabhängig sind, und/oder wobei gegebenenfalls die Feder über mindestens eine weitere Komponente und/oder über das Getriebe (045) mit dem Elektromotor (041 ) zusammenwirkt,
- und/oder dass der Aktuator (04) zwei Elektromotoren (041 ) umfasst,
- und/oder dass die elektromechanische Bremse (01 ) mit mindestens einer elektrischen Maschine oder elektromagnetisch erregten elektrischen Maschine zusammenwirkt. 125 Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass mindestens eine Aktuatorposition des Aktuators (04) durch entsprechende Ausgestaltung mindestens einer Nichtlinearität (03) und gegebenenfalls durch das Zusammenwirken dieser mindestens einen Nichtlinearität (03) mit einer Feder, insbesondere einer Federwirkung, mit einem abgesenkten, insbesondere sehr geringen, elektrischen Leistungsbedarf oder stromlos gehalten ist. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Getriebe (045) kinematische Vorrichtungen umfasst,
- und/oder dass das Getriebe (045) eine Nocke, eine Kugelrampe (031 ) und/oder einen Hebel umfasst. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Übersetzung des Getriebes (045), insbesondere im Bremsenbetrieb, veränderbar ist,
- und/oder dass die Übersetzung des Getriebes (045), insbesondere aktiv, bevorzugt durch Verdrehen einer Ratsche, veränderbar ist,
- und/oder dass die Übersetzung des Getriebes (045), insbesondere passiv, bevorzugt durch federbelastetes Zurückweichen von Bauteilen, elastische Verformung von Bauteilen, veränderbar ist. Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Wirkbereich mindestens einer Nichtlinearität (03) auf mehrere Teile des Getriebes (045), insbesondere mehrere Getriebebauteile, bevorzugt gegen einander verdrehte Nocken und/oder Kugelrampen (31 ), verteilt ist.
- und dass gegebenenfalls der Wirkbereich mindestens einer Nichtlinearität (03) jeweils einem bestimmten Aktuatorbetätigungsbereich zugeordnet ist. 126 Elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Übersetzung des Getriebes (045) derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass eine bremswirkungsfreie Aktuatorbewegung eine Bewegung von Bremsenbauteilen, wie insbesondere des Bremsbelagsträgers, bewirkt,
- und dass diese Bewegung gegebenenfalls kein und/oder nur ein minimiertes Restschleifmoment bewirkt. Maschine, insbesondere Beförderungsvorrichtung, Fahrzeug, Aufzug oder Fahrrad, umfassend eine elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 26. Maschine nach Anspruch 27, umfassend eine weitere, insbesondere elektronische, Bremsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Bremsvorrichtung als, insbesondere federbelastete, Parkbremse ausgebildet ist. Verschleißnachstellvorrichtunq, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verschleißnachstellvorrichtung dazu eingerichtet ist, durch den Aktuator (04) einer elektromechanischen Bremse (01 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 26 betätigt zu werden. Verfahren zum Betrieb einer elektromechanische Bremse (01 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet,
- dass der Aktuator (04) der Bremse (01 ) in einem begrenzten Aktuatorbetätigungsbereich bewegt wird, wobei der Aktuator (04) zumindest in einem Teil des Aktuatorbetätigungsbereichs über das Getriebe (045) einen Belagshub ausführt, und zur Bremsung der Bremsbelag (063) zur Erzeugung einer Anpresskraft sowie eines daraus resultierenden Bremsmoments in Richtung und an die Reibfläche gepresst wird, wobei das Getriebe (045) eine Nichtlinearität (03), also eine über zumindest einen Teil des Aktuatorbetätigungsbereichs nicht konstante Übersetzung, aufweist, sodass der Aktuator (04) entlang des Aktuatorbetätigungsbereichs über das Getriebe (045) über oder entlang mindestens zweier unterschiedlich wirkender Nichtlinearitäten (03) bewegt wird, und wobei die zwei unterschiedlich wirkenden Nichtlinearitäten (03) aus folgenden Nichtlinearitäten (03) ausgewählt sind: a. Nichtlinearität (03) zur Überwindung des Luftspalts (068) zwischen Bremsbelag (063) und Reibfläche, b. Nichtlinearität (03) zur Bestimmung des Berührungspunkts der Reibfläche und des Bremsbelags (063), c. Nichtlinearität (03) zum Erreichen einer Mindestbremswirkung, d. Nichtlinearität (03) zur Erzeugung eines ansteigenden Bremsmoments, e. Nichtlinearität (03) zum Betrieb mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf, f. Nichtlinearität (03) zum schnellen Erreichen hoher Bremswirkungen, g. Nichtlinearität (03) zur Messung und/oder Einstellung von Parametern, h. Nichtlinearität (03) zur Reduktion von elektrischen und mechanischen Belastungen beim Belagshubstart, i. Nichtlinearität (03) zur Kompensation von Bremsfading, j. Nichtlinearität (03) zur Verschleißnachstellung. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Übersetzung des Getriebes (045) derart ausgestaltet wird, dass der Aktuator (04) in mindestens einem Teilbereich, insbesondere mit funktionalem Belagshub, bevorzugt mit bremswirkungsrelevantem Belagshub, in einem von dem optimalen Betriebspunkt des Aktuators (04) abweichenden Betriebspunkt betrieben wird,
- und dass gegebenenfalls der Aktuator (04) in mindestens einem Teilbereich, insbesondere mit funktionalem Belagshub, bevorzugt mit bremswirkungsrelevantem Belagshub, in einem von einem Betriebspunkt maximaler Leistung des Aktuators (04) abweichenden Betriebspunkt betrieben wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 oder 31 , dadurch gekennzeichnet, - dass von dem Getriebe (045) ausgehend von einer Nullstellung des Getriebes (045) zur Bremsung eine Bewegung des Aktuators (04) in eine erste Richtung umgesetzt wird, sodass von dem Getriebe (045) gegebenenfalls eine Bewegung in eine erste Richtung ausgeführt wird,
- und/oder dass von dem Getriebe (045) ausgehend von einer Nullstellung des Getriebes (045) zur Anpassung des Luftspalts (068), insbesondere zur Betätigung einer Verschleißnachstellvorrichtung, eine Bewegung des Aktuators (04) in eine, insbesondere der ersten Richtung entgegengesetzte, zweite Richtung umgesetzt wird, sodass von dem Getriebe (045) gegebenenfalls eine Bewegung in eine zweite Richtung ausgeführt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet,
- dass von dem Getriebe (045) nur einen Teil der Bewegung des Aktuators (04), insbesondere des Aktuatorbetätigungsbereichs, in einen, insbesondere funktionalen, bevorzugt bremswirkungsrelevanten, Belagshub umsetzt wird,
- und dass der Aktuator (04) gegebenenfalls vor und/oder nach dem für den, insbesondere funktionalen, bevorzugt bremswirkungsrelevanten, Belagshub relevanten Teil des Aktuatorbetätigungsbereichs über das Getriebe (045) in die erste und die zweite Richtung bewegt wird, ohne einen, insbesondere funktionalen, bevorzugt bremswirkungsrelevanten, Belagshub zu erzeugen. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Übersetzung des Getriebes (045) derart ausgebildet ist, dass, ausgehend von der Nullstellung des Getriebes (045), der Aktuator (04), insbesondere entlang des Belagshubs, in die erste Richtung bewegt wird,
- und dass entlang dieser ersten Richtung die Nichtlinearitäten (03) in folgender Reihenfolge angeordnet sind, a. gegebenenfalls Nichtlinearität (03) zur Reduktion von elektrischen und mechanischen Belastungen beim Belagshubstart, b. Nichtlinearität (03) zur Überwindung des Luftspalts (068) zwischen Bremsbelag (063) und Reibfläche, c. gegebenenfalls Nichtlinearität (03) zur Bestimmung des Berührungspunkts der Reibfläche und des Bremsbelags (063), 129 d. Nichtlinearität (03) zum Erreichen einer Mindestbremswirkung, e. gegebenenfalls Nichtlinearität (03) zum Betrieb mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf, f. Nichtlinearität (03) zum schnellen Erreichen hoher Bremswirkungen, g. Nichtlinearität (03) zur Erzeugung eines ansteigenden Bremsmoments, wobei das Bremsmoment gegebenenfalls an die jeweilige Bremsdynamik angepasst wird, h. Nichtlinearität (03) zur Kompensation von Bremsfading. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 34, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Übersetzung des Getriebes (045) derart gewählt und/oder ausgestaltet wird, dass ausgehend von der Nullstellung des Getriebes (045) der Aktuator (04) in die zweite Richtung bewegt wird,
- und dass entlang dieser zweiten Richtung die Nichtlinearität (03) zur Messung und/oder Einstellung von Parametern und/oder die Nichtlinearität (03) zur Verschleißnachstellung (02) angeordnet werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zur Messung und/oder Einstellung von
Parametern derart ausgebildet ist, dass der Aktuator (04), ausgehend von der Nullstellung des Getriebes (045), in seine erste Richtung bewegt wird, wobei durch die Bewegung des Aktuators (04) in seine erste Richtung mindestens ein Parameter der Bremse (01 ), insbesondere Motorverluste, Getriebeverluste, mechanische Verluste (016) und/oder die Wirkung etwaig vorhandener Federn, gemessen wird, wobei das, insbesondere durch die Bewegung entstehende und/oder resultierende, Moment des Aktuators (04) erfasst wird, und wobei der mindestens eine Parameter der Bremse (01 ), insbesondere des Moments des Aktuators (04), mit Erwartungswerten und/oder mit Messwerten des Moments des Aktuators (04) in anderen Betriebspunkten und/oder in anderen Betriebszuständen verglichen wird und anhand des Vergleichs beurteilt wird, ob eine Einstellung der Bremse (01 ) notwendig ist, 130
- und/oder dass die Nichtlinearität (03) zur Messung und/oder Einstellung von Parametern derart ausgebildet ist, dass der Aktuator (04), ausgehend von der Nullstellung des Getriebes (045), in seine zweite Richtung bewegt wird, wobei eine Kraftmessvorrichtung, insbesondere eine Feder und/oder ein Anschlag, in der zweiten Richtung vorgesehen ist, an welcher mindestens ein Teil des Getriebes (045), insbesondere der Aktuator (04), ansteht, wodurch die Nullstellung der Aktuatorposition gemessen und/oder eingestellt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 36, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zur Reduktion von elektrischen und mechanischen Belastungen beim Belagshubstart derart ausgebildet ist, dass durch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes (045), insbesondere die Geschwindigkeitsübersetzung dieser Nichtlinearität (03), der Aktuator (04) in einem Teil, bevorzugt in der ersten Hälfte, des Luftspalts (0689), weniger schnell, insbesondere weniger als halb so schnell, wie die maximale Geschwindigkeit im an den Luftspalt (068) anschließenden Belagshubbereich, bewegt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 37, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zur Überwindung des Luftspalts (068) zwischen Bremsbelag (063) und Reibfläche derart ausgebildet ist, dass durch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes (045), insbesondere die Geschwindigkeitsübersetzung dieser Nichtlinearität (03), der Aktuator (04) über mehr als die Hälfte des Luftspalts (068), insbesondere mehr als die Hälfte des Weges zur Überwindung des Luftspalts (068), schneller, insbesondere mehr als doppelt so schnell, wie die maximale Geschwindigkeit im an den Luftspalt (068) anschließenden Belagshubbereich bewegt wird, sodass der Luftspalt (068) im Vergleich zum Normalbetrieb schneller überwunden wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 38, dadurch gekennzeichnet, 131
- dass die Nichtlinearität (03) zur Bestimmung des Berührungspunkts der Reibfläche und des Bremsbelags (063) derart ausgebildet ist, dass der Berührungspunkt des Bremsbelags (063) und der Reibfläche, insbesondere aus der Energie-, Strom- und/oder Leistungsaufnahme des Aktuators (04) und/oder aus dem Verlauf der Aktuatorbelastung, insbesondere des Moments, erkannt wird, wobei überprüft wird, ob eine Nachstellung der Bremse (01 ), insbesondere eine Nachstellung des Bremsbelags (063) und/oder eine Einstellung des Luftspalts (068), notwendig ist, indem durch die Übersetzung des Getriebes (045) dieser Nichtlinearität (03), insbesondere im möglichen Bereich des Berührungspunkts des Bremsbelags (063) und der Reibfläche, eine auswertbare Kombination aus Übersetzungsverhältnis und Aktuatormoment, insbesondere ein interpretierbarer Verlauf aus der Energie-, Strom- und/oder Leistungsaufnahme des Aktuators (04), der Aktuatorbelastung und/oder des Aktuatormoments, über die Betätigung, insbesondere unter Berücksichtigung des jeweiligen Übersetzungsverhältnisses, erzeugt wird, sodass gegebenenfalls dadurch ab der Berührung von Reibfläche und Bremsbelag (063) ein signifikanter Unterschied zum Verhalten im Luftspalt (068) erhalten wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 39, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zum Erreichen einer Mindestbremswirkung derart ausgebildet ist, dass eine bestimmte geforderte Mindestbremswirkung, insbesondere bei einer Vollbremsung, innerhalb einer Mindestwirkungszeit erreicht wird, wobei die Mindestwirkungszeit nur maximal 20% über der Zeit liegt, welche, insbesondere zum Erreichen der Mindestbremswirkung, technisch mit der elektromechanischen Bremse (01 ) möglich ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 40, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zur Erzeugung eines ansteigenden Bremsmoments, wobei das Bremsmoment gegebenenfalls an die Bremsdynamik angepasst wird, derart ausgebildet ist, dass die Geschwindigkeit des Bremsmomentaufbaus an die dadurch verursachte dynamische Gewichtsverlagerung der Beförderungsvorrichtung, insbesondere 132 des Fahrzeugs, angepasst wird, sodass gegebenenfalls einem Blockieren der Räder des Fahrzeugs entgegen gewirkt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 41 , dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zum Betrieb mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf derart ausgebildet ist, dass von dem Aktuator (04) bei einem Betrieb des Getriebes (045) mit geringen Drehzahlen und/oder bei Stillstand des Aktuators (04) um mindestens 20% weniger Leistung aufgenommen wird als für denselben oder einen ähnlichen Betrieb und/oder Betriebspunkt, insbesondere für einen Betrieb mit geringen Drehzahlen und/oder bei Stillstand des Aktuators (04), im Vergleich zu einer Nichtlinearität (03), welche insbesondere nach dem Kriterium der maximal erzielbaren Motorabgabeleistung ausgelegt ist, sodass die Leistungsaufnahme des Aktuators (04), insbesondere bei längeren Dauerbremsungen, abgesenkt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 42, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Übersetzung des Getriebes (045) derart gewählt und/oder ausgestaltet ist, dass ausgehend von der Nullstellung des Getriebes (045) entlang der Bewegung des Aktuators (04), insbesondere des Belagshubs, in die erste Richtung die Nichtlinearität (03) zum Betrieb mit abgesenktem elektrischem Leistungsbedarf so angeordnet ist, dass sich bei Betriebszuständen, die eine lange Haltedauer und/oder eine hohe Temperaturbelastung aufweisen, ein geringer Verbrauch an elektrischer Energie und/oder eine geringe Verlustwärme des Aktuators (04) ergeben. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 43, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zur Kompensation von Bremsfading derart ausgebildet ist, dass der Aktuator (04) mit einem Motormoment betrieben wird, das unter gleichen Betriebsbedingungen, insbesondere der Betriebstemperatur, höher ist, insbesondere höher als das maximal zulässige Motormoment und/oder höher als die maximal zulässige Wellenleistung, als jenes bei einer Nichtlinearität (03), welche nach dem Kriterium der maximal 133 erzielbaren Motorabgabeleistung ausgelegt ist, sodass auch bei einem Bremsfading eine Bremswirkung erzielt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 44, dadurch gekennzeichnet,
- dass zumindest eine Nichtlinearität (03), insbesondere über den Belagshub, zur Kompensation von Luftspaltfehlern derart ausgebildet ist, dass ein Luftspaltfehler, insbesondere eine Abweichung der Größe des Luftspalts (068) vom angenommenen Maß, kompensiert wird, wobei der Luftspaltfehler bevorzugt durch Verschleiß entsteht,
- und/oder dass gegebenenfalls die Bremse (01 ) bis zu einer bestimmten Abweichung der Größe des Luftspaltfehlers insbesondere durch Anpassung der Bewegung des Aktuators (04), bevorzugt verschleißnachstellungsfrei, betrieben wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 45, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zur Verschleißnachstellung (02) derart ausgebildet ist, dass der Aktuator (04) gegen die zur Bremsung verwendete Bewegungsrichtung, insbesondere in die zweite Richtung, bewegt wird,
- und dass durch diese Bewegung des Aktuators (04), insbesondere ohne Bremswirkung, die Verschleißnachstellvorrichtung betätigt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 46, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nichtlinearität (03) zur Verschleißnachstellung (02) derart ausgebildet ist, dass der Aktuator (04) in Richtung einer Bremsung, insbesondere in die erste Richtung, bewegt wird, dass durch diese Bewegung des Aktuators (04) die Verschleißnachstellvorrichtung betätigt wird, indem gegebenenfalls nach Erreichung einer für die Bremsung, insbesondere für die Parkbremsung, erforderlichen Maximalstellung des Aktuators (04) durch eine weitere Bewegung des Aktuators (04) die Verschleißnachstellvorrichtung betätigt wird oder diese Betätigung vorbereitet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 47, dadurch gekennzeichnet, 134
- dass die Bremse (01 ) eine Verschleißnachstellvorrichtung umfasst, welche insbesondere ausschließlich, durch den Aktuator (04) betätigt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 48, dadurch gekennzeichnet,
- dass mindestens eine Aktuatorposition des Aktuators (04) durch entsprechende Ausgestaltung mindestens einer Nichtlinearität (03) und gegebenenfalls durch das Zusammenwirken dieser mindestens einen Nichtlinearität (03) mit einer Feder, insbesondere einer Federwirkung, mit einem abgesenkten, insbesondere sehr geringen, elektrischen Leistungsbedarf oder stromlos gehalten wird.
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