EP4630701A1 - Verfahren zum betrieb einer elektromechanischen bremsvorrichtung und elektromechanische bremsvorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer elektromechanischen bremsvorrichtung und elektromechanische bremsvorrichtung für ein kraftfahrzeug

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Publication number
EP4630701A1
EP4630701A1 EP23790371.1A EP23790371A EP4630701A1 EP 4630701 A1 EP4630701 A1 EP 4630701A1 EP 23790371 A EP23790371 A EP 23790371A EP 4630701 A1 EP4630701 A1 EP 4630701A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
braking
brake
counter
air gap
actuator
Prior art date
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Pending
Application number
EP23790371.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Zoltan Szabolcs ERDELYI
Barna Szimandl
Mark Muller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta AG
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
Priority claimed from BE20225999A external-priority patent/BE1031118B1/de
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Presta AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP4630701A1 publication Critical patent/EP4630701A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/741—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on an ultimate actuator
    • 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
    • F16D55/00—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • F16D55/02—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members
    • F16D55/22—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads
    • F16D55/224—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members
    • F16D55/225—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members the braking members being brake pads
    • F16D55/226—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members the braking members being brake pads in which the common actuating member is moved axially, e.g. floating caliper 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
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    • 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
    • F16D65/183—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 with force-transmitting members arranged side by side acting on a spot type force-applying member
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    • 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
    • F16D2125/34—Mechanical mechanisms converting rotation to linear movement or vice versa acting in the direction of the axis of rotation
    • F16D2125/40—Screw-and-nut
    • 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
    • F16D2127/00—Auxiliary mechanisms
    • F16D2127/06—Locking mechanisms, e.g. acting on actuators, on release mechanisms or on force transmission mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an electromechanical braking device, comprising a braking part, a counter-braking part and an electromotive actuating device, in which, in order to generate a braking intervention, the braking part is moved from a release position in which an air gap is arranged between the braking part and the counter-braking part by means of the actuating device in an adjustment direction while overcoming the air gap into braking contact with the counter-braking part.
  • An electromechanical braking device is also the subject of the invention.
  • Such a braking device of a motor vehicle is designed as a friction brake, in which a braking part supported on the chassis and fixed relative to the rotation of the wheel to be braked can be brought into braking engagement by means of an adjusting device with a counter-braking part which rotates with the wheel.
  • an adjusting device with a counter-braking part which rotates with the wheel.
  • a frictional contact is generated between the braking part and the counter-braking part, the so-called braking contact, whereby the braking torque generated by friction is greater the higher the adjusting force exerted by the adjusting device in the adjustment direction.
  • a common design is the known disk brake, in which the counter-braking part is formed by a brake disk that rotates with the wheel and is axially gripped by a brake caliper on both sides.
  • a brake part usually a brake pad, can be adjusted in an axial adjustment direction and thereby brought into frictional contact with an axial side of the brake disk, whereby the brake disk is frictionally clamped in the braking engagement between the adjusted brake part and another brake part that is axially opposite and supported on the brake caliper.
  • the prerequisite for a perfect function and a precise response of the brake is that in the non-actuated state a distance, the so-called air gap, is provided between the braking part and the counter-braking part in the adjustment direction.
  • the braking part is moved by the adjusting device perpendicular to the air gap towards the counter-braking part until the air gap is overcome and the frictional braking contact is reached, so that the braking intervention is generated.
  • the air gap has as constant a gap width as possible when measured in the axial adjustment direction when not actuated.
  • This air gap width can increase during operation, for example due to wear of the brake pad and/or the brake disc, and must be readjusted accordingly.
  • the actuating device comprises at least one actuating drive that can be driven by an electric actuator, for example a spindle drive or the like. This can be used to advance the brake part in the adjustment direction towards the counter-brake part in order to reduce the air gap width and generate a brake intervention, or conversely to move it back away from the counter-brake part in order to increase the air gap width and release the brake.
  • the air gap width can be changed by the actuating device, but this does not show how a better reproducible response behavior could actually be achieved in ferry operation. This can also lead to noise levels during ferry operations that are perceived as disturbing.
  • an electromechanical braking device comprising a braking part, a counter-braking part and an electromotive actuating device, in which, in order to generate a braking intervention, the braking part is moved from a release position in which an air gap is arranged between the braking part and the counter-braking part by means of the actuating device in an adjustment direction while overcoming the air gap into braking contact with the counter-braking part, it is provided according to the invention that before generating a braking intervention, the The braking part is positioned by the adjusting device in an initial position in which a defined air gap width of the air gap between the braking part and the counter-braking part is specified.
  • the braking device is initialized by means of the adjusting device, whereby the braking part is positioned in a defined manner relative to the counter-braking part. This is achieved by adjusting the braking part to the initial position.
  • the defined air gap width preset to a predetermined value, corresponds to the distance in the adjustment direction between the corresponding friction surfaces of the braking part and the counter-braking part, which are directed against each other in the axial direction.
  • the adjustment path required for a braking process between the initial position and the brake contact which must be overcome by actuating the adjusting device, can be kept constant during operation. Changes in the air gap width that occur during operation, for example due to wear, tear, temperature fluctuations and the like, can be compensated for by the method according to the invention during operation of the vehicle, so that a consistent, reproducible response behavior of the brake can advantageously be achieved.
  • the air gap is usually adjusted when the brake device is installed or maintained, whereby, despite the relatively high level of effort involved, changes in the air gap width that occur due to continuous wear during ferry operation cannot be satisfactorily compensated.
  • the invention has the advantage that, by means of the electromotive actuating device, optimal functional reliability can be achieved during vehicle operation without external maintenance or adjustment effort, and a consistently high level of operating comfort can be achieved simply by means of the actuating device integrated in the brake.
  • the initialization of the braking device according to the invention can be carried out by controlling the actuating device, for example automatically by the electronic control systems present in the vehicle. It is possible, for example, to routinely set the braking part to the initial position each time the vehicle is started, so that not only wear but also potential influences from changing environmental conditions, such as extreme temperature changes or the like, can be compensated for. Alternatively or additionally, the initial position can be set after one or every braking process, so that optimal operating conditions can be guaranteed for a subsequent braking process.
  • the defined air gap width which can also be referred to as the initial width, is greater than zero.
  • the brake contact which can also be referred to as the engagement position or brake intervention, there is no air gap, ie the air gap width is zero.
  • the defined air gap width is preferably smaller than a maximum air gap width that can be specified by the adjusting device between the braking part and the counter-braking part.
  • the initial position set by the adjusting device forms a starting position or initial position of the braking or working stroke, which is also generated by the adjusting device and by means of which the braking part is adjusted in the adjustment direction until it comes into frictional braking contact with the counter-braking part during a braking process.
  • the braking part is preferably held at rest or releasably fixed in the initial position, at least temporarily, before a subsequent braking process is initiated. It is then moved by the braking stroke from the initial position into the braking contact. Accordingly, the advantage is realized that the braking stroke must correspond consistently to the defined air gap width during each braking process. This results in the essential advantage that the response behavior remains constant regardless of wear.
  • a further advantage is that the adjustment characteristics of the actuating device can be optimally adapted to the adjustment path, which is constant for each braking process according to the invention. It is possible, for example, to specify an optimized force-path characteristic adapted to the air gap width.
  • the braking part can be moved quickly with little force starting in the initial position, and when or shortly before the braking contact is reached, a higher force can be applied, optionally with a lower adjustment speed. This can be done, for example, by appropriate electrical control of a servomotor.
  • non-linear mechanical adjustment kinematics of the actuating device can be provided, for example by means of known wedge disk, ball ramp or tilt pin arrangements or the like. This can optimize the response behavior and avoid unwanted noise.
  • a further advantage is that by specifying the defined air gap width, the braking characteristics and the response of the brake can be adjusted without additional assembly or adjustment effort. For example, by specifically reducing the defined air gap width, a faster and more sensitive response of the brake can be achieved, for example for a sporty driving style.
  • An advantageous embodiment of the method can provide that a calibration routine is carried out to set the defined air gap width, comprising the steps:
  • the reference position is formed by the brake contact.
  • the calibration routine forms a calibration procedure for determining the defined air gap width using the adjustment drive.
  • the reference position is a position that is clearly correlated with the brake contact, for example the position of the brake contact in the adjustment direction itself.
  • a possible reference position has a fixed distance from the brake contact and is therefore referred to as the brake contact in the following.
  • the braking part is adjusted by the adjusting device towards the counter-braking part, by definition forwards, until it contacts the counter-braking part in the braking contact.
  • This adjustment can also be referred to as advancing in accordance with the forward adjustment direction.
  • the reference position in the braking contact can preferably be set as the zero position.
  • the braking part is adjusted away from the counter-braking part in the opposite adjustment direction by an adjustment path corresponding to the defined air gap width back to the initial position.
  • This adjustment can also be referred to as resetting in accordance with the rearward adjustment direction. This makes it possible to achieve exact positioning of the braking part in the initial position with little effort by simply specifying the adjustment path, regardless of any possible shift in the absolute position of the braking contact due to wear or the like.
  • a calibration routine can be carried out when the vehicle is started before the journey begins, preferably automatically. Alternatively or additionally, it is conceivable and possible to carry out the calibration after one or every braking process, based on the brake contact that inevitably occurs.
  • a current zero position can be stored in the brake contact recorded and stored electronically.
  • the adjusting device can be controlled to adjust the air gap width by the amount defined in order to set the initial position.
  • the current position of the braking part is detected, preferably by a sensor device.
  • the braking contact can preferably be detected by an electrical sensor device, set as the zero position and stored in an electrical control device.
  • the sensor device can preferably be arranged on the actuating device or designed together with it.
  • a force sensor that registers the stop of the braking part on the counter braking part in the braking contact.
  • the stop in the braking contact can be detected by a current increase in the electrical actuator motor that is generated in the process.
  • measuring devices can also be provided that are designed to measure absolute position values or relative position values of the braking part relative to the counter braking part, for example by means of known distance or position measuring methods.
  • the sensor device can be designed as a rotor position sensor of the servomotor.
  • Servomotors for example in the form of a synchronous machine, are often already equipped with a rotor position sensor. Due to the previously known mechanical transmission between the angle of rotation of the rotor shaft and the stroke of the pressure piece, the absolute position value can be determined by determining the angle of rotation of the rotor shaft.
  • the rotor position sensor can be designed as an inductive, magnetic or optical sensor.
  • the actuating device can be position-controlled.
  • a position sensor can be provided that indicates absolute position values or a relative position value of the braking part relative to the counter-braking part. From the detected zero position in the braking contact, a value for the initial position can be determined with the defined air gap width, which is used to control the actuating device.
  • the actuating device can be controlled in a path. This makes it possible to adjust the actuating device to the initial position by an adjustment path specified by the control system with little effort.
  • a path control can be implemented with little effort, for example, by an electric motor control, which Actuator is controlled with a signal sequence that produces an adjustment over a defined adjustment path.
  • the actuating device has an actuator and a spindle drive that can be driven in rotation by an actuator motor.
  • the spindle drive forms a continuously operating linear drive for the braking part, which in a manner known per se has a threaded spindle that engages in a spindle nut and can be driven in rotation by the actuator motor relative to the threaded spindle.
  • the adjustment path is directly correlated with the amount of rotation of the rotor shaft of the actuator motor and the pitch of the threaded spindle. Accordingly, by controlling the actuator motor with a control signal, a defined angle of rotation of the rotor shaft can be specified, which causes a linear adjustment of the braking part by a defined adjustment path.
  • the actuator motor in the brake contact can be controlled with a defined electrical control signal in order to move the braking part in a path-controlled manner into the initial position.
  • a defined electrical control signal in order to move the braking part in a path-controlled manner into the initial position.
  • additional position, displacement, force or other sensors can be provided, for example to detect the brake contact or to redundantly monitor the defined air gap width.
  • the actuating device has a first actuator and a second actuator coupled in series with it.
  • Each actuator forms a lifting or adjusting device that is axially effective in the adjustment direction.
  • an actuator can have a spindle drive.
  • Other types of actuator can also be used, which can include, for example, ramp bearings, cam or cam disks, tilting pin arrangements or the like, and also convert a rotation of the drive element into a linear adjustment of the output element. Because the two actuators are arranged serially in the adjustment direction, i.e. one behind the other, the braking element can be adjusted linearly together with the second actuator by actuating the first actuator in order to produce the braking intervention.
  • the air gap defined according to the invention can be adjusted by adjusting the second actuator independently of the actuation of the first actuator.
  • the first actuator can thus be operated continuously in the optimal working range.
  • the braking intervention is generated by a first actuator, which can be referred to as the braking drive or working drive
  • the initial position is set by the second actuator, which can be referred to as the adjusting drive.
  • the braking drive preferably carries out a constant braking stroke with each braking process, which moves the braking part forwards into the braking intervention.
  • the adjusting drive which preferably has a spindle drive, can be used to adjust the braking part to the initial position. Because the defined air gap width is adapted to the specified, constant braking stroke of the braking drive, it can be operated continuously at the optimal working point.
  • the method according to the invention can comprise the following steps:
  • resetting means an adjustment in the opposite adjustment direction away from the counter-brake part, by definition back, i.e. backwards.
  • the brake part After carrying out the above steps, the brake part is positioned in the initial position. This has the advantage that during a subsequent braking process, the brake part is adjusted with a constant braking stroke forwards, towards the counter brake part, until the optimal braking intervention is achieved.
  • an electromechanical braking device for a motor vehicle comprising an adjusting device and a brake part connected thereto, which can be adjusted by the adjusting device in an adjustment direction and can be brought into braking engagement with a counter-brake part, and comprising a control device for controlling the adjusting device
  • the invention provides that the adjusting device can be controlled by the control device to set an initial position in which a defined air gap width of the air gap between the braking part and the counter-braking part is specified.
  • the adjustment direction preferably extends along an axis, for example the axis of a spindle drive of an actuator.
  • control device is connected to at least one sensor device that is designed to detect the position of the actuating device and/or to detect the adjustment path of the actuating device.
  • control device is connected to at least one sensor device that is designed to detect a brake contact between the brake part and the counter-brake part.
  • it is advantageous, for example, to detect the brake contact as a zero position, for example by monitoring the motor current of a servomotor, or by another measuring method. The measured values recorded in this way can be stored and processed in the control unit in order to control the servomotor(s) of the adjustment device on this basis.
  • control device is designed to set the actuating device to a predetermined position and/or to adjust the actuating device by a predetermined adjustment path. This allows the initial position to be set, for example, starting from the brake contact.
  • control device has a control input for entering an initial value, and the control device is designed to set the actuating device to an initial position corresponding to the entered initial value.
  • the initial position can thus be adapted to achieve a desired braking characteristic.
  • the defined air gap width can be reduced for a faster response of the brake and/or a higher braking effect.
  • the adjustment drive for setting the air gap width which can also be referred to as the adjustment drive
  • the other adjustment drive which can also be referred to as What can be referred to as a braking drive or working drive can have, for example, ramp bearings, cam or cam disks, tilting pin arrangements or the like. These are preferably designed in such a way that they carry out a constant braking stroke each time the brake is applied, ie a constant adjustment path in the adjustment direction.
  • the braking device comprises an adjusting device and a braking part connected thereto, which can be adjusted by the adjusting device along an axis, i.e. in an adjustment direction, and can be brought into braking engagement with a counter-braking part, wherein the adjusting device has a first adjusting drive and a second adjusting drive coupled in series therewith, wherein the first adjusting drive has a first drive wheel that can be driven in rotation, and the second adjusting drive has a second drive wheel that can be driven in rotation and is coaxial with the first drive wheel, wherein a coupling device is arranged between the first drive wheel and the second drive wheel.
  • the coupling device is designed as a friction clutch with a friction element that can be frictionally connected to a counter-friction element in the coupling engagement.
  • first and second drive wheels are referred to together as the two drive wheels or simply as the drive wheels.
  • the drive wheels can be designed as a gear wheel, for example as a spur gear, or as a belt or toothed belt wheel or worm wheel, so that generally a gear wheel is provided via which a drive torque from an electric actuator can be coupled into the actuator.
  • a friction clutch can be implemented between the drive wheels.
  • This comprises a friction element which is connected to one of the drive wheels in a torque-locking manner and a corresponding counter-friction element which is connected to the other drive wheel in a torque-locking manner.
  • the friction element can be brought into frictional coupling engagement with the counter-friction element in any relative angular position.
  • a purely force-locking coupling is implemented, in contrast to the positive locking connection in the prior art.
  • the relative position of the drive wheels to one another can be continuously specified, in contrast to the discrete locking steps in the prior art. Accordingly, a uniform, continuous adjustment of the second actuating drive relative to the first actuating drive is possible, and a continuous adjustment of the air gap can take place.
  • An advantage over a locking coupling described in the prior art is that essentially no axial relative movement is required between the coupling elements in engagement to actuate and release the coupling device, for example between the drive wheels or the locking elements, which must necessarily be movable relative to one another to create and release the lockable positive connection.
  • the pure frictional connection between the friction and counter-friction elements according to the invention can simply be specified by the applied axial actuating force, whereby the friction and counter-friction elements do not have to be moved axially relative to one another. This enables a simpler and more reliable structural design of the coupling device.
  • the friction clutch has a defined, predeterminable clutch torque.
  • the clutch torque indicates the maximum differential torque that can be transmitted force-lockingly between the friction element and the counter-friction element through the frictional engagement in the clutch engagement. If the clutch torque is exceeded, the clutch device slips, so that the two drive wheels are rotated relative to each other.
  • the friction clutch according to the invention slips continuously in a sliding manner, so that an improved, uniform readjustment of the air gap is possible.
  • no axial evasive movements of locking elements, as with the known locking clutch have to be taken into account and absorbed in the design.
  • the friction element and the counter friction element are arranged coaxially.
  • the coaxial arrangement corresponds to the coaxial arrangement of the drive wheels.
  • the friction element and the counter friction element can be arranged in a simple and compact design in the area of the axially opposing front sides of the drive wheels. Due to the above-described generation of the pure frictional connection of the clutch, no moving parts are required, as is the case with the locking clutch in the prior art.
  • the friction element and the counter friction element are conical.
  • the friction element can have a conical section, which converges at least in sections in the axial adjustment direction, with a conical
  • a friction surface that can be designed as an outer cone or inner cone, and which has a corresponding conical section on the counter friction element, which is designed in the opposite direction as an inner cone or outer cone and has a conical counter friction surface.
  • the outer cone dips into the inner cone, with the conical friction and counter friction surfaces being frictionally loaded against one another by an axial actuating force of the clutch.
  • the cone can convert the axially acting actuating force of the clutch into the normal force acting between the conical friction surfaces in the frictional contact.
  • a flatter gradient can therefore convert a relatively small axial actuating force into a larger normal force in the frictional contact, meaning that a high clutch torque can be achieved even with a relatively small axial actuating force of the clutch.
  • the friction element and the counter friction element are designed to be planar.
  • the friction surfaces corresponding to one another are designed at least in sections as flat axial surfaces, similar to a disk clutch. This enables a space-saving arrangement, in particular if only a relatively small clutch torque is to be achieved.
  • the friction element and the counter friction element are prestressed against each other.
  • the friction element and the counter friction element are preferably prestressed against each other elastically or resiliently.
  • the friction and counter friction surfaces are pressed against each other with a predetermined axial prestressing force in frictional engagement.
  • An elastic prestressing element for example a spring element or the like, can preferably be provided to generate the prestressing force.
  • the clutch torque of the friction clutch is determined by the actuating force acting perpendicular to the friction contact, i.e. the force applied axially between the friction and counter friction elements, whereby the clutch torque is greater the greater the prestressing force.
  • the prestressing force exerted can simply be specified and adjusted by the spring constant and the compression of the spring.
  • the aforementioned embodiment can be realized in an advantageous manner in that the friction element and/or the counter friction element is axially displaceable and is supported against the first drive wheel or the second drive wheel via an axially effective spring element.
  • the friction element or the counter friction element are torque-locking and axially displaceable. connected to one drive wheel, for example via radially projecting drivers that produce a positive connection effective in the circumferential direction.
  • the spring element axially clamped between the friction element or the counter-friction element and one drive wheel which is preferably designed as an axially effective compression spring, ensures that the friction or counter-friction element is axially pre-tensioned against the corresponding counter-friction or friction element axially supported on the other drive wheel, i.e.
  • the friction element and/or the counter-friction element are arranged in the first drive wheel or the second drive wheel.
  • the friction element and/or the counter-friction element can be arranged in the first drive wheel or the second drive wheel.
  • the drive wheel of the first actuator can have a conical friction element that axially engages in a counter-friction element designed as an inner cone, which is arranged at least partially within the second drive wheel.
  • a particularly compact design can be achieved - especially in the last-mentioned embodiment - by arranging the drive wheels within the axial extension of the actuators, i.e. by not being mounted axially protruding on one side.
  • the friction element and/or the counter friction element have a friction lining.
  • the friction and counter friction elements preferably have a metallic base body, for example made of steel.
  • a coating or lining can preferably be applied to create a friction pairing with a defined friction force, for example made of sintered, metal and/or ceramic friction materials, composite materials or the like. This can ensure a defined, reproducible clutch torque.
  • an actuator has a spindle drive.
  • a threaded spindle engages in a spindle nut in a known manner and a relative rotating Drive via a drive wheel connected to the threaded spindle or spindle nut. It is possible for the spindle nut to form the drive element of the actuator on the drive side and the threaded spindle to form the output-side output element that is linearly adjustable relative to it, or vice versa.
  • an actuator it is possible for an actuator to have a ball ramp arrangement, wedge disk arrangement, or tilt pin arrangement.
  • a ball ramp arrangement also known as a ramp bearing
  • the drive and driven elements preferably have cam disks with raceways or ramps inclined against the axis, between which balls that can roll in the circumferential direction are arranged.
  • a relative rotation leads to the output element being axially displaced relative to the drive element due to the ball rolling on the ramps.
  • tilt pins are arranged between the drive and driven elements and each supported in the circumferential direction in such a way that during a relative rotation they are inclined more or less towards the axis depending on the direction of rotation, whereby the distance between the drive and driven elements can also be adjusted.
  • two similarly acting actuators can be combined as first and second actuators, for example two spindle drives. It is also possible to combine two different designs, for example a ball ramp arrangement as the first actuator and a spindle drive as the second actuator for adjusting the air gap.
  • the respective characteristic properties of each design can be optimally utilized.
  • a ball ramp arrangement can be used to achieve a non-linear adjustment characteristic with little effort, and/or at least partially self-locking properties, and/or a defined dead center or extended position that enables a defined adjustment path.
  • the realization of the positive properties mentioned can at least partially require a precise specification of the air gap, which is not possible with the locking clutch in the prior art, but can be easily achieved using the friction clutch according to the invention.
  • an electromechanical braking device which has an actuating device comprising a first actuating drive and an actuating drive coupled in series therewith, and which acts on a braking part which can be brought into braking engagement with a counter-braking part in the direction of an axis
  • the first actuating drive has a first drive wheel which can be driven in rotation and to which a first drive torque can be applied for actuation
  • the second actuating drive has a second drive wheel which can be driven in rotation and is coaxial with the first drive wheel and to which a second drive torque can be applied for actuation
  • a clutch device is arranged between the first drive wheel and the second drive wheel, it can be provided that the clutch device is designed as a friction clutch and has a predeterminable clutch torque, when exceeded which the first drive wheel slips relative to the second drive wheel, wherein to actuate the first actuator the first drive wheel and the second drive wheel are driven synchronously so that the second actuator remains unactuated, and to actuate the second
  • an actuating torque can be coupled into the first drive wheel by means of a first electric actuator motor, and correspondingly the second actuator can be driven by a second electric actuator motor.
  • the first and second drive wheels rotate synchronously. This can be achieved by driving the first and second drive wheels with synchronized drive torques by the first and second actuators.
  • the second drive wheel can also be driven synchronously by the clutch device when the first drive wheel is driven, as long as the transmitted drive torque remains below the clutch torque.
  • the second actuator remains unactuated and rotates freely as a whole together with the braking element.
  • the clutch device can slip continuously and smoothly when the clutch torque is exceeded to adjust the air gap.
  • This can be achieved, for example, by fixing the drive wheel of the first actuator, for example by a brake or a corresponding control of the first drive motor, while the second drive motor applies a second drive torque to the second drive wheel that is greater than the clutch torque.
  • This causes the second drive wheel to rotate relative to the first drive wheel, and by operating the second actuator, the air gap can be adjusted continuously and sensitively, so that continuously advancing wear of the brake element or brake pad can be optimally compensated.
  • the first drive wheel and the second drive wheel to be torque-locked by the friction clutch to generate a synchronous drive.
  • a higher clutch torque is specified when the first actuator is actuated than when the second actuator is actuated.
  • the first actuator is actuated by synchronous driving of the first and second drive wheels.
  • the friction element and the counter-friction element are preloaded against each other by the spring force of the spring element, and in addition the adjusting force of the first actuator acts in the opposite direction to the spring force. This results in a relatively high clutch torque. If, however, only the second drive wheel is turned to adjust the air gap, the spring force alone acts, so that a lower clutch torque is set. This makes adjusting the air gap easier.
  • the first actuator can preferably form a braking drive according to the function specified above, and the second actuator can accordingly form an adjusting drive.
  • Figure 1 shows a braking device according to the invention in a schematic perspective view
  • Figure 2 is a side view of the braking device according to Figure 1,
  • Figure 3 shows the adjusting device according to the invention of the braking device according to Figure 1 in a schematic perspective view
  • Figure 4 shows a section Q-Q through the braking device according to Figure 1
  • Figure 5 shows the first actuator of the braking device according to Figure 1 in a schematic perspective view
  • Figure 6 is an enlarged detailed view of the adjusting device from Figure 4,
  • FIGS 7a-e show schematic representations of the steps in carrying out the method according to the invention.
  • Figure 1 shows a braking device according to the invention as a whole, which is designed as a disc brake.
  • This comprises a brake disc 2, which forms a counter-brake part in the sense of the invention and is connected to a vehicle wheel (not shown here) that can rotate about a wheel axis R.
  • a brake calliper 3 surrounds the two axial end faces of the brake disc 2.
  • the brake disc 2 is designed here as a non-ventilated brake disc made of solid material. Alternatively, it can also be designed as an internally ventilated brake disc.
  • An electric brake actuator 4 according to the invention is attached to the brake caliper 3, which is shown in Figure 3 in a separate, isolated schematic perspective view and is explained in detail in Figures 4 to 6.
  • the brake actuator 4 comprises an adjusting device 5 which extends axially in the direction of an axis A which is parallel to the wheel axis R and indicates the adjustment direction V of the adjusting device 5.
  • the brake disk 2 is arranged axially between two brake pads 31 and 32.
  • One brake pad 31 is firmly supported on the brake calliper 3 on the side facing away from the brake actuator 4.
  • the other brake pad 32 which forms a braking part in the sense of the invention, is attached to the adjusting device 5 and can be adjusted by it in the axial adjustment direction V given by the axis A to produce the braking intervention on the brake disk 2, as indicated by the arrow in Figure 4.
  • the actuating device 5 comprises a first actuating drive 6, which has a ramp bearing, and a second actuating drive 7, which is coupled axially (with respect to the axis A) in series with the first actuating drive and has a spindle drive.
  • the first actuator 6, which in the example shown is designed as a ramp bearing, comprises a drive-side cam disk 61 supported axially and rotationally fixed on the brake actuator 4 and a driven-side cam disk 62.
  • Balls 63 are arranged between the cam disks 61 and 62.
  • the cam disks 61 and 62 have ramp-like axially opposite, inclined to the Axis A has raceways 64 between which balls 63 can roll.
  • a rotation of the output-side cam disk 62, in Figure 5 at the top, relative to the fixed drive-side cam disk 61 - as schematically indicated by the curved arrows - leads to a linear adjustment of the output-side cam disk 62 in the adjustment direction V parallel to axis A.
  • the brake pad 32 can be brought into braking engagement by actuating the first actuator 6, as shown in Figure 4.
  • the cam disk 62 is connected to a coaxial gear 65, which is designed as a spur gear and forms a drive wheel in the sense of the invention.
  • the gear 65 is in gear engagement with a first electric actuator 41. This enables the rotating drive of the cam disk 62 and thus an actuation of the first actuator 6.
  • This internal thread is formed in the output-side cam disk 62 of the first actuator 6, so that the functions of the output-side cam disk 62 and the drive-side spindle nut 72 are combined in one component.
  • the threaded spindle 71 is connected via a hub part 74 to a coaxial gear 75, which is axially fixed and rotatably mounted in the brake actuator 4.
  • the threaded spindle is coupled to the gear 75 in a torque-locking but axially displaceable manner via drivers 73, which can have, for example, radially projecting projections or teeth that engage axially displaceably in axial slots of the hub part 74.
  • the gear 75 can be designed as a spur gear like the gear 65 and is arranged coaxially adjacent to it. This gear 75 is in gear engagement with a second electric actuator 42. This enables the rotating drive of the threaded spindle 71 and thus an actuation of the second actuator 7.
  • the threaded spindle 71 is connected axially to a pressure piece 44 via a thrust bearing 43, for example an axial roller bearing as shown, to which the displaceable brake pad 32 is attached, as can be seen in Figure 4.
  • the pressure piece 44 can also be referred to as a piston.
  • the clutch device according to the invention has a friction element 8, which is directed as a coaxial, conical extension from the cam disk 62 towards the second actuator 7.
  • the conical extension has a conical friction surface 81 arranged on the outside on an outer cone.
  • the friction element 81 can preferably be formed in one piece with the cam disk 62 / spindle nut 72.
  • the friction element 8 is frictionally coupled to a counter friction element 9.
  • the conical projection axially penetrates into a corresponding conical opening of the counter friction element 9, which has a conical friction surface 91 arranged in an inner cone.
  • the friction surface 81 and the counter friction surface 91 rest against each other in a frictionally engaged manner, as can be clearly seen in Figure 6.
  • the counter friction element 9 is coupled to the gear 75 in a torque-locking but axially displaceable manner via drivers 92 which engage in corresponding slots 76 in the hub part 74 or the gear 75 in an axially displaceable manner.
  • the second embodiment shown in the same view as in Figure 6 differs in the design and arrangement of the friction surface 81 and the counter friction surface 91, which are both designed as flat axial surfaces, in contrast to the conical surfaces of the first embodiment according to the first embodiment shown in Figures 4 and 6.
  • the functionality is essentially identical, and therefore the same reference numerals are used.
  • the gears 65 and 75 are rotated synchronously so that the first actuator 6 executes a working stroke in the adjustment direction V so that the brake pad 32 passes through the air gap L and comes into braking engagement with the brake disk 2.
  • the synchronous drive of the gears 65 and 75 can be achieved by synchronizing the drive speeds of the actuator motors 41 and 42, or by driving only one of the actuator motors 41 or 42, while the other actuator motor 42 or 41 runs idle.
  • the frictional coupling engagement between the friction element 8 and the counter friction element 9 then ensures a synchronous rotation of the gears 65 and 75.
  • the gear 65 is fixed or blocked, for example by appropriately controlling the first servomotor 41.
  • the second servomotor 42 rotates the gear 75 relative to the gear 65, whereby the friction clutch continuously slips.
  • the second actuator 7 is adjusted uniformly accordingly, whereby the width of the air gap L can also be continuously adjusted and adapted, for example to compensate for wear on the brake pad 32.
  • the braking devices shown in Figures 1 to 7 are designed as floating caliper brakes, also referred to as floating caliper brakes.
  • the brake pad 32 is pressed against the brake disc 2 by the pressure piece 44, and the brake pad 31 is pressed against the brake disc 2 by the brake caliper 3, which can be moved relative to the brake disc 2 in the direction of the axis A.
  • the solution according to the invention can also be used with a fixed caliper brake.
  • the brake pad 32 which forms the braking part, and the brake pads 2, which form the counter-braking part, are shown in detail.
  • the air gap width x of which, measured in the adjustment direction, can be adjusted by means of the actuators 6 and 7.
  • the second actuator 7, the brake drive has a constant predetermined adjustment path when the brake is actuated. This corresponds to the air gap width B defined according to the invention.
  • the initial position IN is spaced from the friction surface of the brake disk 2 by this defined air gap width B.
  • Figure 7a shows an initial situation in the released position of the braking device 1 in a non-adjusted state, wherein the air gap width x is larger than the defined air gap width B, for example due to wear of the brake pad 32 and/or the brake disk 2. For clarity, the deviation from the initial position IN is shown exaggeratedly large.
  • the brake pad 32 is reset by means of the second actuator 7, the adjustment drive, by moving it away from the brake disk 2, as indicated by the arrow pointing to the right.
  • the first actuator 6, the brake drive is in the rest position in which it is reset to the maximum.
  • the resetting represents a path-controlled adjustment according to the fixed adjustment path of the first adjustment drive 6.
  • the brake pad 32 is adjusted forwards, towards the brake disc 2, by actuating the first actuator 6 by a predetermined adjustment path B corresponding to the defined air gap width B, as indicated by the arrow pointing to the left.
  • the second actuator 7 is activated to move the brake pad 32 further forward in the adjustment direction, as indicated by the arrow pointing to the left.
  • the brake pad 32 is reset by means of the first actuator 6 by an adjustment path directed away from the brake disc 2, which corresponds to the defined air gap width B, as indicated by the arrow pointing to the right. Due to the fixed adjustment path of the first actuator, this is again a path-controlled adjustment.
  • the brake pad 32 is positioned in the initial position IN, in which the air gap L has the optimum air gap width B.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Bremsvorrichtung (1), umfassend ein Bremsteil (32), ein Gegenbremsteil (2) und eine elektromotorische Stellvorrichtung (5), bei dem zur Erzeugung eines Bremseingriffs das Bremsteil (32) aus einer Lösestellung, in der zwischen dem Bremsteil (32) und Gegenbremsteil (2) ein Luftspalt (L) angeordnet ist, mittels der Stellvorrichtung (5) in einer Verstellrichtung unter Überwindung des Luftspalts (L) in Bremskontakt (K) mit dem Gegenbremsteil (2) bewegt wird. Um einen verbesserten Betrieb zu ermöglichen, schlägt die Erfindung vor, dass vor der Erzeugung eines Bremseingriffs das Bremsteil (32) durch die Stellvorrichtung (5) in einer Initialposition (IN) positioniert wird, in der eine definierte Luftspaltbreite (B) des Luftspalts (L) zwischen Bremsteil (32) und Gegenbremsteil (2) vorgegeben wird.

Description

Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Bremsvorrichtung und elektromechanische Bremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Bremsvorrichtung, umfassend ein Bremsteil, ein Gegenbremsteil und eine elektromotorische Stellvorrichtung, bei dem zur Erzeugung eines Bremseingriffs das Bremsteil aus einer Lösestellung, in der zwischen dem Bremsteil und Gegenbremsteil ein Luftspalt angeordnet ist, mittels der Stellvorrichtung in einer Verstellrichtung unter Überwindung des Luftspalts in Bremskontakt mit dem Gegenbremsteil bewegt wird. Eine elektromechanische Bremsvorrichtung ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
Eine derartige Bremsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs ist als Reibungsbremse ausgebildet, bei dem ein am Fahrgestell abgestütztes, relativ zur Drehung des zu bremsenden Rades feststehendes Bremsteil mittels einer Stellvorrichtung in Bremseingriff gebracht werden kann mit einem Gegenbremsteil, welches mit dem Rad rotiert. Im Bremseingriff wird ein Reibkontakt zwischen Bremsteil und Gegenbremsteil erzeugt, der sogenannte Bremskontakt, wobei das durch Reibung erzeugte Bremsmoment umso größer ist, je höher die von der Stellvorrichtung in der Verstellrichtung ausgeübte Verstellkraft ist.
Eine verbreitete Bauform sind die im Prinzip bekannten Scheibenbremsen, bei denen das Gegenbremsteil durch eine mit dem Rad rotierende Bremsscheibe gebildet wird, die von einem Bremssattel beidseitig axial umgriffen wird. Durch mindestens einen an dem Bremssattel axial abgestützten, bevorzugt linearen Stelltrieb kann ein Bremsteil, in der Regel ein Bremsbelag, in einer axialen Verstellrichtung verstellt und dadurch in Reibkontakt mit einer Axialseite der Bremsscheibe gebracht werden, wobei die Bremsscheibe zwischen dem verstellten Bremsteil und einem weiteren, axial gegenüberliegend an dem Bremssattel abgestützten Bremsteil im Bremseingriff reibschlüssig eingespannt wird.
Voraussetzung für eine einwandfreie Funktion und ein punktgenaues Ansprechen der Bremse ist, dass im unbetätigten Zustand zwischen dem Bremsteil und dem Gegenbremsteil in der Verstellrichtung ein Abstand, der sogenannte Luftspalt bereitgestellt wird. Bei der Betätigung der Bremse wird das Bremsteil durch die Stellvorrichtung senkrecht zum Luftspalt auf das Gegenbremsteil zu bewegt, bis der Luftspalt überwunden und der reibschlüssige Bremskontakt erreicht ist, so dass der Bremseingriff erzeugt ist.
Für ein reproduzierbares Ansprechen der Bremse im Fährbetrieb ist es maßgeblich, dass der Luftspalt im unbetätigten Zustand in der axialen Verstellrichtung gemessen eine möglichst gleichbleibende Spaltbreite hat. Diese Luftspaltbreite kann sich im Laufe des Betriebs beispielsweise durch Abnutzung des Bremsbelags und/oder der Bremsscheibe vergrößern, und muss entsprechend nachjustiert werden. Aus der DE 10 2017 123 266 A1 ist es bekannt, dass die Stellvorrichtung mindestens einen von einem elektrischen Stellmotor antreibbaren Stelltrieb umfasst, beispielsweise einen Spindeltrieb oder dergleichen. Durch diesen kann das Bremsteil in der Verstellrichtung nach vorn, auf das Gegenbremsteil zu, vorgestellt werden, um die Luftspaltbreite zu verringern und einen Bremseingriff zu erzeugen, oder umgekehrt von dem Gegenbremsteil weg gerichtet zurückgestellt werden, um die Luftspaltbreite zu vergrößern und die Bremse zu lösen. Durch die Stellvorrichtung kann die Luftspaltbreite zwar verändert werden, wie tatsächlich im Fährbetrieb ein besser reproduzierbares Ansprechverhalten realisiert werden könnte, ergibt sich daraus jedoch nicht. Dadurch kann es auch zu einer als störend empfundenen Geräuschentwicklung im Fährbetrieb kommen.
Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer elektromotorischen Bremsvorrichtung einen verbesserten Betrieb zu ermöglichen.
Darstellung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die Bremsvorrichtung gemäß Anspruch 11. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei einem Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Bremsvorrichtung, umfassend ein Bremsteil, ein Gegenbremsteil und eine elektromotorische Stellvorrichtung, bei dem zur Erzeugung eines Bremseingriffs das Bremsteil aus einer Lösestellung, in der zwischen dem Bremsteil und Gegenbremsteil ein Luftspalt angeordnet ist, mittels der Stellvorrichtung in einer Verstellrichtung unter Überwindung des Luftspalts in Bremskontakt mit dem Gegenbremsteil bewegt wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass vor der Erzeugung eines Bremseingriffs das Bremsteil durch die Stellvorrichtung in einer Initialposition positioniert wird, in der eine definierte Luftspaltbreite des Luftspalts zwischen Bremsteil und Gegenbremsteil vorgegeben wird.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Bremsvorrichtung mittels der Stellvorrichtung initialisiert, wobei das Bremsteil relativ zum Gegenbremsteil definiert positioniert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass das Bremsteil in die Initialposition verstellt wird. Dabei entspricht die auf einen vorgegebenen Wert voreingestellte, definierte Luftspaltbreite dem Abstand in der Verstellrichtung zwischen den korrespondierenden, in Achsrichtung gegeneinander gerichteten Reibflächen des Bremsteils und des Gegenbremsteils. Dadurch kann der für einen Bremsvorgang erforderliche Verstellweg zwischen der Initialposition und dem Bremskontakt durch Betätigung der Stellvorrichtung überwunden werden muss, im Fährbetrieb konstant gehalten werden. Im Betrieb auftretende Veränderungen der Luftspaltbreite, beispielsweise durch Abnutzung, Verschleiß, Temperaturschwankungen und dergleichen können durch das erfindungsgemäße Verfahren beim Betrieb des Fahrzeugs ausgeglichen werden, so dass in vorteilhafter weise ein gleichbleibendes, reproduzierbares Ansprechverhalten der Bremse realisiert werden kann.
Im Stand der Technik erfolgt eine Justierung des Luftspalts üblicherweise bei der Montage oder Wartung der Bremsvorrichtung, wobei trotz des relativ hohen Aufwands durch kontinuierliche Abnutzung im Fährbetrieb auftretende Veränderungen der Luftspaltbreite nicht befriedigend ausgeglichen werden können. Demgegenüber hat die Erfindung den Vorteil, dass mittels der elektromotorischen Stellvorrichtung im Betrieb des Fahrzeugs ohne äußeren Wartungs- oder Justieraufwand eine optimale Funktionssicherheit und allein durch die in der Bremse integrierte Stellvorrichtung ein gleichbleibend hoher Bedienkomfort realisiert werden können.
Die erfindungsgemäße Initialisierung der Bremsvorrichtung kann durch Ansteuerung der Stellvorrichtung erfolgen, beispielsweise automatisiert durch die im Fahrzeug vorhandenen elektronischen Steuersysteme. Es ist beispielsweise möglich, routinemäßig jeweils beim Starten des Fahrzeugs das Bremsteil in die Initialposition einzustellen, so dass nicht nur Verschleiß, sondern auch potentielle Einflüsse durch wechselnde Umgebungsbedingungen, beispielsweise extreme Temperaturwechsel oder dergleichen, kompensiert werden können. Alternativ oder zusätzlich kann die Initialposition nach einem oder jedem Bremsvorgang eingestellt werden, so dass für einen nachfolgenden Bremsvorgang optimale Betriebsbedingungen gewährleistet werden können.
Die definierte Luftspaltbreite, die gleichbedeutend auch als Initialbreite bezeichnet werden kann, ist größer als null. Im Bremskontakt, der gleichbedeutend auch als Eingriffsposition oder Bremseingriff bezeichnet werden kann, ist kein Luftspalt vorhanden, d.h. dir Luftspaltbreite ist null. Die definierte Luftspaltbreite ist vorzugsweise kleiner als eine maximale Luftspaltbreite, die durch die Stellvorrichtung zwischen Bremsteil und Gegenbremsteil vorgegeben werden kann.
Die erfindungsgemäß durch die Stellvorrichtung eingestellte Initialposition bildet eine Startposition oder Anfangsposition des ebenfalls durch die Stellvorrichtung erzeugten Brems- oder Arbeitshubs, durch den das Bremsteil bei einem Bremsvorgang in der Verstellrichtung bis in den reibschlüssigen Bremskontakt mit dem Gegenbremsteil verstellt wird. Entsprechend wird das Bremsteil in der Initialposition vorzugsweise zumindest zeitweise in Ruhe gehalten oder lösbar fixiert, bevor ein nachfolgender Bremsvorgang eingeleitet wird. Dabei wird es dann durch den Bremshub aus der Initialposition in den Bremskontakt bewegt. Entsprechende wird der Vorteil realisiert, dass der Bremshub bei jedem Bremsvorgang gleichbleibend der definierten Luftspaltbreite entsprechen muss. Daraus resultiert der wesentliche Vorteil, dass das Ansprechverhalten unabhängig vom Verschleiß konstant bleibt.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Verstellcharakteristik der Stellvorrichtung optimal an den erfindungsgemäß für jeden Bremsvorgang konstanten Verstellweg angepasst werden kann. Es ist beispielsweise möglich, eine optimierte, an die Luftspaltbreite angepasste Kraft-Weg-Charakte- ristik vorzugeben. Beispielsweise kann das Bremsteil beginnend in der Initialposition zunächst schnell mit geringer Kraft bewegt werden, und beim oder kurz vor dem Erreichen des Bremskontakts kann eine höhere Kraft aufgebracht werden, optional mit einer geringeren Verstellgeschwindigkeit. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende elektrische Ansteuerung eines Stellmotors erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine nichtlineare mechanische Verstellkinematik der Stellvorrichtung vorgesehen sein, beispielsweise durch an sich bekannte Keilscheiben-, Kugelrampen- oder Kippstiftanordnungen oder dergleichen. Dadurch kann das Ansprechverhalten optimiert werden, und unerwünschte Geräuschbildung kann vermieden werden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die Vorgabe der definierten Luftspaltbreite die Bremscharakteristik und das Ansprechverhalten der Bremse ohne zusätzlichen Montage- oder Justieraufwand angepasst werden kann. So kann beispielsweise durch eine gezielte Verringerung der definierten Luftspaltbreite ein schnelleres und empfindlicheres Ansprechen der Bremse realisiert werden, beispielsweise für eine sportliche Fahrweise. Eine vorteilhafte Ausführung des Verfahren kann vorsehen, dass zur Einstellung der definierten Luftspaltbreite eine Kalibrierroutine durchgeführt wird, umfassend die Schritte:
- Verstellen des Bremsteils bis in eine Referenzposition,
- Verstellen des Bremsteils aus der Referenzposition bis in die Initialposition.
Es ist bevorzugt,, dass die Referenzposition durch den Bremskontakt gebildet wird.
Die Kalibrierroutine bildet ein Kalibrierverfahren zur Festlegung der definierten Luftspaltbreite mittels des Verstellantriebs. Die Referenzposition ist dabei eine eindeutig mit dem Bremskontakt korrelierte Position, beispielsweise die Position des Bremskontakts in der Verstellrichtung selbst. Eine mögliche Referenzposition hat entsprechend einen fest vorgegebenen Abstand zum Bremskontakt und wird daher im Folgenden gleichbedeutend durch den Bremskontakt bezeichnet.
Im ersten Schritt wird das Bremsteil durch die Stellvorrichtung auf das Gegenbremsteil zu gerichtet, definitionsgemäß nach vorn, verstellt, bis dieses das Gegenbremsteil im Bremskontakt kontaktiert. Diese Verstellung kann entsprechend der der nach vorn gerichteten Verstellrichtung auch als Vorstellen bezeichnet werden. Die Referenzposition im Bremskontakt kann bevorzugt als Nullposition gesetzt werden. Aus dem Bremskontakt heraus wird das Bremsteil von dem Gegenbremsteil weg gerichtet, in der umgekehrten Verstellrichtung, um einen der definierten Luftspaltbreite entsprechenden Verstellweg zurück bis in die Initialposition verstellt. Diese Verstellung kann entsprechend der der nach hinten gerichteten Verstellrichtung auch als Rückstellen bezeichnet werden. Dadurch ist es möglich, mit geringem Aufwand durch eine einfache Vorgabe des Verstellwegs eine exakte Positionierung des Bremsteils in der Initialposition zu realisieren, und zwar unabhängig von einer möglichen Verlagerung der absoluten Lage des Bremskontakts durch Verschleiß oder dergleichen.
Eine Kalibrierroutine kann beim Starten des Fahrzeugs vor der Aufnahme der Fahrt, bevorzugt automatisiert, durchgeführt werden. Es ist alternativ oder zusätzlich denkbar und möglich, die Kalibrierung im Anschluss an einen oder jeden Bremsvorgang durchzuführen, ausgehend von dem zwangsläufig dabei auftretenden Bremskontakt.
Zur Realisierung des vorgenannten Vorgehens ist es mit geringem Aufwand möglich, dass im Bremskontakt eine Referenzposition erfasst wird, und anschließend die Stellvorrichtung angesteuert wird, um das Bremsteil aus der Referenzposition um einen vorgegebenen Verstellweg in die Initialposition zu verstellen. Im Bremskontakt kann beispielsweise eine aktuelle Nullposition erfasst und elektronisch gespeichert werden. Davon ausgehend kann die Stellvorrichtung zur Verstellung um den Betrag der definierten Luftspaltbreite angesteuert werden, um die Initialposition einzustellen.
Es ist vorteilhaft, dass die aktuelle Position des Bremsteils erfasst wird, vorzugsweise durch eine Sensoreinrichtung. Bevorzugt kann der Bremskontakt durch eine elektrische Sensoreinrichtung detektiert, als Nullposition gesetzt und in einer elektrischen Steuereinrichtung gespeichert werden. Die Sensoreinrichtung kann bevorzugt an der Stellvorrichtung angeordnet oder zusammen mit dieser ausgebildet sein. Beispielsweise ein Kraftsensor, der den Anschlag des Bremsteils an dem Gegenbremsteil im Bremskontakt registriert. Mit besonders geringem Aufwand kann der Anschlag im Bremskontakt durch einen dabei erzeugten Stromanstieg des elektrischen Stellmotors detektiert werden. Alternativ oder zusätzlich können auch Messeinrichtungen vorgesehen sein, die ausgebildet sind absolute Positionswerte oder relativen Positionswert des Bremsteils relativ zum Gegenbremsteil zu messen, beispielsweise durch an sich bekannte Distanz- oder Positionsmessverfahren.
In einer vorteilhaften Ausführung kann die Sensoreinrichtung als Rotorpositionssensor des Stellmotors ausgebildet sein. Stellmotoren, beispielsweise in Form einer Synchronmaschine, sind oftmals bereits mit einem Rotorpositionssensor ausgestattet. Aufgrund der vorbekannten mechanischen Übersetzung zwischen der Rotationswinkel der Rotorwelle und dem Hub des Druckstücks kann durch die Bestimmung des Rotationswinkels der Rotorwelle der absolute Positionswert ermittelt werden.
Bevorzugt kann der Rotorpositionssensor als induktiver, magnetischer oder optischer Sensor ausgebildet sein.
Es ist möglich, dass die Stellvorrichtung positionsgesteuert wird. Es kann beispielsweise ein Positionssensor vorgesehen sein, der absolute Positionswerte oder einen relativen Positionswert des Bremsteils relativ zum Gegenbremsteil angibt. Aus der erfassten Nullposition im Bremskontakt kann mit der definiert vorgegebenen Luftspaltbreite ein Wert für die Initialposition ermittelt werden, mit dem die Stellvorrichtung angesteuert wird.
Es kann vorteilhaft sein, dass die Stellvorrichtung weggesteuert wird. Dadurch wird es mit geringem Aufwand ermöglicht, die Stellvorrichtung um einen durch die Steuerung vorgegebenen Verstellweg in die Initialposition zu verstellen. Eine derartige Wegsteuerung kann beispielsweise mit geringem Aufwand durch eine elektrische Motorsteuerung realisiert sein, welche den Stellmotor mit einer Signalfolge ansteuert, die eine Verstellung um einen definiert vorgegebenen Verstellweg erzeugt.
Eine vorteilhafte Durchführung wird dadurch ermöglicht, dass die Stellvorrichtung einen Stellantrieb einen von einem Stellmotor drehend antreibbaren Spindeltrieb aufweist. Der Spindeltrieb bildet einen kontinuierlich arbeitenden Linearantrieb für das Bremsteil, welcher in an sich bekannter Weise eine in eine Spindelmutter eingreifende Gewindespindel aufweist, die von dem Stellmotor relativ zur Gewindespindel drehend antreibbar ist. Der Verstellweg ist dabei direkt korreliert mit dem Betrag der Rotation der Rotorwelle des Stellmotors und der Steigung der Gewindespindel. Entsprechend kann durch eine Ansteuerung des Stellmotors mit einem Steuersignal ein definierter Drehwinkel der Rotorwelle vorgegeben werden, der eine lineare Verstellung des Bremsteils um einen definierten Verstellweg bewirkt. Beispielsweise kann der Stellmotor im Bremskontakt mit einem definierten elektrischen Steuersignal angesteuert werden, um das Bremsteil weggesteuert in die Initialposition zu bewegen. Ein Vorteil dabei ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren allein durch die elektrische Ansteuerung des Stellmotors realisierbar ist, einschließlich der Erfassung des Bremskontakts durch Auswertung des Motorstroms und der positionsgenauen Einstellung der Initialposition.
Bei Bedarf können weitere Positions-, Weg-, Kraft- oder sonstige Sensoren vorgesehen sein, beispielsweise um den Bremskontakt zu detektieren oder die definierte Luftspaltbreite redundant zu überwachen.
Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Stellvorrichtung einen ersten Stelltrieb und einen seriell damit gekoppelten zweiten Stelltrieb aufweist. Ein Stelltrieb bildet jeweils eine in der Verstellrichtung axial wirksame Hub- oder Verstelleinrichtung. Beispielsweise kann ein Stelltrieb einen Spindeltrieb aufweisen. Es können auch andere Bauformen von Stelltrieben eingesetzt werden, die beispielsweise Rampenlager, Nocken- oder Kurvenscheiben, Kippstiftanordnungen oder dergleichen umfassen können, und ebenfalls eine Drehung des Antriebselements in eine lineare Verstellung des Abtriebselements umsetzen. Dadurch, dass die beiden Stelltriebe in der Verstellrichtung seriell, d.h. hintereinander angeordnet sind, kann durch eine Betätigung des ersten Stelltriebs das Bremselement zusammen mit dem zweiten Stelltrieb linear verstellt werden, um den Bremseingriff zu erzeugen. Durch eine Verstellung des zweiten Stelltriebs unabhängig von der Betätigung des ersten Stelltriebs kann der erfindungsgemäß definierte Luftspalt eingestellt werden. Der erste Stelltrieb kann somit durchgehend im optimalen Arbeitsbereich betrieben werden. In der vorgenannten Ausführung ist es vorteilhaft, dass der Bremseingriff durch einen ersten Stelltrieb erzeugt wird, der entsprechend als Bremstrieb oder Arbeitstrieb bezeichnet werden kann, und durch den zweiten Stelltrieb die Initialposition durch einen Stelltrieb eingestellt wird, der entsprechend als Justiertrieb bezeichnet werden kann. Der Bremstrieb führt im Betrieb beim Betätigen der Bremse bevorzugt bei jedem Bremsvorgang einen gleichbleibenden Bremshub aus, der das Bremsteil nach vorn in den Bremseingriff vorbewegt. Mit dem Justiertrieb, der bevorzugt einen Spindeltrieb aufweist, kann die Einstellung des Bremsteils auf die Initialposition vorgenommen werden. Dadurch, dass die definierte Luftspaltbreite an den festgelegten, konstanten Bremshub des Bremstriebs angepasst ist, kann dieser durchgehend im optimalen Arbeitspunkt betrieben werden.
Bei einer Verstelleinrichtung mit zwei seriell angeordneten Stelltrieben, bei dem der erste Stelltrieb, der Bremstrieb, einen gleichbleibenden Bremshub ausführt und der zweite Stelltrieb, der Justiertrieb, zur Einstellung des Luftspalts verstellbar ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Schritte umfassen:
Rückstellen des Justiertriebs,
Vorstellen des Bremstriebs,
Vorstellen des Justiertriebs bis in den Bremskontakt, Rückstellen des Bremstriebs.
Mit dem Vorstellen der Bremstriebe ist eine Verstellung in der Verstellrichtung auf das Gegenbremsteil zu, definitionsgemäß nach vorn, gemeint. Entsprechend bezeichnet das Rückstellen eine Verstellung in der entgegengesetzten Verstellrichtung von dem Gegenbremsteil weg, definitionsgemäß zurück, d.h. nach hinten.
Nach der Durchführung der vorgenannten Schritte ist das Bremsteil in der Initialposition positioniert. Dadurch ist der Vorteil realisiert, dass bei einem nachfolgenden Bremsvorgang, bei dem das Bremsteil mit dem konstanten Bremshub nach vorn, auf das Gegenbremsteil zu, bis in den optimalen Bremseingriff verstellt wird.
Bei einer elektromechanischen Bremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Stellvorrichtung und ein damit verbundenes Bremsteil, das von der Stellvorrichtung in einer Verstellrichtung verstellbar und mit einem Gegenbremsteil in Bremseingriff bringbar ist, und umfassend eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Stellvorrichtung , ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Stellvorrichtung von der Steuereinrichtung ansteuerbar ist zur Einstellung einer Initialposition, in der eine definierte Luftspaltbreite des Luftspalts zwischen Bremsteil und Gegenbremsteil vorgegeben ist.
Die vorangehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Merkmale können einzeln und in Kombinationen in der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung realisiert sein.
Die Verstellrichtung erstreckt sich bevorzugt entlang einer Achse, beispielsweise der Achse eines Spindeltriebs eines Stelltriebs.
Es ist vorteilhaft, dass die Steuereinrichtung mit mindestens einer Sensoreinrichtung verbunden ist, der ausgebildet ist zur Erfassung der Position der Stellvorrichtung und/oder zur Erfassung des Verstellwegs der Stellvorrichtung. Eine vorteilhafte Ausführung ist, dass die Steuereinrichtung mit mindestens einer Sensoreinrichtung verbunden ist, der zur Erfassung eines Bremskontakts zwischen Bremsteil und Gegenbremsteil ausgebildet ist. Wie oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert, ist es beispielsweise vorteilhaft, den Bremskontakt als Nullposition zu erfassen, beispielsweise durch Überwachung des Motorstroms eines Stellmotors, oder durch ein anderes Messverfahren. Die auf diese Weise erfassten Messwerte können in der Steuereinheit gespeichert und verarbeitet werden, um davon ausgehend den o- der die Stellmotoren der Verstelleinrichtung anzusteuern.
Es ist bevorzugt, dass die Steuereinrichtung ausgestaltet ist zur Einstellung der Stellvorrichtung auf eine vorgegebene Position und/oder zur Verstellung der Stellvorrichtung um einen vorgegebenen Verstellweg. Dadurch kann beispielsweise ausgehend von dem Bremskontakt die Initialposition eingestellt werden.
Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung einen Steuereingang aufweist zur Eingabe eines Initialwerts, und die Steuereinrichtung ausgestaltet ist zur Einstellung der Stellvorrichtung auf eine dem eingegebenen Initialwert entsprechende Initialposition. Dadurch kann die Initialposition zur Realisierung einer gewünschten Bremscharakteristik angepasst werden. Beispielsweise kann für ein schnelleres Ansprechen der Bremse und/oder eine höhere Bremswirkung die definierte Luftspaltbreite verringert werden.
Bevorzugt kann der Verstelltrieb zur Einstellung der Luftspaltbreite, der auch als Justiertrieb bezeichnet werden kann, einen Spindeltrieb aufweisen. Der andere Verstelltrieb, der auch als Bremstrieb oder Arbeitstrieb bezeichnet werden kann, kann eine beispielsweise Rampenlager, Nocken- oder Kurvenscheiben, Kippstiftanordnungen oder dergleichen aufweisen. Diese sind bevorzugt so ausgelegt, dass sie bei jeder Bremsbetätigung einen gleichbleibenden Bremshub ausführen, d.h. einen konstanten Verstellweg in Verstellrichtung.
Es kann vorgesehen sein, dass die Bremsvorrichtung eine Stellvorrichtung und ein damit verbundenes Bremsteil umfasst, das von der Stellvorrichtung entlang einer Achse, d.h. in einer Verstellrichtung verstellbar und mit einem Gegenbremsteil in Bremseingriff bringbar ist, wobei die Stellvorrichtung einen ersten Stelltrieb und einen seriell damit gekoppelten zweiten Stelltrieb aufweist, wobei der erste Stelltrieb ein drehend antreibbares erstes Antriebsrad aufweist, und der zweite Stelltrieb ein drehend antreibbares, zu dem ersten Antriebsrad koaxiales zweites Antriebsrad aufweist, wobei zwischen dem ersten Antriebsrad und dem zweiten Antriebsrad eine Kupplungsvorrichtung angeordnet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Kupplungsvorrichtung als Reibkupplung ausgebildet ist mit einem Reibelement, dass im Kupplungseingriff reibschlüssig mit einem Gegenreibelement verbindbar ist.
Im Folgenden werden das erste und das zweite Antriebsrad zusammen auch als die beiden Antriebsräder oder kurz als die Antriebsräder bezeichnet.
Die Antriebsräder können als Zahnrad, beispielsweise als Stirnrad, oder aus als Riemen- oder Zahnriemenrad oder Schneckenrad ausgebildet sein, so dass generell ein Getrieberad zur Verfügung gestellt wird, über das ein Antriebsmoment von einem elektrischen Stellmotor in den Stelltrieb eingekoppelt werden kann.
Zwischen den Antriebsrädern kann eine Reibkupplung realisiert sein. Diese umfasst ein Reibelement, welches mit dem einen der Antriebsräder drehmomentschlüssig verbunden ist, und ein damit korrespondierendes Gegenreibelement, welches mit dem jeweils anderen Antriebsrad drehmomentschlüssig verbunden ist. Das Reibelement kann mit dem Gegenreibelement in jeder beliebigen relativen Winkelstellung in reibschlüssigen Kupplungseingriff gebracht werden. Dabei wird eine rein kraftschlüssige Kupplung realisiert, im Unterschied zu der formschlüssigen Rastverbindung im Stand der Technik. Dadurch kann die relative Stellung der Antriebsräder zueinander kontinuierlich vorgegeben werden, im Gegensatz zu den diskreten Raststufen im Stand der Technik. Entsprechend ist eine gleichmäßige, kontinuierliche Verstellung des zweiten Stelltriebs relativ zum ersten Stelltreib ermöglicht, und es kann eine kontinuierliche Justierung des Luftspalts erfolgen. Dies ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine gleichmäßige Nachführung des optimalen Arbeitspunkts der Bremsvorrichtung an die kontinuierliche Abnutzung des Bremsteils im Betrieb, d.h. dem kontinuierlichen Verschleiß des Bremsbelags. Verglichen mit der im Stand der Technik nur stufenweisen Justiermöglichkeit kann ein durchgehend verbessertes Ansprechverhalten der Bremsvorrichtung realisiert werden, und damit eine erhöhte Betriebssicherheit und ein höherer Bedienkomfort.
Ein Vorteil gegenüber einer im Stand der Technik beschriebenen Rastkupplung ist, dass zum Betätigen und Lösen der Kupplungsvorrichtung im Wesentlichen keine axiale Relativbewegung zwischen den im Kupplungseingriff stehenden Kupplungselementen erforderlich ist, beispielsweise zwischen den Antriebsrädern oder den Rastelementen, die zum Erzeugen und Lösen des rastbaren Formschlusses zwangsläufig zueinander bewegbar sein müssen. Dagegen kann der reine Kraftschluss zwischen dem erfindungsgemäßen Reib- und Gegenreibelement einfach durch die angelegte axiale Betätigungskraft vorgegeben werden, wobei Reib- und Gegenreibelement nicht axial relativ zueinander bewegt werden müssen. Dadurch wird eine einfachere und zuverlässigere konstruktive Gestaltung der Kupplungsvorrichtung ermöglicht.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Reibkupplung ein definiert vorgebbares Kupplungsmoment aufweist. Das Kupplungsmoment gibt das maximale Differenzmoment an, welches durch den Reibschluss im Kupplungseingriff kraftschlüssig zwischen Reibelement und Gegenreibelement übertragen werden kann. Beim Überschreiten des Kupplungsmoments rutscht die Kupplungsvorrichtung durch, so dass die beiden Antriebsräder relativ zueinander verdreht werden. Ein Vorteil dabei ist, dass die erfindungsgemäße Reibkupplung kontinuierlich gleitend durchrutscht, so dass eine verbesserte, gleichmäßige Nachjustierung des Luftspalts ermöglich wird. Darüber hinaus müssen keine axialen Ausweichbewegungen von Rastelementen wie bei der bekannten Rastkupplung konstruktiv berücksichtigt und abgefangen werden.
Es ist vorteilhaft, dass das Reibelement und das Gegenreibelement koaxial angeordnet sind. Dabei korrespondiert die koaxiale Anordnung mit der koaxialen Anordnung der Antriebsräder. Das Reibelement und das Gegenreibelement können konstruktiv einfach und in einer kompakten Bauform im Bereich der axial gegeneinander gerichteten Stirnseiten der Antriebsräder angeordnet sein. Durch die vorangehend beschriebene Erzeugung des reinen Kraftschlusses der Kupplung sind keinerlei bewegliche Teile wie bei der Rastkupplung im Stand der Technik erforderlich.
In einer vorteilhaften Ausführung kann vorgesehen sein, dass das Reibelement und das Gegenreibelement konisch ausgebildet sind. Das Reibelement kann dabei einen zumindest abschnittweise in der axialen Verstellrichtung zusammenlaufenden Kegelabschnitt mit einer konischen Reibfläche aufweisen, der als Außenkonus oder Innenkonus ausgebildet sein kann, und der mit einem korrespondierenden Kegelabschnitt am Gegenreibelement, der entsprechend gegensinnig als Innenkonus oder Außenkonus ausgestaltet ist und eine konische Gegenreibfläche aufweist. Zur Erzeugung des Kupplungseingriffs taucht der Außenkonus in den Innenkonus ein, wobei die konischen Reib- und Gegenreibflächen durch eine axiale Betätigungskraft der Kupplung reibschlüssig gegeneinander belastet werden. Ein Vorteil dabei ist, dass durch den Konus eine Kraftübersetzung der axial einwirkenden Betätigungskraft der Kupplung in die zwischen den konischen Reibflächen im Reibkontakt wirkende Normalkraft erfolgen kann. So kann durch eine flachere Steigung eine relativ kleine axiale Betätigungskraft in eine größere Normalkraft im Reibkontakt umgesetzt werden, wodurch bereits durch eine relativ kleine axiale Betätigungskraft der Kupplung ein hohes Kupplungsmoment realisierbar ist.
Alternativ oder zusätzlich zu der vorgenannten Ausführung kann vorgesehen sein, dass das Reibelement und das Gegenreibelement planar ausgebildet sind. Dabei sind die miteinander korrespondierenden Reibflächen zumindest abschnittweise als plane Axialflächen ausgebildet, ähnlich einer Scheibenkupplung. Es wird eine bauraumsparende Anordnung ermöglicht, insbesondere wenn nur ein relativ kleines Kupplungsmoment realisiert werden soll.
Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Reibelement und das Gegenreibelement gegeneinander vorgespannt sind. Bevorzugt sind das Reibelement und das Gegenreibelement elastisch bzw. federnd gegeneinander vorgespannt. Dabei werden die Reib- und Gegenreibflächen mit einer vorgegebenen axialen Vorspannkraft im Reibschluss gegeneinander angepresst. Zur Erzeugung der Vorspannkraft kann bevorzugt ein elastisches Vorspannelement vorgesehen sein, beispielsweise ein Federelement oder dergleichen. Das Kupplungsmoment der Reibkupplung wird durch die senkrecht zum Reibkontakt wirkende Betätigungskraft bestimmt, also die axial zwischen Reib- und Gegenreibelement aufgebrachte Kraft, wobei das Kupplungsmoment umso größer ist, je größer die Vorspannkraft ist. Dies eröffnet die vorteilhafte Möglichkeit, das Kupplungsmoment einfach durch die durch das Vorspannelement ausgeübte Vorspannkraft vorzugeben. Beispielsweise kann bei einem in axialer Richtung druckelastischen Federelement, wie einer Druckfeder, die ausgeübte Vorspannkraft einfach durch der Federkonstante und die Kompression der Feder vorgegeben und angepasst werden.
Die vorgenannte Ausführungsform kann in vorteilhafter Weise dadurch realisiert sein, dass das Reibelement und/oder das Gegenreibelement axial verlagerbar und über ein axial wirksames Federelement gegen das erste Antriebsrad oder das zweite Antriebsrad abgestützt ist. Das Reibelement oder das Gegenreibelement sind dabei drehmomentschlüssig, und axial verlagerbar mit dem einen Antriebsrad verbunden, beispielsweise über radial vorstehende, einen in Umfangsrichtung wirksamen Formschluss erzeugende Mitnehmer. Das zwischen dem Reibelement oder dem Gegenreibelement und dem einen Antriebsrad axial eingespannte Federelement, welches bevorzugt als axial wirksame Druckfeder ausgebildet ist, sorgt dafür, dass das Reib- oder Gegenreibelement axial gegen das korrespondierende, an dem anderen Antriebsrad axial abgestützte Gegenreib- oder Reibelement vorgespannt, d.h. axial im Reibkontakt dagegen angepresst wird. Das korrespondierende Gegenreib- oder Reibelement ist drehschlüssig mit dem jeweils anderen Antriebsrad verbunden. Es ist auch möglich, dass alternativ oder zusätzlich das Gegenreibelement über ein Federelement an einem der Antriebsräder abgestützt ist. Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass die erfindungsgemäße Reibkupplung konstruktiv einfach und bauraumsparend zwischen den Antriebsrädern eingegliedert werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es möglich, dass das Reibelement und/oder das Gegenreibelement in dem ersten Antriebsrad oder dem zweiten Antriebsrad angeordnet ist. So ist es beispielsweise möglich, das eine Antriebsrad im Wesentlichen trommelförmig zu gestalten, so dass in einem von dem umlaufenden Zahnrad oder Zahnkranz umschlossenen Innenraum das Reib- oder Gegenreibelement angeordnet sein kann. Dadurch wird eine kompakte, gegen äußere Einflüsse geschützte Bauform ermöglicht. So kann beispielsweise das Antriebsrad des ersten Stelltriebs ein konisches Reibelement aufweisen, welches axial in ein als Innenkonus ausgebildetes Gegenreibelement eingreift, das zumindest teilweise innerhalb des zweiten Antriebsrads angeordnet ist.
Eine besonders kompakte Bauform kann - insbesondere bei der zuletzt genannten Ausführung - dadurch realisiert sein, dass die Antriebsräder innerhalb der axialen Erstreckung der Stelltriebe angeordnet sind, also nicht einseitig axial vorstehend angebracht sind.
Es ist bevorzugt, dass das Reibelement und/oder das Gegenreibelement einen Reibbelag aufweisen. Das Reib- und Gegenreibelement weisen bevorzugt einen metallischen Grundkörper auf, beispielsweise aus Stahl. Zur Vermeidung von Metall-Metall-Kontakt kann bevorzugt eine Beschichtung oder ein Belag zur Erzeugung einer Reibpaarung mit einer definierten Reibkraft aufgebracht sein, beispielsweise aus Sinter-, Metall- und/oder Keramikreibwerkstoffen, Verbundwerkstoffen oder dergleichen. Dadurch kann ein definiertes, reproduzierbares Kupplungsmoment gewährleistet werden.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Stelltrieb einen Spindeltrieb aufweist. Dabei greift in an sich bekannter Weise eine Gewindespindel in eine Spindelmutter ein, und ein relativer drehender Antrieb über ein mit der Gewindespindel oder der Spindelmutter verbundenes Antriebsrad. Es ist möglich, dass die Spindelmutter das antriebsseitige Antriebselement des Stelltriebs bildet, und die Gewindespindel das relativ dazu linear verstellbare, ausgangsseitige Abtriebselement, oder umgekehrt.
Es ist möglich, dass ein Stelltrieb eine Kugelrampenanordnung, Keilscheibenanordnung, oder eine Kippstiftanordnung aufweist. Bei einer Kugelrampenanordnung, auch als Rampenlager bezeichnet, weisen das Antriebs- und Abtriebselement bevorzugt Kurvenscheiben mit gegen die Achse geneigten Laufbahnen oder Rampen auf, zwischen denen in Umfangsrichtung abwälzbare Kugeln angeordnet sind. Eine relative Drehung führt durch die dabei auf den Rampen abrollenden Kugel dazu, dass das Abtriebselement relativ zum Antriebselement axial verlagert wird. Bei einer an sich bekannten Kippstiftanordnung sind Kippstifte derart zwischen Antriebsund Abtriebselement angeordnet und jeweils in Umfangsrichtung abgestützt, dass sie bei einer relative Drehung je nach Drehrichtung stärker oder schwächer gegen die Achse geneigt sind, wodurch der Abstand zwischen Antriebs- und Abtriebselement ebenfalls verstellbar ist.
In der Stellvorrichtung können zwei gleichartig wirkende Stelltriebe als erste und zweite Stelltriebe miteinander kombiniert sein, beispielsweise zwei Spindeltriebe. Es ist auch möglich, zwei unterschiedliche Bauarten miteinander zu kombinieren, beispielsweise eine Kugelrampenanordnung als ersten Stelltrieb, und einen Spindeltrieb als zweiten Stelltrieb zur Justierung des Luftspalts. Dabei können die jeweiligen charakteristischen Eigenschaften jeder Bauform optimal ausgenutzt werden. Beispielsweise kann mit einer Kugelrampenanordnung mit geringem Aufwand eine nichtlineare Verstellcharakteristik realisiert werden, und/oder zumindest abschnittweise selbsthemmende Eigenschaften, und/oder eine definierte Totpunkt- oder Strecklage, die einen definierten Verstellweg ermöglicht. Die Realisierung der genannten positiven Eigenschaften kann zumindest teilweise eine präzise Vorgabe des Luftspalts erfordern, was mit der Rastkupplung im Stand der Technik nicht möglich ist, mittels der erfindungsgemäßen Reibkupplung jedoch problemlos realisiert werden kann.
Bei einem Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Bremsvorrichtung, die eine Stellvorrichtung umfassend einen ersten Stelltrieb und einen seriell damit gekoppelten Stelltrieb aufweist, und welche auf ein Bremsteil wirkt, das in Richtung einer Achse mit einem Gegenbremsteil in Bremseingriff bringbar ist, wobei der erste Stelltrieb ein drehend antreibbares erstes Antriebsrad aufweist, auf das zur Betätigung ein erstes Antriebsmoment aufgebacht werden kann, und der zweite Stelltrieb ein drehend antreibbares, zu dem ersten Antriebsrad koaxiales zweites Antriebsrad aufweist, auf das zur Betätigung ein zweites Antriebsmoment aufgebracht werden kann, wobei zwischen dem ersten Antriebsrad und dem zweiten Antriebsrad eine Kupplungsvorrichtung angeordnet ist, kann vorgesehen sein, dass die Kupplungsvorrichtung als Reibkupplung ausgebildet ist und ein vorgebbares Kupplungsmoment aufweist, bei dessen Überschreiten das erste Antriebsrad relativ zum zweiten Antriebsrad gleitend durchrutscht, wobei zur Betätigung des ersten Stelltriebs das erste Antriebsrad und das zweite Antriebsrad synchron angetrieben werden, so dass der zweite Stelltrieb unbetätigt bleibt, und zur Betätigung des zweiten Stelltriebs das zweite Antriebsrad angetrieben wird, und das erste Antriebsrad relativ dazu stillgesetzt wird, so dass die Reibkupplung durchrutscht und er erste Stelltrieb unbetätigt bleibt.
Die vorangehend im Zusammenhang mit der Bremsvorrichtung genannten Merkmale können einzeln und in Kombinationen zur Umsetzung des Verfahrens genutzt werden.
Zur Verstellung des ersten Stelltriebs kann mittels eines ersten elektrischen Stellmotors ein Stellmoment in das erste Antriebsrad eingekoppelt werden, und entsprechend kann der zweite Stelltrieb durch einen zweiten elektrischen Stellmotor angetrieben werden.
Im normalen Bremsbetrieb werden das erste und das zweite Antriebsrad synchron rotiert. Dies kann zum einen dadurch erfolgen, dass das erste und zweite Antriebsrad von den ersten und zweiten Stellmotoren mit synchronisierten Antriebsmomenten angetrieben werden. Zum anderen kann das zweite Antriebsrad beim Antrieb des ersten Antriebsrads durch die Kupplungsvorrichtung synchron mitgenommen werden, solange das übertragene Antriebsmoment unterhalb des Kupplungsmoments bleibt. In diesem Betriebsmodus bleibt der zweite Stelltrieb unbetätigt, und dreht als Ganzes zusammen mit dem Bremselement leer mit.
Die Kupplungsvorrichtung kann beim Überschreiten des Kupplungsmoments zur Justierung des Luftspalts im Gegensatz zum Stand der Technik kontinuierlich und gleichmäßig gleitend durchrutschen. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass das Antriebsrad des ersten Stelltriebs festgesetzt wird, beispielsweise durch eine Bremse oder eine entsprechende Ansteuerung des ersten Antriebsmotors, während durch den zweiten Antriebsmotor ein zweites Antriebsmoment auf das zweite Antriebsrad aufgebracht wird, welches größer ist als das Kupplungsmoment. Dadurch wird das zweite Antriebsrad relativ zum ersten Antriebsrad verdreht, und durch Betätigung des zweiten Stelltriebs kann der Luftspalt kontinuierlich und feinfühlig justiert werden, so dass eine kontinuierlich fortschreitende Abnutzung des Bremselements bzw. des Bremsbelags optimal ausgeglichen werden kann. Es ist möglich, dass das erste Antriebsrad und das zweite Antriebsrad zur Erzeugung eines synchronen Antriebs durch die Reibkupplung drehmomentschlüssig gekuppelt werden.
Dabei ist im kein synchroner Antrieb der beiden Antriebsräder durch die Stellmotoren erforderlich. Eventuelle Drehmomentdifferenzen können innerhalb vorgegebener Toleranzen ausgeglichen werden.
Es kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass bei der Betätigung des ersten Stelltriebs ein höheres Kupplungsmoment vorgegeben wird, als bei der Betätigung des zweiten Stelltriebs. Der erste Stelltrieb wird durch synchronen Antrieb des ersten und des zweiten Antriebsrads betätigt. Das Reibelement und das Gegenreibelement werden durch die Federkraft des Federelements gegeneinander vorgespannt, und zusätzlich wirkt entgegengesetzt zur Federkraft die Verstellkraft des ersten Stelltriebs. Dadurch wird ein relativ hohes Kupplungsmoment realisiert. Wird hingegen zur Justierung des Luftspalts nur das zweite Antriebsrad gedreht, so wirkt allein die Federkraft, so dass ein niedrigeres Kupplungsmoment eingestellt wird. Dadurch wird die Justierung des Luftspalts erleichtert.
In den in den vorangehend beschriebenen Ausführungen kann bevorzugt der erste Stelltrieb einen Bremstrieb gemäß der oben angegebenen Funktion bildet, und der zweite Stelltrieb entsprechend einen Justiertrieb bildet.
Beschreibung der Zeichnungen
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung in einer schematischen perspektivischen Ansicht,
Figur 2 eine seitliche Ansicht der Bremsvorrichtung gemäß Figur 1 ,
Figur 3 die erfindungsgemäße Stellvorrichtung der Bremsvorrichtung gemäß Figur 1 freigestellt in einer schematischen perspektivischen Ansicht,
Figur 4 einen Schnitt Q-Q durch die Bremsvorrichtung gemäß Figur 1 ,
Figur 5 den ersten Stelltrieb der Bremsvorrichtung gemäß Figur 1 freigestellt in einer schematischen perspektivischen Darstellung,
Figur 6 eine vergrößerte Detailansicht der Stellvorrichtung aus Figur 4,
Figuren 7a-e schematische Darstellungen der Schritte bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung als Ganzes, die als Scheibenbremse ausgebildet ist. Diese umfasst eine Bremsscheibe 2, die ein Gegenbremsteil im Sinne der Erfindung bildet und mit einem hier nicht dargestellten, um eine Radachse R rotierbaren Fahrzeugrad verbunden ist. Ein Bremssattel 3 umgreift die beiden axialen Stirnflächen der Bremsscheibe 2. Die Bremsscheibe 2 ist hier als unbelüftete Bremscheibe aus Vollmaterial ausgebildet. Alternativ kann diese auch als innenbelüftete Bremsscheibe ausgebildet sein.
An dem Bremssattel 3 ist ein erfindungsgemäßer elektrischer Bremsaktuator 4 angebracht, die in Figur 3 in einer separaten, freigestellten schematischen perspektivischen Ansicht gezeigt ist, und in den Figuren 4 bis 6 im Detail erläutert wird.
Der Bremsaktuator 4 umfasst eine Stellvorrichtung 5 die sich axial in Richtung einer Achse A erstreckt, welche parallel zur Radachse R liegt und die Verstellrichtung V der Stellvorrichtung 5 angibt.
Wie in der Schnittdarstellung von Figur 4 längs der Achse A erkennbar ist, ist die Bremsscheibe 2 axial zwischen zwei Bremsbelägen 31 und 32 angeordnet. Der eine Bremsbelag 31 ist auf der dem Bremsaktuator 4 abgewandten Seite fest an dem Bremssattel 3 abgestützt. Der andere Bremsbelag 32, der ein Bremsteil im Sinne der Erfindung bildet, ist an der Stellvorrichtung 5 angebracht und von dieser in der durch die Achse A gegebenen, axialen Verstellrichtung V zur Erzeugung des Bremseingriffs auf die Bremsscheibe 2 zu verstellbar, wie in Figur 4 mit dem Pfeil angedeutet ist.
Im unbetätigten Zustand der Bremsvorrichtung 1 befindet sich zwischen der Bremsscheibe 2 und dem verstellbaren Bremsbelag 32 ein axialer Luftspalt L, der in Figur 4 schematisch übertrieben breit eingezeichnet ist.
Der Aufbau der Stellvorrichtung 5 ist in Figur 4 und in dem vergrößerten Ausschnitt daraus in Figur 6 dargestellt.
Die Stellvorrichtung 5 umfasst einen ersten Stelltrieb 6, der ein Rampenlager aufweist, und einen damit axial (bezüglich der Achse A) seriell gekoppelten zweiten Stelltrieb 7, der einen Spindeltrieb aufweist.
Der erste Stelltrieb 6, der im gezeigten Beispiel als Rampenlager ausgebildet ist, umfasst eine axial und drehfest an dem Bremsaktuator 4 abgestützte, antriebseitige Kurvenscheibe 61 und eine abtriebsseitige Kurvenscheibe 62. Zwischen den Kurvenscheiben 61 und 62 sind Kugeln 63 angeordnet. Wie in der schematisch freigestellten Ansicht von Figur 5 erkennbar ist, weisen die Kurvenscheiben 61 und 62 einander axial gegenüberliegende rampenartige, schräg zur Achse A liegende Laufbahnen 64 auf, zwischen denen Kugeln 63 abwälzbar sind. Eine Drehung der abtriebsseitigen Kurvenscheibe 62, in Figur 5 oben, relativ zu der feststehenden antriebsseitigen Kurvenscheibe 61 - wie schematisch mit den gebogenen Pfeilen angedeutet - führt zu einer linearen Verstellung der abtriebsseitigen Kurvenscheibe 62 in der Verstellrichtung V parallel zur Achse A. Dadurch kann der Bremsbelag 32 wie in Figur 4 eingezeichnet durch Betätigung des ersten Stelltriebs 6 in Bremseingriff gebracht werden.
Die Kurvenscheibe 62 ist mit einem koaxialen Zahnrad 65 verbunden, welches als Stirnrad ausgebildet ist und ein Antriebsrad im Sinne der Erfindung bildet.
Das Zahnrad 65 steht im Getriebeeingriff mit einem ersten elektrischen Stellmotor 41. Dieser ermöglicht den drehenden Antrieb der Kurvenscheibe 62 und damit eine Betätigung des ersten Stelltriebs 6.
Der zweite Stelltrieb 7, der im gezeigten Beispiel als Spindeltrieb ausgebildet ist, weist abtriebsseitig eine Gewindespindel 71 auf, die in das Innengewinde einer antriebsseitigen Spindelmutter 72 eingreift. Dieses Innengewinde ist in der abtriebsseitigen Kurvenscheibe 62 des ersten Stelltriebs 6 ausgebildet, so dass das die Funktionen der abtriebsseitigen Kurvenscheibe 62 und der antriebsseitigen Spindelmutter 72 in einem Bauelement vereinigt sind.
Die Gewindespindel 71 ist über ein Nabenteil 74 mit einem koaxialen Zahnrad 75 verbunden, welches axial fixiert in dem Bremsaktuator 4 drehbar gelagert ist. Über Mitnehmer 73, die beispielsweise radial vorstehende Vorsprünge oder Zähne aufweisen können, die in axiale Schlitze des Nabenteils 74 axial verschieblich eingreifen, ist die Gewindespindel drehmomentschlüssig, aber axial verlagerbar mit dem Zahnrad 75 gekuppelt.
Das Zahnrad 75 kann wie das Zahnrad 65 als Stirnrad ausgeführt sein und ist zu diesem benachbart koaxial angeordnet. Dieses Zahnrad 75 steht im Getriebeeingriff mit einem zweiten elektrischen Stellmotor 42. Dieser ermöglicht den drehenden Antrieb der Gewindespindel 71 und damit eine Betätigung des zweiten Stelltriebs 7.
Die Gewindespindel 71 ist über ein Drucklager 43, beispielsweise wie dargestellt ein Axialwälzlager, axial mit einem Druckstück 44 verbunden, an dem der verlagerbare Bremsbelag 32 angebracht ist, wie in Figur 4 erkennbar ist. Das Druckstück 44 kann auch als Kolben bezeichnet werden. Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung weist ein Reibelement 8 auf, welches als koaxialer, konischer Ansatz von der Kurvenscheibe 62 auf den zweiten Stelltrieb 7 zu gerichtet ist. Der konische Ansatz weist eine außen auf einem Außenkonus angeordnete konische Reibfläche 81 auf. Das Reibelement 81 kann bevorzugt einstückig mit der Kurvenscheibe 62 / Spindelmutter 72 ausgebildet sein.
Das Reibelement 8 ist im Kupplungseingriff reibschlüssig mit einem Gegenreibelement 9 gekuppelt. Dabei taucht der konische Ansatz axial in eine korrespondierende konische Öffnung des Gegenreibelements 9 ein, welche eine in einem Innenkonus angeordnete konische Reibfläche 91 aufweist. Im Kupplungseingriff liegen die Reibfläche 81 und die Gegenreibfläche 91 reibschlüssig gegeneinander an, wie in Figur 6 deutlich erkennbar ist.
Das Gegenreibelement 9 ist über Mitnehmer 92, die in korrespondierende Schlitze 76 in dem Nabenteil 74 oder dem Zahnrad 75 axial verschiebbar eingreifen, drehmomentschlüssig, aber axial verlagerbar mit dem Zahnrad 75 gekuppelt.
Zwischen dem Zahnrad 75 oder dem damit verbundenen Nabenteil 74 und dem Gegenreibelement 9 ist ein Federelement 93 angeordnet. Durch dessen axial wirksame Federkraft wird das Gegenreibelement 9 gegen das Reibelement 8 elastisch verspannt. Dadurch wird ein definiertes Kupplungsmoment der durch das Reibelement 8 und das Gegenreibelement 9 gebildeten erfindungsgemäßen Reibkupplung erzeugt.
Die in derselben Ansicht wie in Figur 6 gezeigte zweite Ausführungsform unterscheidet sich durch die Ausbildung und Anordnung der Reibfläche 81 und der Gegenreibfläche 91 , die beide als plane Axialflächen ausgebildet sind, im Unterschied zu den konischen Flächen der ersten Ausführung gemäß der in den Figuren 4 und 6 gezeigten ersten Ausführungsform. Die Funktionsweise ist im Prinzip identisch, und daher werden auch dieselben Bezugszeichen verwendet.
Zur Betätigung der Bremsvorrichtung 1 werden die Zahnräder 65 und 75 synchron rotiert, so dass der erste Stelltrieb 6 einen Arbeitshub in Verstellrichtung V ausführt, so dass der Bremsbelag 32 den Luftspalt L passiert und in Bremseingriff mit der Bremsscheibe 2 kommt. Der synchrone Antrieb der Zahnräder 65 und 75 kann durch eine Synchronisierung der Antriebsgeschwindigkeiten der Stellmotoren 41 und 42 bewerkstelligt werden, oder durch den Antrieb durch nur einen der Stellmotoren 41 oder 42, während der jeweils andere Stellmotor 42 oder 41 leer mitläuft. Dann sorgt der reibschlüssige Kupplungseingriff zwischen dem Reibelement 8 und dem Gegenreibelement 9 für eine synchrone Drehung der Zahnräder 65 und 75. Zur Justierung der Breite des Luftspalts L wird das Zahnrad 65 festgesetzt oder blockiert, beispielsweise durch eine entsprechende Ansteuerung des ersten Stellmotors 41. Durch den zweiten Stellmotor 42 wird das Zahnrad 75 relativ zum Zahnrad 65 verdreht, wobei die Reibkupplung kontinuierlich gleitend durchrutscht. Entsprechend wird der zweite Stelltrieb 7 gleichmäßig verstellt, wodurch die Breite des Luftspalts L ebenfalls kontinuierlich eingestellt und angepasst werden kann, um beispielsweise Abnutzung des Bremsbelags 32 zu kompensieren.
Dadurch, dass das Reibelement 8 und das Gegenreibelement 9 ganz oder zumindest teilweise innerhalb der Zahnräder 65 und 75 angeordnet sind, kann eine besonders kompakte Bauweise realisiert werden.
Die in den Figuren 1 bis 7 dargestellten Bremsvorrichtungen sind als Schwimmsattelbremse, auch als Faustsattelbremse bezeichnet, ausgebildet. Dabei wird der Bremsbelag 32 durch das Druckstück 44, und der Bremsbelag 31 durch den gegenüber der Bremsscheibe 2 in Richtung der Achse A verschiebbaren Bremssattel 3 an die Bremsscheibe 2 gedrückt. Alternativ kann die erfindungsgemäße Lösung auch bei einer Festsattelbremse zum Einsatz kommen.
In den Ausführungen gemäß den Figuren 1 bis 6 bildet der erste Stelltrieb 6 einen Bremstrieb oder Arbeitstrieb im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens, und der zweite Stelltrieb 7 bildet entsprechend einen Justiertrieb.
In den Figuren 7 a) bis e) sind die einzelnen Schritte einer möglichen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer elektromechanischen Bremsvorrichtung schematisch dargestellt, anhand einer Bremsvorrichtung 1.
Im Einzelnen sind der Bremsbelag 32, der das Bremsteil bildet, und die Bremsscheine 2 gezeigt, die das Gegenbremsteil bildet. Dazwischen befindet sich der Luftspalt L, dessen in Verstellrichtung gemessene Luftspaltbreite x mittels der Stellantriebe 6 und 7 verstellbar ist.
Der zweite Stelltrieb 7, der Bremstrieb, weist einen beim Betätigen der Bremse gleichbleibend vorgegebenen Verstellweg auf. Dieser entspricht der erfindungsgemäßen definierten Luftspaltbreite B. Die Initialposition IN ist um diese definierte Luftspaltbreite B von der Reibfläche der Bremsscheibe 2 beabstandet. Figur 7a zeigt eine Ausgangssituation in gelöster Stellung der Bremsvorrichtung 1 in nicht justiertem Zustand, wobei die Luftspaltbreite x größer ist als die definierte Luftspaltbreite B, beispielsweise durch Abnutzung des Bremsbelags 32 und/oder der Bremsscheibe 2. Zur Verdeutlichung ist die Abweichung von der Initialposition IN übertrieben groß eingezeichnet.
Aus der in Figur 7a gezeigten Situation erfolgt ein Rückstellen des Bremsbelags 32 mittels des zweiten Stelltriebs 7, des Justiertriebs, durch Verstellen von der Bremsscheibe 2 weg, wie mit dem nach rechts gerichteten Pfeil angedeutet ist. Der erste Stelltrieb 6, der Bremstrieb, befindet sich in der Ruheposition, in welcher er maximal zurückgestellt ist.
Das Rückstellen stellt entsprechend dem fest vorgegebenen Verstellweg des ersten Verstelltriebs 6 eine weggesteuerte Verstellung dar.
Durch das Rückstellen des Bremsbelags 32 mittels des zweiten Stelltriebs 7 wird die in Figur 7b gezeigte Position erreicht. Dadurch, dass beide Stelltriebe 6 und 7 maximal zurückgestellt sind, ist eine maximale Luftspaltbreite xmax eingestellt.
Aus der in Figur 7b gezeigten Position wird der Bremsbelag 32 durch Betätigung des ersten Stelltriebs 6 um einen der definierten Luftspaltbreite B entsprechenden vorgegebenen Verstellweg B nach vorn, auf die Bremsscheibe 2 zu, verstellt, wie mit dem nach links gerichteten Pfeil angedeutet ist.
Dadurch wird die in Figur 7c gezeigte Position erreicht, in welcher der Bremsbelag 32 aufgrund der oben genannten Abnutzung von der Bremsscheibe 2 beabstandet ist.
Ausgehend davon wird der zweite Stelltrieb 7 aktiviert, um den Bremsbelag 32 in der Verstellrichtung weiter nach vorn zu bewegen, wie mit dem nach links gerichteten Pfeil angedeutet ist.
Die Verstellung mittels des zweiten Stelltriebs 7 wird fortgesetzt, bis der Bremsbelag 32 im Bremskontakt K gegen die Bremsscheibe 2 anschlägt, wie in Figur 7d gezeigt ist. Diese Position im Bremskontakt K entspricht dem Bremseingriff.
Aus dem Bremskontakt K gemäß Figur 7d erfolgt ein Rückstellen des Bremsbelags 32 mittels des ersten Stelltriebs 6 um einen von der Bremsscheibe 2 weg gerichteten Verstellweg, welcher der definierten Luftspaltbreite B entspricht, wie mit dem nach rechts gerichteten Pfeil angedeutet ist. Durch den fest vorgegebenen Verstellweg des ersten Stelltriebs handelt es sich dabei wiederum um eine weggesteuerte Verstellung.
Dadurch ist der Bremsbelag 32 in der Initialposition IN positioniert, in welcher der Luftspalt L die optimale Luftspaltbreite B hat.
Bei einem nachfolgenden Bremsvorgang wird lediglich der erste Stelltrieb 6 betätigt, wodurch eine Verstellung um den Betrag der optimalen Luftspaltbreite B erfolgt und ein optimierter Bremseingriff im Bremskontakt erzeugt wird, welcher der Position gemäß Figur 7d entspricht.
Zur Ansteuerung der Stelltreibe 6 und 7 sind deren Stellmotoren 41 und 42 an eine elektrische Steuereinheit 45 angeschlossen, die in Figuren 1 und 3 schematisch eingezeichnet ist. Diese ist ausgebildet, um den ersten Stelltrieb 6 bei einem Bremsvorgang um den Betrag der definierten Luftspaltbreite B zu verstellen. Darüber hinaus kann die Steuereinheit 45 das Erreichen des in Figur 7d gezeigten Bremskontakts erfassen, beispielsweise durch den Anstieg des Motorstroms des Stellmotors 42 des zweiten Stelltriebs 7, wenn der Bremsbelag 32 gegen die Bremsscheibe 2 anschlägt.
Es ist auch denkbar und möglich, das Verfahren mit einer Bremsvorrichtung auszuführen, die lediglich einen Stelltrieb aufweist, der ähnlich wie der zweite Stelltrieb 7 einen Spindeltrieb aufweist. Dieser übernimmt dann auch das Vorstellen gemäß Figur 7b und das Rückstellen gemäß Figur 7d, und die Erzeugung des Bremskontakts in einem nachfolgenden Bremsvorgang. Das Vorstellen und Rückstellen des Bremsbelags 32 kann dann durch eine weggesteuerte Ansteuerung des Stellmotors durch die Steuereinheit 45 erfolgen.
Bezugszeichenliste
1 Bremsvorrichtung
2 Bremsscheibe
3 Bremssattel
31, 32 Bremsbelag
4 Bremsaktuator
41 , 42 Stellmotor
43 Drucklager
44 Druckstück
45 Steuereinheit
5 Stellvorrichtung
6 erster Stelltrieb (Bremstrieb)
61 Kurvenscheibe
62 Kurvenscheibe (integriert mit Spindelmutter 72)
63 Kugel
64 Laufbahn
65 Zahnrad
7 zweiter Stelltrieb (Justiertrieb)
71 Gewindespindel
72 Spindelmutter (integriert mit Kurvenscheibe 62)
73 Mitnehmer
74 Nabenteil
75 Zahnrad
76 Schlitz
8 Reibelement
81 Reibfläche
9 Gegenreibelement
91 Gegenreibfläche
92 Mitnehmer
93 Federelement
A Achse
R Radachse
V Verstellrichtung
L Luftspalt x Luftspaltbreite
B definierte Luftspaltbreite IN Initialposition
K Bremskontakt

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Betrieb einer elektromechanischen Bremsvorrichtung (1), umfassend ein Bremsteil (32), ein Gegenbremsteil (2) und eine elektromotorische Stellvorrichtung (5), bei dem zur Erzeugung eines Bremseingriffs das Bremsteil (32) aus einer Lösestellung, in der zwischen dem Bremsteil (32) und Gegenbremsteil (2) ein Luftspalt (L) angeordnet ist, mittels der Stellvorrichtung (5) in einer Verstellrichtung unter Überwindung des Luftspalts (L) in Bremskontakt (K) mit dem Gegenbremsteil (2) bewegt wird, gekennzeichnet dadurch, dass vor der Erzeugung eines Bremseingriffs das Bremsteil (32) durch die Stellvorrichtung (5) in einer Initialposition (IN) positioniert wird, in der eine definierte Luftspaltbreite (B) des Luftspalts (L) zwischen Bremsteil (32) und Gegenbremsteil (2) vorgegeben wird
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der definierten Luftspaltbreite (B) eine Kalibrierroutine durchgeführt wird, umfassend die Schritte:
- Verstellen des Bremsteils (32) bis in eine Referenzposition,
- Verstellen des Bremsteils (32) aus der Referenzposition bis in die Initialposition (IN).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzposition durch den Bremskontakt (K) gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bremskontakt (K) eine Referenzposition erfasst wird, und anschließend die Stellvorrichtung (5) angesteuert wird, um das Bremsteil (32) aus der Referenzposition um einen vorgegebenen Verstellweg in die Initialposition (IN) zu verstellen.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Position des Bremsteils (32) erfasst wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (5) positionsgesteuert wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (5) weggesteuert wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (5) einen Stellantrieb (7) einen von einem Stellmotor (42) drehend antreibbaren Spindeltrieb (71 , 72) aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (5) einen ersten Stelltrieb (6) und einen seriell damit gekoppelten zweiten Stelltrieb (7) aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Initialposition (IN) durch den einen Stelltrieb (7) eingestellt wird, und der Bremseingriff durch den anderen Stelltrieb (6) erzeugt wird.
11. Elektromechanische Bremsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Stellvorrichtung (5) und ein damit verbundenes Bremsteil (32), das von der Stellvorrichtung (5) in einer Verstellrichtung (entlang einer Achse (A)) verstellbar und mit einem Gegenbremsteil (2) in Bremseingriff bringbar ist, und umfassend eine Steuereinrichtung (45) zur Ansteuerung der Stellvorrichtung (5), gekennzeichnet dadurch, dass die Stellvorrichtung (5) von der Steuereinrichtung (45) ansteuerbar ist zur Einstellung einer Initialposition (IN), in der eine definierte Luftspaltbreite (B) des Luftspalts (L) zwischen Bremsteil (32) und Gegenbremsteil (2) vorgegeben ist.
12. Bremsvorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (45) mit mindestens einer Sensoreinrichtung verbunden ist, der ausgebildet ist zur Erfassung der Position der Stellvorrichtung (5) und/oder zur Erfassung des Verstellwegs der Stellvorrichtung (5).
13. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (45) mit mindestens einer Sensoreinrichtung verbunden ist, der zur Erfassung eines Bremskontakts (K) zwischen Bremsteil (32) und Gegenbremsteil (2) ausgebildet ist.
14. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (45) ausgestaltet ist zur Einstellung der Stellvorrichtung (5) auf eine vorgegebene Position (K, IN) und/oder zur Verstellung der Stellvorrichtung (5) um einen vorgegebenen Verstellweg. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (45) einen Steuereingang aufweist zur Eingabe eines Initialwerts, und die Steuereinrichtung (45) ausgestaltet ist zur Einstellung der Stellvorrichtung (5) auf eine dem eingegebenen Initialwert entsprechende Initialposition (IN).
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