EP4665619A1

EP4665619A1 - Bremssystem für ein kraftfahrzeug, bremsvorrichtung für ein kraftfahrzeug und verfahren zur steuerung eines bremssystems eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: EP4665619A1
Application number: EP23793886.5A
Authority: EP
Inventors: Barna Szimandl; Mark Muller; Zoltan Szabolcs ERDELYI
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta AG
Priority date: 2023-02-13
Filing date: 2023-10-24
Publication date: 2025-12-24
Also published as: CN120693270A; BE1031336B1; WO2024170113A1; BE1031336A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem (110) für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens zwei Bremsvorrichtungen (1) mit jeweils einem Bremsaktuator (4, BU), wobei jeder der Bremsaktuatoren (4, BM) einen elektrischen Stellmotor (41, 42) aufweist, und wobei die Bremsvorrichtungen (1, BU) mit einer Zentralsteuereinheit (112) verbunden sind, die ausgestaltet ist zur Verbindung mit mindestens einer Eingabevorrichtung (113, 114). Um den Fertigungs- und Montageaufwand zu reduzieren und die Sicherheit zu erhöhen, schlägt die Erfindung vor, dass mindestens zwei Radbremsensteuereinheiten (120) vorgesehen sind, die jeweils mit einem Bremsaktuator (1) verbunden sind, und die mit der Zentralsteuereinheit (112) verbunden sind.

Description

Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, Bremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens zwei Bremsvorrichtungen mit jeweils einem Bremsaktuator, wobei jeder der Bremsaktuatoren einen elektrischen Stellmotor aufweist, und wobei die Bremsvorrichtungen mit einer Zentralsteuereinheit verbunden sind, die ausgestaltet ist zur Verbindung mit mindestens einer Eingabevorrichtung, ist erfindungsgemäß vorgesehen. Eine Bremsvorrichtung zum Einsatz in einem derartigen Bremssystem und ein Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Ein derartiges Bremssystem umfasst mindestens zwei elektromotorische Bremsvorrichtungen, die jeweils einem zu bremsenden Rad eines Kraftfahrzeugs zugeordnet sind. Diese wird daher auch als Bremseinheit oder Radbremse bezeichnet. Eine elektromotorische Bremsvorrichtung weist einen elektromotorischen, am Fahrgestell relativ zur Drehung des zu bremsenden Rades abgestützten Bremsaktuator auf, der mindestens einen elektrischen Stellmotor aufweist. Dieser wirkt über eine Stellvorrichtung auf ein Bremsteil, beispielsweise einen Bremsbelag, welches durch drehenden Antrieb des Stellmotors in Bremseingriff mit einem an dem zu bremsenden Rad angebrachten Gegenbremsteil gebracht werden kann, beispielsweise einer Bremsscheibe. Im Bremseingriff wird ein Reibkontakt zwischen Bremsteil und Gegenbremsteil erzeugt, wobei das durch Reibung erzeugte Bremsmoment umso größer ist, je höher die von der Stellvorrichtung in der Verstellrichtung ausgeübte Verstellkraft ist. Im Stand der Technik sind derartige Bremssysteme beispielsweise aus der DE 10 2017 123 266 A1 oder der US 6,081 ,081 A bekannt.

Die Ansteuerung des Bremssystems erfolgt elektrisch. Ein elektrischer Bremsbefehl zur Einleitung eines Bremsvorgangs kann manuell durch eine Eingabevorrichtung wie ein Bremspedal oder einen Feststell-Bremsschalter erzeugt werden, und zusätzlich oder alternativ durch eine automatisierte Eingabevorrichtung wie ein Antiblockier-System (ABS) oder ein Automatic-Drive- System (ADS). Dadurch können die Stellmotoren der Bremsaktuatoren angesteuert und Bremsvorrichtungen in Bremseingriff gebracht werden. Das optimale Bremsmoment, durch das ein möglichst kurzer Bremsweg, möglichst ohne Blockieren der Räder, realisiert werden kann, kann aus den mit dem Bremsbefehl abgegebenen Soll-Werten und weiteren für den Bremsvorgang relevanten Ist-Parametern wie Radposition, Raddrehzahl, elektrischer Strom des Stellmotors, Bremskraft, Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen ermittelt werden. In dem genannten Stand der Technik ist es dazu bekannt, zumindest die Werte für den Bremsbefehl und gegebenenfalls weitere Werte in eine Zentralsteuereinheit, die gleichbedeutend als ECU (electronic control unit) bezeichnet werden kann, einzuspeisen. Diese Steuereinheit bestimmt nach einem vorgegebenen Regel-Algorithmus die an die Stellmotoren sämtlicher Bremsaktuatoren abgegebenen Steuerströme, die zur Erzeugung definierter Rad-Bremsmomente erforderlich sind.

In der genannten US 6081081 A kann jeder Bremsaktuator von der Zentralsteuereinheit einzeln angesteuert werden. Dadurch ist es prinzipiell möglich, jede Bremsvorrichtung zur Optimierung der Bremswirkung separat zu aktivieren. Unter Berücksichtigung des Umstands, dass zusätzlich zu den elektrischen Steuerleitungen, die von der ECU zu den einzelnen Bremsvorrichtungen geführt werden, weitere Rückmelde- bzw. Steuerleitungen von den Bremsvorrichtungen zur ECU zurück vorgesehen werden müssen, ergibt sich jedoch ein relativ großer Verkabelungsaufwand. Dadurch wird die Fertigung und Montage erschwert. Hinzu kommt, dass durch die relativ großen erforderlichen Leitungslängen der Steuerleitungen elektrische Störeinstrahlungen auftreten können, beispielsweise auch durch die hohen elektrischen Ströme in Elektrofahrzeugen. Dadurch können zusätzliche Sicherheitsmaßnehmen erforderlich werden, was wiederum einen erhöhten Aufwand bedeutet.

Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Fertigungs- und Montageaufwand zu reduzieren und die Sicherheit zu erhöhen.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , die Bremsvorrichtung gemäß Anspruch 8 und das Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 11. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei einem Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens zwei Bremsvorrichtungen mit jeweils einem Bremsaktuator, wobei jeder der Bremsaktuatoren einen elektrischen Stellmotor aufweist, und wobei die Bremsvorrichtungen mit einer Zentralsteuereinheit verbunden sind, die ausgestaltet ist zur Verbindung mit mindestens einer Eingabevorrichtung, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens zwei Radbremsensteuereinheiten vorgesehen sind, die jeweils mit einem Bremsaktuator verbunden sind, und die mit der Zentralsteuereinheit verbunden sind.

Eine Bremsvorrichtung, die gleichbedeutend auch als Bremseinheit oder Radbremse bezeichnet werden kann, ist jeweils einem Rad des Fahrzeugs zugeordnet. Jede Bremsvorrichtung weist einen Bremsaktuator mit mindestens einem elektrischen Stellmotor auf, der über eine Stellvorrichtung eine Verstellkraft auf ein Bremsteil, beispielsweise einen Bremsbelag, ausüben kann. Dadurch kann das Bremsteil in Bremseingriff mit einem dem Rad zugeordneten Gegenbremsteil, beispielsweise einer Bremsscheibe, gebracht werden.

Die Bremsvorrichtungen können durch Eingabevorrichtungen aktiviert werden, die manuelle Eingabevorrichtungen wie ein Bremspedal oder einen Feststell-Bremsschalter aufweisen können, und zusätzlich oder alternativ automatisierte Eingabevorrichtungen wie ein Antiblockier- System (ABS) oder ein Automatic-Drive-System (ADS). Die Eingabevorrichtungen sind elektrisch mit der Zentralsteuereinheit verbunden.

Erfindungsgemäß weist das Bremssystem mindestens zwei von der Zentralsteuereinheit (ECU) separate Radbremsensteuereinheiten auf. Diese sind von der Zentralsteuereinheit mittels Steuersignalen elektrisch ansteuerbar. Dadurch, dass mindestens zwei Radbremsensteuereinheiten vorgesehen sind, die jeweils einer Bremsvorrichtung zugeordnet und mit einem Bremsaktuator verbunden sind, ist mit anderen Worten vorgesehen, dass mindestens zwei Bremsvorrichtungen jeweils eine eigene Radbremsensteuereinheit aufweisen, die mit der Zentralsteuereinheit und mit dem Bremsaktuator verbunden ist.

Jede Radbremssteuereinheit kann von der ECU mit Soll-Bremswerten angesteuert werde, die aus einem von den Eingabevorrichtungen eingehenden Bremsbefehl erzeugt werden. Durch die erfindungsgemäße Kombination der Zentralsteuereinheit mit mindestens zwei den Rädern zugeordneten, dezentralen Radbremsensteuereinheiten wird eine dezentral organisierte Bremsensteuerung realisiert. Dadurch wird eine einfachere und kürzere Verkabelung ermöglicht, beispielsweise von einem Radsensor, beispielsweise einem Radpositionssensor, der einem Rad zugeordnet ist und direkt an die Radbremssteuereinheit der ebenfalls dem Rad zugeordneten Bremsvorrichtung angeschlossen werden kann. Dadurch kann in vorteilhafter weise der Ferti- gungs- und Montageaufwand reduziert werden. Außerdem kann die Empfindlichkeit gegenüber externen Störeinflüssen reduziert werden. Durch die erfindungsgemäß dezentrale Ausgestaltung der Bremsensteuerung ist weiterhin eine höhere Redundanz realisierbar, so dass die Betriebssicherheit erhöht werden kann.

Eine Radbremsensteuereinheit kann dabei bevorzugt mit der Bremsvorrichtung integriert ausgebildet sein. Dadurch kann ein kompakter, sicherer und montagefreundlicher Aufbau realisiert werden.

Bevorzugt weist jede der Bremsvorrichtungen eine Radbremssteuereinheit auf, beispielsweise können bei einem 4-rädrigen Fahrzeug mit vier Bremsvorrichtungen entsprechend vier Radbremsensteuereinheiten vorgesehen sein oder bei einem 2-rädrigen Fahrzeug mit zwei Bremsvorrichtungen entsprechend zwei Radbremsensteuereinheiten vorgesehen sein.

Es ist bevorzugt, dass eine Radbremsensteuereinheit jeweils mit mindestens einem Bremsaktuator verbunden ist. Eine Radbremsensteuereinheit sorgt für die Ansteuerung des oder der Bremsaktuatoren mit einem definierten Soll-Steuersignal, um ein definiertes Bremsmoment für das der jeweiligen Bremsvorrichtung zugeordnete Rad zu erzeugen.

Es ist möglich, dass jede der Radbremssteuereinheiten mit einem elektrischen Stellmotor verbunden ist. Die Radbremssteuereinheit kann den Stellmotor mit elektrischen Soll-Steuerwerten des Steuerstroms ansteuern. Es können auch zwei oder mehr Stellmotoren einer Bremsvorrichtung an eine Radbremssteuereinheit angeschlossen sein.

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass jede Radbremsensteuereinheit mit einer Sensorvorrichtung verbunden ist. Die Sensorvorrichtung kann bevorzugt einem dem jeweils zu bremsenden Rad zugeordneten Radsensor umfassen. Dieser kann ausgestaltet sein, um für einen Bremsvorgang relevante Parameter (Ist-Werte) wie Radposition, Raddrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit, Schlupf und dergleichen zu erfassen und an die Radbremsensteuereinheit weiterzuleiten. Weiterhin kann eine Sensorvorrichtung zur Erfassung des elektrischen Stroms des Stellmotors, der Bremskraft, und dergleichen vorgesehen sein. Bevorzugt weist jede der Bremsvorrichtungen eine Sensorvorrichtung auf, bevorzugt zumindest einen Radsensor. Ein Vorteil ist, dass die Sensoreinheit, insbesondere ein der jeweiligen Bremseinheit zugeordneter Radsensor, mit geringerem Aufwand angeschlossen werden kann. Dadurch, dass relevante Parameter an dem zu bremsenden Rad gemessen und direkt, ohne Zwischenschaltung der Zentralsteuereinheit der Radbremsensteuereinheit zugeleitet werden können, kann die Betriebssicherheit und Redundanz erhöht werden.

Es kann vorgesehen sein, dass jede Radbremsensteuereinheit eine Regeleinheit aufweist.

Die elektrische Regeleinheit vergleicht die Ist-Werte eines Radsensors oder einer anderen Sensorvorrichtung mit den von der Zentralsteuereinheit in die Radbremsensteuereinheit übermittelten Soll-Werten eines Bremsbefehls und steuert den oder die Stellmotoren des Bremsaktuators entsprechend an, um die Soll-Werte zu erreichen.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Bremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die einen Bremsaktuator mit einem elektrischen Stellmotor und einem Radsensor umfasst, bei der erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Bremsvorrichtung eine Radbremsensteuereinheit aufweist, die mit dem Bremsaktuator und dem Radsensor verbindbar ist.

Die Bremsvorrichtung kann bevorzugt in einem Bremssystem der vorangehend beschriebenen Art eingesetzt werden, wobei sämtliche der in diesem Zusammenhang beschriebenen Merkmale realisiert sein können.

Der Radsensor, auch als Radpositionssensor bezeichnet sein, kann wie oben beschrieben ausgestaltet sein.

Die Radbremsensteuereinheit ist ausgebildet zum Anschluss an die Zentralsteuereinheit und an mindestens einen Radsensor. Der mindestens eine Stellmotor des Bremsaktuators kann von der Radbremsensteuereinheit elektrisch angesteuert werden.

Die Radbremsensteuereinheit kann bevorzugt mit der Bremsvorrichtung integriert ausgebildet sei, beispielsweise durch bauliche Integration in einem Gehäuse der Bremsvorrichtung.

Bei einem Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs, das mindestens zwei Bremsvorrichtungen mit jeweils einem Bremsaktuator aufweist, wobei jeder der Bremsaktuatoren einen elektrischen Stellmotor aufweist, und wobei die Bremsvorrichtungen mit einer Zentralsteuereinheit verbunden sind, die ausgestaltet ist zur Verbindung mit mindestens einer Eingabevorrichtung, wobei ein Bremsbefehl durch mindestens eine Eingabevorrichtung in die Zentralsteuereinheit eingegeben wird, welche die Bremsaktuatoren mit Steuersignalen ansteu- ert, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zentralsteuereinheit Steuersignale an mindestens zwei, jeweils einer Bremsvorrichtung zugeordnete Radbremsensteuereinheiten abgibt, die jeweils einen Bremsaktuator der jeweiligen Bremsvorrichtung ansteuern.

Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens können sämtliche Merkmale und Vorgehensweisen genutzt werden, die vorangehend im Zusammenhang mit dem Bremssystem und der Bremsvorrichtung beschrieben sind.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass durch die dezentrale Steuerarchitektur eine verbesserte Betriebssicherheit erreicht werden kann, beispielsweise durch die robuste, gegenüber äußeren Störeinflüssen unempfindlichere Ausführung und die Möglichkeit der redundanten Verteilung von Steuerungsfunktionen auf die Zentralsteuereinheit und die erfindungsgemäßen Radbremsensteuereinheiten. Beispielsweise kann eine Antiblockier-Steuerung (ABS) durch die Radbremsensteuereinheit zusammen mit dem dazugehörigen Radsensor dezentral und unabhängig von der Zentralsteuereinheit erfolgen. Dadurch kann eine erhöhte Betriebssicherheit realisiert werden.

Es ist vorteilhaft, dass jeder der Radbremsensteuereinheiten Ist-Signale von einem Radsensor der jeweiligen Bremsvorrichtung übermittelt werden. Nach einem Regelalgorithmus wird in der jeweiligen Radbremsensteuereinheit die Ansteuerung des jeweiligen Bremsaktuators unter Berücksichtigung der Ist-Signale des Radsensors geregelt, wie beispielsweise Radposition und/oder Raddrehzahl, so dass die durch den Bremsbefehl vorgegebenen Soll-Werte realisiert werden. Der Radsensor stellt die Ist-Signale der gemessenen Parameter bevorzugt in Echtzeit zur Verfügung. Es können auch von weiteren Sensorvorrichtungen bereitgestellte Ist-Werte berücksichtigt und verarbeitet werden, wie beispielsweise elektrischer Strom des Stellmotors, Bremskraft, Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Verarbeitung der der von dem Radsensor (Radpositionssensor) gelieferten Signale praktisch in Echtzeit in den dezentralen Radbremsensteuereinheiten der Bremsvorrichtungen erfolgen kann. Dadurch kann eine erhöhte Verarbeitungsgeschwindigkeit und Betriebssicherheit sowie eine redundante Auslegung der Steuerung realisiert werden. Eine vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Bremssystems kann vorsehen, dass die Bremsvorrichtung eine Stellvorrichtung und ein damit verbundenes Bremsteil umfasst, das von der Stellvorrichtung entlang einer Achse 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.

Die Stellvorrichtung ist von mindestens einem elektrischen Stellmotor antreibbar. Dieser steht bevorzugt mit mindestens einem Antriebsrad in Getriebeeingriff. Vorzugsweise kann für das erste und zweite Antriebsrad jeweils ein Stellmotor vorgesehen sein. Der oder die Stellmotoren sind erfindungsgemäß von einer der Bremsvorrichtung zugeordneten Radbremsensteuereinheit ansteuerbar.

In der zuletzt genannten Ausführung 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 jeweils 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 ist eine Reibkupplung realisiert. 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 einer formschlüssigen Rastverbindung. Dadurch kann die relative Stellung der Antriebsräder zueinander kontinuierlich vorgegeben werden, im Gegensatz zu den diskreten Raststufen einer Rastverbindung. 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 einer nur stufenweisen Justiermöglichkeit kann ein durchgehend verbessertes Ansprechverhalten der Bremsvorrichtung realisiert werden, und damit eine erhöhte Betriebssicherheit und ein höherer Bedienkomfort.

Ein weiterer Vorteil gegenüber einer 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 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 diese 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, Ver- bundwerkstoffen 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 erfindungsgemäßen Reibkupplung problemlos realisiert werden kann.

Eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung kann eine Stellvorrichtung und ein damit verbundenes Bremsteil umfassen, das von der Stellvorrichtung entlang einer Achse 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.

In der zuletzt genannten Ausführung der Bremsvorrichtung kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Kupplungsvorrichtung als Reibkupplung ausgebildet ist mit einem Reibelement, dass im Kupplungseingriff reibschlüssig mit einem Gegenreibelement verbindbar ist.

Dadurch sind die vorangehend im Zusammenhang mit dem Bremssystem erläuterten Vorteile realisierbar.

Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Bremsvorrichtung eine mit einem Stellmotor kuppelbare Stellvorrichtung umfassend einen ersten Stelltrieb und einen seriell damit gekoppelten zweiten 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, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, 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 der erste Stelltrieb unbetätigt bleibt. Die vorangehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung genannten Merkmale können einzeln und in Kombinationen zur Umsetzung des erfindungsgemäßen 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.

Bei dem Verfahren kann die Kupplungsvorrichtung beim Überschreiten des Kupplungsmoments zur Justierung des Luftspalts 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.

Beschreibung der Zeichnungen

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

Figur 1 ein erfindungsgemäßes Bremssystem eines Kraftfahrzeugs in einer schematisch freigestellten Darstellung,

Figur 2 ein Aufbauschema eines erfindungsgemäßen Bremssystems,

Figur 3 eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung in einer schematischen perspektivischen Ansicht,

Figur 4 eine seitliche Ansicht der Bremsvorrichtung gemäß Figur 3,

Figur 5 einen Schnitt Q-Q durch die Bremsvorrichtung gemäß Figur 3,

Figur 6 den ersten Stelltrieb der Bremsvorrichtung gemäß Figur 1 freigestellt in einer schematischen perspektivischen Darstellung,

Figur 7 eine vergrößerte Detailansicht der Stellvorrichtung aus Figur 5.

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. Fig. 1 zeigt eine schematisch freigestellte perspektivische Teildarstellung eines Fahrwerks 100 eines Kraftfahrzeugs. Dieses umfasst lenkbare Räder (Fahrzeugräder) 101 , die an einem Rahmenteil der Karosserie 102 des Kraftfahrzeugs an schwenkbaren Achsschenkeln 103 gelagert sind.

Ein Lenksystem umfasst eine Lenkwelle 104, an deren in Fahrtrichtung hinteren Ende als manuelle Lenkeingabe ein Lenkrad 105 angebracht ist. Die Lenkwelle 104 ist an ein Lenkgetriebe 106 angeschlossen, das über Spurstangen 107 zur Erzeugung eines Lenkeinschlags mit den Achsschenkeln 103 verbunden ist.

Ein Bremssystem 110 weist für jedes der beiden Räder (Fahrzeugräder) 101 eine Bremsvorrichtung 1 auf. Diese weist jeweils einen Bremssattel 2 auf, der an der Kraftfahrzeugkarosserie 102 angebracht und abgestützt ist. An einem Rad 101 ist jeweils eine Bremsscheibe 3 drehfest angebracht, die von dem relativ dazu feststehenden Bremssattel 2 umgriffen wird.

Die Bremsvorrichtungen 1 sind über elektrische Steuerleitungen 111 mit einer Zentralsteuereinheit 112 (ECU) verbunden. Ein schematisch dargestelltes, an der Karosserie 102 angebrachtes Bremspedal 113, welches eine manuelle Eingabevorrichtung darstellt, ist ebenfalls an die ECU 112 angeschlossen.

Weiterhin kann eine automatisierte Eingabevorrichtung 114 an die ECU 112 angeschlossen sein, welches externe Steuersignale zur Steuerung des Bremssystems 110 an die ECU 112 abgeben kann.

In Figur 2 ist ein schematisches Schaubild des Fahrwerks 100 mit einem Bremssystem 110 dargestellt. Das Fahrzeug weist vier Räder 101 auf, denen jeweils eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung 1 zugeordnet ist.

Jede der Bremsvorrichtungen 1 (BU1 , BU2, BU3, BU4) weist jeweils einen Bremsaktuator 4 (BM1 , BM2, BM3, BM4) und eine erfindungsgemäße Radbremsensteuereinheit 120 (BC1 , BC2, BC3, BC4) auf. An die Radbremsensteuereinheit 120 ist jeweils ein Radsensor 121 (S1 , S2, S3, S4) angeschlossen, der bevorzugt als Radpositionssensor ausgebildet ist und während der Fahrt in Echtzeit Ist-Werte der Drehposition an die Radbremsensteuereinheit 120 abgibt. Die Radbremsensteuereinheit 120 ist bevorzugt mit der Bremsvorrichtung 1 integriert ausgebildet und elektrisch mit dem Bremsaktuator 4 verbunden, der jeweils elektrische Stellmotoren 41, 42 aufweist, die weiter unten näher erläutert sind.

Jede der im gezeigten Beispiel insgesamt vier Bremsvorrichtungen 1 weist eine eigene Radbremsensteuereinheit 120 auf, die elektrische Steuersignale mit dem Radsensor 121 und der ECU 112 austauschen kann und davon anhängig den Bremsaktuator 4 ansteuern kann. Dabei können die Stellmotoren 41, 42 von der jeweiligen Radbremsensteuereinheit 120 zur Erzeugung einer vorgegebenen Bremswirkung bestromt werden.

Eine Ausführungsform des Bremsaktuators 4 ist im Folgenden in den Figuren 3, 4 und 5 im Detail dargestellt. Dieser weist ein Gehäuse 45 auf, in dem die Radbremsensteuereinheit 120 angeordnet ist, wie in Figur 5 erkennbar ist. Diese weist eine elektrische Schaltung auf, welche mit den Stellmotoren 41, 42 und der ECU 112 verbunden ist. Dadurch ist die Radbremsensteuereinheit 120 mit der Bremsvorrichtung 1 integriert ausgebildet.

Zum Anschluss des Radsensors 121 , der in Figuren 4 und 5 schematisch angedeutet ist, weist der Bremsaktuator 4 eine Anschlussvorrichtung 46 auf, beispielsweise eine an dem Gehäuse 45 angeordnete elektrische Steckverbindung oder dergleichen.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 1 als Ganzes, die als Scheibenbremse ausgebildet ist. Diese umfasst eine Bremsscheibe 2, die ein Gegenbremsteil bildet und mit einem hier nicht dargestellten, um eine Radachse R rotierbaren Fahrzeugrad 101 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.

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.

Figur 4 zeigt eine Ansicht des Bremssattels 3 von der Bremsscheibe 2 aus gesehen. Wie in der Schnittdarstellung von Figur 5 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 5 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 5 und in dem vergrößerten Ausschnitt daraus in Figur 7 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 6 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 6 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 7 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.

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 3 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.

Bezugszeichenliste

1 Bremsvorrichtung (BU1, BU2, BU3, BU4)

100 Fahrwerk

101 Rad (Fahrzeugrad)

102 Karosserie

103 Achsschenkel

104 Lenkwelle

105 Lenkrad

106 Lenkgetriebe

107 Spurstange

110 Bremssystem

111 Steuerleitung

112 Zentralsteuereinheit (ECU

113 Bremspedal

114 Eingabevorrichtung

120 Radbremsensteuereinheit (BC1 , BC2, BC3, BC4)

121 Radsensor

2 Bremsscheibe

3 Bremssattel

31, 32 Bremsbelag

4 Bremsaktuator (BM1, BM2, BM3, BM4)

41, 42 Stellmotor

43 Drucklager

44 Druckstück

45 Gehäuse

46 Anschlussvorrichtung

5 Stellvorrichtung

6 erster Stelltrieb

61 Kurvenscheibe

62 Kurvenscheibe (integriert mit Spindelmutter 72)

63 Kugel

64 Laufbahn

65 Zahnrad

7 zweiter Stelltrieb

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

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 . Bremssystem (110) für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens zwei Bremsvorrichtungen (1) mit jeweils einem Bremsaktuator (4), wobei jeder der Bremsaktuatoren (4, BM) einen elektrischen Stellmotor (41 , 42) aufweist, und wobei die Bremsvorrichtungen (1 , Bll) mit einer Zentralsteuereinheit (112) verbunden sind, die ausgestaltet ist zur Verbindung mit mindestens einer Eingabevorrichtung (113, 114), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Radbremsensteuereinheiten (120, BC) vorgesehen sind, die jeweils mit einem Bremsaktuator (4) verbunden sind, und die mit der Zentralsteuereinheit (112) verbunden sind.

2. Bremssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Radbremsensteuereinheit (120) jeweils mit mindestens einem Bremsaktuator (4) verbunden ist.

3. Bremssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Radbremssteuereinheiten (120) mit einem elektrischen Stellmotor (41 , 42) verbunden ist.

4. Bremssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Radbremsensteuereinheit (120) mit einer Sensorvorrichtung (121) verbunden ist.

5. Bremssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Radbremsensteuereinheit (120) eine Regeleinheit aufweist.

6. Bremssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (1) eine Stellvorrichtung (5) und ein damit verbundenes Bremsteil (32) umfasst, das von der Stellvorrichtung (5) entlang einer Achse (A) verstellbar und mit einem Gegenbremsteil (2) in Bremseingriff bringbar ist, wobei die Stellvorrichtung (5) einen ersten Stelltrieb (6) und einen seriell damit gekoppelten zweiten Stelltrieb (7) aufweist, wobei der erste Stelltrieb (6) ein drehend antreibbares erstes Antriebsrad (65) aufweist, und der zweite Stelltrieb (7) ein drehend antreibbares, zu dem ersten Antriebsrad koaxiales zweites Antriebsrad (75) aufweist, wobei zwischen dem ersten An- triebsrad (65) und dem zweiten Antriebsrad (75) eine Kupplungsvorrichtung (8, 9) angeordnet ist.

7. Bremssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung als Reibkupplung (8, 9) ausgebildet ist mit einem Reibelement (8), dass im Kupplungseingriff reibschlüssig mit einem Gegenreibelement (9) verbindbar ist.

8. Bremsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die einen Bremsaktuator (4, BM) mit einemelektrischen Stellmotor (41 , 42) und einem Radsensor (121) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (1) eine Radbremsensteuereinheit (120) aufweist, die mit dem Bremsaktuator (4) und dem Radsensor (121) verbindbar ist.

9. Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Stellvorrichtung (5) und ein damit verbundenes Bremsteil (32) umfasst, das von der Stellvorrichtung (5) entlang einer Achse (A) verstellbar und mit einem Gegenbremsteil (2) in Bremseingriff bringbar ist, wobei die Stellvorrichtung (5) einen ersten Stelltrieb (6) und einen seriell damit gekoppelten zweiten Stelltrieb (7) aufweist, wobei der erste Stelltrieb (6) ein drehend antreibbares erstes Antriebsrad (65) aufweist, und der zweite Stelltrieb (7) ein drehend antreibbares, zu dem ersten Antriebsrad koaxiales zweites Antriebsrad (75) aufweist, wobei zwischen dem ersten Antriebsrad (65) und dem zweiten Antriebsrad (75) eine Kupplungsvorrichtung (8, 9) angeordnet ist.

10. Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung als Reibkupplung (8, 9) ausgebildet ist mit einem Reibelement (8), dass im Kupplungseingriff reibschlüssig mit einem Gegenreibelement (9) verbindbar ist.

11. Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems (110) eines Kraftfahrzeugs, das mindestens zwei Bremsvorrichtungen (1) mit jeweils einem Bremsaktuator (4, BM) aufweist, wobei jeder der Bremsaktuatoren (4) einen elektrischen Stellmotor (41 , 42) aufweist, und wobei die Bremsvorrichtungen (1 , Bll) mit einer Zentralsteuereinheit (112) verbunden sind, die ausgestaltet ist zur Verbindung mit mindestens einer Eingabevorrichtung (113, 114), wobei ein Bremsbefehl durch mindestens eine Eingabevorrichtung in die Zentralsteuereinheit (112) eingegeben wird, welche die Bremsaktuatoren (4) mit Steuersignalen ansteuert, gekennzeichnet dadurch, dass die Zentralsteuereinheit (112) Steuersignale an mindestens zwei, jeweils einer Bremsvorrichtung (1) zugeordnete Radbremsensteuereinheiten (120, BC) abgibt, die jeweils einen Bremsaktuator (4) der jeweiligen Bremsvorrichtung (1) ansteuern.

12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Radbremsensteuereinheiten (120) Ist-Signale von einem Radsensor (121) der jeweiligen Bremsvorrichtung (1) übermittelt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (1) eine mit einem Stellmotor (41 , 42, BM) kuppelbare Stellvorrichtung (5) umfassend einen ersten Stelltrieb (6) und einen seriell damit gekoppelten zweiten Stelltrieb (7) aufweist, und welche auf ein Bremsteil (32) wirkt, das in Richtung einer Achse (A) mit einem Gegenbremsteil (2) in Bremseingriff bringbar ist, wobei der erste Stelltrieb (5) ein drehend antreibbares erstes Antriebsrad (65) aufweist, auf das zur Betätigung ein erstes Antriebsmoment aufgebacht werden kann, und der zweite Stelltrieb (7) ein drehend antreibbares, zu dem ersten Antriebsrad koaxiales zweites Antriebsrad (75) aufweist, auf das zur Betätigung ein zweites Antriebsmoment aufgebracht werden kann, wobei zwischen dem ersten Antriebsrad (65) und dem zweiten Antriebsrad (75) eine Kupplungsvorrichtung angeordnet ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung als Reibkupplung (8, 9) ausgebildet ist und ein vorgebbares Kupplungsmoment aufweist, bei dessen Überschreiten das erste Antriebsrad relativ (65) zum zweiten Antriebsrad (75) gleitend durchrutscht, wobei zur Betätigung des ersten Stelltriebs (6) das erste Antriebsrad (65) und das zweite Antriebsrad (75) synchron angetrieben werden, so dass der zweite Stelltrieb (7) unbetätigt bleibt, und zur Betätigung des zweiten Stelltriebs (7) das zweite Antriebsrad (75) angetrieben wird, und das erste Antriebsrad (65) relativ dazu stillgesetzt wird, so dass die Reibkupplung durchrutscht und der erste Stelltrieb (6) unbetätigt bleibt.