WO1997036117A1

WO1997036117A1 - Bremsvorrichtung

Info

Publication number: WO1997036117A1
Application number: PCT/DE1997/000080
Authority: WO
Inventors: Frank Schumann
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 1996-03-26
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 1997-10-02
Also published as: JP2000507333A; US6179097B1; KR20000004976A; EP0934473A1; DE19611911A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung (10) mit einem Spindelgetriebe (18, 20) zum Betätigen einer Reibungsbremse (14, 16), einem Zahnradgetriebe (30, 36) zum Antrieb des Spindelgetriebes (18, 20) und mit einem Elektro-Betätigungsmotor (40) zum Antrieb des Zahnradgetriebes (30, 36). Aus Sicherheitserwägungen schlägt die Erfindung einen zweiten Elektro-Rückstellmotor (34) zum Lösen der Reibungsbremse (14, 16) vor. Dies hat insbesondere bei Anschluß der beiden Elektromotoren (34, 40) an voneinander unabhängige Stromversorgungen den Vorteil, daß die Reibungsbremse (14, 16) bei Ausfall eines der beiden Elektromotoren (34, 40) oder einer der beiden Stromversorgungen mit dem anderen Elektromotor (40, 34) gelöst werden kann.

Description

Beschreibung

Bremsvorrichtung

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung nach der Gattung des Hauptanεpruchs .

Eine derartige Bremsvorrichtung ist bekannt aus der EP 0 520 525 Bl. Die bekannte Bremsvorrichtung weist einen Elektromotor auf, der über ein Zahnradgetriebe eine Reibungsbremse sowohl betätigt als auch wieder löst. Dies hat den Nachteil, daß sich bei Ausfall deε Elektromotors oder seiner Stromversorgung die Reibungsbremse nicht, zumindest nicht vollständig löst, d. h. es wirkt mindestens eine erhebliche Restbremskraft an einem Fahrzeugrad. Hieraus resultiert ein Giermoment, also ein am Fahrzeug wirksames Drehmoment um dessen Hochachse, das die Fahrstabilität des Fahrzeugs beeinträchtigt.

Hinzu kommt, daß die Höhe des Giermoments außer von der Restbremskraft auch vom Reibwert zwischen Fahrzeugrad und Fahrbahn abhängig ist und sich folglich mit dem Fahrbahnzustand ändert. Bei niedrigem Reibwert oder bei sprungartiger Änderung des Reibwertes neigt das Fahrzeugrad zum Blockieren. Ist das betroffene Fahrzeugrad ein Vorderrad, dann wird die Lenkbarkeit des Fahrzeugs eingeschränkt. Desweiteren kann ein gebremstes Fahrzeugrad bei Kurvenfahrt zum Schleudern des Fahrzeugs führen, ein blockiertes Fahr∑eugrad löst bei Kurvenfahrt mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Schleudern des Fahrzeugs auε.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung mit den Merkmalen deε Hauptanεpruchs weist einen zweiten Elektromotor zum Lösen der Reibungsbremse auf. Dies hat, inεbeεondere wenn beide Elektromotoren an voneinander unabhängige Stromversorgungen angeschlossen sind, den Vorteil, daß sich die Reibungsbremse auch im Fehlerfall, womit ein Ausfall eines der beiden Elektromotoren oder seiner Stromversorgung gemeint ist, vollständig lösen läßt, d. h. es wirkt keine Restbremskraft mehr, ein mit der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung bremsbares Fahrzeugrad ist frei drehbar. Lenkbarkeit und Fahrstabilität des Fahrzeugε εind auch im Fehlerfall voll gewährleistet.

Weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß im Fehlerfall zumindest eine Teilbremskraft mit dem verbleibenden Elektromotor aufbringbar ist, die Bremsvorrichtung fällt keinesfalls vollständig aus.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der i^¹ Hauptanspruch angegebenen Erfindung zum Gegt αstanc .

Die beiden Elektromotoren können in ihrer Leistung und in ihrem Drehmoment so ausgelegt werden, daß nur der erste eine Maximalbremskraft erzeugt, die ausreicht, ein Fahrzeugrad beispielsweise zu blockieren. Der zweite Elektromotor kann schwächer ausgelegt werden, da er nur zum Lösen der Reibungsbremse benötigt wird. Es können auch beide Elektromotoren so ausgelegt werden, daß mit jedem von ihnen die Maximlabremskraft erzeugbar ist (Anspruch 3). Dies hat den Vorteil, daß die Bremsvorrichtung auch bei Ausfall eines Elektromotors voll funktionsfähig bleibt.

Auch können die beiden Elektromotoren so ausgelegt sein, daß jeder nur etwa die halbe, maximale Bremskraft aufbringt (Anspruch 4). Zum Erzeugen der maximalen Bremskraft müssen also beide Elektromotoren eingeschaltet werden. Dadurch lassen sich notwendiger Bauraum und Gewicht der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung verringern. Weiterer Vorteil iεt, daß die Reibungsbremse im Fehlerfall immer noch betätigbar ist, wenn auch nicht mit maximaler Bremskraft.

Gemäß Anspruch 5 weist die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung einen Rückstellwegsensor zum Ermitteln des Rückstellwegs von Bremsbelägen beim Lösen der Reibungsbremse und damit des Spalts zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe oder -trommel auf. Damit läßt sich der Rückstellweg unabhängig von der Abnutzung der Bremsbeläge auf einen konstanten Wert, also ein definiertes Lüftspiel zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe oder -trommel einstellen. Dies erbringt einen Dynamikgewinn durch stets gleichbleibend kurzen Betätigungsweg und gleichbleibend kurze Ansprechzeit beim Betätigen der Reibungsbremse bis zum ersten Greifen auch bei zunehmender Abnutzung ihrer Bremsbeläge. Desweiteren greifen alle Radbremsen eines Fahrzeugs gleichzeitig und damit ab Beginn einer Bremsung mit gleichmäßiger Bremskraftverteilung am Fahrzeug, auch wenn die Bremsbeläge verschieden stark abgenutzt εind. Das Fahrzeug wird nicht durch eine früher wirkende Radbremse aus seiner Spur gebracht. Zusätzlicher Vorteil dieser Ausführungsform der Erfindung iεt, daß die definierte Lüftspieleinstellung ohne aufwendige Mechanik bewerkstelligt wird.

ERSATZBUTT (REGEL 26) Ein Sperrgetriebe gemäß Ansruch 8, also ein Getriebe, das keine Bewegung durch Kraft- oder Momentenbeaufschlagung an seiner Antriebsseite zuläßt, sondern nur von seiner Antriebsseite her antreib- und bewegbar ist, hat den Vorteil, daß die Elektromotoren zum Konstanthalten der Bremskraft nicht bestromt werden müssen. Dies bringt auch den Vorteil mit sich, daß die Bremsvorrichtung als sich nicht selbstlösende Feststellbremse verwendbar ist. Auch ein selbsthemmendes Getriebe bringt die genannten Vorteile eines Sperrgetriebes zumindest in begrenztem Umfang mit sich. Mit selbsthemmendem Getriebe ist ein Getriebe gemeint, das eine Bewegung durch Kraft- oder Momentenaufbringung nur zuläßt, wenn die aufgebrachte Kraft oder das aufgebrachte Moment einen Schwellenwert überschreitet. Selbsthemmende Getriebe sind beispielweise Zahnrad- oder Planetengetriebe. Diese Getriebe erhöhen ein zum Drehen der unbestromten Elektromotoren notwendiges Drehmoment zu Ihrem Abtrieb hin um den Faktor der Getriebeuntersetzung. Hinzu kommt eine innere Reibung des selbsthemmenden Getriebes, zu deren Überwindung auf der Abtriebsseite aufgrund der Getriebeuntersetzung ein höheres Drehmoment als auf der Antriebsseite notwendig ist.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Schnitt einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der Zeichnung dargestellte, insgesamt mit 10 bezeichnete, erfindungsgemäße Bremsvorrichtung weist einen Faust-Bremsεattel 12 mit einem Paar Bremsbelägen 14 zum Bremsen einer Bremεεcheibe 16 auf, von der in der Zeichnung nur ein Bruchstück dargestellt ist. Zum Andrücken der

ERSATZBUTT(REGEL26) Bremsbeläge 14 gegen die Bremsscheibe 16 iεt in den Bremεεattel 12 ein Spindelgetriebe mit einer Gewindeεpindel 18 und einer Spindelmutter 20 eingebaut. Die Gewindespindel 18 drückt bei Bremεbetätigung gegen einen der beiden Bremsbeläge 14 und eine Reaktionskraft drückt in an sich bekannter Weise über den Bremssattel 12, den anderen Bremsbelag 14 gegen die gegenüberliegende Seite der Bremsscheibe 16.

Die Spindelmutter 20 ist mit zwei Radialkugellagern 22 im Bremssattel 12 und in einem mit dem Bremssattel 12 beispielsweise durch Verschrauben verbundenen Deckel 24 drehbar gelagert. Sie stützt εich beim Andrücken der Bremεbeläge 14 an die Bremsscheibe 16 über ein Axialkugellager 26 gegen den Deckel 24 ab.

Die Spindelmutter 20 weist einen mit ihr einstückigen Zahnkranz 28 auf, mit dem ein ersteε Zahnrad 30 zum rotierenden Antrieb der Spindelmutter 20 kämmt. Das erεte Zahnrad 30 ist drehfest auf einer Welle 32 eines Elektro- Rückstellmotors 34 angebracht.

Mit dem ersten Zahnrad 30 kämmt ein zweites Zahnrad 36, das drehfeεt auf einer Welle 38 eineε Elektro-Bremsbetätigungs- motorε 40 angebracht ist. Beide Elektromotoren 34, 40 sind am Deckel 24 des Bremssattels 12 angeflanscht. Die beiden Zahnräder 30, 36 befinden sich in einem Hohlraum 42 zwischen dem Deckel 24 und dem Bremsεattel 12.

Im Ausführungsbeispiel sind die Wellen 32, 38 der Elektromotoren 34, 40 parallel zur Gewindespindel 18 angeordnet und befinden sich in einer Ebene mit dieser, d. h. der Betätigungsmotor 40 befindet sich bezüglich der Gewindeεpindel 18 radial außerhalb des Rückstellmotorε 34. Selbstverständlich kann das zweite Zahnrad 36 des Betätigungsmotors 40 auch an anderer Stelle des Umfangs in

ERSATZBUTT(REGEL26) das erste Zahnrad 30 des Rückstellmotors 34 eingreifen oder an beliebiger Umfangsstelle mit dem Zahnkranz 28 der Spindelmutter 20 kämmen, so daß sich die beiden Elektromotoren 34, 40 nicht in einer Ebene 40 mit der Gewindespindel 18 befinden und der Betätigungεmotor 40 geringeren Abstand zur Gewindespindel 18 hat. Auch können die beiden Elektromotoren 34, 40 die Spindelmutter 20 über ein nicht dargestelltes Winkelgetriebe antreiben. Diese Maßnahmen dienen einem kompakten und insbesondere einem vorgegebenen Einbauraum angepaßten Aufbau der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 10.

Zur Messung eines Rückstellwegs der Bremsbeläge 14 weist die Bremsvorrichtung 10 eine Drehwinkelmeßeinrichtung 44 an der Welle 32 des Rückstellmotors 34 auf. Mit ihm läßt sich der Gesamtspalt zwischen den beiden Bremsbelägen 14 und der Bremsscheibe 16 bei gelöster Reibungsbremse 14, 16, das sog. Lüftspiel, ermitteln und einstellen. Da die Welle 32 des Rückstellmotors 34 über das erste Zahnrad 30, den Zahnkranz 28 der Spindelmutter 20, die Spindelmutter 20 und die Gewindespindel 18 mit dem von der Gewindespindel 18 betätigten Bremsbelag 14 verbunden iεt, iεt der Drehwinkel der Welle 32 des Rückstellmotors 34 einem Zustellweg der Bremsbeläge 14 zur Bremsscheibe 16 hin und einem Rückεtellweg weg von der Bremsscheibe 16 proportional.

Als Drehwinkelsenεoren 44 kommen beispielsweise induktive, kapazitive oder optische Meßvorrichtungen in Betracht, wie sie in einer Vielzahl von Ausführungsformen an sich bekannt sind. Vorteilhaft ist die Verwendung eines elektronisch komrautierten Rückstellmotors 34, dessen elektronische Kommutierung die Möglichkeit bietet, den Rückstellmotor 34 definiert rückdrehen zu lassen.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 10 ist folgende: Zum Betätigen der Bremsvorrichtung 10 wird der

ERSATZBUTT(REGEL26) Betätigungεmotor 40 eingeεchaltet und treibt über das zweite und das erste Zahnrad 36, 30 die Spindelmutter 20 rotierend an. Die Spindelmutter 20 setzt über die Gewindespindel 18 die Rotationsbewegung in eine Verschiebebewegung um, welche den in der Zeichnung rechts dargestellten Bremsbelag 14 gegen die Bremsscheibe 16 drückt. Sobald dieser Bremsbelag 14 an der Bremsscheibe 16 anliegt, drückt der als Schwimmsattel ausgebildete Bremsεattel 12 in an εich bekannter Weiεe den in der Zeichnung links dargestellten Bremsbelag 14 gegen die anderer Seite der Bremsscheibe 16.

Zum Lösen der Reibungsbremse 14, 16 wird der Rückstellmotor 34 eingeschaltet, der über das erste Zahnrad 30 die Spindelmutter 20 in entgegengesetzter Richtung rotierend antreibt und dadurch die Reibungsbremse 14, 16 wieder löst. Mit der Drehwinkelmeßeinrichtung 44 wird der Drehwinkel des Rückstellmotorε 34 beim Lösen der Reibungsbremεe ermittelt, der dem Rückεtellweg der Bremεbeläge 14 proportional ist. Die Drehwinkelmeßeinrichtung 44 bildet also einen

Rückstellwegεensor für die Bremεbeläge 14. Der Rückstellmotor 34 wird nach Drehung um einen feεtgelegten Winkel, der im Regelfall mehr als eine Umdrehung beträgt, abgeschaltet. Dadurch wird ein definiertes Lüftspiel von ca. 0,1 mm - 0,2 mm unabhängig von der Abnutzung der Bremsbeläge 14 und dem Verschleiß der Bremsscheibe 16 erzielt. Eine Restbremskraft nach Lösen der Bremsvorrichtung 10 ist Null, so daß bei gelöster Bremsvorrichtung 10 die Bremεbeläge 14 nicht abgenutzt werden, die Bremsvorrichtung 10 εich nicht zusätzlich erwärmt und eine Fahrstabilität eines Fahrzeugs nicht beeinträchtigt wird.

Die beiden Elektromotoren 34, 40 mit den beiden Zahnrädern 30, 36 und das Spindelgetriebe 18, 20 bilden ein Sperrgetriebe. Dies bedeutet, daß sich die Reibungsbremse 14, 16 nicht selbsttätig nach Abschalten des Betätigungsmotors 40 löst, sondern nur durch Rückstellen mit dem Rückstellmotor 34

ERSATZBUTT(REGEL26) oder - im Fehlerfall - mit dem Betätigungsmotor 40. Dadurch wird nur Strom zum Betätigen der Reibungsbremse 14, 16, zum Vergrößern und Verringern der Bremskraft sowie zum Lösen der Reibungsbremse 14, 16 benötigt. Beim Bremsen mit gleichbleibender Bremskraft sind die Elektromotoren 34, 40 abgeschaltet oder es wird allenfalls der Betätigungsmotor 40 0 ^mit einem geringen Haltestrom beaufschlagt. Der

Stromverbrauch und eine Erwärmung der Elektromotoren 34, 40 iεt infolgedeεεen gering.

Weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung ist 5 deren Verwendbarkeit als Feststellbremse: Dazu wird die Bremsvorrichtung 10 mit dem Betätigungsmotor 40 betätigt und anschließend der Strom abgeschaltet. Die Bremsvorrichtung 10 bleibt betätigt. Irgendwelche Feststellmittel werden nicht benötigt. Als Sperrgetriebe anstelle des im o Ausführungsbeispiel verwendeten Spindelgetriebeε 18, 20 kommt beispielsweise auch ein Schneckengetriebe (nicht dargestellt) in Betracht.

Auch ein εelbsthemmendes Getriebe kann anstelle eines _C. Sperrgetriebes in Betracht kommen. Selbsthemmend bedeutet, daß sich das Getriebe an seiner Abtriebswelle nur durch Überwindung eineε beεtimmten Schwellendrehmomentε bewegen läßt. Selbεthemmende Getriebe können beispielsweise Zahnrad¬ oder Planetengetriebe sein. Diese vergrößern ein zum Drehen _n des stromlosen Elektromotors notwendiges Drehmoment um ihren Untersetzungsfaktor an der Abtriebs¹ eile. Hinzu kommt noch die -nere Reibung deε εelbsthemmen_en Getriebes. Eine best imte Bremskraft wird also auch mit einem εelbεthemmenden Getriebe bei unbeεtromten Elektromotoren aufrechterhalten.

ERSATZBUTT (REGEL 26)

Claims

05 Patentansprüche

1. Bremsvorrichtung für Fahrzeuge, mit einer eine Betätigungseinrichtung aufweisenden Reibungsbremse, welche von einem ersten Elektromotor betätigbar ist, dadurch 0 gekennzeichnet, daß sie einen zweiten Elektromotor (34) aufweist, mit dem die Reibungsbremεe (14, 16) lösbar iεt.

2. Bremεvorrichtung nach Anεpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektromotoren (34, 40) an zwei voneinander g unabhängige Stromversorgungen angeschlossen sind.

3. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektromotoren (34, 40) so ausgelegt sind, daß mit jedem von ihnen eine maximale Bremskraft erzeugbar ist.

4. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektromotoren (34, 40) so ausgelegt εind, daß zum Aufbringen einer maximalen Bremskraft beide Elektromotoren (34, 40) notwendig εind.

5. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß εie einen Rückεtellwegεensor (44) aufweist.

ERSATZBUTT (REGEL 26)

6. Bremsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Elektromotoren (34, 40) ein

Gleichstrommotor ist mit einer Drehwinkelmeßeinrichtung (44) ist.

7. Bremsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Elektromotoren (34, 40) ein elektronisch kommutierter Motor mit einer Drehwinkelmeßeinrichtunσ ist.

8. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein selbεthemmendes Getriebe oder ein Sperrgetriebe (18, 20, 30, 34, 36, 40) aufweiεt.

9. Verfahren zum Betrieb einer Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Anεprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Löεen der Reibungsbremse (14, 16) Bremsbeläge (14) um einen festlegbaren Rückεtellweg von einer Bremεεcheibe (16), Bremstrommel oder dgl. abgehoben werden.

ERSATZBUTT(REGEL26)