WO1999026828A1 - Elektromechanisch betätigte feststellbremse für kraftfahrzeuge - Google Patents

Elektromechanisch betätigte feststellbremse für kraftfahrzeuge Download PDF

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WO1999026828A1
WO1999026828A1 PCT/EP1998/004333 EP9804333W WO9926828A1 WO 1999026828 A1 WO1999026828 A1 WO 1999026828A1 EP 9804333 W EP9804333 W EP 9804333W WO 9926828 A1 WO9926828 A1 WO 9926828A1
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parking brake
brake
brake according
parking
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PCT/EP1998/004333
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Thomas Berthold
Alfred Eckert
Peter E. Rieth
Stefan A. Drumm
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • 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
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    • 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
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    • F16D2125/28—Cams; Levers with cams
    • F16D2125/30—Cams; Levers with cams acting on two or more cam followers, e.g. S-cams

Definitions

  • the invention relates to an electromechanically actuated parking brake for motor vehicles, in which in particular an electric motor moves the brake pads against a corresponding counterpart to achieve a frictional connection.
  • DE 41 29 919 AI describes an electromechanically actuated parking brake in which an electric motor is provided for each wheel brake, which applies a corresponding braking force when, for example, a hand brake lever is actuated by the fan driver.
  • the idle travel of the parking brakes can become ever greater over time.
  • These idle paths can have mechanical origins or can also be based on electromechanical actuation.
  • mechanical readjustments are generally known, in which, for example, the support bearing in duo servo brakes limits the jerk movement of the brake shoes to the air play and keeps them largely constant, so that the wheel cylinder pistons (and so that the brake shoes) keep growing apart with increasing wear, the brake reacts directly and hardly consumes brake fluid volume for free travel.
  • the electromechanically actuated parking brake for motor vehicles has at least one brake pad which can be moved in contact with a counterpart via an actuator. Furthermore, a control unit for controlling the actuator and a device for detecting a distance a from the counterpart can be provided.
  • the device for detecting the distance a can be connected to a brake shoe and the control unit can control the actuator based on the detected distance a in such a way that clearance adjustment can be implemented to minimize the free travel of the brake.
  • the brake shoe is defined in such a way that it contains at least the brake pad and a back plate.
  • an electromechanically actuated parking brake is thus implemented, which realizes an automatic clearance adjustment and is thus approximately able to compensate for the wear of the brake linings. It is known that the clearance between the brake pad and the brake drum is increased by the wear of the brake pads, which in turn increases the braking distance. If the air gap is not correctly adjusted, in extreme cases the actuation path in the brake cylinder can become so large that the braking effect can no longer be applied. The automatic adjustment back to the correct air gap is therefore of essential importance and can be implemented simply and reliably according to the invention.
  • the device can in particular be a distance sensor that can detect the distance of the sensor from the counterpart.
  • the counterpart can be a brake drum.
  • the starting position of the parking brake which is reduced in free travel, is set in order to realize a quick and comfortable actuation from this position.
  • a constant can be added to the determined minimum distance a 0 , which is detected when the brake is fully applied, in order to take into account the flexibility of the brake linings and the brake shoes. It should be noted that when the brake pads are applied, their flexibility is used up, so that they can only be compressed very slightly.
  • the aforementioned distance a so ⁇ is a distance at which the brake pads will just lift off, ie the initial position overcome the new air gap.
  • the value k can also depend on the detected distance a, since the flexibility of the brake pads and the Brake shoes depends on the wear of the brake pads. In order to know the starting point, however, a calibration measurement should be carried out with new brake pads.
  • a dynamic determination can also be carried out. If it is assumed that the parking brake is actuated with a constant current supply to the electric motor and the brake shoes thereby overcome the air gap at an approximately constant speed and are then stopped abruptly when the brake pads are applied, the distance a or the corresponding one can change from the time Sensor signal of the distance sensor the value a is to be determined. If da / dt falls below a predetermined threshold value, it can be concluded that the air gap has been overcome. To determine the starting position a sol] _ overcome, however, a safety value should be added, since there may always be an inaccuracy and a time delay. This safety value can replace the above constant.
  • the motor electric current I is to be used.
  • the current I indirectly indicates the current engine torque. After overcoming the air gap at a constant speed, the current I increases sharply.
  • a time derivative dl / dt can also be determined in order to obtain a further indicator for the time and the amount of the minimum distance.
  • the brake lining abrasion can also be monitored via the detected distance a and, for example, a warning lamp can be activated when a certain value is signed.
  • the abrasion can also be continuously displayed in vehicle operation by a suitable display.
  • a rivet pin can be attached at a suitable point on the back plate of the parking brake.
  • This rivet pin can face the friction surface or the brake drum.
  • the distance sensor can be connected to this rivet pin via a spring clip.
  • the distance sensor can be held on the rivet pin by frictional engagement via this spring clip, the rivet pin being designed to be weary at its end which comes into contact with the brake drum.
  • a wear-resistant layer is applied to the distance sensor.
  • the distance sensor can be adjusted relative to the lining wear relative to the back plate.
  • the measured distance signal is therefore independent of the lining wear.
  • the clearance can then always be set with the output signal of the distance sensor via a suitable control.
  • the contact of the brake pads with the brake drum can be sensed in order to determine the contact point.
  • the air gap can then be determined with knowledge of the contact point. This can be achieved in that the pads are electrically Have conductive material, and when the brake pads touch the brake drum, a current flow is generated so that it can be concluded from this on the contact point.
  • the distance sensor can be based on a capacitive, inductive and / or on a Hall effect based measuring principle.
  • the distance sensor is constructed such that it is neither sensitive to dirt nor moisture.
  • a parking brake 1 is shown, which is actuated electromechanically via an electric motor 2.
  • the electric motor 2 is connected to a power supply (likewise not shown) via power supply lines 3 and 4 via a control unit (not shown).
  • the control unit not shown, can be provided both separately and in the electric motor 2.
  • the electric motor 2 has a motor shaft 5 which is connected to a spur gear 6.
  • the spur gear 6 can come into contact with a spindle 7 via a corresponding thread, the spindle 7 in turn being connected to a toggle lever 8.
  • the toggle lever 8 can thus be moved by appropriate actuation of the electric motor 2.
  • the toggle lever 8 is still in contact with two brake shoes 9 and can spread these using a suitable mechanism.
  • three springs 10 are provided, which enable the brake shoes 9 to be reset.
  • a distance sensor 11 is provided in one or in both brake shoes 9.
  • the distance sensor has connecting lines 12 and 13 which can be connected to the aforementioned control unit.
  • the brake shoes 9 each have a back plate 14 and a brake pad 15.
  • the toggle lever 8 When the electric motor 2 is actuated, the toggle lever 8 is moved in such a way that the brake shoes 9 and thus the brake pads 15 are pressed against the brake drum 16, so that a braking effect due to frictional engagement can occur.
  • FIG. 2 An enlarged illustration of the distance sensor 11 is shown in FIG. 2.
  • the distance sensor 11 is arranged in a receptacle 17 of the brake shoe 9. The movement of the distance sensor 11 is thus with the movement of the Brake shoe 9 coupled.
  • Corresponding sealing rings 18 and 19 are provided for sealing the distance sensor 11 against dirt and moisture.
  • the distance sensor 11 is provided in such a way that it can determine a distance a between the sensor and the brake drum 16. This distance measured in this way is then forwarded to the control unit via the connecting lines 12 and 13, in which a clearance adjustment is then carried out by means of appropriate signal processing.
  • the spindle gear consisting of the motor shaft 5, the spur gear 6 and the spindle 7 can be designed to be self-locking. It is also possible to provide other self-locking elements so that the entire actuation system can be held in its currentless position in any starting position.
  • the distance sensor 11 can now detect the actuation path of the brake pad 15 with respect to its friction partner, in this case the brake drum 16. In this case, the actuation path is to be equated with the detection of the distance between the distance sensor 11 and the brake drum 16.
  • the sensor signal of the distance sensor 11 transmitted via the connecting lines 12 and 13 is fed to suitable evaluation electronics. This evaluation electronics can be located in the control unit.
  • the control unit can then control the electric motor 2 in such a way that a reduced free travel of the parking brake 1 is set during the next braking, so that rapid, convenient actuation of the parking brake 1 is possible from this new position.
  • This can be done by recording the aforementioned distance a in the control unit while the parking brake 1 is actuated.
  • the minimum distance a 0 is recognized when the brake is fully applied.
  • a so - is the distance a at which the brake pads 15 are about to lift off, ie the new starting position.
  • the value k is a constant that includes the flexibility of the brake pads 15 and the brake shoes 9.
  • the value k can also depend on the distance a, since the flexibility depends on the abrasion of the brake pads 15. In this case, a corresponding calibration measurement must be carried out on new brake pads 15 in order to determine the starting point.
  • the value a so] jedoch can also be determined dynamically. If it is assumed that the parking brake 1 is actuated with a constant current supply to the electric motor 2 and thereby the brake shoes 9 overcome the air gap at an approximately constant speed and if it is further assumed that the brake pads 15 are abruptly stopped when the brake pads 15 are applied the value a sol ⁇ can be determined from the time derivative of the detected distance a (da / dt). If da / dt falls below a predetermined threshold, the air gap is overcome.
  • a safety value is to determine the starting position a should additionally be added as more inaccuracy and a time delay exists.
  • to determine the starting position and the target distance a of the motor current I is to be used. The current I indirectly indicates the current engine torque. After overcoming the air gap at a constant speed, the current I increases sharply. In combination with the above-mentioned methods, the position a should be determined more reliably.
  • the electric motor is actuated by the control unit in such a way that this distance 3 is set so that the parking brake 1 is in a reduced initial position and the same can be actuated quickly and conveniently the next actuation is enabled.
  • the ventilation clearance adjustment implemented in this way regulates or controls the ventilation clearance automatically to an optimized value each time the parking brake is actuated.
  • FIG. 3 A further embodiment of the distance sensor 11 is shown in FIG. 3.
  • a rivet pin 20 is fastened at a suitable point in such a way that it points toward the friction surface, ie toward the brake drum 16.
  • the rivet pin 20 is designed such that it rubs and wears when braking at the end that comes into contact with the brake drum 16.
  • a wear-resistant layer 21 is applied to the distance sensor 11.
  • a spring clip 22 is provided between the rivet pin 20 and the distance sensor 11.
  • the Brake lining 15 reduced by abrasion also wears out according to the rivet pin 20 and the distance sensor 11 with the wear-resistant layer 21 is pressed back on the rivet pin 20 by the brake drum 16 and held by the spring clip 22.
  • the distance sensor 11 can be adjusted relative to the back plate 14 exactly by the lining wear ⁇ D B.
  • the measured signal or the measured distance a is therefore independent of the lining wear.
  • the target air gap a target can always be kept constant.
  • 4a and 4b show an embodiment of the invention in which the contact of the brake pads 15 with the brake drum 16 is sensed in order to determine the point of contact thereof.
  • the air gap can then be recognized by means of a suitable evaluation with knowledge of the contact point.
  • the metallic brake drum 16 can be used as a mass (FIG. 4a), the measuring unit then being connected to the likewise metallic back plate 14. However, it is also possible (FIG. 4b) to use one of the back plates 14 as a mass.
  • a wearing ohmic contact could also be provided on the brake shoes 9, which then enables the current to be conducted.
  • the brake pads 15 would then not be designed to conduct electricity.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigte Feststellbremse für Kraftfahrzeuge, die zwei Bremsbeläge (15) aufweist, welche über einen Elektromotor (2) betätigt werden können. Weiterhin ist ein Abstandssensor (11) vorgesehen, der den Abstand der Bremsbacke (9) zu der Bremstrommel (16) erfassen kann. Über eine geeignete Auswerteelektronik kann der Elektromotor (2) derart angesteuert werden, dass das Lüftspiel der Feststellbremse (1) minimiert wird, so dass eine schnelle und komfortable Betätigung ermöglicht wird.

Description

Elektromechanxsch bet tigte Feststellbremse für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigte Feststell-oremse für Kraftfahrzeuge, bei der insbesondere eir Elektromotor die Bremsbelage gegen ein entsprechendes Gegenstuck zur Erzielung eines Reibschlusses bewegt.
In der DE 41 29 919 AI ist eine elektromechanisch betätigte Feststellbremse beschrieben, bei der für jede Radbremse ein Elektromotor vorgesehen ist, der eine entsprechende Bremskraft dann aufbringt, wenn beispielsweise ein Handbremshebel durch den Fanrer Getätigt wird.
Durch Toleranzen m Form z.B. des Bremsbelags, der Ruckenplatte und der Bremstrommel, aber auch durch Ungleichfor igkeiten der Belage selbst, sowie durch betriebsbedingten Abrieb der Bremsbelage können die Leerlaufwege der Feststellbremsen mit der Zeit immer großer werden. Diese Leerlaufwege können mechanischen Ursprung haben oder auch auf der elektromechanischen Betätigung beruhen. Allgemein sind zum Ausgleich der oben geschilderten Effekte mechanische Nachstellungen bekannt, bei denen beispielsweise das Stutzlager bei Duo-Servooremsen die Ruckoewegung der Bremsbacken auf das Luftspiel begrenzt un weitgehend konstant halt, so daß die Radzylmderkolben (und damit die Bremsbacken) mit zunehmendem Verschleiß immer weiter auseinander stehenbleiben, die Bremse direkt reagiert und kaum Bremsflüssigkeitsvolumen für Leerwege verbraucht. Diese automatischen Nachstelleinrichtungen müssen jedoch beim Bremsbackenwechsel zurückgesetzt werden, wobei etwa nach der Montage bei einer inkrementalen Nachstellung die Bremse mehrfach betätigt werden muß, um die Nachstellung wieder in Arbeitsposition zu bringen. Bei einer sog. One- Shot-Nac stellung ist nur eine einmalige Betätigung der Bremse notwendig.
Eine Rückstellung von elektromechanisch betätigten Feststellbremsen ist nicht bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine elektromechanisch betätigte Feststellbremse für Kraftfahrzeuge zu schaffen, die eine einfache und wirksame Lüftspielnachstellung ermöglicht.
Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Die abhängigen Patentansprüche geben vorteilhafte Ausbildungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung an.
Die erfindungsgemäße elektromechanisch betätigte Feststellbremse für Kraftfahrzeuge weist zumindest einen Bremsbelag auf, der über ein Stellglied in Kontakt mit einem Gegenstück bewegbar ist. Weiterhin kann eine Steuereinheit zum Ansteuern des Stellglieds und eine Einrichtung zum Erfassen eines Abstands a zu dem Gegenstück vorgesehen sein. Die Einrichtung zum Erfassen des Abstands a kann mit einer Bremsbacke in Verbindung stehen und die Steuereinheit kann das Stellglied basierend auf dem erfaßten Abstand a derart ansteuern, daß eine Lüftspielnachstellung zur Minimierung des Leerwegs der Bremse realisiert werden kann.
Im folgenden wird die Bremsbacke derart definiert, daß sie zumindest den Bremsbelag und eine Rückenplatte enthält.
Erfindungsgemäß wird somit eine elektromechanisch betätigte Feststellbremse realisiert, welche eine automatische Lüftspielnachstellung realisiert und dadurch etwa in der Lage ist den Verschleiß der Bremsbeläge auszugleichen. Es ist bekannt, daß durch den Verschleiß der Bremsbeläge das Lüftspiel zwischen dem Bremsbelag und der Bremstrommel vergrößert wird, was wiederum den Bremsweg erhöht. Wird das Lüftspiel nicht korrekt nachgestellt, kann im Extremfall der Betätigungsweg im Bremszylinder so groß werden, daß keine Bremswirkung mehr aufgebracht werden kann. Die automatische Nachstellung zurück auf das korrekte Lüftspiel ist somit von wesentlicher Bedeutung und kann erfindungsgemäß einfach und zuverlässig realisiert werden.
Zum Lüftspiel tragen zusätzlich zum Verschleiß der Bremsbeläge noch das vorgegebene konstruktive Lüftspiel zwischen Bremsbelag und Bremstrommel/-scheibe und der Zuspannweg bei, das von der Elastizität der Bremstrommel/- scheibe und der Bremsbeläge sowie von der Kraftübertragung zwischen Bremszylinder und Radbremse abhängt (sog. Elastizitätsweg) . Die Erfindung ist zusätzlich in der Lage auch diese Lüftspiele auszugleichen, wobei darauf hingewiesen wird, daß die obengenannten drei verschiedenen Arten von Lüftspielen sich zu einem Gesamtlüftspiel addieren, auf das im folgenden Bezug genommen wird. Erfindungsgemäß kann die Einrichtung einen Minimalabstand a0 bei betätigter Bremse erfassen und die Steuereinheit kann ein Soll-Lüftspiel asoll = a0 + k ermitteln wobei dann das Stellglied derart angesteuert werden kann, daß das Soll- Lüftspiel asoll bei einer nicht betätigten Bremse erreicht werden kann.
Die Einrichtung kann insbesondere ein Abstandssensor sein, der den Abstand des Sensors zu dem Gegenstück erfassen kann. Das Gegenstück kann hierbei eine Bremstrommel sein.
Mit einer geeigneten Auswerteelektronik, die das Signal des Abstandssensors verarbeitet und einen Elektromotor ansteuert, wird die leerwegreduzierte Ausgangsstellung der Feststellbremse eingestellt, um von dieser Stellung aus eine schnelle komfortable Betätigung zu realisieren.
Weiterhin kann zu dem ermittelten Minimalabstand a0, der bei einer voll betätigten Bremse erfaßt wird, noch eine Konstante hinzuaddiert werden um die Nachgiebigkeit der Bremsbeläge und der Bremsbacken zu berücksichtigen. Es sei darauf hingewiesen, daß beim Zuspannen der Bremsbeläge deren Nachgiebigkeit aufgebraucht ist, so daß diese nur noch sehr geringfügig weiter komprimiert werden können. Der vorgenannten Abstand asoιχ ist ein Abstand, bei dem die Bremsbeläge gerade abheben werden, d.h. die neue Luftspiel überwundene Ausgangsstellung.
Der Wert k kann auch von dem erfaßten Abstand a abhängig sein, da die Nachgiebigkeit der Bremsbeläge und der Bremsbacken vom Abrieb der Bremsbeläge abhängt. Um den Ausgangspunkt zu kennen, sollte jedoch eine Kalibriermessung mit neuen Bremsbelägen durchgeführt werden.
Zur Erfassung des Minimalabstands a0 kann jedoch auch eine dynamische Bestimmung durchgeführt werden. Wenn davon ausgegangen wird, daß die Feststellbremse mit einer konstanten Bestromung des Elektromotors betätigt wird und dadurch die Bremsbacken mit einer annähernd konstanten Geschwindigkeit das Lüftspiel überwinden und dann bei Anlegen der Bremsbeläge abrupt gestoppt werden, kann aus der zeitlichen Änderung der Abstands a bzw. des entsprechenden Sensorsignals des Abstandsensors der Wert asoll ermittelt werden. Wenn da/dt einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, kann auf eine Überwindung des Lüftspiels geschlossen werden. Zur Bestimmung der Lüftspiel überwundenen Ausgangsstellung asol]_ sollte jedoch noch ein Sicherheitswert addiert werden, da immer eine Ungenauigkeit und ein zeitlicher Verzug vorliegen kann. Dieser Sicherheitswert kann die obige Konstante ersetzen.
Weiterhin kann zur Bestimmung von asoll der elektrische Motorstrom I verwendet werden. Der Strom I zeigt indirekt das momentane Motordrehmoment an. Nach Überwinden des Lüftspiels mit einer konstanten Geschwindigkeit steigt der Strom I stark an. In Kombination mit den obengenannten Merkmalen und/oder für sich allein genommen kann asoll sicherer bestimmt werden. Zusätzlich kann auch eine zeitliche Ableitung dl/dt ermittelt werden, um einen weiteren Indikator für den Zeitpunkt und den Betrag des Vorliegens des Minimalabstands zu erhalten. Weiterhin kann über den erfaßten Abstand a auch der Bremsbelagsabrieb überwacht werden und etwa bei Unterschreiben eines gewissen Wertes eine Warnlampe aktiviert werden. Der Abrieb kann aber auch fortlaufend im Fahrzeugbetrieb durch eine geeignete Anzeige dargestellt werden.
Weiterhin kann an der Rückenplatte der Feststellbremse ein Nietpin an geeigneter Stelle befestigt sein. Dieser Nietpin kann zur Reibfläche bzw. zur Bremstrommel zeigen. Mit diesem Nietpin kann der Abstandssensor über einen Federclip verbunden werden. Der Abstandssensor kann durch Reibschluß über diesen Federclip auf dem Nietpin gehalten werden, wobei der Nietpin an seinem Ende, welches mit der Bremstrommel in Kontakt kommt, verschleißend ausgebildet ist. Auf dem Abstandssensor ist hingegen eine verschleißfeste Schicht aufgebracht.
Durch obige Ausbildung kann sich der Abstandssensor relativ zur Rückenplatte genau um den Belagverschleiß verstellen. Das gemessene Abstandssignal ist somit unabhängig vom Belagverschleiß. Über eine geeignete Regelung kann dann immer das Lüftspiel mit dem Ausgangssignal des Abstandssensors eingestellt werden.
Weiterhin kann der Kontakt der Bremsbeläge mit der Bremstrommel sensiert werden, um damit den Anlagepunkt zu ermitteln. Mit geeigneter Auswertung kann dann mit Kenntnis des Anlagepunktes das Lüftspiel ermittelt werden. Dies kann dadurch erzielt werden, daß die Beläge einen elektrisch leitenden Stoff aufweisen, wobei dann wenn die Bremsbeläge die Bremstrommel berühren ein Stromfluß erzeugt wird, so daß hieraus auf den Anlagepunkt geschlossen werden kann.
Der Abstandssensor kann auf einem kapazitiven, induktiven und/oder auf einem Halleffekt basierenden Meßprinzip beruhen. Insbesondere ist der Abstandssensor derart aufgebaut, daß er weder schmutz- noch feuchtigkeitsempfindlich ist.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine elektromagnetisch betätigte Feststellbremse gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Detailansicht eines Abstandssensors gemäß der Erfindung;
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abstandssensors und
Fig. 4a und b weitere Ausführungsformen der Erfindung.
In der Fig. 1 ist eine Feststellbremse 1 dargestellt, die elektromechanisch über einen Elektromotor 2 betätigt wird. Der Elektromotor 2 ist über Stromversorgungsleitungen 3 und 4 über eine nicht dargestellte Steuereinheit mit einer Stromversorgung (ebenso nicht dargestellt) verbunden. An dieser Stelle sei angemerkt, daß die nicht dargestellte Steuereinheit sowohl separat als auch in dem Elektromotor 2 ausgebildet vorgesehen sein kann.
Der Elektromotor 2 weist eine Motorwelle 5 auf, die in Verbindung mit einem Stirnrad 6 steht. Das Stirnrad 6 kann über ein entsprechendes Gewinde mit einer Spindel 7 in Kontakt treten, wobei die Spindel 7 wiederum mit einem Kniehebel 8 in Verbindung steht. Durch eine entsprechende Betätigung des Elektromotors 2 kann somit der Kniehebel 8 bewegt werden. Der Kniehebel 8 steht weiterhin in Kontakt mit zwei Bremsbacken 9 und kann diese über eine geeignete Mechanik spreizen. Weiterhin sind drei Federn 10 vorgesehen, die eine Rückstellung der Bremsbacken 9 ermöglichen.
In einem oder in beiden Bremsbacken 9 ist ein Abstandssensor 11 vorgesehen. Der Abstandssensor weist Anschlußleitungen 12 und 13 auf, die mit der vorgenannten Steuereinheit verbunden sein können.
Die Bremsbacken 9 weisen jeweils eine Rückenplatte 14 und einen Bremsbelag 15 auf.
Bei einer Betätigung des Elektromotors 2 wird der Kniehebel 8 derart bewegt, daß die Bremsbacken 9 und damit die Bremsbeläge 15 gegen die Bremstrommel 16 gedrückt werden, so daß es zu einer Bremswirkung durch Reibschluß kommen kann.
In der Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung des Abstandssensors 11 gezeigt. Der Abstandssensor 11 ist in einer Aufnahme 17 der Bremsbacke 9 angeordnet. Die Bewegung des Abstandssensors 11 ist somit mit der Bewegung der Bremsbacke 9 gekoppelt. Zur Abdichtung des Abstandssensors 11 gegen Schmutz und Feuchtigkeit sind entsprechende Dichtringe 18 und 19 vorgesehen. Der Abstandssensor 11 ist derart vorgesehen, daß er einen Abstand a zwischen dem Sensor und der Bremstrommel 16 ermitteln kann. Dieser so gemessene Abstand wird dann über die Anschlußleitungen 12 und 13 an die Steuereinheit weitergeleitet, in der dann über eine entsprechende Signalverarbeitung eine Lüftspielnachstellung erfolgt.
Im folgenden wird die Vorgehensweise einer derartigen Lüftspielnachstellung kurz erläutert. Zunächst sei angemerkt, daß das Spindelgetriebe, bestehend aus der Motorwelle 5, dem Stirnrad 6 und der Spindel 7 selbsthemmend ausgelegt werden kann. Es ist auch möglich andere selbstverriegelnde Elemente vorzusehen, so daß das gesamte Betätigungssystem in jeder beliebigen Ausgangsstellung stromlos in seiner Position gehalten werden kann. Der Abstandssensor 11 kann nun den Betätigungsweg des Bremsbelags 15 gegenüber seinem Reibungspartner, in diesem Fall der Bremstrommel 16 erfassen. Der Betätigungsweg ist in diesem Fall mit dem Erfassen des Abstands zwischen dem Abstandssensor 11 und der Bremstrommel 16 gleichzusetzen. Das über die Anschlußleitungen 12 und 13 übermittelte Sensorsignal des Abstandssensors 11 wird einer geeigneten Auswerteelektronik zugeführt. Diese Auswerteelektronik kann sich in der Steuereinheit befinden. Die Steuereinheit kann dann den Elektromotor 2 derart ansteuern, daß ein reduzierter Leerweg der Feststellbremse 1 bei der nächsten Bremsung eingestellt wird, so daß von dieser neuen Stellung aus eine schnelle komfortable Betätigung der Feststellbremse 1 möglich wird. Dies kann dadurch geschehen, daß während einer Betätigung der Feststellbremse 1 der vorgenannte Abstand a in der Steuereinheit aufgezeichnet wird. Weiterhin wird bei einer voll betätigten Bremse der Minimalabstand a0 erkannt. Bei einer voll betätigten Bremse haben die Bremsbeläge 15 durch das Zuspannen ihre Nachgiebigkeit aufgebraucht und können nur noch sehr geringfügig weiterkomprimiert werden. Aus dem Wert a0 wird in der Steuereinheit nun ein Wert asoιτ_ = a0 + k gebildet. aso- ist der Abstand a bei dem die Bremsbeläge 15 gerade abheben werden, d.h. die neue Ausgangsstellung. Der Wert k ist eine Konstante, die die Nachgiebigkeit der Bremsbeläge 15 und der Bremsbacken 9 beinhaltet.
Der Wert k kann aber auch von dem Abstand a abhängig sein, da die Nachgiebigkeit vom Abrieb der Bremsbeläge 15 abhängt. In diesem Fall muß bei neuen Bremsbelägen 15 eine entsprechende Kalibriermessung durchgeführt werden, um den Ausgangspunkt zu ermitteln.
Der Wert aso]χ kann jedoch auch dynamisch ermittelt werden. Wenn davon ausgegangen wird, daß die Feststellbremse 1 mit einer konstanten Bestromung des Elektromotors 2 betätigt wird und dadurch die Bremsbacken 9 mit einer annähernd konstanten Geschwindigkeit das Lüftspiel überwinden und wenn weiterhin davon ausgegangen wird, daß bei Anlegen der Bremsbeläge 15 dieselben abrupt gestoppt werden, kann aus der zeitlichen Ableitung des erfaßten Abstands a (da/dt) der Wert asolι ermittelt werden. Wenn da/dt einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, ist das Lüftspiel überwunden. Zur Bestimmung der Ausgangsstellung asoll sollte zusätzlich ein Sicherheitswert addiert werden, da immer eine Ungenauigkeit und ein zeitlicher Verzug vorliegt. Zusätzlich kann zur Bestimmung der Ausgangsstellung bzw. des Soll-Abstands asoll der Motorstrom I verwendet werden. Der Strom I zeigt indirekt das momentane Motordrehmoment an. Nach Überwinden des Lüftspiels mit einer konstanten Geschwindigkeit steigt der Strom I stark an. In Kombination mit den obengenannten Verfahren kann die Stellung asoll dadurch sicherer bestimmt werden.
Wie oben schon erwähnt, wird nach der Bestimmung des Wertes asoll der Elektromotor durch die Steuereinheit derart betätigt, daß eben dieser Abstand 3-son eingestellt wird, so daß eine reduzierte Ausgangsstellung der Feststellbremse 1 vorliegt und eine schnelle und komfortable Betätigung derselben bei der nächsten Betätigung ermöglicht wird. Die hiermit realisierte Lüftspielnachstellung regelt bzw. steuert somit bei jeder Betätigung der Feststellbremse das Lüftspiel automatisch auf einen optimierten Wert.
In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Abstandssensors 11 dargestellt. An der Rückenplatte 14 der Feststellbremse 1 ist ein Nietpin 20 an einer geeigneten Stelle derart befestigt, daß dieser zur Reibfläche, d.h. zur Bremstrommel 16 zeigt. Der Nietpin 20 ist derart ausgebildet, daß er an dem Ende, welches mit der Bremstrommel 16 in Kontakt kommt, beim Bremsen reibt und verschleißt. Auf dem Abstandssensor 11 ist eine verschleißfeste Schicht 21 aufgebracht. Zwischen dem Nietpin 20 und dem Abstandssensor 11 ist ein Federclip 22 vorgesehen. Bei einer Betätigung der Feststellbremse 1 liegen sich die Bremsbacken 9 bzw. die Bremsbeläge 15 an die Bremstrommel 16 an und somit sind auch der Nietpin 20 und der Abstandssensor 11 an der Bremstrommel 16 anliegend. Wenn sich im Verlauf der Betriebszeit der Bremsbelag 15 durch Abrieb reduziert (die Dicke DB nimmt ab) verschleißt auch entsprechend der Nietpin 20 und der Abstandssensor 11 mit der verschleißfesten Schicht 21 wird durch die Bremstrommel 16 auf dem Nietpin 20 zurückgedrückt und durch den Federclip 22 gehalten. Dadurch kann sich der Abstandssensor 11 relativ zur Rückenplatte 14 genau um den Belagverschleiß ΔDB verstellen. Das gemessene Signal bzw. der gemessene Abstand a ist somit unabhängig vom Belagverschleiß. Mit einer geeigneten Regelung bzw. Steuerung in der Steuereinheit kann das Soll-Lüftspiel asoll immer konstant gehalten werden.
Beim Einbau des in Fig. 3 gezeigten Abstandssensors 11 muß darauf geachtet werden, daß der Abstandssensor 11 immer an der der Bremstrommel 16 zugewandten Seite des Nietpins 20 angeordnet wird, was einer Anfangskalibrierung entspricht.
In den Fig. 4a und 4b ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der der Kontakt der Bremsbeläge 15 mit der Bremstrommel 16 sensiert wird, um den Anlagepunkt derselben zu ermitteln. Über eine geeignete Auswertung kann dann mit Kenntnis des Anlagepunktes das Lüftspiel erkannt werden.
Wenn in den Bremsbelägen 15 ein nicht dargestellter elektrisch leitender Stoff eingebracht ist, der einen niederohmigen Widerstand aufweist, kann über einen Stromfluß beim Berühren der Bremsbeläge 15 mit der Bremstrommel 16 der Anlagepunkt bestimmt werden. Ein geeigneter Meßwiderstand
Rmess wird zur Auswertung verwendet. Es kann dabei die metallische Bremstrommel 16 als Masse verwendet werden (Fig. 4a) , wobei dann die Meßeinheit mit der ebenfalls metallischen Rückenplatte 14 verbunden ist. Es ist aber auch möglich (Fig. 4b) eine der Rückenplatten 14 als Masse zu verwenden.
Zusätzlich könnte auch ein verschleißender ohmscher Kontakt an den Bremsbacken 9 vorgesehen sein, der dann die Stromleitung ermöglicht. Somit wären dann die Bremsbeläge 15 nicht stromleitend auszuführen.

Claims

Patentansprüche
1. Elektromechanisch betätigte Feststellbremse für Kraftfahrzeuge, mit
zumindest einem Bremsbelag (15) , der in einem Abstand a von einem Gegenstück angeordnet und über ein Stellglied in Kontakt mit dem Gegenstück bewegbar ist und- einer Steuereinheit zum Ansteuern des Stellglieds, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Einrichtung zum Erfassen des Abstands a oder einer den Abstand a repräsentierenden Größe vorgesehen ist,
die Einrichtung mit einer Bremsbacke (9) in Verbindung steht und
die Steuereinheit das Stellglied basierend auf dem erfaßten Abstand a oder der den Abstand a repräsentierenden Größe derart ansteuert, daß eine Lüftspielnachstellung zur Minimierung des Leerwegs der Bremse realisiert wird.
2. Feststellbremse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die den Abstand a repräsentierende Größe der Abstand zwischen der Einrichtung und einer den Bremsbelag tragenden Rückenplatte ist.
3. Feststellbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Minimalabstand aG bei betätigter Bremse erfaßt und die Steuereinheit ein Soll-Lüftspiel asoτ_τ_ = a0 + k ermittelt und das Stellglied derart ansteuert, daß das Soll-Lüftspiel asoll bei einer nichtbetätigten Bremse erreicht wird.
4. Feststellbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß k eine Konstante ist, die die Nachgiebigkeit der Bremsbeläge (15) und der Bremsbacken (9) beinhaltet.
5. Feststellbremse nach zumindest einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß k = f(a).
6. Feststellbremse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zeitliche Ableitung da/dt des erfaßten Abstands a ermittelt wird und bei Unterschreiten eines vorbestimmten Schwellwerts darauf geschlossen wird, daß das Lüftspiel überwunden ist und der Minimalabstand a0 vorliegt.
1 . Feststellbremse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied ein Elektromotor (2) ist.
8. Feststellbremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorstrom I des Elektromotors (2) erfaßt wird und bei Überschreitung eines vorbestimmten Grenzwerts und/oder bei Überschreitung eines vorbestimmten Änderungsbetrags dl/dt auf das Vorliegen des Minimalabstands a0 geschlossen wird.
9. Feststellbremse nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Ableitung da/dt und der Motorstrom I bzw. dessen zeitliche Ableitung zur Ermittlung des Minimalabstands a0 herangezogen werden.
10. Feststellbremse nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der aktuelle Abstand a über eine Winkelstellung eines Resolvers des Elektromotors (2) ermittelt wird.
11. Feststellbremse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß über den Abstand a ein Abrieb des jeweiligen Bremsbelags (15) ermittelt und als Verschleißwarnanzeige dem Fahrer gemeldet wird.
12. Feststellbremse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein Abstandssensor (11) ist.
13. Feststellbremse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor (11) ein kapazitives, induktives und/oder ein auf dem Halleffekt beruhendes Meßprinzip aufweist.
14. Feststellbremse nach Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandsensor in Abhängigkeit vom Abrieb des ihm zugeordneten Bremsbelags seine Lage ändert .
15. Feststellbremse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Rückenplatte (14) der Bremsbacke (9) ein Stift vorgesehen ist, an dem der Abstandssensor (11) verschiebbar angeordnet ist.
16. Feststellbremse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift ein verschleißender Nietpin (20) ist und der Abstandssensor (11) an dem Nietpin (20) über einen Federclip (22) gehalten ist.
17. Feststellbremse nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Minimalabstand a0 über einen Stromfluß zwischen dem Bremsbelag (15) und dem Gegenstück ermittelt wird.
18. Feststellbremse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsbelag (15) einen verschleißenden ohmschen Kontakt enthält.
19. Feststellbremse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellbremse eine Trommelbremse und das Gegenstück eine Bremstrommel (16) ist.
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