WO2009050086A1 - Bremse mit reversiblem kraftspeicher - Google Patents

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WO2009050086A1
WO2009050086A1 PCT/EP2008/063466 EP2008063466W WO2009050086A1 WO 2009050086 A1 WO2009050086 A1 WO 2009050086A1 EP 2008063466 W EP2008063466 W EP 2008063466W WO 2009050086 A1 WO2009050086 A1 WO 2009050086A1
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brake
bearing
friction brake
force
friction
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PCT/EP2008/063466
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Inventor
Akos Semsey
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Continental Automotive Gmbh
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    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • 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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    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
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    • F16D2127/00—Auxiliary mechanisms
    • F16D2127/08—Self-amplifying or de-amplifying mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a brake system with a friction brake and an electric actuator for transmitting a force for pulling and opening the friction brake.
  • Electromechanical brakes differ from this in that the brake confirmation force is applied by an electric motor.
  • electro-mechanical brakes there is a desire in electro-mechanical brakes to find a type in which a fairly small electric motor is sufficient; Furthermore, it is desirable that even with temporarily missing power supply of the electric motor, for example, due to a damage case or when loading sure shutdown of the electric motor, an operation of the brake is possible. Both apply to self-reinforcing as well as to different electromechanical brakes. In self-energizing brakes, it is also advantageous if a brake operation is possible both during movement and at standstill of the brake body.
  • the invention has for its object to provide an efficient braking system, which has an electric actuator.
  • This braking system should in particular enable the electric actuator to be small and not very powerful.
  • the brake system comprises a friction brake, an electric actuator for transmitting a force for closing and opening the friction brake, and an energy store connected to the friction brake, which is unloaded when the friction brake is pulled in and charged when the friction brake is opened.
  • the energy accumulator is attached to a bearing movable with respect to the friction brake.
  • the friction brake If the friction brake is locked, braking takes place due to friction between at least two parts of the friction brake that come into contact with each other in the closed state. In the open state, however, occurs no friction between these components, so that no braking effect of the friction brake is present.
  • the electric actuator such as an electric motor
  • the energy storage The latter discharges when the friction brake is pulled in, so that in this case at least one assistance in assisting the engagement of the friction brake takes place.
  • the proportions, which have the electric actuator and the energy storage on Zuuteil the friction brake depends on the concrete structure of the brake system. In this respect, a tightening of the friction brake is possible with the sole use of actuator and / or energy storage.
  • the energy store may be e.g. to act a compression spring.
  • the energy accumulator is on the one hand connected to the friction brake. This makes it possible that the closing of the friction brake is accompanied by a discharge of the energy storage and the opening of the friction brake with a charging of the energy storage.
  • the connection between the friction brake and energy storage can be done in various ways; In particular, force-the torque transmission components provided between the energy storage and the friction brake can be provided.
  • the energy accumulator is mounted on a bearing.
  • the bearing here represents a support for the energy storage.
  • the bearing is not fixed in place, but movable. In this way, different geometric relationships between the energy storage and the friction brake can be adjusted. These different geometrical relationships may result in divisions of the workload between the electric actuator and the energy accumulator when the brake is engaged.
  • the mobility of the bearing is related to the friction brake, i. the position of the bearing is variable with respect to the friction brake.
  • the mobility of the bearing can be applied to other parts of the brake system, such as e.g. be related to the electric actuator.
  • the bearing is movable in such a way that the direction of the force output by the force accumulator is changed by a movement of the bearing.
  • a Change in the direction of force results even with unchanged charge state of the energy accumulator in a modified torque with respect to the attachment point of the energy accumulator to the friction brake.
  • the bearing can be movable so that it is rotatable about an axis fixed relative to the friction brake. This is particularly suitable for changing the direction of force of the energy storage.
  • the bearing is movable such that is changed by a movement of the bearing of the charge state of the energy storage.
  • the bearing is movable such that is changed by a movement of the bearing of the charge state of the energy storage.
  • the bearing can be designed to be movable so that its distance from the friction brake is variable. In particular, it is possible that by changing the distance of the bearing of the friction brake, the state of charge of the
  • Force accumulator can be modified.
  • the change of the distance can be carried out as pure linear motion or translation; a combination of rotation and linear motion is possible.
  • a first position of the bearing is provided for service braking and a second position of the bearing for parking braking.
  • One position corresponds to a specific position of the bearing. For example, certain fixations may be provided for them, so that the bearing is durable in a certain position.
  • Moving the bearing allows a change from one position to another. At least two positions are provided, the first being suitable for service braking, ie for braking when the part of the friction brake to be braked is moving, and the second for parking braking, ie for holding the stationary part of the friction brake to be braked.
  • the force accumulator acts against the pulling in of the friction brake when the friction brake is open.
  • this effect of the energy accumulator is present only when completely open or slightly pulled brake, while in a more than slightly pulled brake this effect is no longer available.
  • a further force accumulator may be present, which acts in the first position of the bearing with the friction brake open counter to the energy storage in the direction of tightening the friction brake.
  • the effect of the energy accumulator is weakened with the brake open, so that a lighter closing of the friction brake is possible.
  • the additional energy storage acts as a support for the electric actuator.
  • the energy accumulator increasingly supports the tightening of the friction brake as the friction brake is being tightened.
  • the electric actuator is efficiently relieved, with the relief increases, the more the friction brake is already drawn.
  • an unstable position of the bearing is provided, from which the bearing moves when entering a certain condition in a stable position.
  • This movement into the stable position preferably takes place automatically when the specific condition occurs.
  • the specific condition may be, for example, a lack of electrical Supply include.
  • This electrical supply can relate to the entire brake system, so that in this case, the electric actuator is affected by the failure.
  • the stable position of the bearing can cause a closing or opening of the friction brake by the energy storage. This corresponds to an emergency closing or emergency opening function.
  • This actuating unit may be a unit that can be operated by a person, like e.g. a switch or button, act, or even a control device which evaluates certain parameters and then decides that a movement of the bearing should take place.
  • Holding means may be provided for holding the bearing in one or more predetermined positions. Here, for each position, a fixation may be present, or even for only one or some positions. If an unstable position of the bearing is used, it is advisable to provide for this position no holding means.
  • guide means for allowing movement of the bearing between at least two positions.
  • the mobility of the bearing can be limited to one or more specific degrees of freedom.
  • Guide means are provided which allow translation of the bearing in one or more specific directions and / or guide means, which allow a rotation of the bearing about one or more specific axes.
  • a rotatable body is provided, on which the electrical actuator and the force accumulator respectively engage eccentrically.
  • the rotatable body serves to transmit power to the friction brake. This allows a particularly efficient interaction of electric actuator and energy storage.
  • the friction brake can be designed self-reinforcing; However, the invention is also applicable to non-self-reinforcing brakes.
  • FIG. 1 shows an opened brake with a first state of the energy accumulator
  • FIG. 2 shows the brake of FIG. 1 in the tightened state
  • FIG. 4 shows a brake with two energy stores
  • Figure 5 an alternative embodiment of a brake with energy storage.
  • a brake with an electromechanical actuator such as an electric motor
  • an electromechanical actuator such as an electric motor
  • the reversible energy storage eg a spring
  • the torque required by the electromechanical actuator to deliver the brake is reduced by the torque introduced by the energy accumulator.
  • the energy storage is recharged, in particular by the braking inherent restoring force. In this way, the electromechanical actuator is relieved by the presence of the energy storage device even when opening the brake.
  • an electromechanical brake is shown without self-boosting.
  • the invention is also applicable to self-energizing brakes.
  • the force transmission unit 11 can act on a self-energizing device.
  • the electric motor 8 For actuating the brake, the electric motor 8 is activated.
  • the motor 8 is powered by a power source 9 with electrical energy.
  • the control commands for controlling the drive or motor 8 may be via a control device
  • controller 10 (English: ECU, Electronic Control Unit) 10 are generated.
  • the controller 10 is provided with a man-machine interface, e.g. a brake pedal, via which an operator, such as the handlebar of a vehicle, can specify control commands for regulating the braking force.
  • a man-machine interface e.g. a brake pedal
  • the motor 8 If the motor 8 is activated, it drives the power transmission unit 11, for example an eccentric disk.
  • the connection between the motor 8 and the power transmission unit 11 can be embodied, for example, as a transmission, wherein the motor 8 drives the power transmission unit 11 via a pinion. It turns the power transmission unit 11 about its fixed pivot point 12th
  • the two transducers 15 and 17 are mounted on the force transmission unit 11 at mutually different distances from the fixed pivot point 12.
  • the transducer 15 By moving the power transmission unit 11 in the feed direction, corresponding to a rotation about the pivot point 12 in the direction of the drawn on the power transmission unit 11 arrow in Figure 1, the transducer 15 acts as an eccentric and presses against the piston 6.
  • the transducer 15 in its respect the power transmission unit 11 fixed pivot point 14 rotatably supported, so that the transducer 15 can roll on the piston 6 friction.
  • the piston 6 forwards the force applied by the receiver 15 to the lining carrier 4 and the friction lining 2 connected thereto. In this case, a braking force acts on the brake body 1 in accordance with the rotation of the force transmission unit 11.
  • the piston 6 and / or the lining carrier 4 can thereby be guided in a bearing 7.
  • the brake has a reversible energy accumulator in the form of a spring 16, which acts on the second transducer 17 fixedly mounted on the force transmission unit 11.
  • the spring 16 In the unactuated state of the brake shown in Figure 1 of the energy storage 16 is almost completely charged: the spring 16 is almost completely stretched.
  • the energy storage 16 exerts in this state a small torque on the power transmission unit 11, which acts against the feed direction of the brake. In this way, a safe position of the brake can be maintained in the open state, without the motor 8 must be operated permanently. This is made possible by the fact that when the brake 16 is open, the center of the receiver 17, on which the
  • the energy accumulator 16 is fixed to the bearing 18.
  • the attachment of the spring 16 to the bearing 18 in this case is rotatable about the pickup 19, so that the direction of force of the spring 16 is not fixed, but the respective position of the power translation unit 11 corresponds.
  • the brake is designed so that the necessary for applying the brake
  • the brake has a brake caliper BS shown in dashed lines in FIG. 1, on which another passive friction lining 3 is fixedly mounted on the other side of the brake body 1, ie the actively adjustable friction lining 2, by means of a pad holder 5 is. Since the application unit and the brake body 1 are arranged within the brake caliper, upon application of the brake, the application force of the brake is supported on the brake caliper BS. Due to this support, the brake spanned by the BS, wherein in addition to the active friction lining 2 and the passive friction lining 3 is pressed against the brake body 1.
  • Possible types of brake calipers are the fixed caliper or the floating caliper, which differ in their type of bearing. As indicated in FIG. 1, in the case of a floating-saddle bearing, the force transmission unit 11 can be rotatably mounted in or on the brake caliper BS.
  • the engine 8 only very small torques for charging the force accumulator 16 must be applied.
  • the brake is suitable for service braking, i. Decelerations of the moving brake body 1, make.
  • the following describes how a parking brake function can be realized in which the brake is de-energized, i. when motor 8 is not actuated or switched off, it can remain permanently energized.
  • the bearing 18, with which the right end of the spring 16 is connected not fixed, but movably borrowed.
  • the bearing 18 is designed to be movable in that it can rotate about the fixed axis of rotation 20.
  • the position of the pickup 19 can be adjusted, whereby at the same time the force vector of the force accumulator 16 is changed.
  • the direction of the force vector corresponds in the figures 1 to 3 drawn by the spring 16 stroke.
  • a change in the force vector means, as can be seen from a comparison of FIGS. 2 and 3, that the orientation or longitudinal axis direction of the spring 16 changes when the position of the force transmission unit 11 remains unchanged.
  • the engine 8 can be switched off when the brake is applied, without the brake opens automatically.
  • the torque gain achieved by the movement of the bearing 18 is so great that the brake can be applied even in the case of slightly changed conditions, such as, for example. due to shocks, changed
  • the bearing 18 can be designed to be movable so that the adjustment of the bearing 18 of the energy storage 16 more charged, ie the spring 16 stronger to realize the parking brake function is compressed.
  • a linear guide or other bearing guides can be used.
  • required guides depend on what type of movement of the bearing 18 and which type of modification of the direction of force and / or charging state of the energy accumulator 16 is desired.
  • the freedom of movement of the bearing 18 can be limited by stops 20 and 21, within which the bearing 18 can be adjusted.
  • the stops 20, 21 serve to put the bearing 18 in a stable position.
  • the force accumulator 16 causes a torque on the bearing 18, which presses the bearing 18 against the stop 21, regardless of whether the brake is opened or tightened.
  • the energy accumulator 16 is supported by the stopper 21 without the bearing 18 becoming unstable.
  • the stop 22 holds the camp
  • a locking, latching, tensile or compressive element for the bearing 18 may be provided, which holds the bearing 18 in a certain position.
  • a lock can e.g. be actuated via an actuator such as an electromagnet to solve the lock or can lock.
  • a power transmission unit 11 and / or the motor 8 can be locked or blocked.
  • a - not shown - manual actuator may be provided, such as a hand lever, cable, linkage or the like.
  • an actuator provided for this purpose, eg an Elekt- romotors.
  • this actuator can be controlled by means of a control element, for example an actuating switch for the parking brake.
  • the actuator can then adjust the bearing 18.
  • a gear can be interposed between the bearing 18 and the actuator, which converts the output torque of the actuator suitable.
  • a regulation can be used.
  • the force accumulator 16 in the opened state of the brake effects a negative torque which counteracts the advancing direction - this corresponds to the arrow in FIG.
  • the opened brake is kept in a stable state. Consequently, in order to actuate the brake from the open state or to be able to adjust the force transmission unit 11 in the feed direction, the motor 8 must generate a counter-torque which counteracts the torque generated by the energy store until the sensor 17 is displaced so far that the Force vector of the energy accumulator 16 extends over the pivot point 12 of the power transmission unit 11.
  • a further-in particular smaller-force accumulator 23 can act on the receiver 17, which reduces the negative torque generated by the main energy accumulator 16.
  • the further energy storage 23 can also be used to support the parking brake function. For this purpose, it can be actuated in a graduated or switchable manner, so that it does not cancel the stable state of the opened brake, nor does it impair the actuating unit in any other disturbing manner.
  • the further force memory 23, like the main force memory 16, can be designed as a spring-loaded memory, e.g. as compression spring or torsion spring.
  • the piston 6 can be replaced by a lever or connecting rod, as shown in FIG. provides. Like the piston of Figures 1 to 3, the lever or connecting rod 6, the actuating force of the power transmission unit 11 continues. In this way, a connected unit can be produced between the individual application elements. In addition, the frictional transition between the transducer 15 and the piston 6 can be avoided.
  • parameters of the brake may change which modify the balance of forces of the forces acting on the power transmission unit 11 in such a way that the force which has to be applied by the motor 8 increases.
  • Such changes may e.g. by thickness variations of the friction linings 2 and 3 and the
  • Brake body 1 are caused due to the prevailing temperature conditions.
  • the bearing 18 can be used as a compensation element. By fine adjustment of the position of the bearing 18, the previously increased demand for power of the motor 8 can be reduced. This is caused by such a movement of the bearing 18, due to which the energy accumulator 16 emits a correspondingly greater force for maintaining the torque equilibrium at the power transmission unit 11.
  • Safety switch or fail-safe switch function
  • the bearing 18 can be used as a switch, according to the switch position, the brake assumes a certain state.
  • This is particularly suitable as a fail-safe switch, in which the brake in the event of a fault, such. in case of a power failure, in a preselected switch position corresponding security state passes.
  • This safety state can release the brake in the event of a fault, e.g. either automatically open to prevent unwanted braking or even blocking the brake (hereinafter referred to as fail-open case), or close automatically to brake the brake body 1 for safety reasons (hereinafter referred to as fail-close case).
  • the bearing 18 is advantageously kept in an unstable state by means of an actuator during trouble-free operation of the brake, e.g. in a position between the two stops 21 and 22.
  • a disturbance such as a power interruption
  • the actuator for the unstable state is no longer supplied with electrical energy, so that he no longer the bearing 18 in the unstable state can hold, so that the bearing 18, depending on whether the force memory 16 acts on the bearing 18 a positive or negative torque automatically passes into one or the other stable state, ie either a movement to the stop 21 or until the stop 22 performs.
  • the force accumulator 16 exerts on the force transmission unit 11 a force which closes the brake (fail-close case), or no or only a very small force, so that the brake loosens or opens (fail-open case).
  • an emergency closing function (fail-close) can in case of failure of the brake, especially in case of power failure or a different conditional failure of the motor 8, the parking brake position corresponding positioning of the bearing 18 are used to actuate the brake.
  • the bearing 18 is placed in the appropriate position, eg according to FIG 3. Insofar the parking brake function can be used as a redundant actuation function of the brake.
  • the unwanted braking or locking can be canceled.
  • Blocking the brake may e.g. occur in a self-energizing brake in the event of interruption of the power supply of the motor 8.
  • the mobility of the bearing 18 can be used as follows: since the actuating force is generated almost exclusively by the force accumulator 16, it is useful in the context of emergency release, by a displacement of the bearing 18, a partial or complete discharge of the energy accumulator 16th to effect.
  • the opening of the brake can be achieved, for example, by the axis 20, about which the bearing 18 can rotate, is not designed as a fixed pivot point, but as a freely displaceable or freely detachable support.
  • the bearing 18 can no longer receive a bearing force of the force accumulator 16, so that the force accumulator 16 is completely detached. invites.
  • a variety of locking and / or guide options for the bearing 18 and for the support 20 are conceivable.
  • Active or passive emergency opening mechanisms can be implemented: active mechanisms are controlled by an actuator; After release, passive mechanisms automatically release the support 20 by displacing the bearing 18 from the supporting force of the force accumulator 16 acting on the transducer 19 and thus causing relaxation of the force accumulator 16.
  • one or both of the stops 21, 22 may be releasably formed, so that after a release of the stops 21, 22, the bearing 18 can not support it and thus the energy storage 16 relaxes.
  • Another possibility is to make the bearing 18 laterally deflectable so that the force accumulator 16 can be discharged by lateral deflection of the bearing in the z direction.
  • a control logic can be used which decides according to certain input parameters, which can be determined, for example, via sensors, which safety state would have a more favorable effect in the event of an occurring fault or a malfunction of the brake system.
  • certain input parameters which can be determined, for example, via sensors, which safety state would have a more favorable effect in the event of an occurring fault or a malfunction of the brake system.
  • a vehicle brake it can be determined with the aid of a vehicle dynamics control system whether it would be more favorable from a dynamic driving point of view to open or tighten the vehicle brake in the event of a sudden error. If an error then occurs, the brake automatically switches over to the state preselected by the switching function.
  • the fail-safe functions can be implemented independently of the fail-safe switch function explained. In addition, only one of the two functions can be implemented.

Abstract

Ein Bremssystem mit einer Reibungsbremse (1, 2, 3), einem elektrischen Aktuator (8) zum Übertragen einer Kraft zum Zuziehen und Öffnen der Reibungsbremse (1, 2, 3), und einem mit der Reibungsbremse (1, 2, 3) verbundenen Kraftspeicher (16), welcher bei Zuziehen der Reibungsbremse (1, 2, 3) entladen und bei Öffnen der Reibungsbremse (1, 2, 3) aufgeladen wird. Der Kraftspeicher (16) ist an einem gegenüber der Reibungsbremse (1, 2, 3) beweglichen Lager (18) befestigt.

Description

Beschreibung
Bremse mit reversiblem Kraftspeicher
Die Erfindung betrifft ein Bremssystem mit einer Reibungsbremse und einem elektrischen Aktuator zum Übertragen einer Kraft zum Zuziehen und Öffnen der Reibungsbremse.
Herkömmliche Bremsen basieren darauf, dass die Kraft zum An- ziehen der Bremse auf hydraulische oder pneumatische Weise übertragen wird. Elektromechanische Bremsen unterscheiden sich hiervon dadurch, dass die Bremsbestätigungskraft von einem Elektromotor aufgebracht wird.
Zur Realisierung einer elektromechanischen Bremse ist es denkbar, mit dem Elektromotor auf einen mit dem Bremsbelag verbundenen Bestandteil einzuwirken, wodurch der Bremsbelag gegen den abzubremsenden bewegten Bremskörper gedrückt wird. Hierbei wird die gesamte Betätigungskraft von dem Elektromo- tor aufgebracht. Nachteilig hierbei ist, dass unter Umständen sehr große, leistungsstarke Elektromotoren benötigt werden.
Weiterhin existieren selbstverstärkende elektromechanische Bremsen, beispielsweise die Keilbremse (englisch: EWB, elect- ronic wedge brake) . Hierbei wird lediglich ein kleiner elektrischer Aktuator benötigt, da der Großteil der erforderlichen Betätigungskraft aus der kinetischen Energie des sich bewegenden abzubremsenden Bremsköpers gewonnen wird, beispielsweise aus einer sich im Betrieb eines Fahrzeugs drehenden Bremsscheibe. Die grundsätzliche Funktionsweise solcher selbstverstärkenden Bremsen ist beispielsweise in dem Dokument DE 198 19 564 C2 beschrieben.
Grundsätzlich besteht bei elektromechanischen Bremsen der Wunsch, eine Bauart zu finden, bei welcher ein recht kleiner Elektromotor ausreichend ist; ferner ist es wünschenswert, dass auch bei zeitweise ausbleibender Energieversorgung des Elektromotors, z.B. aufgrund eines Schadensfalls oder bei be- wusstem Abschalten des Elektromotors, eine Betätigung der Bremse möglich ist. Beides trifft sowohl auf selbstverstärkende als auch auf andersartige elektromechanische Bremsen zu. Bei selbstverstärkenden Bremsen ist es ferner vorteil- haft, wenn eine Bremsbetätigung sowohl bei Bewegung als auch bei Stillstand des Bremskörpers möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effizientes Bremssystem aufzuzeigen, welches einen elektrischen Aktuator aufweist. Dieses Bremssystem soll es insbesondere ermöglichen, dass der elektrische Aktuator klein sein kann und nicht sehr leistungsstark sein muss.
Diese Aufgabe wird durch ein Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Bremssystem umfasst eine Reibungsbremse, einen elektrischen Aktuator zum Übertragen einer Kraft zum Zuziehen und Öffnen der Reibungsbremse, sowie einen mit der Reibungsbremse verbundenen Kraftspeicher, welcher bei Zuziehen der Reibungsbremse entladen und bei Öffnen der Reibungsbremse aufgeladen wird. Der Kraftspeicher ist an einem gegenüber der Reibungsbremse beweglichen Lager befestigt.
Ist die Reibungsbremse zugezogen, findet eine Bremsung aufgrund einer Reibung zwischen zumindest zwei sich im zugezogenen Zustand berührenden Bestanteilen der Reibungsbremse statt. Im geöffneten Zustand hingegen tritt keine Reibung zwischen diesen Bestandteilen auf, so dass keine Bremswirkung der Reibungsbremse vorhanden ist. Für das Zuziehen der Reibungsbremse stehen grundsätzlich zwei Einrichtungen zur Verfügung: der elektrische Aktuator, z.B. ein Elektromotor, und der Kraftspeicher. Letzterer entlädt sich bei Zuziehen der Reibungsbremse, so dass hierbei zumindest eine den Aktuator unterstützende Mitwirkung beim Zuziehen der Reibungsbremse erfolgt. Die Anteile, welche der elektrische Aktuator und der Kraftspeicher am Zuziehen der Reibungsbremse haben, hängt von dem konkreten Aufbau des Bremssystems ab. Insofern ist auch ein Zuziehen der Reibungsbremse unter alleiniger Verwendung von Aktuator und/oder Kraftspeicher möglich.
Bei dem Kraftspeicher handelt es sich insofern um einen reversiblen Kraftspeicher, als durch Öffnen der Reibungsbremse der Kraftspeicher aufgeladen wird. Durch wiederholtes Zuziehen und Öffnen der Reibungsbremse wird der Kraftspeicher somit abwechselnd entladen und wieder aufgeladen. Bei dem Kraftspeicher kann es sich z.B. um eine Druckfeder handeln.
Der Kraftspeicher ist einerseits mit der Reibungsbremse verbunden. Hierdurch ist es möglich, dass das Zuziehen der Reibungsbremse mit einem Entladen des Kraftspeichers und das Öffnen der Reibungsbremse mit einem Aufladen des Kraftspeichers einhergeht. Die Verbindung zwischen Reibungsbremse und Kraftspeicher kann auf verschiedene Arten erfolgen; insbesondere können Kraft- der Drehmomenübertragungsbestandteile vorgesehen zwischen dem Kraftspeicher und der Reibungsbremse vorgesehen sein.
Andererseits ist der Kraftspeicher an einem Lager befestigt. Das Lager stellt hierbei eine Abstützung für den Kraftspeicher dar. Das Lager ist nicht ortsfest angebracht, sondern beweglich. Auf diese Weise lassen sich verschiedene geometrische Verhältnisse zwischen dem Kraftspeicher und der Reibungsbremse einstellen. Diese verschiedenen geometrischen Verhältnisse können Aufteilungen der Arbeitslast zwischen e- lektrischem Aktuator und Kraftspeicher beim Zuziehen der Bremse zur Folge haben. Die Beweglichkeit des Lagers ist auf die Reibungsbremse bezogen, d.h. die Position des Lagers ist gegenüber der Reibungsbremse veränderbar. Alternativ kann die Beweglichkeit des Lagers auf andere Teile des Bremssystems, wie z.B. auf den elektrischen Aktuator, bezogen sein.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Lager derart beweglich, dass durch eine Bewegung des Lagers die Richtung der von dem Kraftspeicher abgegebenen Kraft geändert wird. Eine Änderung der Kraftrichtung resultiert auch bei ungeändertem Ladungszustand des Kraftspeichers in einem veränderten Drehmoment in Bezug auf den Befestigungspunkt des Kraftspeichers an der Reibungsbremse.
Das Lager kann derart beweglich sein, dass es um eine gegenüber der Reibungsbremse feste Achse rotierbar ist. Dies eignet sich insbesondere zur Veränderung der Kraftrichtung des Kraftspeichers .
In Weiterbildung der Erfindung ist das Lager derart beweglich, dass durch eine Bewegung des Lagers der Ladungszustand des Kraftspeichers geändert wird. Somit kann durch eine Bewegung des Lagers der Kraftspeicher mehr aufgeladen oder mehr entladen werden.
Das Lager kann derart beweglich ausgestaltet sein, dass seine Entfernung von der Reibungsbremse veränderbar ist. Insbesondere ist es möglich, dass durch eine Änderung der Entfernung des Lagers von der Reibungsbremse der Ladungszustand des
Kraftspeichers modifiziert werden. Die Änderung der Entfernung kann als reine Linearbewegung bzw. Translation ausgeführt werden; auch eine Kombination von Rotation und Linearbewegung ist möglich.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine erste Position des Lagers vorgesehen für Betriebsbremsungen und eine zweite Position des Lagers für Parkbremsungen. Eine Position entspricht hierbei einer bestimmten Stellung des Lagers. Für sie können z.B. bestimmte Fixierungen vorgesehen sein, so dass das Lager in einer bestimmten Position haltbar ist. Durch eine Bewegung des Lagers ist ein Wechsel von einer in eine andere Position möglich. Es sind zumindest zwei Positionen vorgesehen, wobei die erste für Betriebsbremsungen geeignet ist, d.h. für Bremsungen bei bewegtem abzubremsendem Teil der Reibungsbremse, und die zweite für Parkbremsungen, d.h. für das Halten des unbewegten abzubremsenden Teils der Reibungsbremse . Einer Ausgestaltung der Erfindung gemäß wirkt bei der ersten Position des Lagers der Kraftspeicher bei geöffneter Reibungsbremse gegen ein Zuziehen der Reibungsbremse. Hierbei ist es möglich, dass diese Wirkung des Kraftspeichers nur bei völlig geöffneter oder leicht zugezogener Bremse vorhanden ist, während bei einer mehr als leicht zugezogenen Bremse diese Wirkung nicht mehr vorhanden ist. Dies hat den Vorteil, dass die geöffnete Bremse in einem stabilen Zustand gehalten werden kann. Ferner kann ein weiterer Kraftspeicher vorhanden sein, welcher bei der ersten Position des Lagers bei geöffneter Reibungsbremse entgegen dem Kraftspeicher in Richtung des Zuziehens der Reibungsbremse wirkt. Hierdurch wird die Wirkung des Kraftspeichers bei geöffneter Bremse abgeschwächt, so dass ein leichteres Zuziehen der Reibungsbremse möglich ist. In diesem Fall wirkt der weitere Kraftspeicher als Unterstützung für den elektrischen Aktuator.
Vorteilhaft ist es, wenn bei der ersten Position des Lagers der Kraftspeicher bei fortschreitendem Zuziehen der Reibungsbremse das Zuziehen der Reibungsbremse zunehmend unterstützt. Hierdurch wird der elektrische Aktuator effizient entlastet, wobei die Entlastung zunimmt, je mehr die Reibungsbremse bereits zugezogen ist.
Es ist möglich, dass bei der zweiten Position des Lagers der Kraftspeicher bei zugezogener Reibungsbremse den zugezogenen Zustand ohne Unterstützung durch den elektrischen Aktuator aufrecht erhält. Hierdurch kann bei einer Parkbremsung der elektrische Aktuator ausgeschaltet werden, so dass die Bremse ausschließlich von dem Kraftspeicher zugehalten wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine instabile Position des Lagers vorgesehen, aus welcher sich das Lager bei Ein- tritt einer bestimmten Bedingung in eine stabile Position bewegt. Diese Bewegung in die stabile Position erfolgt vorzugsweise automatisch bei Eintritt der bestimmten Bedingung. Die bestimmte Bedingung kann z.B. ein Ausbleiben elektrischer Versorgung umfassen. Diese elektrische Versorgung kann das gesamte Bremssystem betreffen, so dass in diesem Fall auch der elektrische Aktuator von dem Ausbleiben betroffen ist. Die stabile Position des Lagers kann ein Zuziehen oder Öffnen der Reibungsbremse durch den Kraftspeicher bewirkt. Dies entspricht einer Notschließ- bzw. einer Notöffnefunktion.
Es kann eine Betätigungseinheit vorhanden sein, deren Betätigung eine Bewegung des Lagers bewirkt. Bei dieser Betäti- gungseinheit kann es sich um eine von einer Person bedienbare Einheit, wie z.B. einen Schalter oder Knopf, handeln, oder auch um eine Kontrolleinrichtung, welche bestimmte Parameter auswertet und daraufhin entscheidet, dass eine Bewegung des Lagers erfolgen soll.
Es können Haltemittel vorgesehen sein zum Halten des Lagers in einer oder mehreren bestimmten Positionen. Hierbei kann für jede Position eine Fixierung vorhanden sein, oder auch nur für eine oder manche Positionen. Sollte eine instabile Position des Lagers verwendet werden, so bietet es sich an, für diese Position keine Haltemittel vorzusehen.
Es ist möglich, Führungsmittel einzusetzen zum Ermöglichen einer Bewegung des Lagers zwischen zumindest zwei Positionen. Durch die Führungsmittel kann die Beweglichkeit des Lagers eingeschränkt werden auf einen oder mehrere bestimmte Freiheitsgrade. So können z.B. Führungsmittel vorgesehen sein, welche eine Translation des Lagers in eine oder mehrere bestimmte Richtungen ermöglichen und/oder Führungsmittel, wel- che eine Rotation des Lagers um eine oder mehrere bestimmte Achsen ermöglichen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist ein rotierbarer Körper vorhanden, an welchem der elektrische Aktuator und der Kraft- Speicher jeweils exzentrisch angreifen. Der rotierbare Körper dient der Kraftübertragung auf die Reibungsbremse. Dies ermöglicht ein besonders effizientes Zusammenspiel von elektrischem Aktuator und Kraftspeicher. Die Reibungsbremse kann selbstverstärkend ausgelegt sein; die Erfindung ist jedoch auch auf nicht selbstverstärkende Bremsen anwendbar.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 : eine geöffnete Bremse mit einem ersten Zustand des Kraftspeichers,
Figur 2: die Bremse der Figur 1 im angezogenen Zustand,
Figur 3: die Bremse der Figur 1 im angezogenen Zustand mit einem zweiten Zustand des Kraftspeichers,
Figur 4: eine Bremse mit zwei Kraftspeichern,
Figur 5: eine alternative Ausführung einer Bremse mit Kraftspeicher.
Im folgenden wird eine Bremse mit einem elektromechanischen Aktuator, z.B. einem Elektromotor, vorgestellt. Bei derartigen Bremsen ist es vorteilhaft, einen reversiblen Kraftspei- eher zur Unterstützung des elektromechanischen Aktuators einzusetzen. Der reversible Kraftspeicher, z.B. eine Feder, gibt beim Anziehen der Bremse gespeicherte Energie ab. Hierdurch wird das vom elektromechanischen Aktuator zum Zustellen der Bremse benötigte Drehmoment um das vom Kraftspeicher einge- brachte reduziert. Beim Öffnen der Bremse wird der Kraftspeicher wieder aufgeladen, insbesondere durch die bremseninhärente Rückstellkraft. Auf diese Weise wird auch beim Öffnen der Bremse der elektromechanische Aktuator durch das Vorhandensein des Kraftspeichers entlastet. Der Vorteil der Verwen- düng eines derartigen reversiblen Kraftspeichers ist es somit, dass die elektronische Betätigungseinheit nur sehr geringe Kräfte aufbringen muss, was z.B. mit geringem Stromverbrauch und kleiner Baugröße des elektromechanisches Aktua- tors einhergeht. Eine derartige Bremse ist z.B. in DE 10 2005 048 884 B3 beschrieben, deren Inhalt hiermit in die Beschreibung aufgenommen wird.
Anhand der Figuren 1 und 2 wird der Aufbau einer Bremse mit elektromechanischem Aktuator und reversiblem Kraftspeicher erläutert. Um einen bewegbaren Bremskörper 1, bei einer Fahrzeugbremse üblicherweise als Bremsscheibe ausgebildet, abzubremsen, wird ein aktiv verstellbarer Reibbelag 2, der an ei- nem Belaghalter 4 fest montiert ist, gegen den Bremskörper 1 gedrückt, so dass durch die sich hieraus ergebende Reibkraft zwischen Reibbelag 2 und Bremskörper 1 letzterer verzögert, d.h. abgebremst wird. Figur 1 zeigt die Bremse im geöffneten, Figur 2 im angezogenen Zustand.
In den Figuren ist eine elektromechanische Bremse ohne Selbstverstärkung dargestellt. Die Erfindung ist jedoch auch auf selbstverstärkende Bremsen anwendbar. Hierzu kann die Kraftübersetzungseinheit 11 auf eine Selbstverstärkungsvor- richtung einwirken.
Zur Betätigung der Bremse wird der Elektromotor 8 angesteuert. Der Motor 8 wird über eine Stromquelle 9 mit elektrischer Energie versorgt. Die Ansteuerbefehle zur Regelung des Antriebs bzw. Motors 8 können über eine Kontrolleinrichtung
(englisch: ECU, Electronic Control Unit) 10 generiert werden. Üblicherweise ist die Kontrolleinrichtung 10 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle, z.B. einem Bremspedal, verbunden, über welche ein Bediener, wie der Lenker eines Fahr- zeugs, Ansteuerbefehle zur Regulierung der Bremskraft vorgeben kann.
Wird der Motor 8 angesteuert, so treibt dieser die Kraftübersetzungseinheit 11, z.B. eine Exzenter-Scheibe, an. Die Ver- bindung zwischen Motor 8 und Kraftübersetzungseinheit 11 kann z.B. als Getriebe ausgeführt sein, wobei der Motor 8 über ein Ritzel die Kraftübersetzungseinheit 11 antreibt. Dabei dreht sich die Kraftübersetzungseinheit 11 um ihren fixen Drehpunkt 12.
Auf der Kraftübersetzungseinheit 11 sind in voneinander ver- schiedenen Abständen zum fixen Drehpunkt 12 die beiden Aufnehmer 15 und 17 angebracht. Durch Bewegen der Kraftübersetzungseinheit 11 in Zustellrichtung, entsprechend einer Drehung um den Drehpunkt 12 in Richtung des auf der Kraftübersetzungseinheit 11 eingezeichneten Pfeils in Figur 1, wirkt der Aufnehmer 15 wie ein Exzenter und drückt gegen den Kolben 6. Vorteilhafterweise ist der Aufnehmer 15 in seinem bezüglich der Kraftübersetzungseinheit 11 fixen Drehpunkt 14 drehbar gelagert, so dass der Aufnehmer 15 auf dem Kolben 6 reibungsarm abrollen kann. Der Kolben 6 leitet die von dem Auf- nehmer 15 aufgebrachte Kraft auf den Belagträger 4 und den damit verbundenen Reibbelag 2 weiter. Hierbei wirkt entsprechend der Verdrehung der Kraftübersetzungseinheit 11 eine Bremskraft auf den Bremskörper 1. Der Kolben 6 und/oder der Belagträger 4 können dabei in einer Lagerung 7 geführt wer- den.
Um den Motor 8 bei der Betätigung der Bremse zu entlasten, verfügt die Bremse über einen reversiblen Kraftspeicher in Form einer Feder 16, welche an dem zweiten auf der Kraftüber- Setzungseinheit 11 fest angebrachten Aufnehmer 17 angreift. Im in Figur 1 dargestellten unbetätigten Zustand der Bremse ist der Kraftspeicher 16 nahezu vollständig aufgeladen: die Feder 16 ist fast komplett gespannt. Vorteilhafterweise übt der Kraftspeicher 16 in diesem Zustand ein kleines Drehmoment auf die Kraftübersetzungseinheit 11 aus, welches gegen die Zustellrichtung der Bremse wirkt. Auf diese Weise kann eine sichere Stellung der Bremse im geöffneten Zustand aufrecht erhalten werden, ohne dass der Motor 8 dauerhaft betätigt werden muss. Dies wird dadurch ermöglicht, dass bei geöffne- ter Bremse 16 der Mittelpunkt des Aufnehmers 17, an dem der
Kraftspeiche an der Kraftübersetzungseinheit 11 angreift, unterhalb des Drehpunktes der Kraftübersetzungseinheit 11 liegt, so dass die Federkraft der Feder 16 ein Drehmoment entgegen der Zustellrichtung erzeugt.
An seinem nicht an der Kraftübersetzungseinheit 11 befestig- ten Ende, d.h. in den Figuren am rechten Ende der Feder 16, ist der Kraftspeicher 16 an dem Lager 18 befestigt. Die Befestigung der Feder 16 an dem Lager 18 ist hierbei drehbar um den Aufnehmer 19, so dass die Kraftrichtung der Feder 16 nicht fest ist, sondern der jeweiligen Stellung der Kraft- Übersetzungseinheit 11 entspricht.
Wird die Kraftübersetzungseinheit 11 zur Betätigung der Bremse mittels des Motors 8 in Zustellrichtung verstellt, verschiebt sich der Mittelpunkt des Aufnehmers 17, an dem der Kraftvektor des Kraftspeichers 16 angreift, an eine Position oberhalb des Drehpunktes 12 der Kraftübersetzungseinheit 11. Infolge dessen versucht sich der Kraftspeicher 16 zu entladen, d.h. die Feder 16 zu entspannen, und erzeugt ein Drehmoment in Zustellrichtung der Kraftübersetzungseinheit 11, die aufgrund der exzentrischen Anordnung wie ein Hebelgetriebe wirkt. D.h. der Kraftspeicher 16 kann mit zunehmender Betätigung, d.h. zunehmender Bewegung der Kraftübersetzungseinheit 11 in Zuspannrichtung, ein größer werdendes Drehmoment zur Verfügung stellen. Vorteilhafterweise ist die Bremse hierbei so ausgelegt, dass die zum Zuspannen der Bremse notwendige
Kraft nahezu ausschließlich durch den Kraftspeicher 16 aufgebracht wird, und der Motor 8 lediglich zur Feinregulierung der Bremskraft dient.
Wie bei Fahrzeugbremsen üblich weist die Bremse einen in Figur 1 strichliert eingezeichneten Bremssattel BS auf, an welchem auf der anderen Seite des Bremskörpers 1, d.h. dem aktiv verstellbaren Reibbelag 2 gegenüber liegend, ein weiterer, passiver Reibbelag 3 mittels eines Belaghalters 5 fest mon- tiert ist. Da die Zuspanneinheit und der Bremskörper 1 innerhalb des Bremssattels angeordnet sind, stützt sich bei einer Betätigung der Bremse die Zuspannkraft der Bremse an dem Bremssattel BS ab. Durch diese Abstützung wird der Bremssat- tel BS aufgespannt, wobei neben dem aktiven Reibbelag 2 auch der passive Reibbelag 3 gegen den Bremskörper 1 gedrückt wird. Mögliche Bauformen von Bremssätteln sind der Festsattel oder der Schwimmsattel, welche sich nach der Art ihrer Lage- rung unterscheiden. Wie in Figur 1 angedeutet, kann bei einer Schwimmsattellagerung die Kraftübersetzungseinheit 11 im bzw. am Bremssattel BS drehbar gelagert sein.
Um den Kraftspeicher 16 beim Entspannen der Bremse wieder aufzuladen, kann die in der Aufweitung des Bremssattels BS enthaltene Kraft, welche gemäß dem Grundsatz actio=reactio der Zuspannkraft entgegen wirkt, genutzt werden. Der Aufnehmer 14, gegen den der Kolben 6 drückt, übt ein Drehmoment entgegen der Zustellrichtung auf die Kraftübersetzungseinheit 11 aus, so dass beim Zurückdrehen der Kraftübersetzungseinheit 11 der Kraftspeicher 16 wieder aufgeladen, d.h. die Feder wieder gespannt wird. Auch hierbei kann durch eine günstige Auslegung der Bremse erreicht werden, dass vom Motor 8 nur sehr kleine Drehmomente zur Aufladung des Kraftspeichers 16 aufgebracht werden müssen.
Auf die beschriebene Weise eignet sich die Bremse, um Betriebsbremsungen, d.h. Abbremsungen des sich bewegenden Bremskörpers 1, vorzunehmen. Im folgenden wird beschrieben, wie eine Parkbremsfunktion realisiert werden kann, bei welcher die Bremse im stromlosen Zustand, d.h. bei nicht betätigtem oder ausgeschaltetem Motor 8, dauerhaft zugespannt bleiben kann. Hierzu ist das Lager 18, mit welchem das rechte Ende der Feder 16 verbunden ist, nicht fest, sondern beweg- lieh gelagert. Durch eine Bewegung des Lagers 18 kann die
Richtung und/oder der Betrag des Kraftvektors des Kraftspeichers 16 verändert und somit gezielt eingestellt werden.
In den Figuren 1 bis 3 ist das Lager 18 insofern beweglich ausgeführt, als es um die feste Drehachse 20 rotieren kann. Hierdurch lässt sich die Position des Aufnehmers 19 verstellen, wodurch gleichzeitig der Kraftvektor des Kraftspeichers 16 verändert wird. Die Richtung des Kraftvektors entspricht in den Figuren 1 bis 3 dem durch die Feder 16 gezeichneten Strich. Eine Veränderung des Kraftvektors bedeutet, wie aus einem Vergleich der Figuren 2 und 3 hervorgeht, dass bei unveränderter Stellung der Kraftübersetzungseinheit 11 die Aus- richtung bzw. Längsachsenrichtung der Feder 16 sich ändert.
Durch die Rotation des Lagers 18 von der Stellung der Figur 2 in diejenige der Figur 3 wird das Drehmoment (berechnet über die Formel M=FXa mit M dem Drehmoment, F der Kraft, und a dem Hebelarm) erhöht, das von dem Kraftspeicher 16 im angespannten Zustand der Bremse auf die Kraftübersetzungseinheit 11 aufgebracht wird, da sich bei nur geringer Veränderung der Federkraft die Hebelarmwirkung zwischen dem Aufnehmer 17 und der Drehachse 12 der Kraftübersetzungseinheit 11 stark ver- größert. D.h. das kleine Drehmoment, welches benötigt wird, um die Bremse im geschlossenen Zustand zu halten, und welches bei einer Positionierung des Lagers 18 gemäß den Figuren 1 und 2 größtenteils vom Motor 8 aufgebracht wird, kann bei einer Positionierung des Lagers 18 gemäß der Figur 3 von dem Kraftspeicher 16 aufgebracht werden. Hierdurch kann der Motor 8 bei angezogener Bremse abgeschaltet werden, ohne dass sich die Bremse selbsttätig öffnet. Vorteihafterweise ist der durch die Bewegung des Lagers 18 erzielte Drehmomentgewinn so groß, dass sich die Bremse auch bei leicht veränderten Bedin- gungen wie z.B. aufgrund von Erschütterungen, veränderten
Temperaturbedingungen und damit einhergehendem Abkühlen und Zusammenziehen von Reibbelägen 2,3 und Bremskörper 1, oder Eindringen von Feuchtigkeit nicht öffnet.
Zusätzlich oder alternativ zur Rotation des Lagers 18, durch welche die Kraftrichtung des Kraftspeichers 16 modifiziert wird, kann zur Realisierung der Parkbremsfunktion das Lager 18 derart beweglich ausgebildet sein, dass durch die Verstellung des Lagers 18 der Kraftspeicher 16 stärker aufgeladen, d.h. die Feder 16 stärker zusammengedrückt wird. Hierzu kann neben der in Figur 3 gezeigten Ausführung des um die Achse 20 schwenkbaren Lagers 18 auch eine Linearführung oder andere Lagerführungen verwendet werden. Die für die Bewegung des La- gers 18 benötigten Führungen hängen davon ab, welche Art der Bewegung des Lagers 18 bzw. welche Art der Modifikation von Kraftrichtung und/oder Aufladungszustand des Kraftspeichers 16 erwünscht ist.
Die Bewegungsfreiheit des Lagers 18 kann durch Anschläge 20 und 21 begrenzt werden, innerhalb derer das Lager 18 verstellt werden kann. Insbesondere können die Anschläge 20, 21 dazu dienen, das Lager 18 in eine stabile Lage zu versetzen. Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, bewirkt der Kraftspeicher 16 ein Drehmoment auf das Lager 18, welches das Lager 18 gegen den Anschlag 21 drückt, unabhängig davon, ob die Bremse geöffnet oder angezogen ist. Es wird somit der Kraftspeicher 16 durch den Anschlag 21 abgestützt, ohne dass das Lager 18 instabil wird. Analog hierzu hält der Anschlag 22 das Lager
18 in der Stellung der Figur 3. Somit wird durch den Anschlag 22 verhindert, dass die Bremse ungewollt in den Zustand der Figuren 1 und 2 wechselt. Neben den beiden in den Figuren dargestellten Anschlägen 21 und 22 können auch Arretierungen für Zwischenpositionen des Lagers 18 vorgesehen sein.
Als weitere - nicht dargestellte - Sicherungsmaßnahmen kann eine Arretierung, Einrastung, Zug- oder Druckelement für das Lager 18 vorgesehen sein, welches das Lager 18 in einer be- stimmten Position hält. Eine Arretierung kann z.B. schaltbar über einen Aktuator wie einen Elektromagneten betätigt werden, um die Arretierung lösen bzw. sperren zu können.
Zusätzlich oder alternativ zu einer Arretierung des Lagers 18 kann eine die Kraftübersetzungseinheit 11 und/oder der Motor 8 arretiert oder blockiert werden.
Zur Verstellung des Lagers 18 von der Position der Figuren 1 und 2 in diejenige der Figur 3 kann ein - nicht dargestelltes - manuelles Betätigungselement vorgesehen sein, wie z.B. ein Handhebel, Seilzug, Gestänge oder dergleichen. Außer der Möglichkeit der manuellen Verstellung kann die Verstellung mittels eines hierfür vorgesehenen Aktuators, z.B. eines Elekt- romotors, erfolgen. Hierbei kann dieser Aktuator mittels eines Bedienelementes, z.B. eines Betätigungsschalters für die Parkbremse, angesteuert werden. Entsprechend dieser Betätigungsvorgabe kann der Aktuator dann das Lager 18 verstellen. Um den Einsatz kleiner Aktuatoren zu ermöglichen, kann zwischen dem Lager 18 und dem Aktuator ein Getriebe zwischengeschaltet werden, welches das Ausgangsmoment des Aktuators geeignet wandelt. Gleichsam kann auch eine Regelung eingesetzt werden .
Wie aus Figur 1 ersichtlich, bewirkt der Kraftspeicher 16 im geöffneten Zustand der Bremse ein negatives Drehmoment, das der Zustellrichtung - diese entspricht dem Pfeil in Figur 1- entgegenwirkt . Auf diese Weise wird die geöffnete Bremse in einem stabilen Zustand gehalten. Folglich muss der Motor 8, um die Bremse aus dem geöffneten Zustand heraus betätigen bzw. die Kraftübersetzungseinheit 11 in Zustellrichtung verstellen zu können, ein Gegenmoment erzeugen, welches dem von dem Kraftspeicher erzeugten Drehmoment entgegenwirkt, bis der Aufnehmer 17 so weit verschoben ist, dass der Kraftvektor des Kraftspeichers 16 über dem Drehpunkt 12 der Kraftübersetzungseinheit 11 verläuft. Um den Motor 8 zu Beginn der Bremsung zu unterstützen, kann wie in Figur 4 gezeigt ein weiterer - insbesondere kleinerer - Kraftspeicher 23 an dem Auf- nehmer 17 angreifen, welcher das von dem Hauptkraftspeicher 16 erzeugte negative Drehmoment reduziert.
Der weitere Kraftspeicher 23 kann auch dazu genutzt werden, die Parkbremsfunktion zu unterstützen. Hierzu kann er abstuf- bar oder schaltbar betätigbar sein, damit er weder den stabilen Zustand der geöffneten Bremse aufhebt, noch die Betätigungseinheit in sonst irgendeiner störenden Weise beeinträchtigt. Der weitere Kraftspeicher 23 kann wie auch der Haupt- kraftspeicher 16 als Federspeicher ausgeführt sein, z.B. als Druckfeder oder Drehfeder.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Kolben 6 durch einen Hebel oder Pleuel ersetzt werden, wie in Figur 5 darge- stellt. Wie auch der Kolben der Figuren 1 bis 3 leitet der Hebel oder Pleuel 6 die Betätigungskraft der Kraftübersetzungseinheit 11 weiter. Auf diese Weise kann zwischen den einzelnen Zuspannelementen eine verbundene Einheit herge- stellt werden. Zudem kann der reibungsbehaftete Übergang zwischen dem Aufnehmer 15 und dem Kolben 6 vermieden werden.
Vorangehend wurde erläutert, wie ein Verstellen des Lagers 18 dazu genutzt werden kann, eine Parkbremsfunktion zu realisie- ren. Wie beschrieben, kann hierbei durch eine Rotation der
Kraftvektor und zusätzlich oder alternativ durch eine Translation der Ladungszustand des Kraftspeichers 16 verändert werden. Neben dieser Möglichkeit der Nutzung der Änderung der Position des Lagers 18 existieren weitere Anwendungsfälle, von welchem im folgenden einige beispielhaft erläutert werden :
Feinkorrekturfunktion
Während des Bremsbetriebs können sich Parameter der Bremse ändern, welche das Kräftegleichgewicht der an der Kraftübersetzungseinheit 11 angreifenden Kräfte dahingehend modifizieren, dass sich diejenige Kraft, welche von dem Motor 8 aufgebracht werden muss, erhöht. Derartige Änderungen können z.B. durch Dickenschwankungen der Reibbeläge 2 und 3 und des
Bremskörpers 1 aufgrund der vorherrschenden Temperaturverhältnisse hervorgerufen werden.
Um das Kräftegleichgewicht nach einer solchen Veränderung wieder hinsichtlich der von dem Motor 8 aufzubringenden Kraft zu optimieren, kann das Lager 18 als Ausgleichselement eingesetzt werden. Durch eine Feinjustierung der Position des Lagers 18 kann der zuvor erhöhte Bedarf an Kraft des Motors 8 reduziert werden. Dies wird durch eine derartige Bewegung des Lagers 18 bewirkt, aufgrund welcher der Kraftspeicher 16 eine zur Aufrechterhaltung des Drehmomentgleichgewichts an der Kraftübersetzungseinheit 11 entsprechend größere Kraft abgibt . Sicherheitsschalter- bzw. Fail-Safe-Schalter-Funktion
Das Lager 18 kann als Schalter genutzt werden, gemäß dessen Schalterposition die Bremse einen bestimmten Zustand einnimmt. Dies eignet sich insbesondere als Fail-Safe-Schalter, bei welchem die Bremse im Falle einer Störung, wie z.B. bei einem Stromausfall, in einen der vorgewählten Schalterstellung entsprechenden Sicherheitszustand übergeht. Dieser Si- cherheitszustand kann die Bremse im Falle einer Störung z.B. entweder automatisch öffnen, um ein ungewolltes Bremsen oder gar Blockieren der Bremse zu verhindern (im folgenden als fail-open Fall bezeichnet) , oder automatisch schließen, um den Bremskörper 1 aus Sicherheitsgründen abzubremsen (im fol- genden als fail-close Fall bezeichnet) .
Zur Realisierung der Sicherheitsschalterfunktion wird das Lager 18 während des störungsfreien Betriebs der Bremse vorteilhafterweise mithilfe eines Aktuators in einem instabilen Zustand gehalten, so z.B. in einer Position zwischen den beiden Anschlägen 21 und 22. Tritt nun eine Störung wie eine Stromunterbrechung ein, wird neben dem Elektromotor 8 auch der Aktuator für den instabilen Zustand nicht mehr mit elektrischer Energie versorgt, so dass er das Lager 18 nicht mehr im instabilen Zustand halten kann, so dass das Lager 18, je nachdem, ob von dem Kraftspeicher 16 auf das Lager 18 ein positives oder negatives Drehmoment wirkt, automatisch in den einen oder anderen stabilen Zustand übergeht, d.h. entweder eine Bewegung bis zum Anschlag 21 oder bis zum Anschlag 22 durchführt. Folglich übt der Kraftspeicher 16 entsprechend dem neu eingenommenen Zustand des Lagers 18 auf die Kraftübersetzungseinheit 11 eine Kraft auf, welche die Bremse schließt (fail-close Fall), oder keine bzw. eine nur sehr geringe Kraft, so dass sich die Bremse lockert oder öffnet (fail-open Fall) .
Für eine Notschließfunktion (fail-close) kann im Falle einer Störung der Bremse, insbesondere bei einem Stromausfall oder einem andersartig bedingten Ausfall des Motors 8, die der Parkbremsstellung entsprechende Positionierung des Lagers 18 genutzt werden, um die Bremse zu betätigen. Hierzu wird das Lager 18 in die entsprechende Stellung versetzt, z.B. gemäß Figur 3. Insofern kann die Parkbremsfunktion als redundante Betätigungsfunktion der Bremse genutzt werden.
Für eine Notlösefunktion (fail-open) kann im Falle einer Störung der Bremse, insbesondere bei ungewolltem Bremsen oder Blockieren der Bremse, das ungewollte Bremsen oder Blockieren aufgehoben werden. Ein Blockieren der Bremse kann z.B. bei einer selbstverstärkenden Bremse im Falle der Unterbrechung der Energieversorgung des Motors 8 auftreten. Um ein ungewolltes Bremsen aufzuheben, kann die Bewegbarkeit des Lagers 18 folgendermaßen genutzt werden: da die Betätigungskraft fast ausschließlich durch den Kraftspeicher 16 erzeugt wird, ist es im Rahmen der Notlösefunktion sinnvoll, durch eine Verstellung des Lagers 18 eine teilweise oder vollständige Entladung des Kraftspeichers 16 zu bewirken. Denn sofern an der Kraftübersetzungseinheit 11 kein wesentliches Drehmoment in Zustellrichtung mehr anliegt, wobei die Betätigungskraft des Motors 8 zur Feinregulierung der Betätigungskraft vernachlässigt werden kann, wird sich aufgrund der bremseninhärenten Rückstellkraft das Zuspannsystem, insbesondere die mit Zuspannkräften beaufschlagten Teile wie der Bremssattel BS und die Reibbeläge 2, 3 mit dem Kolben 6, entspannen. Die Reibbeläge 2, 3 schleifen in diesem entspannten Zustand allenfalls noch leicht an dem Bremskörper 1; jedoch wirken keine großen Zuspannkräfte mehr, welche den Bremskörper nennens- wert verzögern.
Die Öffnung der Bremse kann erreicht werden, indem beispielsweise die Achse 20, um welche das Lager 18 rotieren kann, nicht als fixer Drehpunkt ausgebildet ist, sondern als eine frei verschiebbare oder frei lösbare Abstützung. Hierdurch kann bei einem Verschieben oder Lösen der Abstützung 20 das Lager 18 keine Auflagekraft des Kraftspeichers 16 mehr aufnehmen, so dass sich der Kraftspeicher 16 vollständig ent- lädt. Hierbei sind, wie bereits obenstehend in Bezug auf die Parkbremsfunktion erläutert, verschiedenste Arretier- und/oder Führungsmöglichkeiten für das Lager 18 bzw. für die Abstützung 20 denkbar.
Es sind aktive oder passive Notöffnemechanismen realisierbar: aktive Mechanismen werden durch einen Aktuator gesteuert; passive Mechanismen lösen nach der Freigabe die Abstützung 20 selbsttätig, indem das Lager 18 von der auf den Aufnehmer 19 angreifenden Abstützkraft des Kraftspeichers 16 verdrängt wird und somit eine Entspannung des Kraftspeichers 16 veran- lasst .
Anstatt einer verschiebbaren Achse 20 kann einer oder beide der Anschlage 21, 22 lösbar ausgebildet sein, so dass sich nach einem Lösen der Anschläge 21, 22 das Lager 18 nicht mehr daran abstützen kann und somit der Kraftspeicher 16 entspannt. Eine weitere Möglichkeit ist, das Lager 18 seitlich auslenkbar auszubilden, so dass durch ein seitliches Auslen- ken des Lagers in z-Richtung der Kraftspeicher 16 zu entladen kann .
Für fail-close und fail-open ist es möglich, die vorgewählte Schalterstellung des Lagers 18 im instabilen Zustand in Abhängigkeit bestimmter Parameter zu ändern. Hierzu kann eine Steuerlogik eingesetzt werden, welche gemäß bestimmter Eingangsparameter, die z.B. über Sensoren ermittelbar sind, entscheidet, welcher Sicherheitszustand sich im Falle eines auf- tretenden Fehlers bzw. einer Störung der Bremsanlage günstiger auswirken würde. Z.B. kann bei einer Fahrzeugbremse mit- hilfe einer Fahrdynamikregelung ermittelt werden, ob es aus fahrdynamischer Sicht günstiger wäre, im Falle eines plötzlichen Fehlers die Fahrzeugbremse zu öffnen oder anzuziehen. Tritt dann ein Fehler ein, geht die Bremse automatisch in den von der Schaltfunktion vorgewählten Zustand über. Ferner ist es möglich, eine der beiden fail-safe-Funktionen, d.h. die fail-close-Funktion oder die fail-open-Funktion, direkt auszuwählen oder anzusteuern. Hierdurch können die fail- safe-Funktionen unabhängig von der erläuterten fail-safe- Schalterfunktion realisiert werden. Zudem kann auch nur eine der beiden Funktionen umgesetzt werden.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen möglich sind, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Bremssystem, mit einer Reibungsbremse (1, 2, 3), einem elektrischen Aktuator (8) zum Übertragen einer
Kraft zum Zuziehen und Öffnen der Reibungsbremse (1, 2, 3), einem mit der Reibungsbremse (1, 2, 3) verbundenen Kraftspeicher (16), welcher bei Zuziehen der Reibungsbremse (1, 2, 3) entladen und bei Öffnen der Reibungsbremse (1, 2, 3) aufgeladen wird, wobei der Kraftspeicher (16) an einem gegenüber der Reibungsbremse (1, 2, 3) beweglichen Lager (18) befestigt ist.
2. Bremssystem nach Anspruch 1, wobei das Lager (18) derart beweglich ist, dass durch eine Bewegung des Lagers (18) die Richtung der von dem Kraftspeicher (16) abgegebenen Kraft geändert wird.
3. Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Lager (18) derart beweglich ist, dass es um eine gegenüber der Reibungsbremse (1, 2, 3) feste Achse (20) rotierbar ist.
4. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Lager (18) derart beweglich ist, dass durch eine Bewegung des Lagers (18) der Ladungszustand des Kraftspeichers (16) geändert wird.
5. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Lager (18) derart beweglich ist, dass seine Entfernung von der Reibungsbremse (1, 2, 3) veränderbar ist.
6. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer ersten Position des Lagers (18) für Betriebsbremsungen und einer zweiten Position des Lagers (18) für Parkbremsungen .
7. Bremssystem nach Anspruch 6, wobei bei der ersten Position des Lagers (18) der Kraftspeicher
(16) bei geöffneter Reibungsbremse (1, 2, 3) gegen ein Zuziehen der Reibungsbremse (1, 2, 3) wirkt.
8. Bremssystem nach Anspruch 6 oder 7, mit einem weiteren Kraftspeicher (23) , welcher bei der ersten Position des Lagers (18) bei geöffneter Reibungsbremse (1, 2, 3) entgegen dem Kraftspeicher (16) in Richtung des Zuziehens der Reibungsbremse (1, 2, 3) wirkt.
9. Bremssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei bei der ersten Position des Lagers (18) der Kraftspeicher (16) bei fortschreitendem Zuziehen der Reibungsbremse (1, 2, 3) das Zuziehen der Reibungsbremse (1, 2, 3) zunehmend unterstützt .
10. Bremssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei bei der zweiten Position des Lagers (18) der Kraftspeicher (16) bei zugezogener Reibungsbremse (1, 2, 3) den zugezogenen Zustand ohne Unterstützung durch den elektrischen Aktuator (8) aufrecht erhält.
11. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einer instabilen Position des Lagers (18), aus welcher sich das Lager (18) bei Eintritt einer bestimmten Bedingung in eine stabile Position bewegt.
12. Bremssystem nach Anspruch 11, wobei die bestimmte Bedingung ein Ausbleiben elektrischer Versorgung umfasst.
13. Bremssystem nach Anspruch 11 oder 12, wobei die stabile Position des Lagers (18) ein Zuziehen oder
Öffnen der Reibungsbremse (1, 2, 3) durch den Kraftspeicher (16) bewirkt.
14. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einer Betätigungseinheit, deren Betätigung eine Bewegung des Lagers (18) bewirkt.
15. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit
Haltemitteln (21,22) zum Halten des Lagers (18) in einer oder mehreren bestimmten Positionen.
16. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, mit Führungsmitteln zum Ermöglichen einer Bewegung des Lagers (18) zwischen zumindest zwei Positionen.
17. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit einem rotierbaren Körper (11), an welchem der elektrische Aktuator (8) und der Kraftspeicher (16) jeweils exzentrisch angreifen.
18. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Reibungsbremse (1, 2, 3) selbstverstärkend ausgelegt ist.
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