WO2013000598A1 - Method for operating an electrically actuable brake, electrically actuable brake, and brake system - Google Patents

Method for operating an electrically actuable brake, electrically actuable brake, and brake system Download PDF

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WO2013000598A1
WO2013000598A1 PCT/EP2012/056898 EP2012056898W WO2013000598A1 WO 2013000598 A1 WO2013000598 A1 WO 2013000598A1 EP 2012056898 W EP2012056898 W EP 2012056898W WO 2013000598 A1 WO2013000598 A1 WO 2013000598A1
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WO
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brake
pressure
motor
clutch
power train
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/056898
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French (fr)
Inventor
Kai Schade
Paul Linhoff
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co. Ohg
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/741Transmitting 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

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an electrically actuated brake with an electric motor and a power train, which transmits the torque of the motor to an actuator, which converts a rotational movement into a translational movement of a brake element, wherein the pressure buildup of the motor in
  • Pressure build-up direction rotates and thereby presses the brake element against a brake body. It further relates to an associated electrically actuated brake and an associated brake system.
  • the brakes are controlled electronically ("by wire") by means of a control and regulation unit
  • the driver's braking request in such systems is determined by an actuation unit with a brake pedal, for example the pedal travel the way that the brake pedal ⁇ inserted by pressing the driver's back, as measured by an appropriate sensor and the control and regulating unit is used as an input variable to the SET ⁇ development of the corresponding brake pressure or the corresponding tightening force in the brakes.
  • the driver's braking intention is to a certain extent in a target braking torque is converted, which the control and regulating unit as a target size for Adjustment of the corresponding brake pressure is used.
  • the driver is characterized by the
  • Actuation of the brakes decoupled. This allows z. As the implementation of safety routines such as ABS, ESP, TCS, etc., in which the brake pressure is wheel individually and briefly increased and decreased several times without the driver feels these processes on the foot. The so-called “pumping" of the brake pedal can be avoided in this way.
  • Electromechanically actuated or electromechanical brakes are often used in the abovementioned brake systems.
  • the application of such brakes is carried out by the driving of an electric motor whose rota ⁇ toric movement of the motor shaft is converted by an actuator in a translational movement.
  • the actuator may be configured, for example, as a ball screw (KGT), wherein upon rotation of the spindle by the rotor (via an intermediate gear) a rotatably mounted on the spindle Spindelmut ⁇ ter is placed in a translational movement, whereby then the brake piston is moved.
  • KKT ball screw
  • actuatable wheel brakes of the brake system can be actuated electrically by means of an electrically controllable pressure supply device.
  • an electrically controllable pressure supply device for this is the
  • Brake pressures are generated on small time scales.
  • the motor and the actuator are directly coupled via a power train.
  • the mechanical output quantity (pressure force) and the mechanical input quantity (motor position or speed) are direct
  • ABS anti-lock braking system
  • ESP electronic stability program
  • Traction Control System (TCS), 7) are both extremely large and fast pressure or force strokes as well as fast
  • the invention is therefore based on the object to improve this Situ ⁇ tion and the different requirements for electrically actuated brakes and their operation in
  • the above object is, in particular in fast control operations achieved in a first variant in that for pressure build the Kupp ⁇ lung is substantially completely engaged, and the motor rotates in the direction of pressure buildup, and that to reduce the pressure, the clutch is substantially is completely disengaged.
  • substantially complete engagement or disengagement is meant that disengages completely or almost completely, which means ranges of about 90 to 100%.
  • it is preferably an electrically actuated brake with an electric motor and a power train, the torque of the engine to a
  • Actuator transmits, which converts a rotary motion via a hydraulic pump into a translational movement of a brake element.
  • the invention is based on the consideration that an essential reason for the above design compromises in the design of the electric motor of an electric
  • operable brake is in the direct or rigid coupling of the motor and actuator.
  • this design conflict or compromise can be avoided by resolving this rigid or direct connection and by switching a clutch into the power train which transfers the torque of the electric motor to the actuator, the latter being controlled in this way in that the pressure build-up is almost or completely engaged, so that the full torque of the engine is available, but that it is almost or completely decoupled for pressure reduction.
  • a pressure reduction can be achieved without the motor has to change its direction of rotation. That is, in order to enable a short-term pressure reduction, it is sufficient to decouple the actuator from the engine. Once disengaged, the speed and direction of rotation of the motor are arbitrary in some ways, as they are irrelevant due to the non-existing frictional connection.
  • the decoupling can be achieved in ⁇ example by a controllable coupling in the form of a (mechanical) coupling. In this way, the pressure / actual force can decrease (pressure build-up) while the engine speed is maintained, increases or only slightly sinks. Thus, the engine can be large, heavy and powerful designed, without compromises must be made in the rapid pressure reduction.
  • the clutch is substantially fully engaged and the motor is rotated in reverse to the pressure buildup direction.
  • the direction of rotation of the motor between pressure build-up and pressure reduction is reversed.
  • the clutch is substantially fully engaged. In this case, both the pressure build-up and the pressure reduction, a direct coupling or almost complete coupling zwi ⁇ 's actuator and motor is given.
  • the clutch is substantially fully engaged and the motor rotates in the opposite direction to the pressure build-up direction, and wherein during braking operations with automatic brake control for pressure reduction, the clutch is substantially completely disengaged and the engine rotates in the pressure build-up direction.
  • the direction of rotation is not reversed and the pressure reduction exclu ⁇ Lich realized by a complete or nearly complete From ⁇ coupling of the clutch. In this way, pressure can be quickly built up again by engaging the clutch. This can also happen several times in a sequence. Only when the control process is completed and the driver no longer expresses a braking request, the direction of rotation of the motor is set opposite to the pressure build-up direction to reduce the pressure in the brake.
  • the motor is rotated in the pressure build-up direction until the control process is completed.
  • an electrically operable brake with an electric motor and a power train, which transmits the torque of the motor to an actuator, which converts a rotational movement into a translational movement of a brake element, wherein the pressure buildup of the engine in pressure build ⁇ rotates direction and thereby presses the brake element against a brake body, wherein in the power train, a clutch is connected.
  • the brake may be an electromechanically or hydraulically actuated brake.
  • the actuator comprises an at least partially hydraulic coupling between
  • the electrically actuated brake advantageously has a power train with a transmission, wherein the clutch is arranged in the power train between the engine and transmission. This point in the power path deals with comparatively high speeds and comparatively small torques, which allows a compact design of the clutch.
  • the clutch is advantageously designed as rheological Kupp ⁇ lung with a magneto or elektrorheologi-'s material.
  • a rheological material changes its state of aggregation depending on the strength of an applied magnetic or electric field. If there is no electromagnetic field, at ordinary operating temperatures in the range from -40 to 150 ° C, the rheological material is in liquid aggregate ⁇ state before. By applying an electromagnetic field, the physical state of this material can be changed from liquid to solid in an analogous, ie continuous, manner.
  • Such a clutch has the advantages over other clutches such as friction clutches or multi-plate clutches that it is extremely maintenance-free and reliable.
  • the amendments ⁇ conclusions of the states of matter from liquid to solid liquid again, etc., are for all practical purposes and use during the typical life of an EMF of about 15 years completely reversible. Such a coupling also has no wear parts .
  • control unit can also be integrated in the brake, whereby an advantageous embodiment of a
  • electromechanical brake is realized.
  • the advantages of the invention are, in particular, that an adjustable clutch in the power train which decouples the motor from the actuator, an improvement in the speed of braking force build-up and degradation can be achieved in electro-hydraulic or mechatronic brake systems.
  • electro-hydraulic brake systems to the eccentric shaft end of the pump motor from the Mo ⁇ door shaft by said coupling can be separated.
  • ⁇ by such braking systems can be cost-effectively constructed with ⁇ space, weight and power consumption advantages.
  • FIG. 1 is an electromechanical brake according to the prior
  • FIG. 2 shows a typical application or pressure buildup characteristic
  • FIG. 3 an electrically actuated brake in one
  • FIG. 4 Pressure buildup characteristic for a brake according to
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 5 is a generalized pressure buildup curve for egg ⁇ ne brake according to FIG. Third
  • I Mot phase k and k Re u i ng b denote a constant, respectively the current, ⁇ 1 is the angular velocity, ⁇ 1 whose time derivative and the rotational moment J of the armature, the pinion and the gear, that is, the total rotation torque.
  • FIG. 1 The in FIG. 1 system is limited in principle by the direct coupling of motor 8 and ball screw 20 and Bremskol ⁇ ben 26 and the consequent direct reduction of the mechanical braking torque M MeCh with increasing ⁇ 1 . From a certain quotient F / t or a certain time derivation of the force F, F, either certain forces are no longer or only at all approachable very slowly.
  • FIG. 3 The in FIG. 3 is shown in a highly schematic manner
  • Electrically actuated brake 4 comprises, in a preferred disclosed embodiment, an electric motor 8 with pinion 10, a gear 14, a ball screw 20, a brake piston 26 and a brake pad 32.
  • a hydraulic operative connection / coupling 22 is arranged between the ball screw 20 and the brake piston 26.
  • Ball screw 20 and optionally active connection / coupling 22 thus form an actuator, which rotates a movement of the spindle nut rotatably mounted in the spindle of the ball screw in a
  • the parameter shall designate the degree of coupling.
  • Brake 2 of FIG. 1 applies during heavy pressure build-up:
  • the brake 4 according to FIG. 3 is the force F due to the
  • FIG. 4 is plotted on the abscissa 46 of the rotation angle ⁇ and on the ordinate 40, the corresponding ⁇ de force exerted by a brake force F.
  • FIG. 5 A similar diagram for operating a brake 4 according to the invention with a coupling 60 is shown in FIG. 5 is shown.
  • the rotation angle cp On the x-axis 90 is the rotation angle cp, on the y-axis 96 is the degree of coupling and on the z-axis 102, the force F is plotted.
  • P 2 again corresponds to the presence of a high clamping force, for example during the Blocking the wheel.
  • the characteristic along the y-axis 96 to the point P 3 * is now followed. How depicting ⁇ development can be seen at this, the engine speed need not be reduced in pressure reduction in this way.
  • the degradation of the Dru ⁇ ckes so happens here to some extent along the y-axis 96 perpendicular to the x-axis 90 is entirely due to the Ansteue- tion of the clutch 60th
  • the mechatronic drive can be dropped as quickly as possible in the event of a failure of the higher-level control unit, for example because of a defect in the hardware, a loss of the supply voltage, a fault in the software or the like further pressure build-up can be prevented, because when switching off (de-energized state), the electromagnetic excitation of the clutch is eliminated and then opens due to their normally open property.
  • Brake system can be an improvement for any type
  • engine-actuated application can be achieved, in which both repeated rapid reversal of the actuator motor as well as high speeds and speed gradients occur equally.
  • Fields of application are, for example, purely electromechanically actuated brakes with a corresponding electric motor for clamping force, electro-hydraulic brake systems with a pressure supply device with an electric motor or electro-hydraulically / electromechanically combined braking systems.
  • quick position ⁇ change can be achieved in ABS operations.
  • Electric motor operable piston of a piston-cylinder arrangement the electric motor for recovering delivery volume can be quickly reduced and so a regular, rapid pressure build-up can be achieved.
  • electrohydraulic brake systems with a piston pump the concepts presented here can find application.
  • the pump motor eccentric activating the piston pump are decoupled from the pump motor shaft, so that they can assume variable relative speeds (also with opposite sign / direction of rotation) due to the decoupling degree which can be controlled analogously.
  • the pump motor is kept at a predetermined speed, e.g. because a continuous control intervention is expected while the piston pump is temporarily disconnected, and does not need to start up at a resumption.
  • these systems can be provided by the introduction of a clutch in the power train for a rapid pressure reduction, which

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Abstract

A method for operating an electrically actuable brake (4) having an electric motor (8) and having a power transmission arrangement which transmits the torque of the motor (8) to an actuator which converts a rotary movement into a translatory movement of a brake element, wherein, for a build-up of pressure, the motor (8) rotates in a pressure build-up direction and thereby presses the brake element against a brake body, wherein a clutch (60) is incorporated into the power transmission arrangement, should allow for different demands on electrically actuable brakes and the operation thereof with regard to intense and/or fast pressure build-up and dissipation. For this purpose, for the build-up of pressure, the clutch (60) is substantially fully engaged and the motor (8) is rotated in the pressure build-up direction, and for the dissipation of pressure, the clutch (60) is substantially fully disengaged.

Description

Verfahren zum Betreiben einer elektrisch betätigbaren Method for operating an electrically operated
Bremse, elektrisch betätigbare Bremse und Bremssystem Brake, electrically operated brake and brake system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrisch betätigbaren Bremse mit einem elektrischen Motor und einem Kraftstrang, der das Drehmoment des Motors auf einen Aktuator überträgt, welcher eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung eines Bremselementes umwandelt, wobei zum Druckaufbau der Motor in The invention relates to a method for operating an electrically actuated brake with an electric motor and a power train, which transmits the torque of the motor to an actuator, which converts a rotational movement into a translational movement of a brake element, wherein the pressure buildup of the motor in
Druckaufbaurichtung dreht und dadurch das Bremselement gegen einen Bremskörper drückt. Sie betrifft weiterhin eine zugehörige elektrisch betätigbare Bremse und ein zugehöriges Bremssystem. Pressure build-up direction rotates and thereby presses the brake element against a brake body. It further relates to an associated electrically actuated brake and an associated brake system.
Bei Brake-by-Wire-Bremssystemen erfolgt die Ansteuerung der Bremsen elektronisch („by wire") durch eine Steuer- und Regeleinheit. Der Bremswunsch des Fahrers wird bei derartigen Systemen durch eine Betätigungseinheit mit einem Bremspedal ermittelt. Dabei wird beispielsweise der Pedalweg, also der Weg, den das Bremspedal durch Drücken des Fahrers zurück¬ legt, durch einen entsprechenden Sensor gemessen und dient der Steuer- und Regeleinheit als Eingangsgröße zur Einstel¬ lung des entsprechenden Bremsdruckes oder der entsprechenden Zuspannkraft in den Bremsen. Der Bremswunsch des Fahrers wird gewissermaßen in ein Sollbremsmoment umgewandelt, welches der Steuer- und Regelungseinheit als Sollgröße zur Einregelung des entsprechenden Bremsdruckes dient. Bei derartigen Systemen ist der Fahrer dadurch von der In brake-by-wire brake systems, the brakes are controlled electronically ("by wire") by means of a control and regulation unit The driver's braking request in such systems is determined by an actuation unit with a brake pedal, for example the pedal travel the way that the brake pedal ¬ inserted by pressing the driver's back, as measured by an appropriate sensor and the control and regulating unit is used as an input variable to the SET ¬ development of the corresponding brake pressure or the corresponding tightening force in the brakes. the driver's braking intention is to a certain extent in a target braking torque is converted, which the control and regulating unit as a target size for Adjustment of the corresponding brake pressure is used. In such systems, the driver is characterized by the
Betätigung der Bremsen entkoppelt. Dies ermöglicht z. B. die Implementation von Sicherheitsroutinen wie ABS, ESP, TCS, etc., bei denen der Bremsdruck radindividuell kurzzeitig und mehrfach erhöht und erniedrigt wird, ohne dass der Fahrer diese Vorgänge am Fuß spürt. Das so genannte „Pumpen" des Bremspedals kann auf diese Weise vermieden werden. Actuation of the brakes decoupled. This allows z. As the implementation of safety routines such as ABS, ESP, TCS, etc., in which the brake pressure is wheel individually and briefly increased and decreased several times without the driver feels these processes on the foot. The so-called "pumping" of the brake pedal can be avoided in this way.
In den oben genannten Bremssystemen werden oftmals elektromechanisch betätigbare bzw. elektromechanische Bremsen (EMB) eingesetzt. Das Zuspannen derartiger Bremsen erfolgt dabei durch das Ansteuern eines Elektromotors, dessen rota¬ torische Bewegung der Motorwelle von einem Aktuator in eine translatorische Bewegung umgesetzt wird. Durch diese trans¬ latorische Bewegung wird dann beispielsweise ein Bremskolben gegen einen Bremsbelag gefahren, welcher dann gegen eine Bremsscheibe drückt. Der Aktuator kann beispielsweise als Kugelgewindetrieb (KGT) ausgestaltet sein, wobei bei Drehen der Spindel durch den Rotor (über ein zwischengeschaltetes Getriebe) eine drehbar auf der Spindel gelagerte Spindelmut¬ ter in eine translatorische Bewegung versetzt wird, wodurch dann der Bremskolben verschoben wird. Aus der DE 10 2004 012 35 AI ist z.B. eine Betätigungseinheit für eine Electromechanically actuated or electromechanical brakes (EMB) are often used in the abovementioned brake systems. The application of such brakes is carried out by the driving of an electric motor whose rota ¬ toric movement of the motor shaft is converted by an actuator in a translational movement. By this trans ¬ latory movement then, for example, a brake piston is driven against a brake pad, which then presses against a brake disc. The actuator may be configured, for example, as a ball screw (KGT), wherein upon rotation of the spindle by the rotor (via an intermediate gear) a rotatably mounted on the spindle Spindelmut ¬ ter is placed in a translational movement, whereby then the brake piston is moved. From DE 10 2004 012 35 AI, for example, an operating unit for a
elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse bekannt. Electromechanically actuated disc brake known.
Aus der WO 2011/029812 AI ist eine „Brake-by-Wire"- Bremsanlage bekannt, bei welcher die hydraulisch From WO 2011/029812 AI a "brake-by-wire" - brake system is known, in which the hydraulic
betätigbaren Radbremsen der Bremsanlage mittels einer elektrisch ansteuerbaren Druckbereitstellungeinrichtung elektrische betätigt werden können. Hierzu ist die actuatable wheel brakes of the brake system can be actuated electrically by means of an electrically controllable pressure supply device. For this is the
Druckbereitstellungeinrichtung als eine hydraulische Pressure delivery device as a hydraulic
Zylinder-Kolben-Anordnung ausgebildet, deren Kolben von einem Elektromotor unter Zwischenschaltung eines Rotations- Translations-Getriebes betätigbar ist. Mittels des von der Druckbereitstellungeinrichtung bereitgestellten Druckes werden die Radbremsen betätigt. Cylinder-piston arrangement formed, the piston of an electric motor with the interposition of a rotary Translation gear is actuated. By means of the pressure provided by the pressure supply device, the wheel brakes are actuated.
Bei elektromechanischen Bremsen können im Vergleich zu konventionellen hydraulischen Bremssystemen starke With electromechanical brakes, powerful ones can be used compared to conventional hydraulic brake systems
Bremsdrücke auf geringen Zeitskalen erzeugt werden. Bei bekannten Systemen sind der Motor und der Aktuator über einen Kraftstrang direkt gekoppelt. Mit anderen Worten: Die mechanische Ausgangsgröße (Druckkraft) und die mechanische Eingangsgröße (Motorlage bzw. Drehzahl) sind direkt Brake pressures are generated on small time scales. In known systems, the motor and the actuator are directly coupled via a power train. In other words: The mechanical output quantity (pressure force) and the mechanical input quantity (motor position or speed) are direct
gekoppelt . coupled.
Speziell im Regelfall (z.B. durch ein Antiblockiersystem (ABS), elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), Especially as a rule (for example by an anti-lock braking system (ABS), electronic stability program (ESP),
Traktionskontrollsystem (TCS), ...) sind sowohl extrem große und schnelle Druck- bzw. Krafthübe als auch schnelle Traction Control System (TCS), ...) are both extremely large and fast pressure or force strokes as well as fast
VorZeichenwechsel (Druckaufbau/Druckabbau/Druckaufbau/...) erforderlich. Der offensichtliche Widerspruch zwischen großem Druckhub bzw. Druckaufbau, d.h. |dF/dt|»0, wobei F die Spannkraft und t die Zeit bezeichnen und dessen Change of characters (pressure increase / pressure reduction / pressure increase / ...) required. The obvious contradiction between a large pressure stroke or pressure build-up, i. | dF / dt | »0, where F denotes the tension force and t the time and its
wiederholt schnellem Vorzeichenwechsel, | d2 F/dt 2 | >>0 , wird besonders gut erkennbar, wenn man den zeitlichen repeated rapid change of sign, | d 2 F / dt 2 | >> 0, becomes particularly well recognizable if one considers the temporal
Drehzahlverlauf der Motorwelle betrachtet: Einerseits erfordert nämlich großer Hub eine hohe Motordrehzahl. Considered speed curve of the motor shaft: On the one hand, namely large stroke requires a high engine speed.
Andererseits bedingt ein schneller Vorzeichenwechsel, d.h. ein schneller Wechsel von Druckauf- und Druckabbau eine niedrige Motordrehzahl bzw. stetige Wiederbeschleunigung. On the other hand, a fast sign change, i. a quick change of Druckauf- and pressure reduction a low engine speed or steady re-acceleration.
Anhand daraus folgender Voraussetzungen an die Konstruktion einer entsprechenden elektrisch betätigbaren Bremse mit einem elektrischen Motor wird der entstehende Design- Konflikt offensichtlich: Für hohe Druck- bzw. Krafthübe sind große, schwere, momentenstarke Aktuatormotoren notwendig. Für die Realisierung von einer schnellen Dynamik (Druckaufbau/Druckabbau) sind dagegen kleine, leichte, über geringes Rotationsmoment verfügende Motoren vorteilhaft. Based on the following requirements for the construction of a corresponding electrically actuated brake with an electric motor, the resulting design conflict becomes obvious: For high pressure or force strokes, large, heavy, torque-strong actuator motors are necessary. For the realization of a fast dynamics (pressure build-up / pressure reduction), on the other hand, small, lightweight motors with low rotational torque are advantageous.
Ein derartiger Konflikt wird in heutigen Bremsen-Designs vermieden bzw. durch einen Kompromiss in der Auslegung des entsprechenden Motors, der in beiden Fällen keine optimale Performance bietet, behandelt. Such a conflict is avoided in today's brake designs or dealt with by a compromise in the design of the corresponding engine, which does not offer optimal performance in both cases.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, diese Situ¬ ation zu verbessern und die unterschiedlichen Anforderungen an elektrisch betätigbare Bremsen und ihren Betrieb in The invention is therefore based on the object to improve this Situ ¬ tion and the different requirements for electrically actuated brakes and their operation in
Hinblick auf starken bzw. schnellen Druckaufbau und -abbau gleichzeitig zu erfüllen, so dass gängige Kompromisse nicht mehr eingegangen werden müssen. In view of strong or rapid pressure build-up and -down simultaneously, so that common compromises do not need to be taken.
In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe, insbesondere bei schnellen Regelungsvorgängen, in einer ersten Variante dadurch gelöst, dass zum Druckaufbau die Kupp¬ lung im Wesentlichen vollständig eingekuppelt wird und der Motor in Druckaufbaurichtung dreht, und dass zum Druckabbau die Kupplung im Wesentlichen vollständig ausgekuppelt wird. Mit im Wesentlichen vollständiger Ein- oder Auskupplung ist dabei gemeint, dass ganz oder nahezu ganz ausgekuppelt wird, wobei damit Bereiche von ca. 90 bis 100 % gemeint sind. With respect to the method, the above object is, in particular in fast control operations achieved in a first variant in that for pressure build the Kupp ¬ lung is substantially completely engaged, and the motor rotates in the direction of pressure buildup, and that to reduce the pressure, the clutch is substantially is completely disengaged. By substantially complete engagement or disengagement is meant that disengages completely or almost completely, which means ranges of about 90 to 100%.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Bevorzugt handelt es sich um eine elektrisch betätigbare Bremse mit einem elektrischen Motor und einem Kraftstrang, der das Drehmoment des Motors auf einen Aktuator überträgt, welcher eine rotatorische Bewegung einer in einer  It is preferably an electrically actuated brake with an electric motor and a power train, which transmits the torque of the motor to an actuator, which rotates a movement in one
Spindelmutter drehbar gelagerten Spindel in eine Spindle nut rotatably mounted spindle in one
translatorische Bewegung eines mit der Spindelmutter gekop- pelten Bremselementes umwandelt. translatory movement of a spindle nut pelten Bremselementes converted.
Alternativ handelt es sich bevorzugt um eine elektrisch betätigbare Bremse mit einem elektrischen Motor und einem Kraftstrang, der das Drehmoment des Motors auf einen Alternatively, it is preferably an electrically actuated brake with an electric motor and a power train, the torque of the engine to a
Aktuator überträgt, welcher eine rotatorische Bewegung über eine Hydraulikpumpe in eine translatorische Bewegung eines Bremselementes umwandelt. Actuator transmits, which converts a rotary motion via a hydraulic pump into a translational movement of a brake element.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass ein wesentlicher Grund für die oben genannten Design-Kompromisse bei der Auslegung des Elektromotors einer elektrisch The invention is based on the consideration that an essential reason for the above design compromises in the design of the electric motor of an electric
betätigbaren Bremse in der direkten bzw. starren Kopplung von Motor und Aktuator liegt. Wie nunmehr erkannt wurde, lässt sich dieser Design-Konflikt bzw. Kompromiss vermeiden, indem diese starre bzw. direkte Verbindung aufgelöst wird und in den Kraftstrang, der das Drehmoment des Elektromotors auf den Aktuator überträgt, eine Kupplung geschaltet wird, wobei diese derart angesteuert wird, dass beim Druckaufbau fast oder vollständig eingekuppelt wird, so dass das volle Drehmoment des Motors zur Verfügung steht, dass aber zum Druckabbau nahezu oder ganz ausgekuppelt wird. operable brake is in the direct or rigid coupling of the motor and actuator. As has now been recognized, this design conflict or compromise can be avoided by resolving this rigid or direct connection and by switching a clutch into the power train which transfers the torque of the electric motor to the actuator, the latter being controlled in this way in that the pressure build-up is almost or completely engaged, so that the full torque of the engine is available, but that it is almost or completely decoupled for pressure reduction.
Auf diese Weise kann ein Druckabbau erzielt werden, ohne dass der Motor seine Drehrichtung ändern muss. Das heißt, um kurzzeitig einen Druckabbau zu ermöglichen, genügt es, den Aktuator vom Motor zu entkoppeln. Sobald ausgekuppelt worden ist, sind in gewisser Weise Drehzahl und Drehrichtung des Motors beliebig, da diese auf Grund des nicht vorhandenen Kraftschlusses irrelevant sind. Die Entkopplung kann bei¬ spielsweise durch eine steuerbare Kopplung in Form einer (mechanischen) Kupplung erreicht werden. Auf diese Weise kann der Druck/Kraftistwert sinken (Druckaufbau) , während die Motordrehzahl gehalten bleibt, steigt oder nur leicht sinkt. Somit kann der Motor groß, schwer und momentenstark ausgestaltet sein, ohne dass Kompromisse beim schnellen Druckabbau gemacht werden müssen. In this way, a pressure reduction can be achieved without the motor has to change its direction of rotation. That is, in order to enable a short-term pressure reduction, it is sufficient to decouple the actuator from the engine. Once disengaged, the speed and direction of rotation of the motor are arbitrary in some ways, as they are irrelevant due to the non-existing frictional connection. The decoupling can be achieved in ¬ example by a controllable coupling in the form of a (mechanical) coupling. In this way, the pressure / actual force can decrease (pressure build-up) while the engine speed is maintained, increases or only slightly sinks. Thus, the engine can be large, heavy and powerful designed, without compromises must be made in the rapid pressure reduction.
Das oben beschriebene Verfahren zur Ansteuerung einer elektrisch betätigbaren Bremse hat auch gegenüber The above-described method for driving an electrically actuated brake also has opposite
herkömmlichen Systemen Vorteile bei einem nach einem conventional systems advantages in one after one
Druckabbau benötigten anschließenden Druckwiederaufbau. In diesem Fall kann nämlich statt des sonst üblichen und benötigten Reversierens bzw. Wiederanlaufen des Motorankers in Zuspann- bzw. Druckaufbaurichtung der Kraftschluss über das Einkuppeln der Kupplung wieder hergestellt werden. Die Motordrehzahl sinkt dabei nur kurz unter das Nominalniveau, um anschließend wieder zu steigen. Die Motordrehzahl muss i diesen Fällen also nicht erst von Null oder gar Gegenrichtung gegen einen Widerstand (der herrschende Brems¬ druck bzw. die Spannkraft) und Motoranker/Rotationsmoment auf Nominaldrehzahl hochgefahren werden. Pressure reduction needed subsequent pressure rebuilding. In this case, instead of the usual and required reversing or restart of the motor armature in Zuspann- or pressure buildup direction of the frictional connection on the engagement of the clutch can be restored. The engine speed drops only briefly below the nominal level, and then rise again. The engine speed i also needs to be ramped up / rotational torque to nominal speed these cases not only of zero or even opposite direction against resistance (the ruling brake ¬ pressure or tension) and motor armature.
Insbesondere bei schnellen Regelvorgängen ist es vorteil¬ haft, wenn der Motor beim Druckabbau in Druckaufbaurichtung (weiter) dreht. Das heißt, der Bremsdruck wird im Wesentli¬ chen durch das Entkoppeln von Motor und Aktuator abgebaut. Vorteilhafterweise wird beim Wiederaufbau von Druck der Mo¬ tor in Druckaufbaurichtung gedreht und die Kupplung eingekuppelt. Während einer Sequenz von Druckaufbau und Druck¬ abbau muss also die Drehrichtung des Motors nicht umgekehrt werden. Eine derartige Ansteuerung bzw. Regelung der Bremse ist besonders bei schnellen Regelungsprozessen wie ABS, ESP TCS, etc. vorteilhaft. In particular, in fast control operations, it is advantageous ¬ way, when the engine (on) to rotate at the pressure reduction in pressure build-up direction. That is, the brake pressure is reduced in Wesentli ¬ Chen by the decoupling of the engine and actuator. Advantageously, when rebuilding pressure, the motor is rotated in the pressure build-up direction and the clutch is engaged. During a sequence of pressure increase and pressure ¬ degrading thus the direction of rotation of the motor must not be reversed. Such control or regulation of the brake is particularly advantageous in fast control processes such as ABS, ESP TCS, etc.
In einer zweiten Variante des Verfahrens wird die oben ge¬ nannte Aufgabe, insbesondere in Normalbetrieb der Bremse, gelöst, indem zum Druckabbau die Kupplung im Wesentlichen vollständig eingekuppelt und der Motor entgegengesetzt zur Druckaufbaurichtung gedreht wird. Im Gegensatz zu der ersten Variante des Verfahrens wird hier also die Drehrichtung des Motors zwischen Druckaufbau und Druckabbau umgekehrt. Sowohl beim Druckaufbau als auch beim Druckabbau wird die Kupplung im Wesentlichen vollständig eingekuppelt. In diesem Fall ist also sowohl beim Druckaufbau als auch beim Druckabbau eine direkte Kopplung oder eine nahezu vollständige Kopplung zwi¬ schen Aktuator und Motor gegeben. In a second variant of the process the ge ¬ above-mentioned object, in particular dissolved in normal operation of the brake by the pressure reduction, the clutch is substantially fully engaged and the motor is rotated in reverse to the pressure buildup direction. In contrast to the first variant of the method so here the direction of rotation of the motor between pressure build-up and pressure reduction is reversed. Both the pressure build-up and the pressure reduction, the clutch is substantially fully engaged. In this case, both the pressure build-up and the pressure reduction, a direct coupling or almost complete coupling zwi ¬ 's actuator and motor is given.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer elektrisch betätigbaren The above object is further achieved by a method for operating an electrically actuated
Bremse, wobei zum Druckaufbau der Motor in Brake, where to build up pressure in the engine
Druckaufbaurichtung dreht und dadurch das Bremselement gegen einen Bremskörper gedrückt wird, wobei in den Kraftstrang eine Kupplung geschaltet ist, wobei bei gewöhnlichen  Pressure build-up direction rotates and thereby the brake element is pressed against a brake body, wherein in the power train, a clutch is connected, wherein in ordinary
Bremsvorgängen zum Druckabbau die Kupplung im Wesentlichen vollständig eingekuppelt wird und der Motor entgegengesetzt zur Druckaufbaurichtung dreht, und wobei bei Bremsvorgängen mit automatischer Regelung der Bremse zum Druckabbau die Kupplung im Wesentlichen vollständig ausgekuppelt wird und der Motor in Druckaufbaurichtung dreht. Braking operations for pressure reduction, the clutch is substantially fully engaged and the motor rotates in the opposite direction to the pressure build-up direction, and wherein during braking operations with automatic brake control for pressure reduction, the clutch is substantially completely disengaged and the engine rotates in the pressure build-up direction.
Das heißt, in gewöhnlichen Bremssituationen, in denen der Fahrer das Fahrzeug zum Stillstand bringt, und die auf ge¬ genüber Regelvorgängen vergleichsweise großen Zeitskalen geschehen, wird durch die im Wesentlichen vollständige Ein- kupplung eine direkte Verbindung zwischen Motor und Aktuator geschaffen, um durch die Umkehrung der Drehrichtung den Druckabbau über den Motor zu leisten. In derartigen Situationen ist bei einem Druckabbau eine extrem schnelle Umkehr der Drehrichtung des Motors nicht erforderlich. Durch die Umkehrung der Drehrichtung des Motors zwischen Druckaufbau und -abbau kann bei einem Druckabbau nach einem gewöhnlichen Bremsvorgang der Bremskolben auch wieder bis zum Anschlag zurückgefahren werden. That is, in ordinary braking situations in which the driver brings the vehicle to a standstill, and that happen to ge ¬ genüber control operations comparatively large time scales, a direct connection between the motor and the actuator is provided by the substantially clutch fully input to go through the Reversal of the direction of rotation to make the pressure reduction via the engine. In such situations, extremely rapid reversal of the direction of rotation of the engine is not required in a pressure reduction. By reversing the direction of rotation of the motor between pressure build-up and -down can also reduce the pressure on a normal braking the brake piston to the stop be reduced.
Bei schnellen Regelvorgängen wird die Drehrichtung des Motors dagegen nicht umgekehrt und der Druckabbau ausschlie߬ lich durch ein vollständiges oder nahezu vollständiges Aus¬ kuppeln der Kupplung realisiert. Auf diese Weise kann auch schnell wieder Druck durch Einkuppeln der Kupplung aufgebaut werden. Dies kann auch in einer Sequenz mehrfach geschehen. Erst wenn der Regelungsvorgang abgeschlossen ist und der Fahrer keinen Bremswunsch mehr äußert, wird zum Druckabbau in der Bremse die Drehrichtung des Motors entgegengesetzt zur Druckaufbaurichtung eingestellt. Vorteilhafterweise wird bei einem automatischen Regelvorgang der Bremse der Motor so lange in Druckaufbaurichtung gedreht, bis der Regelvorgang abgeschlossen ist. In fast control operations, however, the direction of rotation is not reversed and the pressure reduction exclu ¬ Lich realized by a complete or nearly complete From ¬ coupling of the clutch. In this way, pressure can be quickly built up again by engaging the clutch. This can also happen several times in a sequence. Only when the control process is completed and the driver no longer expresses a braking request, the direction of rotation of the motor is set opposite to the pressure build-up direction to reduce the pressure in the brake. Advantageously, in an automatic control operation of the brake, the motor is rotated in the pressure build-up direction until the control process is completed.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine elektrisch betätigbare Bremse mit einem elektrischen Motor und einem Kraftstrang, der das Drehmoment des Motors auf einen Aktuator überträgt, welcher eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung eines Bremselementes umwandelt, wobei zum Druckaufbau der Motor in Druckaufbau¬ richtung dreht und dadurch das Bremselement gegen einen Bremskörper drückt, wobei in den Kraftstrang eine Kupplung geschaltet ist. The above object is further achieved by an electrically operable brake with an electric motor and a power train, which transmits the torque of the motor to an actuator, which converts a rotational movement into a translational movement of a brake element, wherein the pressure buildup of the engine in pressure build ¬ rotates direction and thereby presses the brake element against a brake body, wherein in the power train, a clutch is connected.
Bei der Bremse kann es sich um eine elektromechanisch oder hydraulisch betätigbare Bremse handeln. Im Falle einer hydraulisch betätigbaren Bremse umfasst der Aktuator eine zumindest teilweise hydraulische Kopplung zwischen The brake may be an electromechanically or hydraulically actuated brake. In the case of a hydraulically actuated brake, the actuator comprises an at least partially hydraulic coupling between
Spindelmutter und Bremselement. Im Falle einer Spindle nut and brake element. In case of a
elektromechanisch betätigbare Bremse ist die Spindelmutter rein mechanisch mit dem Bremselement gekoppelt. Die elektrisch betätigbare Bremse weist vorteilhafterweise einen Kraftstrang mit einem Getriebe auf, wobei die Kupplung im Kraftstrang zwischen Motor und Getriebe angeordnet ist. Diese Stelle im Kraftpfad handelt mit vergleichsweise großen Drehzahlen und vergleichsweise kleinen Drehmomenten, was eine kompakte Bauweise der Kupplung ermöglicht. electromechanically actuated brake, the spindle nut is purely mechanically coupled to the brake element. The electrically actuated brake advantageously has a power train with a transmission, wherein the clutch is arranged in the power train between the engine and transmission. This point in the power path deals with comparatively high speeds and comparatively small torques, which allows a compact design of the clutch.
Die Kupplung ist vorteilhafterweise als rheologische Kupp¬ lung mit einem magnetorheologischen oder elektrorheologi- schen Werkstoff ausgestaltet. Ein derartiges rheologisches Material ändert seinen Aggregatzustand in Abhängigkeit von der Stärke eines angelegten magnetischen bzw. elektrischen Feldes. Wenn kein elektromagnetisches Feld vorliegt, liegt bei gewöhnlichen Betriebstemperaturen im Bereich von -40 bis 150 °C das rheologische Material in flüssigem Aggregat¬ zustand vor. Durch Anlegen eines elektromagnetischen Feldes kann der Aggregatzustand dieses Materials in analoger, d. h. kontinuierlicher, Weise von flüssig nach fest verändert werden. Eine derartige Kupplung hat gegenüber anderen Kupplungen wie Reibkupplungen bzw. Lamellenkupplungen die Vorteile, dass sie extrem wartungsfrei und zuverlässig ist. Die Ände¬ rungen der Aggregatzustände von flüssig zu fest zu wieder flüssig usw. sind in allen praktischen Einsatzzwecken und während der typischen Lebenszeit einer EMB von ca. 15 Jahren absolut reversibel. Eine derartige Kupplung weist zudem kei¬ ne Verschleißteile auf. The clutch is advantageously designed as rheological Kupp ¬ lung with a magneto or elektrorheologi-'s material. Such a rheological material changes its state of aggregation depending on the strength of an applied magnetic or electric field. If there is no electromagnetic field, at ordinary operating temperatures in the range from -40 to 150 ° C, the rheological material is in liquid aggregate ¬ state before. By applying an electromagnetic field, the physical state of this material can be changed from liquid to solid in an analogous, ie continuous, manner. Such a clutch has the advantages over other clutches such as friction clutches or multi-plate clutches that it is extremely maintenance-free and reliable. The amendments ¬ conclusions of the states of matter from liquid to solid liquid again, etc., are for all practical purposes and use during the typical life of an EMF of about 15 years completely reversible. Such a coupling also has no wear parts .
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Bremssystem mit einer oben beschriebenen elektrisch The above object is further achieved by a braking system with an electrical described above
betätigbaren Bremse und einer Steuer- und Regeleinheit mit Mitteln zur Ausführung eines oben genannten Verfahrens. Die Steuer- und Regeleinheit kann auch in die Bremse integriert sein, wodurch eine vorteilhafte Ausgestaltung einer operable brake and a control unit with means for carrying out a method mentioned above. The control unit can also be integrated in the brake, whereby an advantageous embodiment of a
elektromechanischen Bremse realisiert wird. Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass durch eine ansteuerbare Kupplung im Kraftstrang die den Motor von dem Aktuator entkoppelt, eine Verbesserung der Geschwindigkeit beim Bremskraftaufbau und -abbau in elektro- hydraulischen oder mechatronischen Bremssystemen erreicht werden kann. Bei elektrohydraulischen Bremssystemen kann dazu das exzentrische Wellenende des Pumpenmotors von der Mo¬ torwelle durch die genannte Kupplung getrennt werden. Da¬ durch können derartige Bremssysteme kosteneffizient mit Bau¬ raum, Gewichts- und Stromaufnahmevorteilen konstruiert werden. Durch die Entkupplung von Motor und Aktuator beim electromechanical brake is realized. The advantages of the invention are, in particular, that an adjustable clutch in the power train which decouples the motor from the actuator, an improvement in the speed of braking force build-up and degradation can be achieved in electro-hydraulic or mechatronic brake systems. In the electro-hydraulic brake systems to the eccentric shaft end of the pump motor from the Mo ¬ door shaft by said coupling can be separated. As ¬ by such braking systems can be cost-effectively constructed with ¬ space, weight and power consumption advantages. By decoupling the motor and actuator during
Bremsdruckabbau kann die Spannkraft bzw. der Bremsdruck ra¬ pide gesenkt werden, unabhängig von der Motordrehzahl bzw. Richtung. Diese Eigenschaft kann für eine Verbesserung der Regelperformance der entsprechenden Bremsen genutzt werden. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden über die Eliminierung der Notwendigkeit der rapiden Drehrichtungsumkehr des Motors die dabei üblicherweise entste¬ henden Stromspitzen und damit sprungartigen Bordnetzbelastungen eliminiert. Auf Grund der Eliminierung der Notwendig¬ keit der rapiden Drehrichtungsumkehr des Motors bei schnellen Regelungsvorgängen, d. h. durch den Wegfall der Dynamikanforderungen an den Motor, muss dieser nicht für entsprechende hohe Dynamik ausgelegt werden. Brake pressure reduction, the clamping force and the brake pressure ra ¬ pide can be lowered, regardless of the engine speed or direction. This feature can be used to improve the control performance of the corresponding brakes. By applying the method of the invention are the elimination of the need for rapid reversal of rotation of the engine, thereby eliminating usually entste ¬ Henden current peaks and abrupt board network loads. Due to the elimination of the need ¬ speed of rapid reversal of the motor in fast control operations, ie by eliminating the dynamic requirements of the engine, this must not be designed for appropriate high dynamics.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Ansicht: An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. In it show in a highly schematic view:
FIG. 1 eine elektromechanische Bremse nach dem Stand der FIG. 1 is an electromechanical brake according to the prior
Technik mit einem elektrischen Motor, einem Getriebe, einem Kugelgewindetrieb, einem Bremskolben und einem Bremsbelag, FIG. 2 eine typische Zuspann- bzw. Druckaufbaukennlinie, Technology with an electric motor, a gearbox, a ball screw, a brake piston and a brake pad, FIG. FIG. 2 shows a typical application or pressure buildup characteristic, FIG.
FIG. 3 eine elektrisch betätigbare Bremse in einer FIG. 3 an electrically actuated brake in one
bevorzugten Aus führungs form mit einem elektrischen Motor, einer Kupplung, einem Getriebe, einem  preferred embodiment with an electric motor, a clutch, a transmission, a
Kugelgewindetrieb, einem Bremskolben und einem Ball screw, a brake piston and a
Bremsbelag, Brake pad,
FIG. 4 Druckaufbaukennlinie für eine Bremse gemäß FIG. 4 Pressure buildup characteristic for a brake according to
FIG. 1, und  FIG. 1, and
FIG. 5 eine verallgemeinerte Druckaufbaukennlinie für ei¬ ne Bremse gemäß FIG. 3. FIG. 5 is a generalized pressure buildup curve for egg ¬ ne brake according to FIG. Third
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszei¬ chen versehen. Identical parts are provided in all figures with the same Bezugszei ¬ chen.
Bei der in FIG. 1 dargestellten elektromechanischen Bremse 2 gemäß dem Stand der Technik gibt der elektrische Motor 8 über eine Motorwelle (nicht dargestellt) mit einem zugehöri¬ gen Ritzel 10 ein Motordrehmoment Mi ab. Dabei bezeichnet φ den Drehwinkel der Motorwelle und ω1 die entsprechende Win¬ kelgeschwindigkeit. Nach einem Getriebe 14 liegen dann am Kraftstrang das Drehmoment M3 und die Winkelgeschwindigkeit ω3 vor. Durch einen Kugelgewindetrieb (KGT) 20 wird diese rotatorische Bewegung in eine lineare Kraft Fi übersetzt, mit der ein Bremskolben 26 gegen einen Bremsbelag 32 gedrückt wird. Die auf diese Weise generierte Kraft Fi bzw. F ist eineIn the in FIG. 1 illustrated electromechanical brake 2 according to the prior art, the electric motor 8 via a motor shaft (not shown) with an affiliated ¬ pinion 10, an engine torque Mi from. Here, φ denotes the rotation angle of the motor shaft and ω 1, the corresponding Win ¬ kelgeschwindigkeit. After a gear 14 are then the power train, the torque M 3 and the angular velocity ω 3 before. By a ball screw (KGT) 20, this rotational movement is translated into a linear force Fi, with a brake piston 26 is pressed against a brake pad 32. The force Fi or F generated in this way is one
Funktion des Drehwinkels cp, d. h. F = f (φ) , wobei gilt: F>0 beim Druckaufbau und F < 0 beim Druckabbau. Die Kraft F bzw. Fi als Funktion des Drehwinkels φ ist dazu in FIG. 2 darge¬ stellt. Auf der Abszisse 46 ist der Drehwinkel φ und auf der Ordinate 40 die Kraft F aufgetragen. Die Kurve 50 verdeut¬ licht den Kraftverlauf als Funktion des Drehwinkels cp. Das mechanische Drehmoment MMeCh / welches dem vom Motor abge¬ gebenen Motordrehmoment Mi entspricht, setzt sich zusammen aus den ursprünglich von dem Motor generierten Drehmoment MMot, abzüglich der durch die geschwindigkeitsabhängige Rei¬ bung und die Beschleunigung konsumierten Drehmomente, d. h.Function of the angle of rotation cp, ie F = f (φ), where: F> 0 during pressure build-up and F <0 during pressure reduction. The force F or Fi as a function of the angle of rotation φ is shown in FIG. 2 darge ¬ represents. On the abscissa 46, the angle of rotation φ and on the ordinate 40, the force F is plotted. Curve 50 verdeut ¬ light the force curve as a function of the angle of rotation cp. The mechanical torque M / mechanically by the engine which corresponds to the abge ¬ given engine torque Mi, is composed of the originally generated by the motor torque M Mot, less consumed by the speed-dependent Rei ¬ bung and the acceleration torques, ie
M Mech =MMO, -MRe,bu„g -M BescMeumgu„g ■ Es kann weiterhin ausgedrückt werden als MMech = kMot * IPhase (t) - kReibung * ω1 - M1 . Hierbei bezeichnen kMot und kReibung jeweils Konstanten, IPhase den Strom, ω1 die Winkelgeschwindigkeit, ώ1 deren zeitliche Ableitung und J das Rotationsmoment von Anker, Ritzel und Getriebe, d. h. das Gesamtrotationsmoment . M Mech = M M O , - M R e , bu " g - M BescMeu mg u" g It can be further expressed as M Mech = k Mot * I phase (t) - k friction * ω 1 - M 1 . Here, I Mot phase k and k Re u i ng b denote a constant, respectively the current, ω 1 is the angular velocity, ώ 1 whose time derivative and the rotational moment J of the armature, the pinion and the gear, that is, the total rotation torque.
Anhand von obiger Gleichung erkennt man, dass sich das mechanische Drehmoment MMeCh verringert, wenn sich ώ1 vergrö¬ ßert. Mit anderen Worten: Je größer ώ1 , d. h. die zeitliche Änderung von ώ1 , wird, umso geringer wird das zur Verfügung stehende Drehmoment MMeCh - Da Regelfunktionen wie ABS, TCS, ESP, etc. naturgemäß rapiden Kraftaufbau und Kraftabbau in sehr kurzer Zeit erfordern, d. h. |dF/dt|»0, muss am Based on the above equation, it is seen that the mechanical torque M Mech decreases when magnification ßert ¬ ώ. 1 In other words, the greater ώ 1 , ie the time change of ώ 1 , becomes, the lower the available torque M MeCh - Since control functions such as ABS, TCS, ESP, etc. naturally rapid power and force reduction in a very short time require, ie | dF / dt | »0, must on
Aktuator-Motor sehr oft und schnell die Drehrichtung Actuator motor very often and fast the direction of rotation
umgekehrt bzw. reversiert werden und unmittelbar erneut be¬ schleunigt werden, d. h. | ώ1 \ >>0. Dies führt zu einem gerin¬ gen abgegebenen Moment MMeCh und daher zu einer geringen maxi¬ malen Spannkraft. reversed or reversed and immediately be ¬ accelerated again, ie | ώ 1 \ >> 0. This leads to a clotting ¬ gen output torque M mech and therefore a low maxi ¬ paint tone.
Das in FIG. 1 dargestellte System ist durch die direkte Kopplung von Motor 8 und Kugelgewindetrieb 20 bzw. Bremskol¬ ben 26 und der daraus folgenden direkten Verringerung des mechanischen Bremsmoments MMeCh bei steigendem ώ1 systemisch prinzipbedingt limitiert. Ab einem gewissen Quotient F/ t bzw. einer gewissen zeitlichen Ableitung der Kraft F, F , sind entweder gewisse Kräfte überhaupt nicht mehr oder nur sehr langsam anfahrbar. The in FIG. 1 system is limited in principle by the direct coupling of motor 8 and ball screw 20 and Bremskol ¬ ben 26 and the consequent direct reduction of the mechanical braking torque M MeCh with increasing ώ 1 . From a certain quotient F / t or a certain time derivation of the force F, F, either certain forces are no longer or only at all approachable very slowly.
Die in FIG. 3 stark schematisiert dargestellte The in FIG. 3 is shown in a highly schematic manner
erfindungsgemäße elektrisch betätigbare Bremse 4 weist in einer bevorzugten Aus führungs form einen elektrischen Motor 8 mit Ritzel 10, ein Getriebe 14, einen Kugelgewindetrieb 20, einen Bremskolben 26 und einen Bremsbelag 32 auf. Optional ist zwischen Kugelgewindetrieb 20 und Bremskolben 26 eine hydraulische Wirkverbindung / Kopplung 22 angeordnet. Electrically actuated brake 4 according to the invention comprises, in a preferred disclosed embodiment, an electric motor 8 with pinion 10, a gear 14, a ball screw 20, a brake piston 26 and a brake pad 32. Optionally, a hydraulic operative connection / coupling 22 is arranged between the ball screw 20 and the brake piston 26.
Kugelgewindetrieb 20 und gegebenenfalls Wirkverbindung / Kopplung 22 bilden somit einen Aktuator, welcher eine rotatorische Bewegung der in der Spindelmutter drehbar gelagerten Spindel des Kugelgewindetriebs in eine Ball screw 20 and optionally active connection / coupling 22 thus form an actuator, which rotates a movement of the spindle nut rotatably mounted in the spindle of the ball screw in a
translatorische Bewegung des mit der Spindelmutter translational movement of the with the spindle nut
wirkgekoppelten Bremskolbens 26 umwandelt. operatively coupled brake piston 26 converted.
Im Unterschied zu der in FIG. 1 dargestellten Bremse 2 ist zwischen elektrischem Motor 8 und Getriebe 14 eine Kupplung 60 geschaltet. Dadurch ist die Bremse 4 gemäß FIG. 3 dazu ausgelegt, einen Druckabbau zu ermöglichen, ohne dass die Drehrichtung des elektrischen Motors 8 umgekehrt werden muss . In contrast to the in FIG. 1 illustrated brake 2 is connected between the electric motor 8 and gear 14, a clutch 60. As a result, the brake 4 according to FIG. 3 designed to allow a pressure reduction, without the direction of rotation of the electric motor 8 must be reversed.
Im Folgenden soll der Parameter den Kopplungsgrad bezeichnen. Hierbei bezeichnet a = 1 eine vollständige Einkupplung bzw. -kopplung und a=0 bezeichnet eine vollständige Entkopp¬ lung, aeif{0...l}. Als Zielvorgabe für einen Kupplungsbetrieb, der sich für schnelle Regelvorgänge eignet, gilt In the following, the parameter shall designate the degree of coupling. Here, = 1 indicates a complete clutch engagement or heat- and a = 0 indicates a complete Entkopp ¬ lung, AEIF {0 ... l}. As a target for a clutch operation, which is suitable for fast control operations, applies
- 1/(5 ms)&<d &<+ \/(\0ms) . Das Drehmoment, welches vom elektrischen Motor 8 aus gesehen nun hinter der Kupplung 60 vorliegt, wird mit M2, die entsprechende Winkelgeschwindigkeit mit ω2 bezeichnet. Der zugehörige Drehwinkel wird hier mit γ bezeichnet. Hinter dem Getriebe 14 liegen dann ein Dreh- moment M3 und eine zugehörige Winkelgeschwindigkeit co3 vor. Auf Grund der Kupplung 60 wird die direkte Kopplung zwischen elektrischem Motor 8 und Kugelgewindetrieb 20 bzw. der translatorischen Bewegung des Bremskolbens 26 gelöst. Eine starre Kopplung ist weiterhin vorhanden bei a = 1 , der Motor 8 ist vollständig entkoppelt bei a=0. - 1 / (5 ms) &<d&<+ \ / (\ 0ms). The torque which, viewed from the electric motor 8, is now behind the clutch 60 is denoted by M 2 , the corresponding angular speed by ω 2 . The associated angle of rotation is designated here by γ. Behind the gear 14 are then a rotary moment M 3 and an associated angular velocity co 3 ago. Due to the coupling 60, the direct coupling between the electric motor 8 and ball screw 20 and the translational movement of the brake piston 26 is achieved. A rigid coupling is still present at a = 1, the motor 8 is completely decoupled at a = 0.
Im Folgenden soll der Betrieb der Bremse 2 aus FIG. 1 und der Bremse 4 aus FIG. 3 bei zwei verschiedenen  In the following, the operation of the brake 2 of FIG. 1 and the brake 4 of FIG. 3 at two different
Betriebssituationen verglichen werden. Als erstes soll bei der jeweiligen Bremse eine schnellstmögliche Druckminderung aus einem starken Kraftaufbau heraus erfolgen. Bei der Operating situations are compared. First of all, the fastest possible pressure reduction from a strong force build-up should take place with the respective brake. In the
Bremse 2 aus FIG. 1 gilt während des starken Druckaufbaus:Brake 2 of FIG. 1 applies during heavy pressure build-up:
| |»0, ^^»O. Bei der Bremse 4 gemäß FIG. 3 gilt: | | »0, ^^» O. In the brake 4 according to FIG. 3 applies:
| |»0, \ω1\= I ω2 I »0, α = 1. Das heißt, zum starken | | 0, \ ω 1 \ = I ω 2 I »0, α = 1. That is, to the strong
Druckaufbau wird hier die Kupplung 60 voll eingekuppelt. In beiden Fällen soll nun der Druck schnellstmöglich abgebaut werden, d. h. der Sollzustand \F |<<0 schnellstmöglich erreicht werden. Pressure build-up, the clutch 60 is fully engaged here. In both cases, the pressure should be reduced as quickly as possible, d. H. the nominal state \ F | << 0 can be reached as quickly as possible.
Nun gilt für die Bremse 2 gemäß FIG. 1, dass die Kraft F eine direkte Funktion des Drehwinkels φ und eine direkte Funktion der Winkelgeschwindigkeit ω1 ist, d. h. F = f (φ) = g ( ω1 ) . Bei der Bremse 4 gemäß FIG. 3 ist die Kraft F auf Grund des Now applies to the brake 2 according to FIG. 1 that the force F is a direct function of the rotation angle φ and a direct function of the angular velocity ω 1 , ie F = f (φ) = g (ω 1 ). In the brake 4 according to FIG. 3 is the force F due to the
Vorhandenseins der Kupplung 60 und der Tatsache, dass in diesem Fall nun zum Druckabbau ausgekuppelt wird, d. h. Presence of the coupling 60 and the fact that in this case is now disengaged for pressure reduction, d. H.
von dem Wert 1, den es während des schnellen Druckaufbaus hatte auf einen niedrigeren Wert gesetzt wird, nicht mehr eine direkte Funktion von cp, sondern nun eine Funktion (/), d. h. eine Funktion des Drehwinkels hinter der Kupplung 60 bzw. eine Funktion g((02 ) und damit eine Funktion
Figure imgf000016_0001
, d. h. F = f(y) = g(ß»2 ) = cifjOj ) . Da nun zur Entkopplung von Motor- und Aktuator bzw. KGT 20 verwendet werden kann, gilt für die Beträge der Funktionen g ( ω1 ) bei der Bremse gemäß FIG. 1 und .{ ,(ol) bei der Bremse gemäß FIG. 3 \ g(c)l)\<\h(a,(ol)\ . Das heißt, die betragsmäßige zeitliche Änderung der Funktion .{ ,(ol) ist auf Grund der Entkopplungsmöglichkeit durch die Kupplung 60 größer. Da dies betragsmäßig gilt und die zeitliche Ableitung der Kraft
from the value 1, which it had set to a lower value during the fast pressure build-up, is no longer a direct function of cp, but rather a function (/), ie a function of the angle of rotation behind the clutch 60 or a function g (FIG. (0 2 ) and thus a function
Figure imgf000016_0001
, ie F = f (y) = g (β » 2 ) = cifjO j ). Since it is now possible to decouple the motor and actuator or KGT 20, the amounts of the functions g (ω 1 ) in the case of the brake according to FIG. 1 and {, (o l ) in the brake according to FIG. 3 \ g (c) l ) \ <\ h (a, (o l ) \. That is, the magnitude temporal change of the function {, (o l ) is greater because of the ability to decouple through the coupling 60 amount applies and the time derivative of the force
F bei Druckabbau negativ ist, d. h.JF«0, gilt nun, dass die zeitliche Änderung der Kraft für die Bremse gemäß FIG. 3 vom Betrag her größer und damit schneller negativ als bei der Bremse gemäß FIG. 1. Das heißt, durch den Einsatz der Kupp¬ lung 60, d. h. das Entkoppeln, kann in der erfindungsgemäßen Bremse 4 gemäß FIG. 3 nach einem schnellen Druckaufbau schneller Druck abgebaut werden als bei der Bremse 2 gemäß FIG. 1. F is negative when pressure is reduced, ie J F «0, it now holds true that the time change of the force for the brake according to FIG. 3 from the amount greater and thus faster negative than the brake according to FIG. 1. That is, by the use of Kupp ¬ ment 60, ie the decoupling, in the brake 4 according to FIG. 3 are reduced after a rapid pressure build-up faster pressure than the brake 2 shown in FIG. 1.
Als nächstes wird der Fall betrachtet, dass nach einem Next, consider the case that after a
Druckabbau schnellstmöglich wieder Druck aufgebaut werden soll, wie dies beispielsweise während einer ABS-Regelung ge¬ schieht. Für die Bremse 2 gemäß FIG. 1 gilt: F « 0 , ωι « 0 , d. h. der elektrische Motor 8 dreht entgegengesetzt zur Zu- spannrichtung bzw. Druckaufbaurichtung, um Bremsdruck abzubauen. Bei der Bremse 4 gemäß FIG. 3 gilt: F « 0 , ω1 » 0 , ω2 « 0 , a=0. Das heißt, der Abbau des Druckes wird hier durch ein vollständiges Auskoppeln a=0 realisiert. Durch dieses Auskoppeln wird erreicht, dass sich der Bremskolben 26 von dem Bremsbelag 32 löst und der Bremskolben 26 zurückfährt, d. h. ω2 « 0. Die Drehgeschwindigkeit des elektrischen Motors 8 hingegen wird beim Druckabbau nicht reversiert, d. h. ω1 » 0 und vom Vorzeichen her entgegengesetzt zu ω2. Pressure reduction as quickly as possible pressure is to be built up, as happens, for example, during an ABS control ge ¬ . For the brake 2 according to FIG. 1 applies: F «0, ω ι « 0, ie, the electric motor 8 rotates opposite to the feed direction or pressure build-up direction to reduce brake pressure. In the brake 4 according to FIG. 3: F «0, ω 1 » 0, ω 2 «0, a = 0. That is, the reduction of the pressure is realized here by a complete decoupling a = 0. By this decoupling is achieved that the brake piston 26 releases from the brake pad 32 and the brake piston 26 moves back, ie ω 2 «0. The rotational speed of the electric motor 8, however, is not reversed during pressure reduction, ie ω 1 » 0 and the sign opposite to ω 2 .
Der Sollzustand für den schnellstmöglichen Druckaufbau ist nun »!}. Da, wie oben gezeigt, \ g{ol)\<\h{a,ol)\ kann in diesem Fall mit der erfindungsgemäßen Bremse 4 schneller Druck aufgebaut werden als mit der EMB 2 gemäß FIG. 1. Die liegt daran, dass zum Druckaufbau lediglich eingekuppelt werden muss auf den elektrischen Motor 8, der auch während der Druckabbauphase weiterhin in Zuspannrichtung dreht. Im Gegensatz zur Bremse gemäß FIG. 1 ist also eine Umkehrung der Motordrehrichtung nicht notwendig, d. h. ω1 muss sein Vorzeichen nicht ändern. The target state for the fastest possible pressure build-up is now »!}. Since, as shown above, \ g {o l ) \ <\ h {a, o l ) \ in this case can be built with the brake 4 of the invention faster pressure than the EMB 2 shown in FIG. 1. The reason is that the pressure build-up only needs to be engaged on the electric motor 8, which continues to rotate in the application direction during the pressure reduction phase. In contrast to the brake according to FIG. 1, therefore, a reversal of the direction of motor rotation is not necessary, ie ω 1 does not have to change its sign.
Die oben beschriebenen Vorgänge sollen anhand von zwei Diagrammen verdeutlicht werden. In FIG. 4 ist auf der Abszisse 46 der Drehwinkel φ und auf der Ordinate 40 die entsprechen¬ de von einer Bremse ausgeübte Kraft F aufgetragen. Die Kurve 110 verdeutlicht zwischen den Punkten Plf P2, P3 und P4 = Pi den Kraftverlauf bei einer bevorzugten Version des Verfahrens, bei dem sowohl beim Druckaufbau als auch beim The processes described above will be illustrated by two diagrams. In FIG. 4 is plotted on the abscissa 46 of the rotation angle φ and on the ordinate 40, the corresponding ¬ de force exerted by a brake force F. The curve 110 illustrates between the points P lf P 2 , P3 and P 4 = Pi the force curve in a preferred version of the method, in which both the pressure build-up and the
Druckabbau die Kupplung 60 ganz oder nahezu ganz eingekup¬ pelt ist und zum Druckaufbau der Motor 8 in Druckaufbaurichtung dreht und zum Druckabbau entgegengesetzt zur Druckab¬ baurichtung dreht. Von Pi wird zu P2 der Drehwinkel erhöht, d. h., der Motor dreht in Druckaufbaurichtung, so dass bei P2 eine hohe Spannkraft erreicht wird. Um zu einem Zustand mit geringerer Spannkraft zu kommen, d. h. von P2 nach P3 zu kommen, wird die Motordrehzahl umgekehrt damit der Drehwinkel φ reduziert wird. Das Hystereseverhalten resultiert dabei aus dem Setzverhalten des Belagmaterials. Pressure reduction, the clutch 60 wholly or almost completely eingekup ¬ pelt and the pressure build-up of the motor 8 rotates in the pressure build-up direction and opposite to the pressure reduction to Druckab ¬ construction direction rotates. From Pi, the rotation angle is increased to P 2 , that is, the motor rotates in the pressure build-up direction, so that at P 2, a high clamping force is achieved. In order to come to a state with a lower clamping force, ie to come from P 2 to P 3 , the engine speed is reversed so that the rotation angle φ is reduced. The hysteresis behavior results from the setting behavior of the covering material.
Ein ähnliches Diagramm für das Betreiben einer erfindungsgemäßen Bremse 4 mit einer Kupplung 60 ist in FIG. 5 dargestellt. Auf der x-Achse 90 ist der Drehwinkel cp, auf der y- Achse 96 ist der Kopplungsgrad und auf der z-Achse 102 ist die Kraft F aufgetragen. Hier entspricht wieder P2 dem Vorliegen einer hohen Spannkraft, beispielsweise während des Blockierens des Rades. Zum Abbau des Druckes bzw. der Spann¬ kraft ausgehend von P2 wird nun die Kennlinie entlang der y- Achse 96 zum Punkt P3 * hin verfolgt. Wie an dieser Darstel¬ lung ersichtlich ist, muss beim Druckabbau auf diese Weise die Motordrehzahl nicht reduziert werden. Der Abbau des Dru¬ ckes geschieht hier also gewissermaßen entlang der y-Achse 96 senkrecht zur x-Achse 90 alleinig auf Grund der Ansteue- rung der Kupplung 60. A similar diagram for operating a brake 4 according to the invention with a coupling 60 is shown in FIG. 5 is shown. On the x-axis 90 is the rotation angle cp, on the y-axis 96 is the degree of coupling and on the z-axis 102, the force F is plotted. Here P 2 again corresponds to the presence of a high clamping force, for example during the Blocking the wheel. To reduce the pressure or the clamping force ¬ force starting from P 2 , the characteristic along the y-axis 96 to the point P 3 * is now followed. How depicting ¬ development can be seen at this, the engine speed need not be reduced in pressure reduction in this way. The degradation of the Dru ¬ ckes so happens here to some extent along the y-axis 96 perpendicular to the x-axis 90 is entirely due to the Ansteue- tion of the clutch 60th
Während eines ABS Regelvorganges würden die Punkte des in FIG. 5 gezeigten Diagramms zu folgenden Zuständen entsprechen : During an ABS control process, the points of the in FIG. 5 correspond to the following states:
Pi: Ruhezustand (idle)  Pi: idle state
P2 : Spannkraft aufgebaut, Rad blockiert P 2 : built-up clamping force, wheel blocked
P3 * : Spannkraft abgebaut, Rad bewegt sich wieder P 3 * : Tension reduced, wheel moves again
P2 : Spannkraft aufgebaut P 2 : built-up clamping force
Bei Verwendung einer Kupplung 60 auf Basis magnetorheologi- scher oder elektrorheologischer Werkstoffe/Flüssigkeiten kann bei Versagen des übergeordneten Steuergerätes, beispielsweise auf Grund eines Defektes der Hardware, eines Verlustes der Versorgungsspannung, eines Fehlers in der Software oder Ähnlichem möglichst schnell der mechatronische Antrieb abgeworfen und damit weiterer Druckaufbau verhindert werden, da beim Abschalten (stromloser Zustand) die elektromagnetische Erregung der Kupplung wegfällt und diese dann auf Grund ihrer stromlos offenen Eigenschaft öffnet. When using a coupling 60 based on magnetorheological or electrorheological materials / liquids, the mechatronic drive can be dropped as quickly as possible in the event of a failure of the higher-level control unit, for example because of a defect in the hardware, a loss of the supply voltage, a fault in the software or the like further pressure build-up can be prevented, because when switching off (de-energized state), the electromagnetic excitation of the clutch is eliminated and then opens due to their normally open property.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemä¬ ße elektrisch betätigbare Bremse bzw. das zugehörige By the inventive method and the inventive ¬ SSE electrically actuable brake or the associated
Bremssystem kann eine Verbesserung für jede Art Brake system can be an improvement for any type
motorakturierter Anwendung erzielt werden, in welcher sowohl wiederholt schnelle Drehrichtungsumkehr des Aktuatormotors als auch hohe Drehzahlen und Drehzahlgradienten gleichermaßen vorkommen. Anwendungsgebiete sind z.B. rein elektromechanisch betätigbare Bremsen mit einem entsprechenden Elektromotor zum Spannkraftaufbau, elektrohydraulische Bremsanlagen mit einer Druckbereitstellungeinrichtung mit einem Elektromotor oder elektrohydraulisch/elektromechanisch kombinierte Bremssysteme. Hier können schnelle Positions¬ wechsel bei ABS-Vorgängen erreicht werden. Bei elektro- hydraulischen Bremsanlagen mit einem mittels eines engine-actuated application can be achieved, in which both repeated rapid reversal of the actuator motor as well as high speeds and speed gradients occur equally. Fields of application are, for example, purely electromechanically actuated brakes with a corresponding electric motor for clamping force, electro-hydraulic brake systems with a pressure supply device with an electric motor or electro-hydraulically / electromechanically combined braking systems. Here quick position ¬ change can be achieved in ABS operations. In electrohydraulic brake systems with one by means of a
Elektromotors betätigbaren Kolbens einer Kolben-Zylinder- Anordnung kann der Elektromotor zur Wiedergewinnung von Fördervolumen schnell zurückgefahren werden und so ein regulärer, schneller Druckaufbau erreicht werden. Auch bei elektrohydraulischen Bremssystemen mit einer Kolbenpumpe können die hier dargelegten Konzepte Anwendung finden. So kann z.B. der die Kolbenpumpe ansteuernde Pumpenmotor- exzenter von der Pumpenmotorwelle entkoppelt werden, so dass diese durch den analog steuerbaren Entkopplungsgrad variable Relativdrehzahlen (auch mit umgekehrtem Vorzeichen / Drehrichtung) annehmen können. So kann z.B. der Pumpenmotor auf einer vorgegebenen Drehzahl gehalten werden, z.B. weil ein fortwährender Regeleingriff zu erwarten ist, während die Kolbenpumpe zeitweise abgekoppelt wird, und muss nicht bei einer Wiederaufnahme erst hochlaufen. In diesen Systemen kann durch die Einbringung einer Kupplung in den Kraftstrang für einen schnellen Druckabbau gesorgt werden, was Electric motor operable piston of a piston-cylinder arrangement, the electric motor for recovering delivery volume can be quickly reduced and so a regular, rapid pressure build-up can be achieved. Even with electrohydraulic brake systems with a piston pump, the concepts presented here can find application. Thus, e.g. the pump motor eccentric activating the piston pump are decoupled from the pump motor shaft, so that they can assume variable relative speeds (also with opposite sign / direction of rotation) due to the decoupling degree which can be controlled analogously. Thus, e.g. the pump motor is kept at a predetermined speed, e.g. because a continuous control intervention is expected while the piston pump is temporarily disconnected, and does not need to start up at a resumption. In these systems can be provided by the introduction of a clutch in the power train for a rapid pressure reduction, which
insbesondere deshalb vorteilhaft ist, da die entsprechenden Elektromotoren für ein hohes Moment für großen Pumpdruck und entsprechend erforderliche Drehzahl für das Pumpvolumen ausgelegt sein müssen. Bezugszeichenliste In particular, therefore, is advantageous because the corresponding electric motors must be designed for a high torque for high pumping pressure and correspondingly required speed for the pumping volume. LIST OF REFERENCE NUMBERS
2 elektromechanische Bremse2 electromechanical brake
4 elektrisch betätigbare Bremse4 electrically operated brake
8 elektrischer Motor 8 electric motor
10 Ritzel  10 pinions
14 Getriebe  14 gears
20 Kugelgewindetrieb  20 ball screw
26 Bremskolben  26 brake pistons
32 Bremsbelag  32 brake pad
40 Ordinate  40 ordinates
46 Abszisse  46 abscissa
50 Kurve  50 curve
60 Kupplung  60 clutch
66 Kurve  66 curve
72 Kurve  72 curve
90 x-Achse  90 x-axis
96 y-Achse  96 y-axis
102 z-Achse  102 z axis
110 Kurve  110 curve
Mi Motordrehmoment Mi engine torque
φ Drehwinkel φ rotation angle
GOI Winkelgeschwindigkeit  GOI angular speed
M3 Drehmoment M 3 torque
ω3 Winkelgeschwindigkeit ω 3 angular velocity
F, Fi Kraft  F, Fi force
MMeCh mechanisches Drehmoment M MeC h mechanical torque
Jlnsgesamt ROtatίΟΠSülOIIient  Total ROtatίΟΠSülOIIient
Kopplungsgrad  degree of coupling
M2 Drehmoment M 2 torque
ω2 Winkelgeschwindigkeit ω 2 angular velocity
γ Drehwinkel γ rotation angle
M3 Drehmoment ŗinkelgeschwindigkeit M 3 torque ŗinkelgeschwindigkeit

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben einer elektrisch betätigbaren Bremse (4) mit einem elektrischen Motor (8) und einem Kraftstrang, der das Drehmoment des Motors (8) auf einen Aktuator überträgt, welcher eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung eines Bremselementes umwandelt, wobei zum Druckaufbau der Motor (8) in A method of operating an electrically actuated brake (4) having an electric motor (8) and a power train that transmits the torque of the motor (8) to an actuator that converts a rotational motion into a translational motion of a braking element, wherein Pressure build-up of the engine (8) in
Druckaufbaurichtung dreht und dadurch das Bremselement gegen einen Bremskörper drückt, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kraftstrang eine Kupplung (60) geschaltet ist, wobei zum Druckaufbau die Kupplung (60) im  Pressure build-up direction rotates and thereby presses the brake element against a brake body, characterized in that in the power train, a clutch (60) is connected, wherein the pressure buildup, the clutch (60) in
Wesentlichen vollständig eingekuppelt wird und der Motor (8) in Druckaufbaurichtung dreht, und wobei zum  Essentially fully engaged and the motor (8) rotates in the pressure buildup direction, and wherein the
Druckabbau die Kupplung (60) im Wesentlichen vollständig ausgekuppelt wird.  Pressure reduction, the clutch (60) is substantially completely disengaged.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Motor (8) beim 2. The method of claim 1, wherein the motor (8) during
Druckabbau in Druckaufbaurichtung dreht.  Pressure reduction in pressure build-up direction turns.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei beim Wiederaufbau von Druck der Motor (8) in Druckaufbaurichtung dreht und die Kupplung (60) eingekuppelt wird. 3. The method of claim 2, wherein in the reconstruction of pressure of the motor (8) rotates in the pressure build-up direction and the clutch (60) is engaged.
4. Verfahren zum Betreiben einer elektrisch betätigbaren Bremse (4) mit einem elektrischen Motor (8) und einem Kraftstrang, der das Drehmoment (Mi) des Motors (8) auf einen Aktuator überträgt, welcher eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung eines 4. A method for operating an electrically actuated brake (4) with an electric motor (8) and a power train, which transmits the torque (Mi) of the motor (8) to an actuator, which rotates in a translational movement of a
Bremselementes umwandelt, wobei zum Druckaufbau der Motor (8) in Druckaufbaurichtung dreht und dadurch das Bremselement gegen einen Bremskörper drückt, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kraftstrang eine Kupplung (60) geschaltet ist, wobei zum Druckaufbau die Kupplung (60) im Wesentlichen vollständig eingekuppelt wird und der Motor (8) in Druckaufbaurichtung dreht, und wobei zum Druckabbau die Kupplung (60) im Wesentlichen Brake element converts, wherein the pressure buildup of the motor (8) rotates in the pressure build-up direction and thereby presses the brake element against a brake body, characterized in that in the power train, a clutch (60) is connected, wherein the pressure to build the clutch (60) is substantially fully engaged and the engine (8) rotates in the direction of pressure buildup, and wherein for pressure reduction, the clutch (60) substantially
vollständig eingekuppelt wird und der Motor (8) is fully engaged and the engine (8)
entgegengesetzt zur Druckaufbaurichtung dreht. opposite to the pressure buildup direction turns.
Verfahren zum Betreiben einer elektrisch betätigbaren Bremse (4) mit einem elektrischen Motor (8) und einem Kraftstrang, der das Drehmoment des Motors (8) auf einen Aktuator überträgt, welcher eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung eines Bremselementes umwandelt, wobei in den Kraftstrang eine Kupplung (60) geschaltet ist, wobei zum Druckaufbau der Motor (8) in Druckaufbaurichtung dreht und dadurch das Bremselement gegen einen Bremskörper drückt, wobei in den Kraftstrang eine Kupplung (60) geschaltet ist, wobei bei A method of operating an electrically actuated brake (4) having an electric motor (8) and a power train that transmits the torque of the motor (8) to an actuator that converts a rotational motion into a translational motion of a brake element, into the power train a clutch (60) is connected, wherein the pressure buildup of the motor (8) rotates in the pressure build-up direction and thereby presses the brake member against a brake body, wherein in the power train, a clutch (60) is connected, wherein at
gewöhnlichen Bremsvorgängen die Verfahrensschritte nach Anspruch 4 durchgeführt werden, und wobei bei Ordinary braking operations, the method steps are carried out according to claim 4, and wherein at
Bremsvorgängen mit automatischer Regelung der Bremse (4) die Verfahrensschritte nach den Ansprüchen 1 oder 2 durchgeführt werden. Braking operations with automatic brake control (4) the method steps according to claims 1 or 2 are performed.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei bei einem automatischen Regelvorgang der Bremse (4) der Motor (8) solange in Druckaufbaurichtung gedreht wird, bis der Regelvorgang abgeschlossen ist. The method of claim 5, wherein in an automatic control operation of the brake (4), the motor (8) is rotated in the direction of pressure build-up until the control process is completed.
Elektrisch betätigbare Bremse (4) mit einem elektrischen Motor (8) und einem Kraftstrang, der das Drehmoment des Motors (8) auf einen Aktuator überträgt, welcher eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung eines Bremselementes umwandelt, wobei zum Druckaufbau der Motor (8) in Druckaufbaurichtung dreht und dadurch das Bremselement gegen einen Bremskörper drückt, wobei in den Kraftstrang eine Kupplung (60) geschaltet ist. Electrically operable brake (4) having an electric motor (8) and a power train, which transmits the torque of the motor (8) to an actuator, which converts a rotational movement into a translational movement of a brake element, wherein the pressure buildup of the motor (8) rotates in pressure build-up direction and thereby the brake element presses against a brake body, wherein in the power train, a clutch (60) is connected.
8. Elektrisch betätigbare Bremse (4) nach Anspruch 7, wobei der Kraftstrang ein Getriebe (14) aufweist und wobei die Kupplung (60) im Kraftstrang zwischen Motor (8) und Getriebe (14) angeordnet ist. 8. Electrically actuated brake (4) according to claim 7, wherein the power train comprises a transmission (14) and wherein the coupling (60) in the power train between the engine (8) and transmission (14) is arranged.
9. Elektrisch betätigbare Bremse (4) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Kupplung (60) als rheologische Kupplung mit einem magnetorheologischen oder elektrorheologischen Werkstoff ausgestaltet ist. 9. Electrically actuated brake (4) according to claim 7 or 8, wherein the coupling (60) is designed as a rheological coupling with a magnetorheological or electrorheological material.
10. Elektrisch betätigbare Bremse (4) nach einem der 10. Electrically actuated brake (4) according to one of
Ansprüche 7 bis 9, wobei der Aktuator eine rotatorische Bewegung einer in einer Spindelmutter drehbar gelagerten Spindel in eine translatorische Bewegung eines mit der Spindelmutter gekoppelten Bremselementes umwandelt.  Claims 7 to 9, wherein the actuator converts a rotational movement of a spindle rotatably mounted in a spindle nut in a translational movement of a coupled with the spindle nut brake element.
11. Elektrisch betätigbare Bremse (4) nach einem der 11. Electrically actuated brake (4) according to one of
Ansprüche 7 bis 9, wobei der Aktuator eine rotatorische Bewegung über eine Hydraulikpumpe in eine  Claims 7 to 9, wherein the actuator is a rotational movement via a hydraulic pump in a
translatorische Bewegung eines Bremselementes umwandelt.  translational movement of a brake element converts.
12. Bremssystem mit einer elektrisch betätigbaren Bremse (4) nach einem der Ansprüche 7 bis 11 und einer Steuer- und Regeleinheit mit Mitteln zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6. 12. A braking system with an electrically operable brake (4) according to any one of claims 7 to 11 and a control and regulating unit with means for carrying out a method according to one of claims 1 to 6.
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