Elektromechanischer Bremsaktuator mit pneumatischem Federspeicher sowie Bremsverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromechanische Bremseinrichtung für ein Fahrzeug, aufweisend wenigstens eine Reibungsbremseinrichtung und einen elektromechanischen Aktuator zum Betätigen der Reibungsbremseinrichtung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein elektromechanisches Bremssystem für ein Fahrzeug sowie ein Nutzfahrzeug, das eine derartige Bremseinrichtung und/oder ein derartiges Bremssystem aufweist und ein Bremsverfahren.

Elektromechanische Nutzfahrzeugbremsanlagen umfassen zum Steuern einer Bremskraft, insbesondere der Bremskraft einer Betriebsbremse, einen elektromechanischen Aktuator. Der elektromechanische Aktuator steuert beispielsweise durch Drehen und/oder Verschieben einer Betätigungseinrichtung, beispielsweise einer Aktuatorachse, eine mechanische Reibungsbremseinrichtung. Eine Bremsregeleinrichtung steuert wiederum den elektromechanischen Aktuator je nach gewünschter Bremswirkung.

Die Bremseinrichtung kann auch dafür ausgelegt sein, eine Parkbremsfunktion umzusetzen. Eine Parkbremse eines Nutzfahrzeugs muss allerdings mechanisch fixiert werden, um sicherzustellen, dass das Nutzfahrzeug beim Wegfall der Betriebsenergie, egal ob elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch, weiterhin gebremst bleibt und sich nicht unkontrolliert in Bewegung setzt.

So gibt es Lösungen, im gebremsten Zustand den elektromechanischen Aktuator über Kupplungen zu fixieren und beispielsweise ein Losdrehen der Spindel zu vermeiden. Die technische Umsetzung eines derartigen elektromechanischen Aktuators mit Parkbremsfunktion ist unter Umständen sehr aufwändig, teuer oder bauraumtechnisch sehr herausfordernd. Dies gilt auch dann, wenn die genannten Ansätze verfolgt werden. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, den Aufbau einer elektromechanischen Bremseinrichtung der eingangs genannten Art zu vereinfachen und deren Betriebssicherheit zu verbessern.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine elektromechanische Bremseinrichtung gemäß Anspruch 1 , ein elektromechanisches Bremssystem gemäß Patentanspruch 6, ein Nutzfahrzeug gemäß Patentanspruch 7 und ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 8 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Aufgabe wird durch eine elektromechanische Bremseinrichtung für ein Fahrzeug gelöst, die wenigstens eine Reibungsbremseinrichtung und einen elektromechanischen Aktuator zum Betätigen der Reibungsbremseinrichtung aufweist, wobei die elektromechanische Bremseinrichtung einen pneumatisch lösbaren Federspeicheraktuator aufweist.

Pneumatisch lösbare Federspeicheraktuatoren sind bekannt und einfach aufzubauen. Um die Feder des Federspeicheraktuators zu spannen, wird Druckluft beispielsweise in einen Zylinder des Federspeicheraktuators geleitet, der mit der Feder in Wirkverbindung steht. So wird zum Feststellen des Fahrzeuges im Stillstand die Druckluft aus dem Federspeicher entlüftet, wodurch die Feder die Reibbremseinrichtung betätigt und das Fahrzeug mit der erforderlichen Bremswirkung gehalten wird (insbesondere zum Parken).

In einer weiteren Ausführungsform ist der Federspeicheraktuator zusammen mit der Reibungsbremseinrichtung in Wirkverbindung angeordnet.

Der Federspeicheraktuator kann somit die Reibungsbremseinrichtung feststellen und dadurch eine Parkbremsfunktion gewährleisten.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Federspeicheraktuator zur unmittelbaren Kraftausübung auf wenigstens ein Reibungsbremselement angeordnet und/oder eingerichtet sein. Dies entspricht der traditionellen Anordnung, bei der der Federspeicheraktuator in der Reibungsbremseinrichtung angeordnet ist und eine Feder des Federspeicheraktuators unmittelbar auf die Reibungsbremselemente, also beispielsweise Bremsbacken oder Bremsklötze, wirkt.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Federspeicheraktuator zusammen mit dem elektromechanischen Aktuator in Wirkverbindung angeordnet.

Dies bewirkt, dass das Feststellen der Reibungsbremseinrichtung über denselben Mechanismus erfolgt, wie das Feststellen der Reibungsbremseinrichtung mittels des elektromechanischen Aktuators. Beispielsweise können sowohl der Federspeicheraktuator als auch der elektromechanische Aktuator die Reibungsbremseinrichtung über ein gemeinsames mechanisches Kraftübertragungsglied betätigen.

In einer Ausführungsform weist der elektromechanische Aktuator eine Betätigungseinrichtung zum Betätigen der Reibungsbremseinrichtung auf, wobei die Reibungsbremseinrichtung zur Steuerung mittels einer Translation der Betätigungseinrichtung angeordnet und/oder eingerichtet ist, und wobei der Federspeicheraktuator zur unmittelbaren Kraftausübung auf die Betätigungseinrichtung angeordnet und/oder eingerichtet ist.

Dadurch wird die Reibungsbremseinrichtung möglichst einfach gehalten, da sie von dem Federspeicheraktuator mittels derselben Bewegung ausgelöst wird, wie durch den elektromechanischen Aktuator und in der Reibungsbremseinrichtung kein Platz für den Federspeicheraktuator benötigt wird.

Die Aufgabe wird darüber hinaus durch ein elektromechanisches Bremssystem für ein Fahrzeug gelöst, das wenigstens eine der oben genannten elektromechanischen Bremseinrichtungen aufweist. Durch die Verwendung eines Federspeicheraktuators für die Parkbremsfunktion werden die oben bereits genannten Vorteile realisiert, insbesondere, dass die Parkbremsfunktion auch bei einem Ausfall der Stromversorgung für den elektromechanischen Bremsaktuator realisiert werden kann.

Die Aufgabe wird darüber hinaus durch ein Nutzfahrzeug, das eine der oben genannten elektromechanischen Bremseinrichtungen oder das oben genannte elektromechanische Bremssystem aufweist, gelöst.

Durch die Verwendung eines Federspeicheraktuators für die Parkbremsfunktion werden die oben bereits genannten Vorteile realisiert, insbesondere, dass die Parkbremsfunktion auch bei einem Ausfall der Stromversorgung für den elektromechanischen Bremsaktuator realisiert werden kann. Dadurch wird die Betriebssicherheit des Nutzfahrzeugs verbessert.

Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs mittels einer elektromagnetischen Bremseinrichtung gemäß einer der hier genannten Ausführungsformen gelöst, das den Schritt aufweist: Wenn der elektromechanische Aktuator außer Funktion ist, Betätigen der Reibungsbremseinrichtung durch den Federspeicheraktuator zum Aufbringen einer sekundären Bremsfunktion.

Auch, wenn der elektromechanische Aktuator die Reibungsbremseinrichtung nicht betätigen kann, sei es durch einen Ausfall des Bordnetzes oder eine Fehlfunktion des Aktuators selbst, kann so eine ausreichende Bremsfunktion sichergestellt werden. Der Federspeicheraktuator ist auch ohne Energiezufuhr in der Lage, die Reibungsbremseinrichtung zu betätigen und das Fahrzeug abzubremsen und/oder zu fixieren.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Federspeicheraktuator zur Durchführung des Schritts Betätigen der Reibungsbremseinrichtung schrittweise entlüftet.

Eine schrittweise Entlüftung bewirkt einen schrittweisen Aufbau der Bremskraft, die durch die Betätigung der Reibungsbremseinrichtung entsteht. Dadurch kann ein Fahrzeug langsam zum Stehen gebracht werden. Bei einer sofortigen, vollständigen Entlüftung wird im Gegensatz dazu abrupt eine Bremskraft erzeugt, die beispielsweise ein Ausbrechen des Fahrzeugs zur Folge haben könnte. Somit wird durch das schrittweise Entlüften die Sicherheit der Bremseinrichtung verbessert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das in den beigefügten Zeichnungen lediglich schematisch dargestellt ist. Es zeigen im Einzelnen:

Fig. 1 einen Federspeicheraktuator zur Verwendung in Ausführungsformen der Erfindung und

Fig. 2 ein Schema einer elektromechanischen Bremseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Ein Federspeicheraktuator 10, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, weist eine Druckkammer 12, eine mechanische Feder 14, eine Betätigungseinrichtung 16, einen Druckluftzugang 18 sowie einen Kolben 20 auf.

Um den Federspeicheraktuator 10 zu spannen, also Energie in ihm zu speichern, wird durch den Druckluftzugang 18 Luft in die Druckkammer 12 gegeben. Durch den sich dadurch aufbauenden Druck wird der Kolben 20, an dem die Betätigungseinrichtung 16 befestigt ist, in der Figur nach rechts bewegt, so dass die mechanische Feder 14 gespannt wird. Der Druckluftzugang 18 kann nach dem Spannen, beispielsweise mittels eines Ventils, verschlossen werden, so dass die in der Druckkammer 12 und der mechanischen Feder 14 gespeicherte Energie in dem Federspeicheraktuator 10 verbleibt.

Wird die Energie zur Betätigung einer Einrichtung benötigt, dann wird das Ventil geöffnet, die Luft entweicht aus der Druckkammer 12 und die mechanische Feder 14 entspannt sich, so dass der Kolben 20 und die Betätigungseinrichtung 16 sich so bewegen, dass die die Druckkammer 12 verkleinert wird, also in der Figur nach links. Die in Fig. 2 gezeigte elektromechanische Bremseinrichtung 22 weist eine Reibungsbremseinrichtung 24 auf, die beispielsweise an einer Achse 26 angeordnet ist. Die Reibungsbremseinrichtung 24 ist mittels einer Betätigungseinrichtung 28 betätigbar, so dass die Reibungsbremseinrichtung 24 eine Rotation der Achse 26 bremst. Zum Betätigen der Reibungsbremseinrichtung 24 wird die Betätigungseinrichtung 28 in Translation gebracht, also in der Figur von links nach rechts oder umgekehrt bewegt.

Die Reibungsbremseinrichtung 24 ist beispielsweise mittels eines elektromechanischen Aktuators 30 betätigbar. Der elektromechanische Aktuator 30 bewirkt beispielsweise mittels eines elektrischen Motors eine Translation der Betätigungseinrichtung 28. Der elektromechanische Aktuator 30 ist also in Wirkverbindung mit der Reibungsbremseinrichtung 24.

Die elektromechanische Bremseinrichtung 22 weist darüber hinaus einen Federspeicheraktuator 10 auf, der mittels der Betätigungseinrichtung 28 in Wirkverbindung mit der Reibungsbremseinrichtung 24 angeordnet ist. Der Federspeicheraktuator 10 ist im Übrigen dazu angeordnet, unmittelbar mittels der Betätigungseinrichtung 16 Kraft auf das Reibungsbremselement 24 auszuüben.

Falls der elektromechanische Aktuator 30 außer Funktion ist, beispielsweise weil eine Stromversorgung für den elektromechanischen Aktuator 30 nicht zur Verfügung steht, dann kann mittels des Federspeicheraktuators 10 mit der Reibungsbremseinrichtung 24 eine Parkbremsfunktion aktiviert und somit eine sekundäre Bremsfunktion aufgebracht werden. Zu diesem Zweck wird, wie oben beschrieben, die Luft aus der Druckkammer 12 abgelassen, so dass die Feder 14 die Betätigungseinrichtung 16 und damit auch die Betätigungseinrichtung 28 bewegt und damit die Reibungsbremseinrichtung 24 betätigt.

In weiteren Ausführungsformen wird der Federspeicheraktuator 10 schrittweise entlüftet, um einen schrittweisen Aufbau der Bremskraft zu bewirken.

Eine derartige elektromechanische Bremseinrichtung 22 kann in einem elektromechanischen Bremssystem eines Fahrzeugs ein- oder mehrmals verwendet werden. Eine derartige elektromechanische Bremseinrichtung 22 ist insbesondere in Nutzfahrzeugen einsetzbar.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Federspeicheraktuator

12 Druckkammer 14 mechanische Feder

16 Betätigungseinrichtung

18 Druckluftzugang

20 Kolben

22 elektromechanische Bremseinrichtung 24 Reibungsbremseinrichtung

26 Achse

28 Betätigungseinrichtung

30 elektromechanischer Aktuator