Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Bestimmung einer Zuspannkraft einer elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

In der DE 101 48 472 AI wird eine Scheibenbremse und ein Verfahren zur Bestimmung der Bremskraft einer Scheibenbremse offenbart, wobei zumindest an einem Bremsbetätigungshebel, an einem Bremsaktuator, an einem Bremssattel und/oder an einem Bremsträger wenigstens ein Spannungssensor angeordnet ist, mit dem Spannungen zur Bestimmung der Bremskraft gemessen werden.

In der DE 10 2006 026 223 AI wird eine Vorrichtung zur Be ^¬ stimmung der Bremskraft einer Fahrzeugbremse beschrieben, wobei die Vorrichtung ein Bügelelement, welches an dem

Bremssattel angeordnet ist, sowie einen in einem Schlitz zwischen Bremssattel und Bügelelement angeordneten Kraftsensor umfasst.

Für den Serieneinsatz sind die oben genannten Kraftsensoren auf Grund des relativ hohen Bauteilpreises zunehmend nicht vorteilhaft . Ein Abschätzen einer Zuspannkraft alleine aus elektrischen Kenndaten des Antriebsmotors (Strom, Moment, Spannung, Umdrehungen) ist nur schwer und sehr ungenau möglich, da Reibungen im System, aber auch die Temperatur z.B. der Magnete im Motor etc., die tatsächliche Zuspannkraft zu stark beein ^¬ flussen .

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine elektro ^¬ mechanisch betätigbare Scheibenbremse sowie ein Verfahren bereitzustellen, in welcher / mittels welchem die Zuspannkraft und/oder der Verfahrweg des Zuspannmittels der elekt- romechanischen Bremse bei einer Bremsbetätigung kostengünstig, robust und dennoch zuverlässig bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die elektromecha ^¬ nisch betätigbare Scheibenbremse nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 10 gelöst.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das rotatorisch angetriebene erste Getriebeelement der elektromechanisch be ^¬ tätigbaren Scheibenbremse, welches sich bei den bekannten elektromechanisch betätigbaren Scheibenbremsen starr am Bremssattel abstützt und daher im wesentlichen nicht trans ^¬ latorisch verschiebbar ist, über ein elastisches Abstützelement am Bremssattel zu lagern, welches durch seine Kompri- mierbarkeit eine translatorisch Verlagerungen des ersten Getriebeelements bei einem Zuspannen der Bremse zulässt. Diese Verlagerung/Verschiebung des ersten Getriebeelements kann dann zur Bestimmung der Zuspannkraft ausgewertet werden.

Das zwischen dem ersten Getriebeelement und dem Bremssattel angeordnete elastische Abstützelement ist bevorzugt in axia ^¬ ler Richtung, d.h. parallel der Zuspannrichtung, elastisch ausgeführt. Bei einem Zuspannen der Bremse kommt es so zu einer axialen Verschiebung des ersten Getriebeelements. Die axiale Position oder Verschiebung des ersten Getriebeelements wird dann von dem Weg- oder Positionssensor gemessen.

Die gemessene Position oder Verschiebung des ersten Getriebeelements wird bevorzugt zur Bestimmung einer Zuspannkraft herangezogen .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsscheibe ist das Getriebe als ein Kugelgewindetrieb ausgeführt, wobei besonders bevorzugt die Gewindespindel ro ^¬ tatorisch antreibbar ist und die Gewindemutter das zweite Getriebeelement bildet.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsscheibe ist/sind das elastische Abstütz ^¬ element und/oder die Betätigungseinheit und/oder der Brems ^¬ sattel derart ausgeführt, dass das elastische Abstützelement bei einem Zuspannen der Bremse nicht über einen vorgegebenen Bereich hinaus zusammendrückbar ist. Damit ist das erste Ge ^¬ triebeelement in einem vorgegebenen (begrenzten) Bereich, insbesondere axial, verschiebbar. Dies vereinfacht die Kon ^¬ struktion der an dem ersten Getriebeelement angreifenden Bauteile. Weiterhin wird durch das elastische Abstützelement ein unterer Kraftbereich definieren, innerhalb dem während des Bremskraftaufbaus eine merkliche Verschiebung des ersten Getriebeelements mit einer definierten, dem unteren Kraftbe ^¬ reich zugeordneten Bewegungsstrecke stattfindet, wobei diese über die Federkraft-Federweg-Kennlinie des elastischen Ab- stützelements mit dem Kraftbereich in Zusammenhang steht. Besonders bevorzugt wird die maximale Komprimierung des e- lastischen Abstützelements durch einen Anschlag in oder an dem Bremssattelgehäuse oder durch eine Häusung des elasti ^¬ schen Abstützelements definiert. Bevorzugt umfasst das elastische Abstützelement ein oder mehrere Tellerfedern. Besonders bevorzugt ist das elastische Abstützelement in einer Häusung angeordnet. Um einen kompakten Aufbau zu erzielen, ist es vorteilhaft, das elastische Abstützelement in ein zwischen Bremssattel und erstem Ge ^¬ triebeelement angeordnetes Axiallager zu integrieren.

Zwischen dem ersten Getriebeelement und dem elastischen Abstützelement ist bevorzugt ein Wälzlager angeordnet, um auch bei Abstützung des ersten Getriebeelements auf dem elasti ^¬ schen Abstützelement eine möglichst reibungsfrei Rotation des ersten Getriebeelements zu ermöglichen.

Bevorzugt ist in der Betätigungseinheit ein Schaltungsträger mit elektronischen Schaltungen zur Ansteuerung der Bremse und/oder Bestimmung der Zuspannkraft angeordnet, welcher in einem Bereich des dem Bremsbelag abgewandten Endes des ersten Getriebeelementes angeordnet ist. Dies ermöglicht eine kompakte Bauform. Auf dem Schaltungsträger ist dann zumindest ein Teil des Weg- oder Positionssensors angeordnet. Hierdurch ist der Weg- oder Positionssensor in der Nähe des Endes des ersten Getriebeelementes angeordnet, was die Ver ^¬ messung der Position des ersten Getriebeelementes vereinfacht .

Aus Kostengründen ist der Weg- oder Positionssensor bevorzugt magnetisch ausgeführt. Die Verschiebung des ersten Getriebeelementes oder dessen Abstand von dem Schaltungsträger wird anhand eines Magnetfeldaufnehmers und eines im Bereich des dem Bremsbelag abgewandten Endes des ersten Getriebeele ^¬ mentes angeordneten, Magnetfeld erzeugenden oder verändernden Elementes gemessen. Besonders bevorzugt ist auf dem Schaltungsträger eine elektrisch erregbare Spule und am Ende des ersten Getriebeelementes ein Magnetfeld veränderndes Element angeordnet. Alternativ ist auf dem Schaltungsträger ein Magnetfeld erfassendes Bauteil (z.B. Hall- oder magneto- resistiver Sensor) und am Ende des ersten Getriebeelementes ein Dauermagnet angeordnet.

Die Betätigungseinheit umfasst bevorzugt einen Elektromotor und ein Rotations-Rotations-Getriebe, welches über ein An ^¬ triebszahnrad und eine Wirkverbindung eine Drehbewegung auf das erste Getriebeelement überträgt. Das Antriebszahnrad ist z.B. Teil des Rotations-Rotations-Getriebes .

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Bremsscheibe ist die Wirkverbindung zwischen Antriebszahnrad und erstem Getriebeelement derart ausgelegt, dass sich das Antriebszahnrad bei einem Zuspannen der Bremse mit dem ers ^¬ ten Getriebeelement, insbesondere axial, verschiebt. Dies wird vorteilhafterweise durch eine Passung mit Verdrehsiche ^¬ rung erreicht.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Bremsscheibe ist die Wirkverbindung zwischen Antriebszahnrad und erstem Getriebeelement als ein nur in Achsrichtung bewegliches Lager ausgelegt. Dies bedeutet, dass sich das Antriebszahnrad bei einem Zuspannen der Bremse nicht mit dem ersten Getriebeelement verschiebt. Hierzu ist die Wirkverbindung vorzugsweise als eine Torx-Verbindung ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Antriebszahnrad über ein Lager an dem Bremssattel axial fixiert.

Bevorzugt ist das den einen Reibbelag betätigende Betäti ^¬ gungselement als ein Kolben ausgeführt, welcher mit dem zweiten Getriebeelement in Wirkverbindung bringbar ist. Alternativ sind Betätigungselement und zweites Getriebeelement einstückig ausgebildet. Um erkennen zu können, ob das Betätigungselement in der Be ^¬ tätigungseinheit anschlägt oder verklemmt, umfasst die Betä ^¬ tigungseinheit bevorzugt ein Federelement, über welches sich das erste Getriebeelement an dem Bremssattel abstützt und durch welches bei einem Zurückfahren des Betätigungselementes eine Verschiebung des ersten Getriebeelements in Rich ^¬ tung auf die Bremsbeläge ermöglicht wird. Diese Verschiebung wird durch eine Komprimierung des Federelementes möglich.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsscheibe umfasst diese eine Auswerteinheit oder ist diese mit einer Auswerteeinheit verbunden, in wel ^¬ cher die Federkraft-Federweg-Kennlinie des elastischen Ab- stützelements abgelegt ist und in welcher eine Zuspannkraft unter Berücksichtigung der Federkraft-Federweg-Kennlinie be ^¬ stimmt wird. Während der Komprimierung des elastischen Ab- stützelements , solange die maximale Komprimierung noch nicht überschritten ist, wird die Zuspannkraft aus der gemessenen Position oder Verschiebung des ersten Getriebeelements und der Federkraft-Federweg-Kennlinie des elastischen Abstütz ^¬ elements bestimmt. Ist die maximale Komprimierung des elas ^¬ tischen Abstützelements überschritten, so kommt es im We ^¬ sentlichen zu keiner weiteren Verschiebung des ersten Getriebeelements, und die Zuspannkraft wird aus einem aktuel ^¬ len Wert einer Zustandsgröße des elektromechanischen Aktua- tors und einem bestimmten oder eingelernten Zusammenhang zwischen der Zuspannkraft und der Zustandsgröße des elektro ^¬ mechanischen Aktuators bestimmt.

Alternativ oder zusätzlich wird in der Auswerteinheit bei einem Zurückfahren des Betätigungselementes eine Verschie ^¬ bung des ersten Getriebeelements in Richtung auf die Brems ^¬ beläge zu ausgewertet, um zu erkennen, ob das Betätigungs ^¬ element in der Betätigungseinheit anschlägt oder verklemmt. Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Bestimmung einer Zuspannkraft einer elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse. Hierzu wird bei einem Zuspannen der Bremse die, ins ^¬ besondere axiale, Position oder Verschiebung des ersten Getriebeelements gemessen, welches sich hierfür über ein elastisches Abstützelement mit einer definierten Federkraft- Federweg-Kennlinie an dem Bremssattel abstützt, und aus der gemessenen Position oder Verschiebung und der Federkraft- Federweg-Kennlinie eine Zuspannkraft bestimmt.

Bevorzugt ist das elastische Abstützelement bei einem Zu ^¬ spannen der Bremse nur in einem vorgegebenen Bereich zusammendrückbar. Besonders bevorzugt ist das elastische Abstütz ^¬ element nur bis zu einem vorgegebenen Maximalmaß komprimierbar .

Zur Kalibrierung der Bremse werden gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Startpunkt und ein End ^¬ punkt einer Verschiebung des ersten Getriebeelements be ^¬ stimmt, welche dem vorgegebenen Bereich des elastischen Ab- stützelements entspricht. Damit wird festgelegt, welche, insbesondere axiale, Position des ersten Getriebeelements welchem Maß an Komprimierung des elastischen Abstützelements und damit welcher Zuspannkraft (anhand der Federkraft- Federweg-Kennlinie) entspricht. Hierdurch kann dann während der Komprimierung des elastischen Abstützelements, solange die maximale Komprimierung noch nicht überschritten ist, die Zuspannkraft einfach und direkt aus der gemessenen Position oder Verschiebung des ersten Getriebeelements bestimmt wer ^¬ den .

Um auch in Fällen, wenn die maximale Komprimierung des elastischen Abstützelements überschritten ist, die Zuspannkraft bestimmen zu können, wird bevorzugt in dem Bereich der Komp- rimierung des elastischen Abstützelements ein Zusammenhang zwischen der jeweils bestimmten Zuspannkraft und einer Zu- standsgröße des elektromechanischen Aktuators bestimmt oder eingelernt. Zur Bestimmung einer Zuspannkraft in dem Be ^¬ reich, in welchem das elastische Abstützelement nicht weiter zusammendrückbar ist, wird eine Extrapolation der Zuspannkraft anhand des bestimmten oder eingelernten Zusammenhangs und einem aktuellen Wert der Zustandsgröße des elektromecha ^¬ nischen Aktuators durchgeführt. Die Extrapolation basiert vorteilhafterweise auf einer Modellannahme (z.B. einem vor ^¬ gegebenen parametrisierten funktionalen Zusammenhang, welcher an die bestimmten Zuspannkraft-Zustandsgröße-Datenpaare angepasst wird) . So wird z.B. die aktuelle Temperatur be ^¬ rücksichtigt. Entsprechend kann über den gesamten Bereich von auftretenden Zuspannkraften ein zuverlässiger Wert für die aktuelle Zuspannkraft bestimmt werden, welcher auch die aktuellen Gegebenheiten, wie Temperatur etc. berücksichtigt. Bei der Zustandsgröße des elektromechanischen Aktuators han ^¬ delt es sich besonders bevorzugt um den Versorgungsstrom des elektromechanischen Aktuators. Entsprechend wird besonders bevorzugt ein Strom-Zuspannkraft-Zusammenhang bestimmt oder eingelernt .

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einem Zurückfahren des Betätigungsele ^¬ mentes anhand einer Verschiebung des ersten Getriebeelements in Richtung auf die Bremsbeläge (31) zu erkannt, wenn das Betätigungselement in der Betätigungseinheit anschlägt oder verklemmt. Besonders bevorzugt wird die Verschiebung des ersten Getriebeelements durch eine Komprimierung eines Fe ^¬ derelements ermöglicht, über welches sich das erste Getrie ^¬ beelement an dem Bremssattel abstützt.

Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Scheibenbremse eine Auswerteinheit oder ist mit einer Auswerteeinheit verbunden, in welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt wird .

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung an Hand von Figuren.

Es zeigen schematisch

Fig. 1 einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung einer elektromechanischen Fahrzeugbremse mit einem

Kraftsensor gemäß dem Stand der Technik, eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungs beispiels einer erfindungsgemäßen elektromechani sehen Fahrzeugbremse,

Fig. 3 einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemä ^¬ ßen elektromechanischen Fahrzeugbremse,

Fig. 4 einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemä ^¬ ßen elektromechanischen Fahrzeugbremse, und

Fig. 5 beispielsgemäße Kraft/Weg-Kennlinien zur Erläuterung der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung einer bekannten elektromechanischen Fahrzeugbremse mit einem

Kraftsensor. Die elektromechanische Fahrzeugbremse umfasst ein rotatorisch-translatorisches Getriebe, welches als Ku ^¬ gelgewindetrieb ausgebildet ist. Der Kugelgewindetrieb be- steht aus einer Gewindemutter 27 und einer Gewindespindel 3, wobei zwischen der Gewindemutter 27 und der Gewindespindel 3 mehrere Wälzkörper 28 angeordnet sind, die bei einer Rotati ^¬ onsbewegung der Gewindespindel 3, angetrieben durch einen nicht dargestellten Elektromotor, umlaufen und die Gewindemutter 27 in eine axiale translatorische Bewegung versetzen. Gewindemutter 27 betätigt so Bremskolben 2. Gewindespindel 3 stützt sich über ein Wälzlager 4, welches eine Drehung der Gewindespindel 3 ermöglicht, und ein Abstützelement 19 an Bremssattel 1 ab. Das z.B. ringförmig ausgebildete Abstütz ^¬ element 19 wirkt als Verformungskörper eines Kraftsensors. Zur Bestimmung der Zuspannkraft sind auf Abstützelement 19 Dehnungsmessstreifen 20 angeordnet, mittels welcher das Maß der Verformung von Abstützelement 19 vermessen wird. So wird bei bekannten elektromechanischen Bremsen die Abstützkraft des rotatorisch-translatorischen Getriebes am Bremssattel 1 mittels eines Kraftsensors gemessen, um die Zuspannkraft zu bestimmen .

In Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Fahrzeugbremse dargestellt. Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, übergreift Bremssattel 1 eine Bremsscheibe 30. Die Bremse umfasst zwei Bremsbeläge 31 und eine Betätigungseinheit 40, welche elektromechanisch oder auch kombiniert, hydraulisch und elektromechanisch, ausgeführt sein kann. Betätigungseinheit 40 umfasst beispielsgemäß ein Antriebsmodul 29, mittels welchem eine Gewindespindel 3 (erstes Getriebeelement) eines als Kugelgewindetrieb ausgebildeten Rotations-Translations- Getriebes rotatorisch betätigbar ist. Die bei einer Rotati ^¬ onsbewegung der Gewindespindel 3 umlaufenden Kugeln 28 versetzen die Gewindemutter 27 (zweites Getriebeelement) in ei ^¬ ne axiale translatorische Bewegung, welche auf einen Brems ^¬ kolben 2 übertragen wird, so dass Bremskolben 2 auf die Bremsbeläge 31 translatorisch zum Erzeugen einer Zuspann- kraft F einwirkt ( Zuspannrichtung Z ist in Fig. 2 mit einem Pfeil gekennzeichnet) . Für eine elektronische Ansteuerung der Bremse umfasst Betätigungseinheit 40 einen Schaltungs ^¬ träger 13, auf welchem elektronische Schaltungen u.a. zur Auswertung der Signale eines Weg- oder Positionssensors 24 und zur Bestimmung der Zuspannkraft F _ist angeordnet sind. Der auf Schaltungsträger 13 angeordnete Weg- oder Positionssensor 24 erfasst die Position oder Verschiebung der Gewindespindel 3 in axialer Richtung.

Antriebsmodul 29 umfasst beispielsgemäß einen elektromecha- nischen Aktuator, z.B. einen Elektromotor, und ein zwischen dem Aktuator und dem Rotations-Translations-Getriebe 3, 27 wirkungsmäßig geschaltetes zweites, Rotations-Rotations- Getriebe (in Fig. 1 nicht dargestellt) . Das zweite Getriebe ist z.B. als ein mehrstufiges Getriebe ausgebildet. Bei dem Elektromotor handelt es sich z.B. um einen bürstenlosen Antriebsmotor .

Zwischen Gewindespindel 3 und Bremssattel 1 ist ein Federpa ^¬ ket 7 (elastisches Abstützelement) angeordnet, über welches sich Gewindespindel 3 (und damit Bremskolben 2) mittelbar an Bremssattel 1 abstützt. Federpaket 7 enthält beispielsweise eine oder mehrere Tellerfedern. Federpaket 7 besitzt eine definierte Federkraft-Federweg-Kennlinie, welche z.B. in ei ^¬ nem elektronischen Speicher des Schaltungsträgers 13 abge ^¬ legt ist.

Bei einem Zuspannen der Bremse stützt sich Gewindespindel 3 auf Federpaket 7 ab, was zu einer Komprimierung des Federpa ^¬ kets 7 in Abhängigkeit der vorliegenden Zuspannkraft F _ist führt. Dies wiederum führt zu einer Verschiebung der Gewindespindel 3 entgegen der axialen Betätigungsrichtung Z des Bremskolbens, welche mittels Weg- oder Positionssensor 24 gemessen wird. Aus der gemessen Position bzw. Verschiebung der Gewindespindel 3 kann anhand der definierten Federkraft- Federweg-Kennlinie die Zuspannkraft F _ist berechnet werden.

In Fig. 3 ist ein Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elekt- romechanischen Fahrzeugbremse schematisch dargestellt. Der Ausschnitt zeigt den Bereich der Betätigungseinheit 40 mit einem Positionssensor 12, 14 und Rotations-Translations- Getriebe 3, 27 in vergrößerter Darstellung. Im Vergleich zu Fig. 2 sind sich entsprechende Bauteile mit denselben Be ^¬ zugsziffern versehen. Beispielsgemäß liegt Gewindespindel 3 auf Anlagescheibe 15 auf, die hierzu mit einem Konus verse ^¬ hen ist. Zwischen Anlagescheibe 15 und Axiallagerscheibe 8 ist ein Kugel- oder Wälzlager 4 angeordnet. Im oder am

Bremssattel 1 ist eine Abstützfläche 32 angeformt, die dazu geeignet ist, dass sich Axiallagerscheibe 8 dagegen ab ^¬ stützt, wenn Federpaket 7 bis zum maximal zulässigen Bereich komprimiert ist (entspricht Punkt S _T in Fig. 5) . Bei unbetä- tigter Bremse ist Axiallagerscheibe 8 um einen axialen Ab ^¬ stand d von Abstützfläche/Anschlag 32 beabstandet. Durch Ab- stützfläche 32 und Axiallagerscheibe 8 wird ein definierter Wegbereich des Federpakets 7 geschaffen, um welchen Federpaket 7 maximal zusammengedrückt werden kann. Bei einem Zu- spannen der Bremse stützt sich Gewindespindel 3 auf Federpa ^¬ ket 7 ab und drückt Federpaket 7 in Abhängigkeit von der ak ^¬ tuellen Zuspannkraft F _ist zusammen, jedoch nur bis Axialla ^¬ gerscheibe 8 auf Abstützfläche 32 anschlägt. Ein Zusammen ^¬ drücken des Federpakets 7 führt zu einer Verschiebung der Gewindespindel 3 entgegen der axialen Betätigungsrichtung des Bremskolbens, welche mittels Weg- oder Positionssensor 12, 14 gemessen wird. Aus der gemessen Position bzw. Verschiebung Si _st der Gewindespindel 3 kann anhand einer in ei- nem elektronischen Steuer-/Regeleinheit abgelegten Federkraft-Federweg-Kennlinie, welche die Steifigkeit des Feder ^¬ pakets 7 darstellt, die an Federpaket 7 anliegende Abstütz ^¬ kraft und damit die Zuspannkraft F _ist ermittelt werden. Wird die Bremse, nachdem der Anschlagpunkt von Axiallagerscheibe 8 und Abstützflache 32 erreicht ist (dies entspricht einer maximal von Federpaket 7 aufnehmbaren Kraft F _T ) , weiter zuge ^¬ spannt, so tritt praktisch keine axiale Verschiebung der Ge ^¬ windespindel 3 mehr auf. Die Erhöhung der Zuspannkraft führt dann zu einer Verformung von Bremssattel / Belägen / Bremsscheibe, d.h. der gesamte Bremssattel nimmt die Kraft auf. Auch in diesem Bereich kann die Zuspannkraft extrapoliert werden, wie weiter unten genauer ausgeführt wird.

Zur Messung der axialen Position der Gewindespindel 3 ist beispielsgemäß an dem Ende des Schafts 26 der Gewindespindel 3 ein magnetisch ausreichend permeables Teilstück 12 ange ^¬ ordnet. Alternativ kann auch der Schaft 26 oder zumindest ein Teil des Schaftes 26 oder der Gewindespindel 3 magne ^¬ tisch ausreichend permeabel ausgeführt sein. Hierzu sind z.B. ferromagnetische Werkstoffe, wie z.B. ein Ferritstab, welcher ein hohe Permeabilitätszahl aufweist, geeignet. Auf Schaltungsträger 13 ist z.B. eine Magnetspule 14 angeordnet, mittels welcher der Abstand zwischen Teilstück 12 und Magnetspule 14 erfasst wird, so dass die Position der Gewinde ^¬ spindel 3 in Richtung der Zuspannkraftkraft (axiale Rich ^¬ tung) erfasst werden kann. Spule 14 und Teilstück 12 bilden somit gemeinsam einen kostengünstigen magnetischen Weg- oder Positionssensor, welcher sich zum Einsatz in einer Serienanwendung eignet.

Beispielsgemäß umfasst die Betätigungseinheit 40 einen

Elektromotor und ein Rotations-Rotations-Getriebe (nicht dargestellt in Fig. 3) . Die vom Elektromotor über das Rota- tions-Rotations-Getriebe auf Antriebszahnrad 6 übertragene Drehbewegung wird über eine Wirkverbindung 5 auf den Schaft 26 der Gewindespindel 3 übertragen. Wirkverbindung 5 ist gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (im Unterschied zu dem dritten Ausführungsbeispiel in Fig. 4) in der Weise ausge ^¬ legt, dass sich bei einer translatorischen Bewegung der Gewindespindel 3 (axial in Richtung der Zuspannskraft ) die axiale Position des Antriebszahnrads 6 ebenfalls mit Gewin ^¬ despindel 3 gemeinsam verändert. Dies wird zum Beispiel durch eine Passung mit Verdrehsicherung erreicht. Das Rota- tions-Rotations-Getriebe und Antriebszahnrad 6 werden so auszulegen, dass der Betrieb des Rotations-Translations- Getriebes innerhalb des zulässigen translatorischen Wegbe ^¬ reichs der Gewindespindel 3 nicht beeinträchtigt wird.

Zwischen Zahnrad 6 und Bremssattelgehäuse 1 ist eine Rück ^¬ lauf- und Vorspannfeder 10 angeordnet, welche sich unmittel ^¬ bar oder mittelbar auf Zahnrad 6 und Bremssattelgehäuse 1 abstützt. Dabei ist beispielsgemäß zwischen Zahnrad 6 und Feder 10 ein Axiallager 16 angeordnet. Zur axialen Lagerung des mit Gewindespindel 3 verbundenen Schaftes 26 ist am

Bremssattelgehäuse 1 ein Gleitlager 18 vorgesehen. Die Fe ^¬ derkonstante von Feder 10 ist wesentlich geringer als die des Federpakets 7.

Wird die Bremse aus einem Zustand mit einer Zuspannkraft F _ist größer als der maximal von Federpaket 7 aufnehmbaren Kraft F _T geöffnet, so entspannen sich zunächst Bremssattel / Beläge / Bremsscheibe und ab Punkt F _ist = F _T Federpaket 7 bis die Zu ^¬ spannkraft Null wird. Wird Kolben 2 dann weiter entgegen der Zuspannrichtung Z zurückgefahren (Abheben der Bremsbeläge von der Bremsscheibe und Einstellen eines Lüftspiels) , so wirkt auf Gewindespindel 3 eine Zugkraft in Richtung der Zu ^¬ spannrichtung Z, welche zu einer Komprimierung von Feder 10 führt. Dies kann anhand einer Verschiebung von Gewindespindel 3 in Zuspannrichtung Z mittels Weg- oder Positionssensor 12, 14 erkannt werden. Sollte sich Gewindespindel 3 oder Kolben 2 verklemmen oder Kolben 2 bei einem Zurückfahren z.B. an Anschlag 8 anschlagen, so kann dies anhand der ge ^¬ ringeren Verschiebung oder dem „Stehen bleiben" der Gewindespindel 3 erkannt werden.

Gewindemutter 27 ist im Kolben 2 derart eingebracht, dass sie zum Zuspannen sehr hohe Kräfte abstützen kann. Gewindemutter 27 liegt nicht lose auf, sondern ist in Kolben 2 ge ^¬ gen Herausfallen gesichert, z.B. durch Verstemmen oder durch einen Spannring in Kolben 2 hinter der Gewindemutter 27 (in den Figuren nicht dargestellt) . Hierdurch kann Kolben 2 durch die Gewindemutter 27 zum Abheben der Bremsbeläge von der Bremsscheibe zurückgefahren werden.

In Fig. 4 ist ein Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elekt- romechanischen Fahrzeugbremse schematisch dargestellt. Der Ausschnitt zeigt wieder den Bereich der Betätigungseinheit 40 mit Positionssensor 12', 14' und Rotations-Translations- Getriebe 3', 27 in vergrößerter Darstellung. Im Vergleich zu Fig. 2 sind sich entsprechende Bauteile mit denselben Be ^¬ zugsziffern versehen. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird die translatorische Bewegung von Gewindespindel 3' nicht auf Antriebszahnrad 6' übertragen. Hierzu ist An ^¬ triebszahnrad 6' über ein Lager 34 an Bremssattelgehäuse 1 axial fixiert. Wirkverbindung 5' ist als nur in Achsrichtung bewegliches Lager ausgelegt, so dass lediglich die vom

Elektromotor über das Rotations-Rotations-Getriebe aufge ^¬ brachte Drehbewegung auf die Gewindespindel 3' übertragen wird. In axialer Richtung kann sich der zylindrische Fortsatz von Spindel 3' , welcher im Bereich der Achse des Zahn- rads 6' dieses in einer Bohrung durchstößt, weitestgehend frei bewegen. Hierzu kann vorzugsweise Wirkverbindung 5' als eine Torx-Verbindung ausgebildet sein, beispielsweise in dem der Fortsatz von Spindel 3' und die Bohrung in Antriebszahnrad 6' eine Zahnung oder Kerbung mit einem Verlauf in axialer Richtung aufweisen, so dass die Zahnungen von Fortsatz und Zahnradbohrung ineinander eingreifen.

Auch gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel umfasst die Brem ^¬ se ein Federpaket 7 zur Abstützung von Spindel 3' an Brems ^¬ sattelgehäuse 1, wobei zwischen Spindel 3' und Federpaket 7 ein Wälzlager 4 angeordnet ist. Beispielsgemäß ist Federpa ^¬ ket 7 aus einer oder mehreren Tellerfedern in das Gehäuse eines Axiallagers aufgenommen, das aus Axiallagerscheibe 8 und Axiallagergehäuse bzw. Abstützring 9 gebildet ist. Ab ^¬ stützring 9 besitzt eine Abstüt zfläche 33, welche einen de ^¬ finierten Anschlag für die Bewegung von Axiallagerscheibe 8 bei Komprimierung des Federpakets 7 bildet (Punkt S _T in Fig. 5) . Wenn das Federpaket maximal komprimiert ist, liegt Axi ^¬ allagerscheibe 8 auf Abstüt zfläche 33 auf. Spindel 3' liegt in Richtung des Wälzlagers 4 dabei auf Anlagescheibe 15 auf, die hierzu mit einem Konus versehen ist. Auch im dritten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Sensierung der Verschiebung des Fortsatzes der Gewindespindel 3' relativ zur Position des Schaltungsträgers 13. Schaltungsträger 13 trägt hierzu neben anderen elektronischen Bauelementen einen Hall-Sensor 14 ^' im elektronischen Bauteilformat, mit welchem eine Ände ^¬ rung des Magnetfeldes messbar ist, welches von Permanentmag ^¬ net 12' erzeugt wird. Ein derartiger Weg- oder Positionssensor mit Hall-Sensor 14' und Permanentmagnet 12' kann natürlich auch in einer Ausführungsform der Fahrzeugbremse eingesetzt werden, bei welcher sich bei einer translatorischen Bewegung der Gewindespindel 3 die axiale Position des An ^¬ triebszahnrads 6 ebenfalls mit Gewindespindel 3 gemeinsam verändert (entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel) .

Rücklauf- und Vorspannfeder 10 stützt sich gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel auf Zahnrad 6' und in Bezug auf Schaft 26 an Federsicherung 11 ab. Es ist besonders zweckmäßig, wenn Federsicherung 11 gleichzeitig als Halter für Magnet 12' (Fig. 4) oder das permeable Teilstück 12 (Fig. 3) dient, welches Teil des magnetischen Weg- oder Positionssensors ist. Alternativ ist es ebensogut möglich, Schaft 26 selbst als magnetfeldbeeinflussendes Element oder magnetisiert als Magnet auszuführen. Die Funktion der Rücklauf- und Vorspannfeder 10 wurde bereits im Zusammenhang mit dem zweiten Ausführungsbeispiel erläutert.

In Fig. 5 sind verschiedene beispielsgemäße Kraft/Weg- Kennlinien für Federn und Bremsen einschließlich der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse zur Erläuterung der Erfindung schematisch dargestellt. Dabei wurde auf eine Darstellung eines gegebenenfalls vorhandenen Lüftspiels verzichtet. Auf der X-Achse der Diagramme ist der jeweilige Weg s (Verformung oder Kompression) und auf der Y-Achse die zugehörige Kraft F aufgetragen, welche im System enthalten ist .

Fig. 5a) zeigt eine Kraft/Weg-Kennlinie einer bekannten Bremse, z.B. wie in Fig. 1 dargestellt. Eine Erhöhung der Kraft F führt zu einer Verformung von Bremssattel / Belägen / Bremsscheibe. Mit zunehmender Kraft wir die Zunahme der Verformung jedoch geringer.

Fig. 5b) zeigt eine Kraft/Weg-Kennlinie einer einzelnen Tel ^¬ lerfeder innerhalb eines Tellerfederpakets. Wird ein von der Bauhöhe der Tellerfeder abhängiger zulässiger Wegbereich bei Kompression der Feder erreicht (Punkt S _T ) , so schlägt die Fe- derhäusung an. Die Feder kann dann durch übliche Kräfte nicht weiter komprimiert werden. Beim Anschlagspunkt (Kom ^¬ pression S _T ) wird in der Feder die von der Konstruktion der Feder (Häusung 7, 9) abhängige maximal mögliche Federkraft F _T erreicht .

Fig. 5c) zeigt eine Kraft/Weg-Kennlinie einer erfindungsge ^¬ mäßen elektromechanischen Bremse, welche z.B. gemäß den Fig. 2, 3 oder 4 mit einem Tellerfederpaket 7 ausgerüstet ist. Zuspannkräfte F im Bereich zwischen nahezu Null (lediglich Kraft der Vorspannkraft der Feder 10) und F _T (z.B. ca 6 kN) führen, wie oben beschrieben, zu einer Komprimierung des Tellerfederpakets 7 bis hin zum Anschlag (Punkt S _T ) . Dabei wird Gewindespindel 3 (bzw. Schaft 26) in einem relativ kleinen Kraftbereich (z.B. 0 bis 6 kN) nachweisbar entgegen der Zuspannrichtung verschoben (gemessen durch Positionssensor 24, 14) . Aus der gemessenen Verschiebung der Gewindespindel 3 kann anhand der bekannten und gegebenen Kraft/Weg- Kennlinie des Federpakets 7 im Bereich Null bis S _T die Zu ^¬ spannkräft F bestimmt werden. Oberhalb der Kraft F _T nimmt das Tellerfederpaket 7 keine weiteren Kräfte mehr auf. Durch den zuspannenden Antrieb der Gewindespindel 3 werden dann Brems ^¬ sattel / Beläge / Bremsscheibe verformt und es ergibt sich eine steilere Kraft/Weg-Kennlinie (entsprechend Fig. 5a)).

Fig. 5d) zeigt eine Kraft/Weg-Kennlinie einer erfindungsge ^¬ mäßen elektromechanischen Bremse, z.B. gemäß den Fig. 3 oder 4, wenn die Bremsbeläge von der Bremsscheibe zurückgezogen werden und Gewindespindel 3 bei angeschlagenem Kolben 2 weiter in Bremslöserichtung angetrieben wird. Zunächst kommt es zu einer Komprimierung der Feder 10 und damit zu einer Verschiebung der Gewindespindel 3 in Zuspannrichtung (negative X-Achse) . Beim Punkt S _A liegt Kolben 2 am hinteren Endan ^¬ schlag, z.B. Scheibe 8, an. Wird Gewindespindel 3 weiter an- getrieben, so verschiebt sich Gewindespindel 3 kaum noch. Aus dem Verlauf der Verschiebung von Gewindespindel 3 kann also das Anschlagen des Kolbens 2, insbesondere frühzeitig vor einem möglichen Verklemmen des Kolbens/Gewindetriebs, erkannt werden.

Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschreiben ein Rotations-Translations-Getriebe mit rotatorisch angetriebe ^¬ ner Gewindespindel (erstes Getriebeelement) . Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Entsprechende Ausfüh ^¬ rungsformen mit einem Rotations-Translations-Getriebe mit rotatorisch angetriebener Gewindemutter (erstes Getriebeelement) sind analog möglich. Hier stützt sich dann die Gewindemutter über ein Federelement 7 am Bremssattel ab und die entsprechende Verschiebung wird vermessen.

Bei der elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse kann es sich um eine elektromechanisch betätigbare Betriebsbremse handeln, bei welcher die Betriebsbremsfunktion durch die Betätigungseinheit 40 mit elektromechanischem Aktuator erfolgt. Optional weist die Bremse eine elektromechanisch be ^¬ tätigbare Feststellbremsfunktion auf. Die Feststellfunktion wird z.B. dadurch gewährleistet, dass der elektromechanische Aktuator oder eine Komponente eines Getriebes in der zuge ^¬ spannten Stellung mit einer Verriegelung festgehalten wird. Alternativ kann es sich um eine Bremse mit hydraulisch betätigbarer Betriebsbremse und elektromechanisch betätigbarer Feststellbremse handelt.

Eine erfindungsgemäße elektromechanisch betätigbare Schei ^¬ benbremse kann in einem kombinierten Bremssystem, in welchem an einer Achse, z.B. der Vorderachse, eine hydraulisch betä ^¬ tigbare Betriebsbremse und an der anderen Achse, z.B. der Hinterachse, die elektromechanisch betätigbare Betriebsbrem- se angeordnet ist, eingesetzt werden. Alternativ kann eine erfindungsgemäße elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse auch in einem Bremssystem eingesetzt werden, in welchem an jeder Achse elektromechanisch betätigbare Betriebsbremsen angeordnet sind.

Die bevorzugt mit einer Häusung 8, 9 versehene Feder 7 be ^¬ wirkt in der beispielsgemäßen elektromechanischen Bremse im unteren Kraftbereich (Null bis F _T ) eine nahezu kraftproporti ^¬ onale Verschiebung eines Bauteils, das mit Spindel 3 in Ver ^¬ bindung steht (zum Beispiel Schaft 26) . Hierdurch kann von einer elektronischen Schaltung über eine gegebene Kennlinie der Feder 7 die Zuspannkraft F _ist auf vorteilhafte Weise er ^¬ mittelt werden. Die Bestimmung der Zuspannkraft im niedrigen Kraftbereich kann besonders vorteilhaft dazu herangezogen werden, den Verlauf der Kraft/Weg-Kennlinie im oberen Kraft ^¬ bereich (oberhalb von F _T ) zu extrapolieren, d.h. auch Zu- spannkräfte F _ist > F _T zu bestimmen. Hierzu wird z.B. ein elektrischer Parameter der Versorgung des elektromechanischen Aktuators, z.B. der Strom I, und/oder ein mechanischer Parameter des elektromechanischen Aktuators, z.B. die Zahl der Motorumdrehungen N, herangezogen. Optional wird auch noch die Temperatur herangezogen.

Ein erstes Ausführungsbeispiel zur Bestimmung einer Zuspannkraft F _ist > F _T anhand von im Bereich Null bis F _T bestimmter Zuspannkräfte wird im Folgenden beschrieben. Üblicherweise wird in elektromechanischen Bremsen der Versorgungsstrom I des elektromechanischen Aktuators gemessen. Dabei ist der Strom I proportional zum aufgebrachten Drehmoment des Aktua ^¬ tors bzw. es besteht ein bekannter, näherungsweise proporti ^¬ onaler, funktionaler Zusammenhang zwischen Strom I und Zuspannkraft F. Die Proportionalitätskonstante bzw. der funk ^¬ tionale Zusammenhang hängt jedoch zumindest von der Tempera- tur ab. Wenn im unteren Kraftbereich (Null bis F _T ) der Verschiebung des ersten Getriebeelementes 3 anhand der Feder ^¬ kraft-Federweg-Kennlinie des elastischen Abstützelements 7 eine Zuspannkraft F zugeordnet wird, wird der jeweiligen Zu- spannkraft F ein zugehöriger Stromwert I zugeordnet. Anhand dieser Zuspannkraft-Stromwert-Datenpaare bzw. deren Steigung Δΐ/ÄF kann unter der Annahme einer konstanten Steigung oder anhand eines vorgegebenen Modells (vorgegebener funktionaler Zusammenhang) aus einem Stromwert I i _St , welcher in dem Be ^¬ reich bei maximal komprimiertem Abstützelement 7 gemessenen wird, eine Zuspannkraft F _ist extrapoliert werden. Da die Zu ^¬ spannkraft-Stromwert-Datenpaare bzw. deren Steigung Δΐ/ÄF von der Temperatur des Aktuators abhängen, wird die Bestimmung der Zuspannkraft-Stromwert-Datenpaare im Bereich der Komprimierung des Abstützelements 7 (Bereich der Zuspannkraft von Null bis F _T ) vorteilhafterweise ständig durchge ^¬ führt, um immer aktuelle Daten für eine Extrapolation zur Verfügung zu haben.

Alternativ kann anhand der Anzahl der Motorumdrehungen N, welche eine Maß für den Weg s sind, zum einen während Ab ^¬ stützelement 7 verformt wird und dann, wenn nur noch eine Verformung von Sattel / Beläge / Bremsscheibe stattfindet, die Kraft extrapoliert werden. Solange sich Federpaket 7 verformt (also bis der Anschlag erreicht ist, unterer Kraft ^¬ bereich) , ist das Kraftniveau F _ist aus (relativer) Gewinde ^¬ spindel-Position und gegebener Kennlinie des Federpakets ge ^¬ nau bekannt, wobei auch eine Zusammenhang zwischen Gewinde ^¬ spindelweg und Motorumdrehungen N hergestellt werden kann. Sobald keine Änderung des Gewindespindelwegs bei Motorumdre ^¬ hung stattfindet, befindet das System sich in der „harten" Kennlinie aus Sattel / Belägen / Scheibe (entsprechend Fig. 5a) ) , in welchem über die Motorumdrehungen N, die bekannte Steifigkeit von Sattel und Scheibe und der Steifigkeit der Feder (aus unterem Kraftbereich) , die Zuspannkraft extrapo ^¬ liert werden kann.

Zur Kalibrierung der erfindungsgemäßen Bremse wird zumindest einmal der Start- und Endpunkt der Verschiebung des ersten Getriebeelements (z.B. Gewindespindel 3) bestimmt, welcher dem bekannten, vorgegebenen Federkraft-Federweg-Kennlinie- Bereich (Null bis S _T ) des elastischen Abstützelements 7 ent ^¬ spricht. Start- und Endpunkt werden über den mittels Weg ^¬ oder Positionssensor bestimmten Verfahrweg der Gewindespindel 3 (bei Anfang, linearer Verlauf, Anschlag) erkannt, wo ^¬ bei der Strom I oder auch die Motorumdrehungen als Hilfsgrößen herangezogen werden. Das Kalibrierverfahren kann bei Bedarf wiederholt werden.