Verfahren zum Erfassen eines Zustands einer Bremse, Bremse und Bremssystem mit einer Bremse

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines Zustands einer Bremse, eine Bremse und ein Bremssystem mit einer Bremse, insbesondere in Zusammenhang mit Schienenfahrzeugen.

Eine Bestimmung eines Verschleißes von Reibmaterial bei Scheibenbremsen, nämlich des Verschleißes der Bremsscheibe und des Bremsbelags, wird im Bereich von Schienenfahrzeugen bislang üblicherweise mittels visueller Begutachtung durch Wartungspersonal durchgeführt, was mit einem großen Aufwand verbunden ist.

Ein Verschleiß des Reibmaterials kann aber auch durch ortsfest im Gleisbett verbaute Bildverarbeitungsgeräte („Train Scanner“) oder im Fahrzeug bzw. in dessen Bremssteller verbaute Sensoren gemessen werden. Die Bildverarbeitungsgeräte werfen jedoch die Probleme auf, dass hohe Kosten entstehen und sie, wie erwähnt, ortsfest und somit unflexibel sind. Die Sensoren sind ebenfalls mit hohen Kosten verbunden und sind darüber hinaus fehleranfällig.

Eine weitere Möglichkeit, den Verschleiß des Reibmaterials zu bestimmen, bilden Verschleißberechnungsprogramme, die aus Messgrößen bestimmte Systemgrößen, wie etwa Bremskräfte und Fahrzeuggeschwindigkeiten, nutzen, um den Verschleiß basierend auf einer umgesetzten Bremsenergie modellbasiert zu berechnen. Diese Berechnungen können jedoch sehr ungenau sein.

Ein Funktionieren einer Verschleißnachstellvorrichtung, um ein Bremsen trotz des Verschleißes sicherzustellen, kann darüber hinaus erst festgestellt werden, wenn die erforderliche Bremswirkung nicht mehr vorliegt. Daher besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin, die obigen Nachteile zu eliminieren und ein Verfahren und eine Bremse bereitzustellen, die kostengünstig und zuverlässig einen Zustand der Bremse bestimmen.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 , eine Bremse gemäß Anspruch 10 und ein Bremssystem gemäß Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum Erfassen eines Zustands einer Bremse die Schritte auf:

- Bewegen eines Wirkglieds eines Bremsaktuators in einer Richtung, in der ein mit dem Wirkglied verbundenes Reibelement in einer Wirkrichtung zu einem zu bremsenden Element hin bewegt wird;

- Erfassen einer Position des Wirkglieds, in der durch einen beginnenden Kraftanstieg an dem Wirkglied ein Anliegen des Reibelements an dem zu bremsenden Element erkannt wird, als erste Eckposition.

Diese Schritte bilden die Grundlage für ein Erfassen eines Zustands der Bremse, ohne dass in dem Bremssteller zusätzliche Sensoren verbaut werden müssen, insbesondere ohne dass solche Sensoren im Bereich des zu bremsenden Elements, nämlich im Bereich einer Bremsscheibe, und im Bereich des Bremselements, nämlich eines Bremsbelags, erforderlich sind.

Ein elektro-mechanischer Antrieb als der Antrieb verfügt über eine Positions- und Kraftmessung. Beispielsweise kann die Position indirekt über die Rotation des Motors bestimmt werden. Bei elektrisch kommutierten Gleichstrommotoren ist ein Winkelsensor erforderlich. Über die Rotation des Motors und die Übersetzung des Stellgliedes kann auf die Position des Bremszylinders geschlossen werden. Eine Messung der Kraft des Bremszylinders wird bei Schienenfahrzeug-Bremssystemen zur Regelung der Zuspannkraft benötig, wobei die Kraft des Bremszylinders bei elektro-mechanischen Bremssystemen über eigene Kraft-Sensoren oder über ein Motormoment bestimmt wird. Das Motormoment kann über den Phasenstrom ermittelt werden, wobei der Phasenstrom in der Regel eine bekannte Größe ist. Im Falle von Pneumatik- oder Hydraulikzylindern sind entsprechende Sensoren daran oder in einer Bremsmechanik vorsehbar.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens, in der ein Weg des Wirkglieds von einer Ruheposition des Wirkglieds bis zu der ersten Eckposition mit einem zugehörigen Abstand des Reibelements von dem zu bremsenden Element korrespondiert, wird der Verschleiß so kompensiert, dass sich der zugehörige Abstand innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs befindet. Diese Ausgestaltung des Verfahrens enthält den Schritt: Bestimmen einer Funktionalität der Verschleißnachstellvorrichtung durch Bestimmen, dass sich der zugehörige Abstand nach einer vorbestimmten Anzahl von Bremsvorgängen innerhalb des vorbestimmten Toleranzbereichs befindet, über den Weg des Wirkglieds.

Wenn über den Weg des Wirkglieds von der Ruheposition des Aktuators bis zu der ersten Eckposition nach der vorbestimmten Anzahl von Bremsvorgängen bestimmt wird, dass sich der vorbestimmte Abstand innerhalb des vorbestimmten Toleranzbereichs befindet, kann dadurch eine Funktionalität der Nachstellmechanik, also die Sicherstellung der Nachstellung und somit eine sichere Verzögerung des Schienenfahrzeugs, bestimmt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens weist es die Schritte auf:

- Fortsetzen der Bewegung des Wirkglieds und des damit verbundenen Reibelements in der Wirkrichtung zum Erzeugen eines Bremsvorgangs;

- Bewegen des Wirkglieds und des damit verbundenen Reibelements entgegen der Wirkrichtung zum Beenden des Bremsvorgangs;

- Erfassen einer Position des Wirkglieds, in der durch ein Beenden eines Kraftabfalls an dem Wirkglied ein Abheben des Reibelements von dem zu bremsenden Element erkannt wird, als zweite Eckposition.

Diese weiteren Schritte bilden die Grundlage für ein Erfassen weiterer Zustände der Bremse, ohne dass in dem Bremssteller zusätzliche Sensoren verbaut werden müssen, insbesondere ohne dass im Bereich des zu bremsenden Elements, insbesondere im Bereich einer Bremsscheibe, und im Bereich des Bremselements, insbesondere eines Bremsbelags, erforderlich sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens enthält es den Schritt: Bestimmen eines Verschleißes des Reibelements und des zu bremsenden Elements durch Berechnen des Positionsunterschieds zwischen der ersten Eckposition und der zweiten Eckposition.

Dabei kann im Speziellen der aktuell während des letzten Bremsvorgangs auftretende Verschleiß des Reibelements und des zu bremsenden Elements bestimmt werden, ohne dass beispielsweise Sensoren im Reibelement oder Bildverarbeitungsvorrichtungen vorgesehen werden müssen. Hierbei wird der Verschleißzustand des gesamten Reibmaterials bestimmt. Aus Erfahrungswerten kann eine Aufteilung des Verschleißes des zu bremsenden Elements und des Reibelements bestimmt werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens enthält es den Schritt: Ermitteln eines Summenverschleißes des Reibelements und des zu bremsenden Elements durch Aufsummieren des Verschleißes des Reibelements und des zu bremsenden Elements nach mehreren Bremsvorgängen.

Durch diesen Schritt ist es möglich, den Gesamtverschleiß, beispielsweise seit einem Auswechseln des Reibmaterials, zu bestimmen, um beispielsweise eine vorbeugende Wartung zu signalisieren.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Summenverschleiß des Reibelements und des zu bremsenden Elements nach jedem Bremsvorgang ermittelt. Dies ermöglicht eine genaue Bestimmung eines Verlaufs des Verschleißes, auch unter beispielsweise erfassten Randbedingungen, wie etwa der Geschwindigkeit oder des Gewichts des Schienenfahrzeugs.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens enthält es den Schritt: Bestimmen einer thermischen Ausdehnung des Reibelements und des zu bremsenden Elements durch Berechnen des Positionsunterschieds zwischen der ersten Eckposition und der zweiten Eckposition.

Durch die Bestimmung der thermischen Ausdehnung des Reibelements und des zu bremsenden Elements, wobei die gesamte Ausdehnung beider Elemente bestimmt wird, ist es möglich, beispielsweise eine thermische Belastung der Bremse abzuschätzen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist eine Bremse einen Bremsaktuator, ein Reibelement, ein zu bremsendes Element und eine Bremsmechanik, die den Bremsaktuator aufweist und die dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer Bewegung eines Wirkglieds des Bremsaktuators, das Reibelement für einen Bremsvorgang in einer Wirkrichtung zu dem zu bremsenden Element hin zu bewegen und zum Beenden des Bremsvorgangs das Reibelement entgegen der Wirkrichtung von dem zu bremsenden Element weg zu bewegen, auf, und der Bremsaktuator ist dazu ausgebildet, über die Bremsmechanik eine entlang der Wirkrichtung auf das Reibelement ausgeübte Kraft und eine Position des Reibelements entlang der Wirkrichtung mittels einer auf ein Wirkglied des Bremsaktuators ausgeübten Kraft und einer Position des Wirkglieds zu erfassen.

Mit dieser Bremse kann ihr Zustand erfasst werden, ohne dass zusätzliche Sensoren im Bereich des zu bremsenden Elements, insbesondere im Bereich einer Bremsscheibe, und im Bereich des Bremselements, insbesondere eines Bremsbelags, oder Bildverarbeitungsgeräte erforderlich sind. Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der Bremse ist sie dazu ausgebildet, ein oben genanntes Verfahren auszuführen, wodurch die oben erwähnten Vorteile erzielt werden können.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Bremse, wobei die Bremsmechanik eine Verschleißnachstellvorrichtung aufweist, ist die Bremse dazu ausgebildet, eines der oben genannten Verfahren mit einer Kompensation des Verschleißes auszuführen, wodurch die oben erwähnten Vorteile erzielt werden können.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Bremssystem eine Bremse und eine Steuerungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Bremse anzusteuern, auf, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, die erfasste erste Eckposition und zweite Eckposition auszuwerten und zu verarbeiten.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Insbesondere zeigt

Fig. 1 : eine Prinzipdarstellung eines Bremssystems mit einer elektro-mechanischen Bremse;

Fig. 2 prinzipielle Darstellungen einer Kolbenposition und einer Kolbenkraft eines Kolbens eines elektro-mechanischen Bremsaktuators der elektromechanischen Bremse in einem Fall ohne Bremsenverschleiß;

Fig. 3 prinzipielle Darstellungen der Kolbenposition und der Kolbenkraft in einem Fall mit Bremsenverschleiß;

Fig. 4 prinzipielle Darstellungen der Kolbenposition in einem Fall einer Nachstellung nach einem Bremsverschleiß; und Fig. 5 prinzipielle Darstellungen der Kolbenposition in einem Fall einer thermischen Ausdehnung der elektro-mechanischen Bremse.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Bremssystems 1 mit einer elektromechanischen Bremse 2 und einer Steuerungsvorrichtung 3. In alternativen Ausführungsformen ist die Bremse nicht als eine elektro-mechanische Bremse, sondern als eine pneumatische oder hydraulische Bremse ausgebildet.

Die elektro-mechanische Bremse 2 weist eine Bremsscheibe als ein zu bremsendes Element 4 und Bremsbeläge als Reibelemente 5 auf. Ferner weist die elektromechanische Bremse 2 einen elektro-mechanischen Bremsaktuator 6 auf, der mittels einer Exzenterwelle mit einer Bremsmechanik 7 der elektro-mechanischen Bremse 2 sowie mit einer Verschleißnachstellvorrichtung 8 verbunden ist. In alternativen Ausführungsformen kann die Bremsscheibe auch durch einen Radkörper oder eine Bremstrommel ersetzt werden. In weiteren alternativen Ausführungsformen ist nur ein Reibelement 5 oder es sind mehr als zwei Reibelemente 5 vorgesehen. In den alternativen Ausführungsformen, in denen die Bremse als die pneumatische oder hydraulische Bremse ausgebildet ist, ist entsprechend ein pneumatischer oder hydraulischer Bremsaktuator vorgesehen,

Der elektro-mechanische Bremsaktuator 6 ist in dieser Ausführungsform als ein elektromechanischer Zylinder mit einer Kolbenstange als ein Wirkglied 9 ausgeführt. In alternativen Ausführungsformen kann der elektro-mechanische Bremsaktuator 6 auch beispielsweise als ein Drehzylinder ausgeführt sein. Die Position der Kolbenstange wird indirekt über die Rotation des Motors des elektro-mechanischen Bremsaktuators 6 über einen Winkelsensor bestimmt, wobei über die Rotation des Motors und die Übersetzung des Stellgliedes auf die Position des Bremszylinders geschlossen wird. In alternativen Ausführungsformen kann die Position des Wirkglieds 9 auch über Wegsensoren an den pneumatischen oder hydraulischen Zylinder oder an einer anderen Stelle in der Bremsmechanik 7, beispielsweise an einem nachstehend beschriebenen Exzenter erfasst werden. Durch das Ausfahren der Kolbenstange wird über einen Hebel ein Exzenter ausgelenkt, der sich innerhalb der Bremsmechanik 7 so abstützt, dass das direkt mit dem Exzenter verbundene Reibelement 5 in einer Wirkrichtung zu dem zu bremsenden Element 4 hin bewegt wird. Wenn sich dieses Reibelement 5 an dem zu bremsenden Element 4 abstützt, wird die gesamte Bremsmechanik 7 bei einem fortgesetzten Ausfahren der Kolbenstange so verschoben, dass sich auch das andere Reibelement 5 in seiner Wirkrichtung zu dem zu bremsenden Element 4 hin bewegt und dort anliegt. Bei einem anschließenden weiteren Ausfahren der Kolbenstange wird in einem Bremsvorgang die Bremskraft der elektro-mechanischen Bremse 2 erzeugt. Zum Beenden des Bremsvorgangs fährt die Kolbenstange wieder in den elektro-mechanischen Bremsaktuator 6 ein, wodurch die Reibelemente 5 von dem zu bremsenden Element 4 wegbewegt werden.

Der elektro-mechanische Bremsaktuator 6 wird zum einen durch die Steuerungsvorrichtung 3 angesteuert, um eine erforderliche Bremskraft zu erzeugen. Zum anderen versorgt der elektro-mechanische Bremsaktuator 6 mittels einer auf das Wirkglied 9 des elektro-mechanischen Bremsaktuators ausgeübten Kraft und einer Position des Wirkglieds 9 die Steuerungsvorrichtung 3 mit Daten über eine entlang der Wirkrichtung auf das Reibelement 5 ausgeübte Kraft und über eine Position des Reibelements 5 entlang der Wirkrichtung. In alternativen Ausführungsformen werden die Daten nicht der Steuerungsvorrichtung 3, die den elektro-mechanischen Bremsaktuator 6 ansteuert, zur Verfügung gestellt sondern einer separaten Auswerteeinrichtung. In weiteren alternativen Ausführungsformen ist die Steuerungsvorrichtung 3 in den elektro-mechanischen Bremsaktuator 6 integriert. In anderen alternativen Ausführungsformen werden die Daten bezüglich der Position und der Kraft nicht von dem elektromechanischen Bremsaktuator 6, sondern von Sensoren innerhalb der Bremsmechanik 7 bereitgestellt.

Die Verschleißnachstellvorrichtung 8 erkennt, wenn das zu bremsenden Element 4 und/oder die Reibelemente 5 verschleißen und führt, wie im Stand der Technik bekannt, automatisch eine Kompensation des Verschleißes durch. Die Kompensation des Verschleißes erfolgt entweder bei der Bewegung der Reibelemente 5 zu dem zu bremsenden Element 4 hin oder bei der Bewegung der Reibelemente 5 weg von dem zu bremsenden Element 4.

Fig. 2 zeigt prinzipielle Darstellungen einer Kolbenposition und einer Kolbenkraft eines Kolbens als das Wirkglied 9 des elektro-mechanischen Bremsaktuators 6 der elektromechanischen Bremse 2 in einem Fall ohne Bremsenverschleiß.

In dem oberen Balkendiagramm sind Kolbenpositionen, also Wege des Wirkglieds 9, in Abhängigkeit von ihrer Wirkung dargestellt.

Ausgehend von der Kolbenposition 0 mm als einer Ruheposition des Wirkglieds 9 wird ein Leerhub LH bis zu einer ausgefahrenen Kolbenposition von 17 mm durchgeführt. Der Leerhub LH ist ein Hub, der vom Kolben ab der Ruheposition gefahren werden muss, um die Reibelemente 5 zum Anliegen an dem zu bremsenden Element 4 zu bringen.

Im Anschluss an den Leerhub LH wird ein sogenannter Elastischer Hub EH durchgeführt. Der Elastische Hub EH ist ein Hub, der von dem Kolben gefahren werden muss, um bei einem Kraftaufbau zwischen den Reibelementen 5 und dem zu bremsenden Element 4 eine Elastizität des Bremssystems zu kompensieren. Die Elastizität des Bremssystems ist eine annähernd konstante, insbesondere lineare, Systemeigenschaft. Der Elastische Hub EH ist von der Bremskraft abhängig und beträgt in diesem Beispiel 22 mm. Mittels des Elastischen Hubs EH wird der Bremsvorgang durchgeführt.

Zum Beenden des Bremsvorgangs wird der Elastische Hub in umgekehrter Richtung -EH wiederum um einen Kolbenhub von 22 mm durchgeführt und im Anschluss daran wird wiederum ein Kolbenhub von 17 mm als der umgekehrte Leerhub -LH durchgeführt, sodass sich die Reibelemente 5 wieder in ihrer ursprünglichen Position befinden und der Kolben als das Wirkglied 9 wieder in seiner Ruheposition ist.

In dem unteren Diagramm ist ein Kolbenkraftverlauf in Abhängigkeit von der Kolbenposition ersichtlich. Der Kraft-Weg-Verlauf ist durch die durchgezogene dicke Linie dargestellt. Aus Darstellungsgründen sind die Leerhübe LH, -LH und die Elastischen Hübe EH, -EH neben der durchgezogenen dicken Linie gezeichnet, liegen aber tatsächlich auf der durchgezogenen dicken Linie. Wie im oberen Diagramm ist auch hier zu sehen, dass der Leerhub LH bis zu einer Kolbenposition von 17 mm erfolgt, wobei keine Kraft auf die Reibelemente 5 aufgebracht wird und somit auch die Kolbenkraft bei „0“ verbleibt. Sobald die Reibelemente 5 mit dem zu bremsenden Element 4 in Kontakt kommen, steigt die Kolbenkraft während des Elastischen Hubs EH an. Die Position des Kolbens, bei der die Reibelemente 5 an dem zu bremsenden Element 4 anliegen, die Kolbenkraft also beginnt anzusteigen, wird als erste Eckposition bezeichnet. Der Kolben wird in diesem Fall um 22 mm bis zu einer Kolbenposition von 39 mm ausgefahren, um die aktuell gewünschte Bremskraft zu erzielen. Zum Beenden des Bremsvorgangs werden die Reibelemente 5 in die andere Richtung bewegt, wodurch sich die Kolbenkraft wiederum verringert, bis zu der Kolbenposition, bei der die Reibelemente 5 von dem zu bremsenden Element 4 abheben, sodass die Kolbenkraft wiederum bei „0“ konstant bleibt. Die Position des Kolbens, bei der sich die Reibelemente 5 von dem zu bremsenden Element 4 abheben, ab der also die Kolbenkraft dann konstant bei „0“ bleibt, wird als zweite Eckposition bezeichnet. In dem Fall ohne Verschleiß entspricht die zweite Eckposition also der ersten Eckposition.

Die erste Eckposition wird also durch ein Erfassen eines beginnenden Kraftanstiegs erfasst. Die zweite Eckposition wird durch ein Erfassen eines konstanten Kraftverlaufs nach einer Verringerung der Kraft erfasst.

Die Kraftverläufe sind hier idealisiert als Geraden dargestellt. In der Realität weisen die Kraftverläufe jedoch, bedingt durch Reibung und Trägheit der beteiligten Komponenten, einen unruhigen Verlauf auf, der durch entsprechende Algorithmen geglättet und/oder gemittelt wird, um ausgewertet werden zu können.

Fig. 3 zeigt prinzipielle Darstellungen der Kolbenposition und der Kolbenkraft in einem Fall mit Bremsenverschleiß.

Wie auch bereits in den Diagrammen in Fig. 2 zu sehen ist, wird ein Leerhub LH bis zu einer Kolbenposition von 17 mm durchgeführt und ein Elastischer Hub von 22 mm, also bis zu einer Kolbenposition von 39 mm, wird durchgeführt. Aufgrund von etwa einem länger andauernden Bremsvorgang, beispielsweise bei einer längeren Bergabfahrt, verschleißen die Reibelemente 5 und/oder das zu bremsenden Element 4, sodass es zur Aufrechterhaltung der notwendigen Bremskraft erforderlich ist, einen zusätzlichen Verschleißhub VH durchzuführen. Der Verschleißhub VH ist ein Hub, der vom Kolben gefahren werden muss, um während einer Bremsung den Verschleiß des Reibmaterials, also der Reibelemente 5 und des zu bremsenden Elements 4, so zu kompensieren, dass die gewünschte Bremskraft aufrechterhalten wird. Der Verschleißhub VH beträgt in diesem Beispiel 3 mm, also bis zu einem Kolbenhub von 42 mm. Zum Beenden des Bremsvorgangs werden die Reibelemente 5 dann wieder in die andere Richtung bewegt, wodurch sich die Kolbenkraft bis zu der Kolbenposition, an der die Reibelemente 5 von dem zu bremsenden Element 4 abheben, wiederum verringert. Da der elastische Hub EH/-EH von 22 mm die konstante Systemeigenschaft ist, heben also die Reibelemente 5 von dem zu bremsenden Element 4 in einer Kolbenposition von 20 mm, die hier die zweite Eckposition darstellt, ab. Im Anschluss daran fährt das Wirkglied 9 wieder in die Ruheposition, wobei 20 mm, nämlich der Weg von 17 mm des -LH und der Weg von 3 mm des -VH zurückgelegt werden. Die zweite Eckposition unterscheidet sich also von der ersten Position in diesem Fall um 3 mm, was dem Verschleißhub VH entspricht und mit dem Verschleiß des zu bremsenden Elements 4 und der Reibelemente 5 korrespondiert.

Fig. 4 zeigt prinzipielle Darstellungen der Kolbenposition in einem Fall einer Nachstellung nach dem Bremsenverschleiß.

Die Darstellung des oberen Balkendiagramms entspricht der des oberen Balkendiagramms von Fig. 3, demgemäß während des Bremsens ein Verschleiß des zu bremsenden Elements 4 und der Reibelemente 5 auftritt. Es ist auch hier zu erkennen, dass der Rückhub -LH-VH, also -20 mm entspricht, der Verschleiß, der mit 3 mm Kolbenweg korrespondiert, also noch nicht kompensiert ist. Im Anschluss an diesen Bremsvorgang erfolgt, dargestellt im unteren Balkendiagramm, ein nächster Bremsvorgang, der grundsätzlich bereits in Fig. 2 abgebildet ist. In dem unteren Diagramm von Fig. 4 beträgt der Leerhub LH ebenfalls 17 mm, woraus ersichtlich ist, dass der Verschleiß des letzten Bremsvorgangs während des Leerhubs LH für den nächsten Bremsvorgang durch die Verschleißnachstellvorrichtung 8 kompensiert wurde, sodass der Leerhub LH dem üblichen Leerhub LH von 17 mm entspricht. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass die Verschleißnachstellvorrichtung 8 den Verschleiß bereits während des

Rückhubs -LH-VH kompensiert, wobei dieser Rückleerhub -LH dann wiederum 17 mm betragen würde. Darüber hinaus besteht alternativ die Möglichkeit, dass der Verschleiß teilweise während des Rückleerhubs -LH und teilweise während des Leerhubs LH beim nächsten Bremsvorgang kompensiert wird.

Fig. 5 zeigt prinzipielle Darstellungen der Kolbenposition in einem Fall einer thermischen Ausdehnung der elektro-mechanischen Bremse.

Auch in dieser Darstellung entspricht ein erster Teil des Bremsvorgangs bis zum Erreichen der aktuell gewünschten Bremswirkung den in den Figuren 3, 4 und 5 gezeigten Bremsvorgängen. Erst wird der Leerhub LH von 17 mm Kolbenhub und dann der Elastische Hub EH von 22 mm durchgeführt.

Während des Bremsvorgangs kommt es aufgrund von in Wärme umgewandelter Bewegungsenergie zu thermischen Ausdehnungen der elektro-mechanischen Bremse 2, insbesondere von dem Reibelement 5 und dem zu bremsenden Element 4. Da diese Ausdehnungen zu einer Erhöhung der Bremskraft führen, wird der elektro-mechanische Bremsaktuator 6 so angesteuert, dass er sein Wirkglied 9 um einen sogenannten Ausdehnhub AH wieder einfährt, um die Bremskraft auf die tatsächlich erforderliche Bremskraft zu verringern. Der Ausdehnhub AH ist daher ein Hub, der vom Kolben gefahren werden muss, um Zuspannkräfte infolge der thermischen Ausdehnung konstant zu halten. In diesem Beispiel beträgt der Ausdehnhub -7 mm.

Wie aus den folgenden Balken zu sehen ist, beträgt der Elastische Hub -EH auch in diesem Fall als annähernd konstante Systemeigenschaft 22 mm. Der Rückhub von der zweiten Eckposition aus ergibt sich daher aus dem Leerhub -LH, der sich um den Ausdehnhub AH verringert. Dieser Ausdehnhub AH wird jedoch nicht kompensiert, sondern, durch Abkühlen der Komponenten der elektro-mechanischen Bremse 2, stellt sich der ursprüngliche Zustand wieder her, sodass der in dem unteren Balkendiagramm gezeigte Leerhub LH bei dem nächsten Bremsvorgang wiederum 17 mm beträgt.

Im Betrieb wird ein nachfolgend beschriebenes Verfahren zum Erfassen eines Zustands der elektro-mechanischen Bremse durchgeführt. Entsprechend den in den Figuren 2 bis

5 dargestellten Hüben wird das Wirkglied 9 des elektro-mechanischen Bremsaktuators

6 in einer Richtung bewegt, in der das mit dem Wirkglied 9 verbundene Reibelement 5 in einer Wirkrichtung zu dem zu bremsenden Element 4 hin bewegt wird. Eine Position des Wirkglieds 9, in der durch einen beginnenden Kraftanstieg an dem Wirkglied 9 ein Anliegen des Reibelements 5 an dem zu bremsenden Element 4 erkannt wird, wird als erste Eckposition erfasst und die Bewegung des Reibelements 5 wird in der Wirkrichtung zum Erzeugen des Bremsvorgangs fortgesetzt. Zum Beenden des Bremsvorgangs wird das Reibelement 5 entgegen der Wirkrichtung bewegt. Dadurch reduziert sich auch die Kraft an dem Wirkglied 9 und eine Position des Wirkglieds 9, in der ein Abheben des Reibelements 5 von dem zu bremsenden Element 4 durch ein Beenden eines Kraftabfalls an dem Wirkglied erkannt wird, wird als zweite Eckposition erfasst. Mittels dieser beiden Eckpositionen kann der Zustand der elektromechanischen Bremse erfasst werden.

Durch Berechnen des Positionsunterschieds des Wirkglieds 9 an der ersten Eckposition und der zweiten Eckposition kann der Verschleiß der Reibelemente 5 und des zu bremsenden Elements 4 bestimmt werden. Sofern kein Positionsunterschied zwischen der ersten Eckposition und der zweiten Eckposition vorliegt, ist daraus zu erkennen, dass kein merkbarer Verschleiß während des letzten Bremsvorgangs entstanden ist.

Zusätzlich zu dem Bestimmen des Verschleißes während eines einzigen Bremsvorgangs besteht auch die Möglichkeit, durch Aufsummieren des Verschleißes der Reibelemente 5 und des zu bremsenden Elements 4, einen Summenverschleiß zu ermitteln. Um die Bestimmung des Summenverschleißes möglichst exakt durchzuführen, wird dieser nach jedem Beenden eines Bremsvorgangs ermittelt. In alternativen Ausführungsformen wird dieser Summenverschleiß nach einer vorbestimmten Anzahl von Bremsvorgängen oder beispielsweise nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer ermittelt.

Wenn der Verschleiß der Reibelemente 5 und des zu bremsenden Elements 4 einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, wird der Verschleiß mittels der Verschleißnachstellvorrichtung 8 automatisch kompensiert. Dies erfolgt in der vorliegenden Ausführungsform über eine automatische mechanische Ansteuerung der Verschleißnachstellvorrichtung 8 innerhalb der Bremsmechanik 7. In alternativen Ausführungsformen kann diese Ansteuerung auch pneumatisch erfolgen, oder die Bestimmung des Verschleißes der Reibelemente 5 und des zu bremsenden Elements 4 mittels der ersten und zweiten Eckposition wird verwendet, um die Verschleißnachstellvorrichtung anzusteuern um den Verschleiß zu kompensieren.

Dieses Kompensieren kann, wie bereits oben beschrieben, während des Rückhubs der von dem zu bremsenden Element 4 abgehobenen Reibelemente 5 oder während des Leerhubs LH der Reibelemente 5 zu dem zu bremsenden Element 4 des nächsten Bremsvorgangs erfolgen. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, dass das Kompensieren teilweise während des Rückhubs -LH und teilweise während des Leerhubs LH des darauffolgenden Bremsvorgangs erfolgt. Alternativ kann auch eine Kompensation nicht sofort stattfinden, sondern bei einem der nächsten Bremsvorgänge oder während mehrerer der nächsten Bremsvorgänge, solange gewährleistet ist, dass der Verschleiß nicht zu einer Funktionsbeeinträchtigung führt.

Ein Weg des Wirkglieds 9 von der Ruheposition des Wirkglieds 9 bis zu der ersten Eckposition korrespondiert mit einem zugehörigen Abstand der Reibelemente 5 von dem zu bremsenden Element 4, wobei der Verschleiß so kompensiert wird, dass sich der Abstand innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs befindet. In alternativen Ausführungsformen wird nicht auf den vorbestimmten Toleranzbereich Bezug genommen, sondern der Verschleiß wird immer um ein festgelegtes Ausmaß kompensiert. Wenn der Verschleiß so kompensiert wird, dass sich der Abstand innerhalb des vorbestimmten Toleranzbereichs befindet, ist es möglich, eine Funktionalität der Verschleißnachstellvorrichtung 8 durch ein Bestimmen, dass sich der zugehörige Abstand nach einer vorbestimmten Anzahl von Bremsvorgängen innerhalb des vorbestimmten Toleranzbereichs befindet, über den Weg des Wirkglieds 9 von der Ruheposition des Wirkglieds 9 bis zu der ersten Eckposition zu bestimmen. Dabei besteht alternativ auch die Möglichkeit, die Funktionalität der Verschleißnachstellvorrichtung 8 nur über die erste Eckposition zu bestimmen, ohne den Verschleiß des Reibelements 5 und des zu bremsenden Elements 4 über die erste Eckposition und zweite Eckposition zu bestimmen.

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, eine thermische Ausdehnung der Reibelemente 5 und des zu bremsenden Elements 4 insgesamt durch Berechnen des Positionsunterschied zwischen der ersten Eckposition und der zweiten Eckposition vor und nach einem Bremsvorgang zu bestimmen.

Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Merkmale und Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Kombinationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind dementsprechend lediglich als eine Illustration der Erfindung zu betrachten, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, und sollen alle Modifikationen, Variationen, Kombinationen oder Äquivalente abdecken, die in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Bremssystem

2 elektro-mechanische Bremse 3 Steuerungsvorrichtung

4 zu bremsendes Element

5 Reibelement

6 elektro-mechanischer Bremsaktuator

7 Bremsmechanik 8 Verschleißnachstellvorrichtung

9 Wirkglied

LH, - LH Leerhub EH, - EH Elastischer Hub

VH Verschleißhub

AH Ausdehnhub