In der DE 41 29 919 A1 ist eine elektromechanisch betatigte Feststellbremse beschrieben, bei der fUr jede Radbremse ein Elektromotor vorgesehen ist, der eine entsprechende Bremskraft dann aufbringt, wenn beispielsweise ein Handbremshebel durch den Fahrer betatigt wird.

Durch Toleranzen in Form z. B. des Bremsbelags, der Rückenplatte und der Bremstrommei, aber auch durch Ungleichfbrmigkeiten der Beläge selbst, sowie durch betriebsbedingten Abrieb der Bremsbelage können die Leerlaufwege der Feststellbremsen mit der Zeit immer größer werden. Diese Leerlaufwege können mechanischen Ursprung haben oder auch auf der elektromechanischen Betatigung beruhen. Allgemein sind zum Ausgleich der oben geschilderten Effekte mechanische Nachstellungen bekannt, bei denen beispielsweise das Stützlager bei Duo-Servobremsen die Rückbewegung der Bremsbacken auf das Lüftspiel begrenzt un : weitgehend konstant halt, so dal3 die Radzylinderkolben (ur. d damit die Bremsbacken) mit zunehmendem VerschleiZ immer weiter auseinander stehenbleiben, die Bremse direkt reagiert und kaum Bremsflüssigkeitsvolumen für Leerwege verbraucht.

Diese automatischen Nachstelleinrichtungen mussen jedoch beim Bremsbackenwechsel zuruckgesetzt werden, wobei etwa nach der Montage bei einer inkrementalen Nachstellung die Bremse mehrfach betätigt werden muß, um die Nachstellung wieder in Arbeitsposition zu bringen. Bei einer sog. Onze- Shot-Nachstellung ist nur eine einmalíge Betätigung der Bremse notwendig.

Eine Rückstellung von elektromechanisch betätigten Feststellbremsen ist nicht bekannt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine elektromechanisch betatigte Feststellbremse fUr Kraftfahr- zeuge zu schaffen, die eine einfache und wirksame Lüftspiel- nachstellung ermöglicht.

Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhangigen Patentanspruchs gelöst. Die abhängigen Patentansprüche geben vorteilhafte Ausbildungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung an.

Die erfindungsgemäße elektromechanisch betatigte Feststell- bremse fur Kraftfahrzeuge weist zumindest einen Bremsbelag auf, der tuber ein Stellglied in Kontakt mit einem Gegenstück bewegbar ist. Weiterhin kann eine Steuereinheit zum An- steuern des Stellglieds und eine Einrichtung zum Erfassen eines Abstands a zu dem Gegenstück vorgesehen sein. Die Einrichtung zum Erfassen des Abstands a kann mit einer Bremsbacke in Verbindung stehen und die Steuereinheit kann das Stellglied basierend auf dem erfaßten Abstand a derart ansteuern, daX eine Lüftspielnachstellung zur Minimierung des Leerwegs der Bremse realisiert werden kann.

Im folgenden wird die Bremsbacke derart definiert, daß sie zumindest den Bremsbelag und eine Rückenplatte enthält.

Erfindungsgemäß wird somit eine elektromechanisch betätigte Feststellbremse realisiert, welche eine automatische Lüftspielnachstellung realisiert und dadurch etwa in der Lage ist den VerschleiZ der Bremsbeläge auszugleichen. Es ist oekannt, daß durch den Verschleiß der Bremsbeläge das Lüftspiel zwischen dem Bremsbelag und der Bremstrommel vergrößert wird, was wiederum den Bremsweg erhöht. Wird das Lüftspiel nicht korrekt nachgestellt, kann im Extremfall der Betätigungsweg im Bremszylinder so gros werden, daß keine Bremswirkung mehr aufgebracht werden kann. Die automatische Nachstellung zurück auf das korrekte Lüftspiel ist somit von wesentlicher Bedeutung und kann erfindungsgemäß einfach und zuverlassig realisiert werden.

Zum Lüftspiel tragen zusätzlich zum Verschleiß der Bremsbelage noch das vorgegebene konstruktive Lüftspiel zwischen Bremsbelag und Bremstrommel/-scheibe und der Zuspannweg bei, da5 von der Elastizität der Bremstrommel/- scheibe und der Bremsbelage sowie von der Kraftübertragung zwischen Bremszylinder und Radbremse abhängt (sog.

Elastizitatsweg). Die Erfindung ist zusätzlich in der Lage auch diese LUftspiele auszugleichen, wobei darauf hingewiesen wird, daß die obengenannten drei verschiedenen Arten von Lüftspielen sich zu einem Gesamtlüftspiel addieren, auf das im folgenden Bezug genommen wird.

Erfindungsgemäß kann die Einrichtung einen Minimalabstand ao bei betätigter Bremse erfassen und die Steuereinheit kann ein Soll-Luftspiel asoll-ao + k ermitteln wobei dann das Stellglied derart angesteuert werden kann, daß das Soll- Lüftspiel aSOll bei einer nicht betätigten Bremse erreicht werden kann.

Die Einrichtung kann insbesondere ein Abstandssensor sein, der den Abstand des Sensors zu dem Gegenstück erfassen kann.

Das Gegenstück kann hierbei eine Bremstrommel sein.

Mit einer geeigneten Auswerteelektronik, die das Signal des Abstandssensors verarbeitet und einen Elektromotor ansteuert, wird die leerwegreduzierte Ausgangsstellung der Feststellbremse eingestellt, um von dieser Stellung aus eine schnelle komfortable Betatigung zu realisieren.

Weiterhin kann zu dem ermittelten Minimalabstand ao, der bei einer voll betatigten Bremse erfaßt wird, noch eine Konstante hinzuaddiert werden um die Nachgiebigkeit der Bremsbeläge und der Bremsbacken zu berucksichtigen. Es sei darauf hingewiesen, daß beim Zuspannen der Bremsbelage deren Nachgiebigkeit aufgebraucht ist, so daß diese nur noch sehr geringfügig weiter komprimiert werden können. Der vorgenannten Abstand asoll ist ein Abstand, bei dem die Bremsbelage gerade abheben werden, d. h. die neue Luftspiel überwundene Ausgangsstellung.

Der Wert k kann auch von dem erfaßten Abstand a abhängig sein, da die Nachgiebigkeit der Bremsbelage und der Bremsbacken vom Abrieb der Bremsbeläge abhängt. Um den Ausgangspunkt zu kennen, sollte jedoch eine Kalibriermessung mit neuen Bremsbelägen durchgeführt werden.

Zur Erfassung des Minimalabstands ao kann jedoch auch eine dynamische Bestimmung durchgeführt werden. Wenn davon ausgegangen wird, daß die Feststellbremse mit einer konstanten Bestromung des Elektromotors betätigt wird und dadurch die Bremsbacken mit einer annahernd konstanten Geschwindigkeit das Luftspiel uberwinden und dann bei Anlegen der Bremsbelage abrupt gestoppt werden, kann aus der zeitlichen Anderung der Abstands a bzw. des entsprechenden Sensorsignals des Abstandsensors der Wert asoll ermittelt werden. Wenn da/dt einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, kann auf eine Uberwindung des Lüftspiels geschlossen werden. Zur Bestimmung der LüStspiel uberwundenen Ausgangsstellung aSOll sollte jedoch noch ein Sicherheitswert addiert werden, da immer eine Ungenauigkeit und ein zeitlicher Verzug vorliegen kann. Dieser Sicherheitswert kann die obige Konstante ersetzen.

Weiterhin kann zur Bestimmung von asoll der elektrische Motorstrom I verwendet werden. Der Strom I zeigt indirekt das momentane Motordrehmoment an. Nach Überwinden des Lüftspiels mit einer konstanten Geschwindigkeit steigt der Strom I stark an. In Kombination mit den obengenannten Merkmalen und/oder fUr sich allein genommen kann atoll sicherer bestimmt werden. Zusatzlich kann auch eine zeitliche Ableitung dI/dt ermittelt werden, um einen weiteren Indikator für den Zeitpunkt und den Betrag des Vorliegens des Minimalabstands zu erhalten.

Weiterhin kann tuber den erfaßten Abstand a auch der Bremsbelagsabrieb überwacht werden und etwa bei Unterschreiben eines gewissen Wertes eine Warnlampe aktiviert werden. Der Abrieb kann aber auch fortlaufend im Fahrzeugbetrieb durch eine geeignete Anzeige dargestellt werden.

Weiterhin kann an der Rückenplatte der Feststellbremse ein Nietpin an geeigneter Stelle befestigt sein. Dieser Nietpin kann zur Reibflache bzw. zur Bremstrommel zeigen. Mit diesem Nietpin kann der Abstandssensor tuber einen Federclip verbunden werden. Der Abstandssensor kann durch Reibschluß tuber diesen Federclip auf dem Nietpin gehalten werden, wobei der Nietpin an seinem Ende, welches mit der Bremstrommel in Kontakt kommt, verschleißend ausgebildet ist. Auf dem Abstandssensor ist hingegen eine verschleißfeste Schicht aufgebracht.

Durch obige Ausbildung kann sich der Abstandssensor relativ zur Rückenplatte genau um den Belagverschleiß verstellen.

Das gemessene Abstandssignal ist somit unabhangig vom Belagverschleiß. Über eine geeignete Regelung kann dann immer das Lüftspiel mit dem Ausgangssignal des Abstandssensors eingestellt werden.

Weiterhin kann der Kontakt der Bremsbeläge mit der Bremstrommel sensiert werden, um damit den Anlagepunkt zu ermitteln. Mit geeigneter Auswertung kann dann mit Kenntnis des Anlagepunktes das Lüftspiel ermittelt werden. Dies kann dadurch erzielt werden, daß die Belage einen elektrisch leitenden Stoff aufweisen, wobei dann wenn die Bremsbelage die Bremstrommel beruhren ein StromEluß erzeugt wird, so daß hieraus auf den Anlagepunkt geschlossen werden kann.

Der Abstandssensor kann auf einem kapazitiven, induktiven und/oder auf einem Halleffekt basierenden Meßprinzip beruhen. Insbesondere ist der Abstandssensor derart autgebaut, daß er weder schmutz-noch feuchtigkeits- empfindlich ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine elektromagnetisch betätigte Feststellbremse gemäß der Erfindung ; Fig. 2 eine Detailansicht eines Abstandssensors gemäß der Erfindung ; Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abstandssensors und Fig. 4a und b weitere Ausführungsformen der Erfindung.

In der Fig. 1 ist eine Feststellbremse 1 dargestellt, die elektromechanisch tuber einen Elektromotor 2 betätigt wird.

Der Elektromotor 2 ist tuber Stromversorgungsleitungen 3 und 4 tuber eine nicht dargestellte Steuereinheit mit einer Stromversorgung (ebenso nicht dargestellt) verbunden. An dieser Stelle sei angemerkt, daß die nicht dargestellte Steuereinheit sowohl separat als auch in dem Elektromotor 2 ausgebildet vorgesehen sein kann.

Der Elektromotor 2 weist eine Motorwelle 5 auf, die in Verbindung mit einem Stirnrad 6 steht. Das Stirnrad 6 kann tuber ein entsprechendes Gewinde mit einer Spindel 7 in Kontakt treten, wobei die Spindel 7 wiederum mit einem Kniehebel 8 in Verbindung steht. Durch eine entsprechende Betatigung des Elektromotors 2 kann somit der Kniehebel 8 bewegt werden. Der Kniehebel 8 steht weiterhin in Kontakt mit zwei Bremsbacken 9 und kann diese über eine geeignete Mechanik spreizen. Weiterhin sind drei Federn 10 vorgesehen, die eine Rückstellung der Bremsbacken 9 ermöglichen.

In einem oder in beiden Bremsbacken 9 ist ein Abstandssensor 11 vorgesehen. Der Abstandssensor weist Anschlußleitungen 12 und 13 auf, die mit der vorgenannten Steuereinheit verbunden sein können.

Die Bremsbacken 9 weisen jeweils eine Rückenplatte 14 und einen Bremsbelag 15 auf.

Bei einer Betätigung des Elektromotors 2 wird der Kniehebel 8 derart bewegt, daß die Bremsbacken 9 und damit die Bremsbeläge 15 gegen die Bremstrommel 16 gedrückt werden, so daß es zu einer Bremswirkung durch Reibschluß kommen kann.

In der Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung des Abstandssensors 11 gezeigt. Der Abstandssensor 11 ist in einer Aufnahme 17 der Bremsbacke 9 angeordnet. Die Bewegung des Abstandssensors 11 ist somit mit der Bewegung der Bremsbacke 9 gekoppelt. Zur Abdichtung des Abstandssensors 11 gegen Schmutz und Feuchtigkeit sind entsprechende Dichtringe 18 und 19 vorgesehen. Der Abstandssensor 11 ist derart vorgesehen, daß er einen Abstand a zwischen dem Sensor und der Bremstrommel 16 ermitteln kann. Dieser so gemessene Abstand wird dann tuber die Anschlußleitungen 12 und 13 an die Steuereinheit weitergeleitet, in der dann tuber eine entsprechende Signalverarbeitung eine LüStspielnachstellung erfolgt.

Im folgenden wird die Vorgehensweise einer derartigen Lüftspielnachstellung kurz erlautert. Zunachst sei angemerkt, daß das Spindelgetriebe, bestehend aus der Motorwelle 5, dem Stirnrad 6 und der Spindel 7 selbsthemmend ausgelegt werden kann. Es ist auch möglich andere selbstverriegelnde Elemente vorzusehen, so daß das gesamte Betatigungssystem in jeder beliebigen Ausgangsstellung stromlos in seiner Position gehalten werden kann. Der Abstandssensor 11 kann nun den Betatigungsweg des Bremsbelags 15 gegenuber seinem Reibungspartner, in diesem Fall der Bremstrommel 16 erfassen. Der Betätigungsweg ist in diesem Fall mit dem Erfassen des Abstands zwischen dem Abstandssensor 11 und der Bremstrommel 16 gleichzusetzen.

Das tuber die Anschlußleitungen 12 und 13 übermittelte Sensorsignal des Abstandssensors 11 wird einer geeigneten Auswerteelektronik zugefuhrt. Diese Auswerteelektronik kann sich in der Steuereinheit befinden. Die Steuereinheit kann dann den Elektromotor 2 derart ansteuern, daß ein reduzierter Leerweg der Feststellbremse 1 bei der nachsten Bremsung eingestellt wird, so daß von dieser neuen Stellung aus eine schnelle komfortable Betätigung der Feststellbremse 1 möglich wird.

Dies kann dadurch geschehen, daß während einer Betätigung der Feststellbremse 1 der vorgenannte Abstand a in der Steuereinheit aufgezeichnet wird. Weiterhin wird bei einer voll betatigten Bremse der Minimalabstand aO erkannt. Bei einer voll betatigten Bremse haben die Bremsbelage 15 durch das Zuspannen ihre Nachgiebigkeit aufgebraucht und können nur noch sehr geringfügig weiterkomprimiert werden. Aus dem Wert au wird in der Steuereinheit nun ein Wert asoll-ao + k gebildet. atoll ist der Abstand a bei dem die Bremsbelage 15 gerade abheben werden, d. h. die neue Ausgangsstellung. Der Wert k ist eine Konstante, die die Nachgiebigkeit der Bremsbelage 15 und der Bremsbacken 9 beinhaltet.

Der Wert k kann aber auch von dem Abstand a abhängig sein, da die Nachgiebigkeit vom Abrieb der Bremsbeläge 15 abhängt.

In diesem Fall muß bei neuen Bremsbelagen 15 eine ent- sprechende Kalibriermessung durchgefthrt werden, um den Ausgangspunkt zu ermitteln.

Der Wert asoll kann jedoch auch dynamisch ermittelt werden.

Wenn davon ausgegangen wird, daß die Feststellbremse 1 mit einer konstanten Bestromung des Elektromotors 2 betätigt wird und dadurch die Bremsbacken 9 mit einer annahernd konstanten Geschwindigkeit das L2ftspiel überwinden und wenn weiterhin davon ausgegangen wird, daß bei Anlegen der Bremsbelage 15 dieselben abrupt gestoppt werden, kann aus der zeitlichen Ableitung des erfaßten Abstands a (da/dt) der Wert atoll ermittelt werden. Wenn da/dt einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet, ist das Lüftspiel überwunden.

Zur Bestimmung der Ausgangsstellung asoll sollte zusatzlich ein Sicherheitswert addiert werden, da immer eine Ungenauigkeit und ein zeitlicher Verzug vorliegt.

Zusatzlich kann zur Bestimmung der Ausgangsstellung bzw. des Soll-Abstands aSOll der Motorstrom I verwendet werden. Der Strom I zeigt indirekt das momentane Motordrehmoment an.

Nach Uberwinden des Lüftspiels mit einer konstanten Geschwindigkeit steigt der Strom I stark an. In Kombination mit den obengenannten Verfahren kann die Stellung a dadurch sicherer bestimmt werden.

Wie oben schon erwähnt, wird nach der Bestimmung des Wertes asoll der Elektromotor durch die Steuereinheit derart <BR> <BR> <BR> <BR> betätigt, daß eben dieser Abstand dsoll eingestellt wird, so daß eine reduzierte Ausgangsstellung der Feststellbremse 1 vorliegt und eine schnelle und komfortable Betätigung derselben bei der nächsten Betätigung ermöglicht wird. Die hiermit realisierte LüStspielnachstellung regelt bzw. steuert somit bei jeder Betätigung der Feststellbremse das LüStspiel automatisch auf einen optimierten Wert.

In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Abstandssensors 11 dargestellt. An der Rtckenplatte 14 der Feststellbremse 1 ist ein Nietpin 20 an einer geeigneten Stelle derart befestigt, daß dieser zur Reibtläche, d. h. zur Bremstrommel 16 zeigt. Der Nietpin 20 ist derart ausge- bildet, daß er an dem Ende, welches mit der Bremstrommel 16 in Kontakt kommt, beim Bremsen reibt und verschleißt. Auf dem Abstandssensor 11 ist eine verschleißfeste Schicht 21 aufgebracht. Zwischen dem Nietpin 20 und dem Abstandssensor 11 ist ein Federclip 22 vorgesehen. Bei einer Betätigung der Feststellbremse 1 liegen sich die Bremsbacken 9 bzw. die Bremsbeläge 15 an die Bremstrommel 16 an und somit sind auch der Nietpin 20 und der Abstandssensor 11 an der Bremstrommel 16 anliegend. Wenn sich im Verlauf der Betriebszeit der Bremsbelag 15 durch Abrieb reduziert (die Dicke DB nimst ab) verschleißt auch entsprechend der Nietpin 20 und der Abstandssensor 11 mit der verschleißfesten Schicht 21 wird durch die Bremstrommel 16 auf dem Nietpin 20 zurückgedrückt und durch den Federclip 22 gehalten. Dadurch kann sich der Abstandssensor 11 relativ zur Rückenplatte 14 genau um den Belagverschleiß ADB verstellen Das gemessene Signal bzw. der gemessene Abstand a ist somit unabhangig vom Belagver- schleiß. Mit einer geeigneten Regelung bzw. Steuerung in der Steuereinheit kann das Soil-LUftspiel a,,,,, immer konstant gehalten werden.

Beim Einbau des in Fig. 3 gezeigten Abstandssensors 11 muß darauf geachtet werden, daß der Abstandssensor 11 immer an der der Bremstrommel 16 zugewandten Seite des Nietpins 20 angeordnet wird, was einer Anfangskalibrierung entspricht.

In den Fig. 4a und 4b ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der der Kontakt der Bremsbelage 15 mit der Bremstrommel 16 sensiert wird, um den Anlagepunkt derselben zu ermitteln. t) ber eine geeignete Auswertung kann dann mit Kenntnis des Anlagepunktes das LüStspiel erkannt werden.

Wenn in den Bremsbelägen 15 ein nicht dargestellter elektrisch leitender Stoff eingebracht ist, der einen niederohmigen Widerstand aufweist, kann tuber einen Stromfluß beim Berühren der Bremsbeläge 15 mit der Bremstrommel 16 der Anlagepunkt bestimmt werden. Ein geeigneter Meßwiderstand Rmess wird zur Auswertung verwendet. Es kann dabei die metallische Bremstrommel 16 als Masse verwendet werden (Fig.

4a), wobei dann die Meßeinheit mit der ebenfalls metalli- schen Rückenplatte 14 verbunden ist.

Es ist aber auch möglich (Fig. 4b) eine der Rückenplatten 14 als Masse zu verwenden.

Zusätzlich könnte auch ein verschleißender ohmscher Kontakt an den Bremsbacken 9 vorgesehen sein, der dann die Stromleitung ermöglicht. Somit waren dann die Bremsbeläge 15 nicht stromleitend auszuführen.