DE102013209401A1 - Motor vehicle brake with sensorless position detection - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit sensorloser Wegerfassung, die eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremsfunktion und eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremsfunktion aufweist. Eine direkte sensorische Überwachung der Aktuatoren bekannter Kraftfahrzeugbremsen ist verbesserungsfähig. Zur Lösung wird vorgeschlagen, dass dem Antriebsgetriebestrang der Kraftfahrzeugbremse zusätzlich wenigstens eine mechanische Modulationsvorrichtung 19 zugeordnet ist, die gesondert zum Kraftfluss vom Antriebsgetriebestrang und radial gerichtet an einem drehenden Antriebsgetriebestrangbauteil angreift, und einer Kennlinie vom Antriebsgetriebestrang eine elektrisch auswertbare, periodisch wiederholte Information aufprägt.The invention relates to an electromechanically actuated motor vehicle brake with sensorless travel detection, which has a hydraulically actuated service brake function and an electromechanically actuated parking brake function. Direct sensor monitoring of the actuators of known motor vehicle brakes can be improved. To solve the problem, it is proposed that at least one mechanical modulation device 19 is additionally assigned to the drive gear train of the motor vehicle brake, which acts separately on the power flow from the drive gear train and directed radially on a rotating drive gear train component, and imprints periodically repeated information that can be evaluated electrically on a characteristic curve of the drive gear train.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugbremse mit einer sensorlosen Wegerfassung nach den Merkmalen vom Oberbegriff vom Patentanspruch 1. Eine elektromechanisch betätigbare Radbremse vom sogenannten Schwimmsatteltyp umfasst prinzipiell ein Bremsgehäuse und einen Halter zur fahrzeugfesten Anordnung von Bremsgehäuse und Reibbelägen am Fahrzeug. Die Kraftfahrzeugbremse kann prinzipiell ausschließlich elektromechanisch betätigbar sein, oder die elektromechanische Betätigung erstreckt sich ausschließlich auf eine Feststellbremsfunktion. Jeder Getriebemotorantrieb umfasst zu diesem Zweck einen Elektromotor der ein mehrstufiges Getriebe, insbesondere ein zweistufiges Schneckengetriebe, antreibt. Das Schneckengetriebe ist als Untersetzungsgetriebe ins Langsame ausgelegt. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass ein vergleichsweise kleiner, kostengünstiger Antriebsmotor mit vergleichsweise hoher Nenndrehzahl und verhältnismäßig niedrigem Drehmoment bei geringem Strombedarf ausgewählt werden kann, und wobei das Schneckengetriebe eine Drehmomentwandlung ermöglicht. Dadurch werden sowohl Kosten als auch Strombedarf und Dimension (Baugröße) des Elektromotors abgesenkt. Das Schneckengetriebe ermöglicht auch eine selbsthemmende Ausbildung, so dass prinzipiell eine stromlose (Park)Bremsfunktion realisierbar ist. The invention relates to a motor vehicle brake with a sensorless position detection according to the features of the preamble of claim 1. An electromechanically actuated wheel brake of the so-called floating caliper type basically comprises a brake housing and a holder for vehicle-fixed arrangement of brake housing and friction linings on the vehicle. The motor vehicle brake can in principle be actuated exclusively electromechanically, or the electromechanical actuation extends exclusively to a parking brake function. Each geared motor drive comprises for this purpose an electric motor which drives a multistage gear, in particular a two-stage worm gear. The worm gear is designed as a reduction gear in the slow. Thereby, the advantage is achieved that a comparatively small, inexpensive drive motor with comparatively high rated speed and relatively low torque can be selected with low power consumption, and wherein the worm gear allows torque conversion. As a result, both costs and power consumption and dimension (size) of the electric motor are lowered. The worm gear also allows a self-locking training, so that in principle an electroless (parking) braking function can be realized.

Geregelte elektrische Bremsen für Kraftfahrzeuge umfassen des Weiteren üblicherweise mehrere elektrische Sensormittel zur Funktions- und Statusüberwachung und/oder Dosierung beziehungsweise Aktualisierung von Größen wie Zuspannkraft, Belagverschleiß, Leerweg, Krafteingriffspunkt etc. Dies beinhaltet beispielsweise Drucksensorik und Resolver. Nachgeschaltete Wandler dienen zur Wandlung der rotatorischen (Antriebs-)Drehbewegung in eine translatorische (Brems-)Betätigungsbewegung. Die sensorische Überwachung und Steuerung bekannter Aktuatoren wird als verbesserungsfähig angesehen.Furthermore, regulated electric brakes for motor vehicles usually comprise a plurality of electrical sensor means for function and status monitoring and / or metering or updating of variables such as application force, pad wear, free travel, force application point, etc. This includes, for example, pressure sensors and resolvers. Downstream converters are used to convert the rotary (drive) rotary motion into a translatory (brake) actuating movement. The sensory monitoring and control of known actuators is considered to be capable of improvement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zusammen mit den kennzeichnenden Merkmalen von dem unabhängigen Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass der Antriebsgetriebestrang der Kraftfahrzeugbremse wenigstens eine Modulationsvorrichtung aufweist.This object is achieved according to the invention together with the characterizing features of the independent claim 1, characterized in that the drive gear train of the motor vehicle brake has at least one modulation device.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung anhand der Zeichnung am Beispiel der Ausführungsbeispiele hervor. In der Zeichnung zeigt:Further advantageous details of the invention will become apparent from the description with reference to the drawing using the example of the embodiments. In the drawing shows:

1–2 eine bekannte Kraftfahrzeugbremse gemäß DE 102007046180 A1 , 1 - 2 a known motor vehicle brake according to DE 102007046180 A1 .

3a–c Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Scheibenbremse mit Modulationsmitteln im Antriebsgetriebestrang, und 3a C details of a disc brake according to the invention with modulation means in the drive gear train, and

4 schematische Kennlinienverläufe (Kraft, Strom) einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbremse über der Zeit. 4 schematic characteristic curves (force, current) of a motor vehicle brake according to the invention over time.

Eine bekannte kombiniert betätigbare Kraftfahrzeugbremse nach 1 und 2 umfasst einerseits eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremsfunktion und andererseits eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremsfunktion. Eine Fahrzeugbremse vom Scheibenbremstyp weist ein Bremsgehäuse 29 auf, welches den äußeren Rand eines nicht dargestellten Rotors, insbesondere einer Bremsscheibe und zwei ebenfalls nicht dargestellte Bremsbeläge umgreifen kann. Das Bremsgehäuse 29 bildet auf seiner Innenseite einen Bremszylinder 9, der einen Bremskolben 5 axial verschiebbar aufnimmt. In den zwischen Bremszylinder 9 und Bremskolben 5 gebildeten Betriebsdruckraum 6 kann zur Durchführung von Betriebsbremsungen Bremsflüssigkeit zugeführt werden, so dass sich ein Bremsdruck aufbaut, der den Bremskolben 5 axial entlang einer Kolbenlängsachse A zur Bremsscheibe hin verschiebt. Dadurch wird der dem Bremskolben 5 zugewandte Bremsbelag gegen die Bremsscheibe gedrückt, wobei sich als Reaktion das Bremsgehäuse 29 in der entgegen gesetzten Richtung verschiebt und dadurch auch den anderen Bremsbelag gegen die Bremsscheibe drückt. A known combined actuated motor vehicle brake after 1 and 2 on the one hand comprises a hydraulically actuated service brake function and on the other hand, an electromechanically actuated parking brake function. A vehicle brake of the disc brake type has a brake housing 29 on, which can embrace the outer edge of a rotor, not shown, in particular a brake disc and two brake pads, also not shown. The brake housing 29 forms on its inside a brake cylinder 9 , a brake piston 5 axially displaceable receives. In the between brake cylinder 9 and brake pistons 5 formed operating pressure chamber 6 can be supplied to perform service braking brake fluid, so that builds up a brake pressure, the brake piston 5 axially displaced along a piston longitudinal axis A towards the brake disc. This will be the brake piston 5 facing brake pad pressed against the brake disc, which is in response to the brake housing 29 moves in the opposite direction and thereby also presses the other brake pad against the brake disc.

Eine Feststellbremsvorrichtung zur Durchführung von Feststellbremsvorgängen ist elektromechanisch betätigbar und wirkt ebenfalls auf den Bremskolben 5. Dazu ist ein Getriebe 1 vorgesehen, das die Rotationsbewegung eines elektromechanischen Aktuators 7 in eine Translationsbewegung umsetzt und eine Betätigung des Bremskolbens 5 entlang der Kolbenlängsachse A bewirkt. Das Getriebe 1 wird im Wesentlichen durch eine Gewindespindel 2 und eine Gewindemutter 3 gebildet, die über Wälzkörper 4 miteinander in Verbindung stehen. A parking brake device for performing parking brake operations is electromechanically operable and also acts on the brake piston 5 , This is a transmission 1 provided that the rotational movement of an electromechanical actuator 7 converted into a translational movement and an actuation of the brake piston 5 along the piston longitudinal axis A causes. The gear 1 is essentially a threaded spindle 2 and a threaded nut 3 formed by rolling elements 4 communicate with each other.

Die Wälzkörper 4 sind als Kugeln 4 ausgebildet. Ein mit der Gewindespindel 2 verbundener Schaft 17 ragt an der der Bremsscheibe abgewandten Seite aus dem Bremsgehäuse 29 heraus und wird unter Zwischenschaltung eines zweistufigen Untersetzungsgetriebes von einem elektromechanischen Aktuator 7 angetrieben, wie nachfolgend anhand von 2 noch näher erläutert wird. Die auf die Gewindespindel 2 übertragene Rotationsbewegung wird über die Kugeln 4, die sich im Gewindegang zwischen Gewindespindel 2 und Gewindemutter 3 befinden, auf die Gewindemutter 3 übertragen, die eine Translationsbewegung in Richtung der Kolbenlängsachse A vollzieht. Dadurch wird auch der Bremskolben 5 betätigt, an dem sich die Gewindemutter 3 abstützt. Gleichzeitig stützt sich die Gewindespindel 2 über einen mit der Spindel 2 verbundenen Kragen 27 und ein erstes Axiallager 18 am Bremsgehäuse 29 ab. Das Getriebe 1 setzt also die Drehbewegung des elektromechanischen Aktuators 7 in eine Linearbewegung um und ist für die Generierung der Zuspannkraft zur Durchführung eines Feststellbremsvorganges verantwortlich. The rolling elements 4 are as balls 4 educated. One with the threaded spindle 2 connected shaft 17 protrudes on the side facing away from the brake disc from the brake housing 29 out and is with the interposition of a two-stage reduction gear from an electromechanical actuator 7 driven, as described below with reference to 2 will be explained in more detail. The on the threaded spindle 2 transmitted rotational motion is about the balls 4 in the thread between threaded spindle 2 and threaded nut 3 located on the threaded nut 3 transferred, which performs a translational movement in the direction of the piston longitudinal axis A. This will also the brake piston 5 operated, on which the threaded nut 3 supported. At the same time the threaded spindle is supported 2 about one with the spindle 2 connected collar 27 and a first thrust bearing 18 on the brake housing 29 from. The gear 1 So sets the rotational movement of the electromechanical actuator 7 in a linear motion and is responsible for the generation of the clamping force for performing a parking brake operation.

Bei einer Betätigung des Getriebes 1 unter Last rollen die Wälzkörper 4 im Gewindegang ab. Dadurch wird ein verhältnismäßig großer Wirkungsgrad erreicht. Bei einem lastfreien Betätigen des Getriebes 1 rutschen die Wälzkörper 4 dagegen, d.h. bis der dem Bremskolben 5 zugeordnete Bremsbelag an der nicht dargestellten Bremsscheibe anliegt rutschen die Kugeln 4, weil es sich hierbei um eine nahezu lastfreie Betätigung handelt. Erst unter Last beginnen die Kugeln 4 zu wälzen bzw. abzurollen. Das Getriebe 1 wirkt also gleichzeitig als Nachstellung falls die nicht dargestellten Bremsbeläge verschlissen sind. Der Verzicht auf eine separate Nachstelleinrichtung bzw. die Integration von Nachstelleinrichtung und Betätigungseinrichtung in ein einziges Bauteil ist besonders kostengünstig und gleichzeitig robust. Damit das Abrollen der Wälzkörper 4 unter Last und das Rutschen bei lastfreier Betätigung des Getriebes 1 stets möglich ist, ist ein Federelement 10 vorgesehen, das einen Wälzweg zum Abrollen der Wälzkörper vorhält.Upon actuation of the transmission 1 under load, the rolling elements roll 4 in the thread. As a result, a relatively high efficiency is achieved. For a load-free operation of the gearbox 1 slip the rolling elements 4 on the other hand, ie until the brake piston 5 assigned brake pad is applied to the brake disc, not shown, slip the balls 4 because this is an almost load-free operation. Only under load do the balls start 4 to roll or unroll. The gear 1 So at the same time acts as an adjustment if the brake pads, not shown, are worn out. The absence of a separate adjusting device or the integration of adjusting and actuating device in a single component is particularly inexpensive and at the same time robust. So that the rolling of the rolling elements 4 under load and slipping with load-free operation of the gearbox 1 is always possible, is a spring element 10 provided that holds a rolling path for rolling the rolling elements.

Die Kraftfahrzeugbremse ist in 2 in dreidimensionaler Ansicht dargestellt. De elektromechanischen Aktuator 7 weist ein zweistufiges Untersetzungsgetriebe auf. Dieses ist als zweistufiges Schneckengetriebe 11, 12 ausgebildet. Schneckengetriebe sind eine Kategorie der Schraubwälzgetriebe, bei denen im Gegensatz zu den Wälzgetrieben auch ein Gleitanteil in der Bewegung vorhanden ist. Aufgebaut ist ein solches Schneckengetriebe aus einem schraubenförmig verzahnten Rad, der Schnecke, und einem darin kämmenden schrägverzahnten Rad, dem Schneckenrad. Die erste Getriebestufe, das heißt das erste Schneckengetriebe 11, ist eingangsseitig mit der Ausgangswelle 8 des elektromechanischen Aktuators 7 verbunden, während die zweite Getriebestufe, das heißt das zweite Schneckengetriebe 12, ausgangsseitig mit dem Schaft 17 bzw. mit dem Getriebe 1 verbunden ist. Wie es in 2 dargestellt ist, ist eine erste Schnecke 13 auf die Ausgangswelle 8 des elektromechanischen Aktuators 7 aufgesteckt und kämmt ein erstes Schneckenrad 14. Eine zweite Schnecke 15 ist auf das Drehzentrum des ersten Schneckenrades 14 aufgesteckt und wird von diesem in Rotation versetzt. Diese zweite Schnecke 15 wiederum kämmt ein zweites Schneckenrad 16, das drehfest mit dem Schaft 17 verbunden ist und den Schaft 17 gemeinsam mit der Gewindespindel 2 in Rotation versetzt und dabei eine Translationsbewegung der Gewindemutter 3 erzeugt, wie bereits beschrieben wurde. Damit die auf diese Weise eingestellte Zuspannkraft während eines Feststellbremsvorganges erhalten bleibt, muss ein Schneckengetriebe selbsthemmend ausgeführt werden. In der vorliegenden Ausführungsform weist das erste Schneckengetriebe 11 einen Wirkungsgrad von beispielsweise etwa 75% auf, während das zweite Schneckengetriebe mit einem Wirkungsgrad von beispielsweise etwa 40 % selbsthemmend ausgeführt ist. Der Summenwirkungsgrad kann damit beispielsweise etwa 30% betragen. Die Gesamtuntersetzung des zweistufigen Untersetzungsgetriebes 11, 12 in Kombination mit dem Getriebe 1 zur Betätigung des Bremskolbens 5 liegt bevorzugt in der Größenordnung von etwa 350:1. Gleichzeitig wird eine geringe axiale Baulänge der Fahrzeugbremse erzielt.The motor vehicle brake is in 2 shown in three-dimensional view. De electromechanical actuator 7 has a two-stage reduction gear. This is as a two-stage worm gear 11 . 12 educated. Worm gearboxes are a category of helical gearboxes in which, in contrast to the Wälzgetrieben also a sliding portion in the movement is present. Such a worm gear is made up of a helically toothed wheel, the worm, and a helical gear meshing therewith, the worm wheel. The first gear stage, that is the first worm gear 11 , is input side with the output shaft 8th of the electromechanical actuator 7 connected during the second gear stage, that is, the second worm gear 12 , on the output side with the shaft 17 or with the gearbox 1 connected is. As it is in 2 is shown, is a first screw 13 on the output shaft 8th of the electromechanical actuator 7 attached and combs a first worm wheel 14 , A second snail 15 is on the center of rotation of the first worm wheel 14 attached and is set by this in rotation. This second snail 15 again a second worm wheel meshes 16 , the rotation with the shaft 17 is connected and the shaft 17 together with the threaded spindle 2 set in rotation while a translational movement of the threaded nut 3 generated as already described. In order for the application force set in this manner to be maintained during a parking brake operation, a worm gear must be designed to be self-locking. In the present embodiment, the first worm gear 11 an efficiency of, for example, about 75%, while the second worm gear is designed to be self-locking with an efficiency of, for example, about 40%. The sum efficiency can thus be for example about 30%. The overall reduction of the two-stage reduction gearbox 11 . 12 in combination with the gearbox 1 for actuating the brake piston 5 is preferably on the order of about 350: 1. At the same time a small axial length of the vehicle brake is achieved.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung der Merkmale und Wirkungen einer sensorlosen, baulängenneutralen Wegerfassung anhand einer Ausführungsform umfassend eine Modulationsvorrichtung 19 nach den 3 und 4. Es versteht sich, dass die betreffenden Merkmale in beliebiger Kombination erfindungsgemäß in eine Kraftfahrzeugbremse mit den Merkmalen nach den 1 und 2 integriert sind.Hereinafter, the description will be made of the features and effects of a sensorless, length-neutral position detection based on an embodiment comprising a modulation device 19 after the 3 and 4 , It is understood that the respective features in any combination according to the invention in a motor vehicle brake with the features of the 1 and 2 are integrated.

Gemäß 3a–c ist zur sensorlosen Wegerfassung am Antriebsgetriebestrang eine mehrstückige mechanische Modulationsvorrichtung 19 vorgesehen, die zumindest eine automatische Informationsgewinnung im laufenden Zuspannprozess über einen Zeitraum t1 bis t3 ermöglicht. Dazu greift die Modulationsvorrichtung 19 prinzipiell zusätzlich mechanisch an irgendeinem der Antriebs- oder Getriebebauteile an, um von außen eine elektrisch auswertbare Information, wie beispielsweise ein Zusatzlastmoment, in den Antriebsgetriebestrang einzuspeisen. Dabei ist die Modulationsvorrichtung 19 selbst weder vom Zuspannkraftfluss des Antriebsgetriebestrang durchflossen, noch in diesen Kraftfluss eingebunden. Zu diesem Zweck ist in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Modulationsvorrichtung 19 nach 3a–c mehrstückig ausgebildet in einem Getriebegehäuse 20 integral platziert und umfasst wenigstens ein elastisch vorgespanntes Federelement 21, das in einer Aufnahme 22 von dem Getriebegehäuse 20 angeordnet ist, und einen Getriebewellenabschnitt 23 zusätzlich von außen mit einer vorgegebenen und definierten mechanischen Last beaufschlagt. In der bevorzugten Ausführungsform ist dazu das Federelement 21 aus einem dünnen Federstahlblech umgeformt ausgestaltet. Das Federelement 21 verfügt über wenigstens einen reversibel elastisch deformierbaren Federschenkel 24 beziehungsweise Bügel. Dieser Federschenkel 24 ist beispielsweise bevorzugt nach Art einer Blatt- oder Bügelfeder ausgebildet, wobei prinzipiell auch andere Federsorten wie insbesondere Schraubenfedern oder Schlingfedern möglich sind. Der Federschenkel 24 greift radial gerichtet am Getriebewellenabschnitt 23 an und beaufschlagt die Getriebewelle von radial außen quer zu der Getriebewellenachse derart, dass die Modulation ohne Veränderung der Baugröße vom Aktuator – insbesondere ohne axiale Verlängerung der Kraftfahrzeugbremse – umzusetzen ist. Zum Angriff/Anlage an dem Getriebewellenabschnitt 23 verfügt das Federelement 21 über wenigstens einen Vorsprung 25. Dieser Vorsprung 25 ist bevorzugt als Kralle, Haken oder Welle profiliert ausgebildet. Weiterhin ist der genannte Vorsprung 25 dazu eingerichtet und bestimmt, zur Erzeugung vom jeweils gewünschten Modulationsmuster an einer zugeordneten Profilierung 28 vom Getriebewellenabschnitt 23 kraft- und/oder formschlüssig anzugreifen. Dazu weist die Profilierung 28 in Bezug auf einen Durchmesser D des Getriebewellenabschnitts 23 besondere Vertiefungen 31, 31`, 31`` auf, die am Umfang vom Getriebewellenabschnitt 23 so angeordnet sind, dass der Vorsprung 25 infolge Getriebewellendrehung mit drehzahlabhängiger Frequenz abwechselnd in die einzelnen Vertiefungen 31, 31`, 31`` einzugreifen vermag, was eine Rückwirkung auf eine – vorzugsweise elektrisch vorliegende – Kennlinie nach 4 ermöglicht. Dabei ist die Bemessung der Federwirkung im Einzelnen aus verständlichen Gründen so klein gewählt, dass der Wirkungsgrad vom elektrischen Aktuator im Wesentlichen gar nicht gehemmt ist, aber dennoch ausreichend groß bemessen, dass eine auswertbare Information aus der Rückwirkung auf die (Strom-)Kennlinie gewonnen werden kann. Es versteht sich, dass die Profilierung 28 an Stelle der Vertiefungen 31, 31`, 31`` eine umgekehrte Gestaltung aufweisen kann, die vom Wellendurchmesser D ausgehende Nocken oder Zähne umfasst. According to 3a -C is a multi-piece mechanical modulation device for sensorless path detection at the drive gear train 19 provided that allows at least automatic information acquisition in the current Zuspannprozess over a period t1 to t3. For this purpose, the modulation device attacks 19 in principle additionally mechanically on any of the drive or transmission components in order to feed from the outside an electrically evaluable information, such as an additional load torque in the drive train. Here is the modulation device 19 neither traversed by the Zuspannkraftfluss the drive gear train, yet involved in this power flow. For this purpose, in the preferred embodiment of the invention is a modulation device 19 to 3a -C formed in several pieces in a transmission housing 20 is integrally placed and includes at least one elastically biased spring element 21 that in a recording 22 from the transmission housing 20 is arranged, and a transmission shaft section 23 additionally acted upon from the outside with a predetermined and defined mechanical load. In the preferred embodiment, this is the spring element 21 formed from a thin spring steel sheet formed. The spring element 21 has at least one reversibly elastically deformable spring leg 24 or temple. This spring leg 24 For example, is preferably formed in the manner of a leaf or bow spring, which in principle also other types of springs such as in particular coil springs or wrap springs are possible. The spring leg 24 engages radially directed on the transmission shaft section 23 and applied to the transmission shaft from radially outside transversely to the transmission shaft axis such that the modulation without changing the size of the actuator - in particular without axial extension of the motor vehicle brake - is implemented. To attack / plant on the transmission shaft section 23 has the spring element 21 over at least one projection 25 , This lead 25 is preferably designed as a claw, hook or wave profiled. Furthermore, the said projection 25 configured and determined for generating the respective desired modulation pattern on an associated profiling 28 from the gear shaft section 23 force and / or positively attack. This is indicated by the profiling 28 with respect to a diameter D of the transmission shaft portion 23 special wells 31 . 31` . 31`` on the circumference of the gear shaft section 23 are arranged so that the projection 25 due to gear shaft rotation with speed-dependent frequency alternately into the individual wells 31 . 31` . 31`` can intervene, what a reaction to a - preferably electrically present - characteristic after 4 allows. Specifically, the design of the spring action is chosen to be so small for understandable reasons that the efficiency of the electric actuator is not substantially inhibited, but still sized sufficiently large that an evaluable information from the retroactive effect on the (current) characteristic can be obtained can. It is understood that the profiling 28 in place of the wells 31 . 31` . 31`` may have a reverse design, comprising the shaft diameter D outgoing cams or teeth.

Demzufolge wird es anhand der Modulationsvorrichtung 19 ermöglicht, der Strom- oder Zuspannkraftkennlinie eines Aktuators in Abhängigkeit von der Zeit t gemäß 4 mit Hilfe der rotatorischen Antriebsstrangbewegung zur Wegerkennung automatisch eine periodisch-regelmäßige Signalkomponente aufzumodulieren, die ein Signalrauschen übersteigt. Die derart aufmodulierte, zusätzliche Signalkomponente in der Strom- oder Kraftkennlinie verbessert eine Informationsgewinnung, weil Signalrauschanteile in einer Kennlinie gewissermaßen überspielt werden. Die Information kann für Mehrwertfunktionen ausgewertet werden. Beispielsweise wird es durch die zusätzlich aufmodulierte Information ermöglicht, eine hochauflösende Wegsensorik wie insbesondere einen gesonderten digitalen Resolver durch Stromdiagnostik zu ersetzen, indem eine elektronische Beobachtung und Softwareauswertung für eine elektrische Kennlinie(n), wie insbesondere eine Zählung, Summierung und/oder Beobachtung von Strompeaks unter Vergleich mit vorgegebenen, abgespeicherten Modulationsmustern eingerichtet ist. Aus der Beobachtung gewonnene Ergebnisse können durch Vergleich mit einem oder mit mehreren vorgegebenen, abgespeicherten Referenzwerten für eine Zuspannkraftregelung oder Positionsregelung der Kraftfahrzeugbremse herangezogen werden. Durch die erfindungsgemäß vereinfachte, sensorlose und dennoch unmittelbare Wegerfassung kann beispielsweise ein bestimmter vorgegebener Leerweg der Kraftfahrzeugbremse sicher und reproduzierbar definiert, eingestellt und nachgestellt werden. Reibbelagverschleiß wird automatisch kompensiert und Restmomente werden sicher vermieden. Für die Regelung der Kraftfahrzeugbremse kann also eine sensorlose Beobachtung und Auswertung der elektrischen Kenngrößen Strombedarf und/oder Spannungsbedarf genügen. Consequently, it is based on the modulation device 19 allows the current or Zuspannkraftkennlinie an actuator in dependence on the time t according to 4 Automatically modulate a periodic-regular signal component that exceeds a signal noise with the help of the rotary drive train movement for path recognition. The thus aufmodulierte, additional signal component in the current or power characteristic improves information acquisition, because signal noise components in a characteristic are effectively dubbed. The information can be evaluated for value-added functions. For example, the additionally modulated information makes it possible to replace a high-resolution displacement sensor system, in particular a separate digital resolver, by current diagnostics, by electronic observation and software evaluation for an electrical characteristic (s), in particular counting, summation and / or observation of current peaks is set up under comparison with predetermined, stored modulation patterns. Results obtained from the observation can be used by comparison with one or more predetermined, stored reference values for a clamping force control or position control of the motor vehicle brake. By inventively simplified, sensorless and yet immediate path detection, for example, a certain predetermined free travel of the motor vehicle brake can be safely and reproducibly defined, adjusted and readjusted. Friction lining wear is automatically compensated and residual moments are safely avoided. For the regulation of the motor vehicle brake, therefore, a sensorless observation and evaluation of the electrical parameters can satisfy the power requirement and / or voltage requirement.

Es versteht sich, dass der Form der Profilierungen 28 und insbesondere der Aufteilung der Profilierungen 28 am Umfang vom Getriebewellenabschnitt 23 in diesem Zusammenhang besondere Bedeutungen zukommen. Vorzugsweise ist die Profilierung so ausgebildet, dass eine möglichst steilflankige Rückwirkung im Signalverlauf erzielt wird, deren Spitzenwert (Peak) deutlich über ein Grundsignal überhöht ist, so dass die Auslesung fehlerfrei und ggf. anhand trivialer Signalfilterung erfolgen kann. Besonders bevorzugt wird eine rechteck- oder trapezförmige Veränderung im Kennlinenverlauf erzeugt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt eine regelmäßige Teilung am Umfang vor, so dass das Rückwirkungsmuster bei konstanter Antriebsmotordrehzahl ebenfalls regelmäßig ausfällt. Prinzipiell kann die Teilung der Profilierung und deren konkrete Formgebung vielfältig abgewandelt sein, und symmetrische oder asymmetrische Vertiefungen umfassen. Bei der bevorzugten Ausführungsform in 3c sind die Vertiefungen keilförmig mit flankenseitigen Keilschrägen unter unterschiedlichen Keilwinkeln α,β ausgebildet. Dabei gilt α ≥ β. Durch die derart richtungsabhängig unterschiedlich definierten Eingriffsbedingungen zwischen Vorsprung 25 und Vertiefung 31, 31`, 31``/Nocken 32 und durch die entsprechend drehrichtungsabhängig unterschiedliche Rückwirkung auf die Kennlinie wird es ermöglicht, eine Drehrichtungsinformation aus dem Antriebsstrang zu erhalten. Insbesondere ist es in Abwandlung der Erfindung weiterhin möglich, die Form einer einzigen der Vertiefungen 31, 31`, 31``/Nocken 32 innerhalb vom gesamten Profilierungsmuster im Unterschied zu den übrigen Vertiefungen 31, 31`, 31``/Nocken 32 unterschiedlich auszubilden, oder eine Vertiefung 31 einfach auszulassen, um durch diese gewollte Unregelmäßigkeit im Verteilungsmuster der Profilierung 28 eine zusätzliche Kodierungsinformation zur Kennzeichnung einer ganz bestimmten Getriebewellenposition aufzumodulieren. Wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung sämtliche Vertiefungen 31, 31`, 31``/Nocken 32 individuell ausgefertigt sind, kann dadurch eine Positions- oder Winkellagenerfassung ermöglicht werden. Wenn die Vertiefungen 31, 31`, 31``/Nocken der Profilierung 28 am Getriebewellenabschnitt 23 in mehrere Gruppen aufgeteilt sowie zueinander unterschiedlich ausgebildet sind, kann durch eine derartige Variante ebenfalls eine abgewandelte Rückwirkung in einer Kennlinie implementiert werden, um dadurch eine zusätzlich und kostengünstig auswertbare Diagnostik unter Auslesung der Stromkennlinie zu generieren. Wie vorstehend beschrieben wurde, sind vielfältige Abwandlungen der Erfindung möglich, ohne den primären Erfindungsgedanken zu verlassen. Dabei richtet sich die konkrete konstruktive Gestaltung, insbesondere Formgebung der Profilierung 28 und deren Gruppen, jeweils nach den Aufgaben, diagnostischen Informationsbedürfnissen und Veranlassungen. It is understood that the shape of the profilings 28 and in particular the distribution of profiles 28 on the circumference of the gear shaft section 23 in this context special meanings come. Preferably, the profiling is designed so that a steepest possible backward effect in the waveform is achieved whose peak value (peak) is significantly increased over a basic signal, so that the reading can be done without errors and possibly based on trivial signal filtering. Particularly preferably, a rectangular or trapezoidal change in the characteristic curve is generated. In the preferred embodiment, there is a regular division on the circumference, so that the feedback pattern also fails regularly at constant drive motor speed. In principle, the pitch of the profiling and its concrete shape can be variously modified, and comprise symmetrical or asymmetrical depressions. In the preferred embodiment in 3c the recesses are wedge-shaped with flank-side wedge slopes at different wedge angles α, β formed. Where α ≥ β. Due to the direction-dependent differently defined engagement conditions between projection 25 and deepening 31 . 31` . 31`` /Cam 32 and by the corresponding direction of rotation dependent different reaction to the characteristic curve, it is possible to obtain a direction of rotation information from the drive train. In particular, it is still possible in a modification of the invention, the shape of a single of the wells 31 . 31` . 31`` /Cam 32 within the overall profiling pattern unlike the other wells 31 . 31` . 31`` /Cam 32 to train differently, or a recess 31 simply omit to get through this deliberate irregularity in the distribution pattern of the profiling 28 to modulate additional coding information to identify a particular gear shaft position. If in a further embodiment of the invention all wells 31 . 31` . 31`` /Cam 32 individually made, this can be a position or angular position detection enabled. If the pits 31 . 31` . 31`` / Cam profiling 28 at the Gear shaft section 23 divided into several groups and designed differently from each other, by such a variant also a modified reaction in a characteristic can be implemented, thereby generating an additional and cost-effectively analyzable readout of the current characteristic. As described above, various modifications of the invention are possible without departing from the primary inventive idea. Here, the concrete structural design, in particular shaping of the profiling 28 and their groups, according to the tasks, diagnostic information needs and causes.

Die Wirkung einer erfindungsgemäßen Modulationsvorrichtung geht im Einzelnen exemplarisch aus einem periodisch und gleichförmig modulierten, wellenförmigen Kennlinienverlauf in der 4 anhand von einem Bereich zwischen t1 und t3 hervor. Die 4 verdeutlicht insbesondere die deckungsgleichen Verläufe vom elektrischen Strombedarf I, respektive der entsprechend hervorgerufenen Zuspannkraft F, jeweils über der Zeit t. Die einzelnen Stadien in der Betätigung sind weitgehend bekannt, so dass nachstehend eine verkürzte Wiedergabe ausreicht. Zu einem Zeitpunkt t0 wird der Aktuator gestartet und das elektrische und mechanische System wird in Betrieb gesetzt. Elektrische und auch mechanische Initialeffekte (Einschaltstrom, Induktionseffekt, Trägheitswirkung, Anlegevorgänge) verursachen einen initialen Strompeak und einen nachgeschalteten Abfall dieses Peaks bis zu einem Zeitpunkt t1 zu dem sich die Bauteile vom Getriebeantriebsstrang in Bewegung versetzen. Mit Zeitpunkt t1 beginnt ein zeitlich befristeter, stationärer Zustand, der grundsätzlich bis zum Zeitpunkt t2 mit einer weitgehend ebenen Kennlinientendenz verbunden ist, und primär dazu dient, Setzerscheinungen, Spiele und Leerwege aufzufahren, ohne dass ein nennenswerter Zuspannkraftaufbau zwischen Bremsbelägen und Rotor der Kraftfahrzeugbremse erfolgt. Beginnend mit dem Zeitpunkt t2 erfolgt der eigentliche Zuspannkraftaufbau mit ansteigender Kennlinientendenz. Ein Maximum in der Zuspannkraft wird zum Zeitpunkt t3 erreicht. The effect of a modulation device according to the invention is described in detail as an example from a periodically and uniformly modulated wave-like characteristic curve in the 4 from a range between t1 and t3. The 4 illustrates in particular the congruent curves of the electrical power consumption I, respectively, the correspondingly caused application force F, respectively over the time t. The individual stages in the operation are widely known, so that in the following a shortened reproduction is sufficient. At a time t0, the actuator is started and the electrical and mechanical system is put into operation. Electrical and also mechanical initial effects (inrush current, induction effect, inertia effect, application processes) cause an initial current peak and a downstream drop of this peak until a time t1 at which the components of the transmission drive train set in motion. At time t1, a time-limited, stationary state, which is basically connected until the time t2 with a largely flat Kennientenientendenz, and serves primarily to set subsidence, games and idling, without a significant Zuspannkraftaufbau between brake pads and rotor of the motor vehicle brake. Beginning with the time t2, the actual Zuspannkraftaufbau takes place with increasing tendency Kennlinientendenz. A maximum in the application force is achieved at time t3.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Getriebe transmission

22

Spindel bzw. Gewindespindel Spindle or threaded spindle

33

Gewindemutter threaded nut

44

Wälzkörper bzw. Kugeln Rolling elements or balls

55

Bremskolben brake pistons

66

hydraulischer Betriebsdruckraum hydraulic operating pressure chamber

77

elektromechanischer Aktuator electromechanical actuator

88th

Ausgangswelle output shaft

99

Bremszylinder brake cylinder

1010

erstes Federelement first spring element

1111

erstes Schneckengetriebe first worm gear

1212

zweites Schneckengetriebe second worm gear

1313

erste Schnecke first snail

1414

erstes Schneckenrad first worm wheel

1515

zweite Schnecke second snail

1616

zweites Schneckenrad second worm wheel

1717

Schaft shaft

1818

erstes Axiallager first thrust bearing

1919

Modulationsvorrichtung modulation device

2020

Getriebegehäuse (Oberteil+Unterteil) Gearbox housing (upper part + lower part)

21 21

Federelementspring element

22 22

Aufnahmeadmission

2323

Getriebewellenabschnitt Gear shaft section

2424

Federschenkel spring leg

2525

Vorsprung head Start

2626

Dichtring seal

2727

Kragen collar

2828

Profilierung profiling

2929

Bremsgehäuse brake housing

3030

Stufenbohrung stepped bore

31, 31`, 31``31, 31`, 31``

Vertiefung deepening

32 32

Nockencam

α,βα, β

Keilwinkel wedge angle

AA

Kolbenlängsachse piston longitudinal axis

DD

Durchmesser diameter

AxAx

Axialrichtung axially

RR

Radialrichtung radial direction

TT

Tangentialrichtung tangential

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 102007046180 A1 [0005] DE 102007046180 A1 [0005]

Claims (10)

Elektromechanisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit sensorloser Wegerfassung umfassend eine Betriebsbremsfunktion und eine Feststellbremsfunktion mit in einem Bremsgehäuse (29) angeordnetem Bremskolben (5), der zur Durchführung von Betriebsbremsungen beaufschlagbar ist, so dass der Bremskolben (5) zur Erzielung einer Bremswirkung entlang einer Kolbenlängsachse (A) verschiebbar gelagert ist, und wobei die Feststellbremsvorrichtung auf den Bremskolben (5) mittels eines Getriebes (1) wirkt, indem das Getriebe (1) die Rotationsbewegung eines elektromechanischen Aktuators (7) in eine Translationsbewegung umsetzt und zumindest eine Betätigung des Bremskolbens (5) zur Durchführung von Feststellbremsvorgängen bewirkt und in der betätigten Stellung hält, und wobei das Getriebe (1) ein Wälzkörperrampengetriebe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Antriebsgetriebestrang der Kraftfahrzeugbremse zusätzlich wenigstens eine mechanische Modulationsvorrichtung (19) zugeordnet ist, die gesondert vom Zuspannkraftfluss des Antriebsgetriebestrangs sowie radial gerichtet an einem drehenden Antriebsgetriebestrangbauteil angreift, und einer Kennlinie vom Antriebsgetriebestrang eine elektrisch auswertbare, periodisch wiederholte Information aufprägt.Electromechanically actuated motor vehicle brake with sensorless position sensing comprising a service brake function and a parking brake function with in a brake housing ( 29 ) arranged brake piston ( 5 ), which is acted upon for performing service braking, so that the brake piston ( 5 ) is slidably mounted along a piston longitudinal axis (A) in order to achieve a braking effect, and wherein the parking brake device is mounted on the brake piston ( 5 ) by means of a transmission ( 1 ) works by the transmission ( 1 ) the rotational movement of an electromechanical actuator ( 7 ) in a translational movement and at least one actuation of the brake piston ( 5 ) causes to perform parking brake operations and holds in the actuated position, and wherein the transmission ( 1 ) has a Wälzkörperrampengetriebe, characterized in that the drive gear train of the motor vehicle brake in addition at least one mechanical modulation device ( 19 ) is assigned, which acts separately from the Zuspannkraftfluss the drive gear train and directed radially on a rotating drive gear train component, and a characteristic of the drive gear train an electrically evaluable, periodically repeated information imprints. Elektromechanisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit sensorloser Wegerfassung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationsvorrichtung (19) wenigstens ein elastisch vorgespanntes Federelement (21) umfasst, das in einer Aufnahme (22) von dem Getriebegehäuse (20) angeordnet ist, und wobei das Federelement (21) einen drehbaren Getriebewellenabschnitt (23) zusätzlich von außen mit einer vorgegebenen und definierten mechanischen Last beaufschlagt.Electromechanically actuated motor vehicle brake with sensorless position detection according to claim 1, characterized in that the modulation device ( 19 ) at least one elastically biased spring element ( 21 ) contained in a receptacle ( 22 ) of the transmission housing ( 20 ) is arranged, and wherein the spring element ( 21 ) a rotatable transmission shaft section ( 23 ) additionally acted upon from the outside with a predetermined and defined mechanical load. Elektromechanisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit sensorloser Wegerfassung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (21) aus dünnem Stahlblech oder Draht mit wenigstens einem Federschenkel (24) und mit wenigstens einem Vorsprung (25) ausgebildet ist.Electromechanically actuated motor vehicle brake with sensorless position detection according to claim 2, characterized in that the spring element ( 21 ) made of thin sheet steel or wire with at least one spring leg ( 24 ) and with at least one projection ( 25 ) is trained. Elektromechanisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit sensorloser Wegerfassung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (25) eine Kralle oder einen Haken aufweist.Electromechanically actuated motor vehicle brake with sensorless position detection according to claim 3, characterized in that the projection ( 25 ) has a claw or a hook. Elektromechanisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit sensorloser Wegerfassung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebewellenabschnitt (23) eine Profilierung (28) aufweist, die mit dem Vorsprung (25) kämmt.Electromechanically actuated motor vehicle brake with sensorless position detection according to claim 2, characterized in that the transmission shaft section ( 23 ) a profiling ( 28 ), which with the projection ( 25 ) combs. Elektromechanisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit sensorloser Wegerfassung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (28) mehrere symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildete Vertiefungen (31, 31`, 31``) umfasst, die im Abstand zueinander am Umfang verteilt von dem Getriebewellenabschnitt (23) vorgesehen sind, oder umgekehrt indem die Profilierung (28) symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildete Nocken (32), insbesondere Zähne umfasst, die im Abstand zueinander am Umfang verteilt von dem Getriebewellenabschnitt (23`) vorgesehen sind. Electromechanically actuated motor vehicle brake with sensorless position detection according to claim 5, characterized in that the profiling ( 28 ) a plurality of symmetrically or asymmetrically formed recesses ( 31 . 31` . 31`` ) spaced apart circumferentially from the gear shaft section (FIG. 23 ) or, conversely, by the profiling ( 28 ) symmetrically or asymmetrically formed cams ( 32 ), in particular comprises teeth, which are distributed at a distance from each other on the circumference of the transmission shaft portion ( 23` ) are provided. Elektromechanisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit sensorloser Wegerfassung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Profilierung (28) alle Vertiefungen (31, 31`, 31``) oder Nocken (32) eines Getriebewellenabschnitts (23) zueinander unterschiedlich ausgebildet sind.Electromechanically actuated motor vehicle brake with sensorless position detection according to claim 5 or 6, characterized in that for the formation of the profiling ( 28 ) all wells ( 31 . 31` . 31`` ) or cam ( 32 ) of a transmission shaft section ( 23 ) are formed differently from each other. Elektromechanisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit sensorloser Wegerfassung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Getriebewellenabschnitt (23) mehrere Gruppen von zueinander gleich ausgebildeten Vertiefungen (31, 31`, 31``) oder Nocken (32) ausgebildet sind.Electromechanically actuated motor vehicle brake with sensorless position detection according to claim 5 or 6, characterized in that on a transmission shaft section ( 23 ) several groups of mutually identical recesses ( 31 . 31` . 31`` ) or cam ( 32 ) are formed. Elektromechanisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit sensorloser Wegerfassung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 5–8, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebewellenabschnitt (23) eine eineindeutige Winkelkodierung derart aufweist, dass eine unregelmäßige Verteilung vorgesehen ist, wobei eine der Vertiefungen (31, 31`, 31``) oder einer der Nocken (32) am Umfang weggelassen oder unterschiedlich zu dem Rest der Vertiefungen (31, 31`, 31``) oder Nocken (32) ausgebildet ist. Electromechanically actuated motor vehicle brake with sensorless position detection according to one or more of the preceding claims 2 or 5-8, characterized in that the transmission shaft section ( 23 ) has a one-to-one angular coding such that an irregular distribution is provided, wherein one of the depressions ( 31 . 31` . 31`` ) or one of the cams ( 32 ) are omitted at the periphery or different from the rest of the depressions ( 31 . 31` . 31`` ) or cam ( 32 ) is trained. Elektromechanisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit sensorloser Wegerfassung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (31, 31`, 31``) oder Nocken (32) keilförmig mit zwei seitlichen Keilschrägen ausgebildet sind, wobei die zwei Keilschrägen unterschiedliche Keilwinkel α, β aufweisen.Electromechanically actuated motor vehicle brake with sensorless position detection according to one or more of claims 6-9, characterized in that the recesses ( 31 . 31` . 31`` ) or cam ( 32 ) are wedge-shaped with two lateral wedge slopes, wherein the two wedge slopes have different wedge angle α, β.

Images