DE10320335A1

DE10320335A1 - Verfahren und Vorrichtung mit einer Selbstverstärkung zum Bremsen einer bewegbaren Einheit

Info

Publication number: DE10320335A1
Application number: DE10320335A
Authority: DE
Inventors: Dale Lee Hartsock
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2002-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2023-05-07
Also published as: US20030205438A1; DE10320335B4; US6938737B2; US6752247B2; GB0309697D0; GB2390881A; US20040178027A1; GB2390881B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremseinheit und ein Verfahren zum Bremsen einer selektiv bewegbaren Einheit. Die Bremseinheit ist mit zwei selektiv beweglichen Elementen ausgestattet, die jeweils einen entsprechend einzigen Neigungswinkel aufweisen, wobei eien Regler-Baugruppe mit den beiden selektiv beweglichen Elementen koppelbar ist, um selektiv zu bewirken, dass die beiden beweglichen Elemente zusammenwirkend eine regelbar veränderliche Größe von Selbstverstärkung zur Verfügung stellen. Das Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeuges des Typs mit mindestens einem selektiv beweglichen Rad, insbesondere mit einer Bremseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfasst die Schritte: DOLLAR A Bereitstellen eines Rotors, Koppeln des Rotors mit dem mindestens einen Rad, Bereitstellen einer Grundplatte, Bereitstellen zumindest eines Bremsklotzes, Koppeln des zumindest einen Bremsklotzes mit der Grundplatte, Bereitstellen eines ersten Keils, Koppeln des ersten Keils mit der Grundplatte, Bereitstellen eines zweiten Keils, bewegliches Koppeln des zweiten Keils mit dem ersten Keil, Bereitstellen eines ersten Motors und eines zweiten Motors, Koppeln des ersten Motors mit dem ersten Keil, Koppeln des zweiten Motors mit dem zweiten Keil, Bewirken, dass der erste Motor den ersten Keil gegen den zweiten Keil und gegen den Bremsklotz bewegt, was effektiv ist, um zu bewirken, dass der mindestens eine Bremsklotz durch Reibung mit dem Rotor in Eingriff kommt, wodurch das Fahrzeug gebremst wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremseinheit und ein Verfahren zum Bremsen einer selektiv bewegbaren Einheit.
Eine elektromechanische Bremseinheit bewirkt typischerweise das Bremsen einer selektiv bewegbaren Einheit (wie ein Fahrzeug) durch die Nutzung eines Motors, das nach einem ermittelten Betätigen eines Bremsenelementes selektiv verstärkt wird. Im Ablauf soll deutlich werden, dass sich der Begriff "selektiv bewegbare Einheit" auf jede Einheit einschließlich eines Fahrzeuges, aber nicht darauf beschränkt, bezieht, welche zumindest ein Rad aufweist, das selektiv rotiert werden kann und selektiv gebremst werden muss. Daher sollte erkannt werden, dass die vorliegende Erfindung auf eine breite Vielfalt von solchen selektiv bewegbaren Einheiten anwendbar ist und nicht nur auf ein Fahrzeug beschränkt ist. Während die Begriffe "Fahrzeug" und "selektiv bewegbare Einheit" in dieser Beschreibung austauschbar verwendet werden können, ist die vorliegende Erfindung außerdem nicht auf ein Fahrzeug oder eine beliebige andere spezielle Art einer selektiv bewegbaren Einheit beschränkt.
Insbesondere umfasst eine solche elektromechanische Bremseinheit typischerweise einen Rotor, der sich mit dem Rad des Fahrzeuges oder einer anderen selektiv bewegbaren Einheit, in der die elektromechanische Bremseinheit funktionswirksam angeordnet ist, bewegt, und einen Bremsklotz, der ausgeführt ist, um durch den selektiv aktivierten Motor mit dem Rotor in Eingriff zu kommen, was das Bremsen des sich bewegenden Rades bewirkt und dadurch die selektiv bewegbare Einheit bremst. Wichtig ist, dass eine solche elektromechanische Bremseinheit einige Vorteile gegenüber traditionellen hydraulischen Bremssystemen aufweist. Ein derartiges Beispiel einer solchen elektromechanischen Bremseinheit ist in der Europäischen Druckschrift EP 0 953 785 A2 beschrieben, deren Offenbarung hier durch Referenznahme vollkommen und vollständig, Wort für Wort und Absatz für Absatz, einbezogen ist.
Beispielsweise bewirkt ein solches elektromechanisches Bremssystem das gewünschte Bremsen in einer Zeit, die wesentlich kürzer ist als die, die mit einem konventionellen hydraulischen Bremssystem vorgesehen ist, und ermöglicht jedem der einzelnen Räder eines Fahrzeuges oder einer anderen selektiv bewegbaren Einheit, gezielt gesteuert zu werden, wodurch die Wirksamkeit von vielen funktionierenden Strategien, wie eine Gleitschutz- oder Antiblockier-Bremsstrategie oder eine Strategie, die normalerweise als "integrierte dynamische Fahrzeugstrategie" angegeben ist, verbessert wird.
Obwohl ein solches elektromechanisches Bremssystem diese oder andere Vorteile bringt, erfordert es jedoch einen verhältnismäßig großen Motor, der die Gesamtkosten der Herstellung des Fahrzeuges (oder einer anderen selektiv bewegbaren Einheit) erhöht, während gleichzeitig und unerwünscht ein relativ großer Raum für seinen Einbau erforderlich ist, was eine Modifizierung vieler Fahrzeugeinheiten erforderlich machen kann, die für sich relativ "feste" Raumbeschränkungen und Anforderungen haben. Außerdem benötigt der verhältnismäßig große Motor zum Betrieb eine relativ hohe Energie, wodurch eine verhältnismäßig große Batterie oder Energiequelle erforderlich ist, größer als normalerweise in einem Fahrzeug untergebracht wird, wodurch die Gesamtkosten der Herstellung des Fahrzeuges oder einer anderen selektiv bewegbaren Einheit unerwünscht erhöht werden. Außerdem nutzen gegenwärtige elektromechanische Bremssysteme nur einen einzigen Motor, wobei diese Auslegung unerwünscht sein kann, da diese Systeme eine erwünschte Bremsgröße in dem Fall nicht bereitstellen können, dass der einzige vorgesehene Motor nicht aktiviert wird. Im Gegensatz zu dem elektromechanischen Bremssystem "mit einem Motor" nutzt ein elektrohydraulisches Bremssystem normalerweise ein manuelles zweites oder redundantes Bremssystem, welches das Fahrzeug oder eine andere selektiv bewegbare Einheit in dem Fall bremst, dass das erwünschte Bremsen nicht durch die "primäre" elektrohydraulische Bremseinheit bewirkt wird. Obwohl diese Möglichkeit wirklich die gewünschte Redundanz liefert, erhöht sie unerwünscht die Kosten der Herstellung des Fahrzeuges, die Größe des erforderlichen Einbauraumes und bewirkt, wie oben dargestellt, nicht alle der Merkmale und Vorteile, die mit einem elektromechanischen Bremssystem verbunden sind.
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Beispiel zur Überwindung dieser Nachteile macht die Verwendung eines Selbstverstärkungselementes erforderlich, das zumindest einen oder mehrere, im Wesentlichen identische Keile aufweist, die durch ein einzelnes Keilelement bereitgestellt werden, und das typischerweise in dem elektromechanischen Bremssystem eingesetzt wird. Insbesondere besitzt der mindestens eine Keil (ebenso wie die anderen Keile) einen festgelegten Neigungswinkel, der einen zusätzlichen mechanischen Vorteil bringt und das Drücken des Bremsklotzes gegen den Rotor unterstützt, wodurch die Energie zur Bremsbetätigung, die durch den Motor bereitgestellt werden muss, reduziert wird. Wichtig ist die Form oder geometrische Ausführung des mindestens einen Keils, der den Motor beim Bremsen der Einheit unterstützt, wodurch Energie eingespart wird (z. B. die physikalischen oder mechanischen Eigenschaften des zumindest einen Keils bewirken diese gewünschte Erhöhung der Bremsfunktionalität, ohne dass zusätzliche Aktivierungsenergie oder Leistung vom Motor benötigt wird). Daher wird ein Element, das einen solchen Keil bereit stellt, als Verstärkungselement bezeichnet. Obwohl diese Möglichkeit die Anforderungen an die Gesamtleistung und die Größe des Motors wirklich reduziert, weist sie auch mehrere Nachteile auf.
Zum Beispiel bewirkt ein normales elektromechanisches, selbst verstärkendes Bremssystem eine festgelegte Größe der Selbstverstärkung (eine Größe, die selektiv nicht veränderlich und durch den festgelegten Neigungswinkel des zumindest einen Keils vollkommen festgelegt ist, wenn sich die selektiv bewegbare Einheit in eine bestimmte Richtung bewegt), selbst wenn sich die Größe der Reibung zwischen dem Rotor und dem Bremsklotz mit der Temperatur, Feuchtigkeit und anderen Umweltbedingungen ändert. Deshalb erfordert diese Anordnung von der Bedienperson der selektiv bewegbaren Einheit die Änderung der Größe von Druck oder Kraft, die auf das Bremsenelement aufgebracht wird, um denselben Bremseffekt zu erzielen, wenn sich diese Umgebungsbedingungen während des Betriebes der selektiv bewegbaren Einheit verändern, wodurch die Bedienperson ein nicht erwünschtes inkonsistentes "Bremsgefühl" hat. Ferner ist die Nutzung eines Motors mit relativ geringer Leistung nicht möglich, da der Motor in der Lage sein muss, unter Bedingungen zu arbeiten, bei denen die Größe der Reibung zwischen dem Rotor und dem Bremsklotz relativ hoch ist und wenn die Größe der Reibung zwischen dem Rotor und dem Bremsklotz verhältnismäßig gering ist. Die Unfähigkeit des Motors, unter diesen extremen Reibungsbedingungen zu arbeiten, könnte an der Bremseinheit aus einem gewünschten Druckzustand (z. B. ein Modus, bei dem der Motor den Bremsklotz in die gleiche Richtung drückt, in die sich der Rotor bewegt, um eine Bremskraft zu erzeugen) heraus einen Zustand der Zug-Spannung verursachen (z. B. einen Modus, in welchem der Motor die Reibungskraft überwinden muss, die den Bremsklotz in die gleiche Richtung zieht, in die sich der Motor bewegt, um die Bremskraft zu reduzieren).
Das heißt, bei einer Betriebsart mit Druckspannung, die bei relativ geringer Reibungskraft auftritt, könnte ein "unterdimensionierter Motor" (z. B. ein Motor, der nicht genügend Aktorkraft zur Sicherung des gewünschten Betriebs bei Bedingungen mit großer oder geringer Reibung bereitstellt) nicht in der Lage sein, die durch die Bedienperson gewünschte Verzögerung zu erzeugen. Bei einer Betriebsart mit Zug- Spannung, die auftritt, wenn die Reibungskraft relativ hoch ist, könnte ein "unterdimensionierter Motor" nicht in der Lage sein, den Bremsklotz mit genügender Kraft zu ziehen, um zu verhindern, dass er durch Reibung am Rotor "blockiert" wird, wodurch verhindert wird, dass die Bremseinheit den von der Bedienperson erwünschten Bremseffekt bewirkt.
Obwohl die aktuelle elektromechanische Bremskonfiguration im gewünschten Druckspannungszustand eine hohe Verstärkung auf einem Reibungsniveau bewirkt (z. B. hohe Reibung), wird sie ferner eine viel kleinere Verstärkung bei geringerem Reibungsniveau bewirken. Das bedeutet, dass ein größerer Aktormotor verwendet werden muss als notwendig wäre, wenn der Keilwinkel oder der Neigungswinkel optimiert werden könnte (d. h. dynamisch konfiguriert, um eine hohe Bremsverbesserung auf jedem Reibungsniveau) zu bewirken. Folglich muss auf Grund der Verwendung einer festgelegten Größe der Selbstverstärkung (ausgehend von der Verwendung eines festgelegten Neigungswinkels) ein relativ großer Motor genutzt werden, um zu gewährleisten, dass die Bremseinheit im schlechtesten Falle funktioniert, in dem eine hohe Größe von Steuerungskraft erforderlich ist.
Darüber hinaus bestehen doch zusätzliche Nachteile, wenn ein einzelner und verhältnismäßig kleiner Motor in einem herkömmlichen elektromechanischen Bremssystem genutzt würde, das ausgelegt ist, um sowohl im Druckzustand als auch im Zug-Spannungsmodus zu arbeiten. Das heißt, der relativ kleine Motor muss die mit vorhandenem Druckbremsen verbundene Trägheit überwinden, um Bremsen unter Zug zu bewirken, wodurch sich eine relativ kleine Ansprechzeit ergibt, die der Bedienperson der selektiv bewegbaren Einheit ein unbehagliches "Gefühl" vermittelt. Darüber hinaus kann die Bremseinheit bei Überwindung dieser Trägheit selbst eine unerwünschte Größe von Druck- oder Zugkraft bewirken. Tatsächlich stellt der Motor zu einem Zeitpunkt während dieses Überganges weder Druck noch Zug bereit, wobei die Bremseinheit an diesem "Nullpunkt" nicht in der gewünschten Art und Weise funktionieren kann.
Von daher liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren bereit zu stellen, mit dem die Nachteile einer unveränderlichen Selbstverstärkung überwindet, wenn sich die Größe der Reibung zwischen dem Rotor und dem Bremsklotz ändert.
Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 14. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Lösung umfasst zunächst die Bereitstellung einer elektromechanischen Bremseinheit, die eine regelbar veränderliche Größe der Selbstverstärkung aufweist.
Dabei kann die Lösung eine Bremseinheit mit zwei selektiv beweglichen Elementen, die jeweils einen einzigen Neigungswinkel aufweisen, und eine Reglereinheit, die selektiv bewirkt, dass die zwei selektiv beweglichen Elemente zusammenwirkend eine regelbar veränderliche Größe von Selbstverstärkung erzeugen, umfassen.
In einer Variante umfasst die Lösung die Bereitstellung einer Bremseinheit mit einem Bremsklotz, einem selektiv beweglichen Rotor, einer Grundplatte, die mit dem Bremsklotz verbunden ist, mindestens eine erste Rolle, die mit der Grundplatte verbunden ist, einen Bremssattel, mindestens eine zweite Rolle, die mit dem Bremssattel verbunden ist, ein Keilelement, das dazwischen angeordnet ist und mit der mindestens ersten Rolle und der mindestens zweiten Rolle in Eingriff kommt; und einen Motor, der mit dem Keilelement gekoppelt ist und das Keilelement selektiv bewegt und bewirkt, dass eine selektiv bewegbare Einheit gebremst wird.
Außerdem umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeuges des Typs, das zumindest ein selektiv bewegliches Rad aufweist, insbesondere die Schritte des Bereitstellens eines Rotors, des Koppelns des Rotors mit mindestens dem einen Rad, des Bereitstellens einer Grundplatte, des Bereitstellens mindestens eines Bremsklotzes, des Koppelns des mindestens einen Bremsklotzes mit der Bremsplatte, des Bereitstellens eines ersten Keils, des Koppelns des ersten Keils mit dem Bremsklotz, des Bereitstellens eines zweiten Keils, des bewegbaren Koppelns des zweiten Keils mit dem ersten Keil, des Bereitstellens eines ersten und eines zweiten Motors, des Verbindens des ersten Motors mit dem ersten Keil, des Verbindens des zweiten Motors mit dem zweiten Keil, des Bewirkens, dass der erste Motor den ersten Keil gegen den zweiten Keil und gegen den Bremsklotz bewegt, womit bewirkt wird, dass der Bremsklotz durch Reibung mit dem Rotor in Eingriff kommt, wodurch das Fahrzeug gebremst wird.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung und der Zeichnung deutlich. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische und zum Teil weg geschnittene Ansicht einer elektromechanischen Bremseinheit, die gemäß der Lehre des eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hergestellt ist;
Fig. 2 ein Schema der elektromechanischen Bremseinheit, die in Fig. 1 dargestellt ist;
Fig. 3 das Schema einer elektromechanischen Bremseinheit, die entsprechend der technischen Lehre an einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 4 das Schema einer elektromechanischen Bremseinheit, die gemäß der technischen Lehre an einem zweiten anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
In Fig. 1 und 2 ist eine elektromechanische Bremseinheit 10 gezeigt, die nach der technischen Lehre des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung hergestellt ist.
Insbesondere enthält die elektromechanische Bremseinheit 10 mindestens einen Rotor 12, der an einem Rad (nicht gezeigt) der selektiv bewegbaren Einheit oder des Fahrzeuges (nicht gezeigt), in dem die Bremseinheit 10 funktionsfähig angeordnet ist, befestigt ist und sich selektiv mit diesem dreht. Außerdem umfasst die elektromechanische Bremseinheit 10, wie dargestellt, mindestens ein Bremsklotzelement 14, das mit dem beweglichen Rotor 12 selektiv in einer Weise in Eingriff kommen kann, die nachstehend vollkommener dargestellt wird und die wirksam ist, um die selektiv bewegbare Einheit, welche die elektromechanische Bremseinheit 10 funktionswirksam enthält, zu bremsen. Es soll deutlich werden, dass zahlreiche Bremsklotzelemente 14 in der Bremseinheit 10 verwendet werden können und dass eine selektiv bewegbare Einheit, wie ein Fahrzeug eine Bremseinheit 10 aufweisen kann, die an jedem selektiv beweglichen Fahrzeugrad funktionsfähig angeordnet wird.
Außerdem umfasst die elektromechanische Bremseinheit 10 eine Grundplatte 16, die mit dem Bremsklotzelement 14 physikalisch verbunden oder mit diesem gekoppelt ist, einen Bremssattelaufbau 18, der mit der Karosserie oder dem Rahmen 20 der selektiv bewegbaren Einheit, die die Einheit 10 funktionswirksam enthält, gekoppelt ist, ein Element 22 wie ein Stift, ein Lager, Aufnahmebolzen oder Schieber, der mit dem Bremssattel 18 physikalisch verbunden oder gekoppelt ist (z. B. durch Verwendung einer geschweißten oder anderen herkömmlichen Verbindung), ein erstes Selbstverstärkungselement oder Keilelement 24, das zumindest einen Keil oder ein Keilteilstück 25 aufweist, und das physikalisch mit der Grundplatte 16 verbunden oder daran gekoppelt ist, ein zweites Selbstverstärkungselement oder Keilelement 26, das zumindest einen Keil oder ein Keilteilstück 27 aufweist, das durch das erste Keilteilstück 25 selektiv und zum Eingriff aufgenommen ist, einen ersten Motor 30, der eine Abtriebswelle 35 aufweist, die mit dem ersten Keilelement 24 selektiv in Eingriff kommt, einen zweiten Motor 34 mit einer Abtriebswelle 36, die selektiv mit dem zweiten Keilelement 26 in Eingriff kommt, einen Computerregler 40, der durch eine gespeicherte Programmsteuerung betriebsfähig ist und der physikalisch, zur Übertragung und regelbar mit dem ersten Motor 30 und dem zweiten Motor 34 gekoppelt ist durch die Verwendung von entsprechenden Leitungen 44, 46, und eine Quelle elektrischer Leistung 50 (z. B. eine Fahrzeugbatterie), die durch Verwendung der Leitung 52 physikalisch mit dem Regler 40 verbunden ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung "überdeckt" der Bremssattel 18 ungefähr einen Bereich von sechzig bis neunzig Grad des Rotors 12 (d. h. der Bremssattel 18 umschreibt einen Winkel von ungefähr 60 bis 90 Grad des Rotors 12). Dem entsprechenden Fachmann soll jedoch ersichtlich werden, dass der Bremssattel 18 im Wesentlichen jede gewünschte Ausführung haben kann oder im Wesentlichen jeden gewünschten Winkelbereich des Rotors 12 überdecken kann.
Die Bremseinheit 10 umfasst ferner einen Beschleunigungsmesser 61, der durch Verwendung der Leitung 63 mit dem Regler 40 physikalisch und zur Übertragung verbunden ist. Der Regler 40 ist außerdem durch Verwendung der Leitung 43 zur Übertragung mit einem selektiv betätigbaren Bremsenelement oder Pedal 41 gekoppelt. Der Regler 40 und die Motoren 30, 34 können eine "Reglerbaugruppe" aufweisen, wobei in einem nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel die Motoren 30, 34 im Wesentlichen identisch sind.
Bei Betrieb wird das Bremsenelement 41 durch eine Bedienperson der selektiv bewegbaren Einheit betätigt, wenn die Bedienperson es wünscht, die selektiv bewegbare Einheit zu verzögern oder zu bremsen. Bei der Erkennung einer Betätigung des Bremsenelementes 41 bestimmt der Regler 40, dass ein bestimmtes Maß von Bremsen gewünscht wird. Das heißt, in einem nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel werden in dem Regler 40 eine kalibrierte Tabelle mit mehreren Stellungen des Bremselementes und entsprechenden Größen des Bremsens gespeichert. Ein Bremswert wird durch Verwendung der Tabelle ausgewählt (z. B. der Bremswert der gespeicherten Bremsposition, die der augenblicklich gefühlten Stellung am nächsten ist, wird aus der gespeicherten Tabelle ausgewählt). Der Regler 40 aktiviert anschließend den Motor 30, wodurch bewirkt wird, dass die Welle 35 mit dem Keilelement 24 in Eingriff kommt, was bewirkt, dass zumindest das eine Keilteilstück 25 gegen das zumindest eine Keilteilstück 27 des Elementes 26 drückt und dieses das zumindest eine Keilteilstück 26 gegen den am Rahmen montierten Bremssattel 18 durch das Element 22 drückt und bewirkt, dass durch das Element 24 eine Kraft auf den Bremsklotz 14 aufgebracht wird, die bewirkt, dass am Anfang eine bestimmte und relativ kleine Bremsgröße der selektiv bewegbaren Einheit, die die Baueinheit 10 funktionswirksam enthält, zugeführt wird.
Ein Beschleunigungsmesser 61 ermittelt dann das Verzögerungsverhältnis der selektiv bewegbaren Einheit, in der die Bremseinheit 10 funktionswirksam angeordnet ist, und nutzt dieses ermittelte Verzögerungsverhältnis, um die Reibungsgröße zu bestimmen, die zwischen dem Bremsklotz 14 und dem Rotor 12 vorhanden ist oder augenblicklich existiert. Diese Bestimmung wird in der Weise, die nachstehend vollständiger erörtert wird, erreicht.
Insbesondere weist das zumindest eine Keilteilstück 27 des Elements 26, wie gezeigt, einen Neigungswinkel 62 auf, während das zumindest eine Keilteilstück 25 des Elementes 24 einen Neigungswinkel 60 aufweist. Sobald das Element 24 als Reaktion auf die erste Ermittlung des betätigten Elementes 41 anfänglich bewegt wird, kann ein Keil- oder Selbstverstärkungswinkel "α" durch Berechnung der folgenden Gleichung berechnet werden:

wobei
"µ" der Reibungskoeffizient zwischen dem Bremsklotz 14 und dem Rotor 12;
"Ausgangskraft" die auf den Rotor 12 wirkende Reibungskraft; und
"Eingangskraft" die durch den Motor 30 bewirkte Kraft ist, die auf das Keilelement 24 wirkt und ermittelt werden kann (z. B. durch Nutzung eines Kraftsensors, der mit dem Motor 30 gekoppelt ist) oder durch den Regler 40 leicht gemessen werden kann.
Die "Ausgangskraft" kann durch den Regler 40 als eine vordere Ausgangskraft und eine hintere Ausgangskraft wie folgt berechnet werden:

Ausgangskraft (vordere) = 0,5.F × b × R_t/R_c (Gleichung 2)

Ausgangskraft (hintere) = 0,5 . F × (1-b) × R_t/R_c (Gleichung 3)

wobei
"F" die verzögernde Kraft ist, die durch den Beschleunigungsmesser 61 gemessen wird;
"R_t" der Radius des Reifens ist, der an dem Rad befestigt ist, auf dem die Bremseinheit 10 funktionsfähig angeordnet ist (nicht dargestellt) und der leicht gemessen werden kann;
"R_c" der effektive Radius des Bremssattels 18 ist, der leicht gemessen werden kann; und
"b" der prozentuale Anteil der gesamten Bremskraft ist, die durch die vorderen Reifen geliefert wird und die durch den Regler 40 gemessen oder abgetastet werden kann. Folglich kann durch Kenntnis des anfänglichen Winkels "α", der vom Regler 40 bestimmt werden kann durch Erkennung des Keilelements, das am Anfang bewegt wird, (z. B. entspricht die Variable "α" dem Wert des Winkels 60, wenn der Keil 24 bewegt wird), der Wert von "µ" durch den Regler 40 leicht bestimmt werden. Somit kann dann die Größe der Reibung zwischen dem Bremsklotz 14 und dem Rotor 12 durch den Regler 40 festgestellt werden.
Insbesondere wird der zweite Motor 34 bei Bedingungen mit hoher Reibung nicht aktiviert, und das Keilelement 26 ist im Wesentlichen feststehend. Der erste Motor 30 wird durch den Regler 40 weiter aktiviert, womit bewirkt wird, dass die Abtriebswelle 35 das Keilelement 24 bewegt und das Keilteilstück 25 des Elementes 24 mit dem Element 26 in Eingriff kommt (um das Teilstück 27 zu erfassen), wodurch eine Selbstverstärkung bewirkt wird, da der Winkel 60 des Keilteilstückes 25 des Keilelementes 24 bewirkt, dass das Keilteilstück 27 des Keilelementes 26 mit dem Element 22 in Eingriff kommt oder drückt, und bewirkt, dass das Element 24 eine Kraft auf den Bremsklotz 14 erzeugt. Es soll erkannt werden, dass der erste Motor 30 nach der Aufnahme von elektrischer Leistung, die von der Stromversorgung 50 stammt und durch Nutzung der Leitungen 52 und 44 zu dem ersten Motor 30 übertragen wird, aktiviert wird. Alternativ dazu können beide Motoren 30, 34 aktiviert werden, um die Keilelemente 24, 26 in entgegen gesetzten Richtungen zu betätigen, wodurch sowohl eine Kraft auf den Bremsklotz 14 als auch eine Selbstverstärkung in Umgebungen mit im Wesentlichen hoher Reibung zur Verfügung gestellt werden.
Bei Umgebungen mit relativ niedriger Reibung (verbunden mit einem gewissen Verzögerungsverhältnis), die durch den Regler 40 in der vorhergehenden Weise ermittelt werden, oder in Zuständen werden beide Motoren 30 und 34 aktiviert, wodurch bewirkt wird, dass die Abtriebswellen 35 und 36 die Keilelemente 24, 26 im Wesentlichen in der gleichen Richtung bewegen, wodurch insgesamt ein geringerer Neigungswinkel erzeugt wird (z. B. ist der wirksame Neigungswinkel relativ klein und entspricht der Differenz zwischen dem Winkel 60 und 62).
In der vorhergehenden Weise liefert die elektromechanische Bremseinheit 10 eine regelbar veränderliche Größe der Selbstverstärkung, die wirksam ist, damit die Bremseinheit 10 immer eine im Wesentlichen hohe Selbstverstärkung auch unter sich verändernden Umgebungsbedingungen zur Verfügung stellen kann. So können die Motoren 30, 34 jeweils verhältnismäßig klein sein und zusammenwirkend eine redundante Bremskonfiguration zur Verfügung stellen, da die Bremseinheit 10 mit nur einem der Motoren 30, 34 arbeiten kann. In einem nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel können die vorhergehenden Reibungsmessungen und Berechnungen durch den Regler 40 periodisch ausgeführt werden, wenn die Bremseinheit 10 betätigt wird, wobei der Regler 40 die Motoren 30, 34 auf Basis dieser Berechnungen dynamisch steuern kann, um die Größe der Selbstverstärkung in geregelter Weise dynamisch zu verändern. In einem noch anderen, nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine dazwischen liegende Getriebeeinheit, wie die Getriebeeinheit 38 mit einer von beiden/beiden der Abtriebswellen 35, 36 gekoppelt werden, und eine Schraubenbetätigungseinheit, wie die Schraubenbetätigungseinheit 39 wird mit jeder Einheit 38 gekoppelt. Gemäß Fig. 2 übertragen zwei Einheiten 38, 39 zusammenwirkend Energie von einer Welle 35, 36 auf ein Element 24, 26. Es soll verständlich werden, dass viele unterschiedliche Betätigungseinrichtungen oder Vorrichtungen eingesetzt werden können, um die Keilelemente 24, 26 zu betätigen, und dass in dieser Beschreibung nichts beabsichtigt ist, die vorliegende Bremseinheit 10 so zu beschränken, dass sie die Einheiten 38, 39 enthält.
Mit Bezug jetzt auf Fig. 3 ist eine Bremseinheit 100 dargestellt, die entsprechend der technischen Lehre eines ersten anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung hergestellt ist. Inssbesondere weicht die Bremseinheit 10 dadurch ab, dass die Keilelemente 24 und 26 durch einen einzelnen V-förmigen Keil 102 ersetzt sind, das Element 22 durch ein rollendes Element 104 ersetzt ist, das sich mit der oberen Fläche des Keils 102 in Kontakt befindet, und zwei im Wesentlichen identische Rollelemente 106 an der Grundplatte 16 befestigt sind und von der Grundplatte 16 in einer Richtung zu dem Keilelement 102 hervorstehen, um mit der unteren Fläche des Keils 102 in Kontakt zu kommen. Gemäß Fig. 3 befinden sich die obere Fläche und die untere Fläche des Keils 102 in verschiedenen Winkeln, und die Bewegung des Bremsklotzes 14, der Grundplatte 16 und der Rolle 106 durch den Motor 30 drückt den Bremsklotz 14 selektiv gegen den Rotor 12. Das heißt, der untere Keilwinkel des Keilelements 102 wird durch den Motor 30 genutzt, um eine Selbstverstärkung in Umgebungen zu bewirken, die eine relativ hohe Reibung aufweisen. Bei Umgebungen mit relativ geringer Reibung können beide Motoren 34, 30 zur Betätigung sowohl des Keilelementes 102 (d. h. durch Nutzung des Motors 34) als auch der Grundplatte 16 (d. h. durch Nutzung des Motors 30) aktiviert werden, um das Keilelement 102 im Wesentlichen in die gleiche Richtung wie die Grundplatte 16 zu bewegen. Alternativ dazu können bei Umgebungen mit im Wesentlichen hoher Reibung die Motoren 30, 34 aktiviert werden, um das Keilelement 102 im Wesentlichen in einer entgegen gesetzten Richtung wie die Grundplatte 16 zu betätigen. Es soll verständlich werden, dass in diesem ersten anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung die Grundplatte 16 im Wesentlichen auf die gleiche Weise betätigt wird wie das Keilelement 24 des bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Die Verwendung von Rollen 104 und 106 reduziert die Reibung, indem die Größe der Reibung eliminiert und/oder reduziert wird, die typischerweise zwischen dem Element 22 und dem Keilelement 24 auftritt, und indem die Größe der Reibung eliminiert und/oder reduziert wird, die zwischen den Keilelementen 24, 26 auftritt. Eine solche verringerte Reibung ermöglicht es, dass die Motoren 30, 34 auch kleiner als die in dem Ausführungsbeispiel verwendeten sind, das in Bezug auf die Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt und beschrieben ist. In einem nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel kann das Rollenelement 104 im Wesentlichen mit dem Rollenelement 106 identisch sein.
Mit Bezug jetzt auf Fig. 4 ist eine Bremseinheit 200 dargestellt, die gemäß der technischen Lehre eines noch anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung erhalten wird und die von der Bremseinheit 100 dadurch abweicht, dass anstelle der einzigen Rolle 104 zwei Rollen 202, 204 verwendet werden, und anstelle der Rollen 106 vier Rollen 206, 208, 210 und 212 verwendet werden. Die Nutzung dieser Rollen 206-212 verringert nicht nur die Reibung, sondern gewährleistet, dass der Bremsklotz 14 im Wesentlichen parallel zu dem Rotor 12 bleibt, wodurch der Verschleiß des Kegels ausgeschaltet wird.
Es soll verständlich werden, dass die Erfindung nicht auf die exakte Konstruktion, die oben beschrieben wurde, beschränkt ist, sondern dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindungen, wie sie in den folgenden Ansprüchen beschrieben werden, abzuweichen.

Claims

1. Bremseinheit mit zwei selektiv beweglichen Elementen, die jeweils einen entsprechend einzigen Neigungswinkel aufweisen, gekennzeichnet durch eine Regler-Baugruppe, die mit den beiden selektiv beweglichen Elementen koppelbar ist, um selektiv zu bewirken, dass die beiden beweglichen Elemente zusammenwirkend eine regelbar veränderliche Größe von Selbstverstärkung zur Verfügung stellen.

2. Bremseinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Beschleunigungsmesser, der mit der Reglerbaugruppe koppelbar ist und geeignet ist, ein bestimmtes Signal zu erzeugen, das zu der Reglerbaugruppe übertragen wird, und zu bewirken, dass die Reglerbaugruppe zumindest eines von zwei selektiv beweglichen Elementen um einen bestimmten Wert bewegt.

3. Bremseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der selektiv beweglichen Elemente zumindest ein Keilteilstück aufweist.

4. Bremseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Keilteilstück von einem ersten der beiden selektiv beweglichen Elemente dem Keilteilstück von einem zweiten der beiden selektiv beweglichen Elemente unähnlich ist.

5. Bremseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglerbaugruppe einen Regler aufweist, der mittels einer gespeicherten Programmsteuerung betriebsfähig ist, einen ersten Motor, der das erste der beiden Elemente und einen zweiten Motor, der das zweite der beiden Elemente selektiv bewegen kann und die Motore mit dem Regler koppelbar sind.

6. Bremseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Motor und der zweite Motor im Wesentlichen identisch sind.

7. Bremseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Keilteilstück des ersten Elementes durch Reibung und verschiebbar mit dem Keilteilstück des zweiten Elementes in Eingriff kommt.

8. Bremseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremsklotz mit einem Element koppelbar ist.

9. Bremseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Bremsklotz, einen selektiv beweglichen Rotor, eine Grundplatte, die mit dem Bremsklotz verbindbar ist; zumindest eine erste Rolle, die mit der Grundplatte verbindbar ist; einen Bremssattel, mindestens eine zweite Rolle, die mit dem Bremssattel verbindbar ist, ein Keilelement, das dazwischen angeordnet ist und mit mindestens der ersten Rolle und mindestens der zweiten Rolle in Eingriff kommen kann, und einen Motor, der mit dem Keilelement verbindbar ist und der das Keilelement selektiv bewegen kann zum Bremsen einer selektiv bewegbaren Einheit.

10. Bremseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rolle senkrecht von dem Bremssattel hervorsteht.

11. Bremseinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Rolle senkrecht von der Grundplatte hervorsteht.

12. Bremseinheit nach einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, dass beide Rollen im Wesentlichen identisch sind.

13. Bremseinheit nach einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, dass das Keilelement "V"-förmig ist.

14. Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeuges des Typs mit mindestens einem selektiv beweglichen Rad, insbesondere mit einer Bremseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Schritte umfassend:
Bereitstellen eines Rotors, Koppeln des Rotors mit dem mindestens einen Rad, Bereitstellen einer Grundplatte, Bereitstellen zumindest eines Bremsklotzes; Koppeln des zumindest einen Bremsklotzes mit der Grundplatte, Bereitstellen einer ersten Keils, Koppeln des ersten Keils mit der Grundplatte, Bereitstellen eines zweiten Keils, bewegliches Koppeln des zweiten Keils mit dem ersten Keil, Bereitstellen eines ersten Motors und eines zweiten Motors, Koppeln des ersten Motors mit dem ersten Keil, Koppeln des zweiten Motors mit dem zweiten Keil, Bewirken, dass der erste Motor den ersten Keil gegen den zweiten Keil und gegen den Bremsklotz bewegt, was effektiv ist, um zu bewirken, dass der mindestens eine Bremsklotz durch Reibung mit dem Rotor in Eingriff kommt, wodurch das Fahrzeug gebremst wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die Schritte:
Bereitstellen eines selektiv betätigbaren Bremselementes;
Bereitstellen eines Reglers;
Koppeln des Reglers mit dem ersten Motor und dem zweiten Motor; und
Koppeln des selektiv beweglichen Bremselements mit dem Regler,

16. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch den Schritt des Aktivierens des Motors nur, wenn der Regler ein Herunterdrücken des selektiv betätigbaren Bremselements erfasst, das effektiv ist, um zu bewirken, dass der erste Keil mit dem zweiten Keil durch Reibung in Eingriff kommt, wodurch das Fahrzeug gebremst wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14-16, gekennzeichnet durch den Schritt des Erfassens eines Verzögerungsverhältnisses des Fahrzeuges und des Übertragens des Verzögerungsverhältnisses zu dem Regler.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14-17, gekennzeichnet durch den Schritt des Aktivierens des zweiten Motors nur, wenn der Regler ein Herunterdrücken des Bremselementes erfasst und nur, wenn das erfasste Verzögerungsverhältnis einen bestimmten Wert hat.