Entwicklung eines elektromechanischen Bremsaktors mit Federspreicher, der mit sehr kleinen elektrischen Leistungen betrieben werden kann


Prof. Dr.-Ing. Peter Wolfsteiner
Fakultät für Maschinenbau, Fahrzeugtechnik, Flugzeugtechnik


Bremssysteme im KFZ basieren überwiegend auf einer direkten hydraulischen Kraftübertragung zwischen Bremspedal und Bremssattel. Die hierfür benötigten technischen Komponenten sind hydraulische Bremssattel, hydraulische Leitungen, ein Hauptbremszylinder, ein Vorratsbehälter mit Hydrauliköl und eine mechanische Kopplung zum Bremspedal. Da aufgrund der hohen mechanischen Arbeiten, die zum Spannen der Bremsen mit all ihren elastischen Bauteilen benötigt werden, die vom Fahrer geleisteten Pedalkräfte nicht ausreichen, ist im Regelfall auch noch ein Bremskraftverstärker verbaut. Seit Einführung von ABS- und ESP-Systemen kommen noch zusätzliche Einrichtungen hinzu, die einen aktiven Eingriff in das Bremsgeschehen ohne das Zutun des Fahrers ermöglichen. Dafür werden zusätzlich ein magnetisch betätigtes Hydraulikventil je Rad, eine Hydraulikpumpe und ein hydraulischer Druckspeicher benötigt.


Aufgrund dieses hohen technischen Aufwands wird schon seit längerem versucht, Bremsaktuatoren mit elektrischen Antrieben zu entwickeln. Damit können die oben aufgeführten Komponenten ersatzlos entfallen; die einzelnen Bremsaktuatoren können direkt elektrisch angesteuert werden (brake by wire). Als problematisch erweist sich allerdings die hohe Leistung, die von diesen elektrischen Aktuatoren umgesetzt werden muss. Aufgrund der sehr kurzen Reaktionszeiten der Bremsen, die von ABS- und ESP-Systemen gefordert werden, müssen die elektrischen Antriebe für enorme elektrische Leistungen ausgelegt werden. Dies führt zu Schwierigkeiten hinsichtlich Gewicht und Bauraum der Bremsaktuatoren wie auch zu erheblichen Belastungen der Stromversorgung im Fahrzeug.


Die Grundidee zur Verringerung der notwendigen Leistung, ist die Speicherung der mechanischen Arbeit in einem reversiblen Federspeicher. Durch den geschickten Einsatz eines Getriebes mit variabler Übersetzung kann die beim Spannen der Bremse benötigte Arbeit aus dem Speicher entnommen werden und entsprechend beim Entspannen wieder in diesen zurückgeführt werden. Dadurch kann die benötigte elektrische Leistung für die Betätigung der Bremse wesentlich verringert werden. Das Ziel des Projektes ist der experimentelle und rechnerische Nachweis der Funktionsfähigkeit des neuartigen Bremsaktuators mit Federspeicher anhand eines Funktionsmusters. Dieses wird für typische Einsatzszenarien in einem PKW-Bremssystem ausgelegt.



Notwendige mittlere Leistung zum Spannen eines typischen PKW-Bremssattels in Abhängigkeit der Stellzeit
Notwendige mittlere Leistung zum Spannen eines typischen PKW-Bremssattels in Abhängigkeit der Stellzeit


Laufzeit:
15.08.2016 - 15.02.2018


Zuwendungsgeber:
Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Medien, Energie und Technologie, BayStMWIVT


Projektträger:
Innovations- und Technologiezentrum Bayern, ITZB


Projektleiter

Prof. Dr.-Ing. Peter Wolfsteiner
Raum: B 151

Tel.: 089 1265-1225
Fax: 089 1265-3308

wiss. Mitarbeiter

Andrej Vilisov
Raum: R 3.082

Tel.: 089 1265-3345
Fax: 089 1265-3308