Insbesondere im Automobilbereich, aber auch in anderen industriellen Applikationen, ist man zunehmend bestrebt, bestehende hydraulische oder pneumatische Bremssysteme durch trockene 'By-Wire' Lösungen zu ersetzen. Während die Mechatronik bereits in weiten Bereichen Einzug gehalten hat, stellen sich an rein elektromechanische Bremssysteme besonders hohe Anforderungen, die eine aufwändige Entwicklung erfordern. Inzwischen ist es gelungen, eine elektromechanische Bremse zu entwickeln, die sich den Keil als ideales Selbstverstärkungselement zunutze macht. Seit 1997 wurden am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen Entwicklungsarbeiten durchgeführt, um diese Technologie für die Automobiltechnik nutzbar zu machen. Ende 2000 wurde die Firma eStop gegründet, um diese Technologie zur Serienreife zu entwickeln und zu vermarkten. Im Januar 2005 wurde die Firma von Siemens VDO übernommen. Bei der Systemauslegung stellt sich die Anforderung, kleine, hoch dynamische Aktuatoren zu entwickeln, die mit geringem Leistungsbedarf auskommen. Die beste Aussicht dies zu realisieren hat man mit selbst verstärkenden Systemen. Während bislang in der gesamten Bremsenindustrie ausschließlich der Hydraulik oder Pneumatik verhaftete, kraftgeregelte bzw. kraftgesteuerte Prinzipien verfolgt wurden, setzt der mechatronische Denkansatz auf eine völlig neue Philosophie: Positionsregelung eines elektromechanischen Stellglieds im Vier-Quadranten-Betrieb. Zwischen 1997 und 2000 wurden am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt die ersten Grundsatzuntersuchungen zur prinzipielen Regelbarkeit des Keilbremssystems durchgeführt. Der in 2001 von eStop entwickelte Alpha-Prototyp hatte die Aufgabe, unter erweiterten Umgebungsbedingungen einen Stabilitätsnachweis zu erbringen. Ein besonderer Schwerpunkt lag hierbei auf der präzisen Positionierung des Keils mit Hilfe von zwei Aktuatoren, welche zwischen spielfrei vorgespanntem und kooperativem Betrieb umschalten können. Der 2003 entwickelte Beta-Prototyp zeigte erstmals die erforderliche Gesamtfunktionalität einer Pkw-Radbremse, mit einer automatischen Verschleißnachstellung sowie einer Notöffnung als wesentlicher Bestandteil des Sicherheitskonzepts. Die vollständige Implementierung des Bremsenmodells war einer der nächsten Schritte. Hierbei lag ein Schwerpunkt in der optimalen Vernetzung aller erforderlichen Modelle, um eine Kopplung von Fahrzeugsimulation, virtueller Fahrbahn und realer Hardware auf dem Bremsenprüfstand in Echtzeit zu ermöglichen. Mit einem eigens entwickelten 1/4-Fahrzeugprüfanhänger wurde die freie Konfiguration aller relevanten Fahrwerksparameter, wie z. B. Spur, Sturz, Nachlauf, Federungs- und Dämpfungseigenschaften ermöglicht. Somit bietet dieser Prüfanhänger die Möglichkeit, unabhängig voneinander die Radaufstandskräfte und Schräglaufwinkel bei den regelungstechnischen Untersuchungen zu betrachten. Dieser Prüfstand ermöglicht einerseits die Verifikation von Simulationsergebnissen, andererseits können auch beispielsweise Reifenmodelle identifiziert werden. In den Versuchen wird vor allem auf die hohe Reproduzierbarket von Fahrsituationen Wert gelegt, die gezielt auf Extremwerte eingestellt werden können. Derzeit werden intensive Versuchsreihen durchgeführt mit dem Ziel, die Leistungsfähigkeit und Dosierbarkeit auf die vorhandene ABS- und ESP-Regelalgorithmen weiter abzubilden sowie auf die unterschiedlichsten Fahrbetriebszustände abzustimmen. Mit der Serieneinführung wird noch in diesem Jahrzehnt gerechnet.
Die elektronische Keilbremse - Prinzip, Dynamik und Regelverhalten
The electronic wedge brake - principle, dynamics and control properties
Verkehrsunfall und Fahrzeugtechnik ; 44 , 7/8 ; 180-187
2006
8 Seiten, 12 Bilder, 4 Quellen
Article (Journal)
German
Grundprinzip , Regelverhalten , Anwendung im Fahrzeugbau , Reibbeiwert , Fahrzeugbremse , Keil , mechatronisches System , elektronische Regelung , Aktuator , Kraftfahrzeugelektrik , Kraftfahrzeugelektronik , robuste Bauweise , Auslegung (Dimension) , Selbstverstärkung , Rechnersimulation , Fahrdynamik , Pkw (Personenkraftwagen) , elektromechanische Bremse , Regelalgorithmus
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