CN101495351A - 用于操作可机电致动的驻车制动器的方法 - Google Patents

用于操作可机电致动的驻车制动器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可机电致动的机动车用驻车制动器，该驻车制动器具有至少一个机电致动器，该机电致动器的旋转运动被一致动单元转变成平移运动并使至少一个制动器构件这样移动，使得至少一个与该制动器构件连接的制动衬面以一锁定力压在与机动车车轮固定连接的转子上，其中当驻车制动器接合和/或释放期间能得出机电致动器的耗用电流。此外，本发明还涉及一种用于操作这种可机电致动的驻车制动器的方法。在本发明中设置有机构，所述机构这样改变机电致动器的耗用电流，从而能得出锁定力的预定值。所述机构设计成，使得这些机构引起机电致动器的耗用电流在驻车制动器接合或释放期间明显改变，所述明显改变使得能够推断出锁定力的预定值。

Description

用于操作可机电致动的驻车制动器的方法
技术领域
本发明涉及一种可机电致动的机动车用驻车制动器，该驻车制动器具有至少一个机电致动器，该机电致动器的旋转运动被一致动单元转变成平移运动并使至少一个制动器构件这样移动，使得至少一个与所述制动器构件连接的制动衬面以一锁定力/驻车力压在与机动车车轮固定连接的转子上，其中在接合和/或释放驻车制动器期间能得出机电致动器的耗用电流。此外，本发明还涉及一种用于操作这种可机电致动的驻车制动器的方法。
背景技术
可机电致动的驻车制动器的已知方法的通常目的在于，尽可能精确地设定足够的锁定力。对于足够的锁定力通常至少需要这样的力水平，该力水平足以使具有许可总重量的机动车可靠和持久地停放在坡度为30％的斜面上。为此，以电流/时间-曲线的形式提供使机电致动器工作的测量变量“电流”。如果还提供其它的测量变量例如机电致动器的转速传感器值或所实施的调节行程，则这些信息能用于提高调节精度。但经常不提供这些附加信息，因为这些附加信息由于所述其它测量变量所必需的其它传感器而引起附加费用。
由DE 10200460454A1已知一种用于操作致动车辆用驻车制动系统的方法和装置。该驻车制动系统具有可电磁机致动的、用于驻车锁定或松脱释放驻车制动系统的调节单元。为了驻车，给定并不可变改变地储存一限定的驻车锁定力以进行锁定。在操作致动驻车制动系统时，电路电流传感器在达到限定的电流强度时发出信号。该信号用于驱驱动/控制驻车制动系统，亦即例如当达到预定的、与驻车锁定力的确定某一的值相对应的电流值时，用于断开电机驱动装置。在这种电流控制中的问题在于，(需要)得出绝对电流值。但该与锁定力的某一值相对应的绝对电流值与环境温度密切相关，也就是说，与在20℃的环境温度下的足够的锁定力相对应的电流值决不与在-10℃下足够的锁定力相对应。
发明内容
因此，本发明的目的在于，这样改进开头所述类型的驻车制动系统及其操作方法，即能够与环境温度无关地、仅基于得出的机电致动器耗用电流实现安全的操作和可靠地设定锁定力。
按照本发明，所述目的这样来实现，即设有机构，所述机构这样改变机电致动器的耗用电流，使得能得出锁定力的预定值。其中，所述机构设计成，使得这些机构在驻车制动器接合或释放期间引起机电致动器耗用电流的明显改变，所述明显改变使得能够推断出锁定力的预定值。
在一种有利的改进方案中，所述机构通过至少一个预紧的弹簧元件构成，该弹簧元件影响驻车制动器的刚性。在一种优选的改进方案中，所述至少一个弹簧元件设计成在驻车制动器力流中的预紧的碟形弹簧组件或者设计成驻车制动器的转矩流中的预紧的扭转弹簧。
或者，所述机构由至少一个滑动离合器/摩擦离合器构成。
本发明的所述目的在方法方面这样来实现，即分析在驻车制动器接合和/或释放期间机电致动器的耗用电流，以得出锁定力的预定值。
其中规定，通过得出在机电致动器的耗用电流的信号曲线中的转折点得出所述预定值，并分析所述预定值用以确定所设定的锁定力和/或用以确定制动器构件的位置。
在按照本发明的方法的一种优选的实施形式中，得出机电致动器的耗用电流的信号曲线的斜率，并分析该斜率用以确定所设定的锁定力和/或确定制动器构件的位置。
在按照本发明的方法的一种有利的改进方案中规定，得出机电致动器的耗用电流的绝对电流值，并将该绝对电流值用于检查得出的锁定力值的可信度。
按照本发明的方法的一种特别有利的改进方案规定，驻车制动器的接合和/或释放被分成(多个)阶段，其中分析机电致动器的耗用电流用以进行阶段识别。
其中，驻车制动器的接合分成启动阶段、空载阶段、贴合阶段、接合阶段和安全阶段，而驻车制动器的释放分成启动阶段、回位阶段、空隙阶段、空载阶段和止动阶段。
所述阶段借助于一模型确定，为该模型输入学习程序以考虑到老化和磨损过程。在上述模型中考虑了另外的影响参数(如环境温度和转子温度)并使所述参数的影响最小。
附图说明
下面结合附图、根据两个实施例更详细地阐述本发明。在附图中：
图1示出可机电致动的机动车用驻车制动器的示意图，
图2示出表示在驻车制动器接合期间机电致动器的耗用电流、锁定力和制动器构件的位置随时间(变化)的图表，
图3a、b、c示出机电致动器的耗用电流、锁定力和机电致动器的转速在驻车制动器接合时的分阶段的视图，以及
图4a、b、c示出在释放驻车制动器时与图3a、b、c相对应的图。
具体实施方式
本发明不仅包括可机电致动的、作用在盘式制动器上的驻车制动器，而且包括作用在鼓式制动器上的驻车制动器。相应地，按照本发明的方法可应用在所述不同的驻车制动器上。
根据图1，示例性地说明一可机电致动的驻车制动器，该驻车制动器主要由本身已知的、“双向伺服”式鼓式制动器以及机电致动器15组成。“双向伺服”式鼓式制动器具有仅部分示出的、作为转子5固定地与机动车车轮连接的制动鼓5、配设有制动衬面10、11的、用作制动器构件的一对制动蹄3、4和致动单元2。致动单元2设计成推力锁/内张型锁止装置2，该致动单元将机电致动器15的旋转运动转变成平移运动并能使制动蹄3、4的制动衬面10、11与制动鼓5的内侧接合。“双向伺服”式鼓式制动器的特征在于可自由运动的或者说浮动支承的支撑装置16，该支撑装置与推力锁2相对并设置在制动蹄3、4之间。上述推力锁2主要由螺母-螺杆装置8和两个压块13、14构成，其中一个压块13与螺杆7协同作用，而另一个压块14与螺母6协同作用。如图1所示，螺母-螺杆装置8被一斜齿轮1致动，该斜齿轮在中间连接一仅示意示出的减速传动装置12的情况下被机电致动器15驱动。为此目的，螺母6在外表面上具有平行于螺母6的轴线延伸的齿部。上述斜齿轮1连同螺母6的所述直齿形成一斜齿轮传动装置。当通过机电致动器15致动斜齿轮1时，使螺母6进行旋转运动。由于螺母6的这种旋转运动，螺母-螺杆装置8的螺杆7进行平移运动并使两个制动蹄3、4以所希望的锁定力与制动鼓5接合。
为能执行驻车制动过程，或者是减速传动装置12或者是螺母-螺杆装置8设计成自锁式。通过这种措施使制动蹄3、4在机电致动器15断电的状态下保持与制动鼓5相接合。
如果机动车停放在一斜面上，在设定所希望的接合力之后机动车在下坡力的方向上略微运动。在此，制动鼓5也转过某一角度值，直至“双向伺服”式鼓式制动器的特征性的自助力效果起作用。结果反而减小了所希望的接合力。出于这个原因规定，在螺母-螺杆装置8和与螺母6协同作用的压块14之间的力流中设有弹簧元件9，该弹簧元件9对所希望的接合力的上述减小进行补偿。此外使得当之前被加热的制动鼓5冷却时，不能够执行驻车制动器的释放过程。在所述冷却中，制动鼓5发生较小的收缩过程，之后接合力由于位于力流中的构件的大的刚性而增大。在此情况下使得机电致动器15不能对驻车制动器执行释放过程，因为接合力过大并且位于力流中的构件已夹紧。通过上述的、图1所示的装置也能阻止所述效果。同时，弹簧元件用于这样改变机电致动器的耗用电流，使得能得出锁定力的预定值，如下面根据图2还将更详细地阐述的那样。
如开头已述，本发明和按照本发明的方法还涉及一种可机电致动的、作用在盘式制动器上的驻车制动器。在此，制动器构件由制动活塞构成，该制动活塞被设计成螺母-螺杆单元的致动单元推动，由此将与制动活塞连接的制动衬面压紧在用作转子的制动盘上。
在图2中示出在驻车制动器接合时锁定力F、制动器构件或者说制动蹄3、4的位置S、耗用电流I和电压U的特征曲线。在这些测量变量中，在本方法中仅提供耗用电流I。对于本方法，不必识别耗用电流I的绝对值--(仅识别)大致的曲线就足够了。为了更好地解释本方法，将上述其它的、在操作可机电致动的驻车制动器时不提供的测量变量也标在纵坐标上，而将时间t表示在横坐标上。锁定力F用虚线表示，制动蹄3、4的位置S用点划线表示，机电致动器15的耗用电流I由一系列“+”号表示。电压供给U用实线表示。
在图2所示的时间曲线的开始处，驻车制动器处于释放状态，也就是说，制动蹄3、4的位置为“0”并且锁定力也为“0”，如位置20、时刻t0处所示。位置20表示，在接合过程开始时需要较高的启动电流。该启动阶段终止于时刻t1，所谓的贴合阶段邻接其后直至时刻t2。在时刻t2，制动衬面10、11贴合在制动鼓5上，因此当制动蹄3、4进一步移动或者张开时锁定力F增大，如在位置23处所示。锁定力F在接合阶段中以第一斜率增大直至时刻t3。耗用电流I几乎平行地分布。然后在时刻t3，锁定力F的斜率减小，耗用电流I的曲线在位置23处表示出转折点。在该时刻t3，锁定力大到使弹簧组件9被压缩。因为弹簧组件9被预紧，所以人们知道锁定力F在时刻t3有多大。如果弹簧组件例如被预紧到2000N，则锁定力F在时刻t3同样为2000N。制动蹄3、4的进一步张开致使弹簧组件9被进一步压缩。锁定力F在时刻t3和t4之间不再如在时刻t2和t3之间那样强烈地增大，因为锁定力被弹簧组件9吸收。在时刻t4，弹簧组件9被完全压缩并压成实体(Block)。耗用电流在时刻t4表现出一转折点，然后又与再次强烈增大的锁定力F几乎平行地分布。
在时刻t5，耗用电流I达到可提供的最大电流值Imax。同时，制动蹄3、4不进一步移动或者张开，制动蹄3、4的位置S在时刻t5之后不再改变。因为制动蹄3、4不再进一步张开，所以锁定力F在时刻t5之后也不再进一步增大。
决定性的是，弹簧组件9这样改变机电制动器15的耗用电流I，从而能得出锁定力的预定值，亦即将弹簧组件9预紧到的力值以及将弹簧组件9压成实体所需的力值。在位置23和24处的显著改变能在机电致动器的耗用电流中得出。
在本实施例中，机电致动器15的耗用电流的上述显著改变是由预紧的碟形弹簧组件9引起的。该碟形弹簧组件9位于驻车制动器的力流中并影响整个驻车制动器的刚性。布置在驻车制动器的转矩流中的预紧的扭转弹簧同样适合于引起机电致动器15的耗用电流的所述改变。
使机电致动器15的耗用电流显著改变的另一种可行方案是例如通过削弱横截面来有目的地影响构件刚性曲线，从而在限定的载荷水平下向力流中引入增大的横截面，进而使刚性突然增加。可替代地或者附加地，可想到应用滑动离合器，该滑动离合器在发生打滑之前给出最大的锁定力。由WO2006/024635已知一种用于识别滑动离合器工作的方法。
通过得出在信号曲线中的转折点23、24来得出与锁定力的预先得出的值相对应的或与制动蹄3、4的某一位置相对应的、耗用电流中的位置23和24。同样得出信号曲线在时刻t2和t3之间的、t3和t4之间以及t4和t5之间的不同斜率，并将其用于确定所设定的锁定力F。为检查可信度，测量绝对电流值并将其与事先得出的值比较。在这种情况下，将耗用电流分成(多个)阶段是有意义的，其中接着进行阶段识别，如根据图3a至3c更详细地阐述的那样。
图3a示出机电致动器15的、根据图2所述的耗用电流，而图3b示出所设定的锁定力。图3c示出机电致动器的转数。接合驻车制动器分成启动阶段(阶段1)、空载运转阶段(阶段2)、贴合阶段(阶段3)、接合阶段(阶段4)和安全阶段(阶段5)。在启动阶段/阶段1，机电致动器15启动。如果在该阶段中消耗越来越少的电流，也就是说存在负的斜率，但耗用电流不恒定，则仍不存在锁定力。在压块13、14上的锁定力等于零。如果识别出启动阶段/阶段1并且较小的耗用电流在一定时间内保持恒定，则识别出称作阶段2的空载阶段。始终仍不存在或仅存在很小的锁定力。
如果机电致动器15的耗用电流在空载阶段/阶段2中超过一定的阈值并略微增大，例如以较小的斜率增大，则识别出称作阶段3的贴合阶段。接合阶段用阶段4表称，并且当在贴合阶段/阶段3中的耗用电流线形地更强烈地继续增大时被识别出。弹簧元件确保在接合阶段/阶段4中考虑到曲线转折点(而具有)不同大小的斜率。在接合阶段/阶段4中的电流曲线和力曲线与所应用的弹簧元件的设计形式有关，并能呈现出不同的形状。然后达到被称作阶段5的安全阶段以及最大设定的耗用电流，其用于保证在接合阶段/阶段4中实现的夹紧力。在安全阶段5中由限流装置限定恒定的电流曲线。
图4a至c相应地示出可机电致动的驻车制动器的释放过程。驻车制动器的释放分成启动阶段(阶段1)、回位阶段(阶段2)、空隙阶段(阶段3)、空载阶段(阶段4)和止动阶段(阶段5)。
在接合和释放过程期间分别要执行5个阶段。在释放过程期间的阶段5--止动阶段对于明确地识别驻车制动器已完全释放非常重要。其缺点在于，接合所需的时间由此而更长并且机电致动器15以及其它部件的耐久性必须更大。因此规定，在阶段4--空载阶段中在一段时间后关闭机电致动器15。考虑到最后的结合过程的各阶段的时间间隔，例如在最后的接合过程中越过空隙的时间，关闭时间与很多参数有关。
如果不明确制动器(是否)被完全释放，或者例如在一定的致动(转)数
Figure A20078002777200101
之后为获取空隙时间，应设定在释放过程中的阶段5。为了尽管(存在)阶段5而在释放过程中缩短接合时间，在阶段5结束后使机电致动器15短时间地向前运行，也就是说使之短时间地在相反方的向上被驱动。
机电致动器15在一没有阶段5的释放过程中不运行至止动部，因此机电致动器的力紧接在阶段4结束之前为零。
在系统开发期间，除了测量机电致动器15的耗用电流外，还测量根据图3b和4b的锁定力以及根据图3c和4c的机电致动器15的转速。由此储存耗用电流、锁定力和转速的特性曲线，这些特性曲线用于确定所设定的锁定力和确定制动蹄3、4的位置。由耗用电流、锁定力和转速的特性曲线建立一整体模型，该整体模型估算在接合或释放过程中的瞬时施加的锁定力或者制动器构件的位置并明确地识别过程的结束，亦即驻车制动器是否接合或者释放。
通过例如在不同的外界条件下记录电流-锁定力-转速特性曲线，该整体模型考虑了诸如转子温度、外界温度、载荷谱、电压供给的影响参数。
附图标记表
1斜齿轮
2致动单元/推力锁
3制动蹄/制动器构件
4制动蹄/制动器构件
5制动鼓/转子
6螺母
7螺杆
8螺母-螺杆单元
9弹簧元件
10制动衬面
11制动衬面
12减速传动装置
13压块
14压块
15机电致动器
16支撑装置

Claims (12)

1.一种可机电致动的机动车用驻车制动器，具有至少一个机电致动器(15)，该机电致动器的旋转运动被一致动单元(2)转变成平移运动并使至少一个制动器构件(3，4)移动，以使得至少一个与所述制动器构件(3，4)连接的制动衬面(10，11)以一锁定力压在与机动车车轮固定连接的转子(5)上，其中在接合和/或释放驻车制动器期间能得出机电致动器(15)的耗用电流，其特征在于，设有机构(9)，所述机构改变机电致动器(15)的耗用电流，使得能够得出锁定力的预定值。
2.根据权利要求1所述的可机电致动的驻车制动器，其特征在于，所述机构(9)设计成，使得这些机构在驻车制动器接合或释放期间引起机电致动器(15)耗用电流的明显改变，所述明显改变使得能够推断出锁定力的预定值。
3.根据权利要求2所述的可机电致动的驻车制动器，其特征在于，所述机构(9)由至少一个预紧的弹簧元件(9)构成，该弹簧元件影响驻车制动器的刚性。
4.根据权利要求3所述的可机电致动的驻车制动器，其特征在于，所述至少一个弹簧元件(9)设计成在驻车制动器力流中的预紧的碟形弹簧组件或者设计成驻车制动器的转矩流中的预紧的扭转弹簧。
5.根据权利要求2所述的可机电致动的驻车制动器，其特征在于，所述机构由至少一个滑动离合器构成。
6.一种用于操作可机电致动的机动车用驻车制动器的方法，所述驻车制动器具有至少一个机电致动器(15)，该机电致动器的旋转运动被一致动单元(2)转变成平移运动并使至少一个制动器构件(3，4)移动，以使至少一个与所述制动器构件(3，4)连接的制动衬面(10，11)以一锁定力压在与机动车车轮固定连接的转子(5)上，其中在驻车制动器接合和/或释放期间得出机电致动器(15)的耗用电流，其特征在于，在驻车制动器接合和/或释放期间分析机电致动器(15)的耗用电流，从而得出锁定力的预定值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过得出在机电致动器(15)的耗用电流的信号曲线中的转折点(23，24)而得出所述预定值，并分析所述预定值用以确定所设定的锁定力和/或用以确定制动器构件(3，4)的位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，得出机电致动器(15)的耗用电流的信号曲线的斜率，并分析该斜率用以确定所设定的锁定力和/或确定制动器构件(3，4)的位置。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，得出机电致动器(15)的耗用电流的绝对电流值，并将该绝对电流值用于检查所得出的锁定力值的可信度。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其特征在于，驻车制动器的接合和/或释放被分成阶段，其中分析机电致动器(15)的耗用电流用以进行阶段识别。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，驻车制动器的接合分成启动阶段(阶段1)、空载阶段(阶段2)、贴合阶段(3)、接合阶段(阶段4)和安全阶段(阶段5)，而驻车制动器的释放分成启动阶段(阶段1)、回位阶段(阶段2)、空隙阶段(阶段3)、空载阶段(阶段4)和止动阶段(阶段5)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述各阶段借助于一模型来确定，为该模型输入学习程序，以考虑老化和磨损过程。
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