DE102004025361A1

DE102004025361A1 - Elektromechanisch betätigbare Feststellbremse für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102004025361A1
Application number: DE102004025361A
Authority: DE
Inventors: Andreas Emmerich; Thomas Ewert
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2005-03-17

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromechnisch betätigbare Feststellbremse für Kraftfahrzeuge, die im wesentlichen aus mindestens einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Zuspannkraft, einer elektronischen Steuereinheit und mechanisch verriegelbaren Bremseinrichtungen an wenigstens einer Achse besteht, wobei die Bremseinrichtungen durch die Vorrichung mittels mindestens eines Bremsseiles zuspannbar sind und die Zuspannkraft mittels einer Kraftmesseinrichtung ermittelt wird. DOLLAR A Um die Zuspannkraft zuverlässig durch eine einfach aufgebaute und kostengünstig realisierbare Kraftmesseinrichtung zu bestimmen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen Encoder in das Bremsteil zu integrieren, dessen Stellung von einem ortsfest angebrachten magneto-resisistiven Sensorelement ermittelt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremse für Kraftfahrzeuge, die im wesentlichen aus mindestens einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Zuspannkraft, einer elektronischen Steuereinheit und mechanisch verriegelbaren Bremseinrichtungen an wenigstens einer Achse besteht, wobei die Bremseinrichtungen durch die Vorrichtung mittels mindestens eines Bremsseiles zuspannbar sind und die Zuspannkraft mittels einer Kraftmesseinrichtung ermittelt wird.
Aus der internationalen Anmeldung WO 98/56633 ist eine Feststellbremsanlage für Fahrzeuge bekannt, die eine Stelleinheit zur Erzeugung eine Zuspannkraft aufweist. Die Zuspannkraft wird bei der vorbekannten Feststellbremsanlage über ein Stellglied auf einen Betätigungszug übertragen. Eine Kraftmessvorrichtung ist dabei derart in das Stellglied integriert, dass Relativbewegungen zwischen dem Betätigungszug und dem Stellglied erfasst werden. Als weniger vorteilhaft wird bei dieser Feststellbremsanlage angesehen, dass der Aufbau kompliziert ist und die Fertigung aufwendig ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremse der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, dass die Zuspannkraft zuverlässig durch eine einfach aufgebaute und kostengünstig realisierbare Kraftmesseinrichtung bestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der Kraftmesseinrichtung in mindestens einem Bremsseil derart integriert ist, dass die Übertragung der Zuspannkraft über das Teil erfolgt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gegenstandes besteht die Kraftmesseinrichtung aus einem Encoder und mindestens einem magneto-resistiven Sensorelement, wobei das Teil der Kraftmesseinrichtung durch den Encoder gebildet wird.
Außerdem ist vorgesehen, dass dem Teil ein Federelement oder ein gummi-elastisches Element nachgeordnet ist.
Ein weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das Bremsseil derart ausgeführt ist, dass es eine mechanische Verformung zulässt und einen hartmagnetischen Effekt aufweist, der mittels eines magneto-resisitiven Sensorelementes erfasst wird.
Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 ein schematisch dargestelltes Schaltbild eines hydraulischen Bremssystems, das eine elektromechanische Stelleinheit zur Durchführung von Feststellbremsvorgängen aufweist,
2a, b, c jeweils ein schematisch dargestelltes, lediglich teilweise dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Kraftmesseinrichtung zur Erfassung der Zuspannkraft von der in 1 dargestellten elektromechanischen Stelleinheit,
3a, b das in 2c dargestellte Ausführungsbeispiel mit ungespanntem und gespanntem Bremsseil.
In 1 ist ein Schaltbild einer hydraulischen Bremsanlage schematisch dargestellt. Die hydraulische Bremsanlage weist an einer ersten Achse, der Vorderachse, Radbremsen 2 auf, die während Betriebsbremsungen über eine hydraulische Leitung 20 mit Druck beaufschlagbar sind. Zur Kontrolle der gewünschten Bremsverzögerung und zur Realisierung einer Blockierschutz-Regelung (ABS) sind den Rädern der Vorderachse Raddrehzahlsensoren 12 zugeordnet, deren Ausgangssignale einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit (ECU) 5 zugeführt werden. Diese elektronische Steuer- und Regeleinheit 5 ist dem Betriebsbremssystem zugeordnet. An einer zweiten Achse, der Hinterachse, sind ebenfalls Radbremsen 3 vorgesehen, die während Betriebsbremsungen über eine zweite hydraulische Leitung 10 mit Druck beaufschlagbar sind. Die Raddrehzahlen der Räder der Hinterachse werden durch Raddrehzahlsensoren 13 ermittelt und der eben erwähnten elektronischen Steuer- und Regeleinheit 5 zugeführt. Die Räder der Hinterachse können durch die eben erwähnten Radbremsen 3 gebremst werden als auch durch eine elektromechanisch betätigbare Feststellbremse. Die elektromechanisch betätigbare Feststellbremse weist zu diesem Zweck an der Hinterachse zwei mechanisch verriegelbare Bremseinrichtungen 4, die als Trommelbremsen 4 mit jeweils einem nicht näher dargestellten Spreizschloss ausgebildet sind, auf. Die eben genannten Spreizschlösser sind mittels zweier Bremsseile 11 von einer elektromechanischen Stelleinheit 1 betätigbar, wonach die Trommelbremsen 4 zugespannt werden. Ein Feststellbremsvorgang wird nach der Betätigung eines Bedienelementes 7 durch den Fahrzeugführer durchgeführt. Dabei werden die Ausgangssignale des Bedienelementes 7 einer der elektromechanischen Feststellbremse zugeordneten elektronischen Steuereinheit (ECU) 6 zugeführt, die die bereits erwähnte elektromechanische Stelleinheit 1 entsprechend ansteuert.
Um die Zuspannkraft der elektromechanisch betätigbaren Feststellbremse zu ermitteln ist eine Kraftmesseinrichtung 9 notwendig. Wie in 2a dargestellt, besteht die Kraftmesseinrichtung 9 aus einem Encoder 14 und einem ortsfest angebrachten magneto-resisitiven Sensorelement 15. Dabei ist der Encoder 14, der aus einzelnen aneinander gefügten Hartmagneten besteht, in das Bremsseil derart integriert, dass eine Übertragung der Zuspannkraft von der elektromechanischen Stelleinheit 1 auf die Trommelbremsen 4 der Hinterachse über den Encoder 14 erfolgt. Der elektrische Widerstand des magneto-resisitiven Sensorelements 15 verändert sich, wenn ein Magnetfeld senkrecht auf einen an das magnetoresistive Sensorelement 15 angelegten Strom einwirkt. Dieser veränderte elektrische Widerstand im magneto-resisitiven Sensorelement 15, der von dem einwirkenden Magnetfeld und damit von der Stellung des Encoders 14 relativ zum magnetoresistiven Sensorelement 15 abhängt, wird gemessen. Vereinfacht kann man sagen, dass mit der Kraftmesseinrichtung 9 die Anzahl der hartmagnetischen Elemente des Encoders 14, die an dem ortsfest angebrachten magneto-resisitiven Sensorelement 15 vorbei gezogen werden, gezählt werden. Bei der Verwendung mehrerer magneto-resisitiver Sensorelemente 15 können auch Zwischenpositionen der hartmagnetischen Elemente des Encoders 14 ermittelt werden. Da ein normalerweise verwendetes Bremsseil 11 jedoch nicht ausreichend elastisch ist, um einen für die Messgenauigkeit der Kraftmesseinrichtung 9 ausreichend großen Abschnitt des Encoders 14 an dem magneto-resisitiven Sensorelement 15 vorbei zu bewegen, ist in dem Bremsseil 11 ein Federelement 16, wie in 2a dargestellt, integriert. Dabei wird die Zuspannkraft von der elektromechanischen Stelleinheit 1 auf die Trommelbremsen 4 über das Federelement 16 übertragen.
Wenn die elektromechanische Stelleinheit 1 das Bremsseil 11 in 2a nach links zieht, um die Trommelbremsen 4 der Hinterachse zuzuspannen, wird die Zuspannkraft über den Encoder 14 und das eben beschriebene Federelement 16 übertragen, wobei Federelement 16 gedehnt wird. Dadurch wird der Encoder 14 an dem magneto-resisitiven Sensorelement 15 vorbei gezogen und die Stellung des Encoders 14 relativ zum ortsfest angebrachten magneto-resisitiven Sensorelement 15 ermittelt. Aus der Stellung des Encoders 15 und der zuvor ermittelten Federkonstanten des Federelementes 16 wird die von der elektromechanischen Stelleinheit 1 aufgebrachte Zuspannkraft berechnet.
Das in 2b dargestellte Ausführungsbeispiel ist der anhand von 2a beschriebenen Kraftmesseinrichtung 9 sehr ähnlich. Der einzige Unterschied besteht darin, dass anstelle des Federelements 16 ein gummi-elastisches Element 17 in das Bremsseil 11 integriert ist. Wenn eine Zuspannkraft von der elektromechanischen Stelleinheit 1 auf die Trommelbremsen 4 übertragen wird, wird das gummi-elastische Element 17 gedehnt und der Encoder 14 wie bereits anhand von 2a beschrieben an dem magneto-resisitiven Element 15 vorbei gezogen. Wird zuvor die Elastizität des gummi-elastischen Elementes 17 bestimmt, so kann in Zusammenhang mit der Stellung des Encoders 14 relativ zum ortsfest angebrachten magnetoresisitiven Element 16 die von der elektromechanischen Stelleinheit 1 aufgebrachten Zuspannkraft ermittelt werden.
Bei der in 2c dargestellten Kraftmesseinrichtung 9 wird auf den Encoder 14 verzichtet, da das Bremsseil 11 derart ausgeführt ist, dass es selbst einen hartmagnetischen Effekt 24 aufweist, was in 2c schematisch durch die einzelnen Magnete 24 dargestellt ist. Außerdem lässt das Bremsseil 11 bei dieser Ausführung eine mechanische Verformung zu, sodass auf zusätzliche elastische Elemente wie das Federelement in 2a oder das gummi-elastische Element in 2b verzichtet werden kann. Wenn die elektromechanische Stelleinheit 1 eine Zuspannkraft auf die Trommelbremsen 4 der Hinterachse überträgt, erfährt das Bremsseil eine mechanische Verformung in Form einer Längung. Ein Abschnitt des Bremsseils 11 wird an dem magneto-resisitiven Sensorelement 150 vorbei gezogen und da das Bremsseil 11 wie bereits erwähnt einen hartmagnetischen Effekt 24 aufweist, kann die Stellung des Bremsseils 11 relativ zum ortsfest angebrachten magnetoresistiven Sensorelement 150 ermittelt werden. Daraus wird zusammen mit dem zuvor ermittelten Maß der mechanischen Verformung des Bremsseils 11, die sich aus einem elastischen und einem durch Alterung bedingten plastischen Anteil zusammensetzt, die von der elektromechanischen Stelleinheit 1 aufgebrachte Zuspannkraft ermittelt.
Bei dem eine mechanische Verformung zulassenden Bremsseil 11 ist jedoch auch zu beachten, dass sich der hartmagnetische Effekt des Bremsseils 11 dehnt. In 3a ist die anhand von 2c beschriebene Kraftmesseinrichtung in einem Zustand abgebildet, in dem keine Zuspannkraft von der elektromechanischen Stelleinheit 1 über das Bremsseil 11 auf die Trommelbremsen 4 aufgebracht ist. Die einzelnen Magnete, die schematisch den hartmagnetischen Effekt 24 des Bremsseils 11 darstellen sollen, sind in diesem ungespannten Zustand um den Abstand λ₀ voneinander getrennt. Bringt nun die elektromechanische Stelleinheit 1 eine Zuspannkraft über das Bremsseil 11 auf die Trommelbremsen 4 auf, so dehnt sich das Bremsseil 11 um den Betrag ΔL und der Abstand der einzelnen Magnete des hartmagnetischen Effektes 24 wird größer, wie es in 3b dargestellt ist. Der Abstand der einzelnen Magnete beträgt dann λ₁. Diese Abstandsvergrößerung der einzelnen Magnete bzw. die Dehnung des hartmagnetischen Effekts 24 des Bremsseils 11 ist bei der Berechnung der Zuspannkraft zu berücksichtigen.
Die durch Alterung hervorgerufene plastische Verformung (Längung) des Bremsseils 11 kann mit der in 3a, 3b dargestellten Anordnung bestimmt werden. Wenn die elektromechanischen Stelleinheit 1 über das Bremsseil 11 eine Zuspannkraft aufbringt, wird der Abstand λ der einzelnen Magnete des hartmagnetischen Effektes 24 mit zunehmender Alterung des Bremsseils 11 zunehmen. Diese durch die Alterung des Bremsseils 11 verursachte Veränderung des Abstands λ der einzelnen Magnete des hartmagnetischen Effektes 24 kann mit Hilfe des in 3b nicht dargestellten magneto-resisitiven Sensorelementes 15 bestimmt werden und von der die Zuspannkraft übertragende elastische Verformung abgezogen werden.
Mit allen drei beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Zuspannkraft einer elektromechanischen Stelleinheit 1 auf zwei Trommelbremsen 4 der Hinterachse zuverlässig zu ermitteln und die Herstellungskosten der Kraftmesseinrichtung 9 und deren Produktion sind als vorteilhaft zu beschreiben.

Claims

Elektromechanisch betätigbare Feststellbremse für Kraftfahrzeuge, die im wesentlichen aus mindestens einer Vorrichtung (1) zur Erzeugung einer Zuspannkraft, einer elektronischen Steuereinheit (6) und mechanisch verriegelbaren Bremseinrichtungen (4) an wenigstens einer Achse besteht, wobei die Bremseinrichtungen (4) durch die Vorrichtung (1) mittels mindestens eines Bremsseiles (11) zuspannbar sind und die Zuspannkraft mittels einer Kraftmesseinrichtung (9) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil (14) der Kraftmesseinrichtung (9) in mindestens einem Bremsseil (11) derart integriert ist, dass die Übertragung der Zuspannkraft über das Teil (14) erfolgt.
Elektromechanisch betätigbare Feststellbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinrichtung (9) aus einem Encoder (14) und mindestens einem magneto-resistiven Sensorelement (15) besteht, wobei das Teil (14) der Kraftmesseinrichtung (9) durch den Encoder gebildet wird.
Elektromechanisch betätigbare Feststellbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Teil (14) ein Federelement (16) oder ein gummi-elastisches Element (17) nachgeordnet ist.
Elektromechanisch betätigbare Feststellbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsseil (11) derart ausgeführt ist, dass es eine mechanische Verformung zulässt und einen hartmagnetischen Effekt (24) aufweist, der mittels eines magneto-resisitiven Sensorelementes (150) erfasst wird.