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Die
Erfindung betrifft zwei Verfahren zur Überprüfung der Federkennlinie einer
Kraftmessfeder in einem Seilzugsystem, insbesondere in einem Bremsseilzugsystem,
nach dem Oberbegriff der Ansprüche
1 und 2, sowie zwei Vorrichtungen zur Durchführung der Verfahren nach dem
Oberbegriff der Ansprüche
14 und 15.
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Auch
betrifft die Erfindung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 21 eine Bremse sowie gemäß Anspruch 22 ein Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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Eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
gattungsbildenden
DE
197 38 877 C2 und der
EP 0 988 203 B1 bekannt. Dort ist eine Feststellbremse
beschrieben, mit einer in dem Seilzugsystem der Feststellbremse
angeordneten, einen Magneten aufweisenden Kraftmessfeder und mit
einem dem Magneten zugeordneten Hallsensor. Diese Anordnung von
Hallsensor, Magnet und Kraftmessfeder reicht aus, um eine bestimmte,
als Referenzkraft dienende Rückstellkraft
der Kraftmessfeder einzustellen und anzuzeigen. Sogar mehrere Rückstellkraftstufen
können
auf diese Art, durch Anziehen der Feststellbremse um einen zusätzlichen
vorgegebenen Wert, beispielsweise als Umdrehungen eines zugeordneten
Antriebsmotors der Feststellbremse, eingestellt werden, sofern die
Federkennlinie der Kraftmessfeder ausreichend linear ist.
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Problem
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Als
problematisch bei dieser Art von Vorrichtungen hat sich allerdings
herausgestellt, dass keine Überprüfung der
Federkennlinie der Kraftmessfeder möglich ist. Eine Veränderung
der Federkennlinie der Kraftmessfeder beziehungsweise der Federkonstanten
bei einer linearen Kraftmessfeder ist mit der bekannten Vorrichtung
nicht feststellbar. Auch kann mit der bekannten Vorrichtung ein
Defekt des Hallsensors nur erkannt werden, wenn der gesamte mögliche Deformationsweg
der Kraftmessfeder, das heißt bis
zur maximalen Spannung der Kraftmessfeder, ausgenutzt wird. Die
maximale Spannung der Kraftmessfeder ist dabei durch den maximalen
Verstellweg einer Verstelleinrichtung für den Seilzug festgelegt. Wurde
die Kraftmessfeder maximal gespannt, kann von einem defekten Hallsensor
ausgegangen werden, da dieser kein den Spannvorgang des Seilzuges
beendendes Signal generiert hat. Diese Vorgehensweise führt jedoch
zu sehr hohen Zugkräften im
Seilzugsystem und damit zu einer erheblichen Überlastung des Seilzugsystems
beziehungsweise der Kraftmessfeder. Diese Überlastung ist an sich jedoch
nicht notwendig, da die Feststellwirkung ja erreicht wird, aber
durch den defekten Hallsensor nicht angezeigt werden kann. Bei Ausfall
des Hallsensors führt
daher ein Bremsvorgang immer dazu, dass die Kraftmessfeder maximal
gedehnt wird.
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Bei
intaktem Hallsensor wird die Kraftmessfeder der bekannten Vorrichtung
beim Anziehen der Bremse soweit gedehnt, bis der Hallsensor ein
Signal generiert. In diesem Fall kommt der dem Hallsensor zugeordnete
Magnet mit der Sensorfläche
des Hallsensors zur Deckung. Bei dieser vorgegebenen Deformation
der Kraftmessfeder kann nun ihre Rückstellkraft gemessen werden
und mit einem Referenzwert verglichen werden. Wenn die tatsächliche
Rückstellkraft
mit dem Referenzwert übereinstimmt,
ist von einem fehlerfrei arbeitenden Bremsseilzugsystem auszugehen.
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Aufgabe
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, sowohl zwei Verfahren als auch zwei
Vorrichtungen sowie eine Bremse und ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, bei
denen die Betriebssicherheit des Seilzugsystems deutlich verbessert
ist.
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Erfindung und vorteilhafte
Wirkungen
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Verfahrensmäßig wird
die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Hierdurch
ergibt sich bei der Fehlererkennung in einem Seilzugsystem eine
Rückfallebene, die
einen Ausfall der ersten Fehlersignalisierung kompensiert. Im Falle
eines Fehlers im Seilzugsystem mit Ausfall des ersten Signals wird
die Feder beim Anziehen über
F1 hinaus nicht mehr maximal, sondern nur
soweit gespannt, bis das zweite Signal generiert wird. In diesem
Fall ist also die Kraftmessfeder nicht maximal gespannt, sondern
nur bis zu der vorgegebenen Referenzkraft F2,
so dass eine Überlastung
der Kraftmessfeder nicht erfolgt. Auch wenn ein Ausfall des ersten
Signals vorliegt, kann das Seilzugsystem im folgenden betrieben
werden, ohne dass Überlastungen
des Seilzugsystems auftreten.
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Alternativ
wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
2 gelöst.
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Auch
hierdurch ist eine Überlastung
des Seilzugsystems verhindert. Die Kraftmessfeder wird nicht maximal
gespannt. Spätestens
bei Erreichen des Referenzdeformationswertes Δx2 wird
ein Signal generiert, durch welches ein weiteres Spannen der Kraftmessfeder
verhindert wird und durch welches feststellbar ist, dass bei dem
Referenzdeformationswert Δx1 kein Signal generiert wurde. Auch hier
ist wiederum eine Rückfallebene
für die
Zugbelastung des Seilzugsystems gebildet, die eine Überlastung des
Seilzugsystems verhindert.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird dabei eine
Kraftmessfeder mit im wesentlichen linearer Federkennlinie verwendet.
Durch diese Maßnahme
ist erreicht, dass die Rückstellkraft F(Δx) der Kraftmessfeder
proportional zu der Deformation Δx
der Kraftmessfeder ist. Solche linearen Zusammenhänge sind
steuer- und regelungstechnisch in einfacher Weise handhabbar. Natürlich ist
es auch möglich,
dass die Rückstellkraft
F(Δx) der
Kraftmessfeder mit der Deformation Δx der Kraftmessfeder über eine
mathematische Funktion höherer
Ordnung zusammenhängt.
Hierdurch wird lediglich der Aufwand für die Steuerung und/oder Regelung
bei der Fehlererkennung des Seilzugsystems erhöht. Die Vorteile der Erfindung
sind jedoch auch damit realisierbar.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es
vorgesehen, eine Fehlersignalisierung zu unterdrücken, wenn bei Erreichen der Referenzdeformationswerte Δx1 und Δx2 die Rückstellkraft
F(Δx) der
Kraftmessfeder innerhalb eines der Rückstellkraft F1 und
F2 zugeordneten Toleranzbereichs ΔFT liegt. Dadurch wird vermieden, dass für den einwandfreien
Betrieb der Steuerungs- und Regelungstechnik des Seilzugsystems
tolerierbare Abweichungen der Rückstellkraft
F(Δx) von
den Referenzwerten F1 beziehungsweise F2 nicht schon zu einer Fehlersignalisierung
führen.
Innerhalb dieses Toleranzbereichs liegende Abweichungen sind nämlich aufgrund
der bei den Einzelkomponenten des Seilzugsystems von Hause aus vorliegenden
Toleranzen unvermeidbar und sollen nicht sofort Anlass zu einer Fehlersignalisierung
geben.
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In
die gleiche Richtung zielt die Maßnahme, dass eine Fehlersignalisierung
unterdrückt
wird, wenn bei Erreichen der Rückstellkräfte F1 und F2 der Deformationswert Δx(F) der
Kraftmessfeder innerhalb eines dem Deformationswert Δx1 und Δx2 zugeordneten Toleranzbereiches ΔxT liegt.
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Weiterhin
ist es vorgesehen, dass die Differenz aus den bei den Referenzdeformationswerten Δx1, Δx2 gemessenen Rückstellkräften F(Δx1)
und F(Δx2) der Kraftmessfeder mit einer Referenzkraft
F3 verglichen und im Falle eines Abweichens
von der Referenzkraft F3 eine Änderung
der Federkennlinie signalisiert wird. Durch diese Maßnahme ist
ein zusätzlicher
Parameter geschaffen, mit dem Veränderungen der Federkennlinie
der Kraftmessfeder kontrollierbar sind, so dass eine noch größere Betriebssicherheit
des Seilzugsystems gewährleistet
werden kann.
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Dabei
wird ebenfalls eine Signalisierung unterdrückt, wenn die Differenz aus
den Rückstellkräften F(Δx1) und F(Δx2) innerhalb eines der Kraft F3 zugeordneten
Toleranzbereiches ΔF3 liegt. Auch hierdurch wird vermieden, dass
unvermeidbare Toleranzen bei den Bauteilen des Seilzugsystems eine
Fehlersignalisierung auslösen.
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Alternativ
ist es auch möglich,
die Differenz aus den Deformationswerten Δx(F1)
und Δx(F2) der Kraftmessfeder mit einem Referenzwert Δx3 zu vergleichen und im Falle eines Abweichens
von dem Referenzwert Δx3 eine Änderung
der Federkennlinie zu signalisieren. Auch hierdurch lässt sich
die Betriebssicherheit des Gesamtsystems erhöhen.
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Dabei
kann ebenso wie bei der Fehlererkennung durch Messung der Rückstellkräfte bei
zuvor festgelegten Deformationswerten der Rückstellfeder eine Signalisierung
unterdrückt
werden, wenn die Differenz aus den Deformationswerten Δx(F1) und Δx(F2) innerhalb eines dem Referenzwert Δx3 zugeordneten Toleranzbereichs ΔΔx3 liegt. Dadurch werden wiederum Fehlersignalisierungen
vermieden, die auf ein tolerierbares Fehlverhalten einzelner Systemkomponenten
zurückzuführen sind.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, dass die Kraftmessfeder im Ausgangszustand des Seilzugsystems
unter Vorspannung steht, welche auf das Seilzugsystem eine Zugkraft
F0 ausübt,
wobei der Kraft F0 ein Deformationswert Δx0 zugeordnet wird. Würde nämlich die Kraftmessfeder des
Seilzugsystems beim Spannen jedes Mal aus ihrer entspannten Lage
gespannt, so müsste
zu Steuerungs- und Regelzwecken die komplizierte Korrelation zwischen Deformation
und Kraft der Kraftmessfeder während des
Anspannens aus ihrem entspannten Zustand berücksichtigt werden. Diese steuer-
und regelungstechnisch nur schwer handhabbare Korrelation kann außer Acht
gelassen werden, wenn die Kraftmessfeder schon unter einer Federvorspannung
steht. Der Zusammenhang zwischen Rückstellkraft F und Deformation Δx ist dann
in einfacher Weise mathematisch verknüpft, im einfachsten Fall über eine
lineare Funktion.
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Um
einen weiteren Parameter zur Fehlererkennung zur Verfügung zu
haben, ist es vorgesehen, aus den Rückstellkräften F(Δxn)
und den Deformationswerten Δxn die einer Federkonstanten entsprechenden
Quotienten F(Δxn)/Δxn zu bilden, mit Referenzwerten Dn zu vergleichen und bei einem Abweichen
der Quotienten F(Δxn)/Δxn von den Referenzwerten Dn eine Änderung
der Federkennlinie zu signalisieren. Dabei läuft n von 0 bis 2. Dadurch
kann nochmals überprüft werden,
ob die miteinander verknüpften
Kraft- und Deformationswerte der Kraftmessfeder den vorgegebenen
Werten entsprechen.
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Dabei
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine Kraftmessfeder mit linearer
Federkennlinie zu verwenden, da dann die Quotienten F(Δxn)/Δxn konstant sind und der Federkonstanten DF der Kraftmessfeder entsprechen sollten,
so dass bei Abweichen der Quotienten Fn/Δxn von der Federkonstanten DF eine Änderung
der Federkennlinie signalisiert wird.
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Auch
hierbei ist es nach der Erfindung vorgesehen, eine Fehlersignalisierung
zu unterdrücken, wenn
die Quotienten Fn/ Δxn innerhalb
eines den Referenzwerten Dn beziehungsweise
der Federkonstanten DF der Kraftmessfeder
zugeordneten Toleranzbereichs ΔD
liegen. Hierdurch wird vermieden, dass systemimanente Toleranzen
zu einer Fehlerdetektion führen.
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Vorrichtungsmäßig wird
die Aufgabe bei einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
Anspruchs 14 dadurch gelöst,
dass der Kraftmessfeder in Deformationsrichtung wenigstens ein zweiter
Hallsensor zugeordnet ist. Mit Hilfe des zweiten Hallsensors kann
in einfacher Weise überprüft werden,
ob bei Erreichen des Referenzdeformationswertes Δx2 die
auf die Kraftmessfeder wirkende Kraft F der Referenzkraft entspricht.
Ein größerer apparativer
Mehraufwand für
die Fehlerdiagnose ist nicht notwendig, es muss lediglich ein zweiter
Hallsensor zum ersten Hallsensors angeordnet werden.
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Nach
einer alternativen eigenständigen
Ausgestaltung der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Vorrichtung
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 15 dadurch gelöst, dass
die Kraftmessfeder in ihrer Deformationsrichtung einen zweiten Magneten
aufweist. Auch durch diese Maßnahme
ist eine exakte Zuordnung von Referenzkräften und Referenzdeformationswerten
möglich.
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Dabei
können
die beiden Hallsensoren in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein, um gegen
Umwelteinflüsse
geschützt
zu sein.
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Im
Bedarfsfalle können
beide Hallsensoren in unterschiedlichen Gehäusen angeordnet sein. Dies
hat den Vorteil, dass jeder Hallsensor bei einem Defekt separat
ausgetauscht werden kann. Es kann auch ein analoger Hallsensor zum
Einsatz kommen, dem die Kräfte
F1 und F2 in Form
unterschiedlicher Hallspannungen zugewiesen werden.
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Nach
einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuer- und Regeleinrichtung,
vorzugsweise ein Mikroprozessor, vorgesehen. Hierdurch lässt sich
die Fehlererkennung besonders einfach durchführen, zumal solche Mikroprozessoren
in vielen Vorrichtungen mit Seilzugsystemen bereits vorhanden sind.
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Dabei
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass wenigstens eine Speichereinrichtung,
vorzugsweise ein Datenspeicher, vorgesehen ist. In diesen Speicher
können
die Referenzwerte der Kräfte
beziehungsweise der Deformationswerte abgelegt sein und heraus gelesen
werden, um von der Steuer- und Regelelektronik mit den während des
Betriebs ermittelten Kraftwerten beziehungsweise Deformationswerten
verglichen zu werden. Weiter können
in den Datenspeicher Daten, vorzugsweise Datenpaare, abgelegt werden,
mit denen nach Auslesen aus dem Datenspeicher eine einfache Fehlerdiagnose
und -analyse durchführbar
ist, ohne das Seilzugsystem nochmals zu betätigen.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen,
dass in dem Datenspeicher für
wenigstens drei verschiedene Feststellkräfte die Verstellwege einer
Verstelleinrichtung nicht flüchtig
abgelegt sind. In diesem Fall kann die Rückstellkraft im Bremsseilzugsystem
auch mit den Verstellwegen der Verstelleinrichtung verglichen und
eine entsprechende Kontrolle des Bremsseilzugsystems vorgenommen
werden.
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Zum
Vergleichen der Referenzwerte mit den gemessenen Werten ist ein
Komparator vorgesehen. Dieser kann in die Regel- und Steuerelektronik
beziehungsweise in den Mikroprozessor integriert sein, um eine möglichst
kompakte Bauweise der gesamten Vorrichtung sicherzustellen.
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Weiterhin
wird die Aufgabe gelöst
durch eine elektromotorisch und/oder manuell betätigbare Bremse gemäß Anspruch
21, insbesondere Feststellbremse, für ein Kraftfahrzeug mit einem
Seilzugsystem, wobei die Bremse eine erfindungsgemäße Vorrichtung
nach einem der Ansprüche
14 bis 20 aufweist. Mit einer solchen Bremse lassen sich nicht nur verschiedene
Bremskraftstufen einstellen, sie ermöglicht eine Fehlerdiagnose
beziehungsweise -analyse, was zu einer erhöhten Betriebssicherheit führt. Beispielsweise
ist durch den zweiten Magneten bzw. den zweiten Hallsensor eine
Rückfallebene
geschaffen, so dass in allen Betriebszuständen eine Bremsfunktion gewährleistet
ist, ohne dass die Kraftmessfeder maximal gespannt werden müsste. Eine Überlastung
des Bremsseilsystems ist somit vermieden. Durch die zuvor beschriebenen
vielfältigen
Parameter lässt
sich beispielsweise feststellen, ob sich die Federkennlinie der
Kraftmessfeder verändert
hat. Gegebenenfalls kann dann der Fahrer aufgefordert werden, zur Überprüfung der
Feststellbremse eine Werkstatt aufzusuchen und unter Umständen die Kraftmessfeder
beziehungsweise das gesamte Bremsseilzugsystem auszutauschen.
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Auch
wird die Aufgabe gelöst
durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch
22 mit einer Bremse nach Anspruch 21. Kraftfahrzeuge mit einer solchen
Bremse weisen eine besonders hohe Betriebssicherheit auf, da ein
Fehlverhalten der Bremse durch die Erfindung vermieden ist.
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Ausführungsbeispiele
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Weitere
Ziele, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnungen.
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Es
zeigen:
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1 in
schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Feststellbremsanlage,
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2 eine
mögliche
Anordnung zweier Hallsensoren mit einem zugeordneten Magneten an
einer (nicht dargestellten) Kraftmessfeder,
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3 ein
Ausführungsbeispiel
eines Blockschaltbildes der erfindungsgemäßen Feststellbremsanlage,
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4 ein
beispielhaftes Struktogramm bzw. Flussdiagramm der Funktionsweise
der elektronischen Steuervorrichtung der Feststellbremsanlage gemäß 1 und
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5 ein
Struktogramm beziehungsweise Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der
elektronischen Steuervorrichtung der Feststellbremsanlage gemäß 1.
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Die
Feststellbremsanlage 10 gemäß 1 weist
eine fremdkrafterzeugende Stelleinheit 12 zum Anziehen
oder Lösen
wenigstens eines als Betätigungszug
ausgebildeten Bremsseilzuges 14 für eine Bremsvorrichtung 16 eines
Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, auf. Eine elektronische Steuervorrichtung 18 dient
zur Betätigung
der Stelleinheit 12, wobei der Steuervorrichtung 18 Eingangsgrößen, insbesondere
von einer Bedieneinrichtung 20 und einem Kraftsensor 22,
zuführbar
sind. Die Ausgangsgröße der Steuer-
und Regeleinrichtung 18 ist in Abhängigkeit der Eingangsgrößen veränderbar.
Die Stelleinheit 12 besteht vorliegend aus einem Gleichstrommotor,
an dem ein Getriebe 36 angeschlossen ist. Der Kraftsensor 22 ist
dem Bremsseilzug 14 zugeordnet und erfasst die auf den
Bremsseilzug 14 mittels der Stelleinheit 12 unmittelbar
ausgeübte
Feststellkraft.
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Die
Bedieneinrichtung 20 kann als elektrischer Signalgeber 40 oder
als mechanisches Bedienelement 42 zum Lösen und Feststellen der Feststellbremsanlage 10 ausgebildet
sein. Sie lässt
sich beispielsweise von dem Fahrer des Fahrzeuges per Handbetätigen. Zusätzlich oder
alternativ ist ein Signalgeber 40 vorgesehen, mit dem eine
Eingabe des Sollwertes für
die von der Stelleinheit 12 einzustellende Feststellkraft
erfolgen kann.
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Eine
mechanische Notbetätigung
der Feststellbremsanlage 10 kann über ein Pedal 44 oder dergleichen
erfolgen. Die Notbetätigung
ist somit Ersatzfunktion der elektrischen Feststellbremse.
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Weiterhin
ist ein Wegsensor 24 zum Erfassen der Deformation einer
dem Kraftsensor 22 zugeordneten Kraftmessfeder des Kraftsensors 22 vorgesehen,
dessen Signale, wie insbesondere aus 4 ersichtlich,
der Steuer- und Regeleinrichtung 18 als Eingangsgröße zugeführt werden.
Die Steuer- und Regeleinrichtung 18 weist eine Speichereinrichtung 26 sowie
eine Vergleichseinrichtung 28 auf, wobei in der Speichereinrichtung 26 Daten
oder Datenpaare bezüglich
der Deformation der Kraftmessfeder und der auf den Bremsseilzug 14 wirkenden
Kraft als Referenz- oder Sollwerte abgelegt sind und in der Vergleichseinrichtung 28 die
Referenzwerte mit den aktuellen Werten verglichen werden.
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In 2 ist
eine mögliche
Ausführungsform eines
Wegsensors 24 dargestellt. Dieser besteht aus einer Anordnung
zweier Hallsensoren 1, 2 und einem auf einer (dort
nicht dargestellten) Kraftmessfeder angeordneten Magneten 3.
Bei einer Deformation der Kraftmessfeder wird in den Hallsensoren 1, 2 eine
Hallspannung erzeugt, das heißt
die Hallsensoren 1, 2 schalten, wenn der Magnet über den
Sensorflächen
der Hallsensoren platziert ist.
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Nachfolgend
wird die Funktionsweise des Ausführungsbeispieles
gemäß 4 beschrieben.
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Nach
dem in 4 dargestellten Struktogramm oder Flussdiagramm
einer möglichen
Auslegung der Steuer- und Regeleinrichtung 18 wird zunächst der
Bremsseilzug 14 mit der Kraft F1 angezogen.
Im fehlerfreien Betrieb der Feststellbremsanlage 10 weist
die Deformation Δx
der Kraftmessfeder bei Erreichen der Kraft F1 den
Wert Δx1 auf. In diesem Fall gelangt der den ortsfesten
Hallsensoren 1, 2 zugeordnete Magnet 3 zur
Deckung mit der Sensorfläche
des Hallsensors 1 tritt die entsprechende Hallspannung
auf. Das bedeutet, dass die Funktion der Bremse fehlerfrei arbeitet
und ein Lösen
der Bremse ohne Fehlermeldung erfolgen kann.
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Sofern
die Deformation Δx
nicht dem Wert Δx1 entspricht, wenn der Bremsseilzug 14 mit
der Kraft F1 angezogen ist, ist zwischen
zwei verschiedenen Fehlerfällen
zu differenzieren.
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1. Fall: Δx > Δx1 und Hallsensor 1 hat geschaltet
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Zum
einen kann die Deformation Δx(F1) der Kraftmessfeder bei dem mit dem Kraftwert
F1 angezogenen Bremsseilzug 14 größer als
der Wert Δx1 sein. In diesem Fall hat der Magnet die
Sensorfläche des
Hallsensors 1 überfahren,
so dass der Hallsensor 1 schaltet und ein Signal abgibt.
Konkret bedeutet dies, dass die Kraftmessfeder mit dem mit der Kraft F1 angezogenen Bremsseilzug 14 über den
erlaubten Wert Δx1 hinaus deformiert ist. Aus diesem Fehlverhalten
kann auf eine Änderung
der Federkennlinie der Kraftmessfeder geschlossen werden, so dass mittels
der Steuer- und Regeleinrichtung 18 eine entsprechende
Fehlermeldung generiert und auf einer Anzeigeeinrichtung 38 angezeigt
werden kann.
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Im
weiteren Verlauf kann nun der Bremsseilzug 14 mit einer
Kraft F2 (F2 > F1)
angezogen werden. Mittels der Steuer- und Regeleinrichtung 18 kann
nun der in der Speichereinrichtung 26 abgelegte Wert Δx2 für
die Deformation bei der Belastung der Kraftmessfeder mit der Kraft
F2 eingelesen werden und mit der tatsächlichen
Deformation Δx(F2) verglichen werden. Dabei können wiederum
folgende Fälle
unterschieden werden:
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1.1. Δx(F2) = Δx2
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Entspricht
die tatsächliche
Deformation Δx(F2) der Kraftmessfeder dem Referenzwert Δx2, so ist die Kraftmessfeder derart deformiert,
dass der Magnet 3 den Hallsensor 2 schaltet und
in dem den Hallsensor 2 enthaltenden Stromkreis ein Strom
fließt.
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Obwohl
sich die Kennlinie der Kraftmessfeder geändert hat, ist hierbei immer
noch eine Bremsfunktion gewährleistet.
In diesem Fall ist eine Notfunktion der Feststellbremsanlage 10 gewährleistet, da
die Kraftmessfeder noch nicht maximal gespannt und eine definierte
Feststellkraft einstellbar ist, ohne eine Überlastung im Bremsseilzugsystem
zu erzeugen. Auch dies kann mittels der Anzeigevorrichtung 38 angezeigt
werden.
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1.2. Δx(F2) ≠ Δx2
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Es
besteht auch die Möglichkeit,
dass mittels des Hallsensors 2 Fehler im Bremsseilzugsystem
beziehungsweise der Kraftmessfeder festgestellt werden. Entspricht
nämlich
die Deformation Δx(F2) bei dem Kraftwert F2 im
Bremsseilzugsystem nicht dem vorgegebenen Wert Δx2,
kann dies durch zwei unterschiedliche Fehler begründet sein.
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1.2.1 Δx(F2) > Δx2
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Zum
einen ist es möglich,
dass der Hallsensor 2 geschaltet hat, aber den Schaltzustand
bereits wieder verlassen hat, so dass in dem den Hallsensor enthaltenden
Stromkreis kein Strom mehr fließt.
In diesem Fall ist die Deformation Δx(F2)
der Kraftmessfeder im Bremsseilzugsystem größer als der vorgegebene Wert Δx2. Dies bedeutet, dass sich die Federkennlinie
der Kraftmessfeder so geändert
hat, dass auch der zweite Referenzwert Δx2 für die Kraft
F2 nicht mehr eingehalten wurde. In diesem
Fall wird mittels der Steuer- und Regeleinrichtung 18 eine
entsprechende Fehlermeldung generiert und auf der Anzeigeeinrichtung 38 angezeigt,
dass die Notfunktion der Feststellbremsanlage 10 nicht
mehr gewährleistet
ist. Bei einem solchen schweren Systemfehler ist das Fahrzeug sofort
stillzulegen und es sind entsprechende Reparaturmaßnahmen
vorzunehmen.
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1.2.2 Δx(F2) < Δx2
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Andererseits
besteht auch die Möglichkeit, dass
der Hallsensor 2 seinen Schaltzustand nicht erreicht hat.
Dies bedeutet, dass der Deformationswert Δx(F2)
im Bremsseilzugsystem kleiner als der vorgegebene Wert Δx2 ist. Auch hierbei handelt es sich um einen
schwerwiegenden Fehler, der durch die Steuer- und Regeleinrichtung 18 festgestellt
und mittels der Anzeigeeinrichtung 38 angezeigt wird. In
diesem Fall ist die Notfunktion der Feststellbremsanlage 10 ebenfalls
nicht mehr gewährleistet,
das heißt
ein schwerer Systemfehler liegt vor und sofortige Reparaturmaßnahmen
sind notwendig.
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2. Fall: Hallsensor 1 hat nicht
geschaltet
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Im
Gegensatz zu der Fallgestaltung, dass der Hallsensor geschaltet
hat und der tatsächliche Deformationswert
größer als
der Referenzwert Δx1 ist, besteht auch die Möglichkeit, dass der Hallsensor 1 nicht
geschaltet hat. In diesem Fall wird der Bremsseilzug 14 nun
bis zum Erreichen der vorgegebenen Referenzkraft F2 angezogen.
Auch hier sind wieder zwei Fälle
zu unterscheiden.
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2.1 Hallsensor 1 schaltet
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Zum
einen ist es möglich,
dass der Hallsensor 1 ein Schaltsignal nach Anziehen des
Bremsseilzugsystems mit der Kraft F2 abgegeben
hat. Daraus lässt
sich folgern, dass die Deformation Δx(F1)
bei Erreichen der Referenzkraft F1 kleiner
als der vorgegebene Wert Δx1 gewesen ist. Nachdem das Bremsseilsystem
nun mit der Kraft F2 angezogen wurde, wird überprüft, ob die
Deformation Δx(F2) dem vorgegebenen Referenzwert Δx2 entspricht.
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2.1.1 Δx(F2) = Δx2
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Sofern
dies der Fall ist, kann mittels der Anzeigevorrichtung 38 eine
entsprechende Fehlermeldung ausgegeben werden, dass der Deformationswert Δx1(F1) der Kraftmessfeder
kleiner dem vorgegebenen Wert Δx1 war. Bei einer solchen Fehlermeldung wäre jedoch
die Notfunktion der Bremse immer noch gewährleistet, ohne dass maximale
Zugkräfte im
Bremsseilzugsystem zur Wirkung kommen. Eine Stilllegung des Kraftwagens
ist noch nicht sofort notwendig. Jedoch sollte bei nächster Gelegenheit
eine entsprechende Reparaturmaßnahme
vorgenommen werden.
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2.1.2 Δx(F2) ≠ Δx2
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Wird
jedoch mittels des Hallsensors 2 festgestellt, dass die
Deformation der Kraftmessfeder Δx(F2) ungleich dem vorgegebenen Wert Δx2 ist, bestehen auch hier wieder zwei verschiedene
Möglichkeiten:
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2.1.2.1 Δx(F2) ≠ Δx2,
Hallsensor 2 hat geschaltet
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Im
ersten Fall hat der Hallsensor 2 geschaltet, das heißt ein Signal
wurde generiert, woraus sich schließen lässt, dass der Wert Δx(F2) größer als
der vorgegebene Wert Δx2 ist. Daraus folgt, dass sich die Federkennlinie
der Kraftmessfeder verändert,
was wiederum mittels der Anzeigeeinrichtung 38 als Fehlermeldung
angezeigt werden kann. Eine Notfunktion ist in diesem Fall nicht
mehr gewährleistet,
so dass das Fahrzeug sofort stillgelegt und eine entsprechende Reparaturmaßnahme eingeleitet
werden sollte.
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2.1.2.2 Δx(F2) ≠ Δx2,
Hallsensor 2 hat nicht geschaltet
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Auch
in dem Fall, dass der Hallsensor 2 nicht geschaltet hat,
ist eine sofortige Reparaturmaßnahme
notwendig. Entweder hat sich nämlich
die Federkennlinie derart geändert,
dass eine einwandfreie Funktion der Feststellbremsanlage 10 auch
im Notbetrieb nicht mehr gewährleistet
ist, oder aber der Hallsensor 2 ist defekt. Im letzteren
Fall wäre
die Rückfallebene
für den
Ausfall des Hallsensors 1 nicht mehr gegeben.
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2.2 Hallsensor 1 schaltet nicht
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Es
ist aber auch möglich,
dass selbst nach Anziehen des Bremsseilzugsystems mit der Kraft
F2 der Hallsensor 1 (immer noch)
nicht geschaltet hat. Dies lässt
sich beispielsweise anhand des Vergleichs des tatsächlichen
Deformationswertes Δx(F2) mit dem vorgegebenen Wert Δx2 feststellen.
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2.2.1 Δx(F2)
= Δx2
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Sofern
der Hallsensor 2 ein Signal abgibt und somit den Schaltzustand
signalisiert, entspricht der Wert Δx(F2)
dem vorgegebenen Wert Δx2. In diesem Fall ist der Hallsensor 1 defekt,
so dass eine entsprechende Fehlermeldung von der Steuer- und Regeleinrichtung 18 generiert
und auf der Anzeigeeinrichtung 38 angezeigt wird. Die Notfunktion
der Feststellbremsanlage 10 ist in diesem Fall gewährleistet.
Jedoch sollten zur Fehlerbehebung bei nächster Gelegenheit entsprechende
Reparaturmaßnahmen
eingeleitet werden.
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2.2.2 Δx(F2) ≠ Δx2
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Der
Fall, dass der Wert Δx(F2) nicht dem vorgegebenen Wert Δx2 entspricht, ist wiederum in zwei Unterfälle zu unterteilen.
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2.2.2.1 Hallsensor 2 hat geschaltet
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Zum
einen ist es möglich,
dass der Hallsensor 2 geschaltet hat. In diesem Fall ist
der Wert Δx(F2) größer als
der vorgegebene Wert Δx2. Dies würde
bedeuten, dass sich die Federkennlinie der Kraftmessfeder geändert hat.
Eine entsprechende Fehlermeldung wird durch die Steuer- und Regeleinrichtung 18 generiert
und mittels der Anzeigeeinrichtung 38 angezeigt. Die Notfunktion
der Feststellbremsanlage 10 ist hierbei nicht mehr gewährleistet,
so dass das Fahrzeug unverzüglich
stillgelegt werden muss und entsprechende Maßnahmen zur Reparatur einzuleiten
sind.
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2.2.2.2 Hallsensor 2 hat nicht
geschaltet
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Ergibt
sich, dass auch der Hallsensor 2 nicht geschaltet hat,
ist auf einen Fehler in der Federkennlinie beziehungsweise auf einen
Defekt des Hallsensors 2 zu schließen. Auch diese Fehler werden
mittels der Steuer- und Regeleinrichtung 18 auf der Anzeigeeinrichtung 38 angezeigt.
Die Notfunktion der Bremse ist auch hierbei nicht mehr gewährleistet. Eine
Stilllegung des Fahrzeuges sollte unverzüglich erfolgen und Reparaturmaßnahmen
eingeleitet werden.
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Nachfolgend
wird die Funktionsweise des Ausführungsbeispieles
gemäß 5 beschrieben.
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Nach
dem in 5 dargestellten Struktogramm beziehungsweise Flussdiagramm
einer möglichen
Auslegung der Steuer- und Regeleinrichtung 18 wird die
Kraftmessfeder einer Feststellbremsanlage 10 um vorgegebene
Deformationswerte Δx1 und Δx2 der Kraftmessfeder deformiert und die Feststellkraft
mit vorgegebenen Werten F1 und F2 verglichen.
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Mittels
der Betätigungseinrichtung 20 wird ein
Anziehen des Bremsseilzuges 14 initiiert. Nun können zwei
verschiedene Fälle
auftreten:
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1. Hallsensor 1 schaltet
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Sobald
der Hallsensor 1 geschaltet hat, wird das Anziehen des
Bremsseilzuges 14 gestoppt. In diesem Fall ist die Kraftmessfeder
um den Wert Δx1 deformiert. Bei diesem Deformationswert Δx1 wird nun die Kraft F(Δx1)
im Bremsseilzug 14 mit einer vorgegebenen Kraft (Referenzrückstellkraft)
F1 verglichen. Ist die Kraft F(Δx1) gleich der vorgegebenen Kraft F1, so ist die Funktion des Bremsseilzugsystems
in Ordnung, so dass ein normaler Betrieb der Feststellbremsanlage
gewährleistet
ist. Ein Lösen der
Bremse kann erfolgen und ein neuer Bremsvorgang beginnen.
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Sofern
die Kraft F(Δx1) ungleich der vorgegebenen Kraft F1 ist, sind zwei Fälle zu unterscheiden.
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1.1 F(Δx1) < F1.
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In
diesem Fall weist die Kraftmessfeder nicht die erforderliche Spannkraft
F1 zum Erreichen des Deformationswertes Δx1 auf. Mittels der Steuer- und Regeleinrichtung 18 kann
auf der Anzeigeeinrichtung 38 eine entsprechende Fehlermeldung
generiert werden.
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Bei
einem weiteren Anziehen des Bremsseilsystems ist es nun möglich, dass
der Hallsensor 2 schaltet oder nicht.
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1.1.1 Hallsensor 2 schaltet nicht
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Für den Fall,
dass der Hallsensor 2 nicht schaltet, hat die Deformation Δx der Kraftmessfeder nicht
den vorgegebenen Wert Δx2 erreicht oder aber der Hallsensor 2 ist
defekt. Es liegt ein schwerer Systemfehler vor, so dass mittels
der Steuer- und Regeleinrichtung 18 eine entsprechende
Fehlermeldung auf der Anzeigeeinrichtung 38 angezeigt wird.
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1.1.2 Hallsensor 2 schaltet
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Schaltet
jedoch beim weiteren Anziehen der Bremse der Hallsensor 2,
ist das Anziehen der Bremse zu stoppen. In diesem Fall weist nämlich die
Deformation der Kraftmessfeder den Wert Δx2 auf.
Es wird verglichen, ob der Kraftwert F(Δx2)
dem vorgegebenen Referenzwert F2 entspricht.
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1.1.2.1 (F(Δx2)
= Δx2
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Ist
dies der Fall, so ist die Notfunktion der Bremse noch gegeben. Jedoch
sollte auch hier bei nächster
Gelegenheit eine Reparatur der Feststellbremsanlage 10 erfolgen.
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1.1.2.2 F(Δx2) ≠ Δx2
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Entspricht
der Kraftwert F(Δx2) nicht dem vorgegebenen Wert F2,
liegt bei dann möglichen
Fällen
(F(Δx2) > F2 und F(Δx2) < F2) ein schwerer Systemfehler vor, der mittels
der Steuer- und Regeleinrichtung 18 auf der Anzeigeeinrichtung 38 angezeigt wird.
Eine umgehende Stilllegung des Kraftfahrzeugs und eine Reparatur
der Feststellbremsanlage 10 ist erforderlich.
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1.2 F(Δx1) > F1
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In
diesem Fall ist die auf den Bremsseilzug 14 wirkende Kraft
F(Δx1) zum Erreichen des Referenzdeformationswertes Δx1 größer als
die vorgegebene Kraft F1. Eine entsprechende
Fehlermeldung, die mittels der Steuer- und Regeleinrichtung 18 generiert
wird, kann wiederum auf der Anzeigeeinrichtung 38 angezeigt
werden.
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Beim
weiteren Anziehen des Bremsseilzuges 14 ergeben sich auch
hier zwei Möglichkeiten:
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1.2.1 Hallsensor 2 schaltet nicht
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Zum
einen ist es möglich,
dass der Hallsensor 2 kein Signal abgibt. In diesem Fall
wird der Deformationswert Δx2 nicht erreicht oder aber der Hallsensor 2 ist
defekt. Auch dies ist ein schwerer Systemfehler, da eine Rückfallebene
für den
Hallsensor 1 und damit die Notfunktion der Feststellbremsanlage 10 nicht
mehr gewährleistet
ist. Dieser Fehler kann wiederum mittels der Steuer- und Regeleinrichtung 18 auf
der Anzeigevorrichtung 38 angezeigt werden.
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1.2.2 Hallsensor 2 schaltet
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Zum
anderen besteht die Möglichkeit,
dass der Hallsensor 2 schaltet. In diesem Fall wird das
Anziehen des Bremsseilzuges 14 gestoppt, so dass der Deformationswert
der Kraftmessfeder den vorgegebenen Wert Δx2 aufweist.
Auch hierbei wird nun wieder verglichen, ob die Kraft im Bremsseilsystem F(Δx2) dem vorgegebenen Wert F2 entspricht.
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1.2.2.1 F(Δx2) > F2
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Sofern
dies der Fall ist, ist zumindest die Notfunktion der Bremse gewährleistet.
Jedoch sollte auch in diesem Fall bei nächster Gelegenheit eine Werkstatt
aufgesucht und eine Reparatur der Feststellbremsanlage 10 vorgenommen
werden.
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1.2.2.2 F(Δx2) ≠ F2
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Wenn
jedoch die auf den Bremsseilzug 14 wirkende Kraft F(Δx2) ungleich dem vorgegebenen Wert F2 ist, bestehen auch hier wieder zwei Alternativen.
Zum einen kann die Kraft F(Δx2) kleiner als F2 und
zum anderen größer als
F2 sein. In beiden Fällen liegt ein schwerer Systemfehler
vor, so dass eine entsprechende Fehlermeldung mittels der Steuer-
und Regeleinrichtung 18 generiert und auf der Anzeigevorrichtung
angezeigt wird. Entsprechende Reparaturmaßnahmen sind sofort einzuleiten.
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2. Hallsensor 1 schaltet nicht
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In
diesem Fall wird das Anziehen der Bremse fortgesetzt, wobei auch
wieder zwei Fälle
zu unterscheiden sind.
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2.1 Hallsensor 2 schaltet nicht
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In
dem Fall, dass auch der Hallsensor 2 nicht schaltet, liegt
ein schwerer Systemfehler vor. Die Ursache hierfür kann in einer abnormen Veränderung der
Federkennlinie der Kraftmessfeder liegen oder aber in einem Defekt
beider Hallsensoren 1, 2. Das Fahrzeug muss umgehend
stillgelegt und entsprechende Reparaturmaßnahmen vorgenommen werden.
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2.2 Hallsensor 2 schaltet
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Wenn
dagegen der Hallsensor 2 schaltet, wird das Anziehen des
Bremsseilzuges 14 gestoppt. Der Deformationswert der Kraftmessfeder
beträgt nun Δx2.
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2.2.1 F(Δx2)
= F2
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Wenn
die auf den Bremsseilzug 14 wirkende Kraft F(Δx2) der vorgegebenen Kraft F2 entspricht liegt
ein Defekt des Hallsensors 1 vor, so dass die Notfunktion
der Bremse gewährleistet
ist, ohne dass der Bremsseilzug 14 mit maximaler Kraft
angezogen werden muss. Jedoch sollten entsprechende Reparaturmaßnahmen
eingeleitet werden.
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2.2.2 F(Δx2) ≠ F2
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Ist
die Kraft F(Δx2) innerhalb des Bremsseilzugsystems jedoch
ungleich F2, können zwei mögliche Ursachen vorliegen.
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Zum
einen kann die Kraft F(Δx2) größer und zum
anderen kleiner als F2 sein. In beiden Fällen liegt ein
schwerer Systemfehler vor, der mittels der Steuer- und Regeleinrichtung 18 erfasst
und auf der Anzeigeeinrichtung 38 angezeigt werden kann,
um unverzüglich
entsprechende Reparaturmaßnahmen einzuleiten.
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III. Weitere Ausführungsbeispiele
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Neben
den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
können
auch die Differenzen der Kräfte
beziehungsweise die Differenzen der Deformationswege mit vorgegebenen
Differenzen als Diagnoseparameter in Beziehung gesetzt werden, so dass
eine Kontrolle der Feststellbremsanlage 10 mittels dieser
Parameter möglich
ist.
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Es
besteht auch die Möglichkeit,
zur Fehlerdiagnose und -analyse der Feststellbremsanlage 10 die
entsprechenden Parameter miteinander zu kombinieren. Dadurch ist
eine noch gezieltere Fehlerdiagnose und -analyse der Feststellbremsanlage 10 möglich.
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In
allen beschriebenen Fällen
müssen
für Reparaturmaßnahmen
keine aufwendigen Tests des Bremsseilzugsystems durchgeführt werden.
Die entsprechenden Fehlermeldungen werden einfach aus der Speichereinrichtung 26,
in der sie nichtflüchtig gespeichert
werden, ausgelesen. Anhand dieser Daten können nun entsprechende Reparaturmaßnahmen
erfolgen.
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- 1
- Hallsensor
- 2
- Hallsensor
- 3
- Magnet
- 10
- Feststellbremsanlage
- 12
- Stelleinheit
- 14
- Bremsseilzug
- 16
- Bremseinrichtung
- 18
- Steuer-
und Regeleinrichtung
- 20
- Bedienungseinrichtung
- 22
- Kraftsensor
- 24
- Wegsensor
- 28
- Vergleichseinrichtung
- 38
- Anzeigeeinrichtung
- 40
- Signalgeber
- 42
- Bedienelement
- 44
- Pedal
- Δx1
- Referenzdeformationswert
- Δx2
- Referenzdeformationswert
- F1
- Referenzkraft
- F2
- Referenzkraft
- F(Δx)
- Rückstellkraft
- Δx(F)
- Deformation
- ΔFT
- Toleranzbereich
- Δx1
- Toleranzbereich
- F3
- Referenzkraft
- Δx3
- Referenzdeformationswert
- ΔΔx3
- Toleranzbereich
Fo
- Dn(n = 0, 1, 2)
- Referenzwerte
- DF
- Federkonstante
- ΔD
- Toleranzbereich