DE102006018952A1

DE102006018952A1 - Scheibenbremse für ein Fahrzeug sowie Verfahren zur Überwachung einer Bremskraft einer Scheibenbremse

Info

Publication number: DE102006018952A1
Application number: DE200610018952
Authority: DE
Inventors: Cedric Leboisne
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2006-04-24
Publication date: 2007-10-25
Also published as: FR2900210B1; CN101062682A; FR2900210A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Fahrzeug, umfassend eine Bremsscheibe (4) und wenigstens einen Bremsbelag (5, 6), welcher gegen die Bremsscheibe (4) anlegbar ist, um eine Bremswirkung bereitzustellen, wobei an der von der Bremsscheibe (4) abgewandten Seite des Bremsbelags (5, 6) eine Kraftsensor (7) angeordnet ist, um eine auf den Kraftsensor (7) wirkende Kraft aufzunehmen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung einer Bremskraft der Scheibenbremse.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenbremse für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zur Überwachung einer Bremskraft einer Scheibenbremse bei einer Verwendung der Scheibenbremse als Betriebsbremse und/oder Feststellbremse.
Scheibenbremsen für Fahrzeuge sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. In jüngster Zeit werden Scheibenbremsen verstärkt auch als Feststellbremsen (Parkbremsen) in Fahrzeugen eingesetzt. Bei derartigen Parkbremsen werden die konventionellen Systeme mit Handbremshebel verstärkt durch elektrische Systeme ersetzt, bei denen die Aktivierung der Feststellbremse mittels eines Knopfes oder Schalters im Inneren des Fahrzeugs erfolgt. Hierbei ist es beispielsweise bekannt, den Handbremshebel durch einen Seilzug und einen elektrischen Motor zu ersetzen, wobei der elektrische Motor am Seilzug eine Zugkraft erzeugt, um einen Feststellbremswunsch eines Fahrers auszuführen. Alternativ ist es auch bekannt, eine Feststellbremseinrichtung durch Betätigung einer Mutter-Spindel-Kombination mittels eines Elektromotors zu realisieren. Hierbei wurde vorgeschlagen, eine Bremskraft der Feststellbremse durch die Überwachung der Stromaufnahme des Elektromotors der Feststellbremseinrichtung zu bestimmen. Dieses Verfahren ist jedoch dahingehend nachteilig, dass keine direkte Kraftmessung der Bremskraft erfolgt. Ferner wurde festgestellt, dass sich die Bremskraft aufgrund von Temperaturänderungen verändern kann. Wenn beispielsweise ein Fahrzeug nach einem verstärkten Bremseinsatz, z.B. nach einer Passabfahrt o.Ä., abgestellt wird und die Feststellbremse betätigt wird, und die Scheibenbremse eine relativ hohe Temperatur aufweist, kühlt sich die Scheibenbremse anschließend ab, was zu Problemen mit der Feststellbremskraft führen kann. Eine derartige Änderung der Bremskraft kann jedoch mit der Bremskraftbestimmung über den Motorstrom nicht erfasst werden. Hierbei kann es jedoch zu Situationen kommen, dass die notwendige Feststellbremskraft nicht mehr vorhanden ist.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Scheibenbremse für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie eine direkte Kraftmessung einer Bremskraft der Scheibenbremse ermöglicht. Hierdurch wird im Vergleich mit einer Strommessung eines Elektromotors eine signifikant verbesserte Genauigkeit erhalten. Weiterhin haben äußere Einflüsse, wie z.B. eine Temperaturänderung, keinen Einfluss auf die Bremskraftmessung. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Scheibenbremse einen sehr einfachen und kostengünstigen Aufbau auf. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein Kraftsensor an einem Bremsbelag angeordnet ist. Der Kraftsensor ist dabei an der von einer Bremsscheibe abgewandten Seite des Bremsbelags angeordnet. Der Kraftsensor dient zur Aufnahme einer tatsächlichen Bremskraft unmittelbar am Bremsbelag. Erfindungsgemäß kann somit unmittelbar am Bremsbelag eine Kraft aufgenommen werden. Dies ist während eines Bremsvorgangs bei einer Betriebsbremsung des Fahrzeugs möglich als auch während des Ineingriffbringens der Bremsbeläge für einen Feststellbremsvorgang und auch nach Abschluss des Feststellbremsvorgangs für das mittels der Feststellbremse gehaltene Fahrzeug.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise ist der Kraftsensor zwischen einem Bremsbelag und einem Bremssattel angeordnet. Alternativ ist der Kraftsensor zwischen einem Bremsbelag und einem Betätigungskolben der Scheibenbremse angeordnet. Gemäß einer weiteren Alternative ist ein erster und ein zweiter Kraftsensor vorgesehen, wobei der erste Kraftsensor zwischen einem ersten Bremsbelag und dem Bremssattel angeordnet ist und der zweite Kraftsensor zwischen einem zweiten Bremsbelag und einem Betätigungskolben der Scheibenbremse angeordnet ist. Bei den oben dargestellten Alternativen ist die Anordnung des Kraftsensors zwischen dem Bremsbelag und dem Betätigungskolben am bevorzugtesten, da hierdurch eine Bremskraft mit höchster Genauigkeit erfasst werden kann, da ein Einfluss der Belagreibung innerhalb des Bremssattelgehäuses ausgeschlossen ist. Ferner ist dieser Aufbau besonders kompakt und kostengünstig.
Weiter bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Scheibenbremse eine Feststellbremseinrichtung. Dadurch wird es möglich, dass der Kraftsensor sowohl die Bremskraft während einer Betriebsbremsung des Fahrzeugs als auch eine Bremskraft für eine Feststellbremsung erfassen kann. Der Kraftsensor kann hierbei sowohl die Feststellbremskraft während der Aktivierung der Feststellbremse bestimmen als auch die anschließende Haltekraft der Feststellbremse.
Der Kraftsensor umfasst vorzugsweise ein Piezoelement, um eine Bremskraft aufzunehmen. Hierdurch ist ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau möglich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Scheibenbremse eine Steuer-/Regelungseinrichtung (nachfolgend als Steuereinrichtung bezeichnet) zur Überwachung einer Bremskraft. Hierzu wird ein von dem Kraftsensor abgegebenes Signal für die Bremskraft an die Steuereinrichtung übermittelt, welche den aktuellen Bremskraftwert mit einem gespeicherten Wert vergleicht. Hierbei umfasst die Steuereinrichtung je nach Bremsfall, d.h. Betriebsbremsung oder Feststellbremsung, unterschiedliche Vergleichswerte.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Überwachung einer Bremskraft einer Scheibenbremse für ein Fahrzeug. Die Scheibenbremse umfasst dabei einen Kraftsensor, um unmittelbar an einem Bremsbelag eine Bremskraft aufzunehmen. Der Kraftsensor ist dabei an einer von der Bremsscheibe abgewandten Seite des Bremsbelags angeordnet. Der Kraftsensor nimmt einen aktuellen Bremskraftwert auf und führt diesen einer Steuereinrichtung zu. Die Steuereinrichtung übernimmt die Überwachung der Bremskraft durch einen Vergleich der aktuellen Bremskraft mit einem gespeicherten Wert. Basierend auf dem Vergleichsergebnis wird dann die Bremskraft geregelt.
Vorzugsweise verwendet das erfindungsgemäße Verfahren das Signal für die Bremskraft des Kraftsensors in einem Fahrzeug-Regelungssystem, insbesondere einem ABS-System, oder einem ESP-System.
Weiter bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren in einer Feststellbremseinrichtung, z.B. einer elektrohydraulischen Feststellbremse (EHB) oder einer elektromechanischen Feststellbremse verwendet.
Vorzugsweise wird für die Überwachung einer Haltekraft der Bremse die Bremskraft während einer aktivierten Feststellbremseinrichtung mittels des Kraftsensors überwacht. Dadurch kann gegebenenfalls beispielsweise bei einer Reduzierung der Bremskraft infolge einer Temperaturveränderung automatisch eine Nachstellung der Feststellbremse zur Erhöhung der Bremskraft durchgeführt werden. Die Steuereinrichtung stellt dabei sicher, dass eine Feststellbremskraft immer über einem vorbestimmten Wert liegt. Hierbei muss der vorbestimmte Wert nicht immer gleich sein, sondern kann beispielsweise abhängig von einer Parksituation, z.B. Parken am Berg o.Ä., oder einer Beladungssituation (vollbeladenes oder leeres Fahrzeug) gewählt werden. Weiter ist es durch die Überwachung der Bremskraft möglich zu verhindern, dass eine zu hohe Bremskraft auf die Scheibenbremse ausgeübt wird. Dadurch kann eine übermäßige Belastung der Bauteile verhindert werden.
Zeichnung
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine schematische Schnittansicht einer Scheibenbremse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
2 eine schematische Schnittansicht einer Scheibenbremse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 eine Scheibenbremse 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Schreibenbremse 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist eine kombinierte Betriebs- und Feststellbremse und umfasst einen Bremssattel 2, einen Bremskolben 3 und eine Bremsscheibe 4. Links und rechts der Bremsscheibe 4 ist ein erster Bremsbelag 5 und ein zweiter Bremsbelag 6 in bekannter Weise angeordnet. Ein Kraftsensor 7 ist zwischen dem ersten Bremsbelag 5 und dem Bremskolben 3 angeordnet. Der Kraftsensor 7 ist ein Piezoelement, um eine Bremskraft am ersten Bremsbelag 5 zu erfassen. Der Kraftsensor 7 ist dabei unmittelbar am ersten Bremsbelag 5 angeordnet. Der Kraftsensor 7 ist über eine Leitung 13 mit einer Steuereinrichtung 8 verbunden.
Die Scheibenbremse 1 umfasst ferner eine Feststellbremseinrichtung 10, welche im Wesentlichen aus einer Spindel 11 und einer Mutter 12 besteht. Die Mutter 12 ist mit einem Elektromotor 9 verbunden und die Spindel 11 ist im Inneren des im Wesentlichen topfförmigen Bremskolbens 3 angeordnet. Der Elektromotor 9 ist über eine Leitung 14 mit der Steuereinrichtung 8 verbunden.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Scheibenbremse ist dabei wie folgt. Für eine normale Betriebsbremsung des Fahrzeugs wird in bekannter Weise ein Hydraulikdruck aufgebaut, so dass mittels des Bremskolbens 3 den ersten Bremsbelag 5 und über den Bremssattel 2 der zweite Bremsbelag 6 gegen die Bremsscheibe 4 gedrückt wird. Die dabei am ersten Bremsbelag 5 auftretende Bremskraft kann über den Kraftsensor 7 zwischen dem ersten Bremsbelag 5 und dem Bremskolben 3 aufgenommen werden. Hierbei wird die am ersten Bremsbelag 5 erzeugte Gegenkraft aufgenommen, welche insbesondere vom Reibungskoeffizienten zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe abhängt. Der durch den Kraftsensor 7 aufgenommene Wert für die Bremskraft wird über die Leitung 13 an die Steuereinrichtung 8 gegeben. Die Steuereinrichtung 8 ist mit weiteren, in 1 nicht gezeigten Fahrzeugregelungssystemen, wie z.B. ESP, ABS, ASR usw. verbunden. In diesen Fahrzeugregelungssystemen kann der während der Betriebsbremsung aufgenommene Bremskraftwert zur Regelung ebenfalls verarbeitet werden.
Für eine Aktivierung der Feststellbremse wird beim ersten Ausführungsbeispiel der Elektromotor 9 betrieben, so dass die Mutter 12 in Rotation versetzt wird. Dadurch bewegt sich die Spindel 11 in Richtung der Bremsscheibe 4, so dass sie am inneren Boden des topfförmigen Bremskolbens 3 anliegt und den Bremskolben 3 in Richtung der Bremsscheibe 4 bewegt. Dadurch kommt der erste Bremsbelag 5 mit der Bremsscheibe 4 und über den Bremssattel 2 der zweite Bremsbelag 6 mit der Bremsscheibe 4 in Kontakt.
Hierdurch wird eine Feststellbremsfunktion des Fahrzeugs durchgeführt. Die dabei auftretenden Feststellbremskraft kann wieder über den Kraftsensor 7 aufgenommen werden und an die Steuereinrichtung 8 weitergegeben werden. Die Steuereinrichtung 8 vergleicht dabei den aufgenommenen Bremskraftwert mit einem gespeicherten Bremskraftwert für die Feststellbremskraft und kann bei Erreichen eines vorbestimmten Sollwertes den Elektromotor 9 abschalten. Sollte sich während des Feststellbremszustands die Bremskraft ändern, wird dies durch den Kraftsensor 7 aufgenommen, so dass die Steuereinrichtung 8 gegebenenfalls den Elektromotor nochmals betätigen kann, um die Feststellbremskraft zu erhöhen, bis ein vorbestimmter Feststellbremskraftwert erreicht ist. Somit kann erfindungsgemäß auch im festgestellten Zustand des Fahrzeugs eine ständige Überwachung der Feststellbremskraft durch den Kraftsensor 7 erfolgen.
Die erfindungsgemäße Scheibenbremse weist dabei eine besonders hohe Genauigkeit bei der Erfassung der Bremskraft sowohl bei der Betriebsbremsung als auch bei der Feststellbremsung auf, da der Kraftsensor 7 unmittelbar an dem ersten Bremsbelag 5 angeordnet ist. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Scheibenbremse eine hohe Systemlebensdauer auf und es gibt ferner keine Möglichkeit der gegenseitigen Beeinflussung zwischen Messeinrichtung und Elektromotor wie dies bei der Messung der Stromaufnahme des Elektromotors möglich ist. Auch haben Temperaturänderungen keinen Einfluss auf die Bremskraftmessung.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 2 eine Scheibenbremse 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.
Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel beim zweiten Ausführungsbeispiel ein erster Kraftsensor 7 und ein zweiter Kraftsensor 17 vorgesehen ist. Wie in 2 gezeigt, ist der erste Kraftsensor 7 zwischen dem Bremskolben 3 und dem ersten Bremsbelag 5 angeordnet. Der zweite Kraftsensor 17 ist zwischen dem Bremssattel 2 und dem zweiten Bremsbelag 6 angeordnet. Über eine Leitung 15 ist der zweite Kraftsensor 17 mit der Steuereinrichtung 8 verbunden. Somit sind beim zweiten Ausführungsbeispiel zwei Kraftsensoren vorgesehen, welche jeweils unmittelbar an den Bremsbelägen 5, 6 angeordnet sind. Hierdurch kann die Genauigkeit der Messung weiter verbessert werden. Ferner ist es auch möglich, einen Vergleich der Bremskraft am ersten Kraftsensor 7 und am zweiten Kraftsensor 17 durchzuführen. Hierdurch können beispielsweise auch Fehler innerhalb der Scheibenbremse ermittelt werden, sollten die beiden erfassten Bremskraftwerte zu weit von einander abweichen. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so das auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Claims

Scheibenbremse für ein Fahrzeug, umfassend eine Bremsscheibe (4) und wenigstens einen Bremsbelag (5, 6), welcher gegen die Bremsscheibe (4) anlegbar ist, um eine Bremswirkung bereitzustellen, wobei an der von der Bremsscheibe (4) abgewandten Seite des Bremsbelags (5, 6) ein Kraftsensor (7) angeordnet ist, um eine auf den Kraftsensor (7) wirkende Kraft aufzunehmen.
Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (7) zwischen einem ersten Bremsbelag (5) und einem Bremskolben (3) angeordnet ist und/oder dass der Kraftsensor (17) zwischen einem zweiten Bremsbelag (6) und einem Bremssattel (2) der Scheibenbremse angeordnet ist.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenbremse eine Feststellbremseinrichtung (10) umfasst.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftsensor (7, 17) ein Piezoelement umfasst.
Scheibenbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Steuereinrichtung (8) zur Überwachung einer Bremskraft, wobei die Steuereinrichtung (8) über eine Leitung (13, 15) mit dem Kraftsensor (7, 17) verbunden ist.
Verfahren zur Überwachung einer Bremskraft einer Scheibenbremse (1) für ein Fahrzeug, wobei die Scheibenbremse (1) einen Kraftsensor (7, 17) aufweist, welcher an einer von einer Bremsscheibe (4) abgewandten Seite eines Bremsbelages (5, 6) angeordnet ist, wobei eine aktuelle Bremskraft mittels des Kraftsensors (7, 17) erfasst wird und die aktuelle Bremskraft einer Steuereinrichtung (8) zugeführt wird, welche die aktuelle Bremskraft mit einem gespeicherten Wert vergleicht und basierend auf dem Vergleichsergebnis die Bremskraft regelt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des Kraftsensors (7, 17) in einem weiteren Fahrzeugregelungssystem, insbesondere einem ABS-System und/oder einem ESP-System und/oder einem ASR-System verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für eine Feststellbremseinrichtung (10) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feststellbremskraft während der Aktivierung der Feststellbremseinrichtung (10) und/oder im Eingriffszustand der Feststellbremseinrichtung (10) mittels des Kraftsensors (7, 17) überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (8) einen Elektromotor (9) der Feststellbremseinrichtung (10) betätigt, um bei Unterschreiten eines vorbestimmten Feststellbremskraftwertes die Feststellbremskraft der Feststellbremseinrichtung zu erhöhen.