DE102006025704B3

DE102006025704B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Betätigen einer Parkbremse

Info

Publication number: DE102006025704B3
Application number: DE102006025704A
Authority: DE
Inventors: Willibald Reitmeier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2026-06-02
Also published as: EP2029409B1; EP2029409A1; JP2009538777A; CN101460346B; US20090186744A1; DE502007001989D1; KR20090016717A; WO2007138087A1; JP5322107B2; US8091688B2; CN101460346A

Abstract

Erfindungsgemäß erfolgt eine Erfassung der Anzugskraftkomponente einer Parkbremse dadurch, dass die Reibungs- und Alterungsverluste der Kraftübertragungseinrichtung (8) der Parkbremse minimiert werden und eine Kraftmessung unmittelbar an dem oder durch den Antrieb (6) der Parkbremse vorgenommen wird. Die Minimierung der Reibungs- und Alterungsverluste erfolgt dadurch, dass zumindest ein Teil der Kraftübertragungseinrichtung (8) mit einer fluiddichten Umhüllung umgeben und die Umhüllung mit Schmierstoff gefüllt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betätigen mindestens einer Parkbremse für ein Fahrzeugrad.
Betätigungsvorrichtungen für Parkbremsen (Feststellbremsen), die als elektrische Parkbremsen (EPB) mit Seilzugbetätigung (Cable-Puller) ausgeführt sind, umfassen jeweils einen Antrieb in Form eines elektrischen Motors sowie eine Kraftübertragungseinrichtung in Form eines Zahnradgetriebes, eines Spindeltriebes und einer Seilzuganordnung. Die Betätigungsvorrichtung ist ferner üblicherweise mit einer Einrichtung zum Erfassen der Anzugskraftkomponente der Parkbremse versehen. Diese Einrichtung besteht im Allgemeinen aus einem separaten Sensor in Form beispielsweise eines Dickschichtsensors, der die Anzugskraftkomponente unmittelbar erfasst, oder einem Wegsensor, der die Anzugskraftkomponente indirekt über eine Wegmessung ermittelt. Der Sensor ist entweder am Ausgang des Spindeltriebes der Kraftübertragungseinrichtung oder an der Parkbremse selbst angeordnet.
Aus der DE 10 2005 030 328 A1 ist eine motorgetriebene Parkbremsvorrichtung mit einem Kraftsensor bekannt. Die Parkbremsvorrichtung weist ein Stellglied zum Herbeiführen eines Bremszustands und eines gelösten Zustands der Parkbremse durch Antreiben eines elektrischen Motors zum Drehen in einer regulären Richtung und einer Gegenrichtung auf. Weiterhin ist ein Kraftsensor vorgesehen, der zum Erfassen einer Kraft dient, die auf die Parkbremse wirkt. Die bekannte Vorrichtung weist eine elektrische Steuervorrichtung zum Steuern der Drehung des elektrischen Motors in Übereinstimmung mit der Ausgabespannung des Kraftsensors auf. Mit dem Kraftsensor der bekannten Vorrichtung soll es möglich sein, eine Zeit hinreichend zu erfassen, bei welcher ein Lösen einer Kraft abge schlossen ist, d. h. bei welcher eine wirkende Kraft im Wesentlichen Null wird.
Aus der DE 103 35 671 A1 ist ebenfalls eine elektrische Parkbremsanlage sowie ein Verfahren zum Steuern der Parkbremsanlage bekannt. Die Parkbremsanlage weist einen Elektromotor, eine Hauptwelle, ein Reibungselement, eine Antriebsschaltung und eine Steuerung auf. Die Hauptwelle wird durch den Elektromotor hin und her bewegt und drückt das Reibungselement gegen einen Rotor eines Fahrzeugs, so dass das Reibungselement die Bremse an einem Rad mit einer im Voraus bestimmten Bremskraft betätigt. Durch die Antriebsschaltung wird eine Spannung zu einem Elektromotor gespeist, um diesen anzutreiben. Für eine im Voraus bestimmte Zeit, welche vom Reibungselement benötigt wird, um die im Voraus bestimmte Bremskraft zu erzeugen, verursacht die Steuerung, dass die Antriebsschaltung eine im Voraus bestimmte konstante Spannung zum Elektromotor speist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betätigen mindestens einer Parkbremse für ein Kraftfahrzeug-Rad zu schaffen, bei denen eine andere und insbesondere einfachere Möglichkeit zum Erfassen der Anzugskraftkomponente der Parkbremse vorgesehen ist.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Lösen dieser Aufgabe sind in Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 2 definiert.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass Reibungs- und Alterungsverluste der Kraftübertragungseinrichtung der Parkbremse minimiert werden und zum Erfassen der Anzugskraftkomponente der Parkbremse eine Kraftmessung unmittelbar an dem oder durch den Antrieb der Parkbremse vorgenommen wird.
Die vorliegende Erfindung geht von folgender Überlegung aus: Grundsätzlich könnte die Anzugskraft der Parkbremse durch Erfassen der Antriebskraft des Antriebs, beispielsweise durch Messen des Stroms des Elektromotors, erfasst werden. Dem steht jedoch entgegen, dass sich der Wirkungsgrad der Kraftübertragungseinrichtung im Lauf ihrer Lebensdauer, insbesondere wegen des Abriebs im Zahnradgetriebe und Spindeltrieb, erheblich ändert, was die Genauigkeit der Krafterfassung entsprechend beeinträchtigen würde. Die Komponenten der Kraftübertragungseinrichtung werden zwar beim Einbau mit Schmiermittel benetzt. Bei längerer Betriebsdauer kann es jedoch zu einem Abreißen bis hin zu einem vollständigen Verlust des Schmierfilms kommen, so dass die Ungenauigkeit bei der Erfassung der Anzugskraftkomponente einen zweistelligen Prozentbereich erreichen kann.
Aus diesem Grund werden gemäß der Erfindung die Reibungs- und Alterungsverluste der Kraftübertragungseinrichtung minimiert. Dies erfolgt dadurch, dass zumindest ein Teil der Kraftübertragungseinrichtung mit einer fluiddichten Umhüllung umgeben und die fluiddichte Umhüllung mit Schmierstoff gefüllt wird, um den betreffenden Teil der Kraftstoffübertragungseinrichtung kontinuierlich und homogen mit dem Schmierstoff zu umspülen. Auf diese Weise können die mechanischen Einflüsse der Alterung insbesondere im Bereich des Zahnradgetriebes und des Spindeltriebes vernachlässigbar klein gehalten werden.
Die Kraftmessung kann dann unmittelbar an dem oder durch den Antrieb vorgenommen werden. Gemäß einer Möglichkeit wird am Antrieb ein entsprechender Sensor angeordnet. Gemäß der anderen Möglichkeit erfolgt eine direkte Erfassung der dem Antrieb zugeführten Energie oder einer hiervon ableitbaren Größe, beispielsweise durch Messen des zugeführten Stroms eines als Elektromotor ausgebildeten Antriebs.
Im letztgenannten Fall kann auf einen separaten Sensor verzichtet werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Verschleiß der Komponenten der Kraftübertragungseinrichtung minimiert wird. Dies erlaubt gegebenenfalls eine Verringerung der Abmessungen der mechanischen Komponenten und eine insgesamt kompaktere Bauart.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der die Komponenten der Kraftübertragungseinrichtung umspülende Schmierstoff für eine erhebliche Dämpfung des Systems sowohl hinsichtlich mechanischer Schwingungen wie auch hinsichtlich Geräuschbildung sorgt, was durch entsprechende Wahl des Schmierstoffes begünstigt werden kann. Als Schmierstoff kommen sowohl flüssige wie auch feste Schmierstoffe in Frage.
Es versteht sich, dass die Betätigungsvorrichtung sowohl für eine einzelne Bremse wie auch für mehrere Bremsen, insbesondere zwei Bremsen, ausgelegt werden kann. Die im Stand der Technik vorgesehenen Nachstellverfahren zum Ausgleichen der Bremsbelababnutzung der Parkbremse können selbstverständlich auch bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Betätigungsvorrichtung für die Parkbremse vorgesehen werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Anhand der einzigen Figur der beigefügten Zeichnung, die in perspektivischer Draufsicht einen Teil einer herkömmlichen Betätigungsvorrichtung (Cable-Puller) für zwei Parkbremsen zeigt, werden weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung erläutert.
Die in der Figur dargestellte Betätigungsvorrichtung 2 besteht aus einem so genannten Cable-Puller zum Betätigen einer elektrischen Parkbremse (EPB) mit zwei einzelnen Rad-Parkbremsen (nicht gezeigt) für zwei Räder eines Kraftfahrzeuges. Wie dargestellt, weist die Betätigungsvorrichtung 2 ein Gehäuse 4 auf, das normalerweise von einem Deckel (nicht gezeigt) verschlossen wird.
Innerhalb des Gehäuses sind ein Antrieb 6 in Form eines Elektromotors sowie ein Teil einer Kraftübertragungseinrichtung 8 angeordnet. Die Kraftübertragungseinrichtung 8 besteht aus einem Zahnradgetriebe 10, einem Spindeltrieb 12 mit einer rechtsseitigen Spindel 12a und einer linksseitigen Spindel 12b sowie einer Kabelzuganordnung mit einem rechtsseitigen Kabel 14a und einem linksseitigen Kabel 14b, um die Antriebskraft des Antriebs 6 auf die beiden Rad-Parkbremsen (nicht gezeigt) zu übertragen. Da der Aufbau und die Funktionsweise eines derartigen „Cable-Pullers" bekannt sind, wird hierauf nicht näher eingegangen.
Das Zahnradgetriebe 10 und der Spindeltrieb 12 sind in Kammern 16a, 16b, 16c und 16d des Gehäuses 4 angeordnet. Erfindungsgemäß werden diese Kammern so ausgebildet, dass sie eine fluiddichte Umhüllung der betreffenden Komponenten der Kraftübertragungseinrichtung 8 bilden. Diese fluiddichte Umhüllung wird mit einem Schmierstoff flüssiger oder fester Form gefüllt, so dass die betreffenden Komponenten der Kraftübertragungseinrichtung kontinuierlich und homogen von dem Schmierstoff umspült werden. Die Kammern 16a, 16b, 16c und 16d können getrennt voneinander oder miteinander verbunden ausgebildet werden. Im Übrigen können auch die zum Beispiel als Bowdenzüge ausgebildeten Kabel 14a, 14b der Kabelanordnung mit Schmierstoff gefüllt werden.
Wie bereits eingangs erläutert wurde, sorgt die Schmierstofffüllung der betreffenden fluiddichten Umhüllung für eine Minimierung der Reibungs- und Alterungsverluste auf dem mechanischen Kraftübertragungsweg zwischen dem Antrieb 6 und den Rad-Parkbremsen. Wesentlich hierbei ist, dass sich der Wirkungsgrad der Kraftübertragungseinrichtung 8 über der Lebensdauer der Betätigungsvorrichtung 2 praktisch nicht ändert.
Dies erlaubt es, die Erfassung der Anzugskraftkomponente der Rad-Parkbremsen nicht, wie im Stand der Technik, am Ausgang des Spindeltriebes 12, sondern am Antrieb 6 bzw. durch den Antrieb 6 selbst vorzunehmen.
Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, dass ein entsprechender Sensor (nicht gezeigt) am Antrieb 6 angeordnet wird. Es kann sich hierbei – im Gegensatz zum Stand der Technik – um einen stationär angeordneten Sensor handeln, was die Sensorausbildung entsprechend vereinfacht.
Gemäß einer anderen Möglichkeit wird die Kraftmessung unmittelbar durch den Antrieb 6 selbst vorgenommen. Dies erfolgt vorzugsweise durch Messen des dem Antrieb 6 (Elektromotor) zugeführten elektrischen Stromes, wenngleich auch andere Betriebsgrößen des Antriebs 6 wie zum Beispiel sein Drehmoment erfasst werden können. Ein gesonderter Sensor ist dann nicht mehr erforderlich.
Da sich bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Betätigungsvorrichtung der Wirkungsgrad der Kraftübertragungseinrichtung aufgrund der Schmierstoffumspülung der betreffenden Kraftübertragungskomponenten praktisch nicht ändert, lässt sich durch die Krafterfassung an dem oder durch den Antrieb 6 die an der Parkbremse wirkende Anzugskraftkomponente mit hoher Genauigkeit erfassen. Dies führt zu den eingangs geschilderten Vorteilen.
Die dargestellte Betätigungsvorrichtung 2 ist für zwei Rad-Parkbremsen ausgelegt. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung auch bei Betätigungsvorrichtungen einsetzbar ist, die für eine einzelne Parkbremse oder mehr als zwei Parkbremsen ausgelegt ist. Auch ist eine Betätigungsvorrichtung möglich, bei der die Kraftübertragung von einem gemeinsamen Spindeltrieb auf ein einziges Kabel übertragen wird, das sich dann in zwei oder mehrere getrennte Kabel zum Betätigen zweier oder mehrerer Rad-Parkbremsen verzweigt.
Als Schmierstoff wird vorzugsweise ein Schmierstoff gewählt, der für eine optimale Dämpfung des vom Schmierstoff umspülten Teils der Kraftübertragungseinrichtung sorgt. Diese Dämpfung wirkt sich sowohl im Hinblick auf mechanische Schwingungen (Erschütterungen) wie auch im Hinblick auf die Geräuschentwicklung der Betätigungsvorrichtung günstig aus. Wie bereits erwähnt, kommen sowohl flüssige wie auch feste Schmierstoffe in Frage.
Bei herkömmlichen Betätigungsvorrichtungen für derartige Parkbremsen erfolgt eine Rekalibrierung (Nullpunkteinstellung) durch Betätigen der Parkbremse und Abschalten der Betätigung beim Erreichen einer vorgegebenen Anzugskraft. Die vorliegende Erfindung bietet eine einfache Möglichkeit zum Überwachen und Nachstellen der Rekalibrierung (Nullpunkteinstellung) über der Lebensdauer, indem die Reibung im Kraftübertragungsweg zwischen Antrieb und Bremse erfasst wird. Zu diesem Zweck wird ein bremskraftloser Abschnitt der Betätigung des Antriebs dazu benutzt, die Reibung im Kraftübertragungsweg zu erfassen. Dies ist beispielsweise beim Lösen der Bremse oder beim Anziehen der Bremse während einer neutralen Wegstrecke vor Einrücken der Bremse möglich, da während dieses Abschnittes der Antriebbetätigung keine Anzugskraft auf die Bremse ausgeübt wird.
Wie bereits vorstehend erwähnt, ermöglicht die Erfindung die Einsparung eines Kraftsensors, eine Minimierung des Verschleißes der Kraftübertragungseinrichtung, eine Reduzierung der Abmessungen der mechanischen Komponenten, eine kompaktere Bauart sowie eine optimale Dämpfung der Kraftübertragungseinrichtung.

2: Betätigungsvorrichtung
4: Gehäuse
6: Antrieb
8: Kraftübertragungseinrichtung
10: Zahnradgetriebe
12: Spindeltrieb
12a, 12b: Spindel
14a, 14b: Seilzug
16a, b, c, d: Kammer

Claims

Verfahren zum Betätigen mindestens einer Parkbremse für ein Fahrzeugrad, welche einen Antrieb (6), eine Kraftübertragungseinrichtung (8) sowie eine Einrichtung zum Erfassen der Anzugskraftkomponente der Parkbremse umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass Reibungs- und Alterungsverluste der Kraftübertragungseinrichtung (8) minimiert werden, indem mindestens ein Teil der Kraftübertragungseinrichtung (8) mit einer fluiddichten Umhüllung umgeben und die fluiddichte Umhüllung mit Schmierstoff gefüllt wird, um den betreffenden Teil der Kraftübertragungseinrichtung (8) kontinuierlich und homogen mit Schmierstoff zu umspülen, und dass zum Erfassen der Anzugskraftkomponente der Parkbremse eine Kraftmessung unmittelbar an dem oder durch den Antrieb (6) vorgenommen wird.
Vorrichtung zum Betätigen mindestens einer Parkbremse für ein Kraftfahrzeug-Rad, mit einem Antrieb (6), einer Kraftübertragungseinrichtung (8) sowie einer Einrichtung zum Erfassen der Anzugskraftkomponente der Parkbremse, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erfassen der Anzugskraftkomponente Mittel zum Minimieren der Reibungs- und Alterungsverluste der Kraftübertragungseinrichtung (8) aufweist, wobei die Mittel aus einer fluiddichten Umhüllung zumindest eines Teils der Kraftübertragungseinrichtung (8) und einer Füllung der Umhüllung mit Schmierstoff bestehen und, dass die Einrichtung zum Erfassen der Anzugskraftkomponente Mittel zur Kraftmessung unmittelbar an dem oder durch den Antrieb (6) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Kraftübertragungseinrichtung (8) ein Zahnradgetriebe (10), einen Spindeltrieb (12) und einen Kabelzug (14a, 14b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Zahnradgetriebe (10) und der Spindeltrieb (12) innerhalb der fluiddichten Umhüllung angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der das Zahnradgetriebe (10) und der Spindeltrieb (12) zusammen mit dem Antrieb (6) in einem gemeinsamen Gehäuse (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die fluiddichte Umhüllung aus einer Kapselung einer das Zahnradgetriebe (10) und den Spindeltrieb (12) enthaltenden Kammer innerhalb des Gehäuses (4) besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorzugsweise als Bowdenzug ausgebildete Kabelzug (14a, 14b) mit Schmierstoff gefüllt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmierstoff vorgesehen ist, der für eine optimale Dämpfung des betreffenden Teils der Kraftübertragungseinrichtung (8) sorgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kraftmessung aus einem am Antrieb (6) angeordneten Sensor bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kraftmessung durch eine direkte Erfassung der dem Antrieb (6) zugeführten Energie oder einer hieraus ableitbaren Betriebsgröße des Antriebs (6) gebildet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Antrieb (6) ein Elektromotor ist, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Elektromotor zugeführte Strom oder eine hiervon ableitbare Betriebsgröße des Elektromotors erfasst wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, gekennzeichnet durch Kalibriermittel, die einen bremskraftlosen Abschnitt der Betätigung des Antriebs (6) zum Erfassen der in der Vorrichtung wirkenden Reibungskraft benutzen, um eine Nullpunkteinstellung bei der Erfassung der Anzugskraftkomponente zu ermöglichen.