DE102006033473B4 - Method for operating a brake with an emergency release device and corresponding brake - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben einer Bremse (18) mit einer Notlösevorrichtung (12) zum Notöffnen der Bremse (18), bei dem die Notlösevorrichtung (12) von einer Betriebsbremsposition (II) in eine Notlöseposition (III) wechselt, gekennzeichnet durch eine Positionsregelung der Notlösevorrichtung (12) in der Betriebsbremsposition (II), wobei Parameter für die Positionsregelung basierend auf einer Zuspannkraft (FZ) angepasst werden.Method for operating a brake (18) with an emergency release device (12) for emergency opening of the brake (18), in which the emergency release device (12) changes from a service brake position (II) to an emergency release position (III), characterized by a position control of the emergency release device (12) 12) in the service brake position (II), wherein parameters for the position control based on a clamping force (FZ) are adjusted.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Bremse mit einer Notlösevorrichtung sowie eine entsprechende Bremse gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Recheneinheit, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt.The present invention relates to a method for operating a brake with an emergency release device and a corresponding brake according to the preambles of the independent claims. The present invention further relates to a corresponding computing unit, a computer program and a computer program product.
Stand der TechnikState of the art
Obwohl im folgenden im wesentlichen auf selbstverstärkende elektromechanische Bremsen Bezug genommen wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Sie betrifft gleichermaßen alle (elektrischen) Bremsen mit einer Notlösevorrichtung zum Notöffnen der Bremse im Fehlerfall oder bei einer Blockade, beispielsweise bei einem Spindelbruch.Although reference will be made hereafter essentially to self-energizing electromechanical brakes, the invention is not limited thereto. It applies equally to all (electric) brakes with an emergency release device for emergency opening of the brake in the event of a fault or in the event of a blockage, for example in the case of a spindle break.
Selbstverstärkende elektromechanische Bremsen umfassen üblicherweise einen elektrisch betätigten Aktuator (Bremsaktuator), meist einen Elektromotor, der ein erstes Bremselement oder Reibglied mit einem Reibbelag gegen ein abzubremsendes zweites Element, wie z. B. eine Bremsscheibe, drückt bzw. davon löst. Bei einer Bremsbetätigung wird das Reibglied durch die kinetische Energie des abzubremsenden Elements mitgenommen und verstärkt die Bremswirkung selbsttätig (Selbstverstärkung).Self-energizing electromechanical brakes usually include an electrically actuated actuator (brake actuator), usually an electric motor having a first brake element or friction member with a friction lining against a second element to be braked, such. B. a brake disc, presses or dissolves. In a brake operation, the friction member is entrained by the kinetic energy of the element to be braked and amplifies the braking effect automatically (self-energizing).
Selbstverstärkende elektromechanische Bremsen sind typischerweise als Keilbremsen realisiert. Eine solche Keilbremse ist z. B. in der
In diesem Idealfall wird das Keilelement weder in den Spalt hineingezogen noch aus diesem herausgedrückt, so dass die vom Aktuator aufzubringende Kraft gleich Null ist. Bei ungünstigen, d. h. hohen, Reibwerten zwischen Reibglied und abzubremsendem Element sind dagegen relativ hohe Zugkräfte vom Aktuator aufzubringen, um das Reibglied festzuhalten und am Hineinrutschen zu hindern. Wenn der Aktuator in diesem Zustand ausfällt, wird das Reibglied ungehindert mitgenommen und die Bremse kann schlagartig blockieren. Im Falle einer Kraftfahrzeug-Radbremse muss dies in jedem Fall verhindert werden.In this ideal case, the wedge element is neither drawn into nor pressed out of the gap, so that the force to be applied by the actuator is zero. In case of unfavorable, d. H. high, coefficients of friction between the friction member and abzubremsendem element, however, are relatively high tensile forces applied by the actuator to hold the friction member and prevent it from slipping. If the actuator fails in this state, the friction member is taken unhindered and the brake can block suddenly. In the case of a motor vehicle wheel brake this must be prevented in any case.
Um ein Blockieren der Bremse zu verhindern, sind verschiedene Notlösevorrichtungen aus dem Stand der Technik bekannt. Eine derartige Notlösevorrichtung ist dazu vorgesehen, bei einem schwerwiegenden Fehlverhalten, wie z. B. einem Stromausfall oder einem mechanischen Aktuatordefekt, die Zuspannkraft der Bremse vollständig abzubauen. Die Notlösevorrichtung hält dazu üblicherweise mittels eines vorgesehen weiteren Aktuators (Notlöseaktuator) bzw. Elektromotors eine bestimmte Betriebsposition ein. Im Fehlerfall geht sie automatisch beispielsweise unter Krafteinwirkung, beispielsweise der Zuspannkraft oder einer Federkraft, in eine Löseposition über, in der die Bremse vollständig öffnet. Danach ist die Bremse nicht mehr verwendbar, bis die Notlösevorrichtung vom Fahrer bzw. Benutzer manuell oder in einer Werkstatt wieder in die Betriebsposition gebracht wird. Ein unbeabsichtigtes Auslösen sollte daher vermieden werden.In order to prevent the brake from locking, various emergency release devices are known from the prior art. Such emergency release device is intended to be used in a serious misconduct, such. As a power failure or a mechanical Aktuatordefekt to fully reduce the clamping force of the brake. For this purpose, the emergency release device usually maintains a specific operating position by means of a further actuator provided (emergency release actuator) or electric motor. In the event of a fault, it automatically moves, for example, under the action of force, for example the application force or a spring force, into a release position in which the brake fully opens. Thereafter, the brake is no longer usable until the emergency release device by the driver or user manually or in a workshop is returned to the operating position. Unintentional triggering should therefore be avoided.
Die Kraft, die der Notlöseaktuator aufwenden muss, um die Notlösevorrichtung in der Betriebsposition zu halten, ist üblicherweise von der Reibkraft der Bremse abhängig. Dabei muss der Aktuator die Betriebsposition auch dann exakt einhalten, wenn das Bremsmoment rasch variiert. Kann die zugehörige Regelung eine rasche Variation nicht mehr ausgleichen, kann es zu einem ungewollten Übergang der Notlösevorrichtung in die Löseposition kommen. In der Folge kann die Bremse keine Bremskraft mehr zur Verfügung stellen, was zu kritischen Fahrzeugzuständen oder gar zu Unfällen führen kann. Im Stand der Technik sind keine Ansätze bekannt, um dieses Problem zu lösen, da es sich bei derartigen Bremsen um eine relativ neue Technologie handelt.The force which the emergency release actuator must expend to keep the emergency release device in the operating position is usually dependent on the frictional force of the brake. The actuator must also comply with the operating position exactly when the braking torque varies rapidly. If the associated regulation can no longer compensate for a rapid variation, an undesired transition of the emergency release device into the release position may occur. As a result, the brake can no longer provide braking power, which can lead to critical vehicle conditions or even accidents. In the prior art, no approaches are known to solve this problem, since such brakes are a relatively new technology.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzugeben, mit der die beschriebenen Probleme überwunden werden und der Betrieb einer Bremse mit einer Notlösevorrichtung verbessert wird.The present invention is therefore based on the object to provide a solution with which the described problems are overcome and the operation of a brake with an emergency release device is improved.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Bremse mit einer Notlösevorrichtung sowie eine entsprechende Bremse mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.This object is achieved by a method for operating a brake with an emergency release device and a corresponding brake with the features of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.
Erfindungsgemäß ist bei einer Bremse mit einer Notlösevorrichtung mit einer Betriebsbremsposition sowie einer Notlöseposition eine Positionsregelung der Notlösevorrichtung in der Betriebsbremsposition vorgesehen, wobei Regelparameter für die Positionsregelung basierend auf, d. h. in Abhängigkeit von, einer Zuspannkraft angepasst werden, insbesondere basierend auf, bzw. in Abhängigkeit von einer zeitlichen Entwicklung der Zuspannkraft. Eine geeignete Kraftfahrzeugbremse weist insbesondere ein erstes Bremselement, ein zweites Bremselement sowie einen Aktuator zum Drücken des ersten an das zweite Bremselement und zum Lösen davon auf.According to the invention, a position control of the emergency release device in the service brake position is provided in a brake with an emergency release device with a service brake position and an emergency release position, wherein control parameters for the position control based on, d. H. depending on, a clamping force to be adjusted, in particular based on, or as a function of a temporal development of the clamping force. A suitable motor vehicle brake has in particular a first brake element, a second brake element and an actuator for pressing the first to the second brake element and for releasing thereof.
Bevorzugt handelt es sich um eine selbstverstärkende Bremse. It is preferably a self-energizing brake.
Bevorzugt handelt es sich um eine Bremse für ein Kraftfahrzeug.It is preferably a brake for a motor vehicle.
Bei der Regelung wird zweckmäßigerweise der Positionsistwert als Regelgröße erfasst und an den Positionssollwert als Führungsgröße angeglichen. Wie allgemein üblich, kann die Regelung über Regelparameter eingestellt werden. Geeignete Parameter sind beispielsweise der Proportionalanteil (P), der Integralanteil (I) und der dämpfende Anteil (D). Erfindungsgemäß werden die Regelparameter basierend auf der Zuspannkraft und insbesondere deren zeitlicher Entwicklung angepasst. Bei herkömmlichen Regelungen läuft der Ist-Wert dem Soll-Wert bei einer Änderung der Regelumgebung immer nach, da eine gewisse Rechen- und Stellzeit notwendig ist. Dies kann dazu führen, dass auf bestimmte Anforderungen nicht rechtzeitig reagiert werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Regelparameter durch eine Vorhersagestrategie für das Motormoment bzw. die Haltekraft eines anderen Halteglieds angepasst. Dadurch kann die Regelung mit ihren Parametern im wesentlichen ohne Totzeiten, welche in der Regel durch Sensoren und Softwareschleifen erzeugt werden, an die Zuspann- und/oder Reibkraft angepasst werden. In der Folge ist mit geringerem Rechenaufwand ein genaueres und schnelleres Ergebnis der Positionsregelung und eine Einsparung von Systemressourcen erreichbar.In the control, the actual position value is expediently detected as a controlled variable and adjusted to the position setpoint as a reference variable. As usual, the control can be adjusted via control parameters. Suitable parameters are, for example, the proportional component (P), the integral component (I) and the damping component (D). According to the invention, the control parameters are adjusted based on the application force and in particular their time evolution. In conventional regulations, the actual value always follows the target value when the control environment changes, since a certain computing and positioning time is necessary. This can mean that certain requirements can not be responded to in a timely manner. In the method according to the invention, the control parameters are adapted by a prediction strategy for the engine torque or the holding force of another holding member. As a result, the control with its parameters substantially without dead times, which are usually generated by sensors and software loops, are adapted to the application and / or friction force. As a result, with less computational effort a more accurate and faster result of the position control and a saving of system resources can be achieved.
Vorteilhafterweise werden die Parameter für die Positionsregelung der Notlösevorrichtung basierend auf einer linearen Extrapolation der Zuspannkraft über die Zeit angepasst. Es handelt sich dabei um eine einfach durchzuführende, aber dennoch wirkungsvolle Art der Anpassung.Advantageously, the parameters for the position control of the emergency release device are adjusted based on a linear extrapolation of the application force over time. It is an easy-to-do, yet effective way of adapting.
Es ist ebenso zweckmäßig, wenn die Parameter für die Positionsregelung der Notlösevorrichtung basierend auf einer polynomischen Extrapolation der Zuspannkraft über die Zeit angepasst werden. Bei einem Polynomansatz kann unter einer gewissen Erhöhung des Rechenaufwands das Ergebnis verbessert werden.It is also expedient if the parameters for the position control of the emergency release device are adapted over time based on a polynomial extrapolation of the application force. In a polynomial sentence, the result can be improved with a certain increase of the computational effort.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Parameter für die Positionsregelung der Notlösevorrichtung basierend auf einer Zuspannkraftanforderung eines zentralen Bremssteuergeräts angepasst werden. Als zentrales Bremssteuergerät kann insbesondere ein Steuergerät mit integrierter Schlupfregelung (Antiblockiersystem, ABS) oder Fahrzeugstabilitätsalgorithmen verwendet werden. Dies ermöglicht der Positionsregelung in besonders einfacher Weise zu berücksichtigen, dass sich die Zuspanndynamik einer Bremse bei Erreichen der gewünschten Zuspannkraft abrupt ändert. Im Fall einer ABS-Regelung ist dieser Ansatz besonders vorteilhaft für die Positionsregelung der Notlösevorrichtung zu verwenden, weil sich einerseits die Zuspannkraftanforderung an den Bremsaktuator stochastisch ändert, wohingegen der Bremsaktuator andererseits einer geänderten Vorgabe der Zuspannkraft erst mit einer gewissen Verzögerung folgen wird. Die Positionsregelung erhält somit die Möglichkeit, die Zuspannkraftdynamik im wesentlichen vorausschauend zu ermitteln.It is particularly advantageous if the parameters for the position control of the emergency release device are adjusted based on a application force request of a central brake control device. As a central brake control device, in particular a control device with integrated slip control (antilock braking system, ABS) or vehicle stability algorithms can be used. This allows the position control in a particularly simple manner to take into account that the clamping dynamics of a brake abruptly changes when reaching the desired application force. In the case of an ABS control, this approach is particularly advantageous for the position control of the emergency release device to use, because on the one hand, the application force request to the brake actuator stochastically changes, whereas the brake actuator on the other hand, a changed specification of the application force will follow only with a certain delay. The position control thus obtains the possibility of determining the application force dynamics substantially in a forward-looking manner.
Vorteilhafterweise werden die Parameter für die Positionsregelung der Notlösevorrichtung basierend auf einem Verhältnis zwischen der Zuspannkraft und einem zugehörigen Antriebsmoment des Aktuators angepasst. Die Momenten-/Kraftübersetzung (Nm/kN) zwischen dem notwendigen Motormoment und der Zuspannkraft kann insbesondere bei niedrigen Zuspannkräften regelmäßig ermittelt und in die Regelparameter eingeführt werden. Dies beeinflusst die Regelung besonders günstig, da die genannte Übersetzung in einem weiten Rahmen bis zu einem Faktor 4 variieren kann.Advantageously, the parameters for the position control of the emergency release device are adjusted based on a relationship between the application force and an associated drive torque of the actuator. The moment / force ratio (Nm / kN) between the necessary engine torque and the application force can be determined regularly, especially at low application forces, and introduced into the control parameters. This has a particularly favorable effect on the control since the said ratio can vary within a wide range up to a factor of 4.
Eine erfindungsgemäße Bremse weist eine Notlösevorrichtung, eine Positionsregelvorrichtung für eine Positionsregelung der Notlösevorrichtung in der Betriebsbremsposition und Berechnungs- und Anpassungsmittel zum Anpassen von Parametern für die Positionsregelung basierend auf einer Berechnung unter Berücksichtigung einer Zuspannkraft auf. Vorteilhafterweise weist sie darüber hinaus Mittel auf, um eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.A brake according to the invention has an emergency release device, a position control device for a position control of the emergency release device in the service brake position and calculation and adjustment means for adjusting parameters for the position control based on a calculation taking into account a clamping force. Advantageously, it also has means to perform an embodiment of the method according to the invention.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit weist Berechnungs- und Anpassungsmittel zum Anpassen von Parametern für die Positionsregelung basierend auf einer Berechnung unter Berücksichtigung einer Zuspannkraft auf. Vorteilhafterweise können die Berechnungs- und Anpassungsmittel zur Durchführung anderer Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet sein.A computing unit according to the invention has calculation and adaptation means for adapting parameters for position control based on a calculation taking into account a clamping force. Advantageously, the calculation and adaptation means can be designed to carry out other embodiments of the method according to the invention.
Bevorzugt handelt es sich bei der Recheneinheit um eine Positionsregelvorrichtung.Preferably, the arithmetic unit is a position control device.
Ein erfindungsgemäßes Computer- bzw. Mikroprozessorprogramm enthält Programmcodemittel, um ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer erfindungsgemäßen Recheneinheit, insbesondere einem Steuergerät in einem Kraftfahrzeug, ausgeführt wird.A computer or microprocessor program according to the invention contains program code means for carrying out a method according to the invention when the computer program is executed on a computer or a corresponding computing unit, in particular a computer unit according to the invention, in particular a control unit in a motor vehicle.
Ein erfindungsgemäßes Computer- bzw. Mikroprozessorprogrammprodukt beinhaltet Programmcodemittel, die auf einem maschinen- bzw. computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer, einem Mikroprozessor oder auf einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere einer erfindungsgemäßen Recheneinheit, insbesondere einem Steuergerät in einem Kraftfahrzeug, ausgeführt wird. Geeignete Datenträger sind insbesondere Disketten, Festplatten, ROM, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, u. a. m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) und Fahrzeugnetze (Body-Bus, Infotainment-Bus etc.) oder Luftschnittstellen (Mobilfunk) ist möglich.A computer or microprocessor program product according to the invention contains program code means which are stored on a machine or computer-readable data carrier in order to carry out a method according to the invention, if the program product is executed on a computer, a microprocessor or on a corresponding computing unit, in particular a computer unit according to the invention, in particular a control unit in a motor vehicle. Suitable data carriers are in particular floppy disks, hard disks, ROM, flash memory, EEPROMs, CD-ROMs, etc. Also a download of a program via computer networks (Internet, Intranet, etc.) and vehicle networks (body bus, infotainment bus, etc.) or air interfaces (Mobile) is possible.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described below in detail with reference to the drawings.
Figurenbeschreibungfigure description
Die bewegliche Keilplatte
Bei einer Betätigung der Bremse
Die dargestellte Keilbremse ist mit einer Nacheinstelleinrichtung und einer Notlösevorrichtung ausgestattet, die hier jeweils als Ganzes mit den Bezugszeichen
Die Nachstelleinrichtung
Die Keil-Anordnung dient auch dazu, einen Teil der Zuspannkraft FZ quer zur Zuspannkraft FZ umzulenken. Die abgeleitete Kraft FQ wird durch die Spindel
Die Notlösevorrichtung
Die in der
Die Kurvenscheiben
Im Normalbetrieb sind die Wälzkörper bzw. das Wälzlager
Um die Kurvenscheibe
Um von der Betriebsbremsposition
Auf die Betriebsbremsposition
Die Notauslösung der Bremse
Die
In
Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine lineare Extrapolation durchgeführt, um den voraussichtlich nächsten Wert der Zuspannkraft zu bestimmen. Dazu wird eine lineare Anpassung
In
Es ist erkennbar, dass der Wert der Zuspannkraft Fz regelmäßig bis zu einem hohen Wert ansteigt und dann relativ rasch bis zu einem niedrigen Wert abfällt. Beispielsweise ist eine derartige Stufe des Zuspannkraftverlaufs bis zu einem Maximalwert
In den
Es versteht sich, dass die gezeigte Bremse und Notlösevorrichtung nur beispielhaft und nicht begrenzend verstanden werden sollen. Ebenso können anders ausgestaltete Bremsen oder Notlösevorrichtungen mit oder ohne Nachstellmechanismus und mit zwei oder mehr Positionen, die auch direkt im Kraftfluss angeordnet sein können, verwendet werden.It is understood that the brake and emergency release device shown should be understood as illustrative and not limiting. Likewise, differently designed brakes or emergency release devices with or without adjustment mechanism and with two or more positions, which may also be arranged directly in the power flow can be used.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bremsbelagbrake lining
- 22
- Keilplattewedge plate
- 33
- Bremsscheibebrake disc
- 44
- Wälzlagerroller bearing
- 55
- Keilflächewedge surface
- 66
- Druckplatteprinting plate
- 77
- NacheinstelleinrichtungNacheinstelleinrichtung
- 88th
- Keilwedge
- 99
- Spindelspindle
- 1010
- Widerlager-ElementsAbutment element
- 1111
- Bremssattelcaliper
- 1212
- Notlösevorrichtungemergency release
- 13, 1413, 14
- Kurvenscheibencams
- 1515
- Wälzkörperrolling elements
- 1616
- Antriebdrive
- 1717
- Widerlagerabutment
- 1818
- Bremsebrake
- 1919
- Kurvenflächencurved surfaces
- 20–2520-25
- Segmentesegments
- 2626
- Keilflächewedge surface
- 2727
- Keilflächewedge surface
- 2828
- Rastnasenlocking lugs
- 2929
- Keilflächenwedge surfaces
- 3030
- PositionsriegelvorrichtungPosition locking device
- 3131
- Aktuatoractuator
- 3232
- Datenzufuhrdata feed
- 6060
- Diagrammdiagram
- 6161
- x-AchseX axis
- 6262
- y-Achsey-axis
- 63–6763-67
- Messwertereadings
- 6868
- extrapolierter Wertextrapolated value
- 6969
- lineare Anpassunglinear adjustment
- 7070
- Diagrammdiagram
- 7171
- x-AchseX axis
- 7272
- y-Achsey-axis
- 7373
- ZuspannkraftverlaufZuspannkraftverlauf
- 7474
- hoher Wert der Zuspannkrafthigh value of the clamping force
- 7575
- niedriger Wert der Zuspannkraftlow value of the clamping force
- 7676
- Ausschnittneckline
- 8181
- Vorhersageverlauf basierend auf linearer ExtrapolationPrediction curve based on linear extrapolation
- 8282
- Vorhersageverlauf basierend auf einer Zuspannkraftanforderung eines BremssteuergerätsPrediction course based on a clamping force request of a brake control device
- FQ F Q
- abgeleitete Kraftderived force
- FZ F Z
- Zuspannkraftclamping force
- tt
- ZeitTime
- II
- ParkbremspositionParking brake position
- IIII
- BetriebsbremspositionService brake position
- IIIIII
- NotlösepositionNotlöseposition
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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