DE102007030800A1

DE102007030800A1 - Method for controlling a mechanical output of a gearbox

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Publication number: DE102007030800A1
Application number: DE200710030800
Authority: DE
Inventors: Willi Nagel; Herbert Vollert; Chi-Thuan Cao; Bertram Foitzik; Bernd Goetzelmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2009-01-08
Also published as: WO2009003926A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung beispielsweise einer Spannkraft (FS) einer elektromechanischen Reibungsbremse (6). Dazu werden ein Drehwinkel (phiA) an einem Ausgang und ein Drehwinkel (phiE) an einem Eingang eines Getriebes (1) gemessen, es wird ihr Verhältnis gebildet und eine Getriebeübersetzung (i) abgezogen. Der errechnete Wert ist eine Abweichung (Delta). Bei unbelastetem Getriebe (1) ist das Verhältnis der Drehwinkel (phiA/phiE) gleich der Getriebeübersetzung (i), die Abweichung (Delta) ist Null. Eine Änderung der Abweichung (Delta) vom Wert Null ist ein Maß für eine mechanische Belastung, beispielsweise ein Moment des Getriebes (1).The invention relates to a method for regulating, for example, a clamping force (F S ) of an electromechanical friction brake (6). For this purpose, a rotation angle (phi A ) at an output and a rotation angle (phi E ) at an input of a transmission (1) are measured, their ratio is formed and a gear ratio (i) deducted. The calculated value is a deviation (delta). When the transmission (1) is unloaded, the ratio of the angles of rotation (phi A / phi E ) is equal to the gear ratio (i), the deviation (delta) is zero. A change in the deviation (delta) from the value zero is a measure of a mechanical load, for example a moment of the transmission (1).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer mechanischen Ausgangsgröße eines Getriebes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Mit mechanischer Ausgangsgröße ist ein Moment oder eine Kraft eines Getriebeausgangs gemeint.The The invention relates to a method for controlling a mechanical Output size of a gearbox with the features of the preamble of claim 1. With mechanical output is meant a moment or force of a transmission output.

Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung einer Spannkraft einer elektromechanischen Fahrzeugbremse oder allgemein einer elektromechanischen Reibungsbremse vorgesehen. Die Erfindung wird deswegen anhand dieser vorgesehenen Anwendung erläutert werden, anhand der sich die Erfindung anschaulich erläutern lässt. Die Erfindung ist deswegen nicht auf die vorgesehene Anwendung, also nicht auf die Regelung einer elektromechanischen Reibungsbremse beschränkt. Vielmehr ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Regelung einer mechanischen Ausgangsgröße eines Getriebes allgemein und unabhängig von dessen Verwendung.Especially is the inventive method for control a clamping force of an electromechanical vehicle brake or generally one provided electromechanical friction brake. The invention is therefore explained on the basis of this intended application will be explained with reference to the invention leaves. The invention is therefore not intended Application, so not to the regulation of an electromechanical Friction brake limited. Rather, it allows the inventive method, the control of a mechanical output of a transmission in general and regardless of its use.

Elektromechanische Reibungsbremsen sind an sich bekannt. Beispielhaft wird auf die Offenlegungsschrift DE 102 01 555 A1 verwiesen, die als Scheibenbremse ausgeführt ist. Die bekannte Reibungsbremse weist einen Reibbremsbelag auf, der zur Betätigung der Bremse gegen eine Bremsscheibe drückbar ist, die verallgemeinernd auch als Bremskörper bezeichnet werden kann. Zum Andrücken des Reibbremsbelags gegen die Bremsscheibe weist die bekannten Reibungsbremse einen Elektromotor, ein Untersetzungsgetriebe und ein Rotations-/Translations-Umsetzungsgetriebe auf. Das Rotations-/Translations-Umsetzungsgetriebe kann beispielsweise ein Schraubgetriebe sein, es setzt eine Drehbewegung des Untersetzungsgetriebes in eine Translationsbewegung zum Verschieben des Reibbremsbelags und zum Andrücken des Reibbremsbelags an die Bremsscheibe um.Electromechanical friction brakes are known per se. An example is given to the published patent application DE 102 01 555 A1 referenced, which is designed as a disc brake. The known friction brake has a friction brake pad, which can be pressed against the brake disc to actuate the brake, which can also be referred to as a brake body in general terms. For pressing the friction brake lining against the brake disk, the known friction brake on an electric motor, a reduction gear and a rotation / translation conversion gear. The rotation / translation conversion gear may be, for example, a helical gear, it sets a rotational movement of the reduction gear in a translational movement for moving the Reibbremsbelags and for pressing the friction brake pad to the brake disc.

Die bekannte Reibungsbremse weist eine Selbstverstärkung auf. Dazu stützt sich der Reibbremsbelag an einer Keilfläche ab, die in einem Winkel zur Bremsscheibe angeordnet ist. Der bei betätigter Reibungsbremse gegen die Bremsscheibe gedrückte Reibbremsbelag wird von der drehenden Bremsscheibe mit einer Reibungskraft in Drehrichtung beaufschlagt. Die Reibungskraft beaufschlagt den Reibbremsbelag in einen enger werdenden Keilspalt zwischen der Keilfläche und der Bremsscheibe. Eine Abstützung des Reibbremsbelags an der Keilfläche bewirkt nach dem Keilprinzip eine Abstützkraft senkrecht zur Keilfläche, die eine Komponente senkrecht zur Bremsscheibe aufweist. Die zur Bremsscheibe senkrechte Komponente der Abstützkraft ist eine Andruckkraft, die den Reibbremsbelag zusätzlich zu einer von der Betätigungseinrichtung aufgebrachten Andruckkraft gegen die Bremsscheibe drückt und somit die Bremskraft erhöht. Es sind andere Selbstverstärkungsmechanismen bekannt. Auch ist die Erfindung weder auf eine Reibungsbremse mit Selbstverstärkung noch auf Scheibenbremsen beschränkt, sie ist auch für andere Bremsenbauformen, beispielsweise Trommelbremsen oder für sonstige Anwendungen gedacht.The known friction brake has a self-reinforcing. For this purpose, the friction brake pad is supported on a wedge surface from, which is arranged at an angle to the brake disc. The at pressed friction brake pressed against the brake disc Friction brake pad is from the rotating brake disc with a frictional force acted upon in the direction of rotation. The frictional force acts on the Friction brake pad in a narrowing wedge gap between the wedge surface and the brake disc. A support of the friction brake pad on the wedge surface causes a support force perpendicular to the wedge principle to the wedge surface, which is a component perpendicular to the brake disc having. The vertical to the brake disc component of the supporting force is a pressure force that the friction brake pad in addition to a pressure applied by the actuator pressure presses against the brake disc and thus the braking force elevated. These are other self-reinforcing mechanisms known. Also, the invention is not limited to a friction brake Self-reinforcement still limited to disc brakes, It is also for other brake designs, for example Drum brakes or intended for other applications.

An der bekannten Reibungsbremse wird die Spannkraft, also die Kraft, mit der der Reibbremsbelag gegen die Bremsscheibe gedrückt wird, mit einem Drucksensor gemessen, der zwischen einem Reibbremsbelag und einem Bremssattel angeordnet ist. Der Drucksensor ist beispielsweise ein Piezo-Element. Als alternative Möglichkeit schlägt die genannte Offenlegungsschrift die Messung einer elastischen Verformung des Bremssattels mittels eines Dehnungsmessstreifens vor.At the known friction brake is the clamping force, so the force with the friction brake pad pressed against the brake disc is measured with a pressure sensor between a friction brake pad and a caliper is arranged. The pressure sensor is for example a piezo element. As an alternative option suggests the said disclosure the measurement of elastic deformation of the caliper by means of a strain gauge.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 misst Getriebestellungen an zwei verschiedenen, antriebsverbundenen Stellen des Getriebes und regelt deren Abweichung voneinander als Regelgröße, also als zu regelnde Größe oder Istwert. Eine Getriebestellung im Sinne der Erfindung ist eine Winkellage einer Getriebewelle oder deren Drehwinkel, d. h. die Anzahl der zurückgelegten Umdrehungen und Teilumdrehungen. Bei einer Verschiebebewegung eines translatorischen Getriebes ist die Position oder der Weg des verschobenen Getriebeteils die Getriebestellung im Sinne der Erfindung. Getriebestellungen sind also Stellungen, Winkel oder Wege von Teilen des Getriebes, die bei einem Antrieb des Getriebes bewegt werden. Antriebsverbundene Stellen des Getriebes im Sinne der Erfindung sind bewegliche Teile des Getriebes, beispielsweise also Wellen, deren eine die andere unmittelbar oder mittelbar antreibt.The inventive method with the features of Claim 1 measures gear positions at two different, drive-connected points of the gearbox and regulates their deviation from each other as a controlled variable, that is, as a variable or actual value to be controlled. A Gear position in the context of the invention is an angular position of a Gear shaft or its rotation angle, d. H. the number of times traveled Revolutions and partial revolutions. In a sliding movement of a translational gear is the position or the path of the shifted Gear part, the gear position in the context of the invention. gear positions are therefore positions, angles or paths of parts of the gearbox, which are moved in a drive of the transmission. drive Related Positions of the transmission in the context of the invention are moving parts of the transmission, for example, waves, one of which the other driving directly or indirectly.

Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend die Messung an einer Getriebeeingangswelle und an einer Getriebeausgangswelle angenommen. Die Getriebeeingangs- und -ausgangswelle drehen sich bei unbelastetem Getriebe im Verhältnis einer Getriebeübersetzung zueinander. Das Verhältnis der Umdrehungen der beiden Wellen ist konstant und gleich der Getriebeübersetzung oder ihres Kehrwerts. Die Proportionalität gilt auch bei der Annahme eines spielfreien und starren Getriebes, bei dem sich die Getriebeteile unter Belastung nicht verformen. In der Praxis erfolgt unter Belastung eine elastische Verformung der antriebsverbundenen Teile des Getriebes, die hier als Getriebeelastizität bezeichnet werden soll. Die Getriebeelastizität hat zur Folge, dass sich die Getriebeeingangs- und -ausgangswelle nicht nur im Verhältnis der Getriebeübersetzung, also proportional zueinander bewegen bzw. drehen, sondern es erfolgt eine zusätzliche Verdrehung der Getriebeausgangswelle in Bezug zur Getriebeeingangswelle durch die Belastung des Getriebes auf Grund der Getriebeelastizität. Diese zusätzliche Verdrehung der Getriebeausgangswelle in Bezug auf die Getriebeeingangswelle ist in eindeutiger Weise, wenn auch nicht unbedingt proportional, von der Belastung des Getriebes, also beispielsweise einem Ausgangsmoment des Getriebes abhängig. Die Verdrehung der Getriebeausgangswelle in Bezug auf die Getriebeeingangswelle ist folglich ein Maß für die mechanische Belastung des Getriebes. Wird die Verdrehung der Getriebeausgangswelle in Bezug auf die Getriebeeingangswelle geregelt, wie es die Erfindung vorsieht, wird automatisch auch ein vom Getriebe ausgeübtes Moment oder bei einem Translationsgetriebe eine Kraft geregelt. Zur Regelung ist es nicht notwendig, die tatsächliche Höhe des Moments oder der Kraft zu kennen, die Abhängigkeit des Moments oder der Kraft von der Verdrehung der Getriebeausgangswelle in Bezug auf die Getriebeeingangswelle bei Belastung des Getriebes muss deswegen nicht bekannt sein.To explain the method according to the invention, the measurement on a transmission input shaft and on a transmission output shaft is assumed below. The transmission input and output shaft rotate at unloaded gear ratio of a gear ratio to each other. The ratio of the revolutions of the two shafts is constant and equal to the gear ratio or its reciprocal. The proportionality also applies to the assumption of a backlash-free and rigid gearbox in which the gear parts do not deform under load. In practice, under load, an elastic deformation of the drive-connected parts of the transmission, which should be referred to here as the transmission elasticity. The gear elasticity has the consequence that the Getriebeein Gangs- and output shaft not only in the ratio of the gear ratio, ie proportionally to move or rotate, but there is an additional rotation of the transmission output shaft with respect to the transmission input shaft by the load of the transmission due to the transmission elasticity. This additional rotation of the transmission output shaft with respect to the transmission input shaft is in a unique way, although not necessarily proportional, of the load of the transmission, so for example an output torque of the transmission dependent. The rotation of the transmission output shaft with respect to the transmission input shaft is thus a measure of the mechanical load on the transmission. If the rotation of the transmission output shaft is regulated in relation to the transmission input shaft, as provided for by the invention, a force exerted by the transmission is also automatically regulated, or in the case of a translatory transmission, a force. For control, it is not necessary to know the actual magnitude of the torque or the force, the dependence of the torque or the force of the rotation of the transmission output shaft with respect to the transmission input shaft under load of the transmission must therefore not be known.

Die Verdrehung der Getriebeausgangswelle in Bezug auf die Getriebeeingangswelle unter Belastung wird verallgemeinernd als Abweichung der Getriebestellungen an den beiden verschiedenen antriebsverbundenen Stellen bezeichnet, wobei die Stellen nicht der Getriebeeingang und der Getriebeausgang sein müssen, es kann beispielsweise auch an einer Zwischenwelle des Getriebes gemessen werden. Werden die Anzahl der Umdrehungen und Teilumdrehungen gemessen, ist deren Verhältnis bei unbelastetem Getriebe gleich der Getriebeübersetzung oder ihrem Kehrwert. Die Differenz des Verhältnisses der gemessenen Getriebestellungen von der Getriebeübersetzung oder ihrem Kehrwert bildet die zu regelnde Abweichung, die in eindeutiger Weise abhängig von der Belastung des Getriebes, also ein Maß für das Moment oder die Kraft am Getriebeausgang ist.The Rotation of the transmission output shaft with respect to the transmission input shaft under load is generalized as a deviation of the gear positions at the two different drive-connected points, where the digits are not the transmission input and the transmission output For example, it can also be on an intermediate shaft of the transmission are measured. Be the number of revolutions and Part revolutions measured, their ratio is at unloaded Gear equal to the gear ratio or its reciprocal. The difference between the ratio of measured gear positions from the gear ratio or its reciprocal forms the to be regulated deviation, which is clearly dependent from the load of the gearbox, so a measure of the moment or force is at the transmission output.

Die Getriebestellungen lassen sich beispielsweise mit Hall-Sensoren, Inkrementalmessern und anderen Drehwinkelsensoren einfach und preisgünstig messen. Wird das Getriebe von einem Elektromotor angetrieben, weist dieser oftmals ohnehin einen Drehwinkelsensor auf, dessen Signal als Getriebestellung am Getriebeeingang verwendet werden kann. Bei beispielsweise einem elektronisch kommutierten Elektromotor ist der Drehwinkel ohnehin verfügbar. Die Erfindung ermöglicht in einfacher und preisgünstiger Weise eine Regelung der mechanischen Ausgangsgröße eines Getriebes, also dessen Moment oder Kraft am Getriebeausgang. Die Messung ist mit zwei Dreh-(Winkel-)Sensoren möglich, ein aufwändiger Kraft- oder Momentsensor sind nicht erforderlich. Weist ein das Getriebe antreibender Elektromotor einen Drehwinkelsensor auf, ist lediglich ein zusätzlicher Drehwinkelsensor notwendig. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass im Reversierbetrieb, also bei Umkehrung der Drehrichtung, ein Getriebespiel messbar ist.The Gear positions can be, for example, with Hall sensors, Incremental knives and other rotation angle sensors simple and inexpensive measure up. If the transmission is driven by an electric motor, points this often a rotation angle sensor anyway, whose signal can be used as gear position on the transmission input. at For example, an electronically commutated electric motor the angle of rotation is available anyway. The invention allows in a simple and inexpensive way a scheme of mechanical output of a transmission, so its moment or force at the transmission output. The measurement is with two turn (angle) sensors possible, a complex Force or torque sensor are not required. Instructs that Gear driving electric motor on a rotation angle sensor is on only an additional rotation angle sensor necessary. One Another advantage of the invention is that in Reversierbetrieb, ie when reversing the direction of rotation, a gear play is measurable.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.The Subclaims have advantageous refinements and developments the invention specified in claim 1 to the subject.

Um eine möglichst hohe Auflösung zu erreichen, sollten die beiden Messstellen im Sinne einer gedachten Antriebswirkungslinie möglichst weit voneinander entfernt sein, so dass die Getriebeelastizität eine große Abweichung der beiden gemessenen Größen bewirkt. Die Ansprüche 2 und 4 sehen deswegen eine Messung an einem Getriebeeingang und an einem Getriebeausgang vor. Anstatt am Getriebeausgang kann, sofern möglich, auch an einer mit dem Getriebe angetriebenen Vorrichtung, beispielsweise an einer elektromechanischen Reibungsbremse, beispielsweise die Verschiebung eines Reibbremsbelags gemessen werden. Das ist Gegenstand des Anspruchs 6. Bei einem Untersetzungsgetriebe werden die Drehwinkel der Getriebewellen bzw. ein Stellweg eines Translationsgetriebes zum Getriebeausgang hin kleiner, wodurch sich eine Messgenauigkeit verringert. Das kann Grund sein, nicht am Getriebeausgang, sondern in Antriebswirkungsrichtung näher am Getriebeeingang, also beispielsweise an einer Zwischenwelle eines beispielsweise mehrstufigen Getriebes zu messen. Das sieht Anspruch 5 vor. Als Eingangsgröße kann auch die Winkelstellung einer Motorwelle bzw. eines Rotors eines Antriebsmotors des Getriebes gemessen werden. Das bietet sich insbesondere an, wenn der Antriebsmotor einen Rotorlagesensor aufweist, dessen Signal verwendet werden kann. Das ist Gegenstand des Anspruchs 3.Around should achieve the highest possible resolution the two measuring points in the sense of an imaginary drive effect line be as far apart as possible, so that the transmission elasticity a large deviation of the two measured quantities causes. The claims 2 and 4 therefore see a measurement at a transmission input and at a transmission output. Instead of at the transmission output can, if possible, also at a with the gear driven device, for example on a electromechanical friction brake, for example, the displacement a Reibbremsbelags be measured. That is the subject of the claim 6. In a reduction gear, the rotational angles of the gear shafts or a travel of a translation gear to the transmission output smaller, which reduces measurement accuracy. That can Reason, not at the transmission output, but in the drive direction closer to the transmission input, so for example at one To measure intermediate shaft of a multi-stage transmission, for example. This provides claim 5. As input can also the angular position of a motor shaft or a rotor of a drive motor of the transmission are measured. This is especially useful when the drive motor has a rotor position sensor whose signal can be used. This is the subject of claim 3.

Anspruch 8 sieht vor, aus der Getriebeelastizität und den beiden gemessenen Getriebestellungen die mechanische Ausgangsgröße des Getriebes, also dessen Moment oder Kraft zu ermitteln. Statt der mechanischen Ausgangsgröße kann im Falle einer elektromechanischen Reibungsbremse auch deren Spannkraft ermittelt werden. Die Getriebeelastizität lässt sich jedenfalls im statischen Zustand experimentell ermitteln (Anspruch 8).claim 8 provides, from the transmission elasticity and the two measured transmission positions the mechanical output variable of the transmission, so determine its moment or force. Instead of The mechanical output can be in the case of an electromechanical Friction brake and their clamping force can be determined. The transmission elasticity leaves In any case, determine experimentally in the static state (claim 8th).

Anspruch 7 sieht eine Überwachung der Abweichung der beiden gemessenen Getriebestellungen voneinander vor. Überschreitet die Abweichung einen vorgegebenen zulässigen Wert, kann das ein Hinweis auf einen Sensorfehler oder einen Schaden in der Kraft- oder Momentenübertragung sein. Dabei kann die Höhe der zulässigen Abweichung abhängig von der Drehung des Getriebes, also beispielsweise der Zustellung der Reibungsbremse sein, mit der die Spannkraft der Reibungsbremse und damit die mechanische Ausgangsgröße des Getriebes und die Abweichung der beiden gemessenen Getriebestellungen voneinander steigt. Die überwachte Abweichung der beiden gemessenen Getriebestellungen kann also in Abhängigkeit von einer der beiden gemessenen Getriebestellungen bewertet werden. Die Überwachung dient der Überwachung des Getriebes und evtl. des Gesamtsystems, also des Getriebes mit seinem Antriebsmotor und/oder seiner angeschlossenen Komponenten, beispielsweise einer Bremse.Claim 7 provides a monitoring of the deviation of the two measured gear positions from each other. If the deviation exceeds a predetermined permissible value, this can be an indication of a sensor error or damage in the transmission of force or torque. In this case, the amount of permissible deviation depending on the rotation of the transmission, so for example the delivery of the friction brake, with which the clamping force of the friction brake and thus the mechanical output of the transmission and the deviation of the two measured gear positions increases from each other. The monitored deviation of the two measured transmission positions can therefore be evaluated as a function of one of the two measured transmission positions. The monitoring is used to monitor the transmission and possibly the entire system, so the transmission with its drive motor and / or its connected components, such as a brake.

Gegenstand des Anspruchs 11 ist die Ermittlung eines Anlagepunkts eines Reibbremsbelags einer mit dem Getriebe betätigten Reibungsbremse an einem zu bremsenden Bremskörper, beispielsweise einer Bremsscheibe. Anlagepunkt meint die Getriebestellung, bei der der Reibbremsbelag beim Zustellen nach Überwindung eines Luftspiels der Reibungsbremse in Anlage an den Bremskörper kommt. Bis zum Anlagepunkt ist das Getriebe mechanisch unbelastet, die beiden gemessenen Getriebestellungen stehen im Verhältnis der Getriebeübersetzung oder ihres Kehrwerts zueinander. Wird die Reibungsbremse bei am Bremskörper anliegendem Reibbremsbelag stärker zugespannt, erhöht sich die Spannkraft und mit ihr ein das Getriebe belastendes Moment. Dadurch weichen die beiden gemessenen Getriebestellungen vom Übersetzungsverhältnis des Getriebes oder seines Kehrwerts ab. Der Anlagepunkt des Reibbremsbelags am Bremskörper der Reibungsbremse lässt sich auf diese Weise ermitteln.object of claim 11 is the determination of an investment point of a friction brake lining a gear operated friction brake on a Brake body to be braked, such as a brake disc. Anlagepunkt means the gear position, where the friction brake lining when delivering after overcoming an air clearance of the friction brake comes into contact with the brake body. Until the investment point the gearbox is mechanically unloaded, the two measured gear positions are in the ratio of the gear ratio or their reciprocal value to each other. If the friction brake at the brake body applied friction brake pad stronger, increased the tension and with it a load on the transmission. As a result, the two measured transmission positions deviate from the transmission ratio of the transmission or its reciprocal. The contact point of the friction brake lining on the brake body of the friction brake can be on detect this way.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild eines Verfahrens zur Regelung einer mechanischen Ausgangsgröße eines Getriebes gemäß der Erfindung.The Invention will now be described with reference to a drawing Embodiment explained in more detail. The single figure shows a block diagram of a method for Control of a mechanical output of a Transmission according to the invention.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of invention

Die Zeichnung zeigt ein Zahnradgetriebe 1 als mechanisches Untersetzungsgetriebe und ein Schraubgetriebe 2 als Rotations-/Translations-Umsetzungsgetriebe, das eine rotatorische Bewegung des Zahnradgetriebes 1 in eine translatorische Bewegung umsetzt. Im Ausführungsbeispiel ist mit dem Zahnradgetriebe 1, ein schlupffreies und reibungsarmes Getriebe gewählt worden. Das Zahnradgetriebe 1 kann ein- oder mehrstufig sein, es kann beispielsweise auch ein Planetengetriebe aufweisen. Das Zahnradgetriebe 1 und das Schraubgetriebe 2 können auch als ein Getriebe 3 aufgefasst werden. Der Antrieb des Zahnradgetriebes 1 erfolgt mittels eines Elektromotors 4. Mit dem Zahnradgetriebe 1 und dem Schraubgetriebe 2 bildet der Elektromotor 4 eine Betätigungseinrichtung 5 einer elektromechanischen Reibungsbremse 6, beispielsweise einer Scheibenbremse. Die Reibungsbremse 6 ist insbesondere eine Fahrzeug- oder Radbremse für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug. Die Reibungsbremse 6 kann eine Selbstverstärkung aufweisen. Elektromechanische Reibungsbremsen sind dem Fachmann bekannt und sollen hier nicht näher erläutert werden, weil sie nicht den eigentlichen Gegenstand der Erfindung bilden. Ein erster Drehwinkelsensor 7 misst einen Eingangsdrehwinkel φ_E an einem Getriebeeingang, also einer Eingangselle des Zahnradgetriebes 1. Sofern der Elektromotor 4 einen Drehwinkelsensor aufweist, wie beispielsweise ein elektronisch kommutierter Elektromotor kann dessen Signal verwendet werden.The drawing shows a gear transmission 1 as a mechanical reduction gear and a helical gear 2 as a rotation / translation conversion gear, which is a rotational movement of the gear train 1 translates into a translatory movement. In the embodiment is with the gear transmission 1 , a slip-free and low-friction gear has been chosen. The gear transmission 1 can be one or more stages, it may for example also have a planetary gear. The gear transmission 1 and the helical gearbox 2 can also act as a transmission 3 be understood. The drive of the gearbox 1 done by means of an electric motor 4 , With the gearbox 1 and the helical gear 2 forms the electric motor 4 an actuator 5 an electromechanical friction brake 6 , For example, a disc brake. The friction brake 6 is in particular a vehicle or wheel brake for a motor vehicle, not shown. The friction brake 6 may have a self-boost. Electromechanical friction brakes are known in the art and will not be explained in detail here, because they do not form the actual subject of the invention. A first rotation angle sensor 7 measures an input rotation angle φ _E at a transmission input, ie an input point of the gear transmission 1 , If the electric motor 4 has a rotation angle sensor, such as an electronically commutated electric motor whose signal can be used.

Allgemein kann das Signal eines Rotorlagesensors (sofern vorhanden) des Elektromotors 4 als Eingangsdrehwinkel φ_E zur Regelung verwendet werden. Ein zweiter Drehwinkelsensor 8 misst einen Drehwinkel φ_A an einem Getriebeausgang, also einer Ausgangswelle des Zahnradgetriebes 1. Statt des Drehwinkels am Getriebeausgang des Zahnradgetriebes 1 kann beispielsweise auch ein Stellweg an einem Ausgang des Schraubgetriebes 2 oder eine vom Schraubgetriebe 2 bewirkte Verschiebung eines Reibbremsbelags der Reibungsbremse 6 gemessen werden. Die Drehwinkelsensoren 7, 8 messen volle und Teilumdrehungen einer Getriebeeingangswelle bzw. Motorwelle und einer Getriebeausgangswelle. Es werden also Getriebestellungen an zwei verschiedenen, antriebsverbundenen Stellen, nämlich am Eingang und am Ausgang des Zahnradgetriebes 1 gemessen.In general, the signal of a rotor position sensor (if present) of the electric motor 4 be used as input rotation angle φ _E for control. A second rotation angle sensor 8th measures a rotation angle φ _A at a transmission output, ie an output shaft of the gear transmission 1 , Instead of the angle of rotation at the gearbox output of the gearbox 1 For example, a travel at an output of the helical gear 2 or one of the helical gear 2 caused displacement of a friction brake lining of the friction brake 6 be measured. The rotation angle sensors 7 . 8th measure full and partial revolutions of a transmission input shaft or motor shaft and a transmission output shaft. So there are gear positions at two different, drive-connected points, namely at the entrance and at the output of the gear transmission 1 measured.

Der Elektromotor 4 übt ein Drehmoment M_E auf das Zahnradgetriebe 1 aus, das vom Zahnradgetriebe 1 in ein Moment M_A übersetzt wird, das das Schraubgetriebe 2 antreibt. Das Schraubgetriebe 2 setzt das Moment M_A in eine Spannkraft F_S um, mit der ein Reibbremsbelag der Reibungsbremse 6 gegen einen zu bremsenden Bremskörper, im Falle einer Scheibenbremse also gegen eine Bremsscheibe gedrückt wird. Die elektromechanische Betätigungseinrichtung 5 ist insbesondere in ein Gehäuse eines Bremssattels der Reibungsbremse 6 integriert.The electric motor 4 applies a torque M _E to the gear transmission 1 from the gearbox 1 translated into a moment M _A , which is the helical gear 2 drives. The helical gear 2 sets the moment M _A in a clamping force F _S , with a friction brake lining of the friction brake 6 against a braking body to be braked, that is pressed in the case of a disc brake against a brake disc. The electromechanical actuator 5 is in particular in a housing of a brake caliper of the friction brake 6 integrated.

In einem Rechenglied 9 wird das Verhältnis der beiden Drehwinkel φ_A/φ_E gebildet und eine Getriebeübersetzung i des Zahnradgetriebes 1 abgezogen. Ist das Zahnradgetriebe 1 lastfrei, stehen die Drehwinkel des Getriebeausgangs φ_A und des Getriebeeingangs φ_E des Zahnradgetriebes 1 im Verhältnis der Getriebeübersetzung i. Der Ausgangswert des Rechenglieds 9 ist Null. Steht das Zahnradgetriebe 1 unter Last, überträgt es also ein Moment, verdreht sich auf Grund einer Getriebeelastizität die Getriebeausgangswelle gegenüber der Getriebeeingangswelle, das Verhältnis des Drehwinkels φ_A am Getriebeausgang zum Drehwinkel φ_E am Getriebeeingang weicht von der Getriebeübersetzung i ab und der Ausgangswert des Rechenglieds 9 weicht von Null ab. Der als Abweichung Δ bezeichnete Ausgangswert des Rechenglieds 9 ist ein Maß für ein Moment des Zahnradgetriebes 1 und die Spannkraft F_S, das Moment des Zahnradgetriebes 1 und die Spannkraft F_S sind in eindeutiger, nicht zwingend linearer Weise abhängig von der Abweichung Δ. Durch Regelung der Abweichung Δ lässt sich folglich das Moment des Zahnradgetriebes 1, also beispielsweise dessen Moment M_A am Getriebeausgang und die Spannkraft F_S am Ausgang des Schraubgetriebes 2 bzw. der Reibungsbremse 6 regeln. Nicht notwendig zur Regelung ist die Kenntnis der tatsächlichen Höhe des Moments M_A und der Spannkraft F_S.In a calculator 9 the ratio of the two rotation angle φ _A / φ _{E is} formed and a gear ratio i of the gear transmission 1 deducted. Is the gear transmission 1 load-free, are the rotation angle of the transmission output φ _A and the transmission input φ _{E of} the gear transmission 1 in the ratio of the gear ratio i. The output value of the computing element 9 is zero. Is the gear transmission 1 Under load, so it transmits a moment, twisted due to a transmission elasticity, the transmission output shaft relative to the Getriebeein output shaft, the ratio of the rotation angle φ _A at the transmission output to the rotation angle φ _E at the transmission input deviates from the transmission ratio i and the output value of the computing element 9 deviates from zero. The output value of the computing element, referred to as the deviation Δ 9 is a measure of a moment of gear transmission 1 and the clamping force F _S , the moment of the gear transmission 1 and the clamping force F _S are in a unique, not necessarily linear manner depending on the deviation Δ. By controlling the deviation Δ, consequently, the torque of the gear transmission can be 1 , So for example, its moment M _A at the transmission output and the clamping force F _S at the output of the helical gear 2 or the friction brake 6 regulate. Not necessary for the control is the knowledge of the actual height of the moment M _A and the clamping force F _s .

Ist die Abhängigkeit des Moments M_A des Zahnradgetriebes 1 oder die Abhängigkeit der Spannkraft F_S von der Abweichung Δ bekannt, lässt sich aus der Abweichung Δ das Moment M_A des Zahnradgetriebes 1 und die Spannkraft F_S ermitteln. Letzteres ist im Ausführungsbeispiel im Feld oder Glied 10 symbolisch durch eine Kennlinie dargestellt. Wie gesagt, muss die Abhängigkeit nicht linear, die Kennlinie also keine Gerade sein. Die Abweichung Δ ist wie bereits gesagt das Verhältnis des Drehwinkels φ_A am Ausgang des Zahnradgetriebes 1 zum Drehwinkel φ_E am Eingang des Zahnradgetriebes 1 abzüglich des Übersetzungsverhältnis i des Zahnradgetriebes 1. Die Abhängigkeit zwischen der Spannkraft F_S und der Abweichung Δ lässt sich jedenfalls im statischen Zustand problemlos experimentell ermitteln. Das Rechenglied 9 kann durch analoge Regler oder digital durch eine elektronische Steuerung, einen Mikroprozessor 11 oder dgl. verwirklicht sein, wobei die mit dem Glied 10 symbolisierte Abhängigkeit der Spannkraft F_S von der Abweichung Δ in einem Speicher abgelegt sein kann. Die im Glied 10 geschätzte Spannkraft F_Schätz wird negativ rückgekoppelt und an einer Differenzierstelle 12 mit einem Sollwert F_Soll der Spannkraft verglichen. Der Sollwert F_Soll der Spannkraft kann mit einer Pedaleinheit 13 oder einer Handhebeleinheit aus der Pedal- oder Hebelkraft- oder -weg bestimmt werden. Die Differenz des Sollwerts F_Soll und der geschätzten Spannkraft F_Schätz wird als Regelabweichung einem Regler 14 zugeführt, der als Stellgröße eine dem Elektromotor 4 zuzuführende Spannung U ermittelt. Aufgabe des Reglers 14 ist die Abweichung des Sollwerts F_Soll der Spannkraft und der geschätzten Spannkraft F_Schätz zu Null zu regeln. Auf diese Weise wird erfindungsgemäß die Spannkraft F_S geregelt.Is the dependence of the moment M _{A of} the gear transmission 1 or the dependence of the clamping force F _S of the deviation Δ known, can be from the deviation Δ the moment M _{A of} the gear transmission 1 and determine the clamping force F _S. The latter is in the embodiment in the field or member 10 symbolically represented by a characteristic curve. As I said, the dependence does not have to be linear, so the curve does not have to be a straight line. The deviation Δ is, as already stated, the ratio of the angle of rotation φ _A at the output of the gear transmission 1 to the angle of rotation φ _E at the input of the gear transmission 1 minus the gear ratio i of the gear transmission 1 , The dependence between the clamping force F _S and the deviation Δ can be easily determined experimentally in any case in the static state. The calculator 9 can be controlled by analog or digital through an electronic control, a microprocessor 11 or the like. Be realized, with the member 10 symbolized dependence of the clamping force F _S of the deviation Δ can be stored in a memory. The limb 10 estimated tension force F _estimation is fed back negatively and at a differentiation point 12 with a setpoint F _{setpoint of} the clamping force compared. The setpoint F _Set the clamping force can be with a pedal unit 13 or a hand lever unit from the pedal or Hebelkraft- or -weg be determined. The difference between the setpoint value F _setpoint and the estimated tensioning force F _estim is a control deviation 14 fed, as a manipulated variable, the electric motor 4 to be supplied voltage U determined. Task of the controller 14 is the deviation of the setpoint F _{setpoint of} the clamping force and the estimated clamping force F _estimation to zero. In this way, the clamping force F _{S is} controlled according to the invention.

Ist die Abhängigkeit der Spannkraft F_S von der Abweichung Δ nicht bekannt, wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Abweichung Δ, also der Ausgangswert des Rechengliedes 9 negativ rückgekoppelt, d. h. an der Differenzierstelle 12 mit dem Sollwert F_Soll verglichen und die sich daraus ergebende Regelabweichung dem Regler 14 zugeführt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Moment des Zahnradgetriebes 1 auch bei anderen Anwendungen geregelt werden, die Erfindung ist nicht auf die Betätigung einer Reibungsbremse 6 beschränkt, auch wenn dies eine vorzugsweise Anwendung der Erfindung ist.If the dependence of the clamping force F _S on the deviation Δ is not known, the deviation Δ is used with the method according to the invention, that is to say the output value of the computing element 9 Negatively fed back, ie at the differentiation point 12 compared with the setpoint F _setpoint and the resulting control deviation to the controller 14 fed. With the method according to the invention, the moment of the gear transmission 1 be controlled in other applications, the invention is not on the operation of a friction brake 6 limited, although this is a preferred application of the invention.

Die Überwindung eines Luftspiels bis zur Anlage des bzw. der Reibbremsbeläge der Reibungsbremse 6 an der Bremsscheibe bzw. einem Bremskörper erfolgt nahezu leistungslos, d. h. nahezu ohne Moment des Zahnradgetriebes 1. Die Abweichung Δ ist also bis zur Anlage der Reibbremsbeläge an der Bremsscheibe Null. Sobald die Reibbremsbeläge an der Bremsscheibe anliegen und die Reibungsbremse 6 weiter zugespannt wird, steigt die Spannkraft F_S und mit ihr das das Zahnradgetriebe 1 beaufschlagende Moment an. Das Verhältnis der Drehwinkel φ_A/φ_E am Getriebeausgang zum Getriebeeingang weichen von der Getriebeübersetzung i ab, die Abweichung Δ bekommt einen von Null abweichenden Wert. Dadurch lässt sich der Anlagepunkt der Reibbremsbeläge der Reibungsbremse 6 an der Bremsscheibe bestimmen.The overcoming of an air clearance until the system or the friction brake linings of the friction brake 6 on the brake disc or a brake body is almost powerless, ie almost without torque of the gear transmission 1 , The deviation Δ is thus zero until the friction brake linings on the brake disk bear. As soon as the friction brake pads touch the brake disc and the friction brake 6 is further tightened, the clamping force increases F _S and with it the gear transmission 1 impinging moment on. The ratio of the rotational angle φ _A / φ _E at the transmission output to the transmission input deviate from the transmission ratio i, the deviation Δ gets a value deviating from zero. This allows the contact point of the friction brake linings of the friction brake 6 on the brake disc.

Die Abweichung Δ steigt an, je höher die Spannkraft F_S wird, wobei eine lineare Abhängigkeit anzunehmen ist. Weicht die Abweichung Δ um mehr als eine zulässige Toleranz von dem Wert ab, den sie in Abhängigkeit von der Spannkraft F_S haben müsste, weist das auf einen Fehler oder einen Defekt hin. Dies wird überwacht, wobei an Stelle der Spannkraft F_S die Abhängigkeit der Abweichung Δ von einem der beiden Drehwinkel φ_E, φ_A des Zahnradgetriebes 1 überwacht wird.The deviation Δ increases as the tension force F _S becomes higher, assuming a linear dependence. If the deviation Δ deviates by more than an admissible tolerance from the value which it would have to have as a function of the clamping force F _S , this indicates an error or a defect. This is monitored, wherein instead of the clamping force F _S, the dependence of the deviation Δ of one of the two rotation angle φ _E , φ _{A of} the gear transmission 1 is monitored.

Im Reversierbetrieb, also bei Umkehrung der Drehrichtung des Elektromotors 4, lässt sich ein Spiel des Zahnradgetriebes 1 ermitteln, weil sich während der Überwindung des Getriebespiels nur die Eingangswelle des Zahnradgetriebes 1 dreht, wogegen die Ausgangswelle des Zahnradgetriebes 1 steht.In Reversierbetrieb, ie reversing the direction of rotation of the electric motor 4 , lets a game of gear transmission 1 determine, because while overcoming the backlash only the input shaft of the gear transmission 1 rotates, whereas the output shaft of the gear transmission 1 stands.

Ein Getriebespiel kann sich im Verlauf des Betriebs durch Zahnflankenabnutzung und Lagerverschleiß erhöhen. Das Getriebespiel kann durch Messung/Überwachung der Drehwinkel φ_E, φ_A kontinuierlich überwacht und ausgewertet werden.A backlash may increase during operation due to tooth flank wear and bearing wear. The backlash can be continuously monitored and evaluated by measuring / monitoring the angles of rotation φ _E , φ _A.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10201555 A1 [0003]

Claims

Method for controlling a mechanical output variable (M _A , F _S ) of a transmission ( 1 ), characterized in that gear positions (φ _E , φ _A ), at two different, drive-connected points of the transmission ( 1 ) and their deviation (Δ) from each other is controlled.

A method according to claim 1, characterized in that a gear position (φ _E ), is measured at a transmission input.

A method according to claim 1, characterized in that with a rotor position sensor, an angular position of a motor shaft of a drive motor ( 4 ) of the transmission ( 1 ) is measured as gear position (φ _E ).

A method according to claim 1, characterized in that a gear position (φ _A ) is measured at a transmission output.

A method according to claim 1, characterized in that a gear position in the transmission ( 1 ) is measured before a transmission output.

A method according to claim 1, characterized in that from a transmission elasticity and the two measured transmission positions (φ _E , φ _A ), the mechanical output variable (M _A , F _S ), is determined.

Method according to Claim 1, characterized in that the deviation (Δ) of the two measured gear positions (φ _E , φ _A ) is monitored from one another and evaluated for the detection of sensor errors or mechanical defects as well as for the monitoring of a gear play.

Method according to claim 1, characterized in that the transmission ( 1 ) Part of an actuating device ( 5 ) an electromechanical friction brake ( 6 ).

Method according to claim 1, characterized in that the transmission ( 1 ) is a gear transmission.

A method according to claim 9, characterized in that an abutment point of a friction brake lining to be braked brake body of the friction brake ( 6 ) is determined by determining when the two measured transmission positions (φ _E , φ _A ) upon actuation of the friction brake ( 6 ) with the gearbox ( 1 ) no longer proportionally change.

Method according to claim 1, characterized in that the transmission ( 1 ) a rotation / translation conversion gear ( 2 ) having.