DE102007061940A1

DE102007061940A1 - Verfahren zum Anfahren einer bewegbaren Vorrichtung

Info

Publication number: DE102007061940A1
Application number: DE200710061940
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dr. Knaak
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2008-11-13

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anfahren einer bewegbaren Vorrichtung mit zwei selbstverstärkenden Bremsen, die jeweils in einer Fahrtrichtung selbstverstärkend wirken. Erfindungsgemäß wird von diesen beiden selbstverstärkenden Bremsen die entgegen einer gewünschten Fahrtrichtung selbstverstärkend wirkende Bremse betätigt, die in dieser gewünschten Fahrtrichtung selbstverstärkend wirkende Bremse gelöst und wird ein Antriebs-Drehmoment, das wenigstens gleich einem vorbestimmten Anfahr-Drehmoment ist, aufgebaut. Somit erhält man ein einfaches Verfahren zum Anfahren, insbesondere zum Anfahren an einer Steigung, bei dem kein Bremsmoment mehr überwunden werden muss.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anfahren einer bewegbaren Vorrichtung mit zwei selbstverstärkenden Bremsen, die jeweils in einer Fahrtrichtung selbstverstärkend wirken.
In industriellen Anwendungen mit Elektromotoren, insbesondere stromrichtergespeisten Elektromotoren, gibt es vielfach den Bedarf der Motor-Bremsung. Bremsen mit reiner Haltefunktion sollen aus Verschleißgründen jedoch nicht an fahrenden Motoren aktiviert werden. D. h., dass Bremsen mit reiner Haltefunktion erst im Stillstand aktiviert wird. Die Haltefunktion der Bremse ist auch im spannungslosen Zustand des stromrichtergespeisten Elektromotors zu gewährleisten.
Die Steuerung einer Bremse mit reiner Haltefunktion erfolgt vielfach durch ein Ausgangsrelais in der Leistungselektronik des stromrichtergespeisten Elektromotors, der auch als Antrieb bezeichnet wird. Diese Leistungselektronik ist beispielsweise ein Umrichter, insbesondere ein Spannungszwischenkreis-Umrichter, oder ein Motorstarter mit einer Steuerung. Diese Leistungselektronik aktiviert eine Haltebremse nach der elektrischen Abbremsung des Abtriebs.
Bewegbare Vorrichtungen, beispielsweise schienengebundene Fahrzeuge oder Aufzüge, müssen aus dem Stillstand wieder anfahren ggf. auch gegen eine Kraft oder gegen ein Drehmoment, das schon im Stillstand wirkt, wie z. B. beim Anfahren an einer Steigung. Dabei soll sich die bewegbare Vorrichtung nur in eine gewünschte Fahrtrichtung bewegen, ohne dabei sich in Gegenrichtung zu bewegen (Rückrollen). Dieses Anfahren ist allgemein als "Anfahren am Berg" bekannt.
In der Automobilindustrie werden sogenannte Berganfahrhilfen mittlerweile verstärkt eingesetzt. Die Berganfahrhilfe friert beim Lösen der Bremse den Bremsdruck ein und baut diesen anschließend progressiv ab. Mittels eines Steigungssensors wird die Gefahr des Zurückrollens ermittelt. Die Zeitspanne, in der der Bremsdruck eingefroren ist, ist derart festgelegt, dass ein Wechsel eines Fahrerfusses vom Bremspedal auf das Gaspedal stressfrei erfolgen kann. Bei einem hydraulischen Bremssystem lässt die Bremskraft (eingefrorener Bremsdruck) nach, wodurch die genannte Zeitspanne nicht wesentlich vergrößert werden kann.
Aus diesem Grund werden deshalb derartige Systeme mit einer elektrischen Parkbremse kombiniert, die bei längerer Standzeit automatisch einspringt und mechanisch bremst. Die elektrische Parkbremse automatisiert die Funktion der konventionellen Handbremse (Feststellbremse) und unterstützt zusätzliche Funktionalitäten. Jedes Mal, wenn ein Fahrer eines Kraftfahrzeuges den Motor abstellt, wird automatisch die elektrische Handbremse angezogen. Bei einem Neustart löst sich diese erst, wenn das nötige Motordrehmoment zum Anfahren erreicht worden ist. Die elektrische Parkbremse kann aus Sicherheitsgründen nur durch Betätigung des Brems- oder Gaspedals manuell gelöst werden. Diese elektrische Parkbremse unterstützt ebenfalls den Fahrer beim Anfahren und Manövrieren am Hang. Um das Anfahren am Berg zu erleichtern, hält die elektrische Parkbremse bis zu zwei Sekunden nach Loslassen des Bremspedals die Position des Fahrzeugs am Hang konstant. Das lässt dem Fahrer genügend Zeit, mit dem Fuß vom Bremspedal zum Gaspedal zu wechseln, ohne dass sich das Fahrzeug hangabwärts bewegen kann.
Aus der EP 1 657 120 B1 ist eine elektromechanische Feststellbremse bekannt. Diese elektromechanische Feststellbremse weist einen Elektromotor auf, der seinerseits über ein Getriebe und zumindest ein Kraftübertragungselement (Bremsseil) mit zumindest einer Radbremse wirkverbunden ist, wobei der Elektromotor mittels einer elektronischen Regel- und Steuereinheit ansteuerbar ist. Diese Regel- und Steuereinheit weist neben einem Eingang für einen Radsensor des Weiteren einen Eingang zum Einlesen eines etwaigen Zündvorgangs, einen Eingang zum Einlesen einer etwaigen Kupplungsbetätigung, einen Eingang zum Einlesen einer etwaigen Betätigung eines ersten Ganges, einen Eingang zum Einlesen einer etwaigen Betätigung eines Rückwärtsganges und einen Mikrocontroller zur Generierung von Steuersignalen für den Elektromotor auf. Dieser Mikrocontroller kann für eine zuverlässige Ansteuerung des Elektromotors mehrere Regelgrößen kombinieren. Beispielsweise kann der Mikrocontroller dem Elektromotor ein Signal zum Lösen der Radbremse geben, wenn ein Fahrzeugführer das Kupplungspedal betätigt und gleichzeitig in den ersten Gang schaltet, welches sinngemäß bedeutet, dass das Kraftfahrzeug sich gerade an einer Bewegungsschwelle befindet. Damit unmittelbar nach Abstellen eines Hauptantriebs des Kraftfahrzeugs noch eine Beeinflussung des Elektromotors im Sinne eines Zuspannens der Radbremse gewährleistet werden kann, weist die Regel- und Steuereinheit einen Verzögerungskreis auf.
Ein Hauptproblem herkömmlicher Bremsen mit einem elektrischen Aktuator liegt in der hohen Aktuatorkraft, die zum Erzielen einer ausreichenden Bremskraft aufgebracht werden muss. Die erforderliche Aktuatorkraft und der daraus resultierende, hohe Leistungsbedarf des Aktuators bringt es mit sich, dass als Antriebsquelle sehr große, drehmomentstarke und damit auch schwere und teure Antriebseinheiten, die üblicherweise Elektromotoren sind, eingesetzt werden müssen. Dies hat dazu geführt, dass elektromechanische Bremsen beispielsweise als Fahrzeugbremse bisher keine Verbreitung gefunden haben.
Neben diesen elektromechanischen Bremsen gibt es auch noch selbstverstärkende elektromechanische Bremsen ( DE 103 19 082 B3 , DE 103 20 335 A1 ). Bei solchen Bremsen bringt ein elektrischer Aktuator eine Betätigungskraft auf, die die Reibbeläge der Bremse an die sich drehende Bremsscheibe anlegt. Eine Selbstverstärkungseinrichtung in Gestalt einer Keilanordnung nutzt die in der sich drehenden Bremsscheibe entstehende kinetische Energie zum weiteren Zusammenstellen der Reibbeläge, d. h., die Reibbeläge werden mit einer gegenüber der Aktuatorkraft deutlich erhöhten Kraft, die nicht von dem elektrischen Aktuator aufgebracht wird, gegen die Bremsscheibe gepresst. Wegen der Ausgestaltung der Selbstverstärkungseinrichtung wird diese selbstverstärkende elektromechanische Bremse auch als Keilbremse bezeichnet.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anfahren einer bewegbaren Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass sich deren Steuerung wesentlich vereinfacht.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.
Dadurch, dass nur die in eine gewünschte Fahrtrichtung selbstverstärkend wirkende selbstverstärkende Bremse gelöst wird, wobei die entgegen dieser Fahrtrichtung selbstverstärkend wirkende selbstverstärkende Bremse betätigt wird, wird eine bewegbare Vorrichtung noch im Stillstand gehalten, insbesondere ein Rückrollen verhindert. Beim Anfahren wird nur ein vorbestimmtes Antriebs-Drehmoment benötigt, das beim Anfahren an einer Steigung um ein Drehmoment, das proportional einer Hangabtriebskraft ist, erhöht ist. Da die in Gegenrichtung zur Fahrtrichtung selbstverstärkend wirkende Bremse beim Anfahren in die gewünschte Fahrtrichtung sich von selbst löst, muss deren Bremskraft beim Anfahren nicht zusätzlich überwunden werden. Gegenüber einer ablösenden Regelung zwischen Anfahren und Bremsen muss beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Anfahren einer bewegbaren Vorrichtung nur eine von zwei selbstverstärkenden Bremsen gelöst werden.
Für den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anfahren einer bewegbaren Vorrichtung, beispielsweise einem schienengebundenen Fahrzeug oder einem Aufzug, muss diese Vorrichtung mit zwei selbstverstärkenden Bremsen ausgestattet sein, die in entgegengesetzten Richtungen selbstverstärkend wirken.
Beim Bremsen einer derartigen bewegbaren Vorrichtung wird die selbstverstärkende Bremse betätigt, die in Fahrtrichtung selbstverstärkend wirkt. Im Stillstand wird dann die zweite selbstverstärkende Bremse betätigt. Beim Anfahren wird die selbstverstärkende Bremse gelöst, die in Fahrtrichtung selbstverstärkend wirksam ist. Da die entgegen zur Fahrtrichtung wirkende selbstverstärkende Bremse noch betätigt wird, verharrt die bewegbare Vorrichtung noch weiterhin im Stillstand. Steht diese bewegbare Vorrichtung an einer Steigung, wird dadurch verhindert, dass diese bewegbare Vorrichtung rückrollen kann. Damit nun diese bewegbare Vorrichtung anfahren kann, muss ein Abtriebs-Drehmoment aufgebaut werden, das einem vorbestimmten Anfahr-Drehmoment entspricht. Da die entgegen der gewünschten Fahrtrichtung wirkende selbstverstärkende Bremse nicht in Fahrtrichtung wirksam ist, muss deren Bremsmoment nicht zusätzlich überwunden werden. Ab einer vorbestimmten Geschwindigkeit wird dann die entgegen der Fahrtrichtung wirkende selbstverstärkende Bremse gelöst.
Für dieses erfindungsgemäße Verfahren zum Anfahren einer bewegbaren Vorrichtung wird nur die Richtung einer gewünschten Fahrtrichtung als Signal benötigt. Dieses Richtungssignal wird beispielsweise mittels eines Fahrtrichtungsangebers bereitgestellt. Anstelle einer bisherigen ablösenden Regelung zwischen Bremsen und Anfahren wird nun nur noch eine von zwei betätigten Bremsen, die in entgegengesetzten Richtungen selbstverstärkend wirken, gelöst. Somit hat sich das Verfahren zum Anfahren einer bewegbaren Vorrichtung wesentlich vereinfacht.
Für dieses erfindungsgemäße Verfahren ist es unerheblich, ob diese bewegbare Vorrichtung an einer Steigung, einem Gefälle oder einer Ebene in Stillstand verharrt. Es wird immer die selbstverstärkende Bremse gelöst, die in die gewünschte Fahrtrichtung selbstverstärkend wirkt. Da die selbstverstärkende Bremse, die entgegen der gewünschten Fahrtrichtung wirkt, noch betätigt wird, kann die bewegbare Vorrichtung an einer Steigung nicht zurückrollen. Befindet sich die bewegbare Vorrichtung an einer Strecke mit Gefälle, so bewegt sich diese bewegbare Vorrichtung in Fahrtrichtung und unterstützt damit das Anfahren. D. h., eine Hangabtriebskraft wirkt auf die entgegen der gewünschten Fahrtrichtung selbstverstärkenden Bremse bei einer Steigung selbstverstärkend und bei einem Gefälle lösend.
Wie die beiden selbstverstärkenden Bremsen ausgeführt sind, ist für das erfindungsgemäße Verfahren zum Anfahren einer bewegbaren Vorrichtung unerheblich. Diese können elektrisch mechanisch oder hydraulisch mechanisch ausgeführt sein.
In Zusammenhang mit zwei in entgegengesetzten Richtungen wirksamen selbstverstärkenden Bremsen vereinfacht sich dass Verfahren zum Anfahren einer bewegbaren Vorrichtung, insbesondere das "Anfahren am Berg", wesentlich.
Die Erfindung macht sich den Vorteil der selbstverstärkenden elektromechanischen Bremse, nämlich die Richtungsabhängigkeit der Wirksamkeit der Bremse, zu nutze. Diese richtungsabhängige Wirksamkeit der Bremse kann besonders beim Anfahren am Berg ausgenutzt werden.
Diese Erfindung ist nicht auf die genannten bewegbaren Vorrichtungen beschränkt, sondern umfasst alle bewegbaren Vorrichtungen, die aus einem Stillstand mit einem vorhandenen Gegenmoment anfahren müssen, wobei sich das Gegenmoment nicht bemerkbar machen darf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1657120 B1 [0007]
- DE 10319082 B3 [0009]
- DE 10320335 A1 [0009]

Claims

Verfahren zum Anfahren einer bewegbaren Vorrichtung mit zwei selbstverstärkenden Bremsen, die jeweils in einer Fahrtrichtung selbstverstärkend wirken, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Betätigung einer selbstverstärkenden Bremse, die entgegen der gewünschten Fahrtrichtung selbstverstärkend wirkt, b) Lösen einer selbstverstärkenden Bremse, die in einer gewünschten Fahrtrichtung selbstverstärkend wirkt, und c) Aufbau eines Antriebs-Drehmoments, das wenigstens gleich einem vorbestimmten Anfahr-Drehmoment ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die entgegen der gewünschten Fahrtrichtung selbstverstärkend wirkende selbstverstärkende Bremse nach einem Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne seit dem Anfahren gelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebs-Drehmoment wenigstens gleich einer Summe aus vorbestimmtem Anfahr-Drehmoment und einem Drehmoment, das proportional einer Hangabtriebskraft ist.
Bewegbare Vorrichtung mit zwei selbstverstärkenden Bremsen, die jeweils in einer Fahrtrichtung selbstverstärkend wirken, dadurch gekennzeichnet, dass diese bewegbare Vorrichtung ein schienengebundenes Fahrzeug ist.
Bewegbare Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Vorrichtung ein Aufzug ist.
Bewegbare Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Vorrichtung ein Kraftfahrzeug ist.
Bewegbare Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als selbstverstärkende Bremse eine elektromechanische Bremse vorgesehen ist.
Bewegbare Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als selbstverstärkende Bremse eine hydraulisch mechanische Bremse vorgesehen ist.