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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugbremssysteme und
insbesondere Verfahren, die vibrationsbezogene Effekte in einem
Fahrzeugbremssystem abschwächen.
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HINTERGRUND
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Das
Anwenden der Fahrzeugbremsen, während
sich das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt, kann
manchmal zu einer Vibration oder einem Geräusch mit hoher Intensität und niedriger
Frequenz führen,
das allgemein als Brems-Knarzen oder Automatik-Knarzen bezeichnet wird.
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Einige
Fachleute glauben, dass das Brems-Knarzen durch den ”Stick-Slip”-Effekt
verursacht wird, der eine Festsitzphase, bei der der Bremsbelag
und die Bremsscheibe momentan festsitzen und sich zusammen bewegen
(kein Gleiten an ihrer Schnittstelle), und eine Gleitphase umfasst, wenn
sich diese zwei Komponenten voneinander lösen (Gleiten an ihrer Schnittstelle).
Ohne durch irgendeine spezielle Theorie gebunden sein zu wollen, wird
angenommen, dass die Zeitspanne der Festsitzphase variabel ist und
von Faktoren, wie etwa der Geschwindigkeit, der Bremslast und der
Systemsteifigkeit abhängt.
Wenn die Gleitphase beginnt, führt der
plötzliche
Energieschub zu einer Vibration, die eine hörbare Schwingung erzeugen kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbremssystems bereitgestellt.
Das Verfahren umfasst allgemein die Schritte, dass: (a) Bremsvibrationsdaten
gesammelt werden; (b) die Bremsvibrationsdaten verwendet werden,
um zu ermitteln, ob ein Bremsvibrationszustand existiert; (c) dann,
wenn ein Bremsvibrationszustand existiert, ein modifiziertes Bremsbefehlssignal
erzeugt wird, das zu einer Bremseinstellung führt; und (d) das Fahrzeugbremssystem
gemäß dem modifizierten
Bremsbefehlssignal betrieben wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugbremssystems bereitgestellt.
Das Verfahren umfasst allgemein die Schritte, dass: (a) eine Fahrzeuggeschwindigkeit,
eine Bremsstatusinformation und Bremsvibrationsdaten gesammelt werden;
(b) die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Bremsstatusinformation und
die Bremsvibrationsdaten verwendet werden, um zu ermitteln, ob das
Fahrzeugbremssystem gerade ein Brems-Knarz-Geräusch erzeugt; (c) dann, wenn
das Fahrzeugbremssystem gerade ein Brems-Knarz-Geräusch erzeugt,
eine erste Bremseinstellung durchgeführt wird; (d) ermittelt wird,
ob die erste Bremseinstellung beim Verringern des Brems-Knarz-Geräusches effektiv
ist; und (e) dann, wenn die erste Bremseinstellung beim Verringern
des Brems-Knarz-Geräusches
nicht effektiv ist, eine zweite Bremseinstellung durchgeführt wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
wird ein Brake-by-Wire-Fahrzeugbremssystem bereitgestellt. Das System
umfasst allgemein: einen Bremspedalsensor zum Bereitstellen einer
Bremspedalstatusinformation; einen oder mehrere Vibrationssensoren
zum Bereitstellen von Bremsvibrationsdaten; ein elektronisches Bremssteuerungsmodul
(EBCM), das mit dem Bremspedalsensor und dem bzw. den Vibrationssensor(en)
gekoppelt ist; und eine oder mehrere Scheibenbremseneinheiten mit
einem Bremsklotz und einer Bremsscheibe. Das EBCM verwendet die
Bremspedalstatusinformation und die Bremsvibrationsdaten, um zu
ermitteln, ob ein Bremsvibrationszustand existiert, und erzeugt,
wenn dem so ist, ein modifiziertes Bremsbefehlssignal, das zu einer
Bremseinstellung durch die Scheibenbremseinheit(en) führt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte
beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung werden hier nachstehend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen
und in denen:
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1 ein
Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugbremssystems ist;
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2 ein
Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens ist, das verwendet
werden kann, um das Fahrzeugbremssystem von 1 zu betreiben; und
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3 eine
graphische Darstellung ist, die einige Vibrationen in einem Fahrzeugbremssystem veranschaulicht.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Das
hier beschriebene Verfahren verringert oder schwächt die Effekte von Vibration
in einem Fahrzeugbremssystem ab, insbesondere diejenigen, die zu
einem Brems-Knarzen oder einem anderen nicht gewünschten Geräusch führen können. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
führt ein
Fahrzeugbremssystem 10, wenn es einige Vibrations- oder
andere ungewünschte
Zustände
detektiert, leichte Bremseinstellungen durch (z. B. Einstellungen
am Fluiddruck, der Bremskraft, dem Bremsmoment, usw.), um das Brems-Knarzen
abzuschwächen.
Obwohl dieses Verfahren zur Verwendung mit Brake-by-Wire-Systemen
besonders gut geeignet ist, etwa mit elektrohydraulischen Bremssystemen (EHB-Systemen)
und elektromechanischen Bremssystemen (EMB-Systemen), ist festzustellen,
dass es auch mit einer beliebigen Anzahl von anderen Bremssystemen
verwendet werden kann und nicht auf die offenbarte Ausführungsform
begrenzt ist. Zum Beispiel kann das vorliegende Verfahren mit anderen Brake-by-Wire-Systemen
und nicht Brake-by-Wire-Systemen, regenerativen und nicht regenerativen Bremsanordnungen
(z. B. denjenigen, die in Hybridfahrzeugen, Elektrofahrzeugen usw.
anzutreffen sind) sowie anderen Bremstechnologien (z. B. Scheibenbremsen,
Trommelbremsen oder einer Kombination daraus) verwendet werden.
Dies sind nur einige der Möglichkeiten,
da das vorliegende Verfahren auch mit anderen Fahrzeugbremssystemen
verwendet werden kann.
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Mit
Bezug auf 1 ist ein Blockdiagramm eines
beispielhaften Fahrzeugbremssystems 10 gezeigt, das ein
elektrohydraulisches Bremssystem (EHB-System) ist und allgemein
einen Bremspedalsensor 12, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14,
Vibrationssensoren 16–22,
ein elektronisches Modul 30, eine Hydraulikeinheit 32 und
Bremseinheiten 34–40 umfasst.
Obwohl es hier nicht gezeigt ist, kann das Fahrzeugbremssystem 10 Teil
eines Hybridfahrzeugs sein, das eine Kombination von Reibungs- und regenerativen
Bremskräften
verwendet, um das Fahrzeug zu verlangsamen. Bei einer derartigen
Anordnung werden die Reibungsbremskräfte auf herkömmliche
Weise erzeugt und wirken dem Vorwärtsmoment des Fahrzeugs durch
Reibung entgegen, die von Scheibenbremsen, Trommelbremsen usw. erzeugt
wird. Die regenerativen Bremskräfte werden
erzeugt, indem ein Elektromotor in einer umgekehrten Richtung betrieben
wird, so dass er wie ein Generator arbeitet. Dies erzeugt ein elektromagnetisch
hergeleitetes Drehmoment, das gegen das Vorwärtsmoment des Fahrzeugs wirkt
(dieser Prozess lädt
auch eine Batterie auf, die später
verwendet werden kann, um das Fahrzeug mit Leistung zu versorgen).
Es ist jedoch nicht notwendig, dass das Fahrzeugbremssystem 10 des
vorliegenden Verfahrens in einer Anordnung mit regenerativen Bremsen
verwendet wird, da dies nur eine mögliche Ausführungsform ist.
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Der
Bremspedalsensor 12 versorgt das Fahrzeugbremssystem 10 mit
einem Bremspedalsignal, das allgemein die Position, die Bewegung,
die ausgeübte
Kraft und/oder den Status des Bremspedals darstellt (nachstehend
hier gemeinsam als ”Bremsstatus” bezeichnet).
Eine beliebige Anzahl verschiedener Typen von Bremspedalsensoren
kann verwendet werden; diese umfassen berührungslose Sensoren (z. B.
optische Sensoren, elektromagnetische Sensoren usw.), Kontaktsensoren
(z. B. Potentiometer, Kontaktschalter usw.), sowie diejenigen, welche
die Kraft messen, die der Fahrer auf das Bremspedal ausübt, um ein
paar aufzuzählen.
Bei einer Brake-by-Wire-Anwendung kann der Bremspedalsensor 12 mit
einem Bremspedalsimulator oder -emulator zusammengebaut sein, der
dem Fahrer das erwartete mechanische Gefühl des Bremspedals liefert.
Der Bremspedalsimulator kann auch andere mechanische und/oder elektronische
Komponenten umfassen, die Sensoren usw. umfassen.
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Der
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14 versorgt das Fahrzeugbremssystem 10 mit
einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, das allgemein das Tempo oder
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs darstellt. Eine Vielzahl verschiedener
Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren und Erfassungstechni ken kann verwendet
werden, einschließlich
derjenigen, die eine Raddrehzahl, eine Geschwindigkeit zum Boden,
eine Gaspedalposition, eine Kupplungspedalposition, eine Gangschalthebelauswahl,
eine Fahrzeugbeschleunigung, eine Maschinendrehzahl, ein Maschinendrehmoment
und eine Drosselventilposition ermitteln, um nur einige aufzuzählen.
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Die
Vibrationssensoren 16–22 versorgen das
Fahrzeugbremssystem 10 mit Bremsvibrationsdaten, die allgemein
Vibrationen, Geräusche und/oder
andere mechanische Störungen
darstellen, die in und um die Bremseinheiten herum auftreten. Jeder
Sensor, Komponente, Einrichtung, Modul, Technik und/oder Verfahren,
der bzw. die bzw. das zum Sammeln oder anderweitigen Beschaffen
von Bremsvibrationsdaten in der Lage ist, kann verwendet werden.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform
ist jeder der Vibrationssensoren 16–22 ein Beschleunigungssensor
oder Beschleunigungsaufnehmer, der an einer Stoßdämpferbrücke montiert ist, die sich
in der Nähe
einer zugehörigen
Fahrzeugecke befindet, welche eine Bremseinheit 34–40 enthält. Bei
einer derartigen Anordnung nimmt der Vibrationssensor Lesewerte
von der nahe gelegenen Ecke auf und liefert analoge Bremsvibrationsdaten
an das elektronische Modul 30; diese Daten werden vorzugsweise
im Zeitbereich bereitgestellt. Die Vibrationssensoren 16–22 können eine
oder mehrere Messachsen umfassen und können auf piezoelektrischen,
kapazitiven, Nullabgleichs-, Dehnungsmessstreifen-, Resonanzstrahl-,
piezoresistiven, magnetischen Induktions- und/oder mikroelektromechanischen
System(MEMS)-Prinzipien
beruhen, um ein paar Möglichkeiten
aufzuzählen.
Es ist auch möglich, dass
die Vibrationssensoren 16–22 an einer anderen Stelle
am Fahrzeug montiert sind, anstelle an den Stoßdämpferbrücken, und dass sie keine Sensoren vom
Beschleunigungstyp sind. Zum Beispiel können die Vibrationssensoren 16–22 Raddrehzahlsensoren oder
eine andere Erfassungseinrichtung sein. Fachleute werden feststellen,
dass das Bremspedalsignal, das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und
die Bremsvibrationsdaten, die vorstehend beschrieben sind, von anderen
Einrichtungen, Modulen und/oder Systemen in dem Fahrzeug ”wieder
verwendet” werden können, welche
die Informationen bereits für
andere Zwecke sammeln. In einem derartigen Fall können die
relevanten Signale oder Daten einfach von der Einrichtung, dem Modul
und/oder dem System bereitgestellt werden, das diese Informationen
bereits besitzt.
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Das
elektronische Modul 30 ist eine elektronische Einrichtung
oder Einheit, die in dem Fahrzeug angeordnet ist, und umfasst eine
elektronische Verarbeitungseinrichtung 50 und eine Speichereinrichtung 52.
Die elektronische Verarbeitungseinrichtung 50 kann einige
Betriebsaspekte des Fahrzeugbremssystems 10 steuern, indem
es verschiedene elektronische Anweisungen ausführt, welche diejenigen des vorliegenden
Verfahrens umfassen. Einige Beispiele von geeigneten elektronischen
Verarbeitungseinrichtungen umfassen digitale und analoge Mikroprozessoren,
Mikrocontroller, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs)
oder eine beliebige andere in der Technik bekannte Verarbeitungseinrichtung.
Die Speichereinrichtung 52 kann einen beliebigen Typ von
elektronischem Speichermittel umfassen und kann verwendet werden,
um einige der elektronischen Anweisungen, die das vorliegende Verfahren
bilden, sowie Sensorlesewerte, Nachschlagetabellen und jede andere
Datenstruktur zu speichern, die Daten enthalten kann, welche von
dem hier beschriebenen Verfahren verwendet werden. Gemäß einer
Ausführungsform
ist das elektronische Modul 30 ein elektronisches Bremssteuerungsmodul
(EBCM), das einen Fluiddruck in dem Fahrzeugbremssystem über Befehlssignale
moduliert, die an die Hydraulikeinheit 32 gesandt werden.
Diese wiederum steuert die Bremskraft und das Bremsmoment, das von
den Bremseinheiten 34–40 ausgeübt wird.
Das elektronische Bremssteuerungsmodul (EBCM) 30 kann ein
separates elektronisches Modul sein oder es kann in ein größeres Modul,
eine größere Einrichtung
oder ein größeres System,
wie etwa ein Antriebssteuerungssystem oder ein Bremsenantiblockiersystem
(ABS) eingebaut sein.
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Die
Hydraulikeinheit 32 ist in dem Fahrzeug montiert und ist
mit einem Hydrauliksystem gekoppelt, das die Bremseinheiten 34–40 antreiben
kann, die an jedem der Fahrzeugräder
oder Ecken angeordnet sind. Obwohl die Hydraulikeinheit 32 schematisch
so gezeigt ist, dass sie eine separate hydraulische Steuerungseinheit 60,
einen Druckspeicher 62, einen Hauptzylinder 64 und
ein oder mehrere Stellglieder 66 aufweist, die miteinander
angeordnet sind, ist festzustellen, dass stattdessen eine beliebige Kombination
dieser und/oder anderer Einrichtungen gemäß einer anderen in der Technik
bekannten Anordnung bereitgestellt werden kann. Zum Beispiel kann
die hydraulische Steuerungseinheit 60 in dem EBCM 30 oder
einem anderen Modul integriert sein und mit dem bzw. den Stellglied(ern) 66 über elektrische
Verbindungen verbunden sein. Die hydraulische Steuerungseinheit 60 interagiert
mit dem EBCM 30 und kann als ein Zwischenstück oder
Treiber für die
verschiedenen elektromechanischen Stellglieder und Einrichtungen
in der Hydraulikeinheit 32 wirken. Bei einem Beispiel empfängt die
hydraulische Steuerungseinheit 60 Bremsbefehlssignale von
dem EBCM 30, verarbeitet diese Signale und verwendet diese,
um das bzw. die Stellglied(er) 66 zu betreiben, so dass
der Fluiddruck in Hydraulikleitungen 70 bei einem Solldruck
gehalten wird. Im Fall einer Ausführungsform mit Scheibenbremsen
treibt der Fluiddruck Bremskolben in den Bremseinheiten 34–40 an
und steuert deren ausgeübte
Bremskraft und deren Bremsmoment. Fachleute werden feststellen,
dass die hydraulische Steuerungseinheit 60 eine beliebige Anzahl
verschiedener Aufgaben ausführen
kann und eine Vielzahl verschiedener Anweisungen ausführen kann,
welche diejenigen des vorliegenden Verfahrens umfassen. Da die Struktur
und Arbeitsweise von Druckspeichern, Hauptzylindern, Stellgliedern
und anderen Komponenten der Hydraulikeinheit 32 allgemein
bekannt sind, wurde eine weitere Beschreibung hier weggelassen.
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Die
Bremseinheiten 34–40 sind
jeweils an einer Fahrzeugecke angeordnet und gemäß einer Ausführungsform
enthält
jede eine Scheibe 80, einen Sattel 82, einen Bremskolben 88 und
(nicht gezeigte) Bremsklötze,
und sie können
Teil eines elektrohydraulischen Bremssystems (EHB-Systems) oder
eines anderen Brake-by-Wire-Systems sein. Wie Fachleute feststellen,
ist eine (nicht gezeigte) Reifen-Rad-Anordnung mit einigen Radmuttern
an einer Nabe angebracht, so dass der Reifen, das Rad, die Nabe
und die Scheibe 62 alle miteinander rotieren. Der Bremssattel 82 liegt
beiderseits der Scheibe 80 bzw. überspannt diese und trägt den Bremskolben 88,
so dass eine Druck- und Reibungs-Bremskraft durch Bremsbeläge auf gegenüberliegende
Seiten der Scheibe während
eines Bremsereignisses aufgebracht werden kann. Die Reibungsbremskräfte verlangsamen
die Rotation der Scheibe 80 und damit die Rotation der
Reifen-Rad-Anordnung und letztlich das Fahrzeug. Die Bremskolben
für jedes
der verschiedenen Räder
oder Ecken können
alle gemeinsam gesteuert, auf der Basis von Rad zu Rad gesteuert,
in Gruppen gesteuert (z. B. werden die Vorderräder separat von den Hinterrädern gesteuert)
oder gemäß eines
anderen bekannten Verfahrens gesteuert sein. Es ist festzustellen,
dass das Verfahren und System, die hier beschrieben sind, nicht
auf eine Verwendung mit Scheibenbremssystemen beschränkt sind
und mit anderen Bremssystemen und Anordnungen verwendet werden können, welche
Trommelbremsensysteme umfassen.
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Es
ist wiederum festzustellen, dass die vorstehenden Beschreibungen
des Fahrzeugbremssystems 10 und seiner verschiedenen Komponenten und
Einrichtungen beispielhaft sind und nur zu Veranschaulichungszwecken bereitgestellt
sind. Das Verfahren und System, die hier beschrieben sind, können mit
einer beliebigen Anzahl verschiedener Bremssysteme verwendet werden
und sind nicht auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränkt.
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Nun
auf 2 Bezug nehmend, ist ein beispielhaftes Verfahren 100 zum
Betreiben eines Fahrzeugbremssystems und insbesondere zum Verringern
oder Abschwächen
der Auswirkungen von Vibrationen, die ein Brems-Knarzen oder ein anders unerwünschtes
Geräusch
verursachen können,
gezeigt. Das Brems-Knarzen oder Automatik-Knarzen, wie es manchmal
genannt wird, ist ein Geräusch
oder ein Vibrationszustand mit hoher Intensität und niedriger Frequenz, der
existieren kann, wenn ein Fahrzeug bei relativ niedrigen Geschwindigkeiten
bremst. Einige Fachleute glauben, dass dieser Bremsvibrationszustand
durch einen ”Stick-Slip-Effekt” zwischen dem
Bremsbelag, der Scheibe und/oder anderen Reibungskomponenten des
Fahrzeugbremssystems verursacht wird, wie bereits erläutert wurde.
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Mit
Schritt 102 beginnend, erfasst das Verfahren verschiedene
Informationen von dem Fahrzeug, die umfassen, aber sicher nicht
beschränkt sind
auf die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Bremsstatusinformation und/oder
Bremsvibrationsdaten. Das Fahrzeugtempo oder die Fahrzeuggeschwindigkeit kann
aus Fahrzeuggeschwindigkeitssignalen ermittelt werden, die durch
den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14 bereitgestellt werden.
Bremsstatusinformation kann aus Bremspedalsignalen ermittelt werden,
die von dem Bremspedalsensor 12 oder einer anderen Einrichtung
bereitgestellt werden, die zum Übermitteln
der Bremsabsicht eines Fahrers in der Lage ist. Wie vorstehend erwähnt wurde,
stellt die Bremsstatusinformation allgemein die Position, die Bewegung,
die ausgeübte
Kraft und/oder den Status des Bremspedals dar. Selbstverständlich können andere
Typen von Sensoren, Komponenten, Einrichtungen und/oder Modulen
die vorstehend erwähnten
Informationen bereitstellen. Bei einem Beispiel werden die Fahrzeuggeschwindigkeit
und/oder der Bremsstatus von einem elektronischen Modul innerhalb
des Fahrzeugs bereitgestellt, wie etwa einem Maschinensteuerungsmodul
oder einem Bremsenantiblockiersystem-(ABS)-Modul. Bremsvibrationsdaten
können gesammelt
oder anderweitig von einer einer Anzahl verschiedener Quellen beschafft
werden, welche die Vibrationssensoren 16–22 umfassen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform
werden Bremsvibrationsdaten von einem oder mehreren der Vibrationssensoren 16–22 an
das elektronische Bremssteuerungsmodul (EBCM) 30 als analoge
Lesewerte im Zeitbereich gesandt. Das EBCM 30 kann die
Informationen digitalisieren, sie in einen Frequenz- oder einen
anderen Bereich umsetzen und/oder eine beliebige Anzahl anderer
Signalvorverarbeitungs- und -verarbeitungsschritte ausführen, bevor
der Inhalt dieser Signale ausgewertet wird, wie nachstehend beschrieben
ist.
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Als
Nächstes
vergleicht Schritt 104 die Fahrzeuggeschwindigkeit mit
einem niedrigen Geschwindigkeitsschwellenwert, um zu ermitteln,
ob sich das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit bewegt, die langsam
genug ist, dass wahrscheinlich einige Bremsvibrationszustände auftreten.
Wie Fachleute feststellen, tritt ein Brems-Knarzen typischerweise nicht
auf, wenn das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeitsrate fährt; folglich
sind Bremsvibrationen und Geräusche über dem
niedrigen Geschwindigkeitsschwellenwert wahrscheinlich die Folge
eines anderen Zustands. Bei einem Beispiel liegt der niedrige Geschwindigkeitsschwellenwert
zwischen 0–20
km/h, jedoch kann der genaue Schwellenwert von dem speziellen Fahrzeugmodell
und Bremssystem abhängen.
Wenn das Fahrzeug gestoppt ist oder mit einer höheren Geschwindigkeit als dem
niedrigen Geschwindigkeitsschwellenwert fährt, dann springt das Verfahren
zur weiteren Überwachung
zu Schritt 102 zurück.
Wenn sich das Fahrzeug jedoch mit einer Geschwindigkeit bewegt,
die unter dem niedrigen Geschwindigkeitsschwellenwert liegt, dann
geht das Verfahren zu Schritt 106 für zusätzliche Auswertungen weiter.
Es ist festzustellen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit nur ein potentieller
Fahrzeugbetriebszustand ist, der bei Schritt 104 verwendet
werden kann, da auch die Gaspedalposition, die Kupplungspedalposition,
die Gangschalthebelauswahl, die Fahrzeugbeschleunigung, die Maschinendrehzahl, das
Maschinendrehmoment, die Drosselventilposition und/oder ein beliebiger
anderer geeigneter Fahrzeugbetriebszustand anstelle von oder zusätzlich zu der
Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden kann. Der niedrige Geschwindigkeitsschwellenwert kann
ein statischer Wert sein (z. B. bei der Fahrzeugkonstruktion oder
Herstellung eingestellt), oder er kann ein dynamischer Wert sein,
der im Laufe der Zeit eingestellt oder kalibriert wird (z. B. modifiziert, um
auf sich ändernde
Zustände
bei dem Fahrzeug, der Umgebung, speziellen Fahrgewohnheiten des Fahrers,
usw. einzugehen).
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Schritt 106 ermittelt,
ob die Fahrzeugbremsen gerade angewendet werden. Eine beliebige
Anzahl verschiedener Techniken und Verfahren kann bei Schritt 106 verwendet
werden, um den Status des Fahrzeugbremssystems 10 zu ermitteln,
welche diejenigen umfassen, die manuelle und/oder automatische Bremsereignisse überwachen.
Zum Beispiel kann der Bremspedalsensor 12 das elektronische Bremssteuerungsmodul
(EBCM) mit Bremspedalsignalen versorgen, die allgemein die Position,
die Bewegung, die ausgeübte
Kraft und/oder den Status des Bremspedals (zusammengefasst den ”Bremsstatus”) darstellen.
Bei diesem Beispiel stellt die Bremsstatusinformation ein manuelles
Bremsereignis dar; das heißt,
wenn der Fahrer das Bremspedal manuell betätigt. Alternativ kann Schritt 106 Informationen
von einigen Modulen oder Systemen in dem Fahrzeug sammeln, wie etwa
einem elektronischen Stabilitätssteuerungsmodul (ESC-Modul)
oder einem Bremsenantiblockiersystem-Modul (ABS-Modul), um zu ermitteln,
ob das Fahrzeugbremssystem gerade automatisch aktiviert ist. Bei
diesem Beispiel zeigt die Bremsstatusinformation ein automatisches
Bremsereignis an; das heißt,
wenn eine Fahrzeugeinrichtung, ein Modul oder ein System die Fahrzeugbremsen
gemäß eines
Algorithmus automatisch einrückt oder
betätigt.
Wenn die Fahrzeugbremsen gerade nicht angewendet werden, dann ist
es unwahrscheinlich, dass ein Bremsvibrationszustand gerade auftritt und
das Verfahren springt zu Schritt 102 zur weiteren Überwachung
zurück.
Wenn die Fahrzeugbremsen jedoch gerade angewendet werden, so dass
ein Fahrzeugbremsereignis gerade geschieht, dann geht das Verfahren
zu Schritt 108 zur weiteren Auswertung weiter. Eine beliebige
Anzahl verschiedener Techniken kann bei Schritt 106 verwendet
werden, um zu ermitteln, ob ein Bremsereignis gerade geschieht,
welche die Verwendung des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 14 umfassen.
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Schritt 108 ermittelt,
ob ein Bremsvibrationszustand, wie etwa ein Brems-Knarzen oder ein
anderes unerwünschtes
Geräusch
existiert oder anderweitig auftritt. Ein ”Bremsvibrationszustand” betrifft weit
gefasst jede Vibration, jedes Geräusch und/oder jede andere mechanische
Störung,
die bzw. das in oder in der Nähe
einer Bremseinheit oder Fahrzeugecke auftritt. Ein Bremsvibrationszustand
kann durch den ”Stick-Slip-Effekt” verursacht
werden, wie vorstehend beschrieben ist, und kann zu einem unerwünschten
Brems-Knarz-Geräusch
führen,
das von einem oder mehreren der Vibrationssensoren 16–22 erfasst
wird. Fachleute werden feststellen, dass eine Anzahl verschiedener
Techniken und Verfahren bei Schritt 108 verwendet werden
kann, um einen Bremsvibrationszustand zu ermitteln oder zu erfassen.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform
analysiert das elektronische Bremssteuerungsmodul (EBCM) 30 die
Bremsvibrationsdaten von jedem der Vibrationssensoren 16–22,
indem es eine oder mehrere der folgenden Funktionen ausführt: Digitalisieren
der Bremsvibrationsdaten; Umsetzen der Bremsvibrationsdaten aus
einem Zeitbereich in einen Frequenzbereich durch die Verwendung
beispielsweise von Fouriertransformationen und anderen Fouriertechniken;
Abtasten der Bremsvibrationsdaten über eine geeignete Zeitspanne,
um aperiodische Komponenten des Signals zu entfernen; Filtern der
Bremsvibrationsdaten durch eine Filtervorrichtung, wie etwa ein doppeltes
Hochpassfilter, um ein spezielles Frequenzband auszuwerten (z. B.
etwa 0–100
Hz); und Vergleichen der Größe der Bremsvibrationsdaten
mit einem Geräuschschwellenwert
(z. B. etwa 50–100 dB),
um zu erkennen, ob die Bremsvibrationsdaten eine gewisse Zeitdauer
lang (z. B. 1 Sekunde) über dem
Geräuschschwellenwert
bleiben. Es ist festzustellen, dass die numerischen Werte, Schwellenwerte,
Bereiche, usw., die vorstehend und an anderer Stelle in der Anmeldung
bereitgestellt sind, nur zu Veranschaulichungszwecken dienen und
sich in Abhängigkeit
von dem speziellen Fahrzeug, dem Bremssystem, den Bremseinheiten
usw., die verwendet werden, leicht ändern können. Darüber hinaus kann jede Kombination
der vorherigen Funktionen sowie der in der Technik bekannten, aber
hier nicht erwähnten,
zum Auswerten der Bremsvibrationsdaten verwendet werden.
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Mit
Bezug nun auf 3 ist eine graphische Darstellung
gezeigt, die beispielhafte Vibrationen in einem Fahrzeugbremssystem
veranschaulicht. Bei diesem speziellen Beispiel wurden Bremsvibrationsdaten 200 digitalisiert,
in den Frequenzbereich umgesetzt, über eine gewisse Zeitspanne
hinweg abgetastet, um aperiodische und andere Rauschkomponenten
auszublenden, und von Vibrationen (m/s2)
in einen Fahrgastzellen- oder Innenraum-Geräuschdruck (dB) umgesetzt, wie
Fachleute feststellen. Gemäß dieser
speziellen graphischen Aufzeichnung weisen die Bremsvibrationsdaten 200 fünf separate
Spitzen 202–210 auf,
die über
einen beispielhaften Geräuschschwellenwert 220 von
70 dB hinausreichen; die Spitzen 204–210 liegen jedoch
außerhalb
eines beispielhaften Frequenzbands 222 von 0–50 Hz.
Wie vorstehend erläutert
wurde, existiert ein Brems-Knarzen typischerweise bei niedrigen
Fahrzeuggeschwindigkeiten und weist daher für gewöhnlich eine entsprechend niedrige
Frequenz auf. Geräusche
und Vibrationen, die über
diesem interessierenden Frequenzband auftreten, werden wahrscheinlich
von anderen Faktoren verursacht und sind daher kein Brems-Knarzen.
Das soll jedoch nicht bedeuten, dass das Verfahren 100 nicht
bei höheren
Geschwindigkeiten verwendet werden kann, da es über einen weiten Bereich von
Fahrzeuggeschwindigkeiten hinweg eingesetzt werden kann. Bei dieser
speziellen Ausführungsform
weist die Spitze 202 eine Größe auf, die größer als
der Geräuschschwellenwert 220 ist,
sie liegt in dem Frequenzband von 0–50 Hz, und sie wird für eine ausreichend
lange Zeitdauer aufrechterhalten, so dass sie nicht einfach ein
Rauschen ist. Somit kann Schritt 108 folgern, dass ein
Bremsvibrationszustand existiert.
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Es
ist festzustellen, dass die graphische Darstellung in 3 und
das vorstehend erwähnte
Verfahren zum Detektieren des Auftretens eines Vibrationsbremszustands
nur beispielhaft sind, da viele andere Techniken und Verfahren verwendet
werden können.
Zum Beispiel kann Schritt 108 stattdessen: die Bremsvibrationsdaten
im Zeitbereich oder einem anderen Bereich verarbeiten; den kumulativen
Effekt der Bremsvibrationsdaten mitteln, integrieren und/oder anderweitig
auswerten, statt einfach Spitzengrößen zu vergleichen; berechnete
oder geschätzte
Bremsvibrationsdaten auswerten, statt tatsächliche Sensorlesewerte und
Ausgaben auszuwerten; und/oder eine andere geeignete Signalverarbeitungstechnik
ausführen,
um das Auftreten eines Bremsvibrationszustands zu ermitteln. Wenn
kein Bremsvibrationszustand detektiert wird, dann kehrt das Verfahren
zu Schritt 102 zur weiteren Überwachung zurück. Wenn
jedoch ein Bremsvibrationszustand wie etwa ein Brems-Knarzen auftritt,
dann geht das Verfahren zu Schritt 120 weiter.
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Bei
Schritt 120, der optional ist, versucht das Verfahren,
den Ort des Bremsvibrationszustands zu ermitteln. Anders ausgedrückt versucht
Schritt 120, die spezielle Ecke oder die speziellen Ecken
zu ermitteln, von welchen das Brems-Knarzen ausgeht. Wie vorstehend
erläutert
wurde, wertet Schritt 108 die Bremsvibrationsdaten von
jedem der Vibrationssensoren 16–22 aus. Diese Auswertungen
sollen anzeigen, ob eine spezielle Ecke und folglich eine spezielle
Bremseinheit 34–40 das
detektierte Brems-Knarzen erzeugt. Durch Detektieren und Speichern
des Orts einer speziellen Quelle eines Bremsvibrationszustands zusammen
mit dessen Bremsvibrationsdatensignatur kann das Verfahren 100 eine
Datenbank aufbauen, die zum schnelleren und effektiveren Ansprechen
derartiger Zustände
in der Zukunft verwendet werden kann. Diese Informationen können in
der Speichereinrichtung 52 des EBCM 30 oder an
anderer Stelle gespeichert werden. Es wird das Beispiel betrachtet,
bei dem eine ähnliche
Bremsvibrationsdatensignatur zu einem zukünftigen Zeitpunkt detektiert
wird. Das Verfahren 100 kann die Quelle der Vibrationen
aus den gespeicherten Daten ableiten, oder wenn die Quelle des Bremsvibrationszustands
auf eine von zwei möglichen Ecken
eingeschränkt
ist, dann können
die gespeicherten Daten verwendet werden, um diese Zweideutigkeit
aufzulösen.
Außerdem
können
die gespeicherten Bremsvibrationsdaten verwendet werden, um einen
oder mehrere der Schwellenwerte, die vorstehend erwähnt wurden,
einzustellen oder zu modifizieren, so dass das System während des
Betriebs lernt und sich an ändernde
Zustände
im Fahrzeug, dem Fahrverhalten usw. anpasst. Obwohl es normalerweise
nicht der Fall ist, ist es möglich,
dass ein Bremsvibrationszustand in mehreren Ecken auftritt; in einem
derartigen Fall können
beide Ecken identifiziert und aufgezeichnet werden. Es ist festzustellen, dass
andere Techniken und Verfahren verwendet werden können, um
den Ort eines Bremsvibrationszustands zu ermitteln.
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Schritt 122 erzeugt
modifizierte Bremsbefehlssignale, die zu Bremseinstellungen bei
einer oder mehreren der Bremseinheiten 34–40 führen. Eine ”Bremseinstellung” umfasst
in weitem Sinn jede Einstellung – sei sie nun mit Hilfe eines
Fluiddrucks, einer Bremskraft, eines Bremsmoments oder eines anderen
Maßes
ausgedrückt – die den
Bremsbetrag durch das Fahrzeugbremssystem verändert. Zum Beispiel können Bremseinstellungen
Veränderungen am
Fluiddruck in Hydraulikleitungen 70, Veränderungen
an der Bremskraft, die von den Sätteln 82 ausgeübt wird,
und/oder Veränderungen
am Bremsmoment umfassen, das auf die Scheiben 80 ausgeübt wird (obwohl
all diese miteinander in Beziehung stehen sollten). Bei einer beispielhaften
Ausführungsform
erzeugt Schritt 122 modifizierte Bremsbefehlssignale, indem
er die Fahrerbremsabsicht mit der Absicht, die problematische Bremseinheit
aus ihrem aktuellen Vibrationszustand zu entlassen, ein wenig erhöht oder verringert,
dies aber auf eine Weise zu tun, die für den Fahrer nicht wahrnehmbar
ist. Zur Veranschaulichung wird angenommen, dass der Fahrer das
Bremspedal so betätigt,
dass eine Fahrerbremsabsicht von 1000 N·m (Bremsmoment) angefordert
wird. Wenn das Verfahren 100 ermittelt, dass ein Brems-Knarzen
bei einer vorderen Ecke an der Fahrerseite auftritt, dann kann Schritt 122 z.
B. modifizierte Bremsbefehlssignale für 1005 N·m (Erhöhung) oder 995 N·m (Verringerung)
mit der Absicht erzeugen, die vordere Ecke an der Fahrerseite aus
diesem Vibrationszustand zu entlassen. Das Fahrzeugbremssystem 10 wird
dann gemäß diesen
modifizierten Bremsbefehlssignalen betrieben. Dieser Grad an Bremseinstellung
kann groß genug
sein, um das Brems-Knarzen zu stoppen oder zu verringern, aber klein
genug, dass er vom Fahrer nicht wahrgenommen wird. Der Betrag an
Bremseinstellung (Bremsfluiddruckeinstellung, Bremskrafteinstellung,
Bremsmoment einstellung usw.) kann durch den Typ des Fahrzeugbremssystems,
das verwendet wird, und die speziellen Bremsumstände unterwegs beeinflusst werden.
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Bei
einem elektrohydraulischen Bremssystem (EHB-System), das ein Brake-by-Wire-System ist,
kann das EBCM 30 der Hydraulikeinheit 32 modifizierte
Bremsbefehlssignale bereitstellen, welche die Signale verwendet,
um ein oder mehrere Stellglieder 66 zu steuern und einen
Fluiddruck in den Hydraulikleitungen 70 zu steuern. Dies
wiederum steuert die Bremskraft, mit welcher die Bremskolben 88 die Bremsklötze und
die Bremsbeläge
in einen Reibungseingriff mit den Scheiben 80 treiben,
und damit das Gesamtbremsmoment an den Ecken. Allgemein gesprochen
ist ein EHB-System nicht in der Lage, die Bremskraft an jeder der
vier Ecken des Fahrzeugs individuell zu steuern; somit werden zwei
oder mehr Fahrzeugecken mit dem gleichen Fluiddruck versorgt.
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Bei
einem elektromechanischen Bremssystem (EMB-System), das auch ein
Brake-by-Wire-System ist, stellt das EBCM 30 oder ein anderes Modul
modifizierte Bremsbefehlssignale an jede der einzelnen Bremseinheiten
bereit, welche einen Elektromotor zum Treiben eines Bremsklotzes
und eines Bremsbelags gegen eine Scheibe umfassen (z. B. ein ”e-Sattel”). Bei
dieser Art von Anordnung können individuelle
und separate Bremsbefehlsignale erzeugt und an die verschiedenen
Ecken geliefert werden. Zum Beispiel kann ein modifiziertes Bremsbefehlssignal
an die fragliche Ecke gesandt werden, während unmodifizierte Bremsbefehlssignale
an die verbleibenden Ecken gesandt werden; oder ein modifiziertes
Bremsbefehlssignal, das die Bremskraft erhöht (z. B. 1005 N·m bei
dem obigen Beispiel) kann an eine erste Ecke gesandt werden, während gleichzeitig
ein Versatzbefehlssignal, das die Bremskraft verringert (z. B. 995
N·m)
an eine zweite Ecke gesandt wird, die zu der ersten diagonal ist
(die Nettover änderung
bei der Bremskraft ist Null). Dies sind selbstverständlich nur
einige Möglichkeiten.
Brake-by-Wire-Systeme sind allgemein zwischen dem Bremspedal und
der Quelle, die die Bremskraft ausübt, entkoppelt, und somit können verschiedene
Modifikationen an den Befehlssignalen vorgenommen werden, welche
die Arbeitsweise des Fahrzeugbremssystems verbessern und in diesem
Fall die Auswirkungen einer ungewollten Vibration verringern.
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Bei
Schritt 130 ermittelt das Verfahren, ob die modifizierten
Bremsbefehlssignale des vorherigen Schritts beim Verringern oder
anderweitigen Abschwächen
der Effekte des detektierten Bremsvibrationszustands effektiv waren.
Bei einer Ausführungsform
analysiert das EBCM 30 neue Bremsvibrationsdaten gemäß Techniken,
die denjenigen ähneln,
die in Verbindung mit Schritt 108 bereits beschrieben wurden.
Wenn beispielsweise die Größe oder
die Intensität
der Bremsvibrationsdaten um einen gewissen Schwellenwert verringert
ist, sagen wir 50% oder mehr im Vergleich zum Originalniveau, dann
kann das Ergebnis zufriedenstellend sein und das Verfahren 100 kann
enden (z. B. beträgt
das Originalniveau 80 dB und das Endniveau beträgt 40 dB oder weniger). Wenn
das Geräuschniveau
jedoch nicht um diesen Schwellenwert verringert ist, dann kann das
Verfahren zu Schritt 122 für weitere Bremseinstellungen zurückspringen.
Es wird das Beispiel betrachtet, bei dem Schritt 122 bei
einem ersten Durchlauf ein modifiziertes Bremsbefehlssignal inkrementiert,
um 1005 N·m
anzufordern, aber Schritt 130 ermittelt, dass diese Modifikation
nicht zu einer ausreichenden Verringerung des Bremsgeräusches führt. Bei
einem zweiten Durchlauf kann Schritt 122 das modifizierte Bremsbefehlssignal
weiter erhöhen
(z. B. auf 1010 N·m),
oder er kann das Signal verringern (z. B. auf 995 N·m), wenn
die Erwartung besteht, dass eine weitere Erhöhung nicht effektiv wäre. Die
Entscheidung, auf welche Weise das Bremsbefehlssignal modifiziert
werden soll, kann durch die Informationen gefördert oder unterstützt werden,
die bei Schritt 120 gespeichert wurden, da das Verfahren
historische Bremsvibrationsdaten verwenden kann, um die optimale
Lösung
zu finden. Andere Techniken und Verfahren können verwendet werden, um die
Effekte des Vibrationszustands in befriedigender Weise zu verringern
oder abzuschwächen.
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Es
ist zu verstehen, dass die vorstehende Beschreibung keine Definition
der Erfindung, sondern eine Beschreibung einer oder mehrerer bevorzugter
beispielhafter Ausführungsformen
der Erfindung ist. Die Erfindung ist nicht auf die spezielle(n) Ausführungsform(en)
beschränkt,
die hier offenbart ist bzw. sind, sondern stattdessen nur durch
die nachstehenden Ansprüche
definiert. Darüber
hinaus betreffen die in der vorstehenden Beschreibung enthaltenen
Aussagen spezielle Ausführungsformen und
dürfen
nicht als Einschränkungen
des Umfangs der Erfindung oder der Definition der Ausdrücke aufgefasst
werden, welche in den Ansprüchen
verwendet werden, außer
wenn ein Ausdruck oder ein Begriff vorstehend explizit definiert
ist. Verschiedene andere Ausführungsformen
und verschiedene Veränderungen
und Modifikationen an der bzw. den offenbarten Ausführungsform(en)
werden sich Fachleuten offenbaren. Es ist beabsichtigt, dass alle
derartigen weiteren Ausführungsformen,
Veränderungen
und Modifikationen in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
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So
wie die Ausdrücke ”zum Beispiel”, ”beispielsweise”, ”wie etwa” und ”wie” und die
Verben ”umfassend”, ”aufweisend”, ”enthaltend” und ihre
anderen Verbformen in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet
werden, wenn sie in Verbindung mit einer Aufzählung einer oder mehrerer Komponenten
oder anderer Gegenstände
verwendet werden, sollen sie jeweils als offen aufgefasst werden, was
bedeutet, dass die Aufzählung
nicht so aufgefasst werden darf, dass sie andere, zusätzliche
Komponenten oder Gegenstände
ausschließt.
Andere Begriffe sollen so aufgefasst werden, dass ihre breiteste
vernünftige
Bedeutung verwendet wird, sofern sie nicht in einem Kontext verwendet
werden, der eine andere Interpretation erfordert.