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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Bremsscheibenschlags bei Scheibenbremsen, wie sie z. B. an Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.
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Bekannte Bremsscheiben können eine axiale Unwucht aufweisen, die auch als „Bremsscheibenschlag” bezeichnet wird. Für das Entstehen eines Bremsscheibenschlags gibt es im Wesentlichen zwei Ursachen: einerseits das Ablagern von Bremsbelag auf der Bremsscheibe und andererseits eine Deformation der Bremsscheiben aufgrund thermischer Einflüsse. So kann z. B. ein Stück Bremsbelag an der Bremsscheibe anbacken, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet und die Bremse im heißen Zustand längere Zeit gedrückt gehalten wird. Die Bremsscheibe kann sich auch verziehen, wenn sie kurz aufeinanderfolgend aufgeheizt und wieder abgekühlt wird. Ein solcher Bremsscheibenschlag kann ein Quietschen oder Vibrieren der Bremse zur Folge haben, aber auch die Leistungsfähigkeit der Bremse beeinträchtigen.
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Mithilfe gängiger Methoden ist es relativ schwierig, einen Bremsscheibenschlag als Ursache für ein Quietschen oder Vibrieren der Bremse zu identifizieren. Ein Rückschluss auf einen Bremsscheibenschlags ist meist nur nach dem Ausschlussprinzip möglich.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erkennen eines Bremsscheibenschlags zu schaffen, mit dem ein Bremsscheibenschlag besonders einfach erkannt werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die in den unabhängigen Ansprüchen genannten Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, während eines Bremsvorgangs mittels eines Sensors den Bremsdruck oder eine davon abhängige Größe, wie z. B. eine Bremskraft, zu messen und das Sensorsignal in Bezug auf darin enthaltene Schwingungen zu untersuchen und zu ermitteln, ob eine gegebenenfalls enthaltene Schwingung eine vorgegebene Bedingung erfüllt. Sofern eine Schwingung festgestellt wird, die die vorgegebene Bedingung erfüllt, wird ein Signal erzeugt, das einen Bremsscheibenschlag anzeigt. Dadurch kann ein Bremsscheibenschlag auf einfache Weise identifiziert werden.
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Im Falle eines hydraulischen Bremssystems wird vorzugsweise das Signal eines im Bremssystem bereits vorhandenen Bremsdrucksensors, wie z. B. des Vordrucksensors, ausgewertet. Das Verfahren kann somit ohne Einsatz eines zusätzlichen Sensors durchgeführt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann als Bedingung vorgegeben sein, dass eine im Sensorsignal auftretende Schwingung periodisch ist. Da sich die Bremsscheibe während der Fahrt dreht, lässt sich erwarten, dass periodische Schwingungen im Signal auftreten, wenn sie einen Schlag hat.
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Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, die Korrelation der Schwingungsfrequenz des Sensorsignals mit einer Raddrehzahl zu ermitteln. Ist die die Korrelation größer als ein vorgegebener Schwellenwert, wird ein Bremsscheibenschlag erkannt. Eine einfache Möglichkeit zur Bestimmung der Korrelation besteht z. B. darin, die Schwingungsfrequenz des Sensorsignals mit der Raddrehzahlfrequenz zu vergleichen und zu ermitteln, ob die Differenz kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Sofern die Differenz kleiner ist als der vorgegebene Schwellenwert wird ein Bremsscheibenschlag erkannt.
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Alternativ oder zusätzlich kann als Bedingung vorgegeben sein, dass die Amplitude einer Schwingung, oder eine davon abhängige Größe, einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Der Amplituden-Schwellenwert ist vorzugsweise so groß zu wählen, dass zwischen einer durch einen Bremsscheibenschlag verursachten Schwingung und einem allgemeinen Rauschen im Sensorsignal unterschieden werden kann.
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Vorzugsweise werden beide genannten Bedingungen geprüft, da sich dadurch die Güte der Erkennung verbessern lässt.
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Die vorgegebene Bedingung kann gemäß der Erfindung von einer Betriebsgröße, wie zum Beispiel dem Bremsdruck oder der Drehzahl der Bremsscheibe, abhängig sein. So kann beispielsweise der Amplitudenschwellenwert in Abhängigkeit von der Drehzahl der Bremsscheibe unterschiedlich hoch gewählt sein. Dadurch kann die unterschiedliche Wirkung eines Bremsscheibenschlags bei verschiedenen Betriebsbedingungen berücksichtigt werden.
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Anstelle des Bremsdrucks kann zum Beispiel auch eine Bremskraft oder eine andere davon abhängige Größe gemessen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise unter definierten Rahmenbedingungen durchgeführt, in denen sich ein Bremsscheibenschlag besonders gut feststellen lässt. Das Verfahren wird vorzugsweise in Fahrsituationen durchgeführt, in denen die Raddrehzahl und/oder der Bremsdruck oder eine davon abhängige Größe und/oder die Bremsverzögerung innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegen. Eine Überprüfung auf das Vorliegen eines Bremsscheibenschlags kann z. B. durchgeführt werden, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeug zwischen 50 km/h und 100 km/h beträgt (bzw. eine entsprechende Raddrehzahl vorliegt) und der Bremsdruck zwischen 20 bar und 50 bar beträgt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl während der Fahrt wie auch z. B. am Bremsenprüfstand in einer Service-Werkstatt durchgeführt werden.
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Das Signal, welches bei der Feststellung eines Bremsscheibenschlags ausgegeben wird, kann z. B. ein einfaches Flag sein, das in einem Speicher gesetzt wird. Beim nächsten Werkstattbesuch kann der Fehlereintrag mittels eines Diagnosecomputers ausgelesen werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein für den Fahrer wahrnehmbares optisches oder akustisches Signal erzeugt werden. So kann z. B. ein Warnlämpchen eingeschaltet oder ein Warnton erzeugt werden. Dadurch wird der Fahrer direkt über das Vorliegen eines Bremsscheibenschlags informiert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst vorzugsweise eine Steuervorrichtung mit einem Algorithmus, der die Sensorsignale in Bezug auf darin enthaltene Schwingungen auswertet und ermittelt, ob eine gegebenenfalls enthaltene Schwingung eine vorgegebene Bedingung erfüllt. Wenn die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, gibt die Steuervorrichtung ein entsprechendes Signal aus, das anzeigt, dass ein Bremsscheibenschlag festgestellt wurde.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Blockdarstellung eines Systems zum Erkennen eines Bremsscheibenschlags.
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2 einen möglichen zeitlichen Verlauf des Bremsdrucks während eines Bremsvorgangs.
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1 zeigt eine schematische Blockdarstellung der wesentlichen Komponenten eines Systems zum Erkennen eines Bremsscheibenschlags. Das System umfasst einen Sensor 2 zum Messen des Bremsdrucks oder einer davon abhängigen Größe, wie z. B. einer Bremskraft, und ein Steuergerät 1, das die Sensorsignale in Bezug auf darin enthaltene Schwingungen auswertet. Ein im Steuergerät 1 enthaltener Algorithmus 4 ermittelt dabei, ob eine gegebenenfalls auftretende Schwingung eine vorgegebene Bedingung erfüllt. Wenn die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wird mittels einer Anzeigeeinrichtung 3 ein Signal erzeugt, das den Fahrer auf einen Bremsscheibenschlag hinweist.
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Im Falle einer herkömmlichen hydraulischen Bremsanlage kann als Sensor 2 z. B. der Vordrucksensor verwendet werden. Die Sensorsignale werden über eine Datenverbindung 5 an das Steuergerät 1 übertragen.
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2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Bremsdrucks p bei einem Bremsvorgang mit einer Scheibenbremse, deren Bremsscheibe einen Schlag aufweist. Der Bremsvorgang beginnt hier im Zeitpunkt t0 und endet im Zeitpunkt t1. Wie zu erkennen ist, zeigt der Bremsdruckverlauf eine wellenförmige Schwingung W, die auf einen Bremsscheibenschlag zurückzuführen ist. Bei jeder Umdrehung der Bremsscheibe verursacht deren Unwucht nämlich eine Variation des Bremsdrucks, die sich im Sensorsignal als eine Schwingung W niederschlägt. Die Periode der Schwingung W ist mit T bezeichnet, der Mittelwert mit K.
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Für das Erkennen eines Bremsscheibenschlags aus dem Sensorsignal p können eine oder mehrere Bedingungen vorgegeben werden. Eine erste Bedingung kann z. B. sein, dass die Amplitude A der Schwingung einen Schwellenwert übersteigt, eine zweite Bedingung kann sein, dass die Schwingung periodisch ist, und eine dritte Bedingung kann sein, dass die Korrelation zwischen der Schwingungsfrequenz f und der Raddrehzahl größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Die einzelnen Bedingungen können alternativ oder konjunktiv vorgegeben sein. Wenn die Schwingung W die vorgegebene Bedingung erfüllt, aktiviert das Steuergerät 1 über eine Datenverbindung 6 die Anzeigeeinrichtung 3, wie z. B. eine Lampe.
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Die vorgegebene Bedingung kann auch von einer Betriebsgröße, wie zum Beispiel dem Bremsdruck oder der Drehzahl der Bremsscheibe, abhängig sein. So kann beispielsweise der Amplitudenschwellenwert in Abhängigkeit von der Drehzahl der Bremsscheibe unterschiedlich hoch sein. Dadurch kann die unterschiedliche Wirkung eines Bremsscheibenschlags bei unterschiedlichen Fahrzeuggeschwindigkeiten berücksichtigt werden.
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Zur Überprüfung der Korrelation zwischen der Schwingungsfrequenz 1/T und der Raddrehzahl kann z. B. die Differenz der beiden Werte berechnet werden. Die Raddrehzahlen werden von einem Rad-Drehzahlsensor 7 gemessen und ebenfalls vom Algorithmus 4 verarbeitet. Wenn die Differenz kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert, wird die Korrelationsbedingung als erfüllt betrachtet.
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Das Signal, das nach Feststellung eines Bremsscheibenschlags ausgegeben wird, kann z. B. ein einfaches Flag sein, das in einem Speicher gesetzt wird. Der Speichereintrag kann z. B. bei einem Werkstattbesuch mittels eines Diagnosecomputers ausgelesen werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein für den Fahrer wahrnehmbares optisches oder akustisches Signal erzeugt werden. Dadurch wird der Fahrer direkt über das Vorliegen eines Bremsscheibenschlags informiert.
