DE102011004711A1

DE102011004711A1 - Verfahren zum Einstellen einer Feststellbremse in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102011004711A1
Application number: DE201110004711
Authority: DE
Inventors: Karsten Bieltz; Simon Hauber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-08-30
Also published as: CN102649427B; CN102649427A

Abstract

Bei einem Verfahren zum Einstellen einer Feststellbremse, die eine elektromotorische Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor und eine Zusatzbremsvorrichtung umfasst, wird der Löseweg des elektrischen Bremsmotors während des Lösevorgangs unter Zugrundelegung einer Gesamtklemmkraft bestimmt, die sich aus der elektromechanischen Klemmkraft und der Zusatzklemmkraft zusammensetzt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen einer Feststellbremse in einem Fahrzeug.
Stand der Technik
In der DE 103 61 042 B3 wird eine Feststell- bzw. Parkbremse in einem Fahrzeug beschrieben, die eingesetzt wird, um das Fahrzeug im Stillstand festzusetzen. Die Feststellbremse weist als Aktuator einen elektrischen Bremsmotor auf, bei dessen Betätigung ein Bremskolben, welcher Träger eines Bremsbelages ist, axial in Richtung auf eine Bremsscheibe verstellt wird.
Bekannt ist es außerdem, zur Klemmkraftunterstützung den in einer hydraulischen Fahrzeugbremse erzeugten Hydraulikdruck einzusetzen, der ebenfalls auf den Bremskolben wirkt. Die Gesamtklemmkraft setzt sich in diesem Fall aus dem elektromotorischen Anteil und dem hydraulischen Anteil zusammen.
Zum Klemmkraftabbau muss die Feststellbremse gelöst werden, indem der elektrische Bremsmotor in Gegenrichtung verstellt wird, so dass sich der Bremskolben von der Bremsscheibe wegbewegt. Die Klemmkraft muss unabhängig davon, ob ein unterstützender Hydraulikdruck aufgebracht worden ist, vollständig abgebaut werden.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen die Lösezeit in einer elektromechanischen Feststellbremse, die mit einer Zusatzbremsvorrichtung versehen ist, zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf eine elektromechanische Feststellbremse mit einem elektrischen Bremsmotor in einem Fahrzeug, über den eine elektromechanische Klemmkraft erzeugbar ist. Die Rotationsbewegung des Bremsmotors wird hierbei in eine axiale Stellbewegung eines Bremskolbens übertragen, der Träger eines Bremsbelages ist, welcher gegen eine Bremsscheibe der Feststellbremse gedrückt wird. Die Feststellbremse ist zusätzlich zur elektromotorischen Bremsvorrichtung mit einer Zusatzbremsvorrichtung versehen, über die bedarfsweise eine Zusatzklemmkraft erzeugbar ist. In diesem Fall setzt sich die Gesamtklemmkraft aus dem elektromechanischen Anteil der elektromechanischen Feststellbremse und dem Zusatzanteil der Zusatzbremsvorrichtung zusammen. Bei der Zusatzbremsvorrichtung handelt es sich vorzugsweise um die hydraulische Fahrzeugbremse des Fahrzeugs, deren Hydraulikdruck unterstützend auf den Bremskolben wirkt.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Bestimmung des Lösewegs, den der elektrische Bremsmotor bzw. ein vom Bremsmotor beaufschlagtes Stellglied – beispielsweise eine Spindel – während des Lösevorgangs zurücklegen muss, damit die Klemmkraft vollständig abgebaut wird und der notwendige Abstand der Spindel zum Kolben eingestellt wird. Insbesondere in Fällen, in denen zusätzlich zur elektromechanischen Klemmkraft, welche über den elektrischen Bremsmotor erzeugt wird, auch eine Zusatzklemmkraft wirksam ist, die in der Zusatzbremsvorrichtung erzeugt wird, kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in kurzer Zeit der notwendige Löseweg eingestellt werden. Der Löseweg, der vom Bremsmotor bzw. dem vom Bremsmotor beaufschlagten Stellglied zurückzulegen ist, wird optimiert, so dass auch die Zeit bis zum vollständigen Klemmkraftabbau minimiert ist. Zugleich kann ein ausreichender Sicherheitsabstand zwischen der Bremsspindel, welche von dem Elektromotor verstellt wird, und dem Bremskolben, welcher Träger des Bremsbelages ist, eingehalten werden. Beim Lösen wird der Abstand der Spindel zum Kolben nicht größer als notwendig eingestellt, um damit die Gesamtlösezeit, die sich aus dem Kraftabbau und der Leerwegeinstellung zusammensetzt, zu reduzieren und gleichzeitig eine schnelle Haltefähigkeit beim Schließen der Parkbremse zu gewährleisten.
Für die Bestimmung des Lösewegs wird zweckmäßigerweise die Gesamtklemmkraft bei einem vorangegangenen Schließenvorgang herangezogen, die sich aus dem elektromechanisch erzeugten Anteil der Klemmkraft und der Zusatzklemmkraft, insbesondere der hydraulischen Zusatzklemmkraft zusammensetzt. Die Gesamtklemmkraft wird beim Schließen der Parkbremse ermittelt und im nichtflüchtigen Speicher der Steuereinheit abgelegt. Der Löseweg, welcher den Stellweg beim Lösen der Feststellbremse darstellt, bestimmt sich aus einem funktionalen Zusammenhang bzw. einer Kraft-Weg-Kennlinie der Bremszange, die den Zusammenhang zwischen der Klemmkraft und dem Kolbenweg wiedergibt. In diesen funktionalen Zusammenhang bzw. diese Kennlinie fließt die Gesamtklemmkraft ein, in der der Anteil der Zusatzklemmkraft enthalten ist.
Der Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, dass die Spindel des elektrischen Bremsmotors unabhängig von der Höhe der Zusatzklemmkraft beim Lösen, welche in der Zusatzbremsvorrichtung erzeugt wird, ausreichend weit zurückgefahren wird. Es ist dagegen nicht erforderlich, den tatsächlichen Verlauf der Kraft-Weg-Kennlinie zu untersuchen und beispielsweise durch Gradientenbildung einen Knickpunkt aufzufinden, der in der Kennlinie den Übergang zum vollständigen Kraftabbau kennzeichnet. Durch den Einfluss der Zusatzbremskraft beim Lösen kann eine Verfälschung der realen Kraft-Weg-Kennlinie auftreten, so dass die Position des Knickpunktes unter Umständen zu einem zu geringen Löseweg führen würde. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird dagegen nicht der Verlauf der realen Kraft-Weg-Kennlinie mit mathematischen Methoden untersucht, sondern nur aus der an sich bekannten Kraft-Weg-Kennlinie die Wegdifferenz zwischen der Gesamtklemmkraft und der Klemmkraft gleich null bestimmt. Diese Wegdifferenz stellt zusammen mit dem festen Zusatzweg (Mindestabstand zw. Spindel und Kolben) den Löseweg dar, der von dem Bremsmotor bzw. dem vom Bremsmotor beaufschlagten Stellglied beim Lösevorgang zurückzulegen ist. Der Stell- bzw. Löseweg wird in korrekter Weise bestimmt, ungeachtet der Höhe der Zusatzklemmkraft beim Lösen.
Im Falle einer Ausführung der Zusatzbremsvorrichtung als hydraulische Fahrzeugbremse wird der Hydraulikdruck bestimmt und der Ermittlung einer hydraulischen Klemmkraft zugrunde gelegt, die gemeinsam mit der elektromechanischen Klemmkraft die Gesamtklemmkraft bestimmt.
Es kann zweckmäßig sein, beim Löseweg einen Minimalweg vorzugeben, der von dem elektrischen Bremsmotor bzw. dem vom Bremsmotor beaufschlagten Stellglied zurückzulegen ist. Der Löseweg darf somit einen unteren Grenzwert nicht unterschreiten.
Beim elektromechanischen Klemmkraftanteil handelt es sich insbesondere um den Soll-Klemmkraftanteil, der über die elektromechanische Bremsvorrichtung mit dem elektrischen Bremsmotor zu stellen ist. Die Höhe der Soll- bzw. Nominal-Klemmkraft kann von verschiedenen Rand- und Umfeldbedingungen abhängig sein, insbesondere von der Neigung der Fahrbahn, auf der das Fahrzeug abgestellt ist. Auch die Bremsscheibentemperatur kann bei der Festlegung der Soll-Klemmkraft berücksichtigt werden.
Grundsätzlich möglich ist es aber auch, die tatsächliche elektromechanische Klemmkraft im Zeitpunkt des Lösens der Feststellbremse zu berücksichtigen. Die tatsächlich eingestellte Klemmkraft der elektromechanischen Bremsvorrichtung wird beispielsweise aus dem Stromverlauf des elektrischen Bremsmotors bestimmt.
Des Weiteren ist es zweckmäßig, bei der Bestimmung der elektromechanischen Klemmkraft eine Toleranz zu berücksichtigen, insbesondere für den Fall, dass die Soll-Klemmkraft, welche über die elektromechanische Bremsvorrichtung zu stellen ist, in die Ermittlung der Gesamtklemmkraft einfließt. Da über den elektrischen Bremsmotor eine Toleranz bei der Festlegung der elektromechanischen Klemmkraft vorliegt, kann durch Addieren dieser Toleranz die maximal mögliche, elektromechanische Klemmkraft bestimmt werden.
Zur Ermittlung der Gesamtklemmkraft wird die Zusatzklemmkraft, insbesondere der hydraulische Kraftanteil zum elektromechanischen Kraftanteil hinzuaddiert.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft in einem Regel- bzw. Steuergerät im Fahrzeug ab, das Bestandteil des Feststellbremssystems sein kann.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine elektromechanische Feststellbremse für ein Fahrzeug, bei der die Klemmkraft über einen elektrischen Bremsmotor erzeugt wird,
2 ein Schaubild mit dem zeitabhängigen Verlauf des Stroms, der Spannung und der Motordrehzahl beim Lösen der Feststellbremse,
3 ein Schaubild mit der Kraft-Weg-Kennlinie des elektrischen Bremsmotors.
In 1 ist eine elektromechanische Feststellbremse 1 zum Festsetzen eines Fahrzeugs im Stillstand dargestellt. Die Feststellbremse 1 umfasst einen Bremssattel 2 mit einer Zange 9, welche eine Bremsscheibe 10 übergreift. Als Stellglied weist die Feststellbremse 1 einen Elektromotor als Bremsmotor 3 auf, der eine Spindel 4 rotierend antreibt, auf der ein Spindelbauteil 5 drehbar gelagert ist. Bei einer Rotation der Spindel 4 wird das Spindelbauteil 5 axial verstellt. Das Spindelbauteil 5 bewegt sich innerhalb eines Bremskolbens 6, der Träger eines Bremsbelags 7 ist, welcher von dem Bremskolben 6 gegen die Bremsscheibe 10 gedrückt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe 10 befindet sich ein weiterer Bremsbelag 8, der ortsfest an der Zange 9 gehalten ist.
Innerhalb des Bremskolbens 6 kann sich das Spindelbauteil 5 bei einer Drehbewegung der Spindel 4 axial nach vorne in Richtung auf die Bremsscheibe 10 zu bzw. bei einer entgegen gesetzten Drehbewegung der Spindel 4 axial nach hinten bis zum Erreichen eines Anschlags 11 bewegen. Zum Erzeugen einer Klemmkraft beaufschlagt das Spindelbauteil 5 die innere Stirnseite des Bremskolbens 6, wodurch der axial verschieblich in der Feststellbremse 1 gelagerte Bremskolben 6 mit dem Bremsbelag 7 gegen die zugewandte Stirnfläche der Bremsscheibe 10 gedrückt wird.
Die Feststellbremse kann erforderlichenfalls von einer hydraulischen Fahrzeugbremse unterstützt werden, so dass sich die Klemmkraft aus einem elektromotorischen Anteil und einem hydraulischen Anteil zusammensetzt. Bei der hydraulischen Unterstützung wird die dem Bremsmotor zugewandte Rückseite des Bremskolbens 6 mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid beaufschlagt.
In 2 ist ein weiteres Schaubild dargestellt mit dem Kurvenverlauf des Stroms I, der Drehzahl n und der elektromechanischen Klemmkraft F_KI während des Öffnungs- bzw. Lösevorgangs des Bremsmotors, bei dem der Bremskolben zurückgefahren wird. Zum Zeitpunkt t₁ wird der Bremsmotor eingeschaltet. Zum Zeitpunkt t₂ beginnt der Klemmkraftabbau, zum Zeitpunkt t₃ ist Lastfreiheit erreicht, es wird keine elektromechanische Klemmkraft mehr übertragen. Zum Zeitpunkt t₄ ist der Löseweg zurückgelegt, und der Motor wird abgeschaltet. Der zurückgelegte Weg zwischen den Zeitpunkten t₃ und t₄ entspricht dem Leerweg während des Lösevorganges.
3 zeigt die Kraft-Weg-Kennlinie des elektrischen Bremsmotors. Zur Bestimmung des Lösewegs s wird aus der Kraft-Weg-Kennlinie derjenige Weg s_abb bestimmt, welcher zum Kraftabbau der Gesamtklemmkraft F_KI,ges bis auf null erforderlich ist. Da der grundsätzliche Verlauf der Kraft-Weg-Kennlinie bekannt ist, kann der Kraftabbauweg s_abb aus der Kennlinie zwischen der Gesamtklemmkraft und der Klemmkraft gleich null bestimmt werden.
Der Löseweg, welcher insgesamt von dem elektrischen Bremsmotor bzw. dem vom Bremsmotor beaufschlagten Stellglied zurückzulegen ist, bestimmt sich durch Addition des Kraft-Abbauwegs s_abb mit einem zusätzlichen Weg s_min, über den der Mindestabstand der Spindel zum Kolben sichergestellt ist. Bei Kenntnis des Lösewegs s kann der elektrische Bremsmotor während des Lösevorgangs entsprechend beaufschlagt werden. Nachdem der elektrische Bremsmotor bzw. das vom Bremsmotor beaufschlagte Stellglied den Löseweg s zurückgelegt hat, ist der Lösevorgang beendet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10361042 B3 [0002]

Claims

Verfahren zum Einstellen einer Feststellbremse (1), die eine elektromotorische Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor (3) zum Erzeugen einer elektromechanischen Klemmkraft umfasst, wobei über eine Zusatzbremsvorrichtung eine Zusatzklemmkraft erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Löseweg des elektrischen Bremsmotors (3) bzw. eines vom Bremsmotor (3) beaufschlagten Stellglieds während des Lösevorgangs, bei dem die Klemmkraft abgebaut wird, unter Zugrundelegung einer Gesamtklemmkraft, die sich aus der elektromechanischen Klemmkraft und der Zusatzklemmkraft zusammensetzt, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtklemmkraft eines vorangegangenen Schließvorgangs berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Löseweg aus einer Kraft-Weg-Kennlinie des elektrischen Bremsmotors (3) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzbremsvorrichtung eine hydraulische Fahrzeugbremse im Fahrzeug ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikdruck in der hydraulischen Fahrzeugbremse bestimmt und der Ermittlung einer hydraulischen Klemmkraft zugrunde gelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung der Gesamtklemmkraft ein Toleranzanteil der elektromechanischen Klemmkraft berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft-Weg-Kennlinie bei einem Schließ- bzw. Zuspannvorgang ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft-Weg-Kennlinie fest hinterlegt ist.
Regel- bzw. Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Feststellbremse in einem Fahrzeug mit einem Regel- bzw. Steuergerät nach Anspruch 9.