DE102011004772A1 - Method for adjustment of clamping force exercised by parking brake in vehicle, involves generating clamping force until mechanical clamping force of brake disk reaches threshold level that is determined as function of road gradient - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen der von einer Feststellbremse ausgeübten Klemmkraft in einem Fahrzeug.The invention relates to a method for adjusting the force exerted by a parking brake clamping force in a vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Bekannt sind Feststell- bzw. Parkbremsen in Fahrzeugen, die eingesetzt werden, um im Stillstand eine das Fahrzeug festsetzende Klemmkraft zu erzeugen. Die
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen die erforderliche Klemmkraft in einer Feststellbremse eines Fahrzeugs mit ausreichender Genauigkeit einzustellen.The invention has for its object to set with simple measures, the required clamping force in a parking brake of a vehicle with sufficient accuracy.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf eine elektromechanische Feststellbremse in einem Fahrzeug mit einem elektromechanischen Aktuator, über den eine das Fahrzeug im Stillstand festsetzende Klemmkraft erzeugbar ist, wobei der Aktuator einen elektrischen Bremsmotor, ein Getriebe und eine Spindel aufweist, die einen Bremskolben axial verstellt, der Träger eines Bremsbelages ist, welcher gegen eine Bremsscheibe gedrückt wird. Die Rotationsbewegung des Bremsmotors wird hierdurch in eine axiale Stellbewegung des Bremskolbens übertragen wird,The inventive method relates to an electromechanical parking brake in a vehicle with an electromechanical actuator, via which a stoppable the vehicle is generated clamping force, wherein the actuator comprises an electric brake motor, a gear and a spindle which axially displaces a brake piston, the Carrier of a brake pad is, which is pressed against a brake disc. The rotational movement of the brake motor is thereby transmitted in an axial adjusting movement of the brake piston,
Zum Einstellen einer geforderten Nominal- bzw. Sollklemmkraft wird die vom elektromechanischen Aktuator während des Zuspannvorganges erzeugte Klemmarbeit, die die mechanische Arbeit darstellt, ermittelt und mit einem zugeordneten Schwellenwert verglichen. Erreicht die Klemmarbeit des Aktuators den Schwellenwert, so hat die tatsächlich erzeugte Klemmkraft das gewünschte Klemmkraftniveau erreicht, so dass der Zuspannvorgang beendet ist; der elektrische Bremsmotor kann abgeschaltet und das erreichte Klemmkraftniveau konserviert werden.To set a required nominal or clamping force clamping force generated by the electromechanical actuator during the application process, which represents the mechanical work, determined and compared with an associated threshold. When the clamping work of the actuator reaches the threshold value, the actually generated clamping force has reached the desired clamping force level, so that the clamping operation is completed; the electric brake motor can be switched off and the achieved clamping force level can be preserved.
Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass das Erreichen des Nominal- bzw. Sollklemmkraftniveaus anhand der vom Bremsmotor aufgenommenen elektrischen Arbeit festgestellt wird. Zur Ermittlung der elektrischen Arbeit werden elektrische Kenngrößen herangezogen, insbesondere der Strom und die Spannung des elektrischen Bremsmotors, welche vorzugsweise direkt oder indirekt sensorisch ermittelt werden und als Messwerte vorliegen. Aus einem an sich bekannten Zusammenhang kann durch Multiplikation von Strom und Spannung und Integralbildung über den betrachteten Zeitraum sowie des Weiteren unter Berücksichtigung eines Gesamtwirkungsgrades die abgesetzte mechanische Arbeit des elektromechanischen Aktuators rechnerisch bestimmt werden. Dies erfolgt während des Zuspannvorganges der Feststellbremse fortlaufend, so dass permanent die Information über die aktuell abgesetzte mechanische Arbeit des Aktuators (MoC) vorliegt und mit dem zugeordneten Schwellenwert verglichen werden kann. Ist der Schwellenwert erreicht, so ist die gewünschte Klemmkraft eingestellt.This procedure has the advantage that the achievement of the nominal clamping force level is ascertained on the basis of the electrical work absorbed by the brake motor. Electrical parameters are used to determine the electrical work, in particular the current and the voltage of the electric brake motor, which are preferably determined directly or indirectly by sensors and present as measured values. From a known per se, the offset mechanical work of the electromechanical actuator can be determined by multiplying the current and voltage and integral formation over the considered period as well as further taking into account an overall efficiency. This takes place continuously during the application process of the parking brake, so that permanently the information about the currently deposited mechanical work of the actuator (MoC) is present and can be compared with the associated threshold value. When the threshold is reached, the desired clamping force is set.
Vorteilhaft hierbei ist, dass zum Einstellen der gewünschten Klemmkraft keine Lageinformation über die aktuelle Position des verstellbaren Teils des elektrischen Bremsmotors bzw. des verstellbaren Bremskolbens erforderlich ist. Es kann somit auf zusätzliche Sensoren zur Positionsermittlung des Bremskolbens verzichtet werden. Üblicherweise werden im Stand der Technik Drehzahlsensoren eingesetzt, aus deren Signal auf die aktuelle Bremskolbenposition geschlossen werden kann. Auch bei einer momentenbasierten Einstellung der Klemmkraft wird im Stand der Technik ein Drehzahlsignal benötigt, um die Motorkonstante zu ermitteln, die gemeinsam mit der Stromstärke zur Berechnung des Motormoments gebraucht wird. Bei dem erfindungsgemäßen, energiebasierten Zuspannvorgang wird dagegen das Motormoment zum Einstellen der Klemmkraft nicht zwingend benötigt, so dass auch kein Drehzahlsignal erforderlich ist.The advantage here is that no position information about the current position of the adjustable part of the electric brake motor or the adjustable brake piston is required to set the desired clamping force. It can thus be dispensed with additional sensors for determining the position of the brake piston. Usually speed sensors are used in the prior art, from the signal can be closed to the current brake piston position. Even with a torque-based adjustment of the clamping force, a speed signal is needed in the prior art to determine the motor constant, which is used together with the current for calculating the engine torque. In the energy-based application process according to the invention, however, the engine torque for adjusting the clamping force is not necessarily required, so that no speed signal is required.
Bei der energiebasierten, erfindungsgemäßen Klemmkraftschätzung wird davon ausgegangen, dass die Bremszange der Bremsvorrichtung im Sinne einer Feder potenzielle Energie aufnehmen und speichern kann. Bei der Betätigung des elektrischen Bremsmotors während des Zuspannvorgangs der Feststellbremse wird die vom Bremsmotor aufgenommene elektrische Energie in potenzielle Energie der Bremszange umgewandelt, abzüglich eines Wärmeverlustes, der durch den Wirkungsgrad beschrieben ist. Der Wirkungsgrad kann empirisch ermittelt werden und bestimmt sich aus mechanischen und elektrischen Anteilen. Der Wirkungsgrad liegt entweder als feste, konstante, bremsenspezifische Größe vor oder wird als Funktion von Zustands- bzw. Kenngrößen der Feststellbremse bestimmt, beispielsweise als Funktion der Temperatur.In the energy-based clamping force estimation according to the invention, it is assumed that the brake caliper of the brake device can receive and store potential energy in the manner of a spring. Upon actuation of the electric brake motor during the application process of the parking brake, the electrical energy absorbed by the brake motor is converted into potential energy of the brake caliper, minus a heat loss, which is described by the efficiency. The efficiency can be determined empirically and is determined by mechanical and electrical components. The efficiency is either as a fixed, constant, brake-specific size or is determined as a function of state or characteristics of the parking brake, for example as a function of temperature.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung wird die vom Bremsmotor aufgenommene elektrische Energie ab dem Zeitpunkt des Kraftanstiegs der Klemmkraft berücksichtigt. Während des Zuspannvorgangs durchläuft der elektrische Bremsmotor zunächst eine Leerlaufphase, bis der Bremskolben bzw. die Bremsscheibe, welche vom Bremsmotor verstellt werden, in Anlage an die Bremsscheibe gelangt und der Kraftanstieg der Klemmkraft beginnt. Ab diesem Zeitpunkt, der beispielsweise anhand des Stromverlaufs detektiert werden kann, wird zweckmäßigerweise die vom Bremsmotor abgegebene elektrische Arbeit berücksichtigt. According to an advantageous embodiment, the electrical energy absorbed by the brake motor is taken into account from the time of the force increase of the clamping force. During the application process, the electric brake motor first passes through an idling phase until the brake piston or the brake disc, which are adjusted by the brake motor, comes into abutment against the brake disc and the force increase of the clamping force begins. From this point in time, which can be detected, for example, on the basis of the course of the current, the electrical work delivered by the brake motor is expediently taken into account.
Die aktuell geleistete mechanische Arbeit des Aktuators (MoC = Motor an Caliper) wird fortlaufend mit dem zugeordneten Schwellenwert verglichen, wobei der Zuspannvorgang bzw. Klemmkraftanstieg beendet wird, sobald der Schwellenwert erreicht wird. Der Schwellenwert kann entweder als feste, konstante Größe vorgegeben werden oder, gemäß vorteilhafter Ausführung, als Funktion von Zustands- oder Kenngrößen des Bremssystems und/oder von Umfeldbedingungen eingestellt werden, insbesondere in Abhängigkeit der Neigung der Straße, auf der das Fahrzeug steht.The currently performed mechanical work of the actuator (MoC = engine to caliper) is continuously compared with the associated threshold, the clamping process or clamping force increase is terminated when the threshold is reached. The threshold value can either be specified as a fixed, constant variable or, according to an advantageous embodiment, be set as a function of state or characteristic variables of the brake system and / or ambient conditions, in particular as a function of the inclination of the road on which the vehicle is standing.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die Feststellbremse mit einer Zusatzbremsvorrichtung versehen, um bedarfsweise zusätzlich zur elektromechanischen Klemmkraft des Aktuators (MoC) auch einen Klemmkraftanteil bereitstellen zu können, der über die Zusatzbremsvorrichtung erzeugt wird. Bei der Zusatzbremsvorrichtung handelt es sich insbesondere um die hydraulische Fahrzeugbremse des Fahrzeugs, deren Hydraulikdruck unterstützend auf den Bremskolben wirkt.According to a further expedient embodiment, the parking brake is provided with an additional brake device, in order to be able to provide, in addition to the electromechanical clamping force of the actuator (MoC), a clamping force component which is generated via the additional brake device. The auxiliary brake device is, in particular, the hydraulic vehicle brake of the vehicle whose hydraulic pressure has a supporting effect on the brake piston.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft in einem Regel- bzw. Steuergerät im Fahrzeug ab, das insbesondere Bestandteil des Feststellbremssystems ist.The inventive method runs in a control or control unit in the vehicle, which is in particular part of the parking brake system.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:
In
Innerhalb des Bremskolbens
Die Feststellbremse kann erforderlichenfalls von einer hydraulischen Fahrzeugbremse unterstützt werden, so dass sich die Klemmkraft aus einem elektromechanischen Anteil und einem hydraulischen Anteil zusammensetzt. Bei der hydraulischen Unterstützung wird die dem Bremsmotor zugewandte Rückseite des Bremskolbens
In
Mit der Phase des Kraftaufbaus zum Zeitpunkt t3 fällt der Kraftanstiegspunkt zusammen. Der Kraftaufbau bzw. der Verlauf der Klemmkraft F kann beispielsweise anhand des Verlaufs des Strom I des Bremsmotors ermittelt werden, der grundsätzlich den gleichen Verlauf wie die elektromechanische Klemmkraft aufweist. Ausgehend von dem niedrigen Niveau während der Leerphase zwischen t2 und t3 steigt der Stromverlauf zu Beginn des Zeitpunktes t3 steil an. Dieser Anstieg des Stroms kann detektiert und zum Bestimmen des Kraftanstiegspunktes herangezogen werden. Grundsätzlich kann der Verlauf des Kraftaufbaus aber auch aus dem Spannungs- oder Drehzahlverlauf bzw. aus einer beliebigen Kombination der Signale Strom, Spannung und Drehzahl bestimmt werden. With the phase of the force build-up at time t3, the force rise point coincides. The force build-up or the course of the clamping force F can be determined, for example, based on the course of the current I of the brake motor, which basically has the same course as the electromechanical clamping force. Starting from the low level during the idle phase between t2 and t3, the current profile increases steeply at the beginning of time t3. This increase in current can be detected and used to determine the force rise point. In principle, however, the course of the force build-up can also be determined from the voltage or speed curve or from any combination of the signals current, voltage and rotational speed.
In
Im folgenden Verfahrensschritt
Sofern ein Klemmkraftanstieg im Verfahrensschritt
In die Ermittlung der mechanischen Klemmarbeit fließt außerdem der gesamte Wirkungsgrad ηges des elektromechanischen Aktuators mit elektrischem BremsmMotor, einem Getriebe und einer Spindel ein, wobei über den Wirkungsgrad ηges Wärmeverluste im Bremsmotor und der Mechanik (Getriebe und Spindel) berücksichtigt werden können. Der Wirkungsgrad ηges stellt entweder eine empirisch zu ermittelnde, konstante Größe dar oder eine von Kenngrößen des Umfelds bzw. der Feststellbremse abhängige Größe, beispielsweise eine temperaturabhängige Größe.In the determination of the mechanical clamping work also flows the entire efficiency η ges of the electromechanical actuator with electric BremsmMotor, a transmission and a spindle, wherein on the efficiency η ges heat losses in the brake motor and the mechanics (gear and spindle) can be considered. The efficiency η ges represents either an empirically determined, constant variable or a dependent of parameters of the environment or the parking brake size, such as a temperature-dependent variable.
Ergibt die Abfrage im Verfahrensschritt
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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