DE102011004786A1

DE102011004786A1 - Verfahren zum Einstellen der von einer Feststellbremse ausgeübten Klemmkraft in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102011004786A1
Application number: DE102011004786A
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: US20130056315A1; CN102649426A; CN102649426B; FR2971988A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Einstellen der von einer Feststellbremse ausgeübten Klemmkraft wird für den Fall, dass nach Abschluss eines Zuspannvorgangs ein das Festsetzen des Fahrzeugs störendes Ereignis eintritt, ein Nachspannvorgang durch Betätigen eines elektrischen Bremsmotors und einer Zusatzbremsvorrichtung durchgeführt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen der von einer Feststellbremse ausgeübten Klemmkraft in einem Fahrzeug.
Stand der Technik
In der DE 103 61 042 B3 wird eine Feststell- bzw. Parkbremse in einem Fahrzeug beschrieben, über die im Stillstand eine das Fahrzeug festsetzende Klemmkraft erzeugbar ist. Die Feststellbremse ist elektromechanisch ausgebildet und umfasst einen elektrischen Bremsmotor, der einen Bremskolben, welcher Träger eines Bremsbelages ist, axial in Richtung auf eine Bremsscheibe verstellt, um eine gewünschte Klemmkraft zu erzielen.
Bekannt ist es außerdem, zur Klemmkraftunterstützung den in einer hydraulischen Fahrzeugbremse generierten Hydraulikdruck einzusetzen, der ebenfalls auf den Bremskolben wirkt und diesen gegen die Bremsscheibe verstellt, so dass sich die Klemmkraft insgesamt aus einem elektromotorischen und einem hydraulischen Anteil zusammensetzt.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Sicherheit gegen unbeabsichtigte Bewegungen eines Fahrzeugs nach dem Betätigen einer Feststellbremse zu erhöhen.
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 in einem Fahrzeug mit einem elektrischen Bremsmotor, bei dessen Betätigung eine Klemmkraft erzeugbar ist. Die Rotationsbewegung des Rotors des Bremsmotors wird in eine axiale Stellbewegung eines Bremskolbens übertragen, der Träger eines Bremsbelages ist, welcher gegen eine Bremsscheibe gedrückt wird.
Die Feststellbremse ist mit einer Zusatzbremsvorrichtung versehen, über die zusätzlich oder alternativ zur elektromotorischen Bremsvorrichtung eine Zusatzklemmkraft erzeugbar ist. Die Zusatzbremsvorrichtung ist separat bzw. unabhängig von der elektromechanischen Bremsvorrichtung ansteuerbar. Bei der Zusatzbremsvorrichtung handelt es sich insbesondere um eine hydraulische Bremsvorrichtung, vorzugsweise die reguläre Fahrzeugbremse im Fahrzeug, wobei der Hydraulikdruck auf den Bremskolben wirkt, der somit bei gleichzeitiger Betätigung der elektromechanischen Bremsvorrichtung und der hydraulischen Bremsvorrichtung von beiden Bremsvorrichtungen beaufschlagt wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass für den Fall, dass nach Abschluss eines Zuspannvorgangs ein das Festsetzen des Fahrzeugs störendes Ereignis eintritt, ein Nachspannvorgang durchgeführt wird, um die Klemmkraft zu erhöhen bzw. eine Nominalklemmkraft sicherzustellen. Der Nachspannvorgang wird durch Betätigen sowohl des elektrischen Bremsmotors, welcher Teil der elektromechanischen Bremsvorrichtung ist, als auch der Zusatzbremsvorrichtung durchgeführt. Bei einer Ausführung der Zusatzbremsvorrichtung als hydraulische Bremsvorrichtung wird somit während des Nachspannvorgangs der elektrische Bremsmotor zum Erhöhen der elektromechanischen Klemmkraft betätigt und gleichzeitig in der hydraulischen Fahrzeugbremse ein Hydraulikdruck erzeugt, der einen hydraulischen Klemmkraftanteil stellt.
Bei dieser Vorgehensweise wird im Falle einer Störung bzw. Gefährdung des Festsetzens des Fahrzeugs nicht nur die elektromechanische Bremsvorrichtung, sondern darüber hinaus die Zusatzbremsvorrichtung betätigt, so dass die Klemmkraftstellung auf zwei verschiedene Aktuatoren bzw. Steller verteilt wird. Hierdurch wird die Sicherheit gegenüber einem unbeabsichtigten Losrollen des Fahrzeugs erhöht. Darüber hinaus wird die Dynamik des Nachspannvorgangs gegenüber Ausführungen verbessert, bei denen lediglich ein Steller aktiv ist. Auch das Geräuschniveau während des Nachspannvorgangs ist geringer, da die Steller für sich genommen mit einer geringeren Dynamik beaufschlagt werden als im Falle nur eines einzigen Stellers, der während des Nachspannvorganges aktiviert wird. Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit eine Superposition der Klemmkraft, welche von der elektromechanischen Klemmkraft und der Zusatzbremsvorrichtung erzeugt wird.
Gegebenenfalls kann auf einen Drehzahlsensor im elektrischen Bremsmotor verzichtet werden.
Nach Abschluss des Nachspannvorgangs wird der elektrische Bremsmotor abgeschaltet, woraufhin die im Zeitpunkt des Abschaltens herrschende Gesamtklemmkraft, die sich aus dem elektromechanischen Anteil und dem Zusatzbremsvorrichtungsanteil zusammensetzt, eingefroren bzw. konserviert wird.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass während des Nachspannvorgangs zum Erreichen einer gewünschten Nominalklemmkraft primär die elektromotorische Bremsvorrichtung und lediglich ergänzend die Zusatzbremsvorrichtung betätigt wird. Bevorzugt wird jedoch in der Zusatzbremsvorrichtung eine Mindestklemmkraft während des Nachspannvorgangs erzeugt, um sicherzustellen, dass über die Zusatzbremsvorrichtung ein Mindestanteil an der Gesamtklemmkraft gestellt wird. In der Ausführung der Zusatzbremsvorrichtung als hydraulische Bremsvorrichtung liegt somit während des Nachspannvorgangs ein Mindestdruck an. Die Zusatzklemmkraft über die Zusatzbremsvorrichtung kann aber auch moduliert werden, um bedarfsweise einen höheren Anteil als die Mindestklemmkraft bereitzustellen.
Als Auslösebedingung für den Nachspannvorgang kann eine unbeabsichtigte Bewegung des Fahrzeugs herangezogen werden. Falls die aktuell wirkende Klemmkraft in der Feststellbremse nicht ausreicht, um das Fahrzeug festzusetzen, kann die Bewegung des Fahrzeugs über die fahrzeugeigene Sensorik detektiert und der Nachspannvorgang in der Feststellbremse ausgelöst werden. Dies betrifft Situationen, in denen sich das Fahrzeug ohne Eingriff von außen, insbesondere ohne Fahrerbetätigung in Bewegung setzt. Gegebenenfalls kommen auch Fahrsituationen in Betracht, in denen der Fahrer durch Betätigen des Fahrzeugmotors versucht, das Fahrzeug in Bewegung zu setzen.
Als weiteres Auslösekriterium kann eine Störung im Bremssystem der Feststellbremse herangezogen werden, beispielsweise, wenn die Bremsscheibentemperatur über einem zugeordneten Schwellenwert liegt. Die damit einhergehende Verringerung der Klemmkraft kann durch den Nachspannvorgang kompensiert werden. Der Nachspannvorgang wird insbesondere erst nach Ablauf einer definierten Zeitspanne – der Abkühlzeit – durchgeführt.
Der Nachspannvorgang wird beendet, wenn ein Abschaltkriterium erreicht ist. Als Abschaltkriterium kommt beispielsweise das Zurücklegen einer definierten Wegstrecke des vom elektrischen Bremsmotors betätigten Stellglieds bzw. des Rotors des Bremsmotors in Betracht. Die Wegstrecke des Stellglieds, insbesondere einer Spindel, die vom Bremsmotor angetrieben wird, ist als Mindestweg ausgelegt, dem eine Mindestklemmkraft zugeordnet ist. Für das Ermitteln der Wegstrecke ist ein sensor- oder modellbasiertes Wegsignal erforderlich.
Zusätzlich oder alternativ kann als Abschaltkriterium auch die Gesamtklemmkraft herangezogen werden, welche sich aus der elektromechanischen Klemmkraft und der Klemmkraft der Zusatzbremsvorrichtung zusammensetzt. Überschreitet die Gesamtklemmkraft einen zugeordneten Schwellenwert, so wird der elektrische Bremsmotor abgeschaltet. Die elektromechanische Klemmkraft wird herbei zweckmäßigerweise auf Grund eines Modells ermittelt, wobei als Messsignale beispielsweise der Stromverlauf des elektrischen Bremsmotors herangezogen wird. Im Falle einer Ausführung der Zusatzbremsvorrichtung als hydraulische Bremsvorrichtung wird der hydraulische Druck gemessen bzw. modellbasiert ermittelt, aus dem der hydraulische Klemmkraftanteil errechnet werden kann.
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 den Verläufen für Strom, Spannung und Drehzahl des elektrischen Bremsmotors, dem hydraulischen Druck sowie der Gesamtklemmkraft während eines Nachspannvorgangs.
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 Schaubild mit den Verläufen für den Strom I, die Spannung U und die Drehzahl n des elektrischen Bremsmotors für einen Nachspannvorgang dargestellt, außerdem der hydraulische Druck p der hydraulischen Bremsvorrichtung und die Gesamtklemmkraft F_kl,ges, die sich additiv aus einem elektromotorischen Anteil und einem hydraulischen Anteil zusammensetzt. Der Verlauf ist zeitabhängig dargestellt. Zum Zeitpunkt t₁ beginnt der Nachspannvorgang in der Feststellbremse. Auslöser hierfür ist das Feststellen eines störenden Ereignisses, beispielsweise eine unbeabsichtigte Bewegung des Fahrzeugs oder eine Bremsscheibentemperatur oberhalb eines zugeordneten Schwellenwerts. Zum Zeitpunkt t₁ steigt zunächst der Druck p in der hydraulischen Bremsvorrichtung an. Hierdurch soll ein Mindestdruck in der hydraulischen Bremsvorrichtung während des Nachspannvorganges sichergestellt werden.
Zum Zeitpunkt t₂ wird der elektrische Bremsmotor gestartet und in Richtung einer erhöhten Klemmkraft verstellt. Der Einschaltvorgang fällt mit einem Peak des Stromverlaufs I zusammen, der anschließend wieder abfällt und danach kontinuierlich bis zum Zeitpunkt t₄ ansteigt. Auf Grund des Getriebespiels läuft der elektrische Bremsmotor zunächst lastfrei an.
Zum Zeitpunkt t₃ findet ein Klemmkraftaufbau statt. Im elektrischen Bremsmotor ist das systembedingte Getriebespiel überwunden, so dass sich der Bremskolben vorwärtsbewegt. Diese Vorwärtsbewegung wird vom Hydraulikdruck p unterstützt, so dass ein kombinierter Kraftaufbau stattfindet, welcher sich aus dem elektromechanischen Anteil und dem hydraulischen Anteil zusammensetzt. Auf Grund einer gegenseitigen Beeinflussung ist ein Knick in der Druckrampe zu erkennen, welcher wegen der Vorwärtsbewegung des Bremskolbens aus einem sich vergrößernden Volumen resultiert. Zugleich verläuft die Stromkurve I flacher, da der elektrische Bremsmotor vor der hydraulischen Bremsvorrichtung entlastet wird.
Zum Zeitpunkt t₄ ist das Nominalklemmkraftniveau erreicht, der elektrische Bremsmotor wird abgeschaltet und das erreichte Klemmkraftniveau konserviert. Der noch über den Abschaltzeitpunkt t₄ hinausgehende, geringfügige Anstieg im Klemmkraftniveau ist auf die Dynamik des Bremssystems zurückzuführen.
Der Knick im Druckverlauf, welcher zwar zum Zeitpunkt t₃ erfolgt, mit anschließender geringeren Steigung des Drucks stellt ein Indiz dar, dass der gestellte Druck im Bremssystem wirksam ist und einen hydraulischen Klemmkraftanteil liefert. Der Knick im Druckverlauf kann somit als zusätzliche Plausibilisierung herangezogen werden.
Die Abschaltung zum Zeitpunkt t₄ wird mit dem Erreichen eines Abschaltkriteriums durchgeführt, wobei zweckmäßigerweise zwei verschiedene Kriterien kombiniert werden. Zum einen dient als Abschaltkriterium der zurückgelegte Weg des elektrischen Bremsmotors bzw. des vom Bremsmotor verstellten Stellgliedes, nämlich der Spindel bzw. des Bremskolbens. Überschreitet der zurückgelegte Weg einen Schwellenwert, wird der Bremsmotor abgeschaltet. Zum andern kann als Abschaltkriterium das Erreichen einer gewünschten Zielklemmkraft durch die Kombination von elektromechanischer Klemmkraft und hydraulischer Klemmkraft herangezogen werden. Falls die Addition von elektromechanischer und hydraulischer Klemmkraft unter Berücksichtigung einer Toleranz die Zielklemmkraft erreicht hat, erfolgt ebenfalls die Abschaltung des elektrischen Bremsmotors.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10361042 B3 [0002]

Claims

Verfahren zum Einstellen der von einer Feststellbremse (1) ausgeübten Klemmkraft, die zumindest teilweise von einer elektromotorischen Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor (3) und/oder einer Zusatzbremsvorrichtung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass nach Abschluss eines Zuspannvorgangs ein das Festsetzen des Fahrzeugs störendes Ereignis eintritt, ein Nachspannvorgang durch Betätigen sowohl des elektrischen Bremsmotors (3) als auch der Zusatzbremsvorrichtung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Nachspannvorgangs zum Erreichen einer gewünschten Klemmkraft primär die elektromotorische Bremsvorrichtung und ergänzend die Zusatzbremsvorrichtung betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Nachspannvorgangs eine definierte Mindestklemmkraft in der Zusatzbremsvorrichtung erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachspannvorgang durchgeführt wird, wenn sich das Fahrzeug in Bewegung setzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachspannvorgang durchgeführt wird, wenn die Temperatur einer Bremsscheibe (10) einen Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachspannvorgang beendet wird, wenn ein vom elektrischen Bremsmotor (3) betätigtes Stellglied eine definierte Wegstrecke zurückgelegt hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachspannvorgang beendet wird, wenn die Gesamtklemmkraft, welche sich aus der elektrischen Klemmkraft und der Klemmkraft der Zusatzbremsvorrichtung zusammensetzt, einen zugeordneten Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzbremsvorrichtung als hydraulische Bremsvorrichtung ausgebildet 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.