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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Stelleinrichtung zum Kühlen wenigstens einer Radbremse eines Kraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie einen Kraftwagen gemäß dem Ober-begriff von Patentanspruch 8.
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Ein solches Verfahren sowie ein solcher Kraftwagen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt. Bei einem solchen Verfahren zum Betreiben einer Stelleinrichtung zum Kühlen wenigstens einer Radbremse eines Kraftwagens wird zum Einstellen zumindest eines der Radbremse zuzuführenden Kühlluftstroms wenigstens ein der Radbremse zugeordnetes Stellelement der Stelleinrichtung zwischen wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Zuständen verstellt.
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In einem der Zustände wird die Randbremse mit einem Kühlluftstrom versorgt, wodurch die Radbremse gekühlt wird. Im anderen Zustand wird die Radbremse nicht bzw. mit einem gegenüber dem einen Zustand geringeren Kühlluftstrom versorgt, wodurch ein bedarfsgerechtes Kühlen der Radbremse realisierbar ist.
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Der
DE 10 2010 037 615 A1 ist beispielsweise eine Luftleiteinrichtung zur Kühlerabluftführung für eine Kühlereinheit als bekannt zu entnehmen. Die Kühlereinheit ist in einem Bugteil eines Kraftfahrzeugs in seitlichen Luftleitkanälen angeordnet. Die Luftleitkanäle weisen frontseitige Lufteinlassöffnungen für Kühlerzuluft auf. Stromab hinter der Kühlereinheit ist Kühlerabluft über eine Luftauslassöffnung des Leitkanals einem das Vorderrad des Fahrzeugs aufnehmenden Radhaus zuführbar.
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Dabei ist vorgesehen, dass die Luftauslassöffnung des Luftleitkanals ein quer im Fahrzeug angeordnetes und aus verstellbaren Klappen bestehendes Verschlusselement aufweist, an das sich eine in einer gemeinsamen Querebene angeordnete Lufteintrittsöffnung eines Strömungskanals anschließt, dessen Luftaustrittsöffnung einer Bremsscheibe einer Bremsanlage im Vorderrad des Fahrzeugs zugerichtet ist.
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Ferner können mehrere verstellbare Klappen des Verschlusselements nebeneinander in der Querrichtung angeordnet sein, die in Abhängigkeit von einem die Stärke und die Dauer eines Bremseingriffs oder der Temperatur der Bremsscheibe aufnehmenden Sensorsignal vollständig geschlossen oder teilverschlossen ansteuerbar sind.
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Die
DE 102 22 320 A1 offenbart eine Einrichtung zur Betätigung zumindest einer Steuerklappe zur Steuerung eines Luftstromes bei einem Kraftfahrzeug mittels eines eine Formgedächtnislegierung umfassenden Aktuators.
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Darüber hinaus ist aus der
DE 42 29 945 A1 ein Kraftfahrzeug mit einer Bodenplatte im Frontbereich bekannt. Die Bodenplatte weist auf ihrer der Fahrbahn zugewandten Unterseite in Fahrzeuglängsrichtung sich erstreckende Kanäle zur Zuführung von Kühlluft zu den Bremsen auf. Dabei sind in den Kanälen schwenkbare Klappen vorgesehen, die zwischen einer die Zuführung von Kühlluft zu den Bremsen gestattenden ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschwenkar sind, in der sie die Kanäle abdecken und mit der Unterseite der Bodenplatte im Wesentlichen fluchten.
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Die
DE 38 13 971 A1 offenbart weiterhin eine Bremsenkühlvorrichtung für ein von einer Brennkraftmaschine angetriebenes Fahrzeug mit zumindest einer Kühllufteintrittsöffnung im Fahrzeugfrontbereich. Der Öffnung ist eine schwenkbar gelagerte Verschlussklappe mit einer in Abhängigkeit vom Saugrohrunterdruck der Brennkraftmaschine derart angesteuerten Stellvorrichtung zugeordnet, dass diese die Verschlussklappe nur bei Leerlauf und Schubbetrieb signalisierenden Unterdruckwerten öffnet.
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Der
DE 44 20 068 A1 ist eine Kühlluftzuführung für die Radbremsen eines Kraftfahrzeugs als bekannt zu entnehmen. Das Kraftfahrzeug weist einen Wärmetauscher für ein Fahrzeugaggregat auf, wobei dem Wärmetauscher ein Ventilator zur Zwangsbelüftung zugeordnet ist. Es ist ein Leitkanal vorgesehen, durch den aus dem Bereich des Wärmetauschers Kühlluft zu den Radbremsen geleitet wird. Ferner sind Mittel vorgesehen, durch die die Kühlluft am Wärmetauscher vorbei geleitet wird.
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Schließlich ist aus der
DE 10 2009 050 967 A1 ein verschließbares Luftleitungs-Kühlsystem für eine Kraftfahrzeug-Bremse bekannt. Das Luftleitungs-Kühlsystem ist an einem Vorderradkasten angeordnet und umfasst zumindest einen in einer Karosserie angeordneten, in den Vorderradkasten mündenden Bremsluftkanal. An dem Bremsluftkanal ist eine zwischen einer den Bremsluftkanal verschließenden Position und einer Öffnungsposition bewegliche Verschlussvorrichtung angeordnet.
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Die Verschlussvorrichtung umfasst ein an einem Unterboden an einem dem Vorderradkasten zugewandten Ende des Bremsluftkanals angeordnetes Gehäuse, in dem ein ausfahrbares Spoilerelement angeordnet ist. Das Spoilerelement stellt in einer in das Gehäuse aufgenommenen Position eine Öffnungsposition bereit. Ferner stellt das Spoilerelement in einer zumindest teilweise aus dem Gehäuse ausgefahrenen Position eine aus einer Vielzahl von Verschlusspositionen des Bremsluftkanals bereit.
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Die Kühlung der Radbremse durch den mittels des Stellelements einzustellenden Kühlluftstroms beeinträchtigt eine Aerodynamik des Kraftwagens, was eine Erhöhung des Energiebedarfs zum Antreiben des Kraftwagens zur Folge hat. Eine sehr hohe Temperatur der Radbremse kann jedoch eine von der Radbremse bereitstellbare Bremsleistung beeinträchtigen, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie einen Kraftwagen der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche die Radbremse besonders vorteilhaft zu kühlen ist und eine Beeinträchtigung der Aerodynamik des Kraftwagens zumindest gering gehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Bei einem solchen Verfahren zum Betreiben einer Stelleinrichtung zum Kühlen wenigstens einer Radbremse eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, wird zum Einstellen zumindest eines der Radbremse zuzuführenden Kühlluftstroms wenigstens ein der Radbremse zugeordnetes Stellelement der Stelleinrichtung zwischen wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Zuständen verstellt.
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Um eine besonders bedarfsgerechte Kühlung der wenigstens einen Radbremse zu realisieren, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein Bedarfswert anhand eines Modells mittels einer Recheneinheit des Kraftwagens berechnet wird. Der Bedarfswert charakterisiert dabei einen durch den zumindest einen Kühlluftstrom zu befriedigenden Kühlluftbedarf der Radbremse und wird anhand des Modells mittels der Recheneinheit in Abhängigkeit von wenigstens einem Kühlluftwert berechnet. Der Kühlluftwert charakterisiert den mittels des Stellelements eingestellten Kühlluftstrom.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Stellelement in Abhängigkeit von dem berechneten Bedarfswert eingestellt. Mit anderen Worten wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowohl der Kühlluftbedarf der Radbremse als auch der sich auf den der Radbremse zuzuführenden Kühlluftstrom auswirkende Zustand, d. h. beispielsweise eine Stellung des Stellelements, berücksichtigt, um das Stellelement in einen der wenigstens zwei Zustände einzustellen.
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Durch diese bedarfsgerechte Versorgung der Radbremse mit dem Kühlluftstrom wird die Radbremse dann gekühlt, wenn dies erforderlich ist, um beispielsweise eine unerwünscht hohe Temperatur der Radbremse zu vermeiden. Dadurch wird einerseits gewährleistet, dass die Radbremse sehr hohe Bremsleistungen zum Abbremsen des Kraftwagens bereitstellen kann. Andererseits wird eine Beeinträchtigung der Aerodynamik des Kraftwagens infolge des Zuführens des Kühlluftstroms zur Radbremse in einem besonders geringen Rahmen gehalten, da die Radbremse nur dann mit dem Kühlluftstrom versorgt wird, wenn dies – beispielsweise in Abhängigkeit von wenigstens einem vorgebbaren Kriterium – auch tatsächlich erforderlich ist.
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Der Kühlluftbedarf ist beispielsweise ein Bedarf an einer Menge bzw. Masse an Kühlluft, die der Radbremse durch entsprechendes Verstellen des Stellelements zuzuführen ist, um zu vermeiden, dass eine Temperatur der Radbremse einen vorgebbaren Schwellenwert nicht überschreitet, d. h. um zu ermöglichen, dass die Temperatur unterhalb eines vorgebbaren Schwellenwerts verbleibt oder um die Temperatur der Radbremse unterhalb des vorgebbaren Schwellenwerts abzusenken. Mit anderen Worten ist das oben genannte, vorgebbare Kriterium der Schwellenwert.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Temperaturregelung der Radbremse geschaffen, durch welche einerseits eine unerwünscht hohe Temperatur der Radbremse verhindert und andererseits eine unerwünscht starke und insbesondere unerwünscht lange Beeinträchtigung einer Aerodynamik des Kraftwagens vermieden werden kann. Dies führt dazu, dass die Radbremse vor einer Überhitzung geschützt werden kann, so dass die Radbremse besonders hohe Bremsmomente zum Abbremsen des Kraftwagens bereitstellen kann.
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Ferner kann der Kraftwagen infolge seiner vorteilhaften Aerodynamik mit einem nur sehr geringen Energieaufwand angetrieben werden. Wird der Kraftwagen beispielsweise mittels einer Verbrennungskraftmaschine angetrieben, so kann dadurch der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden. Wird der Kraftwagen beispielsweise mittels eines Elektromotors angetrieben, so ist eine besonders hohe Reichweite des Kraftwagens realisierbar, über die der Kraftwagen unter Aufwendung von elektrischem Strom und somit zumindest im Wesentlichen emissionsfrei angetrieben werden kann.
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Darüber hinaus kann durch die bedarfsgerechte Versorgung der Radbremse mit dem Kühlluftstrom und somit durch die bedarfsgerechte Kühlung der Radbremse eine sehr hohe Verfügbarkeit von Bremsregelfunktionen und insbesondere von Komfort-Bremsregelfunktionen des Kraftwagens realisiert werden. Bei solchen Komfort-Bremsregelfunktionen handelt es sich beispielsweise um eine elektronische Differenzialsperre (EDS) oder um eine adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC – Adaptive Cruise Control), welche im Falle einer sehr hohen Temperatur der Radbremse und insbesondere im Falle einer Überhitzung der Radbremse deaktiviert werden, um eine weitere Erwärmung der Radbremse infolge von durch die Bremsregelfunktion automatisch bewirkten Bremseingriffen zu vermeiden.
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Da nun die Gefahr solch hoher Temperaturen der Radbremse und insbesondere die Gefahr von Überhitzungen der Radbremse besonders gering gehalten werden können, kann eine sehr hohe Verfügbarkeit dieser Bremsregelfunktionen geschaffen werden. Dies bedeutet, dass durch die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens geschaffene Regelung eine Kühlung der Radbremse bedarfsgerecht herbeigeführt werden kann, was zur situationsabhängigen Optimierung von Funktionsverfügbarkeit gegenüber Energieverbrauch bzw. Kraftstoffverbrauch beiträgt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Bedarfswert in Abhängigkeit von wenigstens einem Betätigungswert berechnet, wobei der Betätigungswert eine Anzahl von innerhalb einer vorgebbaren Zeitdauer durchgeführten Betätigungen der Radbremse charakterisiert. Hierdurch ist der Bedarfswert besonders präzise ermittelbar.
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Bei den Betätigungen der Radbremse kann es sich um durch den Fahrer des Kraftwagens bewirkte Betätigungen der Radbremse handeln. Hierbei betätigt der Fahrer die Radbremse, um den Kraftwagen abzubremsen.
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Alternativ oder zusätzlich kann es bei den Betätigungen der Radbremse auch um automatisch beispielsweise mittels der Recheneinheit oder mittels einer anderen Recheneinheit des Kraftwagens durchgeführte Betätigungen der Radbremse handeln.
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Solche automatische Betätigungen der Radbremse werden üblicherweise auch als autonome Bremseingriffe bezeichnet, die zum Beispiel durch ein sogenannte elektronisches Stabilitätsprogramms (ESC) zum Stabilisieren eines Fahrzustands des Kraftwagens durchgeführt werden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Bedarfswert in Abhängigkeit von wenigstens einem Momentenwert berechnet wird, wobei der Momentenwert zumindest ein von der Radbremse infolge wenigstens einer Betätigung der Radbremse bereitgestelltes Drehmoment charakterisiert. Mit anderen Worten berücksichtigt der Momentenwert eine Intensität der wenigstens einen Betätigung der Radbremse. Dabei kann eine besonders starke Betätigung der Radbremse zu einem hohen Bremsmoment und somit zu einer hohen Temperatur der Radbremse führen, während eine demgegenüber weniger starke Betätigung der Radbremse zu einer demgegenüber geringeren Temperatur der Radbremse führt.
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Durch Berücksichtigung des Momentenwerts kann der Bedarfswert besonders präzise und aussagekräftig ermittelt werden, was zu einer besonders bedarfsgerechten Verstellung des Stellelements führt.
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Während der Momentenwert somit die Intensität der Betätigung der Radbremse charakterisiert, charakterisiert der Betätigungswert eine Häufigkeit der Betätigung der Radbremse innerhalb der vorgebbaren Zeitdauer, d. h. wie oft die Radbremse innerhalb der vorgebbaren Zeitdauer betätigt wird bzw. wurde.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Bedarfswert in Abhängigkeit von wenigstens einem Bremsentemperaturwert berechnet, wobei der Bremsentemperaturwert eine Temperatur der Radbremse charakterisiert. Dies führt zu einer besonders bedarfsgerechten Kühlung der Radbremse, was dem geringen Energieverbrauch zum Antreiben des Kraftwagens zugute kommt.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der Temperaturwert anhand eines Modells mittels der Recheneinheit berechnet wird. Hierdurch kann auf zusätzliche Sensoren zum Erfassen der Temperatur der Radbremse verzichtet werden, was die Teileanzahl, die Kosten und das Gewicht des Kraftwagens gering hält. Dies kommt auch dem energieeffizienten Antreiben des Kraftwagens zugute.
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Um den Bedarfswert besonders präzise zu ermitteln, hat es sich ferner als vorteilhaft gezeigt, wenn der Temperaturwert mittels wenigstens eines Sensors des Kraftwagens erfasst wird. Mittels des Sensors kann somit die aktuelle Temperatur der Radbremse bedarfsgerecht und aussagekräftig erfasst werden.
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Eine weitere Einflussgröße auf den Kühlluftbedarf und somit auf den Bedarfswert kann eine Temperatur der Umgebung des Kraftwagens, d. h. die sogenannte Außentemperatur, darstellen. Daher ist es bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Bedarfswert in Abhängigkeit von wenigstens einem Außentemperaturwert berechnet wird, wobei der Außentemperaturwert die mittels wenigstens eines Sensors des Kraftwagens erfasste Temperatur der Umgebung des Kraftwagens charakterisiert.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich ferner gezeigt, wenn der Bedarfswert in Abhängigkeit von wenigstens einem Geschwindigkeitswert berechnet wird, wobei der Geschwindigkeitswert eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftwagens charakterisiert. Hierdurch ist eine besonders bedarfsgerechte Verstellung des Stellelements realisiert. Bewegt sich der Kraftwagen beispielsweise mit einer relativ hohen Fahrzeuggeschwindigkeit, so kann diese Fahrzeuggeschwindigkeit gegebenenfalls ausreichen, um die Radbremse derart mit Fahrtwind und somit mit Kühlluft zu versorgen, dass die Temperatur der Radbremse nicht unerwünscht steigt. Bewegt sich der Kraftwagen z. B. mit einer demgegenüber geringeren Fahrzeuggeschwindigkeit, so kann gegebenenfalls eine entsprechende Verstellung des Stellelements durchzuführen sein, um die Radbremse zu kühlen und somit ihre Temperatur gering zu halten.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere auch eine sogenannte radindividuelle Berechnung eines jeweiligen Bedarfswerts durchführbar. Dies bedeutet, dass der Kraftwagen eine Mehrzahl von Radbremsen aufweisen kann, denen jeweils wenigstens ein Stellelement der Stelleinrichtung zugeordnet ist. Mittels des jeweiligen Stellelements ist zumindest ein jeweiliger, der jeweilig zugeordneten Radbremse zuzuführender Kühlluftstrom einstellbar, indem das jeweilige Stellelement zwischen wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Zuständen verstellt wird. In einem der Zustände wird die zugeordnete Radbremse mit einem hohen Kühlluftstrom versorgt und dementsprechend stark gekühlt, während die zugeordnete Radbremse in dem anderen Zustand mit einem gegenüber dem einen Zustand geringeren Kühlluftstrom bzw. keinem Kühlluftstrom versorgt und entsprechend geringer bzw. nicht gekühlt wird.
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Dabei wird jeweils wenigstens ein einen durch den jeweiligen, zumindest einen Kühlluftstrom zu befriedigenden, jeweiligen Kühlluftbedarf der jeweiligen Radbremse charakterisierender Bedarfswert anhand des Modells mittels der Recheneinheit in Abhängigkeit von jeweils wenigstens einem, den jeweiligen, mittels des Stellelements eingestellten Kühlluftstrom charakterisierenden Kühlluftwert berechnet, wobei das jeweilige Stellelement in Abhängigkeit von dem jeweiligen, berechneten Bedarfswert eingestellt wird.
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Dies kann in einem zentralen Steuergerät als die Recheneinheit oder in mehreren, dezentralen Steuergeräten als Recheneinheiten durchgeführt werden. Durch eine Verrechnung von entsprechenden Eingangsgrößen wie dem Kühlluftwert kann radindividuell der jeweilige Kühlluftbedarf der jeweiligen Radbremse berechnet werden. Dieser Kühlluftbedarf wird durch das jeweilige, entsprechend zugeordnete Stellelement umgesetzt und befriedigt. Hierdurch ist eine auf Radebene wirkende Regelung geschaffen, welche eine bedarfsgerechte und somit energieeffiziente Kühlung der jeweiligen Radbremse ermöglicht.
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Zur Erfindung gehört auch ein Kraftwagen, insbesondere ein Personenkraftwagen, mit wenigstens einer Radbremse und mit einer wenigstens ein Stellelement umfassenden Stelleinrichtung zum Kühlen der Radbremse. Das Stellelement ist zum Einstellen zumindest eines der Radbremse zuzuführenden Kühlluftstroms zwischen wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Zuständen verstellbar. Wie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert, wird die Radbremse in einer der Stellungen stärker gekühlt als in der anderen Radstellung, da sie mit einem größeren Kühlluftstrom versorgt wird.
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Zur Realisierung einer besonders bedarfsgerechten und in der Folge besonders energieeffizienten Kühlung der Radbremse ist bei dem erfindungsgemäßen Kraftwagen wenigstens eine Recheneinrichtung vorgesehen, welche dazu ausgelegt ist, wenigstens ein einen durch den zumindest einen Kühlluftstrom zu befriedigenden Kühlluftbedarf der Radbremse charakterisierenden Bedarfswert anhand eines Modells in Abhängigkeit von wenigstens einem, den mittels des Stellelements eingestellten Kühlluftstrom charakterisierenden Kühlluftwert zu berechnen und das Stellelement in Abhängigkeit von dem berechneten Bedarfswert einzustellen. Mit anderen Worten ist mittels der Recheneinrichtung das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftwagens anzusehen und umgekehrt.
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Durch die Berechnung des Bedarfswerts und somit des Kühlluftbedarfs ist es möglich, die Radbremse entsprechend nur dann gezielt mit einem relativ hohen Kühlluftstrom zu versorgen und entsprechend stark zu kühlen, wenn dies beispielsweise aufgrund einer starken Betätigung und/oder aufgrund einer sehr hohen Temperatur der Radbremse auch tatsächlich vonnöten ist oder als erforderlich erachtet wird.
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Unnötige bzw. als unnötig eingeschätzte, gezielte Kühlungen der Radbremse, welche die Aerodynamik des Kraftwagens beeinträchtigen, können somit vermieden werden, so dass der Kraftwagen über eine zumindest überwiegende Zeitdauer seiner Fahrt eine besonders vorteilhafte Aerodynamik aufweist und entsprechend energieeffizient antreibbar ist. Gleichzeitig kann eine unerwünschte Beeinträchtigung der Funktion der Radbremse, beispielsweise infolge einer hohen Temperaturbelastung, vermieden werden, da die Radbremse durch entsprechendes Verstellen des Stellelements gezielt mit dem Kühlluftstrom versorgbar und dadurch zu kühlen ist.
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Bei dem Stellelement zum gezielten Kühlen der Radbremse kann es sich beispielsweise um wenigstens ein Klappenelement handeln. Das Klappenelement kann in einem Kühlluftkanal angeordnet sein, über welchem der Radbremse der Kühlluftstrom zuführbar ist. Der Kühlluftkanal ist dabei in einem der Zustände durch das Klappenelement zumindest in einem Teilbereich fluidisch versperrt und in dem anderen Zustand in dem Teilbereich fluidisch freigegeben, so dass die Radbremse in dem anderen Zustand stärker gekühlt wird als in dem einen Zustand.
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Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass es sich bei dem Stellelement um ein zwischen den Zuständen verstellbares Abdeckelement einer Felge eines Rads des Kraftwagens handelt. Dabei kann vorgesehen sein, dass in einem der Zustände eine korrespondierende Öffnung in zumindest einem Teilbereich durch das Abdeckelement verschlossen und in dem anderen Zustand in dem Teilbereich freigegeben ist, so dass die Radbremse in dem anderen Zustand mit einem größeren Kühlluftstrom versorgt und entsprechend stärker gekühlt wird als in dem einen Zustand. Das Stellelement kann auch auf andere Weise ausgebildet sein und zum Einstellendes Kühlluftstroms dienen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Seitenansicht eines Personenkraftwagens, mit einer Recheneinheit zur Durchführung eines Verfahrens zum Betreiben einer Stelleinrichtung zum Kühlen wenigstens einer Radbremse des Personenkraftwagens; und
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2 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Verfahrens; und
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3 ein weiteres Schaubild zur weiteren Veranschaulichung des Verfahrens.
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1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht einen Personenkraftwagen 10. Der Personenkraftwagen 10 weist eine Vorderachse 12 und eine Hinterachse 14 auf. Die Vorderachse 12 umfasst Vorderräder, von denen das in Vorwärtsfahrtrichtung linke Vorderrad 16 in 1 zu erkennen ist. Das im Folgenden in Bezug auf das Vorderrad 16 geschilderte kann auch auf anderweitige Räder des Personenkraftwagens 10 übertragen werden.
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Dem Vorderrad 16 ist eine in 1 sehr schematisch dargestellte Radbremse 18 zugeordnet, welche zum Abbremsen des Vorderrads 16 dient und vorliegend eine Bremsscheibe 20 und einen Bremssattel 22 umfasst. Der Radbremse 18 ist wenigstens ein Kühlluftkanal 24 zugeordnet, welcher vorliegend in ein das Vorderrad 16 zumindest teilweise aufnehmendes Radhaus 26 mündet.
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Der Kühlluftkanal 24 dient dazu, der Radbremse 18 einen in 1 durch einen Richtungspfeil 28 angedeuteten Kühlluftstrom zuzuführen, um die Radbremse 18 mittels des Kühlluftstroms zu kühlen.
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Zur Darstellung einer bedarfsgerechten Versorgung der Radbremse 18 mit dem Kühlluftstrom (Richtungspfeil 28) ist in dem Kühlluftkanal 24 ein Stellelement in Form einer Klappe 30 einer im Ganzen mit 31 bezeichneten Stelleinrichtung zum Kühlen der Radbremse 18 angeordnet. Die Klappe 30 ist dabei zwischen einer mit durchgezogenen Linien dargestellten Schließstellung und wenigstens einer mit gestrichelten Linien dargestellten Offenstellung verstellbar und vorliegend um eine Schwenkachse 32 verschwenkbar. Die Schließstellung korrespondiert dabei mit einem ersten Zustand der Klappe 30, während die Offenstellung mit einem vom ersten Zustand unterschiedlichen, zweiten Zustand der Klappe 30 korrespondiert.
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In der Schließstellung ist der Kühlluftkanal 24 fluidisch versperrt, so dass er nicht von einem Kühlluftstrom durchströmt werden kann. Der Personenkraftwagen 10 weist dann eine sehr gute Aerodynamik auf und kann besonders energieeffizient angetrieben werden.
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In der Offenstellung ist der Kühlluftkanal 24 zumindest teilweise freigegeben und kann von dem Kühlluftstrom durchströmt werden, so dass die Radbremse 18 von dem Kühlluftstrom angeströmt und dadurch gekühlt werden kann. Zum Verschwenken der Klappe 30 zwischen der Schließstellung und der Offenstellung ist ein Stellglied 34 der Stelleinrichtung 31 vorgesehen, welches beispielsweise als Elektromotor ausgebildet ist. Mit dem Stellglied 34 ist eine Recheneinheit in Form eines Steuergeräts 36 des Personenkraftwagens 10 gekoppelt. Das Stellglied 34 wird dabei mittels des Steuergeräts 36 geregelt und im Rahmen der Regelung entsprechend angesteuert, um die Klappe 30 zu verschwenken. Somit wird die Klappe 30 bzw. ihre Verstellung zwischen der Schließstellung und der Offenstellung mittels des Steuergeräts 36 geregelt.
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2 zeigt ein Schaubild 38 zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben der Stelleinrichtung 31 zum Kühlen der Radbremse 18. Ziel des Verfahrens ist es, durch entsprechende Regelung der Klappe 30 eine Temperatur der Radbremse 18 auf einen Soll-Temperaturwert 40 einzustellen. Dadurch kann eine unerwünscht hohe Temperatur und insbesondere eine Überhitzung der Radbremse 18 vermieden werden, so dass sie hohe Bremsmomente und somit hohe Bremsleistungen bereitstellen kann, um dadurch den Personenkraftwagen 10 auch aus hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten schnell abbremsen zu können.
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Um den Soll-Temperaturwert 40 einzustellen, wird die Klappe 30 entsprechend zwischen ihren Zuständen verstellt. In der Offenstellung bewirkt die Klappe 30 eine gezielte Beaufschlagung der Radbremse 18 mit dem Kühlluftstrom. Mit anderen Worten wird in der Offenstellung der Radbremse gezielt der Kühlluftstrom zugeführt, so dass die Radbremse 18 gekühlt wird. In der Schließstellung wird eine solche, gezielte Beaufschlagung der Radbremse 18 mit einem Kühlluftstrom durch die Klappe 30 nicht bewirkt, so dass die Radbremse 18 in der Schließstellung gegenüber der Offenstellung weniger stark bzw. nicht gekühlt wird.
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Befindet sich die Klappe 30 in der Offenstellung, so beeinträchtigt dies jedoch auch die Aerodynamik des Personenkraftwagens 10, so dass dieser beispielsweise bei einer gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem gegenüber der Schließstellung höheren Energieaufwand anzutreiben ist. Daher ist es ein weiteres Ziel des Verfahrens, die Klappe möglichst oft bzw. möglichst lange während einer Fahrt des Personenkraftwagens 10 in der Schließstellung zu belassen und möglichst selten bzw. nur eine möglichst kurze Zeit in Offenstellung zu verstellen.
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Zur Realisierung dieser besonders bedarfsgerechten und somit besonders energieeffizienten Kühlung der Radbremse 18 wird der Soll-Temperaturwert 40 mit einem Ist-Wert 42 der Temperatur der Radbremse 18 verglichen. Der Ist-Wert 42 charakterisiert dabei die aktuell vorliegende Temperatur der Radbremse 18. Der Ist-Wert 42 kann dabei mittels einer Recheneinheit des Personenkraftwagens 10 anhand eines Modells berechnet werden. Alternativ ist es möglich, den Ist-Wert 42 mittels wenigstens eines der Radbremse 18 zugeordneten und in 1 sehr schematisch dargestellten Sensors 44 zum Erfassen der Temperatur der Radbremse 18 zu erfassen. Ebenso kann vorgesehen sein, dass der Ist-Wert 42 in Abhängigkeit von wenigstens einem mittels des Sensors 44 erfassten Temperaturwert berechnet wird.
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Dieser Vergleich zwischen dem Soll-Temperaturwert 40 und dem Ist-Wert 42 wird einem in 1 und 2 sehr schematisch dargestellten Modell 46 zugeführt, welches in dem Steuergerät 36 hinterlegt ist. Anhand des Modells 46 wird mittels des Steuergeräts 36 wenigstens ein einen durch den der Radbremse 18 zuführbaren Kühlluftstrom zu befriedigenden Kühlluftbedarf der Radbremse 18 charakterisierender Bedarfswert berechnet. Mit anderen Worten charakterisiert der Bedarfswert den Kühlluftbedarf, der der Radbremse 18 zuzuführen ist, um den Soll-Temperaturwert 40 einzustellen.
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Der Bedarfswert wird dabei in Abhängigkeit von wenigstens einem, den mittels der Klappe 30 eingestellten Kühlluftstrom charakterisierenden Kühlluftwert berechnet. Dies bedeutet, dass der Kühlluftwert den Kühlluftstrom, welcher durch die aktuelle Stellung der Klappe 30 bewirkt wird, charakterisiert. Dies bedeutet, dass der Kühlluftwert die aktuelle Stellung bzw. den aktuellen Zustand der Klappe 30 charakterisiert.
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Der berechnete Bedarfswert wird einer in 2 sehr schematisch dargestellten und in dem Steuergerät 36 hinterlegten Ansteuerung 48 der Radbremse 18 zugeführt, so dass die Klappe 30 in Abhängigkeit von dem berechneten Bedarfswert eingestellt, d. h. zwischen seinen Stellungen bzw. Zuständen verstellt wird.
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Bei dem Verfahren werden somit für das Verstellen der Klappe 30 nicht nur der Soll-Temperaturwert 40 und der Ist-Wert 42 bzw. deren Vergleich, sondern auch der aktuelle Zustand bzw. die aktuelle Stellung der Klappe 30 und der dadurch bewirkte Kühlluftstrom berücksichtigt.
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Dies geht insbesondere aus 3 hervor. Wie zu erkennen ist, wird die durch die Ansteuerung 48 bewirkte Stellung der Klappe 30 rückgeführt und dem Modell 46 als Eingangswert in Form des Kühlluftwerts zugeführt. Die etwaige Berechnung des Ist-Werts 42 kann dabei ebenfalls anhand des Modells 46 erfolgen. Als weitere Eingangsgrößen für das Modell 46 sind in 3 schematisch ein Außentemperaturwert 50 gezeigt, welcher eine mittels wenigstens eines in 1 gezeigten Sensors 52 des Personenkraftwagens 10 erfasste Temperatur der Umgebung 54 des Personenkraftwagens 10 charakterisiert. Dabei wird der Bedarfswert auch in Abhängigkeit von dem Außentemperaturwert 50 berechnet.
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Eine weitere Eingangsgröße kann ein Momentenwert 56 sein, welcher zumindest ein von der Radbremse 18 infolge wenigstens einer Betätigung der Radbremse 18 bereitgestelltes Bremsmoment charakterisiert. Der Bedarfswert wird dabei auch in Abhängigkeit von dem Momentenwert 56 berechnet. Als weitere Eingangsgröße für das Modell 46 ist in 3 sehr schematisch ein Geschwindigkeitswert 58 gezeigt, welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Personenkraftwagens 10 charakterisiert. Der Bedarfswert wird dabei auch in Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitswert 58 berechnet.
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Wird die Temperatur der Radbremse 18 moduliert, d. h. wird der Ist-Wert 42 mittels des Steuergeräts 36 anhand des Modells 46 berechnet, so ist gegebenenfalls ein zusätzlicher Sensor zum Erfassen der Temperatur der Radbremse 18 nicht erforderlich. Dadurch können das Gewicht und die Kosten des Personenkraftwagens 10 gering gehalten werden. Die Verwendung eines Sensors zum Ermitteln des Ist-Werts 42 ermöglicht eine besonders präzise Ermittlung des Ist-Werts 42.
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Das Verfahren ermöglicht die Realisierung der eingangs genannten Ziele, eine unerwünscht starke Erhitzung der Radbremse 18 zu vermeiden und gleichzeitig nur dann die Radbremse 18 gezielt mit dem Kühlluftstrom zu versorgen, d. h. die Klappe nur dann in die Offenstellung zu verstellen, wenn dies aufgrund der Temperatur der Radbremse 18 bzw. aufgrund des Kühlluftbedarfs auch tatsächlich erforderlich ist, um den Soll-Temperaturwert 40 zu erreichen. Ansonsten wird die Klappe 30 in der Schließstellung belassen, in der der Personenkraftwagen 10 eine vorteilhafte Aerodynamik aufweist und somit energieeffizient antreibbar ist. Es ist somit eine Temperaturregelung der Radbremse 18 geschaffen, welche eine besonders bedarfsgerechte und somit energieeffiziente Kühlung der Radbremse erlaubt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010037615 A1 [0004]
- DE 10222320 A1 [0007]
- DE 4229945 A1 [0008]
- DE 3813971 A1 [0009]
- DE 4420068 A1 [0010]
- DE 102009050967 A1 [0011]
