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Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug umfassend entweder eine oder mehrere jeweils einem Rad zugeordnete Scheibenbremseinrichtungen jeweils umfassend eine Bremsscheibe sowie einen Bremssattel, eine mit dem Bremssattel über Fügestellen verbundenen Bremsbelagträger sowie einen oder mehrere mit dem Bremsbelagträger über Fügestellen verbundene Bremsbeläge, oder eine oder mehrere jeweils einem Rad zugeordnete Trommelbremseinrichtungen jeweils umfassend eine Bremstrommel sowie einen Bremsträger, einen oder zwei mit dem Bremsträger über Fügestellen verbundene Bremsbacken mit einem Bremsbelag sowie einen mit dem Bremsträger über Fügestellen verbundenen Radbremszylinder, sowie eine die Scheiben- oder Trommelbremseinrichtungen derart steuernde Steuerungseinrichtung, dass auf hydraulischem oder elektrischem Weg der Bremsbelag relativ zur Bremsscheibe oder der Bremsbacken relativ zur Bremstrommel bewegbar ist.
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Moderne Kraftfahrzeuge verfügen zumeist über Scheibenbremseinrichtungen, die das Bremssystem bilden und über die das Fahrzeug definiert abgebremst werden kann. Es handelt sich um ein Reibungsbremssystem, bei dem der oder die jeweiligen Bremsbeläge, gesteuert über eine Steuerungseinrichtung, auf hydraulischem oder elektrischem Weg gegen die Scheibenbremse bewegt und gedrückt werden.
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Eine Scheibenbremseinrichtung besteht üblicherweise aus einer Bremsscheibe, die mit dem Rad drehfest verbunden sind. Positionsfest ist ein Bremssattel verbaut, an dem über Fügestellen ein Bremsbelagträger angeordnet, üblicherweise verschraubt ist. Der Bremsbelagträger dient als Halter für einen oder mehrere Bremsbeläge, die ebenfalls über entsprechende Fügestellen am Bremsbelagträger angeordnet sind und relativ zum Bremsbelagträger hydraulisch oder auf elektrischem Weg über ein geeignetes Stellelement bewegt werden können, was über die Steuerungseinrichtung angesteuert wird.
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Daneben sind auch Trommelbremsen bekannt, umfassend eine Bremstrommel sowie einen Bremsträger, einen oder zwei mit dem Bremsträger über Fügestellen verbundene Bremsbacken mit einem Bremsbelag sowie einen mit dem Bremsträger über Fügestellen verbundenen Radbremszylinder. Zum Bremsen wird über den ansteuerbaren Radbremszylinder der oder werden die beweglichen Bremsbacken nach außen gegen die umgebende Bremstrommel gedrückt. Auch hier kommt es zu einer reibungsbedingten Verzögerung des Fahrzeugs.
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Bekannt ist, dass es mitunter zu einer Geräuschentwicklung beim Bremsen kommt, die sich in einem mehr oder weniger lauten Quietschgeräusch zeigt. Um dem entgegenzuwirken werden schwingungsdämpfende Maßnahmen in die Bremseinrichtung, beispielsweise bei einer Scheibenbremse im Bereich der Fügeverbindung respektive Führung eines Bremsbelags relativ zum Bremsbelagträger integriert. Zwar kann hierdurch eine gewisse Verbesserung erreicht werden, zu Quietschgeräuschen kommt es je nach Situation trotz allem noch.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Kraftfahrzeug anzugeben, das demgegenüber verbessert ist und dessen Bremseinrichtungen eine geringere Neigung zum Quietschen zeigen.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Scheiben- oder Trommelbremseinrichtungen über die Steuerungseinrichtung bei stehendem Fahrzeug automatisch und ohne Betätigung eines Bremspedals wenigstens einmal simultan ansteuerbar sind.
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Die Erfindung sieht vor, die Scheiben- oder Trommelbremsen bei stehendem Fahrzeug wenigstens einmal automatisch anzusteuern, mithin als den Bremsdruck entsprechend zu erhöhen, so dass die Bremsbeläge gegen die Bremsscheiben gedrückt werden. Dies geschieht automatisch über die Steuerungseinrichtung, ohne dass der Fahrer das Bremspedal hierfür betätigen muss respektive dass in irgendeiner Weise eine Fahreraktion hierfür erforderlich wäre. Durch diesen Vorgang kommt es wie beschrieben zu einem Druckaufbau innerhalb des Bremssystems und einer Relativbewegung der Bremsbeläge zur Scheibe, wie aber auch relativ zum Bremsbelagträger, der auch seinerseits, resultierend aus dem Druckaufbau, Kräfte in den Bremssattel überträgt. Jede Scheiben- oder Trommelbremseinrichtung wird also automatisch definiert unter Last gesetzt, wobei diese automatische Ansteuerung in zeitlich definierter Abfolge auch mehrmals hintereinander erfolgen kann, d. h., dass die Scheiben- oder Trommelbremseinrichtungen über die Steuerungseinrichtung beispielsweise innerhalb eines Zeitfenster von zwei Sekunden vier Mal angesteuert werden, also unter Last gesetzt werden und wieder entlastet werden und Ähnliches.
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Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Fügestellen in den zusammengesetzten Scheiben- oder Trommelbremseinrichtungen einen dominanten Dämpfungseffekt darstellen, sie bringen einenicht lineares Verhalten in das System respektive die jeweilige Scheiben- oder Trommelbremseinrichtung, welches Schwingungsamplituden begrenzt. Jede Fügestelle, sei es eine feste Fügestelle wie beispielsweise, im Falle einer Scheibenbremseinrichtung, die Verbindung von Bremssattel und Bremsbelagträger, sei es eine bewegliche Fügestelle wie die Führung der Bremsbeläge relativ zum Bremssattel, unterliegt aufgrund z. B. der Feuchtigkeit, Abnutzung, Schmierung und Temperatur starken Schwankungen, welche die dynamischen Eigenschaften solcher Fügestellen variieren. D. h., dass das Schwingungs-respektive Dämpfungsverhalten jeder Scheiben- oder Trommelbremseinrichtung letztlich von äußeren Umfeldbedingungen, zumindest teilweise, abhängig ist. Dies wiederum macht es schwierig, Bremsgeräusche robust für alle möglichen Zustände des jeweiligen Systems, insbesondere die Zustände innerhalb der jeweiligen Fügestellen zu verhindern.
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Der Erfindung liegt nun der Gedanke zugrunde, durch eine automatisierte, vom Fahrer unabhängige ein- oder mehrfache definierte Ansteuerung respektive Betätigung der einzelnen Scheiben- oder Trommelbremseinrichtungen, also dem unter Last setzen der einzelnen Bremseinrichtungen eine Art Kalibrierung vorzunehmen, mithin also durch diese ein- oder mehrfache Betätigung jede Bremseinrichtung in einen reproduzierbaren, definierten Zustand zu bringen. Denn durch das automatische ein- oder mehrfache Ansteuern werden innerhalb jeder Bremseinrichtung alle beweglichen, nicht rotierenden Teile der jeweiligen Bremse ohne Einwirkung des Fahrers aus der Ruhelage bewegt respektive unter Last gesetzt. Es kommt zu einer Relativbewegung der Kontaktflächen und Kontaktpunkte respektive zu einer entsprechenden Belastung innerhalb der jeweiligen Fügestellen. Dies führt dazu, dass der zufällig Fügestellenzustand, der insbesondere von der letzten Bremsung vor dem Abstellen des Fahrzeugs, der Witterung und anderen äußeren Einflüssen abhängt, in einen über die Ansteuerung vordefinierten Zustand überführt wird. Durch diese Kalibrierung wird also eine ein- oder mehrmalige definierte Bewegung respektive Belastung jeder Scheiben- oder Trommelbremse und damit ein durch Initialisierung der Fügestellen definierter Ausgangszustand erreicht.
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Wird eine Scheiben- oder Trommelbremseinrichtung als schwingendes System betrachtet, so kann hierüber wie gesagt ein definierter Zustand erreicht werden. Ausgehend von diesem Zustand kann nun letztlich durch Integration von Dämpfungseinrichtungen und ähnlichem respektive deren Auslegung eine robustere und gezieltere Geräuschreduzierung erreicht werden, resultierend letztlich aus der Reduktion der Eigenschaftsschwankungen der Fügestellen.
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Die ein- oder mehrfache automatische Ansteuerung der Scheiben- oder Trommelbremseinrichtungen erfolgt auf Basis definierter Ansteuerparameter, die seitens der Steuerungseinrichtung abgelegt sind. Diese können unabhängig von den gegebenen Umfeldbedingungen stets in gleicher Weise abgearbeitet werden, d. h., dass das automatische Kalibrierszenario stets das Gleiche ist. Denkbar ist es aber auch, die Ansteuerungsparameter in Abhängigkeit wenigstens einer über einen Sensor erfassten Information zu verändern. D. h., dass gestützt auf Sensorinformationen Randbedingungen respektive Umfeldbedingungen erfasst werden, die Informationen beispielsweise darüber geben, wie die Außentemperatur ist, wie die Luftfeuchtigkeit ist, d. h., ob es regnet und Ähnliches.
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Gestützt auf diese Information kann nun die Steuerungseinrichtung die Ansteuerparameter gegebenenfalls anpassen. Denn es bedarf mitunter einer etwas anderen Ansteuerung respektive Kalibrierung, wenn eine Umgebungstemperatur von unter 0° gegeben ist und gegebenenfalls hohe Luftfeuchtigkeit gegeben ist, verglichen mit einer Situation, bei der eine Umgebungstemperatur von 25° ohne allzu hohe Luftfeuchtigkeit vorliegt. Die Steuerungseinrichtung ist nun in der Lage, gestützt auf die eine oder die mehreren Sensorinformationen die Ansteuerparameter zu verändern oder einen entsprechenden Ansteuerparametersatz aus einer entsprechenden Tabelle etc. zu wählen, in welcher Tabelle zu entsprechenden Sensorinformationen entsprechende definierte Parametersätze abgelegt sind.
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Bevorzugt erfolgt die automatische Ansteuerung der Bremseinrichtungen bereits mit dem Zuschalten der Zündung oder spätestens beim Start des Motors. Je früher die Kalibrierung erfolgt, umso besser. Unter „Zuschalten der Zündung” wird jedwede Betätigung der Zündung verstanden, sei es durch das Einstecken des Zündschlüssels, das Freischalten der Systeme ohne Motorstart, oder im Falle von schlüssellosen Zugangssystemen bereits das automatische Entriegeln einer Tür verbunden mit einer Zuschaltung erster Systeme. Spätestens jedoch mit dem Start des Motors, ohne dass sich das Fahrzeug in Bewegung setzt, sollte der automatische Kalibriervorgang durchgeführt werden.
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Die automatische Ansteuerung der Bremsen kann jedoch nicht nur bei Beginn der Benutzung des Fahrzeugs erfolgen, sondern auch während der Fahrt, nämlich insbesondere dann, wenn das Fahrzeug in den Stillstand gebremst ist. D. h., dass die Bremseinrichtungen nach einem erfolgten Bremsvorgang und Erfassen des Fahrzeugstillstands in entsprechender Weise wie beim Zuschalten der Zündung oder beim Motorstart angesteuert werden. Der Fahrer hat also die Fahrt bereits begonnen, musste aber beispielsweise an einer Ampel halten. Dem geht ein Bremsvorgang voran, die Steuerungseinrichtung erfasst den Fahrzeugstillstand, beispielsweise indem erfasst wird, dass die Raddrehzahl 0 ist. Unmittelbar damit einher geht die automatische Ansteuerung der Bremsen. Da das Fahrzeug über die Bremsen im Stillstand gehalten wird, wird in diesem Fall der Bremsdruck entsprechend erhöht und reduziert, da auch hierdurch die Fügestellen in definierter Weise belastet werden. D. h., dass quasi auch während der Fahrt zu gegebenen Zeitpunkten eine „Nachkalibrierung” erfolgen kann.
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Neben dem Kraftfahrzeug betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs umfassend entweder mehrere jeweils einem Rad zugeordnete Scheibenbremsen jeweils umfassend eine Bremsscheibe sowie einen Bremssattel, eine mit dem Bremssattel über Fügestellen verbundenen Bremsbelagträger sowie einen oder mehrere mit dem Bremsbelagträger über Fügestellen verbundenen Bremsbelag, oder mehrere jeweils einem Rad zugeordnete Trommelbremseinrichtungen jeweils umfassend eine Bremstrommel sowie einen Bremsträger, einen oder zwei mit dem Bremsträger über Fügestellen verbundene Bremsbacken mit einem Bremsbelag, sowie einen mit dem Bremsträger über Fügestellen verbundenen Radbremszylinder, sowie eine die Scheiben- oder Trommelbremseinrichtungen derart steuernde Steuerungseinrichtung, dass auf hydraulischem oder elektrischem Weg der Bremsbelag relativ zur Bremsscheibe oder der Bremsbacken relativ zur Bremstrommel bewegbar ist, Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Bremseinrichtungen über die Steuerungseinrichtung bei stehendem Fahrzeug automatisch und ohne Betätigung eines Bremssignals wenigstens einmal simultan angesteuert werden, um jede Bremseinrichtung respektive insbesondere die entsprechenden Fügestellen in einen definierten Zustand zu bringen.
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Dabei werden die Bremseinrichtungen bevorzugt in definierter zeitlicher Folge mehrmals hintereinander angesteuert, beispielsweise mit sehr kurzer Taktung zwei bis fünf Mal betätigt, um jeweils abwechselnd einen sehr hohen Bremsdruck aufzubauen, mithin also jede Bremseinrichtung unter hohe Last zu setzen, und unmittelbar wieder zu entlasten.
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Der Ansteuerung liegen definierte Ansteuerparameter zugrunde, die entweder stets in gleicher Weise, also unabhängig von den Umfeldbedingungen, verarbeitet werden, oder die in Abhängigkeit wenigstens einer über einen Sensor erfassten Information verändert werden. Eine solche Sensorinformation kann eine Temperaturinformation, eine Feuchtigkeitsinformation (Regen, Schnee, etc.) und dergleichen sein.
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Die Bremseinrichtungen werden entweder mit dem Zuschalten einer Zündung oder bei Start eines Motors automatisch und ohne jedwede Fahreraktion angesteuert. Auch während der Fahrt ist eine entsprechende „Nachkalibrierung” möglich, indem die Bremseinrichtung nach einem erfolgten Bremsvorgang und Erfassen des Fahrzeugstillstands automatisch angesteuert werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in einer Prinzipdarstellung,
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2 eine vergrößerte Prinzipdarstellung einer Scheibenbremseinrichtung, und
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3 eine Prinzipdarstellung der Scheibenbremseinrichtung zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Bremsansteuerung.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1, umfassend mehrere Räder 2, denen jeweils eine Bremseinrichtung 3 zugeordnet ist, die nachfolgend noch im Detail erläutert wird.
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Bei den Bremseinrichtungen handelt es sich hier beispielshaft um Scheibenbremseinrichtungen, die beispielsweise hydraulisch betätigt werden, wozu in der Regel ein hier nichtnäher gezeigter entsprechender Bremskraftverstärker, gegebenenfalls mit zugeordneter Pumpe, vorgesehen ist. Die Ansteuerung der Bremseinrichtungen 3 erfolgt über eine Steuerungseinrichtung 4, die im gezeigten Beispiel über einen Kommunikationsbus 5 mit weiteren Steuergeräten oder Sensoren wie beispielsweise hier dem Sensor 6 in Kommunikationsverbindung steht und über den Kommunikationsbus 5 entsprechende Informationen abgreifen kann.
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Die Steuerungseinrichtung 4 ist nun in der Lage, zu einem definierten Zeitpunkt sämtliche Bremseinrichtungen 3 anzusteuern, wenn sich das Fahrzeug nicht bewegt, um durch Aufbau eines hohen Bremsdrucks innerhalb des Hydrauliksystems jede Bremseinrichtung 3 quasi unter Last zu setzen respektive die Fügestellen zu belasten und bewegliche Bauteile relativ zueinander zu bewegen. Zur Erfassung des Zeitpunkts, ob die Zündung 7 zugeschaltet wird, dient wiederum der Kommunikationsbus 5. Die Zündung kann zugeschaltet werden, wenn der Zündschlüssel eingesteckt wird oder in eine erste Stellung gedreht wird, oder wenn bei automatischen Schließsystemen das Fahrzeug entriegelt wird und Ähnliches.
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Wird diese Initialisierung der Situation erkannt, so steuert die Steuerungseinrichtung 5 die Scheibenbremseinrichtungen 3 bevorzugt mehrmals hintereinander an, baut also mehrmals hintereinander einen hohen Bremsdruck auf und entlastet das System wieder. Die einzelnen Aktionen erfolgen in sehr kurzer Zeitabfolge, d. h., dass beispielsweise innerhalb von zwei Sekunden das System drei Mal angesteuert respektive unter Druck gesetzt und entlastet wird, oder häufiger. Hierüber wird erreicht, dass jede Scheibenbremseinrichtung insbesondere im Bereich der Fügestellen unter Last gesetzt wird, so dass diese letztlich insoweit Relativbewegungen der Kontaktflächen und Kontaktpunkte durchführen respektive innerhalb fester Fügestellen Kräfte anliegen, die die Fügestellen in einen definierten Zustand bringen.
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Dieses Szenario kann auch durchgeführt werden, wenn der Motor gestartet wird, d. h., dass auf den Startzeitpunkt des Motors abgestellt wird. Denkbar ist es aber auch, während der Fahrt wiederholt diese Kalibrierung vorzunehmen, nämlich dann, wenn das Fahrzeug steht. Auch dieser Zustand kann über einen geeigneten Geschwindigkeitssensor 8 erfasst werden, wenn nämlich die Raddrehzahl 0 ist. Das Fahrzeug ist dann über die Bremse zwar festgebremst, jedoch kann innerhalb des Systems nach wie vor intermittierend der Bremsdruck erhöht und reduziert werden.
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Die Ansteuerungsparameter sind in der Steuerungseinrichtung 4 abgelegt. Sie können starr sein, mithin also invariabel. Denkbar ist es aber auch, bei Erfassungen entsprechenden Umgebungsrandbedingungen über einen Sensor 6 wie beispielsweise die Außentemperatur oder die Luftfeuchtigkeit etc. die Ansteuerparameter situationsabhängig zu variieren.
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2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Scheibenbremseinrichtung 3, wie sie im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug 1 vorgesehen ist. Die Scheibenbremseinrichtung 3 umfasst eine Scheibenbremse 9, die fest mit dem Rad 2, mit diesem drehend, verbunden ist. Karosseriefest ist ein Bremssattel 10 vorgesehen, an dem über eine oder mehrere Fügestellen 11, hier entsprechende Schraubenverbindungen und Durchsteckbohrungen, ein Bremsbelagträger 12 befestigt ist. Am Bremsbelagträger 12 wiederum ist über eine oder mehrere Fügestellen 13 ein Bremsbelag 14 befestigt, der jedoch insoweit relativ zum Bremsbelagträger beweglich ist, da er über die Bremsflüssigkeit, also hydraulisch gegen die Bremsscheibe 9 gedrückt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe 9 ist ein weiterer Bremsbelag 14 vorgesehen, der ebenfalls am Bremsbelagträger 12 angeordnet sein kann, der aber auch fest an dem Bremssattel 10 angeordnet sein kann, ebenfalls über eine entsprechende Fügestelle. Mithin ist also jede Bremseinrichtung ein System bestehend aus mehreren Bauteilen, die untereinander über entsprechende Fügestellen entweder fest oder beweglich verbunden sind. Jede Bremseinrichtung 3 stellt damit ein System dar, das zu Schwingungen im Stande ist, wobei die Fügestellen einen dominanten Dämpfungseffekt darstellen und ein nicht lineares Verhalten des „Schwingsystems” verursachen, da die Fügestellen durch Feuchtigkeit, Abnutzung, Temperaturvariationen und Schmierungsänderungen stärkeren Schwankungen während des Betriebs unterworfen sind, so dass die dynamischen Eigenschaften der einzelnen Fügestellen, egal zwischen welchen Bauteilen sie gegeben sind, variieren.
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3 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Bremseinrichtung. Gezeigt ist die Bremseinrichtung 3 mit dem Bremsbelagträger 12, an dem zwei Bremsbeläge 14 über entsprechende Fügestellen 13 linear beweglich geführt sind, so dass sie gegen die Bremsscheibe 9 bewegt werden können. Dies geschieht hydraulisch, wozu am Bremsbelagträger 12 zwei Flüssigkeitsreservoire 15 vorgesehen sind, die miteinander kommunizieren. Das Bremsfluid wird über einen Bremskraftverstärker 16 mit zugeordneter Pumpe 17, die beispielsweise dem ESP-System zugeordnet ist (ESP = Elektronisches Stabilitätsprogramm) unter hohem Druck in die Flüssigkeitsreservoire 15 eingebracht, so dass die Bremsbeläge 14 über die Fügestellen 13, die letztlich nichts anderes als Führungskolben bilden, mit hohem Druck gegen die Bremsscheibe 9 gedrückt werden. Die Ansteuerung erfolgt über die Steuerungseinrichtung 4, die im gezeigten Beispiel die Pumpe 17 ansteuert, um losgelöst von einer Aktion des Bremskraftverstärkers 16, der betätigt wird, wenn der Fahrer aktiv die Bremse betätigt, die Bremseinrichtung 3 zu betätigen und die Bremsflüssigkeit unter hohem Druck in die Flüssigkeitsreservoirs 15 zu führen. Hierdurch wird die einzelne Bremseinrichtung 3 unter Last gesetzt, die beweglichen Bauteile werden relativ zueinander bewegt, die einzelnen Fügestelle definiert unter Last gesetzt. Hierüber kann folglich eine Initialisierung sämtlicher Fügestellen innerhalb der Scheibenbremseinrichtung 3 erreicht werden, was zur Erzielung eines robusteren Geräuschverhaltens von Vorteil ist.
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Natürlich werden sämtliche Scheibenbremseinrichtungen 3 simultan angesteuert, wobei die Ansteuerung bevorzugt in definierter zeitlicher Abfolge mehrmals hintereinander erfolgt. Der Ansteuerung können dabei stets die gleichen Ansteuerparameter zugrunde liegen. Denkbar ist es aber auch, in der Steuerungseinrichtung verschiedene Ansteuerparametersätze abzulegen und den jeweils geeigneten Satz in Abhängigkeit der Information des Sensors 6, beispielsweise einer Temperaturinformation und Ähnlichem, zu wählen. Insbesondere wenn das Fahrzeug in Betrieb genommen wird, es also vorher längere Zeit seit dem letzten Bremsen stand, können Umweltbedingungen wie Feuchtigkeit, Temperatur, Schmierung etc. einen beachtlichen Einfluss auf die Fügestellen haben, weshalb eine Berücksichtigung derartiger Sensorinformationen zur entsprechenden korrekten Parameterauswahl zweckmäßig ist.
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Anstelle der beschriebenen Scheibenbremseinrichtungen können auch Trommelbremseinrichtungen verbaut werden und in der erfindungsgemäßen Weise zu Kalibrierungszwecken betätigt werden.
