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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachspannen einer elektrisch betätigten Parkbremse für ein Fahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind allgemein Fahrzeuge mit elektrisch betätigten Parkbremsen bekannt. Wird ein solches Fahrzeug mit einer heißen Bremsanlage abgestellt, reduziert sich während einer Abkühlung der Bremsanlage eine zu Beginn vorhandene Spannkraft oder Anlagekraft der Bremsbeläge an einer zugehörigen Auflagefläche deutlich. Ein daraus resultierender Haltekraftverlust der Parkbremse kann an Steigungen, welche oberhalb gesetzlicher Anforderungen liegen, zu einem Anrollen des Fahrzeugs führen.
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Um dies zu vermeiden, ist aus der
DE 10 2011 079 362 A1 ein Verfahren zum Nachspannen einer elektromechanischen Bremse mit einem von einem Elektromotor angetriebenen Aktuator, der zur Realisierung einer Parkbremsfunktionalität bei einem Krafthub ein Bremselement gegen einen Bremskörper drückt, bekannt. Zum Nachspannen wird eine Anzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Krafthüben ausgeübt, wobei die Krafthübe jeweils ausgeübt werden, sobald die Spannkraft der Bremse einen vorgegebenen Spannkraftmindestsollwert unterschreitet. Dabei wird der jeweilige Krafthub derart ausgeübt, dass eine vorgegebene Maximalspannkraft nicht überschritten wird, wobei anhand einer Anfangstemperatur des Bremskörpers und einer erwarteten Endtemperatur des Bremskörpers ein zu erwartender totaler Spannkraftverlust bestimmt wird. Ein Zeitpunkt eines letzten Krafthubes wird derart gewählt, dass zu diesem Zeitpunkt die Summe aus den vorherigen Krafthüben, dem letzten Krafthub und dem noch zu erwartenden Spannkraftverlust den zu erwartenden totalen Spannkraftverlust übersteigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Nachspannen einer elektrisch betätigten Parkbremse anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In dem Verfahren zum Nachspannen einer elektrisch betätigten Parkbremse für ein Fahrzeug wird erfindungsgemäß in einem ersten Verfahrensschritt beim Abstellen des Fahrzeugs eine Ist-Anlagekraft zumindest eines Bremsbelags an einer Auflagefläche auf ein Basisniveau eingestellt, die, solange sich der Fahrer noch im Fahrzeug befindet, bis zu einem definierten, ersten Zeitpunkt in der Regel nicht erhöht werden muss.
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Selbst wenn also in der Zeit bis zu diesem definierten Zeitpunkt ein Anrollen des Fahrzeugs erkannt wird, braucht zunächst keine Spannkrafterhöhung der Parkbremse zu erfolgen. Ein Anrollen in diesem Zeitraum ist normalerweise unkritisch, da sich der Fahrer noch im Fahrzeug befindet, mittels akustischer oder optischer Anzeigegeräte gewarnt werden kann und entsprechend eigenverantwortlich in das Bremssystem eingreifen kann. Erfolgt bis zum ersten Zeitpunkt ein Anrollen des Fahrzeugs, kann also der Fahrer das eingestellte Basishaltemoment beispielsweise durch Betätigung der Betriebsbremse zusätzlich soweit erhöhen, dass das Fahrzeug wieder zum Stehen gebracht wird. In diesem Fall wird die Basishaltekraft der elektrischen Parkbremse von der Bremskraft der hydraulischen Betriebsbremse überlagert.
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Ausgehend von dem im ersten Verfahrensschritt eingestellten Haltemoment kann in einem zweiten Verfahrensschritt die Ist-Anlagekraft bei Unterschreitung eines vorgegebenen, eine Rollbewegung des Fahrzeugs verhindernden Mindest-Haltemoments der Parkbremse derart auf ein erstes Niveau erhöht werden, dass zumindest das Mindest-Haltemoment erreicht wird.
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Ausgehend von dem im ersten und/oder zweiten Verfahrensschritt eingestellten Haltemoment, wird in einem dritten Verfahrensschritt nach dem ersten Zeitpunkt die Ist-Anlagekraft um 10% bis 20%, insbesondere 15%, auf ein zweites Niveau erhöht. In einem vierten Verfahrensschritt wird die Ist-Anlagekraft in einem Schritt oder mehreren Schritten derart erhöht, dass das Mindest-Haltemoment nicht unterschritten wird.
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Während des gesamten Nachspannvorgangs wird dabei das Fahrzeug auf Anrollen überwacht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht dabei in besonders vorteilhafter und einfacher Weise die Sicherstellung, dass ein mit einem in einem ersten Verfahrensschritt oder in zweiten Verfahrensschritt eingestellten Mindest-Haltemoment der Parkbremse abgestelltes Fahrzeug zu keinem späteren Zeitpunkt vor Lösen der Parkbremse eine Rollbewegung vollführt, da ein mittels des Verfahrens eingestelltes Haltemoment stets deutlich über dem Mindest-Haltemoment liegt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine erste Ausbildung zeitlicher Verläufe von Haltemomenten einer elektrisch betätigten Parkbremse nach dem Stand der Technik,
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2 schematisch eine zweite Ausbildung zeitlicher Verläufe von Haltemomenten einer elektrisch betätigten Parkbremse nach dem Stand der Technik,
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3 schematisch eine Nachspannmatrix nach dem Stand der Technik,
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4 schematisch eine erste Ausbildung zeitlicher Verläufe von Kräften, einer Temperatur und eines Reibwerts einer elektrisch betätigten Parkbremse nach dem Stand der Technik,
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5 schematisch eine zweite Ausbildung zeitlicher Verläufe von Kräften, einer Temperatur und eines Reibwerts einer elektrisch betätigten Parkbremse nach dem Stand der Technik,
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6 schematisch eine erste Ausbildung zeitlicher Verläufe von Haltemomenten einer elektrisch betätigten Parkbremse bei einem Betrieb der Parkbremse mit einem erfindungsgemäßen Verfahren,
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7 schematisch eine zweite Ausbildung zeitlicher Verläufe von Haltemomenten einer elektrisch betätigten Parkbremse bei einem Betrieb der Parkbremse mit einem erfindungsgemäßen Verfahren,
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8 schematisch zeitliche Verläufe von Kräften, einer Temperatur und eines Reibwerts einer elektrisch betätigten Parkbremse bei einem Betrieb der Parkbremse mit einem erfindungsgemäßen Verfahren,
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9 schematisch ein Diagramm von Nachspannbereichen in Abhängigkeit einer Steigung und einer Temperatur einer Parkbremse,
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10 schematisch einen Verlauf einer Haltefähigkeit in Abhängigkeit einer Steigung und eines Reibwerts einer Parkbremse in einem ersten Nachspannbereich gemäß 9,
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11 schematisch einen Verlauf einer minimalen Reserve einer Haltefähigkeit in Abhängigkeit von einem Reibwert in einem ersten Nachspannbereich gemäß 9,
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12 schematisch einen Verlauf einer Haltefähigkeit in Abhängigkeit einer Steigung und eines Reibwerts einer Parkbremse bei Durchführung eines ersten und zweiten Verfahrensschritts des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem zweiten Nachspannbereich gemäß 9,
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13 schematisch einen Verlauf einer minimalen Reserve einer Haltefähigkeit in Abhängigkeit von einem Reibwert in einem dritten Nachspannbereich gemäß 9,
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14 schematisch zeitliche Verläufe von Haltekräften, einer Temperatur und eines Reibwerts einer elektrisch betätigten Parkbremse bei einem Betrieb der Parkbremse mit einem erfindungsgemäßen Verfahren in Abhängigkeit von der Zeit und der Temperatur der Parkbremse und
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15 schematisch einen Verlauf einer minimalen Reserve einer Haltefähigkeit in Abhängigkeit von der Zeit gemäß 14.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine erste Ausbildung von Verläufen von Haltemomenten M einer elektrisch betätigten mechanischen Parkbremse eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Zeit t nach dem Stand der Technik dargestellt, welche einem gesetzlich geforderten Niveau entspricht und für eine definierte Fahrbahnsteigung geregelt ist.
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Um beim Abstellen des Fahrzeugs mit heißer Parkbremse aus einer Abkühlung der Parkbremse resultierende Verluste einer in 4 näher dargestellten Ist-Anlagekraft F1 eines Bremsbelags an einer Anlagefläche, beispielsweise an einer Bremsscheibe, zu kompensieren, werden Aktuatoren der Parkbremse zu festen, im Rahmen einer Entwicklung der Parkbremse festgelegten Zeitpunkten t1 bis t3 erneut angesteuert und die Ist-Anlagekraft F1 somit wieder auf ihr Ausgangsniveau erhöht.
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Einen daraus resultierenden Verlauf eines Ist-Haltemoments M1 während und zwischen diesen Nachspannvorgängen im Vergleich zu einem angestrebten Soll-Haltemoment M2 und einem Mindest-Haltemoment M3, bei welchem eine Rollbewegung des Fahrzeugs verhindert wird, zeigt 1. Dabei ist das Soll-Haltemoment M2 10% großer als das Mindest-Haltemoment M3. Die Zeitpunkte t1 bis t3 zum Nachspannen sind dabei derart gewählt, dass das Soll-Moment M2 auch bei Verlusten der Ist-Anlagekraft F1 nicht unterschritten wird.
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Wird ein Fahrzeug mit heißer Parkbremse an Steigungen abgestellt, welche deutlich größer als die gemäß 1 angenommenen für das gesetzlich geforderte Niveau zugrunde gelegten Steigungen sind, kann ein Rollbewegung des Fahrzeugs gegebenenfalls kurzzeitig nach dem Abstellen desselben noch vermieden werden.
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Aufgrund des beim Abkühlen der Parkbremse auftretenden Verlusts der Ist-Anlagekraft F1 kann jedoch das Ist-Haltemoment M1 das Mindest-Haltemoment M3 unterschreiten, bevor die Ist-Anlagekraft F1 zu den Zeitpunkten t1 bis t3 durch ein Nachspannen der Parkbremse wieder erhöht wird. Dies zeigt 2.
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Somit besteht die Gefahr einer Rollbewegung des Fahrzeugs zu den Zeitpunkten t7 bis t9, in welchen das Ist-Haltemoment M1 das Mindest-Haltemoment M3 unterschreitet. Diese Rollbewegung wird nach dem Stand der Technik anhand geeigneter Erfassungseinheiten erfasst und anhand einer Erhöhung der Ist-Anlagekraft F1 und somit des Ist-Haltemoments M1 in einem oder mehreren Nachspannvorgängen der Parkbremse gestoppt.
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Nachteilig ist jedoch, dass Bewegungen des Fahrzeugs möglich sind. Da ein Fahrer des Fahrzeugs zu diesen Zeitpunkten t7 bis t9 mit hoher Wahrscheinlichkeit bereits abwesend ist und Fahrbahnsteigungen durch den Fahrer nur schwer einschätzbar sind, liegt zum Zeitpunkt des Abstellens für diesen keine Fahrerrückmeldung vor, ob ein sicheres Abstellen des Fahrzeugs möglich ist.
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3 zeigt eine so genannte Nachspannmatrix nach dem Stand der Technik, wobei in der Nachspannmatrix dargestellt ist, dass in Abhängigkeit einer Temperatur T der Parkbremse die Zeitpunkte t1 bis t6 und die Häufigkeit der Nachspannvorgänge erhöht werden. Die Nachspannmatrix zeigt dabei die Zeitpunkte t1 bis t6 für drei unterschiedliche Temperaturen T1 bis T3.
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In 4 ist eine erste Ausbildung zeitlicher Verläufe von Kräften F, der Temperatur T und eines Reibwerts μ einer elektrisch betätigten Parkbremse nach dem Stand der Technik ohne Nachspannvorgänge der Parkbremse während einer Abkühlung derselben dargestellt.
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Dabei ergibt sich eine Ist-Haltekraft F2 der Parkbremse aus dem Produkt der Ist-Anlagekraft F1 und dem Reibwert μ zwischen Bremsbelag und Auflagefläche der Parkbremse.
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Während sich die Ist-Anlagekraft F1 mit Abkühlung der Parkbremse verringert, steigt der Reibwert μ mit sinkenden Temperaturen T. Hierbei darf eine Mindest-Haltekraft F3 nicht unterschritten werden, um eine Rollbewegung des Fahrzeugs zu vermeiden. Zur Erzeugung einer Sicherheitsreserve ist eine Soll-Haltekraft F4 vorgesehen.
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Erfolgt kein Nachspannen der Parkbremse, unterschreitet die Ist-Haltekraft F2 die Mindest-Haltekraft F3, so dass eine Rollbewegung des Fahrzeugs möglich ist.
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5 zeigt eine zweite Ausbildung zeitlicher Verläufe von Kräften F, der Temperatur T und eines Reibwerts μ der elektrisch betätigten Parkbremse nach dem Stand der Technik mit Nachspannvorgängen der Parkbremse während einer Abkühlung derselben.
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Hierbei wird die Ist-Anlagekraft F1, F1' der Parkbremse durch ein Nachpannen der Parkbremse zu festen Zeitpunkten t1 bis t3 erhöht. Dabei kann es dazu kommen, dass die Ist-Haltekraft F2, F2' die Mindest-Haltekraft F3 unterschreitet, so dass eine Rollbewegung des Fahrzeugs möglich ist.
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Um dies zu vermeiden, ist es gemäß einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass in einem ersten Verfahrensschritt beim Abstellen des Fahrzeugs die Ist-Anlagekraft F1, F1' der Parkbremse auf ein Basisniveau eingestellt wird, so dass die Mindest-Haltekraft F3 erreicht wird.
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In einem unmittelbar auf den ersten Verfahrensschritt folgenden zweiten Verfahrensschritt wird die Ist-Anlagekraft F1, F1' bei Unterschreitung des vorgegebenen, die Rollbewegung des Fahrzeugs verhindernden Mindest-Haltemoments M3 der Parkbremse derart auf ein erstes Niveau erhöht, dass zumindest das Mindest-Haltemoment M3 erreicht wird.
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In einem dritten Verfahrensschritt wird nach einer definierten Zeit t ohne Rollbewegung des Fahrzeugs die Ist-Anlagekraft F1, F1' um 10% bis 20%, insbesondere 15%, auf ein zweites Niveau erhöht und in einem vierten Verfahrensschritt wird in Abhängigkeit des Ist-Haltemoments M1 die Ist-Anlagekraft F1, F1' in einem Schritt oder mehreren Schritten derart erhöht, dass das Mindest-Haltemoment M3 nicht unterschritten wird.
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Dies ist in den 6 und 7 in unterschiedlichen zeitlichen Auflösungen für das Ist-Haltemoment M1, das Soll-Haltemoment M2 und das Mindest-Haltemoment M3 dargestellt. 8 zeigt die mit 7 korrespondierenden zeitlichen Verläufe der Kräfte F, der Temperatur T und des Reibwerts μ der Parkbremse bei einem Betrieb der Parkbremse mit einem möglichen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Aus den 6 bis 8 wird ersichtlich, dass der zweite Verfahrensschritt dann durchgeführt wird, wenn das Fahrzeug mit der eingestellten Ist-Anlagekraft F1, F1' nicht gehalten werden kann und eine Rollbewegung erfolgt.
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Alternativ oder zusätzlich kann im zweiten Verfahrensschritt bei einer nach dem ersten Verfahrensschritt erkannten Rollbewegung des Fahrzeugs eine optische, akustische und/oder haptische Fahrerwarnung ausgegeben werden.
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Die weitere Erhöhung der Ist-Anlagekraft F1, F1' im dritten und vierten Verfahrensschritt wird zu den Zeitpunkten t1 bis t3 durchgeführt.
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Ein Zeitabschnitt zwischen dem Abstellen des Fahrzeugs und dem Zeitpunkt t1 wird zur Erkennung, ob das Fahrzeug mit dem Ist-Haltemoment M1 gehalten werden kann, verwendet.
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Die Nachspannvorgänge sind dabei derart ausgebildet, dass das ursprüngliche Ist-Haltemoment M1 bzw. die Ist-Haltekraft F2, F2', welche zum Zeitpunkt t1 eingestellt sind, nicht unterschritten werden.
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Dadurch ist sichergestellt, dass es dann, wenn ein Fahrzeug beim Abstellen zum Zeitpunkt t1 mit der eingestellten Ist-Haltekraft F2, F2' gehalten werden kann, zu keiner späteren Rollbewegung mehr kommen kann, da nachfolgend das Ist-Haltemoment M1 immer deutlich über dem Mindest-Haltemoment M3 liegt.
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Die Erhöhung der Ist-Anlagekraft F1, F1' erfolgt dabei mittels eines erhöhten elektrischen Abschaltstroms mittels einer hydraulischen Unterstützung einer für eine Fahrdynamikregelung vorgesehenen Fahrerassistenzvorrichtung.
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Das Verfahren ist in einer möglichen Ausgestaltung derart ausgebildet, dass das Fahrzeug bei einer in 10 näher dargestellten Steigung m der Abstellfläche von 20% und einem Reibwert μ von 0,2 derart gehalten wird, dass es zu keiner Rollbewegung kommt. Bei einem mit einer maximal zulässigen Anhängelast ist das Verfahren in einer möglichen Ausgestaltung derart ausgebildet, dass das Fahrzeug bei einer Steigung m der Abstellfläche von 12% und einem Reibwert μ von 0,28 derart gehalten wird, dass es zu keiner Rollbewegung kommt. Weiterhin wird beispielsweise eine in den 11, 13 und 15 dargestellte Reserve R von 15% als Sicherheitszuschlag berücksichtigt.
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9 zeigt ein Diagramm von Nachspannbereichen N1 bis N3 in Abhängigkeit einer Steigung m der Abstellfläche des Fahrzeugs und der Temperatur T der Parkbremse.
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Im ersten Nachspannbereich N1 erfolgt bei einer Steigung m von 0% bis 20% die Einstellung der Ist-Anlagekraft F1, F1' auf den Wert der Mindest-Anlagekraft F3. Daraus ergibt sich der in 10 dargestellte Verlauf einer Haltefähigkeit H1 der Parkbremse bei einer Steigung m von 20% und ein Verlauf einer Haltefähigkeit H2 bezogen auf eine realisierbare Steigung m.
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11 zeigt eine minimale Reserve R, welche sich aus der Haltefähigkeit H2 bezogen auf die Haltefähigkeit H1 bei der Steigung m von 20% ergibt.
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In 12 sind Verläufe von Haltefähigkeiten H3 bis H5 der Parkbremse bei unterschiedlichen Steigungen m von 20%, 30% und 40% dargestellt. Weiterhin sind ein Verlauf einer mit der im ersten oder zweiten Verfahrensschritt eingestellten Ist-Haltekraft F2, F2' möglichen Haltefähigkeit H6 und ein Verlauf einer nach einem Nachspannen der Parkbremse im dritten Verfahrensschritt möglichen Haltefähigkeit H7 dargestellt.
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Die sich daraus ergebende minimale Reserve R zeigt 13, wobei die minimale Reserve R aufgrund der Erhöhung der Ist-Anlagekraft F1, F1' um 15% im dritten Verfahrensschritt ebenfalls 15% beträgt.
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Abhängig von vorzugsweise an einem Prüfstand, beispielsweise einem so genannten Schwungmassenprüfstand, sowie im Fahrzeug ermittelten möglichen Ist-Anlagekräften F1, F1' und Reibwertverläufen, insbesondere Verläufen der Ist-Haltekräfte F2, F2' über der Zeit t, werden die im vierten Verfahrensschritt vorgesehenen und im dritten Nachspannbereich N3 durchgeführten Nachspannvorgänge zeitlich festgelegt, wobei der dritte Nachspannbereich N3 insbesondere in zwei Felder mit entsprechenden Nachspannzeiten aufgeteilt wird. Das Nachspannen erfolgt dabei mittels hydraulischer Druckunterstützung (Hydraulic Pressure Support = HPS).
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Die zeitlichen Verläufe der Kräfte F, d. h. der Ist-Anlagekraft F1, F1', der Ist-Haltekraft F2, F2' nach den Nachspannvorgängen, der Mindest-Haltekraft F3 und der Soll-Haltekraft F4, zeigt 14 für den dritten Nachspannbereich N3. Weiterhin sind die zeitlichen Verläufe des Reibwerts μ und der Temperatur T dargestellt.
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Hieraus ergibt sich, bezogen auf die im ersten oder zweiten Verfahrensschritt eingestellte Ist-Anlagekraft F1, F1' eine Reserve R, wie sie in 15 in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt ist.
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Bezugszeichenliste
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- F
- Kraft
- F1, F1'
- Ist-Anlagekraft
- F2, F2'
- Ist-Haltekraft
- F3
- Mindest-Haltekraft
- F4
- Soll-Haltekraft
- H1 bis H7
- Haltefähigkeit
- M
- Haltemoment
- M1
- Ist-Haltemoment
- M2
- Soll-Haltemoment
- M3
- Mindest-Haltemoment
- m
- Steigung
- N1 bis N3
- Nachspannbereich
- R
- Reserve
- T
- Temperatur
- T1 bis T3
- Temperatur
- t
- Zeit
- t1 bis t9
- Zeitpunkt
- μ
- Reibung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011079362 A1 [0003]
