DE102016010823A1

DE102016010823A1 - Technik zum Ermitteln der Lage eines Abstützpunktes einer Feststellbremseinheit

Info

Publication number: DE102016010823A1
Application number: DE102016010823.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Bast; Benedikt Ohlig; Matthias Fuchs; Erwin Michels
Original assignee: Lucas Automotive GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2016-09-08
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2018-03-08
Also published as: WO2018046188A1; US10933848B2; CN109690119A; EP3510301A1; US20190225198A1; CN109690119B

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbremse (10), wobei die Fahrzeugbremse (10) eine Betriebsbremse (11) mit einem Betätigungskolben (20) umfasst, der zum Erzeugen einer Bremskraft unter Einwirkung eines Hydraulikdrucks in eine Betätigungsposition bewegbar ist, und wobei die Fahrzeugbremse (10) ferner eine Feststellbremseinheit (30) umfasst, die dazu ausgebildet ist, sich über einen ersten Bewegungsbereich (W1) ohne ein Erzeugen einer Bremskraft zu bewegen, und die ferner dazu ausgebildet ist, sich über einen zweiten Bewegungsbereich (W2) zu bewegen, in dem sie sich an dem Betätigungskolben (20) unter Verändern einer Bremskraft abstützt, wobei der erste und zweite Bewegungsbereich (W1, W2) in einem Abstützpunkt (AS) ineinander übergehen, wobei das Verfahren im drucklosen Zustand oder bei einem Hydraulikdruck unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes durchgeführt wird und die folgenden Schritte umfasst: Bewegen der Feststellbremseinheit (30) von dem ersten in den zweiten Bewegungsbereich (W1, W2) oder umgekehrt; Erfassen eines Verlaufs eines Betriebsparameters der Feststellbremseinheit (30) während des Schritts a); Ermitteln einer Lage des Abstützpunktes (AS) anhand des Verlaufs des Betriebsparameters. Ferner betrifft die vorliegende Offenbarung eine Fahrzeugbremse sowie ein Computerprogramm und eine Steuereinheit zum Ausführen des Verfahrens.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das technische Gebiet von Fahrzeugbremsen und insbesondere Fahrzeugbremsen mit einer Feststellbremseinheit. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbremse, bei der eine Feststellbremseinheit sich zum Verändern einer Bremskraft an einem hydraulisch betätigbaren Betätigungskolben abstützen kann, wobei das Abstützen ab Erreichen eines Abstützpunktes erfolgt. Mittels dem vorliegenden Verfahren kann die Lage dieses Abstützpunktes ermittelt werden. Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner eine Fahrzeugbremse mit einer Steuereinheit zum Ausführen eines derartigen Verfahrens sowie ein Computerprogrammprodukt und eine Steuereinheit hierfür.
Stand der Technik
Fahrzeugbremsen, die sowohl eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse wie auch eine Feststellbremseinheit umfassen, sind bekannt und werden bereits vielfach in Fahrzeugen eingesetzt. Die Betriebsbremse umfasst einen unter Einwirken eines Hydraulikdrucks verlagerbaren Betätigungskolben, der sich bei Einnahme einer Betätigungsposition typischerweise an einem Reibbelag abstützt und diesen gegen einen Rotor der Fahrzeugbremse presst, wie zum Beispiel eine Bremsscheibe. Der Hydraulikdruck kann fahrergesteuert aufgebaut werden, beispielsweise nach Maßgabe einer Pedalbetätigung. Ferner ist es bekannt, den Hydraulikdruck zumindest teilweise mittels zusätzlicher elektrohydraulischer Komponenten fahrerunabhängig aufzubauen oder einen fahrergesteuert erzeugten Druck zu verstärken.
Ebenso ist es bekannt, zusätzlich zu der Betriebsbremse Feststellbremseinheiten vorzusehen, die dauerhafte Bremskräfte bereitstellen sollen, insbesondere wenn das Fahrzeug zumindest vorübergehend einen stationären Zustand einnimmt (Parkzustand, Berganfahren etc.). Hierzu kann die Feststellbremseinheit allgemein dazu ausgebildet sein, den Betätigungskolben auch nach Abbau des Hydraulikdrucks in einer bremskrafterzeugenden Position zu halten und vorzugsweise mechanisch festzustellen. Beispiele für derartige Lösungen finden sich in der DE 101 50 803 B4 und der DE 10 2004 004 992 A1 .
Schließlich ist es bekannt, dass bei derartigen Fahrzeugbremsen im unbetätigten Zustand ein vorgegebenes Lüftspiel zwischen der Bremsscheibe und dem Reibbelag einzuhalten ist, um sogenannte Restschleifmomente zu vermeiden. Gleichzeitig darf das Lüftspiel aber nicht beliebig hoch ausfallen, um Betätigungsverzögerungen zu vermeiden. Eine Diskussion dieses Problems findet sich in der WO 2011/091985 A1 .
Zum Bewegen der Feststellbremseinheit sind präzise Steuervorgaben erforderlich, um das gewünschte Ausmaß an Bremskräften bei einem Aktivieren wie auch ein gewünschtes Lüftspiel nach einem Lösen der Feststellbremseinheit zu erzielen. Es hat sich gezeigt, dass dies mit den bekannten Lösungen nicht immer möglich ist.
Kurzer Abriss
Es ist ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbremse anzugeben sowie eine Fahrzeugbremse, die ein präzises Ansteuern einer Feststellbremseinheit ermöglichen.
Gemäß dem Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbremse umfasst die Fahrzeugbremse eine Betriebsbremse mit einem Betätigungskolben, der zum Erzeugen einer Bremskraft unter Einwirkung eines Hydraulikdrucks in eine Betätigungsposition bewegbar ist, und die Fahrzeugbremse umfasst ferner eine Feststellbremseinheit, die dazu ausgebildet ist, sich über einen ersten Bewegungsbereich ohne ein Erzeugen einer Bremskraft zu bewegen, und die ferner dazu ausgebildet ist, sich über einen zweiten Bewegungsbereich zu bewegen, in dem sie sich an dem Betätigungskolben unter Verändern einer Bremskraft abstützt, wobei der erste und zweite Bewegungsbereich in einem Abstützpunkt ineinander übergehen. Das Verfahren wird dabei im drucklosen Zustand oder bei einem Hydraulikdruck unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes durchgeführt und umfasst die folgenden Schritte:

a) Bewegen der Feststellbremseinheit von dem ersten in den zweiten Bewegungsbereich oder umgekehrt;
b) Erfassen eines Verlaufs eines Betriebsparameters der Feststellbremseinheit während des Schritts a);
c) Ermitteln einer Lage des Abstützpunktes anhand des Verlaufs des Betriebsparameters.

Die Betriebsbremse und die Feststellbremseinheit können zumindest in mechanischer Hinsicht nach allgemein bekannten Prinzipien ausgebildet sein. Insbesondere kann es sich, wie nachstehend erläutert, um eine mechanische oder eine elektromechanische Feststellbremseinheit handeln. Unter dem Bewegen der Feststellbremseinheit kann ferner ein Bewegen der Einheit als solches oder aber nur das Bewegen einzelner Komponenten und/oder Module der Feststellbremseinheit verstanden werden, während andere Komponenten oder Module allgemein feststehend ausgebildet sein können. Beispielsweise kann die Feststellbremseinheit fest mit einem Gehäuse der Fahrzeugbremse gekoppelte Elemente umfassen, sowie relativ dazu bewegliche Elemente, die sich über die genannten Bewegungsbereiche bewegen können.
Die Feststellbremseinheit kann sich ferner auch bereits in dem ersten Bewegungsbereich an dem Betätigungskolben abstützen, ohne jedoch hierbei Bremskräfte zu erzeugen. Beispielsweise kann die Feststellbremseinheit gemeinsam mit dem Betätigungskolben über den ersten Bewegungsbereich bewegt werden, insbesondere durch Ansteuern der Feststellbremseinheit selbst, um schließlich in den zweiten Bewegungsbereich zu gelangen, in dem der Betätigungskolben sich an einem etwaigen Reibbelag abstützt und Bremskräfte erzeugt werden. Das Verändern der Bremskraft kann dabei das erstmalige Erzeugen einer Bremskraft betreffen (also eine Erhöhung ausgehend von 0 N) oder das Erhöhen oder Reduzieren von bereits mittels der Betriebsbremse erzeugten Bremskräften.
Die Bewegung über den ersten Bewegungsbereich kann allgemein im Millimeterbereich stattfinden, beispielsweise 0,5 mm bis 30 mm. Die Bewegung über den zweiten Bewegungsbereich kann hingegen deutlich geringer ausfallen, da hierbei im Wesentlichen nur elastische Verformungen zum Beispiel der Reibbeläge erzeugt werden. Bildlich gesprochen kann der erste Bewegungsbereich demnach die erforderliche Bewegung betreffen, mittels derer (zumindest im hydraulikdrucklosen Zustand der Betriebsbremse) sämtliche Lüftspiele und Spaltmaße innerhalb der Fahrzeugbremse überbrückt werden und ein etwaiger Reibbelag durch Bewegen der Festellbremseinheit erstmals in Anlage mit einer Bremsscheibe gebracht wird. Dieser Zustand kann entsprechend als „Abstützpunkt” (oder auch „Setpoint”) bezeichnet werden. Jede weitere Bewegung der Feststellbremse ausgehend von dem Abstützpunkt in den zweiten Bewegungsbereich hinein führt entsprechend zu einem Anpressen des Reibbelags an die Bremsscheibe und somit dem Verändern beziehungsweise Erzeugen einer Bremskraft.
Zum Erzielen des drucklosen Zustandes oder eines Hydraulikdruckes unterhalb des vorbestimmten Schwellenwertes kann das Verfahren ferner einen Schritt des zumindest teilweisen Reduzierens von Hydraulikdruck umfassen, beispielsweise durch Ablassen von Hydraulikfluid aus der Fahrzeugbremse. Nach Erreichen des gewünschten Hydraulikdrucks (0 bar oder unterhalb Schwellenwert) kann dann die Feststellbremseinheit gemäß Schritt a) bewegt werden. In diesem Zustand kann der Betätigungskolben ferner allgemein in einer von der Betätigungsposition verschiedenen Position angeordnet sein, in der er keine oder nur geringe Bremskräfte erzeugt. Der vorbestimmte Schwellenwert kann ferner einem Mindesthydraulikdruck entsprechen, der zum Bewegen des Betätigungskolbens in seine Betätigungsposition erforderlich ist. Dass heißt, gemäß dieser Variante kann sichergestellt werden, dass das Verfahren in einem Zustand durchgeführt wird, in dem keine mittels der Betriebsbremse hydraulisch erzeugten Bremskräften vorliegen. Ebenso kann der Schwellenwert nicht mehr als die Hälfte eines maximal einstellbaren Hydraulikdrucks betragen und vorzugsweise nicht mehr als ein Viertel des maximal einstellbaren Hydraulikdrucks. Auch dies gewährleistet ein Durchführen des Verfahrens bei reduzierten oder gänzlich ausbleibenden hydraulisch erzeugten Bremskräften.
Wie vorstehend erläutert, kann in Schritt a) auch eine gemeinsame Bewegung von Feststellbremseinheit und Betätigungskolben erfolgen, bei der sich die Feststellbremseinheit an dem Betätigungskolben abstützt und diesen über den ersten Bewegungsbereich verschiebt. Sobald der Betätigungskolben hierbei erstmals eine bremskraftwirksame Betätigungsposition erreicht und sich in allgemein bekannter Weise an einem etwaigen Reibbelag der Fahrzeugbremse abstützt, ist typischerweise auch der Abstützpunkt der Feststellbremseinheit erreicht. Jede weitere Verlagerung der Feststellbremseinheit in den zweiten Bewegungsbereich hinein führt folglich zu einem Verändern beziehungsweise Erzeugen von Bremskräften. Gleiches gilt für die umgekehrte Bewegung von dem ersten in den zweiten Bewegungsbereich, bei dem ab Erreichen des Abstützpunktes der Betätigungskolben endgültig aus seiner Betätigungsposition bewegt werden kann und etwaige Bremskräfte erheblich reduziert oder gänzlich abgebaut werden können. Dieses „Lösen” beziehungsweise „Abheben” des Betätigungskolbens kann aufgrund der zumindest bis zu dem Abstützpunkt aufrechterhaltenen Wechselwirkung von Feststellbremseinheit und Betätigungskolben ebenfalls anhand des Verlaufes eines Betriebsparameters der Feststellbremseinheit überwacht und somit die Lage des Abstützpunktes ermittelt werden.
Die Verfahrensschritte können für sich genommen oder in ihrer Gesamtheit von einer Steuerung der Fahrzeugbremse ausgeführt oder zumindest veranlasst werden, die insbesondere in Form einer elektronischen Steuereinheit bereitgestellt sein kann. Diese kann in allgemein bekannter Weise auch in eine zentrale Steuereinheit des Fahrzeugs integriert oder an diese anschließbar sein. Das Erfassen des Verlaufs des Betriebsparameters der Feststellbremseinheit kann ferner unter Zuhilfenahme geeigneter Erfassungseinrichtungen erfolgen, wie beispielsweise Einrichtungen zum Überwachen eines die Feststellbremseinheit bewegenden Antriebes. Das Ermitteln der Lage des Abstütztpunktes anhand des Verlaufes des Betriebsparameters kann ferner unter Ermitteln eines Unter- und/oder Überschreitens von vorbestimmten Schwellenwerten oder dem Ermitteln anderer charakteristischer Größen dieses Verlaufes erfolgen.
Das Verfahren kann ferner ein Hinterlegen der ermittelten Lage des Abstützpunktes in einer Steuerung der Fahrzeugbremse umfassen. Die ermittelte Lage des Abstützpunktes kann bei einem Lösen der Feststellbremseinheit oder anderen Vorgängen berücksichtigt werden.
Bei der Steuerung der Fahrzeugbremse kann es sich um eine elektronische Steuereinheit gemäß den vorstehenden Ausführungen handeln. Ferner kann das Berücksichtigen der Lage des Abstützpunktes bei einem Lösen der Feststellbremseinheit ein Erzeugen von Steuervorgaben zum Lösen der Feststellbremseinheit anhand der Lage des Abstützpunktes einschließen. Beispielsweise kann die Feststellbremseinheit nach Maßgabe beziehungsweise relativ zu der ermittelten Lage des Abstützpunktes bewegt werden, um ein Lösen zu erzielen. Mit anderen Worte kann die ermittelte Lage des Abstützpunktes im Sinne einer Ausgangs- oder 0-Referenz hinterlegt und die weiteren Bewegungen der Feststellbremseinheit können mit Bezug auf diese Referenz definiert und vorgegeben werden.
Hierbei kann ferner vorgesehen sein, dass die Lage des Abstützpunktes gemäß dem vorstehenden Verfahren zunächst einmal ermittelt und nach dem Hinterlegen in der Steuerung für mehrere Lösevorgänge der Feststellbremseinheit berücksichtigt wird. Mit anderen Worten kann die ermittelte Lage des Abstützpunktes als Referenz- oder Bezugswert in der Steuerung hinterlegt werden, um bei beliebig vielen nachfolgenden Lösevorgängen darauf zurückzugreifen. Wie nachstehend erläutert, kann ebenso vorgesehen sein, die in der Steuerung hinterlegte Angabe in gewissen Abständen zu aktualisieren, wobei diese Angabe dann bei darauffolgenden Lösevorgängen der Feststellbremseinheit zu Grunde gelegt werden kann.
In diesem Zusammenhang sieht eine Weiterbildung vor, dass das Lösen der Feststellbremseinheit ein Bewegen der Feststellbremseinheit aus dem zweiten Betätigungsbereich mindestens bis zu dem Abstützpunkt einschließt. Mit anderen Worten soll sichergestellt werden, dass das Lösen zumindest bis zu dem Punkt erfolgt, bei von der Feststellbremseinheit keine Veränderungen der Bremskraft mehr ausgehen und gegebenenfalls die Bremskraft vollständig abgebaut ist.
Ebenso kann das Lösen der Feststellbremseinheit ein Bewegen der Feststellbremseinheit über den Abstützpunkt hinaus in den ersten Bewegungsbereich einschließen. Demnach kann die Feststellbremseinheit bewusst um ein gewisses Maß in den ersten Bewegungsbereich hinein bewegt werden. Hierdurch kann ein Verändern beziehungsweise Erzeugen von Bremskräften durch die Feststellbremseinheit zuverlässig verhindert werden.
Insbesondere kann das Bewegen in den ersten Bewegungsbereich zur Einstellung eines Bremsenlüftspiels erfolgen. Wie vorstehend erwähnt, betrifft das Lüftspiel insbesondere den gewünschten Spalt beziehungsweise Abstand zwischen einem etwaigen Reibbelag der Fahrzeugbremse und der Bremsscheibe. Spätestens ab Erreichen des Abstützpunktes bei einer Zuspannbewegung der Feststellbremseinheit von dem ersten in den zweiten Bewegungsbereich ist das Bremsenlüftspiel vollständig überbrückt und in diesem Zustand daher auf null reduziert. Das Lösen der Feststellbremseinheit kann demnach nach Maßgabe beziehungsweise unter Berücksichtigung des gewünschten Bremsenlüftspiels erfolgen. Mit anderen Worten kann das Lösen und somit Bewegen der Feststellbremseinheit aus dem zweiten in den ersten Bewegungsbereich derart erfolgen, dass ein ausreichender Freiraum innerhalb der Fahrzeugbremse erzeugt wird, so dass sich die verbleibenden Komponenten zur Einnahme des gewünschten Bremsenlüftspiels in ihre Ausgangspositionen zurückbewegen können. Bei diesen Komponenten kann es sich zum Beispiel um den Betätigungskolben handeln, der aus seiner Betätigungsposition zurückbewegt werden soll, oder etwaige Reibbeläge, die von der Bremsscheibe zum Erzeugen des Lüftspiels abgehoben werden sollen.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Bewegen in den ersten Bewegungsbereich zur Einstellung eines Sicherheitsabstandes zwischen der Feststellbremseinheit und dem Betätigungskolben erfolgt. Diese Einstellung ist insbesondere in Fällen denkbar, bei denen sich die Feststellbremseinheit zum Erzeugen von Bremskräften an einem Kolbenboden des Betätigungskolbens abstützt. Das Abstützen kann beispielweise über eine nachstehend erläuterte Aktoreinheit erfolgen, die zumindest teilweise in dem Betätigungskolben aufgenommen ist.
Der Sicherheitsabstand kann aus Gründen der Systemsicherheit einen vorbestimmten Mindestwert einnehmen, um bei einem Nicht-Betätigen der Feststellbrems-Funktion eine ordnungsgemäße Betriebsbrems-Funktion zu gewährleisten. Mit anderen Worten kann sichergestellt werden, dass die Feststellbremseinheit eine Bewegung des Betätigungskolbens im Rahmen einer Betriebsbremsbetätigung nicht beeinflusst oder behindert. Ebenso können bei Einnahme eines unzureichenden Sicherheitsabstandes unerwünschte Restschleifmomente erzeugt werden, da der Betätigungskolben sich nicht in einem ausreichenden Maße in eine Ausgangsposition zurückbewegen kann, um etwaige Reibbeläge vollständig von der Fahrzeugbremse abzuheben. Andererseits soll der Sicherheitsabstand (z. B. in Form eines vorbestimmten Mindestwerts) so gering wie möglich gehalten werden, um eine schnelle Reaktionsfähigkeit insbesondere der Feststellbremseinheit zu gewährleisten. Die gewünschte Reduzierung des Sicherheitsabstands kann von der hier vorgestellten präzisen Lageermittlung des Abstützpunktes profitieren.
Folglich kann das Lösen und somit Bewegen der Feststellbremseinheit nach Maßgabe beziehungsweise unter Berücksichtigung des gewünschten Sicherheitsabstandes erfolgen. Insbesondere kann die Feststellbremseinheit hierbei um den gewünschten Sicherheitsabstand über den ermittelten Abstützpunkt hinaus bewegt werden.
In diesem Zusammenhang kann ferner vorgesehen sein, dass das Bewegen in den ersten Bewegungsbereich über eine Strecke erfolgt, die als vorbestimmter Abstand zu dem Abstützpunkt definiert ist. Der vorbestimmte Abstand kann ebenfalls in einer Steuerung der Fahrzeugbremse hinterlegt werden. Beim Lösen der Feststellbremseinheit kann dieser auf die ermittelte Lage des Abstützpunktes aufgeschlagen werden, um die erforderliche Bewegungsstrecke der Feststellbremseinheit aus dem zweiten in den ersten Bewegungsbereich zu ermitteln. Der vorbestimmte Abstand kann allgemein in Abhängigkeit eines gewünschten Bremsenlüftspiels gewählt sein, da hierüber der vorstehend geschilderte Freiraum für ein Rückbewegen der weiteren Komponenten festgelegt werden kann.
Die Lage des Abstützpunktes kann allgemein als Abstand des Abstützpunktes zu einem Bezugspunkt definiert sein. Der Bezugspunkt kann beispielsweise einen feststehenden Bereich und/oder eine feststehende Komponente der Fahrzeugbremse und insbesondere der Feststellbremseinheit betreffen. Ferner kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass sich die Feststellbremseinheit relativ zu dem Bezugspunkt bewegt. Hierzu kann der Bezugspunkt als Kopplungsbereich zwischen Feststellbremseinheit und den weiteren Komponenten der Fahrzeugbremse gewählt sein, wobei der Kopplungsbereich beispielsweise einen Gehäusebereich der Fahrzeugbremse einschließt. Ebenso kann der Bezugspunkt allgemein als Ausgangspunkt oder Ruheposition der Feststellbremseinheit gewählt werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Feststellbremseinheit eine elektromotorische Antriebseinheit und eine mit dem Betätigungskolben wechselwirkende Aktoreinheit umfasst, wobei die elektromotorische Antriebseinheit dazu ausgebildet ist, die Aktoreinheit über den ersten und zweiten Bewegungsbereich zu bewegen. Wie erläutert, kann die elektromotorische Antriebseinheit dabei eine allgemein feststehende Komponente der Feststellbremseinheit bilden, während die Aktoreinheit die Bewegungen der Feststellbremseinheit nach einem der vorstehend geschilderten Aspekte ausführt. Das Wechselwirken von Aktoreinheit und Betätigungskolben kann dabei ein unmittelbares Anliegen der Aktoreinheit am Betätigungskolben einschließen. Gemäß einer Variante ist der Betätigungskolben als Hohlkolben ausgebildet und die Aktoreinheit ist zumindest teilweise in dem Hohlkolben aufgenommen. Ferner kann sich die Aktoreinheit spätestens bei Erreichen des Abstützpunktes an einer Bodenwand beziehungsweise dem Kolbenboden des Hohlkolbens abstützen.
Der Betriebsparameter der Feststellbremseinheit kann einen Motorstrom der elektromotorischen Antriebseinheit und/oder eine Drehzahl der elektromotorischen Antriebseinheit umfassen. Diese Parameter können in bekannter Weise über Motorsignale und/oder hierfür vorgesehene Sensoreinrichtungen erfasst und einer Steuerung der Fahrzeugbremse zugeführt werden. Die Drehzahl kann ferner eine Anzahl von Umdrehungen der elektromotorischen Antriebseinheitpro vorgegebener Zeiteinheit betreffen.
Ferner kann die Aktoreinheit eine Mutter/Spindel-Anordnung umfassen und die Lage des Abstützpunktes kann als Funktion von wenigstens einem der folgenden Parameter definiert sein:

– eine Positionsinformation der Spindelmutter;
– eine Wegstrecke der Spindelmutter;
– eine Umdrehungszahl der Mutter/Spindel-Anordnung.

Bei dieser Variante kann in allgemein bekannter Weise die elektromotorische Antriebseinheit die Spindel rotatorisch antreiben, um eine translatorisch Bewegung der Spindelmutter zu erzeugen. Bei der Spindelmutter kann es sich um denjenigen Bestandteil der Aktoreinheit handeln, der unmittelbar mit dem Betätigungskolben wechselwirkt oder sogar damit in Anlage bringbar ist. Wird das Erreichen des Abstützpunktes durch Überwachen eines Betriebsparameters der Feststellbremseinheit ermittelt, kann die Lage des Abstützpunktes entsprechend unmittelbar in Form oder als Funktion von wenigstens einem der vorstehend genannten Parameter definiert werden. Dabei kann die Positionsinformation der Spindelmutter eine Position entlang einer Bewegungsachse der Feststellbremseinheit und/oder der Aktoreinheit betreffen. Ferner kann die Wegstrecke der Spindelmutter eine zurückgelegte Wegstrecke der Spindelmutter bis zum Erreichen des Abstützpunktes betreffen, beispielsweise bezogen auf einen Bewegungsausgangspunkt der Spindelmutter. Ebenso kann die Umdrehungszahl der Mutter/Spindel-Anordnung eine Anzahl von ausgeführten Umdrehungen der Mutter/Spindel-Anordnung bis zum Erreichen des Abstützpunktes betreffen, insbesondere bezogen auf einen Bewegungsausgangspunkt der Spindelmutter.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren ferner ein Wiederholen der Schritte a) bis c) nach Erfüllen von wenigstens einem der folgenden Kriterien umfassen:

– Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls;
– Erreichen einer vorbestimmten Fahrleistung des Fahrzeugs, insbesondere einer vorbestimmten zurückgelegten Strecke des Fahrzeugs;
– Erreichen einer vorbestimmten Betriebsdauer des Fahrzeugs;
– Erreichen einer vorbestimmten Bremsleistung des Fahrzeugs, insbesondere einer vorbestimmten Anzahl von Bremsungen des Fahrzeugs.

Das vorbestimmte Zeitintervall kann sich auf eine absolut verstrichene Zeitdauer beziehen, also unabhängig davon, ob das Fahrzeug in diesem Zeitintervall tatsächlich betrieben wurde oder nicht. Die vorbestimmte Fahrleistung des Fahrzeugs kann allgemein jegliche Angabe umfassen, die einen Rückschluss auf das Ausmaß des Fahrbetriebs und die damit im Zusammenhang stehenden Belastungen des Fahrzeugs ermöglichen. Die vorbestimmte Betriebsdauer des Fahrzeugs kann die kumulierte Zeit betreffen, bei der das Fahrzeug einen fahrbereiten Zustand einnimmt, zum Beispiel die kumulierte Zeit bei eingeschalteter Zündung und/oder laufendem Motor. Die vorbestimmte Bremsleistung kann durch Abschätzen der insgesamt erzeugten Bremskräfte ermittelt werden, beispielsweise durch Erfassen der insgesamt mittels Bremsungen ausgeführten Geschwindigkeitsreduzierungen des Fahrzeugs. Die Anzahl von Bremsung kann allgemein die absolute Anzahl von Bremsvorgängen betreffen, bei denen Bremskräfte erzielt werden.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Verfahren weiterhin ein Betätigen der Feststellbremseinheit zum fahrerunabhängigen Erzeugen einer Bremskraft unter Überwinden eines Bremsenlüftspiels umfasst sowie ein Lösen der Feststellbremseinheit zum Abbauen der Bremskraft. Wenigstens einer der Schritte kann unter Berücksichtigung einer Lage des Abstützpunktes ausgeführt werden.
Das Betätigen der Feststellbremseinheit kann dabei ohne gesonderte Aktivierungsvorgabe oder Bremsbetätigung seitens des Fahrers erfolgen. Stattdessen kann das Betätigen von einer Steuerung der Fahrzeugbremse veranlasst werden. Dies kann insbesondere bei einem autonomen Betrieb des Fahrzeugs vorgesehen sein, beispielsweise bei automatischen Ein- und/oder Ausparkvorgängen oder im Rahmen von Fahrerassistenzsystemen, die ein fahrerunabhängiges Erzeugen von Bremskräften umfassen. Ferner kann das Betätigen ohne einen parallelen Hydraulikdruckaufbau erfolgen.
In Kenntnis der Lage des Abstützpunktes kann zum Erzeugen von Bremskräften dabei allgemein ein Bewegen der Feststellbremseinheit in den zweiten Bewegungsbereich um eine vorbestimmte Strecke ausgehend von dem Abstützpunkt erfolgen (d. h., der Abstützpunkt bildet eine Ausgangs- bzw. 0-Referenz). Dies kann in der vorstehend erläuterten Weise unter Überwinden des Bremsenlüftspiels geschehen, das typischerweise spätestens bei Erreichen des Abstützpunktes überbrückt ist. Ebenso kann das Lösen der Feststellbremseinheit gemäß einem der vorigen Aspekte nach Maßgabe und/oder relativ zu der ermittelten Lage des Abstützpunktes ausgeführt werden, um das gewünschte Bremsenlüftspiel wieder herzustellen.
Es wird ferner einer Fahrzeugbremse bereitgestellt, umfassend eine Betriebsbremse mit einem Betätigungskolben, der zum Erzeugen einer Bremskraft unter Einwirkung eines Hydraulikdrucks in eine Betätigungsposition bewegbar ist, und eine Feststellbremseinheit, die dazu ausgebildet ist, sich über einen ersten Bewegungsbereich ohne ein Erzeugen einer Bremskraft zu bewegen, und die ferner dazu ausgebildet ist, sich über einen zweiten Bewegungsbereich zu bewegen, in dem sie sich an dem Betätigungskolben unter Verändern einer Bremskraft abstützt, wobei der erste und zweite Bewegungsbereich in einem Abstützpunkt ineinander übergehen, und wobei die Fahrzeugbremse ferner eine Steuereinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Fahrzeugbremse zu veranlassen, ein Verfahren mit den Schritten gemäß einem der vorangehenden Aspekte durchzuführen.
Hierzu kann die Fahrzeugbremse jegliche der vorstehend genannten Komponenten, Merkmale und/oder Funktionen umfassen oder bereitstellen, um das Verfahren gemäß einem den vorangehenden Aspekten zu realisieren. Dies betrifft insbesondere eine Steuerung, eine elektromotorische Antriebseinheit und/oder eine Aktoreinheit sowie geeignete Sensoreinrichtungen zum Ermitteln der Betriebsparameter der Feststellbremseinheit.
Ferner wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, umfassend Programmcodemittel, um bei einem Ausführen des Computerprogrammproduktes auf einem Prozessor ein Verfahren mit den Schritten gemäß einem der vorangehenden Aspekte durchzuführen. Schließlich wird auch eine Steuereinheit bereitgestellt, umfassend einen Prozessor und das vorstehend genannte Computerprogrammprodukt.
Kurze Beschreibung der Figuren
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der hier beschriebenen Lösung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den Figuren. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Fahrzeugbremse zur Durchführung eines Verfahrens zum Ermitteln der Lage eines Abstützpunktes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2–5 schematische Ansichten zum Erläutern des Ermittelns der Lage des Abstützpunktes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bei einem Zuspannen der Feststellbremseinheit;
6–7 schematische Ansichten zum Erläutern des Lösens der Feststellbremseinheit unter Berücksichtigung der ermittelten Lage des Abstützpunktes;
8–11 schematische Ansichten zum Erläutern eines Ermittelns der Lage des Abstützpunktes ohne vorheriges Reduzieren eines Hydraulikdrucks der Betriebsbremse.
Detaillierte Beschreibung
In 1 ist eine Fahrzeugbremse zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet. Die Fahrzeugbremse 10 ist in mechanischer Hinsicht als allgemein bekannte Schwimmsattelbremse ausgebildet, wobei nur ausgewählte Komponenten der Fahrzeugbremse 10 dargestellt sind.
Demnach umfasst die Fahrzeugbremse 10 ein Bremsengehäuse 12 in Form eines bekannten Bremssattels sowie eine drehfest mit einem (nicht dargestellten) Fahrzeugrad gekoppelte Bremsscheibe 14. Der Bremsscheibe 14 liegen beidseitig Reibbeläge 16 gegenüber, die zum Erzielen einer Bremskraft in Anlage mit der Bremsscheibe 14 bringbar sind. Hierzu umfasst eine Betriebsbremse 11 der Fahrzeugbremse 10 einen in einer Bohrung 18 im Bremsengehäuse 12 aufgenommenen verlagerbaren Betätigungskolben 20. Dieser ist als Hohlkolben ausgebildet und begrenzt gemeinsam mit der Bohrung 18 eine Hydraulikkammer 22. Unter Einleiten und Ablassen von Hydraulikfluid in die Hydraulikkammer 22 kann ein Hydraulikdruck in der Kammer 22 variiert und der Betätigungskolben in allgemein bekannter Weise entlang einer Verlagerungsachse V bewegt werden. Eine Bewegung entlang der Verlagerungsachse V in 1 nach links entspricht dabei einem Bewegen in eine Zuspannrichtung Z. Insgesamt können die Reibbeläge 16 zum Erzielen einer Bremskraft somit in Anlage mit der Bremsscheibe 14 gebracht und bei Abbau des Hydraulikdrucks wieder von dieser gelöst werden, um die Betriebsbrems-Funktion zu gewährleisten.
Zum Erzielen der gewünschten Rückbewegung des Betätigungkolbens 20 in seine Ausgangsposition nach Abbau des Hydraulikdrucks umfasst die Fahrzeugbremse 12 ferner eine schematisch angedeutete Dichtung 24. Diese ist in einer von der Bohrung 18 ausgehenden Nut 26 aufgenommen und liegt an einer Außenwand des Betätigungkolbens 20 an. Die Dichtung 24 stellt in allgemein bekannter Weise eine sogenannte „Rollback”-Funktion bereit, die unterstützend wirkt, um den Betätigungskolben 20 beim Abbau des Hydraulikdrucks in seine Ausgangsposition zurückzudrängen.
Ferner erkennt man in 1, dass für die Feststellbrems-Funktion in der Hydraulikkammer 22 eine Feststellbremseinheit 30 aufgenommen ist, die sich ebenfalls entlang der Verlagerungsachse V bewegen kann. Die Feststellbremseinheit 30 ist in mechanischer Hinsicht erneut gemäß bekannten Lösungen ausgebildet und umfasst eine Aktoreinheit 32, die als Mutter/Spindel-Anordnung ausgebildet ist. Genauer gesagt umfasst die Aktoreinheit 32 eine Spindelmutter 34, die durch Rotation einer Spindel 36 translatorisch entlang der Verlagerungsachse V bewegbar ist. Hierbei ist die Spindelmutter 34 auch in Anlage mit einem Kolbenboden 28 bringbar, der als ein der Spindelmutter 34 gegenüberliegender sowie die Hydraulikkammer 22 begrenzender innerer Stirnwandbereich des Betätigungkolbens 20 ausgebildet ist.
Die Aktoreinheit 32 ist ferner über einen Kopplungsbereich 38 mit dem Bremsengehäuse 12 verbunden, wobei an dem Kopplungsbereich 38 eine nicht gesondert dargestellte elektromotorische Antriebs- bzw. Getriebeeinheit von außen an das Bremsengehäuse 12 angeflanscht ist. Die elektromotorische Antriebseinheit treibt die Spindel 36 rotatorisch an, um die gewünschte Verlagerungsbewegung der Spindelmutter 34 entlang der Achse V zu erzielen.
In 1 sind ferner die bei einem Nicht-Betätigten der Betriebsbrems- und der Feststellbrems-Funktion vorliegenden Spaltsmaße S eingetragen, die zum Erzielen einer Bremskraft überbrückt werden müssen. Diese betreffen (in 1 von links nach rechts): einen Spalt S zwischen dem Bremsengehäuse 12 und dem in 1 linken Reibbelag 16, einen Spalt S zwischen diesem linken Reibbelag 16 und der Bremsscheibe 14, einen Spalt S zwischen dem in 1 rechten Reibbelag 16 und der Bremsscheibe 14 und einen Spalt S zwischen dem Betätigungskolben 20 und dem rechten Reibbelag 16. Die Feststellbremseinheit 30 muss zum Erzeugen von Bremskräften zusätzlich einen Spalt S zwischen der Spindelmutter 34 und dem Kolbenboden 28 des Betätigungskolben 20 überwinden.
Wie einleitend diskutiert, werden die Spalte S zwischen den Reibbelägen 16 und der Bremsscheibe 14 allgemein als „Lüftspiel” oder „Bremsenlüftspiel” bezeichnet, weshalb diese Spalte S zusätzlich mit dem Bezugszeichen L versehen sind. Das Lüftspiel L soll einen vorbestimmten Mindestwert einnehmen, um Restschleifmomente im Sinne eines ungewollten Anliegens der Reibbeläge 16 an der Bremsscheibe 14 bei einer unbetätigten Fahrzeugbremse 10 zu vermeiden.
Bei dem Spalt S zwischen der Spindelmutter 34 und dem Kolbenboden 28 des Betätigungskolbens 20 handelt es sich um einen Sicherheitsabstand, weshalb diese Spalte S zusätzlich mit dem Bezugszeichen X versehen ist. Der Sicherheitsabstand X nimmt aus Gründen der Systemsicherheit einen vorbestimmten Mindestwert ein, um bei einem Nicht-Betätigen der Feststellbrems-Funktion eine ordnungsgemäße Betriebsbrems-Funktion zu gewährleisten.
Bei einer gewöhnlichen fahrergesteuerten Betriebsbremsung wird ein Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer 22 aufgebaut und der Betätigungskolben 20 wird entlang der Zuspannrichtung Z in eine bremskrafterzeugende Betätigungsposition bewegt. Dabei gerät er in Anlage mit dem rechten Reibbelag 16, bringt diesen in Anlage mit der Bremsscheibe 14 und spannt die Fahrzeugbremse 10 in bekannter Weise nach Schwimmsattel-Bauart zu. Hierbei werden sämtliche Spaltsmaße S inklusive des Luftspiels L überbrückt, mit Ausnahme des Sicherheitsabstands X zwischen der Spindelmutter 34 und dem Kolbenboden 28. Zum Abbauen der Bremskraft bewegt sich der Betätigungskolben 20 in Folge eines Reduzieren des Hydraulikdrucks und unter „Rollback”-Unterstützung der Dichtung 24 entgegen der Zuspannrichtung Z, woraufhin sich die zunächst überbrückten Spaltsmaße S, L wieder einstellen. Die Feststellbremseinheit 30 kann allgemein in Anwesenheit oder Abwesenheit eines Hydraulikdrucks aktiviert werden, um den Betätigungskolben 20 in dessen Betätigungsposition zu bewegen und/oder darin mechanisch festzustellen. Hierzu wird die Spindelmutter 34 in der vorstehend geschilderten Weise entlang der Achse V bewegt und stützt sich dabei (zumindest bei einem Bewegen in die Zuspannrichtung Z) an dem Kolbenboden 28 ab.
Für das Verfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Aktivieren der Feststellbremseinheit 30 ohne vorheriges Erzeugen eines Hydraulikdruckes erfolgt, dass heißt, dass die Fahrzeugbremse 10 allgemein von einem Hydraulikdruck freigehalten wird. Die einzelnen Verfahrensschritte werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2–6 erläutert.
In 2 ist die Fahrzeugbremse 10 aus 1 schematisch vereinfacht dargestellt. Man erkennt erneut das Bremsengehäuse 12, das als blockförmiges Festlager abgebildet ist. Ferner erkennt man die ebenfalls blockförmig dargestellten Reibbeläge 16 und die Bremsscheibe 14. Schließlich ist auch der Betätigungskolben 20 abgebildet, der die Aktoreinheit 32 der Feststellbremseinheit 30 aufnimmt. Die Aktoreinheit 32 umfasst erneut die Spindelmutter 34 und Spindel 36, wobei letztere in einem Kopplungsbereich 38 mit dem Bremsengehäuse 12 gekoppelt ist. Analog zu 1 ist eine elektromotorische Antriebseinheit der Feststellbremseinheit 30 nicht gesondert dargestellt.
In 2 befindet sich die Fahrzeugbremse 10 erneut in dem allgemein unbetätigten Zustand aus 1, sodass sich die vorstehend erläuterten Spaltsmaße S einschließlich des Lüftspiels L zwischen Bremsscheibe 14 und Reibbelägen 16 und dem Sicherheitsabstand X zwischen der Spindelmutter 34 und dem Kolbenboden 28 des Betätigungskolbens 20 einstellen. Entsprechend befindet sich die Aktoreinheit 32 in einer nicht-bremsaktiven Ausgangsstellung. In diesem Zustand ist die Spindelmutter 34 um einen Abstand A von dem Kopplungsbereich 38 am Bremsengehäuse 12 beabstandet.
In den 3 und 4 wird das Aktivieren der Feststellbremseinheit 30 und Bewegen entlang eines ersten und zweiten Bewegungsbereiches W1, W2 zum Ermitteln der Lage des Abtützpunktes AS gezeigt. Dabei entsprechen die Darstellungen der Fahrzeugbremse 10 allgemein der Darstellung aus 2. Zusätzlich ist der Verlauf des Spindelmutterweges W über der Zeit t eingetragen, wobei über Strichlinien einzelne Bewegungs- und Spaltsmaß-Überbrückungspunkte entlang des Spindelmutterweges W angedeutet sind. Man beachte, dass zu Darstellungszwecken die Ausgangsbeziehungsweise 0-Position der Spindelmutter 34 leicht gegenüber der Zeitachse t versetzt ist.
In 3 ist erneut der Ausgangszustand bei unbetätigter Fahrzeugbremse 10 gemäß den 1 und 2 dargestellt. Folglich erkennt man erneut die relevanten Spaltsmaße S einschließlich des Lüftspiels L zwischen den Reibebelägen 16 und der Bremsscheibe 14 und dem Sicherheitsabstand X zwischen der Spindelmutter 34 und dem Kolbenboden 28 des Betätigungskolbens 20. In 3 befindet sich die Feststellbremseinheit 30 in ihrem ersten Bewegungsbereich, in dem sie keinerlei Bremskräfte erzeugt, und die Spindelmutter 34 der Aktoreinheit 32 nimmt den vorstehend beschriebenen Abstand A zum Bremsengehäuse 12 ein. Ausgehend von dieser Position erfolgt eine Verlagerung der Spindelmutter 34 entlang der Achse V in die in 4 gezeigte Stellung, in der sämtliche Spaltsmaße S erstmals überbrückt sind. Zur Verdeutlichung dieses Vorganges sind in 4 dieselben Strichlinien an denselben Positionen wie in 3 eingetragen.
Im Detail erkennt man in 4, dass die Spindelmutter 34 infolge einer Spindelrotation einen Spindelmutterweg W1 zurückgelegt hat und somit einen größeren Abstand A2 zum Bremsengehäuse 12 einnimmt, als in 3 der Fall (sh. Abstandsänderung DA). Nicht gesondert dargestellt ist, dass die Spindelmutter 34 bei der Bewegung zwischen den Zuständen aus 3 und 4 zunächst in Anlage mit dem Kolbenboden 28 des Betätigungskolben 20 gelangt und diesen ebenfalls in Richtung der Bremsscheibe 14 verlagert. Mit anderen Worten wird zunächst der Sicherheitsabstand X zwischen der Spindelmutter 34 und dem Kolbenboden 28 überwunden, woraufhin der weitere Spalt S zwischen dem Betätigungskolben 20 und dem gegenüberliegenden (in 3 rechten) Reibbelag 16 überwunden wird. Bei einem geringfügigen Weiterbewegen der Spindelmutter 34 werden schließlich sämtliche Spalte S einschließlich des Lüftspiels L überbrückt, sodass der in 4 gezeigte Zustand erreicht wird. Dabei wird der Verlauf eines Motorstroms der Feststellbremseinheit 30 als relevanter Betriebsparameter laufend überwacht.
Bis zu diesem Zustand erzeugt das Bewegen der Feststellbremseinheit 30 beziehungsweise von dessen Spindelmutter 34 keinerlei Bremskräfte. Mit anderen Worten entspricht der Spindelmutterweg W1 einem ersten Bewegungsbereich der Feststellbremseinheit 30, in der keine Bremskräfte erzeugt werden. Ab Einnahme des Zustandes aus 4 führt jede weitere Bewegung in die in 4 nach links verlaufende Zuspannrichtung Z jedoch zu einem Erzeugen und somit Verändern von Bremskräften, wie nachstehend in 5 gezeigt. Diese weitere Bewegung der Spindelmutter 34 erfolgt somit über einen zweiten Bewegungsbereich W2 der Feststellbremseinheit 30, in dem diese aktiv Bremskräfte erzeugt. Im Ergebnis handelt es sich bei dem in 4 gezeigten Zustand somit um den Übergangszustand von dem ersten in den zweiten Bewegungsbereich der Feststellbremseinheit 30, also dem Erreichen des Abstützpunktes AS.
5 zeigt einen Zustand, in dem die Spindelmutter 34 weiter in den zweiten Bewegungsbereich W2 der Feststellbremseinheit 30 hineinbewegt worden ist und folglich die Reibbeläge 16 unter Erzeugen entsprechender Bremskräfte an die Bremsscheibe 14 presst. Hierbei ist die Spindelmutter 34 in einem gegenüber den vorigen Figuren vergrößerten Abstand A3 relativ zu dem Bremsengehäuse 12 angeordnet. Wie aus dem Verlauf des Spindelmutterweges W in 5 ersichtlich, erfolgt die Zunahme des Spindelmutterweges W in dem zweiten Bewegungsbereich W2 mit einer geringeren Steigung. Grund sind die zunehmenden Widerstände der Komponenten der Fahrzeugbremse 10, vor allem aufgrund des Elastizität bzw. Steifigkeit der Reibbeläge 16 sowie des Bremsengehäuses 12, gegen die Zuspannbewegung der Spindelmutter 34.
Dieser zunehmende Widerstand schlägt sich in einem signifikanten Anstieg des Motorstroms der Feststellbremseinheit 30 nieder und kann von einer Steuerung der Bremse 10 entsprechend erkannt werden. Genauer gesagt wird das Erreichen des Abstützpunkt AS steuerungstechnisch dadurch erkannt, dass der Motorstrom der Feststellbremseinheit 30 über den ersten Bewegungsbereich W1 aufgrund eines ausbleibenden Erzeugens von Bremskräften im Wesentlichen konstant oder nur mit einer geringfügigen Steigung verläuft. Ab Erreichen des Abstützpunktes AS und einem weiteren Bewegen in den zweiten Bewegungsbereich W2 hinein, nimmt der Motorstrom jedoch signifikant zu und verläuft mit einer deutlich größeren Steigung. Somit kann spätestens bei Einnahme des in 5 gezeigten Zustandes die Lage des Abstützpunktes AS sozusagen rückblickend ermittelt werden, dass heißt, der Abstützpunkt kann als Punkt der erstmaligen signifikanten Änderung des Motorstromverlaufs bestimmt werden. Im gleichen Sinne kann auch eine Drehzahl der elektromotorischen Antriebseinheit ausgewertet werden, die bis zum Erreichen des Abstützpunktes im Wesentlichen kontinuierlich verläuft und bei einer weiteren Zuspannbewegung stark abnimmt.
Im gezeigten Fall wird die Lage des Abstützpunktes AS als Spindelmutterweg W beziehungsweise W1 in einer nicht dargestellten Steuerung der Fahrzeugbremse 10 hinterlegt. Ebenso ist es denkbar, dass Bremsengehäuse 12 beziehungsweise den Kopplungsbereich 38 als Bezugspunkt zu wählen und die Lage des Abstützpunktes AS als entsprechenden Abstand A2 der Spindelmutter 34 zu dem Bremsengehäuse 12 zu hinterlegen (siehe 4). Ebenso kann der ursprüngliche Abstand A bei Einnahme der Ausgangspositionen der 1 bis 3 als Bezugspunkt gewählt und die Lage des Abstützpunktes AS als Relativabstand DA zwischen dem ursprünglichen Abstand A und dem Abstand A2 aus 4 definiert werden.
Bei sämtlichen Varianten ist die Steuerung der Fahrzeugbremse 10 dazu ausgebildet, zukünftige Steuervorgaben für das Bewegen der Feststellbremseinheit 30 unter Berücksichtigung der Lage des Abstützpunktes AS zu erzeugen. Beispielsweise kann ausgehend von 2 eine Steuervorgabe ausgegeben werden, um die elektromotorische Antriebseinheit der Feststellbremseinheit 30 zu veranlassen, die Spindelmutter 34 über einen Spindelmutterweg W1 zu bewegen, sodass diese den Abstützpunkt AS erreicht. Ferner kann ein zusätzlicher Spindelmutterweg W vorgegeben werden, um die Spindelmutter 34 in den zweiten Bewegungsbereich W2 um ein vorbestimmtes Maß hinein zu bewegen und dadurch gewünschte Bremskräfte zu erzielen. Mit anderen Worten wird der insgesamt zurückzulegen der Spindelmutterweg W unter Berücksichtigung der Lage des Abstützpunktes AS gewählt, sodass gewünschte Bremskräfte besonders präzise eingestellt werden können.
Allgemein kann die Lage des Abstützpunktes AS bei sämtlichen Steuervorgaben zum Bewegen der Feststellbremseinheit 30 berücksichtigt werden. Ein besonders relevanter Anwendungsfall ist das Lösen der Feststellbremseinheit unter Einstellen eines gewünschten Bremsenlüftspiels L und eines gewünschten Sicherheitsabstandes X. Dies wird nachstehend anhand der 6 und 7 erläutert.
In 6 erkennt man, dass die gemäß 5 eingestellte Feststellbremskraft zunächst bis zum Zeitpunkt t1 aufrechterhalten wird. Anschließend beginnt das Lösen der Feststellbremseinheit 30 durch Bewegen der Spindelmutter 34 entgegen der Zuspannrichtung Z. Dabei wird die Spindelmutter 34 zunächst aus dem zweiten Bewegungsbereich W2 bis zu dem Abstützpunkt AS bewegt und schließlich in den ersten Bewegungsbereich W1 hinein. Insbesondere erfolgt eine derartige Bewegung, dass die Spindelmutter 34 wieder ihren ursprünglichen Abstand A zu dem Bremsengehäuse 12 einnimmt. Dies wird steuerungstechnisch dadurch erreicht, dass die Bewegung der Spinnenmutter 34 beim Lösen der Feststellbremseinheit 30 in Abhängigkeit der ermittelten Lage des Abstützpunktes AS gesteuert wird. Genauer gesagt wird ein vorbestimmter Abstand Y zum Lösen der Feststellbremseinheit 30 in der Steuerung der Fahrzeugbremse 10 hinterlegt. Nach Erreichen des Abstützpunktes AS wird die Spindelmutter 34 um diesen Abstand Y weiter in den ersten Bewegungsbereich W1 bewegt, sodass sie Spindelmutter 34 einen gewünschten Abstand A relativ zu dem Bremsengehäuse 12 wie auch der Bremsscheibe 14 einnimmt. Dies gewährleistet, dass sich wie in 7 gezeigt wieder die ursprünglichen Spaltsmaße S einstellen und insbesondere ein gewünschtes Bremsenlüftspiel L zwischen den Reibbelägen 16 und der Bremsscheibe 14 sowie ein gewünschter Sicherheitsabstand X zwischen der Spindelmutter 34 und dem Kolbenboden 28.
Zusammengefasst ermöglicht das Verfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform somit, dass die Lage des Abstützpunktes AS flexibel ermittelt und insbesondere bei einem Lösen der Feststellbremseinheit 30 berücksichtigt wird, um präzise Steuervorgaben zum Einstellen eines gewünschten Bremsenlüftspiels L und eines gewünschten Sicherheitsabstandes X zu erzeugen. Dies bedeutet eine erhebliche Genauigkeitsverbesserung gegenüber Varianten, bei denen die Lage des Abstützpunktes AS als feststehender Wert angenommen und beispielsweise vorab in der Steuerung hinterlegt wird. Beispielsweise kann aufgrund von Toleranzen oder Montagefehlern die Lage des Abstützpunkt AS von einer konstruktiv eigentlich vorgesehenen Lage abweichen. Ein Steuern der Bewegung der Feststellbremseinheit 30 allein anhand einer vorab hinterlegten „idealen” Lage des Abstützpunktes AS und/oder feststehender Abstandswerte A der Spindelmutter 34 zum Bremsengehäuse 12 kann insbesondere dazu führen, dass sich bei einem Lösen der Feststellbremseinheit 30 kein ausreichendes Bremsenlüftspiel L sowie kein ausreichender Sicherheitsabstand X einstellt.
Dies ist in 7 schematisch angedeutet. Dabei sind erneut die Lage des Abstützpunktes AS und des Abstandes Y dargestellt, um dem die Spindelmutter 34 ausgehend von dem Abstützpunkt AS zum Lösen der Feststellbremseinheit 30 bewegt wird. Wie gezeigt, lassen sich hierdurch das gewünschte Bremslüftspiel L sowie der gewünschte Sicherheitsabstand X präzise einstellen. Wird hingegen eine vorab hinterlegte vermutete Lage des Abstützpunktes AS' zu Grunde gelegt, die aufgrund der genannten Ursachen von der tatsächlichen Lage abweichen kann, kann das Bewegen um einen vorgegebenen Abstand Y dazu führen, dass sich die Spindelmutter 34 in nicht ausreichendem Maße in den ersten Bewegungsbereich W1 zurückbewegt. Hierdurch können sich die gewünschten Spaltsmaße S und insbesondere das Bremsenlüftspiel L sowie der gewünschte Sicherheitsabstand X nicht oder nur in einem zu geringen Ausmaß einstellen, was zu erheblichen Restschleifmomenten führen kann.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform sieht zudem vor, dass Ermitteln der Lage des Abstützpunktes AS in regelmäßigen Abständen zu wiederholen (z. B. nach einer vorbestimmten zurückgelegten Fahrstrecke und/oder nach einer vorbestimmten Anzahl oder Zeitdauer von Bremsbetätigungen), insbesondere um einem Verschleiß der Reibbeläge 16 Rechnung zu tragen. Auch dies führt zu einem zuverlässigen Einstellen des Bremsenlüftspiels L sowie des Sicherheitsabstandes X beim Lösen der Feststellbremseinheit 30, da die Lage des Abstützpunktes AS sozusagen regelmäßig aktualisiert wird.
Bei der geschilderten Ausführungsform wird eine Präzisionsverbesserung ferner dadurch erreicht, dass das Ermitteln der Lage des Abstützpunktes AS im drucklosen Zustand der Betriebsbremse 11 erfolgt. Dies verdeutlicht sich aus dem nachstehend anhand der 8–11 erläuterten Vergleich zu einem gleichartigen Verfahren, bei dem der Hydraulikdruck jedoch vorab nicht reduziert wird. Gleichartige oder gleichwirkende Merkmale werden dabei allgemein mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In 8 ist eine Fahrzeugbremse 10 gleichartig zu der Abbildung aus 2 dargestellt. Allerdings ist in diesem Fall der Betätigungskolben 20 durch Einstellen eines Hydraulikdruckes in der Hydraulikkammer 22 bereits in eine Betätigungsposition bewegt, sodass sämtliche Spaltmaße S mit Ausnahme des Spalts S, XH zwischen der Spindelmutter 34 und dem Kolbenboden 28 bereits überbrückt sind. Ein Vergleich zu 3 zeigt, dass aufgrund der hydraulischen Vorspannung der Spalt S, XH größer ist als der Spalt S, X bei der drucklosen Variante.
Gemäß 9 wird die Spindelmutter 34 anschließend über einen Spindelmutterweg W3 bewegt, bis sie in Anlage mit dem Kolbenboden 28 gelangt. Hierbei erzeugt sie zunächst keine Bremskräfte, so dass der Spindelmutterweg W3 gleichbedeutend mit einem ersten Bewegungsbereich der Feststellbremseinheit 30 ist. Jede weitere Bewegung der Spindelmutter 34 in die Zuspannrichtung Z führt entsprechend zu einem zusätzlichen Aufbau von Bremskräften, was sich wiederum in einem signifikanten Anstieg des Motorstroms niederschlägt. Mit anderen Worten führt eine weitere Bewegung in die Zuspannrichtung Z zu einer Bewegung der Spindelmutter 34 in einen zweiten Bewegungsbereich W4 der Feststellbremseinheit 30. Folglich wird die Position der Spindelmutter 34 in 9 beziehungsweise der zurückgelegte Spindelmutterweg W3 als Lage des Abstützpunktes ASH ermittelt. Ein Vergleich zu 4 verdeutlicht unmittelbar, dass diese Lage des Abstützpunktes ASH einem deutlich größeren Spindelmutterweg W entspricht als bei der drucklosen Variante.
10 zeigt den ausgehend von 9 ausgeführten zusätzlichen Bremskraftaufbau durch Verlagern der Feststellbremseinheit 30 in den zweiten Bewegungsbereich W4. Nach einem Halten dieser Bremskraft wird gemäß 11 zum Zeitpunkt t1 das Lösen der Feststellbremseinheit 30 veranlasst. Hierzu wird die Spindelmutter 34 analog zu dem drucklosen Verfahren zunächst bis zu der ermittelten Lage des Abstützpunktes ASH bewegt und anschließend um einen vorbestimmten Abstand Y ausgehend von dem Abstützpunkt ASH entgegen der zu Spannrichtung Z. Da aufgrund des anfänglichen Hydraulikdruckaufbaus der Abstützpunkt ASH jedoch erst nach einem vergleichsweise großen Spindelmutterweg W3 erkannt wurde, fällt das Zurückbewegen der Spinnmutter 34 um den Abstand Y zu gering aus, um die ursprünglichen Spaltsmaße S und insbesondere das Bremsenlüftspiel L zwischen den Reibbelägen 16 und der Bremsscheibe 14 in der gewünschten Weise wieder herzustellen. Dies gilt selbst nach einem Abbau des Hydraulikdruckes in der Betriebsbremse 11, da die Spindelmutter 34 eine vollständige Rückbewegung des Betätigungskolbens 20 blockiert.
Im gleichen Sinne würde die aufgrund des Hydraulikdruckes „verschobene” ermittelte Lage des Abstützpunktes ASH dazu führen, dass mit darauf basierenden Steuervorgaben zum Zuspannen der Feststellbremseinheit 30 nicht die gewünschten Bremskräfte erzielt werden. Dies gilt insbesondere deshalb, da das anfängliche Erzeugen des Hydraulikdruckes nicht nur zu einem Überbrücken sämtlicher Spaltmaße führen kann, sondern auch zu erheblichen elastischen Verformungen innerhalb der Fahrzeugbremse 10 und insbesondere des Bremsengehäuses 12. Je nach vorliegendem Hydraulikdruck würde die anhand des Motorstroms ermittelte Lage des Abstützpunktes ASH somit variieren. Dies ist insbesondere deshalb kritisch, da der Hydraulikdruck selbst in einem stationären Zustand des Fahrzeugs je nach Beladungszustand und/oder Neigung der Fahrbahn stark variieren kann, zum Beispiel wenn der Fahrer versucht, dass Fahrzeug stationär an einem Berg zu halten. Erfolgt ein Ermitteln der Lage des Abstützpunktes ASH in einem solchen vergleichsweise stark bedruckten Zustand der Fahrzeugbremse 10, treten die vorstehend genannten Ungenauigkeiten in einem entsprechend vergrößerten Ausmaß auf und ermöglichen insgesamt keine präzise Ansteuerung der Feststellbremseinheit 30, insbesondere beim Einstellen des Bremsenlüftspiels L und des Sicherheitsabstands X. Mit anderen Worten ist die ermittelte Lage des Abstützpunktes ASH nicht nur durch den anfänglichen Hydraulikdruck verfälscht, sondern auch eine Funktion des konkret vorliegenden Hydraulikdruckes.
Zusammengefasst wird aus den Ausführungsbeispielen ersichtlich, dass ein flexibles Ermitteln der Lage des Abstützpunkt AS ein präzises Ansteuern einer Feststellbremseinheit 30 ermöglicht und dass sich beim Ermitteln dieser Lage erhebliche Genauigkeitsverbesserungen erzielen lassen, wenn die Betriebsbremse 11 von einem erhöhtem Hydraulikdruck (wie er zum Beispiel benötigt wird, um das Fahrzeug in Ruhe zu halten) freigehalten wird. Zudem kann das Spaltmaß S, X beziehungsweise der Sicherheitsabstand X auf einen Wert nahezu Null reduziert werden, wodurch beim fahrerunabhängigen Erzeugen von Bremskräften durch die Feststellbremseinheit, beispielsweise bei automatischen Ein- und/oder Ausparkvorgängen oder im Rahmen von Fahrerassistenzsystemen, das Zeit- und Ansprechverhalten beim Bremskraftaufbau erheblich verbessert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10150803 B4 [0003]
DE 102004004992 A1 [0003]
WO 2011/091985 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbremse (10), – wobei die Fahrzeugbremse (10) eine Betriebsbremse (11) mit einem Betätigungskolben (20) umfasst, der zum Erzeugen einer Bremskraft unter Einwirkung eines Hydraulikdrucks in eine Betätigungsposition bewegbar ist, und – wobei die Fahrzeugbremse (10) ferner eine Feststellbremseinheit (30) umfasst, die dazu ausgebildet ist, sich über einen ersten Bewegungsbereich (W1) ohne ein Erzeugen einer Bremskraft zu bewegen, und die ferner dazu ausgebildet ist, sich über einen zweiten Bewegungsbereich (W2) zu bewegen, in dem sie sich an dem Betätigungskolben (20) unter Verändern einer Bremskraft abstützt, wobei der erste und zweite Bewegungsbereich (W1, W2) in einem Abstützpunkt (AS) ineinander übergehen, wobei das Verfahren im drucklosen Zustand oder bei einem Hydraulikdruck unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes durchgeführt wird und die folgenden Schritte umfasst: a) Bewegen der Feststellbremseinheit (30) von dem ersten in den zweiten Bewegungsbereich (W1, W2) oder umgekehrt; b) Erfassen eines Verlaufs eines Betriebsparameters der Feststellbremseinheit (30) während des Schritts a); c) Ermitteln einer Lage des Abstützpunktes (AS) anhand des Verlaufs des Betriebsparameters.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: – Hinterlegen der ermittelten Lage des Abstützpunktes (AS) in einer Steuerung der Fahrzeugbremse (10); – Berücksichtigen der ermittelten Lage des Abstützpunktes (AS) bei einem Lösen der Feststellbremseinheit (30).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Lösen der Feststellbremseinheit (30) ein Bewegen der Feststellbremseinheit (30) aus dem zweiten Betätigungsbereich (W2) mindestens bis zu dem Abstützpunkt (AS) einschließt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Lösen der Feststellbremseinheit (30) ein Bewegen der Feststellbremseinheit (30) über den Abstützpunkt (AS) hinaus in den ersten Bewegungsbereich (W1) einschließt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Bewegen in den ersten Bewegungsbereich (W1) zur Einstellung eines Bremsenlüftspiels (L) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Bewegen in den ersten Bewegungsbereich (W1) zur Einstellung eines Sicherheitsabstandes (X) zwischen der Feststellbremseinheit (30) und dem Betätigungskolben (20) erfolgt.
Verfahren nach einem der Anspruch 4 bis 6, wobei das Bewegen in den ersten Bewegungsbereich (W1) über eine Strecke erfolgt, die als vorbestimmter Abstand (Y) zu dem Abstützpunkt (AS) definiert ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lage des Abstützpunktes (AS) als Abstand des Abstützpunktes (AS) zu einem Bezugspunkt definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei sich die Feststellbremseinheit (30) relativ zu dem Bezugspunkt bewegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Feststellbremseinheit (30) eine elektromotorische Antriebseinheit und eine mit dem Betätigungskolben (20) wechselwirkende Aktoreinheit (32) umfasst, wobei die elektromotorische Antriebseinheit dazu ausgebildet ist, die Aktoreinheit (32) über den ersten und zweiten Bewegungsbereich (W1, W2) zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Betriebsparameter der Feststellbremseinheit (30) einen Motorstrom der elektromotorischen Antriebseinheit und/oder eine Drehzahl der elektromotorischen Antriebseinheit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Aktoreinheit (32) eine Mutter/Spindel-Anordnung umfasst und die Lage des Abstützpunktes als Funktion von wenigstens einem der folgenden Parameter definiert ist: – eine Positionsinformation der Spindelmutter (34); – eine Wegstrecke (W) der Spindelmutter (34); – eine Umdrehungszahl der Mutter/Spindel-Anordnung.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner den folgenden Schritt umfasst: – Wiederholen der Schritte a) bis c) nach Erfüllen von wenigstens einem der folgenden Kriterien: – Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalls; – Erreichen einer vorbestimmten Fahrleistung des Fahrzeugs, insbesondere einer vorbestimmten zurückgelegten Strecke des Fahrzeugs; – Erreichen einer vorbestimmten Betriebsdauer des Fahrzeugs; – Erreichen einer vorbestimmten Bremsleistung des Fahrzeugs, insbesondere einer vorbestimmten Anzahl von Bremsungen des Fahrzeugs.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: – Betätigen der Feststellbremseinheit (30) zum fahrerunabhängigen Erzeugen einer Bremskraft unter Überwinden eines Bremsenlüftspiels (L); und – Lösen der Feststellbremseinheit (30) zum Abbauen der Bremskraft; wobei wenigstens einer der Schritte unter Berücksichtigung einer Lage des Abstützpunktes (AS) ausgeführt wird.
Fahrzeugbremse (10), umfassend: – eine Betriebsbremse (11) mit einem Betätigungskolben (20), der zum Erzeugen einer Bremskraft unter Einwirkung eines Hydraulikdrucks in eine Betätigungsposition bewegbar ist, und – eine Feststellbremseinheit (30), die dazu ausgebildet ist, sich über einen ersten Bewegungsbereich (W1) ohne ein Erzeugen einer Bremskraft zu bewegen, und die ferner dazu ausgebildet ist, sich über einen zweiten Bewegungsbereich (W2) zu bewegen, in dem sie sich an dem Betätigungskolben (20) unter Verändern einer Bremskraft abstützt, wobei der erste und zweite Bewegungsbereich (W1, W2) in einem Abstützpunkt (AS) ineinander übergehen, und wobei die Fahrzeugbremse (10) ferner eine Steuereinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Fahrzeugbremse (10) zu veranlassen, ein Verfahren mit den Schritten gemäß einem der Ansprüche 1–14 durchzuführen.
Computerprogrammprodukt umfassend Programmcodemittel, um bei einem Ausführen des Computerprogrammproduktes auf einem Prozessor ein Verfahren mit den Schritten gemäß einem der Ansprüche 1–14 durchzuführen.
Steuereinheit, umfassend einen Prozessor und das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 16.