DE102017217413A1 - Verfahren zum Ermitteln einer Betriebsgröße einer Trommelbremse, Trommelbremsanordnung, Auswertevorrichtung und Speichermedium - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Betriebsgröße einer Trommelbremse, wozu Kräfte an Abstützlagern verwendet werden. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine zugehörige Trommelbremsanordnung, eine zugehörige Auswertevorrichtung und ein zugehöriges Speichermedium.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Betriebsgröße einer Trommelbremse, eine zugehörige Trommelbremsanordnung, eine zugehörige Auswertevorrichtung und ein zugehöriges Speichermedium.
  • Trommelbremsen werden häufig als Betriebsbremsen in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie können auch eine Feststellbremsfunktion realisieren. Bei bekannten Trommelbremsen werden diese typischerweise hydraulisch durch einen Bremszylinder betätigt, welcher wiederum direkt von einem Bremspedal betätigt wird. Somit kann ein Fahrer des Kraftfahrzeugs durch Drücken des Bremspedals eine Bremswirkung erzielen.
  • Trommelbremsen können auch elektromechanisch ausgeführt werden, so dass diese unabhängig von einem hydraulischen Bremssystem wirken können. Dies kann beispielsweise für eine Bremsfunktion sinnvoll sein, welche von einer Fahrzeugelektronik direkt ausgelöst wird.
  • Beispielhafte Trommelbremsen sind in den Druckschriften WO 99/37935 A1 , EP 988468 B1 , US 4615419 und WO 2017/021114 A1 gezeigt.
  • Bekannte Trommelbremsen werden typischerweise nicht darauf kontrolliert, ob diese die gewünschte Bremswirkung erzielen, d.h. ob ein gewünschtes Bremsmoment oder eine gewünschte Spannkraft erzeugt werden.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln einer Betriebsgröße einer Trommelbremse bereitzustellen, welches eine bessere Überwachung einer Trommelbremse erlaubt. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, eine zugehörige Trommelbremsanordnung bereitzustellen, mit welcher ein solches Verfahren durchgeführt werden kann. Des Weiteren sind es Aufgaben der Erfindung, eine zugehörige Auswertevorrichtung und ein zugehöriges Speichermedium bereitzustellen.
  • Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, eine Trommelbremsanordnung, eine Auswertevorrichtung und ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Betriebsgröße einer Trommelbremse, welches folgende Schritte aufweist:
    • - Aufnehmen zumindest einer Lagerkraft einer Bremsbacke der Trommelbremse mittels eines Sensors, und
    • - Berechnen der Betriebsgröße basierend auf der Lagerkraft.
  • Wie die Erfinder der vorliegenden Anmeldung herausgefunden haben, können basierend auf einer solchen Lagerkraft typische Betriebsgrößen, welche im Betrieb einer Trommelbremse vorteilhaft überwacht werden, berechnet werden.
  • Gemäß einer Ausführung ist die Betriebsgröße ein Bremsmoment bei sich drehender Trommel der Trommelbremse. Dadurch kann eine Wirkung der Trommelbremse als Betriebsbremse zur Verzögerung eines fahrenden Fahrzeugs überwacht werden.
  • Gemäß einer Ausführung wird die Lagerkraft an einer auflaufenden Bremsbacke der Trommelbremse gemessen, wobei das Bremsmoment vorzugsweise durch Multiplikation der Lagerkraft mit einem vorgegebenen Faktor berechnet wird. Hierdurch kann eine Abschätzung des Bremsmoments erreicht werden, welches in der Praxis für zahlreiche Anwendungen ausreichend ist.
  • Gemäß einer Ausführung wird die Lagerkraft an einer auflaufenden Bremsbacke der Trommelbremse gemessen, wobei eine weitere Lagerkraft an einer ablaufenden Bremsbacke der Trommelbremse gemessen wird. Das Bremsmoment wird dabei vorzugsweise basierend auf der Lagerkraft und der weiteren Lagerkraft berechnet.
  • Dadurch kann eine im Vergleich zur Verwendung von nur einer Lagerkraft noch bessere Berechnung des Bremsmoments erfolgen, welche in noch mehr Betriebssituationen dem tatsächlich ausgeübten Bremsmoment am nächsten kommt.
  • Unter einer auflaufenden Bremsbacke wird dabei typischerweise eine Bremsbacke verstanden, welche von einer sich drehenden Trommel der Trommelbremse in das Lager gedrückt wird. Unter einer ablaufenden Bremsbacke wird dabei typischerweise eine Bremsbacke verstanden, welche von der sich drehenden Trommel der Trommelbremse aus dem Lager herausgedrückt wird.
  • Das Bremsmoment wird dabei bevorzugt als Differenz zwischen der Lagerkraft und der weiteren Lagerkraft berechnet, wobei die Differenz mit einem vorgegebenen Faktor multipliziert wird. Dies hat sich für typische Anwendungen als einfache und genaue Berechnungsvorschrift für das Bremsmoment erwiesen.
  • Gemäß einer Ausführung ist der Betriebsparameter eine Spannkraft bei sich nicht drehender Trommel der Trommelbremse. Dadurch kann eine Spannkraft bei der Verwendung der Trommelbremse als Feststellbremse überwacht werden. Die Trommelbremse hält in diesem Fall also ein stehendes Fahrzeug im Ruhezustand.
  • Die Spannkraft kann dabei insbesondere durch Multiplikation der Lagerkraft mit einem vorgegebenen Faktor berechnet werden. Dies hat sich für typische Anwendungen als einfache und genaue Berechnungsvorschrift erwiesen.
  • Es sei verstanden, dass die hierin beschriebenen Ausführungen zur Berechnung einer Spannkraft und zur Berechnung eines Bremsmoments auch miteinander kombiniert werden können, so dass beispielsweise die Betriebsgröße ein Bremsmoment sein kann, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist bzw. sich die Trommel der Trommelbremse dreht, und dass der Betriebsparameter eine Spannkraft ist, wenn das Fahrzeug nicht in Bewegung ist bzw. sich die Trommel der Trommelbremse nicht dreht.
  • Als Trommelbremse kann insbesondere eine elektromechanische Trommelbremse verwendet werden. Bei derartigen elektromechanischen Trommelbremsen kann eine hierin beschriebene Überwachung besonders vorteilhaft sein, da sie weitere Automatisierungen wie autonomes Fahren oder automatisches Bremsen ermöglicht.
  • Die Lagerkraft wird bevorzugt an einem Abstützlager der Bremsbacke gemessen. Die weitere Lagerkraft wird ebenso bevorzugt an einem weiteren Abstützlager der weiteren Bremsbacke gemessen. Dadurch kann die Lagerkraft bzw. die weitere Lagerkraft unmittelbar an jeweiligen Abstützlagern gemessen werden, wobei sich die Bremsbacken in den Abstützlagern an weiteren Teilen der Trommelbremse abstützen können.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Trommelbremsanordnung. Die Trommelbremsanordnung weist zumindest eine Bremsbacke, zumindest ein Abstützlager und zumindest einen Kraftsensor am Abstützlager zur Messung einer von der Bremsbacke am Abstützlager erzeugten Lagerkraft auf. Des Weiteren weist die Trommelbremsanordnung eine Auswertevorrichtung auf, welche dazu konfiguriert ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
  • Gemäß einer Ausführung weist die Trommelbremsanordnung zumindest eine weitere Bremsbacke, zumindest ein weiteres Abstützlager und zumindest einen weiteren Kraftsensor am weiteren Abstützlager zur Messung einer von der weiteren Bremsbacke im weiteren Abstützlager erzeugten weiteren Lagerkraft auf. Die Auswertevorrichtung ist dabei bevorzugt dazu konfiguriert, ein Verfahren unter Verwendung einer weiteren Lagerkraft wie hierin beschrieben durchzuführen. Hinsichtlich dieses Verfahrens kann auf alle beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
  • Mittels der hierin beschriebenen Trommelbremsanordnung kann das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise durchgeführt werden und es können die damit beschriebenen Vorteile erreicht werden.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Auswertevorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, ein Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, welches Programmcode enthält, bei dessen Ausführung ein Prozessor ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt. Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dabei jeweils auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
  • Ein erzeugter Betriebsparameter, beispielsweise eine Spannkraft oder ein Bremsmoment, kann beispielsweise zur Regelung der Trommelbremse verwendet werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigen:
    • 1: eine elektromechanische Trommelbremse,
    • 2: einen Zusammenhang zwischen Bremsmoment und Kraftdifferenz,
    • 3: einen Zusammenhang zwischen Bremsmoment und einer Kraft an einem Abstützlager und
    • 4: einen Zusammenhang zwischen einer Spannkraft und einer Kraft an einem Abstützlager.
  • 1 zeigt eine Trommelbremsanordnung 10 mit einer elektromechanischen Trommelbremse in einer schematischen Darstellung, wobei die Trommel nicht dargestellt ist.
  • Die in 1 dargestellte Trommelbremsanordnung 10 weist eine erste Bremsbacke 20 und eine zweite Bremsbacke 30 auf. Die nicht dargestellte Trommel einer Trommelbremse umgibt typischerweise die Bremsbacken 20, 30. Die erste Bremsbacke 20 ist in einem ersten Abstützlager 25 abgestützt. Dieses enthält einen nicht separat dargestellten ersten Kraftsensor. Die zweite Bremsbacke 30 ist in einem zweiten Abstützlager 35 abgestützt. Dieses enthält einen nicht separat dargestellten zweiten Kraftsensor.
  • Zwischen den beiden Bremsbacken 20, 30 ist an der oberen Seite der Trommelbremse eine Spreizeinheit 40 angeordnet. Dabei handelt es sich vorliegend um eine elektromechanische Spreizeinheit 40. Diese kann die beiden Bremsbacken 20, 30 auseinanderdrücken, so dass diese an eine umgebende Trommel anstoßen und die Trommel, sofern sie sich dreht, abbremsen. Sofern sich die Trommel nicht dreht, können die Bremsbacken eine Haltekraft ausüben. Somit kann die Trommelbremse 10 sowohl als Betriebsbremse wie auch als Feststellbremse verwendet werden.
  • Wenn die Spreizeinheit 40 die beiden Bremsbacken 20, 30 gegen die Trommelinnenseite drückt, stützen diese sich mit Reaktionskräften an den Abstützlagern 25, 35 ab. Dort werden die dadurch entstehenden Kräfte gemessen.
  • Die Trommelbremsanordnung 10 weist eine Auswertevorrichtung 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auf. Diese ist zur Ausführung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung konfiguriert. Dabei werden die eben erwähnten gemessenen Kräfte weiterverarbeitet.
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf die 2 bis 4 beschrieben, wie die gemessenen Kräfte ausgewertet werden können.
  • 2 zeigt eine Variante, in welcher ein Bremsmoment basierend auf einer Kraftdifferenz berechnet wird. Es hat sich dabei gezeigt, dass eine Differenzbildung der Lagerkräfte von auflaufender und ablaufender Bremsbacke 20, 30 ein geeignetes Kriterium ist. Beispielsweise kann bei einer sich im Uhrzeigersinn drehenden Trommel (in der Darstellung von 1) die erste Bremsbacke 20 eine auflaufende Bremsbacke sein und die zweite Bremsbacke 30 eine ablaufende Bremsbacke sein. Der Zusammenhang zwischen Bremsmoment und Kräftedifferenz zwischen einer Kraft Fauf der auflaufenden Bremsbacke und einer Kraft Fabl der ablaufenden Bremsbacke ist dabei proportional mit einem Proportionalitätsfaktor m1. Das Bremsmoment MBr als Betriebsgröße berechnet sich somit nach folgender Formel: M Br = ( F auf − F ab1 ) ⋅ m 1 = Δ F Abstützlager ⋅ m 1
    Figure DE102017217413A1_0001
  • Dabei wurde die Kraftdifferenz als ΔFAbstützlager bezeichnet.
  • Das Bremsmoment und die Lagerkräfte weisen eine Abhängigkeit von variablen Randbedingungen wie beispielsweise Temperatur, Drehzahl oder Reibwert der Bremse auf. Beispielsweise werden bei gleicher Betätigungskraft mit steigender Temperatur das Bremsmoment und die Kräfte am Abstützlager reduziert. Das Verhältnis zwischen Bremsmoment und Kräftedifferenz bleibt dabei jedoch näherungsweise konstant. Damit ist das Kriterium zur Bestimmung des Bremsmoments unabhängig von den variablen Randbedingungen und bietet für verschiedene Betriebsbereiche eine hohe Genauigkeit.
  • In 3 ist eine weitere, einfachere Möglichkeit zur Bestimmung eines Bremsmoments dargestellt. Auch dies erfolgt im Betriebsfall einer sich drehenden Trommel. Dabei wird jedoch ausschließlich die Abstützkraft Fauf einer auflaufenden Bremsbacke verwendet. Diese wird im Vergleich zur ablaufenden Bremsbacke wesentlich stärker betätigt. Der Zusammenhang wird über einen Proportionalitätsfaktor m2 hergestellt: M Br = F auf ⋅ m 2
    Figure DE102017217413A1_0002
  • Diese Variante weist im Gegensatz zur Differenzbildung der Kräfte eine Abhängigkeit von den variablen Randbedingungen auf. Damit entsteht eine Abweichung ΔMBr gegenüber dem konstanten Proportionalitätsfaktor m2. Somit weist dieser Zusammenhang im Vergleich zur Variante 1 eine geringere Genauigkeit über die verschiedenen Betriebsbereiche auf, ist jedoch dafür einfacher zu berechnen. Die zu erwartende Abweichung ist schematisch in 3 dargestellt, und zwar in Form von separaten Kennlinien für den Ausgangszustand, welcher mittels des Proportionalitätsfaktors m2 berechnet wird, und dem veränderten Betriebsbereich.
  • 4 zeigt eine Ausführung zur Ermittlung einer Spannkraft im Fall einer momentenfreien stehenden Trommel. Dies ist beispielsweise beim Parken in der Ebene der Fall. Dabei liegt ein proportionaler Zusammenhang zwischen einer Kraft FAbstützlager am Abstützlager und der Spannkraft FSp vor. Die Kräfte an den Abstützlagern 25, 35 der beiden Bremsbacken 20, 30 sind in diesem Betriebsfall identisch. Über den Proportionalitätsfaktor m3 wird der Zusammenhang zwischen der Spannkraft MSp und den Kräften an den Abstützlagern 25, 35 beschrieben: F Sp = F Abstützlager ⋅ m 3
    Figure DE102017217413A1_0003
  • Dieser Zusammenhang ist in 4 dargestellt.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist ein bremsmomentbasiertes Regelkonzept für eine Betriebsbremse realisierbar. Ein Schiefziehen aufgrund von Bremsmomentdifferenzen kann vermieden werden. Auch für eine Feststellbremse ist ein spannkraftbasiertes Regelkonzept realisierbar.
  • Die hier beschriebenen Vorgehensweisen können insbesondere für eine Simplexbremse verwendet werden, beispielsweise über eine Kraftmessung am Abstützlager.
  • Erwähnte Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Sie können jedoch auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer seiner Ausführungen, beispielsweise mit einer bestimmten Zusammenstellung von Schritten, in der Weise ausgeführt werden, dass keine weiteren Schritte ausgeführt werden. Es können jedoch grundsätzlich auch weitere Schritte ausgeführt werden, auch solche welche nicht erwähnt sind.
  • Die zur Anmeldung gehörigen Ansprüche stellen keinen Verzicht auf die Erzielung weitergehenden Schutzes dar.
  • Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
  • Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
  • Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.
  • Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 9937935 A1 [0004]
    • EP 988468 B1 [0004]
    • US 4615419 [0004]
    • WO 2017/021114 A1 [0004]

Claims (13)

  1. Verfahren zum Ermitteln einer Betriebsgröße einer Trommelbremse, welches folgende Schritte aufweist: - Aufnehmen zumindest einer Lagerkraft einer Bremsbacke (20, 30) der Trommelbremse mittels eines Sensors, und - Berechnen der Betriebsgröße basierend auf der Lagerkraft.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, - wobei die Betriebsgröße ein Bremsmoment (MBr) bei sich drehender Trommel der Trommelbremse ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, - wobei die Lagerkraft (Fauf) an einer auflaufenden Bremsbacke (20) der Trommelbremse gemessen wird, und - wobei das Bremsmoment (MBr) durch Multiplikation der Lagerkraft (Fauf) mit einem vorgegebenen Faktor (m2) berechnet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, - wobei die Lagerkraft (Fauf) an einer auflaufenden Bremsbacke (20) der Trommelbremse gemessen wird, - wobei eine weitere Lagerkraft (Fabl) an einer ablaufenden Bremsbacke (30) der Trommelbremse gemessen wird, und - wobei das Bremsmoment (MBr) basierend auf der Lagerkraft (Fauf) und der weiteren Lagerkraft (Fabl) berechnet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, - wobei das Bremsmoment (MBr) als Differenz zwischen der Lagerkraft (Fauf) und der weiteren Lagerkraft (Fabl), wobei die Differenz mit einem vorgegebenen Faktor (m1) multipliziert wird, berechnet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, - wobei der Betriebsparameter eine Spannkraft (FSp) bei sich nicht drehender Trommel der Trommelbremse ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, - wobei die Spannkraft (FSp) durch Multiplikation der Lagerkraft (Fauf) mit einem vorgegebenen Faktor (m3) berechnet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei als Trommelbremse eine elektromechanische Trommelbremse verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Lagerkraft (Fauf) an einem Abstützlager (25) der Bremsbacke (20) gemessen wird, und/oder - wobei die weitere Lagerkraft (Fabl) an einem weiteren Abstützlager (35) der weiteren Bremsbacke (30) gemessen wird.
  10. Trommelbremsanordnung (10), aufweisend - zumindest eine Bremsbacke (20), - zumindest ein Abstützlager (25), - zumindest einen Kraftsensor am Abstützlager (25) zur Messung einer von der Bremsbacke (20) im Abstützlager (25) erzeugten Lagerkraft, und - eine Auswertevorrichtung (50), welche dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
  11. Trommelbremsanordnung (10) nach Anspruch 10, ferner aufweisend - zumindest einen weiteren Bremsbacken (30), - zumindest ein weiteres Abstützlager (35), - zumindest einen weiteren Kraftsensor am weiteren Abstützlager (35) zur Messung einer von der weiteren Bremsbacke (30) im weiteren Abstützlager (35) erzeugten weiteren Lagerkraft, - wobei die Auswertevorrichtung (50) dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach Anspruch 4 oder einem davon abhängigen Anspruch auszuführen.
  12. Auswertevorrichtung (50), welche dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
  13. Nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, welches Programmcode enthält, bei dessen Ausführung ein Prozessor ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausführt.
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