DE102018210156A1

DE102018210156A1 - Verfahren zum Erkennen von Bremsenverschleiß in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102018210156A1
Application number: DE102018210156.6A
Authority: DE
Inventors: Bertram Foitzik; Jonathan Schnur
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2019-12-24
Also published as: US20190389443A1; CN110630662A; CN110630662B

Abstract

Bei einem Verfahren zum Erkennen von Bremsverschleiß in einem Fahrzeug wird eine Zustandsgröße ermittelt und ein Warnsignal erzeugt, falls aus dem Verlauf der Zustandsgröße mehrfach Bremsenrubbeln festgestellt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erkennen von Bremsenverschleiß in einem Fahrzeug.
Stand der Technik
Bekannt ist sogenanntes Bremsenrubbeln in Fahrzeugbremsen, bei dem während eines Bremsvorgangs höherfrequente Bremskraftschwankungen auftreten, welche beispielsweise durch Dickeschwankungen der Bremsscheibe oder einen nicht sachgemäßen Einbau der Bremsscheibe entstehen können.
In der JP 2016 146 706 A wird ein Verfahren zum Unterdrücken von Bremsenrubbeln in einer Fahrzeugbremse beschrieben. Sobald Bremsenrubbeln festgestellt wird, wird über eine Regenerationsbremse im Fahrzeug ein Dämpfungsmoment generiert, das entgegengesetzt zu den Schwingungen des Bremsenrubbelns gerichtet ist.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf das Erkennen von Bremsenverschleiß in einem Fahrzeug aufgrund von Bremsenrubbeln. Beim Bremsenrubbeln, das während eines Bremsvorganges im Fahrzeug bei Betätigung der Fahrzeugbremse auftritt, handelt es sich um eine überlagerte Schwingung, die sich in einer Fahrzustandsgröße oder einer Bremsenzustandsgröße niederschlägt und dem Grundverlauf der betreffenden Fahrzustands- bzw. Bremsenzustandsgröße überlagert ist. Beim Bremsenrubbeln kann es sich um ein sogenanntes Heißrubbeln oder ein Kaltrubbeln handeln, wobei das Heißrubbeln durch lokale Dichteänderungen in der Bremsscheibe der Fahrzeugbremse aufgrund eines Wärmeeintrags gekennzeichnet ist, wohingegen das Kaltrubbeln auf Dickeschwankungen der Bremsscheibe oder einen schiefwinkligen Einbau der Bremsscheibe zurückzuführen ist. Beim Bremsenrubbeln können Schwingungen bis zu einer Frequenz von mehreren hundert Hz entstehen. Hierbei können verschiedene Bauteile im Fahrzeug, insbesondere in der Fahrzeugbremse, gegebenenfalls aber auch außerhalb der Fahrzeugbremse wie beispielsweise im Lenksystem des Fahrzeugs einer erhöhten Belastung unterworfen sein, die zu einer Reduzierung der Bauteillebensdauer führt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird aus dem Verlauf einer Fahrzustandsgröße oder einer Bremsenzustandsgröße ein gegebenenfalls vorliegendes Bremsenrubbeln während eines Bremsvorgangs erkannt. Hierzu wird der Verlauf der Fahrzustandsgröße und/oder der Bremsenzustandsgröße auf das Vorliegen eines für Bremsenrubbeln typischen Verlaufes untersucht. Wird festgestellt, dass während eines Bremsvorgangs ein Bremsenrubbeln aufgetreten ist, so wird ein Bremsenrubbelnzähler, der für die Gesamtanzahl an Bremsenrubbeln steht, um den Wert 1 erhöht. Es wird überprüft, ob die Anzahl an festgestellten Bremsenrubbelnereignissen einen ganzzahligen Grenzwert von 2 oder höher übersteigt. Ist dies der Fall, so wird ein Warnsignal erzeugt, das weiterverarbeitet werden kann, beispielsweise dem Fahrer zur Anzeige gebracht werden kann oder bei einem Werkstattbesuch einen entsprechenden Hinweis auf die erhöhte Anzahl an Bremsenrubbelnereignissen gibt. Es können daraufhin Bauteile, die bei wiederholtem Bremsenrubbeln einem erhöhten Verschleiß unterliegen, untersucht und gegebenenfalls repariert oder ausgetauscht werden.
Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit ein erhöhter Bremsenverschleiß festgestellt werden, der ursächlich auf Bremsenrubbeln zurückzuführen ist. Darüber hinaus ist es möglich, auch den Verschleiß weiterer Bauteile zu erfassen, die nicht unmittelbar zum Bremssystem des Fahrzeugs gehören, jedoch ebenfalls bei Bremsenrubbeln einer erhöhten Belastung unterliegen, beispielsweise im Lenksystem des Fahrzeugs.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung wird eine Bremsenzustandsgröße auf Bremsenrubbeln untersucht. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein Bremsdrucksignal einer hydraulischen Fahrzeugbremse im Fahrzeug. Im Verlauf des Bremsdrucksignals äußert sich das Bremsenrubbeln als dem Grundverlauf des Bremsdrucks überlagerte, hochfrequente Schwingung, die innerhalb eines für Bremsenrubbeln typischen Frequenzbandes auftritt. Diese überlagerte Schwingung kann im Verlauf des Bremsdrucksignals identifiziert werden, woraufhin auf das Vorliegen von Bremsenrubbeln geschlossen und der entsprechende Bremsenrubbelnzähler hochgesetzt werden kann.
Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, eine Fahrzustandsgröße auf das Vorliegen von Bremsenrubbeln zu untersuchen, beispielsweise ein Radgeschwindigkeitssignal. Auch in der Fahrzustandsgröße kann sich das Bremsenrubbeln als dem Grundverlauf überlagerte Schwingung zeigen, die anhand der Frequenz und gegebenenfalls der Amplitude identifiziert wird. Es kann zweckmäßig sein, mehrere Radgeschwindigkeitssignale von verschiedenen Rädern des Fahrzeugs auf Bremsenrubbeln zu untersuchen, auch wenn es prinzipiell genügt, nur ein Radgeschwindigkeitssignal zu untersuchen. Des Weiteren ist es möglich, eine Bremsenzustandsgröße, insbesondere ein Bremsdrucksignal und zusätzlich eine Fahrzustandsgröße, insbesondere ein Radgeschwindigkeitssignal auf Bremsenrubbeln zu untersuchen. Alternativ ist es auch möglich, entweder nur eine Bremsenzustandsgröße, insbesondere ein Bremsdrucksignal, oder nur eine Fahrzustandsgröße, insbesondere ein Radgeschwindigkeitssignal im Hinblick auf das Vorliegen von Bremsenrubbeln zu untersuchen.
Die Frequenz, in der sich typischerweise das Bremsenrubbeln äußert, ist von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig. Die Frequenz kann sich beim Heißrubbeln und beim Kaltrubbeln unterscheiden. Beim Kaltrubbeln ist die typische Bremsrubbelfrequenz doppelt so hoch wie beim Heißrubbeln. In der ersten Harmonischen (Heißrubbeln) ergibt sich die typische, geschwindigkeitsabhängige Frequenz aus dem Verhältnis der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Kreisfrequenz ω. Die typische Frequenz in der zweiten Harmonischen (Kaltrubbeln) ist doppelt so hoch.
Es kann zweckmäßig sein, einen Frequenzbereich zu definieren, in dem die überlagerte Schwingungsfrequenz liegen muss, damit Bremsenrubbeln vorliegt.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung liegt Bremsenrubbeln nur für den Fall vor, dass das überlagerte Schwingungssignal eine Amplitude aufweist, die einen Grenzwert übersteigt. Hierdurch ist sichergestellt, dass Schwingungen, die zwar in der Bremsenrubbelnfrequenz liegen, jedoch eine kleinere Amplitude aufweisen, unberücksichtigt bleiben. Auf diese Weise können Schwingungen, die zufälligerweise im richtigen Frequenzbereich liegen, jedoch nur eine geringe Amplitude aufweisen, als Bremsenrubbeln ausgeschlossen werden oder zumindest unbeachtet bleiben.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird pro Bremsvorgang nur maximal ein Bremsenrubbeln gezählt. Das Bremsenrubbeln, das während eines Bremsvorgangs auftritt, wird als ein einzelnes Ereignis gezählt, unabhängig von der Zeitdauer des Bremsenrubbelns während des Bremsvorgangs und vorteilhafterweise auch unabhängig davon, ob während des gleichen Bremsvorgangs zwei separat auftretende Bremsrubbelereignisse vorliegen.
Alternativ ist es auch möglich, jedes zusammenhängende Bremsrubbelereignis zu werten, wobei während eines Bremsvorgangs mehrere derartige Bremsrubbelereignisse auftreten. Des Weiteren ist es möglich, ein Bremsrubbelereignis zeitabhängig zu werten, beispielsweise in der Form, dass ein Bremsrubbelereignis nur dann gezählt wird, wenn dieses über einen Mindestzeitraum andauert.
Das Verfahren kann bei einem selbsttätigen Bremsvorgang durchgeführt werden, der beispielsweise im Rahmen eines Fahrerassistenzsystems unabhängig vom Fahrer erzeugt wird. Der Bremsvorgang kann teilweise oder vollständig selbsttätig durchgeführt werden. Bei einem teilweise selbsttätigen Bremsvorgang wird die Fahrzeugbremse vom Fahrer betätigt und zusätzlich fahrerunabhängig ein ergänzender Bremseingriff durchgeführt, beispielsweise zur Modifikation des Bremsdrucks. Bei einem vollständig selbsttätig durchgeführten Bremsvorgang erfolgt der Bremseingriff vollständig über ein Fahrerassistenzsystem und ohne Betätigung der Fahrzeugbremse durch den Fahrer.
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Verfahren zum Durchführen eines vollständig oder teilweise selbsttätigen Bremsvorgangs, das auf dem vorbeschriebenen Verfahren zum Erkennen von Bremsenverschleiß aufgrund mehrfachen Bremsenrubbelns aufbauen kann. Es ist aber auch möglich, das Verfahren zum Durchführen eines vollständig oder teilweise selbsttätigen Bremsvorgangs unabhängig vom Verfahren zum Erkennen von Bremsenverschleiß aufgrund mehrfachen Bremsenrubbelns durchzuführen.
Das Verfahren zum Durchführen eines vollständig oder teilweise selbsttätigen Bremsvorgangs bezieht sich auf Bremsvorgänge mit Bremsenrubbeln, das sich in Form einer hochfrequenten, überlagerten Schwingung in einer Fahrzustandsgröße und/oder einer Bremsenzustandsgröße zeigt. Um zu vermeiden, dass die auf das Bremsenrubbeln zurückgehende, überlagerte Schwingung im Verlauf der Fahrzustands- bzw. Bremsenzustandsgröße in einem Regelsystem, welches zur Durchführung des Verfahrens betätigt wird, zu einer intensiven Regelungstätigkeit führt und um damit einhergehend Bauteilbelastungen sowie Komfortbeeinträchtigungen zu vermeiden, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Fahrzustands- bzw. Bremsenzustandsgröße einer Filterung oder eine Kompensation zur Eliminierung des Bremsenrubbelns unterzogen. Hierdurch wird eine Glättung des Verlaufs der betreffenden Fahrzustands- bzw. Bremsenzustandsgröße in einer Weise erreicht, die diese Größe ohne das Bremsenrubbeln einnehmen würde. Die geglättete Fahrzustands- bzw. Bremsenzustandsgröße wird anschließend dem teilweise oder vollständig selbsttätigen Bremsvorgang zugrunde gelegt und beispielsweise einem Fahrzeugregler zugeführt.
Die Glättung des Verlaufs der Fahrzustands- bzw. Bremsenzustandsgröße wird beispielsweise mithilfe eines Tiefpassfilters erreicht. Alternativ ist es auch möglich, eine Glättung durch Überlagerung eines weiteren Signals, das zum Beispiel gegenüber der Fahrzustands- oder Bremsenzustandsgröße phasenverschoben ist, zu erreichen. Die geglättete Zustandsgröße, die dem teilweise oder vollständig selbsttätigen Bremsvorgang zugrunde gelegt wird, vereinfacht Bremsregelvorgänge, sorgt für eine geringere Belastung der Bauteile und erhöht den Fahrkomfort.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Steuergerät zur Durchführung der vorbeschriebenen Verfahren. Die verschiedenen Verfahrensschritte, mit denen Stellsignale zur Ansteuerung einer Bremsaktuatorik im Bremssystem des Fahrzeugs generiert werden, laufen in dem Steuergerät ab.
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Fahrzeug mit einem derartigen Steuergerät und mit einer Bremsaktuatorik im Bremssystem des Fahrzeugs, die zum Durchführen eines vollständig oder teilweise selbsttätigen Bremsvorgangs von dem Steuergerät angesteuert wird. Bei dem Bremssystem handelt es sich insbesondere um die hydraulische Fahrzeugbremse.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der dazu ausgelegt ist, die vorbeschriebenen Verfahrensschritte auszuführen. Das Computerprogrammprodukt läuft in dem vorbeschriebenen Steuergerät ab.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in der ein Ablaufschema zum Erkennen von Bremsenverschleiß aufgrund wiederholten Bremsenrubbelns dargestellt ist.
Das in der Figur gezeigte Ablaufschema zeigt den Verfahrensablauf zum Erkennen von Bremsenverschleiß in einem Fahrzeug für den Fall, dass wiederholt Bremsenrubbeln in der Fahrzeugbremse auftritt, die als hydraulische Bremse ausgeführt ist. In einem ersten Block 1, der die Erkennungslogik zum Feststellen von Bremsenrubbeln beinhaltet, werden als Eingangssignale der Bremsdruck p_B der hydraulischen Fahrzeugbremse sowie mindestens eine Radgeschwindigkeit ω zugeführt. Aus dem Verlauf des Bremsdrucksignals p_B kann ein Bremsenrubbelnereignis festgestellt werden, falls dem Grundverlauf des Bremsdrucksignals eine Schwingung überlagert ist, deren Frequenz in einem definierten Frequenzbereich liegt und deren Amplitude einen Amplitudengrenzwert übersteigt. Derartiges Bremsenrubbeln tritt üblicherweise entweder als Heißrubbeln auf, was durch eine lokale Materialumformung aufgrund von Wärmeeintrag in der Bremsscheibe gekennzeichnet ist, oder als Kaltrubbeln, was aufgrund von Dickeunterschieden in der Bremsscheibe oder einen schiefen Einbau der Bremsscheibe hervorgerufen wird. Die Frequenz, welche für Heißrubbeln typisch ist, liegt in der Größenordnung von $f = v/ (2 π r),$
wobei mit v die Fahrzeuggeschwindigkeit und mit r der dynamische Rollradius des Reifens bezeichnet sind. Im Fall von Kaltrubbeln ergibt sich die doppelte vorbezeichnete Frequenz. Die Frequenzen stellen Mittelwerte dar, wobei ein Heißrubbeln bzw. Kaltrubbeln vorliegt, wenn die Frequenz der überlagerten Schwingung sich innerhalb eines Frequenzbereiches um die Mittelwertfrequenz bewegt.
Das Bremsenrubbeln wird vorzugsweise auf der Grundlage des Bremsdrucksignals p_B ermittelt, wobei aus dem Radgeschwindigkeitssignal ω zwischen Heißrubbeln oder Kaltrubbeln differenziert werden kann.
Alternativ ist es auch möglich, aus dem Verlauf des Radgeschwindigkeitssignals ω unmittelbar auf ein Bremsenrubbelnereignis zu schließen.
Falls in der Logik im Block 1 festgestellt wird, dass während eines Bremsvorganges ein Bremsenrubbeln aufgetreten ist, wird im nächsten Block 2 ein Bremsenrubbelnzähler um den Wert 1 erhöht. Zweckmäßigerweise wird pro Bremsvorgang nur einmal der Wert des Zählers um den Wert 1 erhöht, unabhängig von der Dauer des Bremsenrubbelns und unabhängig davon, ob während eines laufenden Bremsvorganges einmalig oder mehrfach Bremsenrubbeln auftritt.
Der Bremsenrubbelnzähler kann in Block 3 in Form einer Aufforderung an den Fahrer, eine Werkstatt aufzusuchen, dargestellt werden. Dies erfolgt insbesondere für den Fall, dass der Bremsenrubbelnzähler einen Grenzwert übersteigt. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, gemäß Block 4 den Bremsenrubbelnzähler intern, beispielsweise in einem Steuergerät, abzuspeichern und im nächsten Werkstattbesuch zur Verfügung zu stellen, woraufhin gegebenenfalls Maßnahmen zum Beheben des Bremsenrubbelns, beispielsweise an den Bremsscheiben des Fahrzeugs, durchgeführt werden können.
Der Bremsenrubbelnzähler, der im Block 3 dargestellt wird und im Block 4 abgespeichert wird, stellt zugleich ein Warnsignal dar bzw. kann zur Ausgabe eines Warnsignals führen, falls die Anzahl des festgestellten Bremsenrubbelns im Bremsenrubbelnzähler einen Grenzwert übersteigt.
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

JP 2016146706 A [0003]

Claims

Verfahren zum Erkennen von Bremsenverschleiß in einem Fahrzeug, bei dem eine Fahrzustandsgröße und/oder eine Bremsenzustandsgröße ermittelt und ein auf einen erhöhten Bremsenverschleiß hinweisendes Warnsignal erzeugt wird, falls aus dem Verlauf der Fahrzustands- bzw. Bremsenzustandsgröße mehrfach Bremsenrubbeln festgestellt wird und die Anzahl des festgestellten Bremsenrubbelns einen Grenzwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Fahrzustandsgröße, die auf Bremsenrubbeln untersucht wird, ein Radgeschwindigkeitssignal ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Bremsenzustandsgröße, die auf Bremsenrubbeln untersucht wird, ein Bremsdrucksignal einer hydraulischen Fahrzeugbremse im Fahrzeug ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremsenrubbeln vorliegt, falls der Fahrzustands- bzw. Bremsenzustandsgröße ein Signal überlagert ist, dessen Frequenz (f) der Beziehung $f = v/ (2 π r)$
oder dem Zweifachen dieser Beziehung entspricht, wobei v die Fahrzeuggeschwindigkeit r den dynamischen Rollradius des Reifens bezeichnet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremsenrubbeln vorliegt, falls das der Fahrzustands- bzw. Bremsenzustandsgröße überlagerte Signal eine Amplitude aufweist, die einen Grenzwert übersteigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass pro Bremsvorgang nur maximal ein Bremsenrubbeln gezählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Durchführung bei einem teilweise oder vollständig selbsttätigen Bremsvorgang.
Verfahren zum Durchführen eines vollständig oder teilweise selbsttätigen Bremsvorgangs, insbesondere Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem für den Fall, dass dem Verlauf einer Fahrzustandsgröße und/oder einer Bremsenzustandsgröße ein Bremsenrubbeln überlagert ist, die Fahrzustands- bzw. Bremsenzustandsgröße einer Filterung oder Kompensation zur Eliminierung des Bremsenrubbelns unterzogen und anschließend die Fahrzustands- bzw. Bremsenzustandsgröße dem selbsttätigen Bremsvorgang zugrunde gelegt wird.
Steuergerät zur Ansteuerung einer Bremsaktuatorik zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Fahrzeug mit einem Steuergerät nach Anspruch 9 und mit einer Bremsaktuatorik in einem Bremssystem des Fahrzeugs.
Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der dazu ausgelegt ist, Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in einem Steuergerät gemäß Anspruch 9 abläuft.