-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von zwischen Reibpartnern von Reibbremsen eines Fahrzeugs wirkenden Reibbeiwerten, sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
-
Reibbremsen, insbesondere Scheiben- und Trommelbremsen, sind sicherheitskritische Bauteile eines Fahrzeugs. Daher ist es vorteilhaft, wenn der Zustand der Reibbremsen eines Fahrzeugs hinsichtlich der durch die Reibbremsen bereitstellbaren Verzögerungsleistung fortlaufend überwacht werden kann. Der Zustand der Reibbremsen und mithin die verfügbare Verzögerungsleistung, sowie das Ansprechverhalten der Reibbremsen werden dabei im Wesentlichen durch den Zustand der Reibpartner der Reibbremse vorgegeben. Bei einer Scheibenbremse sind dabei als Reibpartner die Bremsscheibe und die zugeordneten Reibbeläge zu verstehen. Entsprechende Informationen, die einen Rückschluss über den Zustand der Reibbremsen und deren Komponenten zulassen, sind jedoch nur sehr eingeschränkt in einem Fahrzeug vorhanden.
-
Eine für die Wirksamkeit der Reibpartner und mithin der Reibbremse wichtige Größe ist durch den zwischen den Reibpartnern wirkenden Reibbeiwert (Reibungskoeffizient) gegeben. Der Reibbeiwert beeinflusst dabei direkt das durch eine Reibbremse erzeugte Verzögerungsmoment bei einer definierten Spannkraft, mit der die Reibpartner aufeinandergepresst werden. Eine Veränderung des Reibbeiwerts der Reibpartner einer Reibbremse kann nur ermittelt werden, wenn durch die Veränderung des Reibbeiwerts die Gesamtverzögerungsleistung des Fahrzeugs bei einer definierten Zuspannkraft der Reibbremsen abnimmt. Aus der Feststellung, dass die Gesamtverzögerungsleistung eines Fahrzeugs von einem Normwert abweicht, kann jedoch nicht aufgelöst werden, welche Reibbremse und mithin welche Reibpartner für die Abweichung verantwortlich sind.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt anzugeben, das eine radindividuelle Bestimmung von zwischen Reibpartnern von Reibbremsen eines Fahrzeugs wirkenden Reibbeiwerten ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1, sowie durch das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung von zwischen Reibpartnern von Reibbremsen eines Fahrzeugs wirkenden Reibbeiwerten, wobei das Verfahren das Auswählen einer Teilmenge von wenigstens zwei der Reibbremsen des Fahrzeugs, das Beaufschlagen der Reibpartner der Reibbremsen der Teilmenge mit einer definierten Zuspannkraft, das Ermitteln einer infolge der Beaufschlagung bewirkten Verzögerung des Fahrzeugs, das Wiederholen der zuvor beschriebenen Schritte für unterschiedliche Teilmengen an Reibbremsen, und das Ermitteln der zwischen den Reibpartnern der Reibbremsen wirkenden Reibbeiwerten aus den ermittelten Wertepaaren aus Zuspannkraft und Verzögerung des Fahrzeugs für die unterschiedlichen Teilmengen an Reibbremsen.
-
Unter einem „Reibpartner“ werden dabei jene Bauteile einer Reibungsbremse verstanden, die infolge einer Betätigung der Reibungsbremse mit einem entsprechend gegenstückigen Bauteil der Reibungsbremse so in Kontakt gebracht werden, dass durch die zwischen den Bauteilen wirkende Anpresskraft eine Reibungskraft und mithin eine Verzögerung der Bewegung eines der Reibpartner bewirkt wird.
-
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass durch das wiederholte Verzögern des Fahrzeugs mit unterschiedlichen Teilmengen der Radbremsen und das jeweilige Ermitteln der Zuspannkraft der Radbremsen und der erzeugten Fahrzeugverzögerung Datensätze erzeugt werden können, aus deren Zusammenschau und unter Berücksichtigung des Fahrzeuggewichts ein Rückschluss auf die jeweiligen Reibbeiwerte der Reibpartner jeder einzelnen Radbremse gezogen werden können. Folglich wird durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Überwachung der Reibbeiwerte der Reibpartner der Reibbremsen möglich, sodass fortlaufend die verfügbare Verzögerungsleistung des Fahrzeugs überwacht werden kann.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei ferner vorgesehen, dass das Verfahren ferner das Prüfen, ob die ermittelten Reibbeiwerte innerhalb definierter Grenzwerte liegen und, wenn die ermittelten Reibbeiwerte außerhalb der definierten Grenzwerte liegen, das Anpassen von Betriebsparametern der entsprechenden Reibbremsen angepasst und/oder Ausgeben einer Warnung beispielsweise an einen Führer des Fahrzeugs aufweist.
-
Dabei kann durch die Grenzwerte ein zulässiger Betriebsbereich der Reibpartner vorgegeben werden. Solange die gemessenen Reibbeiwerte innerhalb der Grenzwerte liegen, wird von einer ausreichenden Wirkung der Reibbremsen für die gegebenen Betriebsparameter ausgegangen. Sobald jedoch die ermittelten Reibbeiwerte unterhalb der Grenzwerte liegen, kann bei unveränderter Ansteuerung der Reibbremsen nicht mehr die erforderliche Verzögerung des Fahrzeugs bei einer definierten Zuspannkraft sichergestellt werden. Daher kann durch ein entsprechendes Anpassen der Betriebsparameter, wie beispielsweise einer Steigerung der Zuspannkraft der Radbremse für ein bestimmtes zu erreichendes Verzögerungsmoment, eine Veränderung der Reibbeiwerte kompensiert werden. Nach einer solchen Anpassung der Betriebsparameter können wiederum neue Grenzwerte festgelegt werden, die der Überwachung der Reibbeiwerte zugrunde gelegt werden.
-
Wird dabei festgestellt, dass Reibbeiwerte von Reibpartnern so stark abgenommen haben, dass eine mindestens erforderliche Verzögerungsleistung der Radbremsen auch durch eine Anpassung der Betriebsparameter nicht mehr erzielt werden kann, kann eine Warnung an den Fahrzeugführer ausgegeben werden, die auf einen fortgeschrittenen Verschleiß der Reibpartner, oder allgemein auf eine Fehlfunktion der Reibbremsen hindeutet.
-
Bei der Auswahl der Teilmengen der Reibbremsen ist nach einer bevorzugten Ausführungsform ferner vorgesehen, dass die Teilmengen der Reibbremsen jeweils genau zwei Reibbremsen umfassen.
-
Nach einer weiteren Ausführungsform ist dabei ferner vorgesehen, dass das Auswählen einer Teilmenge von wenigstens zwei der Reibbremsen des Fahrzeugs, das Beaufschlagen der Reibpartner der Reibbremsen der Teilmenge mit einer definierten Zuspannkraft und das Ermitteln einer infolge der Beaufschlagung bewirkten Verzögerung des Fahrzeugs, für vier unterschiedliche Teilmengen von Reibbremsen durchgeführt wird. Aus der Betrachtung vier unterschiedlicher Teilmengen, die jeweils genau zwei Radbremsen umfassen, ergibt sich ein einfach zu lösendes Gleichungssystem aus Messwerten, sodass die individuellen Reibbeiwerte der Radbremsen einfach bestimmt werden können.
-
Dabei ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Teilmengen entweder Reibbremsen derselben Fahrzeugachse oder Reibbremsen unterschiedlicher Fahrzeugachsen auf unterschiedlichen Seiten des Fahrzeugs, bevorzugt die Reibbremsen einer Fahrzeugdiagonale, umfassen. Bei der Verwendung dieser Teilmengen wird bei einer Verzögerung des Fahrzeugs ein Schiefziehen des Fahrzeugs vermieden, wie es beispielsweise bei einer Verzögerung ausschließlich auf einer Seite des Fahrzeugs vorkommen würde.
-
Dabei ist eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt nur dann vorgesehen, wenn der Lenkwinkel des Fahrzeugs möglichst gering, idealerweise gleich Null ist. So kann beispielsweise ein Ausbrechen des Hecks des Fahrzeugs bei einer Verzögerung ausschließlich über die Hinterachse vermieden werden.
-
Um eine möglichst genaue Bestimmung der Reibbeiwerte zu ermöglichen, ist nach einer weiteren Ausführungsform ferner vorgesehen, dass bei dem Ermitteln einer infolge der Beaufschlagung bewirkten Verzögerung des Fahrzeugs eine durch eine Neigung des Fahrzeugs relativ zur Horizontalen auf das Fahrzeug wirkende Kraft berücksichtigt wird. So würde beispielsweise durch eine Steigung oder ein Gefälle der Fahrbahn eine gemessene Verzögerung infolge einer definierten Zuspannkraft der Reibbremse verfälscht, sodass fehlerhafte Werte für die Reibbeiwerte der Reibpartner der Reibbremsen ermittelt würden. Allerdings können derartige Fehler bei Kenntnis des Neigungswinkels des Fahrzeugs korrigiert werden, indem die durch die Neigung des Fahrzeugs auf das Fahrzeug wirkende Hangabtriebskraft und eine hieraus resultierende Beschleunigung bzw. Verzögerung des Fahrzeugs berücksichtigt wird.
-
Hieran anknüpfend ist nach einer weiteren Ausführungsform ferner vorgesehen, dass bei dem Ermitteln einer infolge der Beaufschlagung bewirkten Verzögerung des Fahrzeugs eine durch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bewirkte Verzögerung des Fahrzeugs berücksichtigt wird. So wirkt aufgrund des Luftwiderstands eines Fahrzeugs stets eine geschwindigkeitsabhängige Verzögerungskraft auf das Fahrzeug, die eine im Zuge des Verfahrens ermittelte Verzögerung infolge einer definierten Spannkraft der betätigten Reibungsbremsen verfälscht. Dies kann jedoch aus der Kenntnis des Luftwiderstands des Fahrzeugs und der Fahrzeuggeschwindigkeit bei der Bestimmung der Verzögerung im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens berücksichtigt werden. Dabei kann zusätzlich eine vorherrschende Windgeschwindigkeit im Bereich des Fahrzeugs berücksichtigt werden, beispielsweise auf der Grundlage lokaler Wetterdaten.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Reibbremsen um elektromechanisch betätigte Scheibenbremsen und/oder elektromechanisch betätigte Trommelbremsen.
-
Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, wird für die erfindungsgemäße Bestimmung der Reibbeiwerte der Reibpartner der Radbremsen das Fahrzeuggewicht benötigt. In einer einfachen Ausgestaltung kann dabei beispielsweise das Leergewicht des Fahrzeugs in dem Algorithmus berücksichtigt werden. Je nach Beladung und Besetzung eines Fahrzeugs, kann dessen Gesamtgewicht jedoch deutlich von dem Leergewicht abweichen, sodass ein durch das erfindungsgemäße Verfahren ermittelter Reibbeiwert bei Verwendung des Fahrzeug-Leergewichts mit einer starken Unsicherheit behaftet wäre. Daher ist nach einer weiteren Ausführungsform ferner vorgesehen, dass das Verfahren ferner das Ermitteln des Fahrzeuggewichts, insbesondere durch ein Schätzverfahren, beinhaltet, wobei das ermittelte Fahrzeuggewicht bei dem Ermitteln der zwischen den Reibpartnern der Reibbremsen wirkenden Reibbeiwerten berücksichtigt wird.
-
Dabei kann beispielsweise auf Messdaten einer Fahrwerkssensorik zurückgegriffen werden. Ferner kann aus fahrdynamischen Größen, wie beispielsweise einer Fliehkraft des Fahrzeugs bei Kurvenfahrt mit einem definierten Lenkwinkel, ebenfalls das Fahrzeuggewicht abgeschätzt werden.
-
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs ausführbaren Instruktionen, die, wenn sie auf dem Steuergerät ausgeführt werden, das Steuergerät dazu veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren gemäß der vorstehenden Beschreibung auszuführen.
-
Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit vier Radbremsen und
- 2 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens.
-
Im Folgenden werden einander ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit insgesamt vier Radbremsen 102, 104, 106 und 108. Bei den Radbremsen 102, 104, 106 und 108 handelt es sich bevorzugt um elektromechanisch betätigte Reibungsbremsen, insbesondere Scheiben- oder Trommelbremsen. Derartige Reibbremse sind weisen üblicherweise zwei Reibpartner auf, wobei einer der Reibpartner fest mit der Fahrzeugkarosserie und ein zweiter der Reibpartner fest mit dem rotierenden Rad verbunden ist. Bei Betätigung der Reibbremse infolge einer Bremsanforderung werden die Reibpartner mit einer definierten, von der Bremsanforderung abhängigen Zuspannkraft aufeinandergepresst, sodass durch die entstehende Reibungskraft ein Verzögerungsmoment auf das rotierende Fahrzeugrad bewirkt und die Bewegung des Fahrzeugs 100 entlang der Bewegungsrichtung 110 verzögert wird.
-
Dabei hängt das erzeugte Verzögerungsmoment bei einer gegebenen Zuspannkraft direkt von dem zwischen den Reibpartnern wirkenden Reibbeiwert ab. Der Reibbeiwert kann sich dabei infolge eines Verschleißes oder einer Verunreinigung der Reibpartner verändern, sodass für eine gegebene Zuspannkraft möglicherweise nicht mehr das gewünschte Verzögerungsmoment erreicht wird. Folglich können Sicherheitsanforderungen an die Funktion der Reibbremsen ohne eine individuelle Überwachung der Reibbeiwerte der Reibungspartner der jeweiligen Radbremsen nicht hinreichend erfüllt werden.
-
Daher wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Möglichkeit zur Überwachung der Reibbremsen hinsichtlich der zwischen den jeweiligen Reibpartnern wirkenden Reibbeiwerten angegeben, sodass eine fortlaufende Funktionsüberwachung der Radbremsen gewährleistet werden kann.
-
Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass durch das sukzessive Betätigen unterschiedlicher Teilmengen der Radbremsen 102, 104, 106 und 108 und Betrachtung der jeweiligen Zuspannkräfte in den Radbremsen und den hierdurch bewirkten Verzögerungen des Fahrzeugs 100 Wertemengen generiert werden, aus denen die jeweiligen Reibbeiwerte abgeleitet werden können.
-
Beispielsgemäß ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass genau vier Teilmengen der Radbremsen nacheinander beaufschlagt werden und die jeweils erzielten Fahrzeugverzögerungen für gegebene Zuspannkräfte ermittelt werden. Dabei umfasst bevorzugt eine erste Teilmenge 112 die Radbremsen 102 und 104 der Vorderachse des Fahrzeugs 100, eine zweite Teilmenge 114 die Radbremsen 106 und 108 der Hinterachse des Fahrzeugs 100, eine dritte Teilmenge 116 die Radbremsen 102 und 106 einer ersten Fahrzeugdiagonalen und die viertel Teilmenge 118 die Radbremsen 104 und 108 einer zweiten Fahrzeugdiagonalen.
-
Aus den so ermittelten Wertepaaren aus Zuspannkraft und bewirkter Verzögerung kann ein Gleichungssystem aufgestellt werden, aus dem direkt die jeweiligen Reibbeiwerte zwischen den Reibpartnern der einzelnen Radbremsen 102, 104, 106 und 108 ermittelt werden können.
-
Im Folgenden wird mit Bezugnahme auf die 2 eine beispielhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.
-
Dabei wird in einem ersten Schritt 200 eine Teilmenge der Radbremsen 102, 104, 106, und 108 des Fahrzeugs 100 ausgewählt. Wie zuvor bereits ausgeführt, handelt es sich dabei bevorzugt um die Radbremsen einer Achse, oder die Radbremsen einer Diagonale des Fahrzeugs 100.
-
Anschließend wird in Schritt 202 das Fahrzeug 100 verzögert, indem die Reibpartner der Radbremsen der ausgewählten Teilmenge mit einer definierten Zuspannkraft beaufschlagt werden.
-
In Schritt 204 wird dann ermittelt, welche Verzögerung des Fahrzeugs sich infolge der Beaufschlagung der Reibpartner der Radbremsen der ausgewählten Teilmenge mit der definierten Zuspannkraft einstellt. Die so bestimmten Wertepaare aus Zuspannkraft und Verzögerung des Fahrzeugs werden dann beispielsweise in einem flüchtigen Speicher eines Steuergeräts zwischengespeichert. Dabei kann den Wertepaaren ferner eine Information bezüglich der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 100 oder eine Neigung des Fahrzeugs 100 relativ zur Horizontalen zum Zeitpunkt der Messung zugeordnet werden. Aus diesen Werten können die ermittelten Fahrzeugverzögerungen um Beiträge, die sich aus dem Luftwiderstand des Fahrzeugs 100, oder einer auf das Fahrzeug 100 wirkenden Hangabtriebskraft ergeben, korrigiert werden.
-
Die Schritte 200, 202 und 204 werden dabei für unterschiedliche Teilmengen an Radbremsen durchgeführt, bis eine ausreichende Zahl an Wertepaaren aus Zuspannkräften und Fahrzeugverzögerungen ermittelt wurde, sodass die Reibbeiwerte für die jeweiligen Reibpartner der Radbremsen radbremsindividuell ermittelt werden können. Beispielsgemäß können hierzu genau vier Teilmengen betrachtet werden, bestehend aus den Radbremsen 102 und 104 der Vorderachse 112 des Fahrzeugs 100, den Radbremsen 106 und 108 der Hinterachse 114 des Fahrzeugs 100, den Radbremsen 102 und 106 einer ersten Fahrzeugdiagonalen 116 den Radbremsen 104 und 108 einer zweiten Fahrzeugdiagonalen 118.
-
Sobald eine ausreichende Zahl an Messdaten vorliegt, wird anschließend in Schritt 206 das Fahrzeuggewicht ermittelt. Hierzu kann beispielsweise auf Schätzverfahren oder Sensordaten des Fahrwerks zurückgegriffen werden.
-
In Schritt 208 werden dann die Reibbeiwerte der Reibpartner der einzelnen Radbremsen 102, 104, 106 und 108 unter Berücksichtigung des Fahrzeuggewichts ermittelt und geprüft, ob die Reibwerte innerhalb definierter Grenzwerte liegen. Ist dies der Fall, wird das Verfahren wieder ab dem Verfahrensschritt 200 wiederholt, sodass eine neuerliche Messreihe zur Bestimmung der Reibbeiwerte ermittelt wird. Dabei kann die neuerliche Durchführung des Verfahrens beispielsweise nach einer definierten Zeitspanne oder einer definierten Zahl von Bremsvorgängen erfolgen.
-
Wird in Schritt 208 festgestellt, dass der Reibbeiwert wenigstes einer Radbremse außerhalb der definierten Grenzwerte liegt, ist in Schritt 210 eine Anpassung der Betriebsparameter der betroffenen Radbremse vorgesehen. So kann der verringerte Reibbeiwert beispielsweise dadurch kompensiert werden, dass bei einer Bremsanforderung zur Bereitstellung eines definierten Verzögerungsmoments eine erhöhte Zuspannkraft auf die Reibpartner bewirkt wird, sodass trotz der reduzierten Reibbeiwerte das gewünschte Verzögerungsmoment erzielt wird.
-
Wird dabei jedoch in Schritt 210 festgestellt, dass eine Abnahme des Reibbeiwerts einer Radbremse nicht mehr durch eine gesteigerte Zuspannkraft kompensiert wird, sodass ein mindestens erforderliches Verzögerungsmoment mit der Radbremse nicht mehr erzeugt werden kann, wird eine entsprechende Warnung an den Fahrer ausgegeben, die auf den fortgeschrittenen Verschleiß oder eine Fehlfunktion der betroffenen Radbremse hinweist.
