DE102021214199A1

DE102021214199A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer elektromechanischen Bremse

Info

Publication number: DE102021214199A1
Application number: DE102021214199.4A
Authority: DE
Inventors: Tobias Putzer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-12-13
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektromechanischen Bremse zur Erzeugung einer Bremskraft für ein Kraftfahrzeug, wobei die elektromechanischen Bremse bei einem Lösevorgang mittels eines Aktuators während einer ersten Phase aus einer Bremsposition, in welcher eine Bremskraft zwischen dem Bremskolben und der Bremsscheibe erzeugt wird, in eine Zwischenposition, in welcher der Bremskolben von der Bremsscheibe separiert wird, verstellt wird, und während einer anschließenden zweiten Phase aus der Zwischenposition in eine Ruheposition, in welcher sich ein definierte Abstand zwischen dem Bremskolben und der Bremsscheibe einstellt, verstellt wird, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Verfahrensschritte: Ermittlung eines Referenzpunktes bzgl. der Ruheposition während der zweiten Phase des Lösevorgangs, wobei die Ermittlung des Referenzpunktes unter Berücksichtigung einer eine Arbeitsaktivität des Aktuators beschreibenden Kenngröße erfolgt; Anpassung der Steuerung der elektromechanischen Bremse unter Berücksichtigung des ermittelten Referenzpunktes. Weiterhin umfasst die Erfindung eine Vorrichtung, die eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektromechanischen Bremse zur Erzeugung einer Bremskraft für ein Kraftfahrzeug, wobei die elektromechanischen Bremse bei einem Lösevorgang mittels eines Aktuators während einer ersten Phase aus einer Bremsposition, in welcher eine Bremskraft zwischen dem Bremskolben und der Bremsscheibe erzeugt wird, in eine Zwischenposition, in welcher der Bremskolben von der Bremsscheibe separiert wird, verstellt wird, und während einer anschließenden zweiten Phase aus der Zwischenposition in eine Ruheposition, in welcher sich ein definierte Abstand zwischen dem Bremskolben und der Bremsscheibe einstellt, verstellt wird, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Verfahrensschritte: Ermittlung eines Referenzpunktes bzgl. der Ruheposition während der zweiten Phase des Lösevorgangs, wobei die Ermittlung des Referenzpunktes unter Berücksichtigung einer eine Arbeitsaktivität des Aktuators beschreibenden Kenngröße erfolgt; Anpassung der Steuerung der elektromechanischen Bremse unter Berücksichtigung des ermittelten Referenzpunktes. Weiterhin umfasst die Erfindung eine Vorrichtung, die eingerichtet ist, das Verfahren auszuführen.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Patentanmeldung DE 10 2014 220 252 A1 bekannt. Diese Schrift betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Feststellbremsvorgangs bei einem Kraftfahrzeug mit einer automatisierten Feststellbremse, wobei der Feststellbremsvorgang wenigstens zwei Phasen aufweist, wobei in einer ersten vorgelagerten Phase keine Klemmkraft durch die Feststellbremse aufgebaut wird, und in einer zweiten nachgelagerten Phase eine Klemmkraft durch die Feststellbremse aufgebaut wird, wobei die Feststellbremse einen ansteuerbaren Feststellbremsaktuator zur Erzeugung der Klemmkraft aufweist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Detektion eines Übergang von der ersten Phase zu der zweiten Phase auf Basis eines zeitlichen Verlaufs eines spezifischen Parameters einer Ansteuerung des Feststellbremsaktuators erfolgt.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Patentanmeldung DE 10 2016 208 583 A1 bekannt. Diese Schrift betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer automatisierten Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Bremsvorrichtung wobei die Feststellbremse wenigstens zwei Zustände einnehmen kann, wobei in einem ersten Zustand keine Klemmkraft mittels der Feststellbremse aufgebaut wird, und in einem zweiten Zustand eine Klemmkraft mittels der Feststellbremse aufgebaut wird, wobei ein Übergangspunkt den Übergang zwischen den zwei Zuständen definiert und das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Identifikation des Übergangspunktes während eines Lösevorgangs der Feststellbremse erfolgt.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Patentanmeldung DE 10 2016 208 605 A1 bekannt. Diese Schrift betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Bremskraft in einem Fahrzeug mit hydraulischer Fahrzeugbremse und elektromechanischer Bremsvorrichtung, wobei während des Lösens der elektromechanischen Bremsvorrichtung aus einer elektromotorischen Zustandsgröße eines elektrischen Bremsmotors die Position des Bremskolbens an einem Bremskontaktpunkt festgestellt wird, an dem der Bremskolben ohne Lüftspiel an der Bremsscheibe anliegt, und in einem Positionierungsvorgang der Bremskolben vor dem Erzeugen von Bremskraft bis zu einem Bremsstartpunkt verfahren wird, der zwischen einer bremsmomentfreien Ausgangsposition des Bremskolbens und dem Bremskontaktpunkt liegt, jedoch mit Abstand zum Bremskontaktpunkt
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Patentanmeldung DE 10 2017 210 893 A1 bekannt. Diese Schrift betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer automatisierten Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Bremsvorrichtung mit einem Bremskolben, wobei die Feststellbremse den Bremskolben zwischen einer bremsmoment-freien Ruheposition und einer bremsmoment-beaufschlagten Bremsposition in Bezug auf eine Bremsscheibe mittels eines Aktuators verstellt, wobei während eines Lösevorgangs der Feststellbremse ein Referenzpunkt ermittelt wird, an welchem der Bremskolben in einer im Wesentlichen bremsmomentfreien Position zwischen dessen Ruheposition und Bremsposition lokalisiert ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschätzung des Referenzpunktes unter Berücksichtigung einer Extrapolation einer den Lösevorgang beschreibenden Größe erfolgt.
Offenbarung der Erfindung
Vorteilhaft ermöglicht hingegen das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung eine Vermeidung von mechanischen Defekten einer elektromechanischen Bremse bei einem Anfahren einer Endlage in Löserichtung. Hiermit wird die Lebensdauer der Bremse verlängert. Weiterhin ermöglicht das Verfahren sowie die Vorrichtung eine akkurate Positionierung der elektromechanischen Bremse in einer definierten Ruheposition der gelösten Bremse. Hierdurch wird Einsatz der Bremsvorrichtung für spezielle (Zusatz-) Funktionen ermöglicht.
Ermöglicht wird dies gemäß der Erfindung durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer elektromechanischen Bremse zur Erzeugung einer Bremskraft für ein Kraftfahrzeug, wobei die elektromechanischen Bremse bei einem Lösevorgang mittels eines Aktuators während einer ersten Phase aus einer Bremsposition, in welcher eine Bremskraft zwischen dem Bremskolben und der Bremsscheibe erzeugt wird, in eine Zwischenposition, in welcher der Bremskolben von der Bremsscheibe separiert wird, verstellt wird, und während einer anschließenden zweiten Phase aus der Zwischenposition in eine Ruheposition, in welcher sich ein definierte Abstand zwischen dem Bremskolben und der Bremsscheibe einstellt, verstellt wird, ist gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: Ermittlung eines Referenzpunktes bzgl. der Ruheposition während der zweiten Phase des Lösevorgangs, wobei die Ermittlung des Referenzpunktes unter Berücksichtigung einer eine Arbeitsaktivität des Aktuators beschreibenden Kenngröße erfolgt; Anpassung der Steuerung der elektromechanischen Bremse unter Berücksichtigung des ermittelten Referenzpunktes.
Unter einer elektromechanischen Bremse soll jede Bremse eine Kraftfahrzeugs verstanden werden, die mittels eines elektrischen Aktuators betrieben wird. Insb. soll hierunter eine automatisierte Feststellbremse verstanden werden, welche von einem Elektromotor angetrieben wird. Vorteilhafterweise umfasst diese ein Spindelgetriebe zur Kraftübertragung. Selbstverständlich können jedoch hierbei auch andere Arten von elektromechanische automatisierter Feststellbremsen, oder auch elektromechanische Betriebsbremsen verstanden werden. Entsprechend diesem Verständnis ist auch der Begriff Bremskraft zu verstehen, welcher insbesondere die Haltekraft, d.h. Klemmkraft der Feststellbremse bei einem stehenden Kraftfahrzeug umfassen soll. Weiterhin kann der Begriff Bremskraft eine Kraft, bzw. ein Moment zur Erzeugung einer Verzögerung bei einem sich in Bewegung befindenden Kraftfahrzeug beschreiben.
Der Begriff Bremsposition beschreibt eine Position der elektromechanischen Bremse, in welcher eine gewünschte Bremskraft erzeugt wird. Insbesondere ist hierunter eine erste Endposition einer verlagerbaren Feststellbremse zu verstehen zur Erzeugung der benötigten Haltekraft. Bspw. ist hierunter die Position zu verstehen, welche sich bei einer erfolgten Verstellung einer Spindelmutter eines Spindelgetriebes der Feststellbremse in Richtung der Bremsscheibe ergibt, um die definierte, bzw. aktuell erforderliche Haltekraft zu erzeugen.
Der Begriff Ruheposition beschreibt eine Position der elektromechanischen Bremse, in welche diese verstellt wird, wenn keine Bremsung ansteht. Insbesondere ist hierunter einen zweite Endposition einer verlagerbaren Feststellbremse zu verstehen zur Einstellung eines definierten Freiraum der Bremse, um die Erzeugung einer ungewünschten Bremskraft zu vermeiden. Insbesondere beschreibt die Ruheposition eine absolute Nulllage der Bremse, d.h. eine nicht veränderbare Endposition. Eine solche Position wird bspw. dann angefahren, wenn anschließend eine hochgenaue Positionierung der Bremse notwendig ist, wie zur Ausführung von Zusatzfunktion. Eine derartige Zusatzfunktion kann bspw. sein: die Ermittlung des Bremsbelagverschleißes (durch eine exakte Messung eines Verstellweges der Bremse aus der Nulllage bis zum Erreichen der Bremsscheibe), oder eine hochgenaue Positionierung der Bremse zur Erzeugung einer definierten Bremskraft, bspw. bei einer Unterstützung einer hydraulischen Betriebsbremse durch eine elektromechanische Feststellbremse.
Der Begriff Zwischenposition beschreibt weiterhin eine Übergangsposition der Bremse zwischen einem ersten Verstellbereich (erste Phase des Lösevorgang), in welchem eine durch die Bremse erzeugte Bremskraft vorliegt und einem zweiten Verstellbereich (zweite Phase des Lösevorgangs) in welchem keine Bremskraft vorliegt. In dieser Zwischenposition liegt der Bremskolben gerade noch an der Bremsscheibe/ Bremsbelag an, erzeugt jedoch im Wesentlichen keine Bremskraft mehr. Alternativ ist in der Zwischenposition der Bremskolben gerade von der Bremsscheibe/ Bremsbelag separiert, oder es liegt bereits ein minimales Spiel vor. In der Regel wird die Zwischenposition während einem Lösevorgang lediglich überfahren, d.h. die erste Phase und die zweite Phase des Lösevorgangs hängen direkt aneinander.
Während der zweiten Phase des Lösevorgangs der elektromechanischen Bremse wird wenigstens ein Referenzpunkt ermittelt, welcher in einem definierten Verhältnis zu der Ruheposition der elektromechanischen Bremse steht. Als definiertes Verhältnis kann bspw. eine räumliche Beziehung, wie ein bestimmter Abstand zur Ruheposition (insb. ein Abstand in mm oder ein Abstand gemessen in Drehwinkel eine Spindelantrieb) verstanden werden. Der Referenzpunkt liegt entsprechend im oben beschriebenen zweiten Verstellbereich (zweite Phase) der elektromechanischen Bremse, jedoch räumlich vor der Ruheposition und ist nicht identisch zu dieser. Die genannte Ermittlung des Referenzpunktes bezieht sich dabei auf die Erfassung der Situation, wenn die elektromechanische Bremse, bzw. eine definierter Bereich oder Komponente hiervor, den genannten Referenzpunkt erreicht oder überschreitet.
Erfindungsgemäß erfolgt die Ermittlung des Referenzpunktes unter Berücksichtigung einer die Arbeitsaktivität des Aktuators beschreibenden Kenngröße. Als Arbeitsaktivität (auch Leistungsaktivität, oder allgemein Aktivität) soll dabei einer Betriebsgröße des Aktuators verstanden werden, bspw. ein Abgabemoment des Aktuators. Das Abgabemoment des Aktuators korreliert stets mit dem in der elektromechanischen Bremse vorliegenden Lastmomentes. Die beschreibenden Kenngröße könnte daher bspw. eine Stromstärke und/oder eine Spannung und/oder eine Spannungsänderung des Aktuators umfassen. In diesem Verständnis wird der wenigstens eine Referenzpunkt der Bremse bspw. unter Berücksichtigung einer ein Abgabemoment des Aktuator beschreibenden Kenngröße, wie bspw. einer positiven Stromänderung, ermittelt. Das gemessene Stromsignal verhält sich proportional zur aktuellen Motorabgabemoments eines Stellermotors. Diese Eigenschaft wird dazu genutzt, um einen charakteristischen Verlauf des Strommesssignals zu bewerten. Die Erfindung umfasst dabei bspw. vorteilhafterweise die Einführung von mindestens einem charakteristischen Merkmal im Verlauf eines gemessenen Stromsignals eines Bremsaktuators, vor dem tatsächlichen Erreichen des tatsächlichen Endanschlags.
Weiterhin erfolgt eine Anpassung der Steuerung der elektromechanischen Bremse unter Berücksichtigung des ermittelten Referenzpunktes. Hierunter wird verstanden, dass der ermittelte Referenzpunkt bei der Steuerung der Bremse Verwendung findet. So erfolgt bspw. eine angepasste Ansteuerung zur Positionierung der elektromechanischen Bremse in der Ruheposition auf Basis des wenigstens einen ermittelten Referenzpunkte. Da bspw. die strukturelle Beziehung (bspw. der Abstand) des Referenzpunktes und der Ruheposition bekannt sind, kann die Steuerung des Bremsaktuators entsprechend angepasst werden, wenn der Referenzpunkt erreicht ist. So kann bspw. eine Verringerung der Antriebsgeschwindigkeit und/oder Antriebskraft umgesetzt werden. Hierdurch wird vorteilhaft ein Anschlagen der Bremse an Endanschlag reduziert, um Belastungen zu reduzieren und Defekte und damit verbundene Ausfälle zu vermeiden.
In einem Verfahrensschritt kann bspw. die Ermittlung der das Abgabemoment des Aktuators beschreibenden Kenngröße erfolgen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Referenzpunktes unter Berücksichtigung einer definierten Charakteristik der Kenngröße erfolgt, welche die Arbeitsaktivität des Aktuators beschreibt, insbesondere wenn diese Charakteristik einen definierten Schwellenwert übersteigt.
Hierunter ist zu verstehen, dass zur Ermittlung des Referenzpunktes überprüft wird, ob die relevante Kenngröße eine definierte Charakteristik aufweist. Als Charakteristik kann bspw. die absolute Höhe der vom Aktuator abgerufenen Stromstärke. Die Ermittlung des Referenzpunktes erfolgt in diesem Verständnis bspw. unter Berücksichtigung einer vom Aktuator beanspruchten absoluten Stromstärke des Aktuator, insb. unter Berücksichtigung dieser Größe, wenn die Stromstärke über einem Grenzwert liegt.
In einer möglichen Ausgestaltung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Referenzpunktes unter Berücksichtigung eines definierten Verhaltens und/oder eines definierten Musters der Kenngröße erfolgt, welche die Arbeitsaktivität des Aktuators beschreibt.
Hierunter ist zu verstehen, dass zur Ermittlung des Referenzpunktes überprüft wird, ob die relevante Kenngröße ein definiertes Verhalten und/oder ein definiertes Muster aufweist. Als Verhalten kann bspw. ein definierter Anstieg der Stromstärke verstanden werden. Ein definierter Anstieg kann bspw. eine Stromerhöhung um einen definierten Schwellenwert sein. Ein solcher ergibt sich bspw. dann, wenn die Spindelmutter neben dem regulären Gewinde einen zusätzlichen Gewindegang mit reduzierter Lauffähigkeit aufweist. Ein definierter Anstieg kann auch eine spezifische kontinuierliche Stromerhöhung sein. Ein solcher ergibt sich bspw. dann, wenn die Spindel (zumindest abschnittsweise) eine sich konisches verringernde Gewindeeinschnitt ausweist. Als Muster kann bspw. ein definierter zweifacher Anstieg der Stromstärke verstanden werden. Ein solcher ergibt sich bspw. dann, wenn die Spindelmutter neben dem regulären Gewinde zwei weitere Gewindeansätze mit reduzierter Lauffähigkeit aufweist. Die Ermittlung des Referenzpunktes erfolgt in diesem Verständnis bspw. unter Berücksichtigung einer spezifischen Erhöhung der Stromstärke des Aktuator, insb. unter Berücksichtigung einer Erhöhung der Stromstärke über einen definierten Schwellenwert.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Referenzpunktes unter Berücksichtigung einer zweiten Kenngröße erfolgt, wobei die zweite Kenngröße eine Evaluierung der Arbeitsaktivität des Aktuators unterstützt.
Hierunter wird verstanden, dass nunmehr zwei Kenngrößen berücksichtigt werden. Während die erste Kenngröße direkte die Arbeitsaktivität des Aktuators fokussiert, ermöglicht die zweite Kenngröße eine Evaluierung der durch die ersten Kenngröße ermittelten Arbeitsaktivität. Hierfür kann die zweite Kenngröße die Arbeitsaktivität des Aktuators ebenfalls direkt fokussierten. Hierdurch erhält man zwei Informationswerte, welche zur Steigerung der Aussagesicherheit bspw. miteinander verglichen werden können. In einer alternativen Ausführung beschreibt die zweite Kenngröße jedoch die Arbeitsaktivität nicht direkt, sondern indirekt. Die zweite Kenngröße dient in diesem Sinne der Ermittlung einer weiteren Information, mittels welcher indirekt eine Aussage bzgl. der Arbeitsaktivität abgeleitet werden kann. Zur zusätzlichen Verbesserung der Erkennung kann bspw. zusätzlich zum Stromsignal (erste Kenngröße) auch das Motorspannungssignal als zweite Kenngröße ausgewertet werden. Gilt für ΔU < UD, dann kann die Auswertung potenziell verfälscht werden, da auch eine sprungartige Erhöhung der Motorspannung zu einem Stromstieg führen kann. Die Spannung darf sich beim Stromanstieg nicht mehr als die Grenzspannung für Spannungsänderungen UD vergrößert haben. Typische Werte für: UD=0,1 V ... 2V
In einer alternativen Weiterbildung ist das Verfahren gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: Ermittlung eines weiteren Referenzpunktes bzgl. der Ruheposition während der zweiten Phase des Lösevorgangs, wobei die Ermittlung des weiteren Referenzpunktes unter Berücksichtigung einer eine Arbeitsaktivität des Aktuators beschreibenden Kenngröße erfolgt; Ermittlung einer Information bzgl. der Bewegung der elektromechanischen Bremse unter Berücksichtigung des Referenzpunktes und des weiteren Referenzpunktes.
Hierunter wird verstanden, dass ein zweiter Referenzpunkt ermittelt wird. Wie bereits der erste Referenzpunkt liegt dieser im zweiten Verstellbereich (zweite Phase des Lösevorgangs) der elektromechanischen Bremse vor der Ruheposition. Die Ermittlung des zweiten Referenzpunktes erfolgt ebenfalls mittels einer eine Arbeitsaktivität des Aktuators beschreibenden Kenngröße, bspw. der Stromstärke, der Spannung und/oder der Spannungsänderung des Aktuators. In vorteilhafter Weise wird dabei dieselbe Kenngröße herangezogen, wie bei Ermittlung des ersten Referenzpunktes. In diesem Verständnis beschreibt bspw. der erste Referenzpunkt eine charakteristische erste Änderung des Motorstrom sowie der zweite Referenzpunkt eine charakteristische zweite Änderung des Motorstrom des Aktuators der Bremse.
Vorteilhaft kann dabei unter Berücksichtigung des zeitlichen Abstands zwischen der ersten und zweiten charakteristischen Änderung eine Information bzgl. der Bewegungsgeschwindigkeit der elektromechanischen Bremse abgeleitet wird. Durch das erste Ansteigen des Stroms und bei der darauffolgenden nochmaligen Erhöhung des Lastmoments, kann die Endlage der Spindel robust detektiert werden. Durch die Kombination dieser Merkmale kann die Endlage von möglichen Defekten der Spindel unterschieden werden. Hierdurch wird die Möglichkeit einer Fehldetektion so gut wie ausgeschlossen werden. Weiter kann hierdurch auf die aktuelle Motorgeschwindigkeit geschlossen werden. Hierzu muss die Zeit zwischen der initialen Lasterhöhung und der zweiten Lasterhöhung gemessen werden. Durch die Zeit und in Kenntnis der Übersetzung, Spindelsteigung und den Abstand zwischen den zwei Gewinden, kann der Drehwinkel berechnet werden welcher für die Berechnung der Rotationsgeschwindigkeit benötigt wird. Dies kann zur Verbesserung der Steuerung und zur Stützung von Schätzgrößen verwendet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Verfahren gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt: Anfahren des Endanschlags als Einstellung einer Referenzposition für die elektromechanischen Bremse unter Einsatz des beschriebenen Verfahrens, um in einem anschließenden Verfahrensschritt einen Bremsbelag-Verschleißes mittels der Feststellbremse zu ermitteln.
In einer alternativen Ausgestaltung ist das Verfahren gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt: Anfahren des Endanschlags als Einstellung einer Referenzposition für eine elektromechanische Feststellbremse unter Einsatz des beschriebenen Verfahrens, um in einem anschließenden Verfahrensschritt die Feststellbremse zur Unterstützung einer hydraulischen Betriebsbremse zu nutzen, insbesondere bei einem Ausfall der hydraulischen Betriebsbremse und/oder zur Verstärkung der hydraulischen Betriebsbremse.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein. Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung, kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedene Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Als Vorrichtung kann daher zählen ein Assistenzsystem zur Ausführung eines automatischen Feststellprozesses, ein System zur Unterstützung und/oder Sicherstellung eines Abbremsvorgangs, oder ein zentrales oder dezentrales Steuergerät eingerichtet zur Ausführung einer der genannten Vorrichtungen. Als Vorrichtung kann weiterhin auch eine entsprechend ausgestaltete Bremsvorrichtung zählen, insbesondere eine elektromechanische Feststellbremse mit einer entsprechend ausgestalteten Kraftübertragungseinrichtung, bspw. einer angepassten Spindel und/oder einer angepassten Spindelmutter.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
In einer vorteilhaften Ausführung handelt es sich um eine Vorrichtung zum Betreiben einer elektromechanischen Brems zur Erzeugung einer Bremskraft für ein Kraftfahrzeug, wobei die elektromechanischen Bremse in Löserichtung mittels eines Aktuators in einem ersten Verstellbereich aus einer Bremsposition, in welcher eine Bremskraft zwischen dem Bremskolben und der Bremsscheibe erzeugt wird, in eine Zwischenposition, in welcher der Bremskolben von der Bremsscheibe separiert wird, verstellbar ist, und in einem anschließenden zweiten Verstellbereich aus der Zwischenposition in eine Ruheposition, in welcher sich ein definierte Abstand zwischen dem Bremskolben und der Bremsscheibe einstellt, verstellbar ist. Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung derart eingerichtet und ausgestaltet, dass diese im zweiten Verstellbereich vor der Ruheposition einen Referenzpunkt ausbildet, wobei in Löserichtung vor dem Referenzpunkt ein reguläres Lastmoment zur Verstellung der elektromechanischen Bremse eingestellt ist und nach dem Referenzpunkt ein erhöhtes Lastmoment zur Verstellung der elektromechanischen Bremse eingestellt ist.
Hierunter wird verstanden, dass die Vorrichtung derart eingerichtet und ausgestaltet ist, dass bei einem Lösen der elektromechanischen Bremse an einer ersten Position im zweiten Verstellbereich eine reguläre Arbeitsaktivität des Aktuators zur Verstellung der Bremse notwendig ist, und an einer zweiten Position eine erhöhte Arbeitsaktivität des Aktuators zur Verstellung der Bremse notwendig ist wird. Die genannte erste Position und die zweite Position sich räumlich zwischen der Zwischenposition und der Ruheposition, wobei die erste Position räumlich näher zur Zwischenposition und die zweite Position räumlich näher zur Ruheposition ist. In dem Bereich in Löserichtung vor dem Referenzpunkt liegt also bspw. eine definiertes erstes Lastmoment vor und damit wird ein erstes Abgabemoment des Aktuators benötigt. In dem Bereich nach dem Referenzpunkt liegt hingegen ein definiertes höheres Lastmoment vor und damit wird ein höheres Abgabemoment zur Verstellung der Bremse benötigt. Der Übergang an welchem sich die benötigte Arbeitsaktivität, bspw. das Abgabemoment des Aktuators verändert, wird als Referenzpunkt definiert.
Die differenzierenden Lastmomente können auf unterschiedliche Weisen erzeugt werden. Insbesondere hängt die konkrete Ausgestaltung von der Art der eingesetzten elektromechanischen Bremse und den darin verwendeten Komponenten ab. So ist bei einer elektromechanischen Feststellbremse mit einem Spindelgetriebe bspw. denkbar durch konstruktive Ansätze unterschiedliche Reibungen in verschiedenen Bereichen des Spindelgetriebes zu erzeugen. Mehrere Detailbeispiele hierzu sind in den Figuren gezeigt. Bei den vorgeschlagenen Alternativen handelt es sich um mindestens eine örtliche Schwergängigkeit der Gewindespindel. Diese sollen jedoch exemplarisch verstanden werden, da auch andere konstruktive Maßnahmen denkbar sind z.B. bei der Verwendung einem Kugelgewindetrieb, von Federelementen oder ähnlichem. Das heißt, der vorgestellte Ansatz ist nicht auf eine Feststellbremse mit Spindelgetriebe beschränkt. Vielmehr sollen auch andere Arten von elektromechanischen Bremsen hiervon umfasst werden. Diese können gänzlich andere Ausgestaltungen aufweisen, um die gewünschten bereichsweise unterschiedlichen Arbeitsaktivitäten des Aktuators zu erzielen. Bspw. seien hierzu Federelemente, veränderte Passungen, zusätzliche Reib- oder Schleifelemente, Hebelelemente, oder ähnliches benannt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Vorrichtung gekennzeichnet dadurch, dass ein Referenzpunkt den Beginn der Erhöhung des Lastmoments kennzeichnet, wobei der Referenzpunkt eine räumliche Beziehung zur Ruheposition definiert.
Hierunter wird verstanden, dass die Vorrichtung derart gestaltet ist, dass diese einen Referenzpunkt ausbildet, ab welchem eine Änderung das Lastmoments - und damit auch des korrespondierenden Abgabemoments des Aktuators - für eine weitere Verstellung der elektromechanischen Bremse auftritt. Dieser Referenzpunkt steht in einem definierten Verhältnis zu der Ruheposition der elektromechanischen Bremse steht. Als definiertes Verhältnis wird insbesondere eine räumliche Beziehung, wie ein bestimmter Abstand zur Ruheposition verstanden werden. Als bestimmter Abstand zur Ruheposition kann bspw. ein Abstand in mm oder auch ein Abstand gemessen in Drehwinkel eine Spindelantrieb verstanden werden. Der Referenzpunkt liegt entsprechend im oben beschriebenen zweiten Verstellbereich (zweite Phase) der elektromechanischen Bremse, jedoch räumlich vor der Ruheposition und ist nicht identisch zu dieser.
In einer möglichen Ausgestaltung ist die Vorrichtung gekennzeichnet dadurch, dass die elektromechanischen Bremse eine Spindel und eine Spindelmutter zur Verstellung eines Bremskolbens zur Erzeugung einer Bremskraft umfasst, wobei die Spindel einen ersten Gewindeabschnitt aufweist, welcher derart auf ein Gewinde der Spindelmutter abgestimmt ist, dass dieser eine definierte Lauffähigkeit erzeugt, und die Spindel einen zweiten Gewindeabschnitt aufweist, welcher derart auf das Gewinde der Spindelmutter abgestimmt ist, dass dieser eine charakteristische Änderung der Lauffähigkeit erzeugt.
Hierunter wird verstanden, dass die Änderung der Arbeitsaktivität des Aktuators durch örtliche Schwergängigkeit in der Gewindespindel erzielt wird. In vorteilhafter Weise wird hierbei das Gewinde der Spindel charakteristisch verändert. Dies kann zum Beispiel, bei einer durch Drehen hergestellten Gewindespindel, mittels eines weniger tief geschnittener Gewindebereich erzeugt werden. Während die Spindel regulär eine definierte erste Lauffähigkeit (Leichtgängigkeit) aufweist, ist in besagtem Bereich eine Erschwerung der Lauffähigkeit geschaffen (Verringerung der Leichtgängigkeit oder Erzeugung einer Schwergängigkeit), um ein erhöhtes Lastmoment, bzw. Abgabemoment des Aktuators in diesem Bereich abzurufen. Die hierdurch erzeugte charakteristische Änderung der Lauffähigkeit des Gewindes wird bei einem Überfahren dieser Stelle, bzw. dieses Bereichs durch einen charakteristisch höheren Motorstrom erkannt. Insbesondere ist der Bereich, welcher die erste Lauffähigkeit (Leichtgängigkeit) aufweist, in vorteilhafter Weise räumlich bzw. baulich näher zur Bremsposition, bzw. Zwischenposition und der Bereich, welcher die zweite Lauffähigkeit (Schwergängigkeit) aufweist, räumlich bzw. baulich näher zur Ruheposition.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Vorrichtung gekennzeichnet dadurch, dass die elektromechanischen Bremse eine Spindel und eine Spindelmutter zur Verstellung eines Bremskolbens zur Erzeugung einer Bremskraft umfasst, wobei die Spindelmutter einen ersten Gewindeabschnitt aufweist, welcher derart auf ein Gewinde der Spindel abgestimmt ist, dass dieser eine definierte Lauffähigkeit erzeugt, und die Spindelmutter einen zweiten Gewindeabschnitt aufweist, welcher derart auf das Gewinde der Spindel abgestimmt ist, dass dieser eine charakteristische Änderung der Lauffähigkeit erzeugt.
Hierunter wird verstanden, dass die Änderung des Lastmomentes, bzw. der Arbeitsaktivität des Aktuators durch örtliche Schwergängigkeit in der Gewindespindel erzielt wird. In vorteilhafter Weise wird hierbei das Gewinde der Spindelmutter charakteristisch verändert. Bspw. wird ein zusätzlicher Gewindegang eingefügt. In vorteilhafter Weise weist dieser Gewindegang eine höhere Reibung auf, bspw. durch ein reduzierte Gewindespiel. Hierdurch wird eine Schwergängigkeit geschaffen, die beim Überfahren der Stelle zu einer charakteristischen Änderung des Abgabemoments des Aktuators führt und somit identifiziert werden kann. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass nicht zwingend ein zusätzlicher Gewindegang eingefügt werden muss, vielmehr ist auch ein durchgehender Gewindebereich denkbar, der einen Teilbereich umfasst, welcher eine entsprechende charakteristische Änderung aufweist.
In einer alternativen Weiterbildung ist die Vorrichtung gekennzeichnet dadurch, dass die Spindelmutter einen dritten Gewindeabschnitt aufweist, welcher derart auf das Gewinde der Spindel abgestimmt ist, dass dieser eine zweite charakteristische Änderung der Lauffähigkeit erzeugt.
Hierdurch wird verstanden, dass die Spindel mehrere Veränderungen umfasst, die mehrere Schwergängigkeiten in der Gewindespindel erzeugen. So ist bspw. wenigen Millimeter nach dem ersten reibungserhöhenden Gewindegang ein zweiter weiterer Gewindegang in ähnlicher Ausführung angeordnet, welches zu einer zusätzlichen Vergrößerung der Reibung und dem damit korrespondierenden Lastmoments führt. Durch das erste Ansteigen des Stroms und bei der darauffolgenden nochmaligen Erhöhung des Lastmoments, bzw. des Abgabemoments des Aktuators, kann die Endlage der Spindel robust detektiert werden. Durch die Kombination dieser Merkmale kann die Endlage von möglichen Defekten der Spindel unterschieden werden. Hierdurch wird die Möglichkeit einer Fehldetektion so gut wie ausgeschlossen werden. Außerdem kann hierbei auch noch auf die aktuelle Motorgeschwindigkeit geschlossen werden. Hierzu muss die Zeit zwischen der initialen Lasterhöhung und der zweiten Lasterhöhung gemessen werden. Durch die Zeit und in Kenntnis der Übersetzung, Spindelsteigung und den Abstand zwischen den zwei Gewinden, kann der Drehwinkel berechnet werden welcher für die Berechnung der Rotationsgeschwindigkeit benötigt wird. Dies kann zur Verbesserung der Steuerung und zur Stützung von Schätzgrößen verwendet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Vorrichtung gekennzeichnet dadurch, dass bei dem Lösen der elektromechanischen Bremse an der ersten Position lediglich der erste Gewindeabschnitt der Spindel, bzw. der erste Gewindeabschnitt der Spindelmutter in Eingriff ist, und an der zweiten Position zumindest auch der zweite Gewindeabschnitt der Spindel, bzw. der zweite Gewindeabschnitt der Spindelmutter in Eingriff ist
Ausführungsformen
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeit der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren.
Von den Figuren zeigt:

1 eine schematische Schnittansicht einer Bremsvorrichtung mit einer automatischen Feststellbremse in „motor on caliper“ Bauweise; und
2 eine Detaildarstellung einer automatischen Feststellbremse entsprechend dem Stand der Technik; und
3 eine Detaildarstellung einer automatischen Feststellbremse entsprechend einer erste Ausgestaltung der Erfindung; und
4 eine Detaildarstellung einer automatischen Feststellbremse entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung; und
5 eine Detaildarstellung einer automatischen Feststellbremse entsprechend einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung; und
6 eine Darstellung der Verfahrensschritte einer Ausführungsform der Erfindung.

1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Bremsvorrichtung 1 für ein Fahrzeug. Die Bremsvorrichtung 1 weist dabei eine automatisierte Feststellbremse 13 auf (auch automatische Feststellbremse oder automatisierte Parkbremse, kurz APB genannt), die mittels eines elektromechanischen Aktuators 2 (Elektromotor), eine Klemmkraft zum Festsetzen des Fahrzeugs ausüben kann. Der elektromechanische Aktuator 2 der dargestellten Feststellbremse 13 treibt hierfür eine in einer axialen Richtung gelagerte Spindel 3, insbesondere eine Gewindespindel, an. An ihrem dem Aktuator 2 abgewandten Ende ist die Spindel 3 mit einer Spindelmutter 4 versehen, die im zugespannten Zustand der automatisierten Feststellbremse 13 an dem Bremskolbens 5 anliegt. Die Feststellbremse 13 übertragt auf diese Weise eine Kraft auf die Bremsbeläge 8, 8`, bzw. die Bremsscheibe 7. Die Spindelmutter liegt dabei an einer inneren Stirnseite des Bremskolbens 5 (auch Rückseite des Bremskolbenbodens oder innerer Kolbenboden genannt) an. Die Spindelmutter 4 wird bei einer Drehbewegung des Aktuators 2 und einer resultierenden Drehbewegung der Spindel 3 in der axialen Richtung verschoben. Die Spindelmutter 4 und der Bremskolben 5 sind in einem Bremssattel 6 gelagert, der eine Bremsscheibe 7 zangenartig übergreift.
Die Ansteuerung des Feststellbremsaktuators 2 erfolgt mittels eines Steuergeräts 9, bei dem es sich bspw. um ein Steuergerät eines Fahrdynamiksystems, wie ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) handeln kann. Das Steuergerät 9 kann mehrere Steuereinheiten umfassen, wobei bspw. jede Steuereinheit einen Aktuator 2 separat ansteuert. Entsprechend der Separierung in eine erste und eine zweite Steuereinheit, kann das Steuergerät 9 baulich auf ein oder mehrere Geräten verteilt werden.
Die automatisierte Feststellbremse 13 ist bspw. wie abgebildet als „motor on caliper“ System ausgebildet und mit der Betriebsbremse 14 kombiniert. Die Betriebsbremse 14 ist in 1 als hydraulisches System ausgestaltet, wobei der hydraulische Aktuator 10 durch die ESP-Pumpe oder einen elektromechanischen Bremskraftverstärker (bspw. Bosch iBooster) unterstützt oder durch diese umgesetzt werden kann. Auch weitere Ausführungsformen des Aktuators 10 sind denkbar, bspw. in Form einer sogenannten IPB (Integrated Power Brake). Zum Aufbau einer Bremskraft mittels der hydraulischen Betriebsbremse 14 wird ein Medium 11, insbesondere eine im Wesentlichen inkompressible Bremsflüssigkeit 11, in einen durch den Bremskolben 5 und den Bremssattel 6 begrenzten Fluidraum gepresst. Der Bremskolben 5 ist gegenüber der Umgebung mittels eines Kolbendichtring 12 abgedichtet.
Bei einer Ansteuerung der automatisierten Feststellbremse 13 in Schließrichtung müssen zuerst der Leerweg bzw. das Lüftspiel überwunden werden, bevor eine Bremskraft aufgebaut werden kann. Als Leerweg wird bspw. der Abstand bezeichnet, den die Spindelmutter 4 durch die Rotation der Spindel 3 überwinden muss, um in Kontakt mit dem Bremskolben 5 zu gelangen. Als Lüftspiel wird der Abstand zwischen den Bremsbelägen 8, 8` und der Bremsscheibe 7 bei Scheibenbremsanlagen von Kraftfahrzeugen bezeichnet. Am Ende einer derartigen Vorbereitungsphase sind die Bremsbeläge 8, 8` an die Bremsscheibe 7 angelegt und der Kraftaufbau beginnt bei einer weiteren Ansteuerung. 1 zeigt den Zustand des bereits überwundenen Leerwegs und Lüftspiels.
Bei einer Ansteuerung der automatisierten Feststellbremse 13 in Löserichtung wird die Spindelmutter 4 durch Rotation der Spindel 3 in die entgegen gesetzte Richtung verstellt, bis die Endposition (auch Ruheposition genannt) erreicht ist. Gewindespindeln besitzen i.d.R. einen mechanischen Endanschlag, der den axialen Hub der Spindelmutter in Löserichtung der Parkbremse einschränkt.
2 zeigt eine Detaildarstellung einer automatischen Feststellbremse entsprechend dem Stand der Technik. Die Feststellbremse 13 umfasst dabei einen Aktuator 2 der eine Spindel 3 antreibt. Durch die Drehung der Spindel 3 wird eine Spindelmutter 4 verstellt. Die Spindel 3 weist weiterhin einen Endanschlag 31 auf, welcher eine Bewegung der Spindelmutter 4 in Löserichtung begrenzt. Bei einer Verstellung in Schließrichtung wirkt die Spindelmutter 4 auf den Bremskolben 5. Zur Übertragung der Bewegung bzw. Kraft weist die Spindelmutter 4 ein Innengewinde 41a auf, welche mit dem Gewinde der Spindel 3 verzahnt ist. Das Innengewinde 41a der Spindelmutter 4 ist entsprechend als Gegengewinde zum Gewinde der Spindel 3 ausgestaltet. Das Innengewinde 41a erstreckt sich in der Regel nicht über den gesamten Bereich der Spindelmutter 4, sondern ist zumeist nur in einem Teilbereich der Spindelmutter 4 ausgestaltet. Hierbei ist anzumerken, dass das Gewinde im Stand der Technik - falls es nur über einen Teilbereich der Spindelmutter 4 ausgebildet ist - stets zumindest über einen derartigen Teilbereich ausgebildet ist, so dass auch bei einer Verstellung der Feststellbremse in Schließrichtung dieser Teilbereich stets in vollem Eingriff mit dem Gewinde der Spindel 3 steht, zumindest in ausreichendem Maße im Eingriff mit dem Gewinde der Spindel 3 steht, um eine bauteilkonforme und in der Höhe definierte Kraftübertragung zu ermöglichen. Im dargestellten Stand der Technik - in Bezug auf die dargestellte Figur - ist der Gewindeabschnitt 41a in der rechten Hälfte des Spindelmutter 4 ausgebildet. Bei einer Verstellung der Spindelmutter 4 in Schließrichtung der Feststellbremse, d.h. nach links in der dargestellten Figur verbleibt der Gewindeabschnitt 41a dabei vollständig in Eingriff mit dem Gewinde der Spindel 3.
3 zeigt eine Detaildarstellung einer automatischen Feststellbremse entsprechend einer erste Ausgestaltung der Erfindung. Die Spindelmutter 4 umfasst hierbei bspw. im vorderen Bereich mit einem zusätzlichen Gewindegang, der eine höhere Reibung z.B. durch ein reduziertes Gewindespiel aufweist.
Die Spindelmutter 4 weist in 3 also - neben dem regulären Gewindeabschnitt 41a - einen zweiten Gewindeabschnitt 41b. Dieser zweite Gewindeabschnitt 41b ist so ausgestaltet, dass die benötigte Arbeitsaktivität des Aktuators 2 für eine Bewegung der Feststellbremse erhöht wird, wenn sowohl der erste Gewindeabschnitt 41a als auch der zweite Gewindeabschnitt 41b mit dem Gewinde der Spindel 3 im Eingriff stehen. Die Erhöhung bezieht sich hierbei auf einen Vergleich mit der Situation, in der nur der ersten Gewindeabschnitt 41a mit dem Gewinde der Spindelmutter 3 in Eingriff steht. Bspw. ist der zweite Gewindeabschnitt 41b so ausgestaltet, dass dieser eine höhere Reibung z.B. durch ein reduziertes Gewindespiel aufweist.
Hier sei auf folgendes hingewiesen: Bei der beschriebenen Ausführungsform handelt es sich um mindestens eine örtliche Schwergängigkeit einer Gewindespindel. Diese sollen jedoch exemplarisch verstanden werden, da auch andere konstruktive Maßnahmen denkbar sind z.B. bei der Verwendung einem Kugelgewindetrieb, von Federelementen oder ähnlichem.
Weiterhin ist in der in 3 dargestellten Ausgestaltung vorgesehen, dass der zweite Gewindeabschnitt 41b derart ausgebildet und positioniert ist, dass dieser nur in definierten Positionen, bzw. Bereichen der Feststellbremse 13 im Eingriff mit dem Gewinde der Spindel 3 ist. So ist bspw. in der Bremsposition der Feststellbremse 13 die Spindelmutter 4 - in Bezug auf die dargestellte Figur - so weit nach links verschoben, dass der zweite Gewindeabschnitt 41b nicht mit dem Gewinde der Spindel 3 in Eingriff steht und folglich keine Wirkung (d.h. bspw. kein erhöhtes Lastmoment am Aktuator 2) erzeugt. Bei einer Bewegung der Feststellbremse in Löserichtung, gelangt der zweite Gewindeabschnitt 41b - wie in der in 3 dargestellten Position - kurz vor Erreichen der Ruheposition, in Eingriff mit dem Gewinde der Spindel 3 und erzeugt die charakteristische Wirkung (d.h. bspw. erhöhtes Lastmoment am Aktuator). Dieser Punkt wird als Referenzpunkt definiert. Die beiden Bauteile Spindel 3 und Spindelmutter 4 sind im Detail bekannt, bspw. inkl. Position Endanschlag 31 sowie Spindellänge, bzw. Abstand des Gewindebeginns zum Endanschlag 31 der Spindel 3, sowie Position und Länge des zweiten Gewindeabschnitts 41b der Spindelmutter 4. Entsprechend kann der verbleibende Abstand der Spindelmutter 4 zum Endanschlag 31 bei einem erkannten Referenzpunkt ermittelt werden. Diese Information kann wiederum für und bei der Ansteuerung der Feststellbremse 13 eingesetzt werden. Bspw. wird bei einem erkannten charakteristischen Stromanstieg des Aktuators 2 erkannt, dass aktuell der Referenzpunkt überfahren wird. Da damit der verbleibende Abstand bis zum Ruhepunkt der Feststellbremse 13 bzw. Endanschlag 31 der Spindel 3 bekannt ist, wird bspw. die Drehwinkelgeschwindigkeit des Aktuators 2 reduziert, um einen mechanischen Impuls bei einem Anfahren des Endanschlags zu verringern. Alternativ kann die Steuerung sogar so verändert werden, dass aus dem verbleibenden Abstand ein entsprechender Drehwinkel berechnet wird und die Ansteuerung des Aktuators 2 auf diesen Drehwinkel angepasst wird, so dass im Wesentlichen kein Kraftstoß auf den Endanschlag 31 erfolgt. Idealerweise wird ein impulsfreies Angleiten der Spindelmutter 4 an den Endanschlag 31 der Spindel 3 ermöglicht, um einerseits die mechanischen Belastungen zu reduzieren, zum anderen jedoch die finale Endposition exakt einzustellen. Dies ist bspw. relevant für eine anschließende hochgenaue Positionierung der Feststellbremse aus dieser Position heraus.
4 zeigt eine Detaildarstellung einer automatischen Feststellbremse entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung. Diese Ausführung unterscheidet sich von Figure 3 darin, dass bei der Spindelmutter 4 wenigen Millimeter nach dem Gewindeabschnitt 41b ein weiteres Gewinde 41c in ähnlicher Ausführung angeordnet wird, welches zu einer zusätzlichen Vergrößerung der Reibung und dem damit korrespondierenden Lastmoments des Aktuators 2 führt.
Durch das erste Ansteigen des Stroms und der darauffolgenden nochmaligen Erhöhung des Lastmoments, kann die Position der Spindelmutter 4, bzw. Endlage der Spindel 3 äußerst robust detektiert werden. Durch die Kombination dieser Merkmale kann weiterhin die Erkennung der Position Spindelmutter 4 am Referenzpunkt, bzw. an den Referenzpunkten, von möglichen Defekten des Spindelgetriebes unterschieden werden. Hierdurch kann die Möglichkeit einer Fehldetektion weiter reduziert werden.
Außerdem kann hierdurch die aktuelle Motorgeschwindigkeit ermittelt werden. Hierzu muss die Zeit zwischen der initialen Lasterhöhung (aufgrund des Gewindeabschnitts 41c) und der zweiten Lasterhöhung (aufgrund des Gewindeabschnitts 41b) gemessen werden. Durch die Zeit und in Kenntnis der Übersetzung, Spindelsteigung und des Abstands zwischen den zwei Gewindebereichen 41b und 41c, kann der Drehwinkel berechnet werden welcher für die Berechnung der Rotationsgeschwindigkeit benötigt wird. Dies kann zur Verbesserung der Steuerung und zur Stützung von Schätzgrößen verwendet werden.
5 zeigt eine Detaildarstellung einer automatischen Feststellbremse entsprechend einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung. Die Spindel 3 umfasst hierbei bspw. im hinteren Bereich eine adaptieren Gewindebereich, der eine höhere Reibung z.B. durch ein reduziertes Gewindespiel aufweist.
Die Spindel 3 wird also -neben dem regulären Gewindebereich 32a - einen weiteren Gewindebereich 32b kurz vor dem Endanschlag 31 (bspw. letzte 3 bis 5 Gewindegänge), welcher verändert ausgeführt wird, um eine höhere Reibung zu erzielen. Dies führt zu einem definierten Anstieg des Antriebstroms des Aktuators 2, wenn die Spindelmutter 4 mit diesem Gewindebereich 32b in Eingriff gelangt. Die Erhöhung der Reibung kann bspw. dadurch bewirkt werden, dass bei einer durch Drehen hergestellten Gewindespindel, ein weniger tief geschnittener Gewindebereich ausgebildet wird. In vorteilhafter Weise ist der Gewindebereich 32b weiterhin konisch ausgeführt, das heißt die Reibung nimmt im Verlauf des Gewindebereichs 32b bspw. stetig zu. Wenn der konische Bereich der Spindel 3 durch die Spindelmutter 4 angefahren wird, steigt der Motorstrom des Aktuators 2 kontinuierlich an. Durch das Ansteigen selbst und durch den geometrisch definierten Anstieg des Stroms, kann die Endlage der Spindel 3, bzw. der Spindelanschlag 31 robust detektiert werden. Durch die Kombination dieser Merkmale kann die Endlage von möglichen Defekten der Spindel 3 unterschieden werden. Hierdurch wird die Möglichkeit einer Fehldetektion so gut wie ausgeschlossen werden.
In 6 ist eine Darstellung der Verfahrensschritte einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Hierbei erfolgt in einem ersten Schritt S1 der Start des Verfahrens. In einem nächsten Schritt S2 erfolgt die Ausführung eines Lösevorgangs der elektromechanischen Bremse, bspw. der Feststellbremse. In der anschließenden Bedingung B1 wird überprüft, ob eine positive Stromänderung vorliegt. Hierunter wird verstanden, dass eine Stromerhöhung des die Feststellbremse in Löserichtung antreibenden Aktuators erkannt wird. Ist dies nicht der Fall (N-Abzweig) wird weiterhin der Verfahrensschritt S2 ausgeführt und die elektromechanische Bremse weiterhin regulär in Löserichtung angesteuert. Ist die Bedingung B1 jedoch erfüllt (Y-Abzweig), wird in einer weiteren Bedingung B2 überprüft, ob eine positive Spannungsänderung vorliegt. Ist die Bedingung B2 erfüllt (Y-Abzweig), wird in einer nächsten Bedingung überprüft, ob das vorliegende Stromverhalten einem erwarteten Stromverhalten entspricht. Bspw. kann überprüft werden, ob das ermittelte Stromprofil im Wesentlichen einem definierten Muster entspricht. Ist dies der Fall (Y-Abzweig), so wird auf das Überfahren eines (oder mehrerer) Referenzpunkte erkannt. In einem nächsten Schritt S3 wird entsprechend und unter Berücksichtigung der erkannten Referenzpunkte die gewünschte Endposition der Feststellbremse ermittelt. In einem Schritt S4 wird der Abschluss des Lösevorgangs definiert und ausgeführt. Bspw. wird die finale Ansteuerung der Feststellbremse ermittelt und umgesetzt, um den Endanschlag der Spindel in geeigneter Weise (d.h. insbesondere exakt und möglichst ohne übertragenen Kraftimpuls) anzufahren. Mit dem Schritt S5 wird das Verfahren im Anschluss beendet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014220252 A1 [0002]
DE 102016208583 A1 [0003]
DE 102016208605 A1 [0004]
DE 102017210893 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer elektromechanischen Bremse (13) zur Erzeugung einer Bremskraft für ein Kraftfahrzeug, wobei die elektromechanischen Bremse (13) bei einem Lösevorgang mittels eines Aktuators (2) während einer ersten Phase aus einer Bremsposition, in welcher eine Bremskraft zwischen dem Bremskolben (5) und der Bremsscheibe (7) erzeugt wird, in eine Zwischenposition, in welcher der Bremskolben (5) von der Bremsscheibe (7) separiert wird, verstellt wird, und während einer anschließenden zweiten Phase aus der Zwischenposition in eine Ruheposition, in welcher sich ein definierte Abstand zwischen dem Bremskolben (5) und der Bremsscheibe (7) einstellt, verstellt wird, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: - Ermittlung eines Referenzpunktes bzgl. der Ruheposition während der zweiten Phase des Lösevorgangs, wobei die Ermittlung des Referenzpunktes unter Berücksichtigung einer eine Arbeitsaktivität des Aktuators (2) beschreibenden Kenngröße erfolgt; - Anpassung der Steuerung der elektromechanischen Bremse (13) unter Berücksichtigung des ermittelten Referenzpunktes.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Referenzpunktes unter Berücksichtigung einer definierten Charakteristik der Kenngröße erfolgt, welche die Arbeitsaktivität des Aktuators (2) beschreibt, insbesondere wenn diese Charakteristik einen definierten Schwellenwert übersteigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Referenzpunktes unter Berücksichtigung eines definierten Verhaltens und/oder eines definierten Musters der Kenngröße erfolgt, welche die Arbeitsaktivität des Aktuators (2) beschreibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des Referenzpunktes unter Berücksichtigung einer zweiten Kenngröße erfolgt, wobei die zweite Kenngröße eine Evaluierung der Arbeitsaktivität des Aktuators (2) unterstützt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: - Ermittlung eines weiteren Referenzpunktes bzgl. der Ruheposition während der zweiten Phase des Lösevorgangs, wobei die Ermittlung des weiteren Referenzpunktes unter Berücksichtigung einer eine Arbeitsaktivität des Aktuators (2) beschreibenden Kenngröße erfolgt; - Ermittlung einer Information bzgl. der Bewegung der elektromechanischen Bremse (13) unter Berücksichtigung des Referenzpunktes und des weiteren Referenzpunktes.
Vorrichtung, die eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 6 zum Betreiben einer elektromechanischen Bremse (13) zur Erzeugung einer Bremskraft für ein Kraftfahrzeug, wobei die elektromechanischen Bremse (13) in Löserichtung mittels eines Aktuators (2) in einem ersten Verstellbereich aus einer Bremsposition, in welcher eine Bremskraft zwischen dem Bremskolben (5) und der Bremsscheibe (7) erzeugt wird, in eine Zwischenposition, in welcher der Bremskolben (5) von der Bremsscheibe (7) separiert wird, verstellbar ist, und in einem anschließenden zweiten Verstellbereich aus der Zwischenposition in eine Ruheposition, in welcher sich ein definierte Abstand zwischen dem Bremskolben (5) und der Bremsscheibe (7) einstellt, verstellbar ist, gekennzeichnet dadurch, dass die Vorrichtung derart eingerichtet und ausgestaltet ist, dass diese im zweiten Verstellbereich vor der Ruheposition einen Referenzpunkt ausbildet, wobei in Löserichtung vor dem Referenzpunkt ein reguläres Lastmoment zur Verstellung der elektromechanischen Bremse (13) eingestellt ist und nach dem Referenzpunkt ein erhöhtes Lastmoment zur Verstellung der elektromechanischen Bremse (13) eingestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass ein Referenzpunkt den Beginn der Erhöhung des Lastmoment kennzeichnet, wobei der Referenzpunkt eine räumliche Beziehung zur Ruheposition definiert.
Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8, gekennzeichnet dadurch, dass die elektromechanischen Bremse (13) eine Spindel (3) und eine Spindelmutter (4) zur Verstellung eines Bremskolbens (5) zur Erzeugung einer Bremskraft umfasst, wobei die Spindel (3) einen ersten Gewindeabschnitt (32a) aufweist, welcher derart auf ein Gewinde der Spindelmutter (4) abgestimmt ist, dass dieser eine definierte Lauffähigkeit erzeugt, und die Spindel (3) einen zweiten Gewindeabschnitt (32b) aufweist, welcher derart auf das Gewinde der Spindelmutter (4) abgestimmt ist, dass dieser eine charakteristische Änderung der Lauffähigkeit erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 9, gekennzeichnet dadurch, dass die elektromechanischen Bremse (13) eine Spindel (3) und eine Spindelmutter (4) zur Verstellung eines Bremskolbens (5) zur Erzeugung einer Bremskraft umfasst, wobei die Spindelmutter (4) einen ersten Gewindeabschnitt (41a) aufweist, welcher derart auf ein Gewinde der Spindel (3) abgestimmt ist, dass dieser eine definierte Lauffähigkeit erzeugt, und die Spindelmutter (4) einen zweiten Gewindeabschnitt (41b) aufweist, welcher derart auf das Gewinde der Spindel (3) abgestimmt ist, dass dieser eine charakteristische Änderung der Lauffähigkeit erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass die Spindelmutter (4) einen dritten Gewindeabschnitt (41c) aufweist, welcher derart auf das Gewinde der Spindel (3) abgestimmt ist, dass dieser eine zweite charakteristische Änderung der Lauffähigkeit erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 11, gekennzeichnet dadurch, dass bei dem Lösen der elektromechanischen Bremse (13) an der ersten Position lediglich der erste Gewindeabschnitt (32a) der Spindel (3), bzw. der erste Gewindeabschnitt (41a) der Spindelmutter (4) in Eingriff ist, und an der zweiten Position zumindest auch der zweite Gewindeabschnitt (32b) der Spindel (3), bzw. der zweite Gewindeabschnitt (41b) der Spindelmutter (4) in Eingriff ist.