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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine elektrisch
betätigbare
Fahrzeugbremse und ein Verfahren zur Steuerung einer elektrisch
betätigbaren
Fahrzeugbremse. Die Fahrzeugbremse umfasst einen Bremskolben, der
auf wenigstens einen Reibbelag wirkt und aus einer Ruhestellung
in eine Betätigungsstellung
verschiebbar ist, in der der Bremskolben den Reibbelag gegen ein
mit einem Rad des Kraftfahrzeuges drehfest zu verbindendes Drehglied
der Fahrzeugbremse anlegt, und eine von einem Elektromotor angetriebene,
auf den Bremskolben wirkende Getriebeeinheit zum Betätigen des
Bremskolbens, wobei der Elektromotor durch eine elektronische Steuereinheit
anzusteuern ist, die auch dazu eingerichtet ist, Betriebsparameter
des Fahrzeugs, des Elektromotors und/oder der Fahrzeugbremse zu
erfassen. Die Erfindung betrifft ferner eine elektrisch betätigbare Fahrzeugbremse,
die zusätzlich
mit einer Einrichtung zur Festlegung der Ruhestellung des Bremskolbens ausgestattet
ist, in der ein vorbestimmtes, gewünschtes Bremslüftspiel
konstant gehalten wird.
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Derartige elektrisch betätigbare
Fahrzeugbremsen sind in verschiedenen Ausführungsformen aus dem Stand
der Technik bekannt. Die bei diesen Scheibenbremsen im Rahmen eines
Bremsvorgangs auftretenden Kräfte
lassen sich in Klemmkraft (auch Axialkraft, Querkraft, Zuspannkraft
oder Normalkraft genannt) und Umfangskraft (auch Reibkraft genannt) unterteilen.
Als Klemmkraft wird diejenige Kraftkomponente bezeichnet, welche
von einer Bremsbacke senkrecht zur Ebene der Bremsscheibe in die
Bremsscheibe eingeleitet wird. Unter der Umfangskraft hingegen versteht
man diejenige Kraftkomponente, welche aufgrund der Bremsreibung
zwischen einem Reibbelag der Bremsbacke und der Bremsscheibe in Umfangsrichtung
der Bremsscheibe auf die Bremsbacke wirkt. Durch Multiplikation
der Umfangskraft mit dem Abstand des Angriffspunkts der Umfangskraft
von der Drehachse der Räder
lässt sich
das Bremsmoment ermitteln.
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Bei einer aus der
WO 99/05011 bekannten Scheibenbremse
wird die Klemmkraft entweder hydraulisch oder mittels eines Elektromotors
erzeugt. Im Falle einer hydraulischen Klemmkrafterzeugung wird ein
unter Druck gesetztes Hydraulikfluid in eine in einem Gehäuse der
Scheibenbremse ausgebildete Hydraulikkammer eingeleitet. Ein in
der Hydraulikkammer verschieblich aufgenommener Hohlkolben einer
Aktuatoreinrichtung wird von dem Hydraulikfluid in Richtung auf
eine der beiden Bremsbacken bewegt und bringt diese in Reibungseingriff
mit der Bremsscheibe. Da die Scheibenbremse als Schwimmsattel-Scheibenbremse ausgestaltet
ist, wird in bekannter Weise auch die nicht unmittelbar mit dem
Kolben zusammenwirkende Bremsbacke gegen die Bremsscheibe angelegt.
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Bei einer elektromotorischen Klemmkrafterzeugung
wird die Rotationsbewegung einer Motorwelle zunächst mittels eines Planetengetriebes
untersetzt und anschließend
mittels einer innerhalb des Hohlkolbens angeordneten Mutter-Spindel-Anordnung
der Aktuatoreinrichtung in eine Translationsbewegung umgesetzt.
Der Hohlkolben wird von dieser Translationsbewegung erfasst und überträgt die Translationsbewegung
auf eine der beiden Bremsbacken, welche daraufhin gegen die Bremsscheibe
angelegt wird. Bei dieser Fahrzeugbremse ist bei nicht betätigter Bremse
eine bei der elektromotorischen Bremsbetätigung auf den Bremskolben
wirkende Mutter der Mutter-Spindel-Anordnung in einem definierten
Abstand zu dem in seiner Ruhestellung positionierten Bremskolben
angeordnet. Um eine optimale Funktion der Fahrzeugbremse zu gewährleisten, sollte
dieser Abstand möglichst
exakt eingestellt sein, da ein zu großer Abstand zur einer Verlängerung
der Ansprechzeit der Bremse führt,
während
bei zu geringem Abstand ein Restschleifmoment zwischen der sich
drehenden Bremsscheibe und den Reibbelägen entstehen könnte.
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Bei allen bekannten elektrisch betätigbaren Scheibenbremsen
tritt das grundsätzliche
Problem auf, dass sich der Abstand zwischen den Reibbelägen und
der Bremsscheibe bei nicht betätigter
Bremse, das sogenannte Bremslüftspiel,
infolge des Verschleißes
der Reibbeläge
vergrößert und
dadurch die Ansprechzeit der Bremse verlängert wird. Ferner besteht
bei Bremsenanordnungen von der aus der
WO 99/05011 bekannten Art, bei denen
die Ruhestellung des Bremskolbens nicht mit Hilfe eines auf den
Kolben wirkenden Elements der Getriebeeinheit, sondern mittels einer
separaten Einrichtung festgelegt wird, das Problem, dass sich der
definierte Abstand zwischen dem bei einer elektromotori schen Bremsbetätigung auf
den Bremskolben wirkenden Bauteil der Aktuatoreneinrichtung und
dem Bremskolben im Verlauf der Betriebsdauer der Fahrzeugbremse
in unerwünschter
Weise verkleinern oder vergrößern kann.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die
Betriebssicherheit einer elektrisch betätigbaren Scheibenbremse zu
erhöhen
und insbesondere kurze Ansprechzeiten der Bremse im Bremsbetrieb
zu gewährleisten.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Zur Lösung dieses Problems wird erfindungsgemäß eine elektrisch
betätigbare
Fahrzeugbremse mit den im Anspruch 1 bzw. Anspruch 4 angegebenen
Merkmalen sowie ein Verfahren zur Steuerung einer elektrisch betätigbare
Fahrzeugbremse gemäß Anspruch
19 bzw. Anspruch 22 vorgeschlagen.
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Die elektrisch betätigbare
Fahrzeugbremse umfasst einen Bremskolben, der auf wenigstens einen
Reibbelag wirkt, und aus einer Ruhestellung in eine Betätigungsstellung
verschiebbar ist, in der der Bremskolben den Reibbelag gegen ein
mit einem Rad des Kraftfahrzeuges drehfest zu verbindendes Drehglied
der Fahrzeugbremse anlegt, und eine von einem Elektromotor angetriebene,
auf den Bremskolben wirkende Getriebeeinheit zum Betätigen des Bremskolbens,
wobei der Elektromotor durch eine elektronische Steuereinheit anzusteuern
ist, die auch dazu eingerichtet ist, Betriebsparameter des Fahrzeugs,
des Elektromotors und/oder der Fahrzeugbremse zu erfassen. Die elektronische
Steuereinheit ist dazu eingerichtet und programmiert, mittels eines in
ihr ablaufenden Steuer- und Auswerteprogramms den Elektromotor so
anzusteuern, dass der Bremskolben in Reaktion auf die Erfassung
mindestens einer vorbestimmten Betriebsbedingung in eine erste Richtung
in seine Betätigungsstellung
verschoben wird, in der der wenigstens eine Reibbelag an dem Drehglied
anliegt, und der Bremskolben anschließend um einen Weg, der einem
vorbestimmten, gewünschten
Bremslüftspiel
entspricht, in eine der ersten Richtung entgegengesetzte, zweite
Richtung in seine Ruhestellung verschoben wird.
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Durch die regelmäßige Durchführung einer derartigen Kalibrierung
der erfindungsgemäßen Bremsenanordnung
kann der Verschleiß der
Reibbeläge
zuverlässig
kompensiert und das Bremslüftspiel auf
einem konstanten Wert gehalten werden. Die Häufigkeit, mit der die Kalibrierung
durchgeführt
wird, kann durch geeignete Auswahl der zu erfassenden Betriebsbedingung
beliebig eingestellt werden und hängt beispielsweise von den
Anforderungen ab, die durch Funktionen wie zum Beispiel ABS, ASR,
EPB etc. an das System gestellt werden.
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Wenn die erfindungsgemäße Fahrzeugbremse
zusätzlich
eine Einrichtung zur Festlegung der Ruhestellung des Bremskolbens
umfasst, die die Ruhestellung des Bremskolbens so festlegt, dass
ein vorbestimmtes Bremslüftspiel
während
der Betriebsdauer der Bremse konstant gehalten wird, ist die elektronische
Steuereinheit dazu eingerichtet und programmiert, mittels eines
in ihr ablaufenden Steuer- und Auswerteprogramms den Elektromotor
so anzusteuern, dass ein bei einer elektrischen Betätigung der
Bremse auf den Bremskolben wirkendes Element der Getriebeeinheit
in Reaktion auf die Erfassung mindestens einer vorbestimmten Betriebsbedingung in
eine erste Richtung in seine Betätigungsstellung verschoben
wird, in der der von dem Element betätigte Bremskolben den wenigstens
einen Reibbelag an das Drehglied anlegt. Anschließend wird
das Element um einen Weg, der dem vorbestimmten Bremslüftspiel
und, falls gewünscht,
einem vorbestimmten Abstand zwischen dem Element und dem Bremskolben
bei nicht betätigter
Bremse entspricht, in eine der ersten Richtung entgegengesetzte
zweite Richtung in seine Ruhestellung verschoben.
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Wenn die Ruhestellung des Bremskolbens bei
einer derartigen elektrisch betätigbaren
Bremse, die beispielsweise so gestaltet sein kann, dass der Bremskolben
sowohl hydraulisch als auch elektromotorisch betätigt werden kann, durch eine
separate Einrichtung festgelegt wird, kann mit Hilfe einer derartigen
Kalibrierung der bei nicht betätigter
Bremse vorhandene Abstand zwischen dem bei einer elektrischen Bremsbetätigung auf
den Bremskolben wirkenden Element der Getriebeeinheit und dem Bremskolben
konstant auf dem gewünschten
Wert gehalten werden.
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Moderne Kraftfahrzeuge sind mit einem Bus-System
(zum Beispiel CAN) ausgestattet, um ermittelte Betriebsparameter
von Komponenten oder Baugruppen des Kraftfahrzeuges den im Kraftfahrzeug
vorhandenen Steuerungen bereitrustellen bzw. Ansteuersignale von
den Steuerungen an Komponenten oder Baugruppen des Kraftfahrzeuges
zu übermitteln.
Daher werden Betriebsparameter des Fahrzeugs, des Elektromotors
und/oder der Fahrzeugbremse (zum Beispiel Betriebszustand des Fahrzeugs,
Stromaufnahme des Elektromotors und von der Fahrzeugbremse ausgeübte Bremskraft)
in der Regel für
andere Zwecke ohne hin erfaßt
und ausgewertet. Somit entsteht für die Erfassung der vorbestimmten
Betriebsbedingung sowie für
die Erfassung der Betätigungsstellung
des Bremskolbens kein weiterer Aufwand an Komponenten, Verschaltung
etc. Somit können
die aus der Erfindung resultierende erhöhte Betriebsicherheit sowie
die kurze Ansprechzeit des Bremssystems bei geringstem zusätzlichem
Aufwand bereitgestellt werden. Sofern die für die Kalibrierung des Bremssystems
erforderlichen Betriebsparameter des Fahrzeugs, des Elektromotors und/oder
der Fahrzeugbremse nicht in dem Bus-System verfügbar sind, ist es jedoch erforderlich,
diese Daten der elektronischen Steuereinheit (ECU) in sonstiger
Weise (durch geeignete Sensoren) bereitrustellen.
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Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der erfindungsgemäßen Lösung
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der elektrisch betätigbaren
Fahrzeugbremse ohne die Einrichtung zur Festlegung der Ruhestellung
des Bremskolbens ist die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet,
den Elektromotor so anzusteuern, dass der Bremskolben vor dem Verschieben
in seine Betätigungsstellung
in eine vorbestimmte Nullstellung verschoben wird. Darüber hinaus
ist die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet, eine Größe zu erfassen,
die mit einem von dem Bremskolben zwischen seiner Nullstellung und seiner
Betätigungsstellung
zurückgelegten
Weg korreliert ist, und die erfasste Größe mit einer gespeicherten
Referenzgröße zu vergleichen,
wobei die Referenzgröße mit einem
von dem Bremskolben zurückgelegten
Weg bei einer mit neuen Reibbelägen ausgestatteten
Fahrzeugbremse korreliert ist.
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Durch den Verschleiß der Reibbeläge und der
daraus resultierenden Vergrößerung des
Bremslüftspiels
verlängert
sich der von dem Bremskolben von der Nullstellung bis zur Betätigungsstellung
zurückzulegende
Weg im Vergleich zu einem von dem Bremskolben zurückgelegten
Weg bei einer Fahrzeugbremse mit neuen, unverschlissenen Bremsbelägen. Der
Vergleich zwischen der erfassten Größe, die mit dem von dem Bremskolben
zurückgelegten Weg
korreliert ist, und der Referenzgröße, die mit dem von dem Bremskolben
zurückgelegten
Weg bei einer mit neuen Reibbelägen
ausgestatteten Fahrzeugbremse korreliert ist, ermöglicht daher
eine Bestimmung des Gesamtverschleißes der Reibbeläge. Zur
Ausführung
der oben beschriebenen Funktionen kann die elektronische Steuereinheit
eine mit einem Speicher ausgestattete Rechnereinheit aufweisen, die
eine dem Reibbelagverschleiß entsprechende Differenz
aus der erfassten Größe und der
im Speicher gespeicherten Referenzgröße berechnet. Eine ge eignete,
mit dem von dem Bremskolben zurückgelegten
Weg korrelierte Größe ist beispielsweise
die Anzahl der Schritte des Elektromotors. Die erfindungsgemäße Bremsenanordnung
umfasst daher vorzugsweise einen Sensor, der die Schritte des Elektromotors
erfasst. Der von dem Sensor ausgegebene Wert kann dann in der elektronischen
Steuereinheit auf Null gesetzt werden, wenn sich der Bremskolben
in seiner Nullstellung befindet.
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Vorzugsweise ist die elektronische
Steuereinheit dazu eingerichtet, ein Warnsignal an den Fahrzeugführer auszugeben,
wenn eine Differenz zwischen der erfassten Größe und der Referenzgröße einen
vorbestimmten Wert überschreitet.
Hierbei kann ausserdem oder statt dessen auch eine quantitative
Anzeige (zum Beispiel mittels einer Balkenanzeige) der Dicke des
Bremsbelages für
den Fahrer erfolgen. Der vorbestimmte Wert kann beispielsweise einem
kritischen Verschleißwert
der Reibbeläge
entsprechen, bei dem ein Wechsel der Reibbeläge erfolgen sollte. Das an
den Fahrer ausgegebene Signal kann ein akustisches oder optisches
Signal sein, das beispielsweise zu Beginn einer Fahrt, beim Anschalten
der Zündung
ausgegeben wird.
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In ähnlicher Weise kann die elektronische Steuereinheit
bei der mit der Einrichtung zur Festlegung der Ruhestellung des
Bremskolbens ausgestatteten Fahrzeugbremse dazu eingerichtet sein,
den Elektromotor so anzusteuern, dass das auf den Bremskolben wirkende
Element der Getriebeeinheit vor dem Verschieben in seine Betätigungsstellung
in eine vorbestimmte Nullstellung verschoben wird. Die elektronische
Steuereinheit ist dann ferner dazu eingerichtet, eine Größe zu erfassen,
die mit einem von dem Element zwischen seiner Nullstellung und seiner
Betätigungsstellung
zurückgelegten
Weg korreliert ist, und die erfasste Größe mit einer gespeicherten
Referenzgröße zu vergleichen,
wobei die Referenzgröße mit einem
von dem Element zurückgelegten
Weg bei einer mit neuen Reibbelägen
ausgestatteten Fahrzeugbremse korreliert ist.
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Wie der Weg des Bremskolbens, verlängert sich
auch der von dem auf den Bremskolben wirkenden Element von der Nullstellung
bis zur Betätigungsstellung
zurückzulegende
Weg in Abhängigkeit des
Verschleißes
der Reibbeläge.
Wenn die Ruhestellung des Bremskolbens von einer separaten Einrichtung,
beispielsweise einer mit dem Bremskolben zusammenwirkenden "Rollback"-Dichtung, festgelegt wird, kann daher
auch ein Vergleich der gemessenen, mit dem von dem Element zurückgelegten Weg
korrelierten Größe mit einer
Refe renzgröße, die mit
dem von dem Element zurückgelegten
Weg bei einer mit neuen Reibbelägen
ausgestatteten Fahrzeugbremse korreliert ist, zur Bestimmung des
Gesamtverschleißes
der Reibbeläge
herangezogen werden. Die elektronische Steuereinheit weist dann vorzugsweise
eine mit einem Speicher ausgestattete Rechnereinheit auf, um eine
dem Reibbelagverschleiß entsprechende
Differenz aus der erfassten Größe und der
im Speicher gespeicherten Referenzgröße zu berechnen. Eine geeignete,
mit dem von dem Element zurückgelegten
Weg korrelierte Größe ist beispielsweise
die Anzahl der Schritte des Elektromotors. Daher ist vorzugsweise
ein Sensor vorhanden, der die Schritte des Elektromotors ertasst.
Der von dem Sensor ausgegebene Wert kann dann in der elektronischen
Steuereinheit auf Null gesetzt werden, wenn sich das auf den Bremskolben
wirkende Element in seiner Nullstellung befindet.
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Die elektronische Steuereinheit kann
darüber
hinaus dazu eingerichtet sein, ein Warnsignal an den Fahrzeugführer auszugeben,
wenn eine Differenz zwischen der erfassten, mit dem von dem Element
von der Nullstellung bis zur Betätigungsstellung zurückgelegten
Weg korrelierten Größe und der
gespeicherten, mit dem von dem Element zurückzulegenden Weg bei einer
mit neuen Reibbelägen
ausgestatteten Fahrzeugbremse korrelierten Referenzgröße einen
vorbestimmten Wert überschreitet.
Der vorbestimmte Wert entspricht vorzugsweise einem kritischen Verschleißwert der
Reibbeläge,
bei dem ein Wechsel der Reibbeläge
erfolgen sollte.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die vorbestimmte Betriebsbedingung erfüllt, wenn
das Fahrzeug seit der letzten Kalibrierung der Bremse eine vorbestimmte
Strecke zurückgelegt hat.
Eine geeignete Strecke können
beispielsweise 500 km sein. Dadurch wird auf einfache Art und Weise
gewährleistet,
dass das Bremssystem regelmäßig kalibriert
wird.
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Alternativ dazu kann die vorbestimmte
Betriebsbedingung erfüllt
sein, wenn eine zu einem Klemmkraftgradienten korrelierte Größe einen
vorbestimmten, kritischen Wert überschreitet.
Die Steigung einer Klemmkraft/Zeit-Kennlinie (Klemmkraftgradient)
nach dem Anlegen der Reibbeläge
an die Bremsscheibe kann als Maß für den Zustand
der Reibbeläge
dienen, da neue, unverschlissene Reibbeläge elastischer und damit kompressibler
sind, als alte, bereits verschlissene Reibbeläge. Dadurch erfolgt der Aufbau
der Klemmkraft bei neuen Reibbelägen
langsamer als bei alten Reibbelägen,
so dass eine Zunahme des Klemm kraftgradienten als Indiz für einen
zunehmenden Verschleiß der
Reibbeläge gewertet
werden kann. Bei dieser Ausführungsform der
Erfindung erfolgt die Kalibrierung der Bremse demzufolge immer dann,
wenn eine zu dem Klemmkraftgradienten korrelierte Größe einen
kritischen Wert überschreitet,
der seinerseits ein Maß für einen definierten
Reibbelagverschleiß ist.
Eine geeignete, zu dem Klemmkraftgradienten korrelierte Größe kann
der Klemmkraftgradient selbst oder die Steigung einer Stromaufnahme/Zeit-Kennlinie
des Elektromotors (Stromaufnahmegradient) nach dem Anlegen der Reibbeläge an die
Bremsscheibe sein.
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Die Kalibrierung der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse
kann auf der Grundlage der Erfassung nur einer der beiden oben genannten
Betriebsbedingungen erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, die
den beiden Betriebsbedingungen zugrundeliegenden Betriebsparameter
fortlaufend zu erfassen und die Kalibrierung der Bremse immer dann
durchzuführen,
wenn eine der Bedingungen oder beide Bedingungen erfüllt sind.
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Vorzugsweise erfolgt die Kalibrierung
der erfindungsgemäßen Fahrzeugbremse
nur dann, wenn die Zündung
des Fahrzeugs ausgeschaltet ist, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand
befindet und/oder wenn sich das Fahrzeug in der Ebene befindet, und/oder
wenn die Bremse nicht oder noch nicht zugespannt ist. Dadurch können unerwünschte,
durch den Kalibrierungsvorgang verursachte Betriebszustände des
Fahrzeugs vermieden werden.
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Die elektronische Steuereinheit kann
dazu eingerichtet sein, während
des Verschiebens des Bremskolbens in seine Betätigungsstellung, in der der
Bremskolben wenigstens einen Reibbelag an das Drehglied anlegt,
eine zu einer Klemmkraft korrelierte Größe sowie eine für die Betätigung des
Elektromotors charakteristische Größe durch entsprechende Aufnehmer
zu erfassen, daraus die Betätigungsstellung
des Bremskolbens zu ermitteln, bei der der Reibbelag an dem Drehglied
der Fahrzeugbremse anliegt, und diese ermittelte Betätigungsstellung
für die
Verschiebungen des Bremskolbens und/oder des auf den Bremskolben
wirkenden Elements der Getriebeeinheit zugrundezulegen. Bei einer
derartigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bremsenanordnung kann die
Betätigungsstellung
des Bremskolbens besonders genau ermittelt und somit das gewünschte Bremslüftspiel
bzw. der gewünschte
Abstand zwischen dem auf den Bremskolben wirkenden Element und dem
Bremskolben exakt eingestellt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet
und programmiert, aus den Wertepaaren der erfaßten Klemmkraft und der zugehörigen, für die Betätigung des
Elektromotors charakteristischen Größe mittels eines Approximationsverfahrens
eine Näherungsfunktion
zu bestimmen. Zu diesem Zweck kann die elektronische Steuereinheit
eine mit einem Speicher zum Ablegen der ermittelten Betätigungsstellung
ausgestattete Rechnereinheit umfassen.
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Weiterhin kann die elektronische
Steuereinheit dazu eingerichtet und programmiert sein, aus wenigstens
drei Wertepaaren mit dem Approximationsverfahren eine polynomiale
Näherungsfunktion wenigstens
2. Ordnung zu bestimmen. Als Approximationsverfahren können die
unterschiedlichsten Verfahren zum Einsatz kommen: Newtonsches Näherungsverfahren,
Lagrangesches Verfahren, etc. Alternativ dazu können die drei Parameter der
Näherungsfunktion 2.
Ordnung auch mittels eines linearen Gleichungssystems bestimmt werden,
das zum Beispiel durch den Gauß-Algorithmus
gelöst
wird.
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Die elektronische Steuereinheit ist
vorzugsweise auch dazu eingerichtet und programmiert, in einem weiteren
Schritt ausgehend von der ermittelten Näherungsfunktion eine Nullstelle
der polynomialen Näherungsfunktion
mit positiver Steigung, oder, falls eine Nullstelle mit positiver
Steigung nicht bestimmbar ist, das Minimum der polynomialen Näherungsfunktion
als Betätigungsstellung
des Bremskolbens, bei der Reibbelag an dem Drehglied der Fahrzeugbremse
anliegt, zu bestimmen.
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Die für die Betätigung des Elektromotors charakteristischen
Größen können erfindungsgemäß die Stromaufnahme,
aber auch Weg- oder Winkelschritte des Elektromotors umfassen.
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Die zu der Klemmkraft korrelierte
Größe kann
die Klemmkraft selbst, die Umfangskraft, das Bremsmoment oder die
vom Rad auf die Fahrbahn aufgebrachte Reibkraft umfassen.
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Infolge der beim Lösen der
Bremse freiwerdenden Rückstellkräfte und
aufgrund der Elastizität der
Reibbeläge
wird eine Klemmkraft/Motorschritt-Kennlinie beim Freigeben der Bremse
im Vergleich zu einer Klemmkraft/Motorschritt-Kennlinie bei Zustellen
der Bremse seitlich nach links versetzt, d.h. ein Zustellvorgang
verläuft
entlang eines rechten Kurvenastes, während der Lösevorgang einem linken Kurvenast
folgt.
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Um diese aus diesem Hystereseverhalten resultierende
Verschiebung der Kennlinie bzw. der Betätigungsstellung zu berücksichtigen,
kann die Betätigungsstellung
des Bremskolbens, bei der die Bremsbeläge das Bremslüftspiel überwunden
haben und (gerade) an der Bremsscheibe anliegen, sowohl aus dem
aufsteigenden als auch aus dem abfallenden Ast der Klemmkraft/Motorschritt-Kennlinie ermittelt
werden. Aus diesen beiden Werten kann dann beispielsweise ein Mittelwert
gebildet werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung
einer elektrisch betätigbaren
Fahrzeugbremse umfasst das Bestimmen eines gewünschten Bremslüftspiels
sowie das Erfassen mindestens einer vorbestimmten Betriebsbedingung.
In Reaktion auf die Erfassung der mindestens einen vorbestimmten
Betriebsbedingung wird der Bremskolben in eine erste Richtung in
seine Betätigungsstellung,
in der der wenigstens eine Reibbelag an dem Drehglied anliegt, verschoben.
Anschließend
wird der Bremskolben um einen Weg, der dem vorbestimmten, gewünschten Bremslüftspiel
entspricht, in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite
Richtung in seine Ruhestellung zurückverschoben.
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Vorzugsweise wird der Bremskolben
bei dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren
vor dem Verschieben in seine Betätigungsstellung
in eine vorbestimmte Nullstellung verschoben und eine Größe erfasst,
die mit dem von dem Bremskolben zwischen seiner Nullstellung und
seiner Betätigungsstellung zurückgelegten
Weg korreliert ist. Anschließend
wird die erfasste Größe mit einer
gespeicherten Referenzgröße verglichen,
die mit einem von dem Bremskolben zurückgelegten Weg bei einer mit
neuen Reibbelägen
ausgestatteten Fahrzeugbremse korreliert ist.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens
wird ein Warnsignal an den Fahrzeugführer ausgegeben, wenn eine
Differenz zwischen dieser erfassten Größe und der Referenzgröße einen
vorbestimmten Wert überschreitet.
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In ähnlicher Weise umfasst das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Steuerung einer mit einer Einrichtung zur Festlegung der Ruhestellung
des Bremskolbens ausgestatteten Fahrzeugbremse das Bestimmen eines
gewünschten
Abstands zwischen dem auf den Bremskolben wirkenden Element der Getriebeeinheit
und dem Bremskolben bei nicht betätigter Bremse sowie das Erfassen
mindestens einer vorbestimmten Betriebsbedingung. In Reaktion auf die
Erfassung der mindestens einen vorbestimmten Betriebsbedingung wird
das auf den Bremskolben wirkende Element der Getriebeeinheit in
eine erste Richtung in seine Betätigungsstellung
verschoben, in der der von dem Element betätigte Bremskolben den wenigstens
einen Reibbelag an das Drehglied anlegt. Anschließend wird
das Element um einen Weg, der einer Summe aus dem vorbestimmten,
gewünschten Bremslüftspiel
und dem vorbestimmten, gewünschten
Abstand zwischen dem Element und dem Bremskolben bei nicht betätigter Bremse
entspricht, in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite
Richtung in seine Ruhestellung zurückverschoben.
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Vorzugsweise wird das auf den Bremskolben wirkende
Element der Getriebeeinheit bei dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren
vor dem Verschieben in seine Betätigungsstellung
in eine vorbestimmte Nullstellung verschoben und eine Größe, die mit
dem von dem Element zwischen seiner Nullstellung und seiner Betätigungsstellung
zurückgelegten Weg
korreliert ist, erfasst. Anschließend wird die erfasste Größe mit einer
gespeicherten Referenzgröße verglichen,
die mit einem von dem Element zurückgelegten Weg bei einer mit
neuen Reibbelägen
ausgestatteten Fahrzeugbremse korreliert ist.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens
wird ein Warnsignal an den Fahrzeugführer ausgegeben, wenn eine
Differenz zwischen dieser erfassten Größe und der Referenzgröße einen
vorbestimmten Wert überschreitet.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und
Abwandlungen der Erfindung sind unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
nachstehend erläutert.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer ersten elektrisch betätigbaren
Kraftfahrzeug-Scheibenbremse mit neuen Reibbelägen im Längsschnitt.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung der ersten elektrisch betätigbaren
Kraftfahrzeug-Scheibenbremse mit verschlissenen Reibbelägen im Längsschnitt.
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3 zeigt
ein Flussdiagramm, in dem der Ablauf eines Verfahrens zur Steuerung
der in den 1 und 2 gezeigten Scheibenbremse
dargestellt ist.
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4 zeigt
eine Klemmkraft/Motorschritt-Kennlinie einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Scheibenbremse.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung einer weiteren elektrisch betätigbaren
Kraftfahrzeug-Scheibenbremse mit neuen Reibbelägen im Längsschnitt.
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6 zeigt
eine schematische Darstellung der weiteren elektrisch betätigbaren
Kraftfahrzeug-Scheibenbremse mit verschlissenen Reibbelägen im Längsschnitt.
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7 zeigt
ein Flussdiagramm, in dem der Ablauf eines Verfahrens zur Steuerung
der in den 5 und 6 gezeigten Scheibenbremse
dargestellt ist.
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8 zeigt
ein Flussdiagramm, in dem ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
zur Abfrage von Bedingungen vor der Durchführung des Kalibrierungsverfahrens
gemäß 3 bzw. 7 dargestellt ist.
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9 zeigt
ein Flussdiagramm, in dem ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
zur Abfrage von Bedingungen vor der Durchführung des Kalibrierungsverfahrens
gemäß 3 bzw. 7 dargestellt ist.
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10 zeigt
ein Flussdiagramm, in dem ein drittes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
zur Abfrage von Bedingungen vor der Durchführung des Kalibrierungsverfahrens
gemäß 3 bzw. 7 dargestellt ist.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt
eine elektrisch betätigbare
Kraftfahrzeug-Scheibenbremse, die einen im Längsschnitt im wesentlichen
U-förmigen
Bremssattel 10 sowie eine an dem Bremssattel 10 angeordnete
elektrische Betätigungseinheit 12 aufweist.
In dem Bremssattel 10 sind an dessen beiden Schenkeln 10', 10" zwei (in nicht
weiter veranschaulichten Führungen
aufgenommene) Reibbeläge 14, 14' angeordnet.
Die beiden Reibbeläge 14, 14' sind zu beiden Seiten
einer durch den Bremssattel 10 übergriffenen Bremsscheibe 16 angeordnet
und wirken mit jeweils einer Seitenfläche 16', 16" der Bremsscheibe 16 zusammen,
die drehfest mit einem lediglich teilweise gezeigten Achsstummel 18 des
Kraftfahrzeuges verbunden ist. Die Reibbeläge 14, 14' sind im Bremssattel 10 auf
die Bremsscheibe 16 hin bzw. von ihr weg verschiebbar angeordnet.
Dabei handelt es sich in der gezeigten Ausführungsform um eine Schwimmsattelanordnung,
bei der einer der Reibbeläge 14 durch
die Betätigungseinheit 12 direkt
und der andere Reibbelag 14' durch
die Wirkung einer vom Bremssattel 10 aufgebrachten Reaktionskraft
mit der Bremsscheibe 16 in Reibungseingriff bringbar ist.
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Die Betätigungseinheit 12 ist
seitlich an dem Bremssattel 10 angesetzt und weist einen
Elektromotor 20 auf, der in der gezeigten Ausführungsform
ein Innenläufermotor
mit einem am Gehäuse
fest angeordneten Stator 22 und einem darin umlaufenden
Rotor 24 ist. Im Innern des Rotors 24 ist eine
Innenverzahnung 26 angeordnet, die eine Drehung des Rotors 24 auf
einen Kranz 28 mit einer Außenverzahnung übertragen
kann, der drehfest aber axial verschiebbar auf einem Bremskolben 30 angeordnet
ist, welcher durch den Elektromotor 20 hindurch bis zu dem
Reibbelag 14 ragt. Dieses nach Art einer Mutter/Spindelanordung
arbeitende Getriebe 26, 28 hat eine relativ hohe
Untersetzung und dient dazu, die Drehbewegung des Elektromotors 20 in
eine Längsbewegung
des Bremskolbens 30 umzusetzen.
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Der Elektromotor 20 ist über entsprechende Leitungen
mit einer mit einer Rechnereinheit CPU und einem Speicher M ausgestatteten,
elektronischen Steuereinheit ECU für die Erzeugung der Ansteuersignale
des Elektromotors 20 verbunden. Aus im Kraftfahrzeug vorhandenen
Sensoren S1 ... Sn werden für
Betriebszustände
des Kraftfahrzeuges repräsentative
Signale an die elektronische Steuereinheit ECU geschickt. In dem
Elektromotor 20 ist ebenfalls ein Sensor 32 vorhanden,
der die Schritte des Elektomotors 20 erfasst und ein entsprechendes
Signal an die elektronische Steuereinheit ECU übermittelt.
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Ein Signal F, das die Klemmkraft
wiedergibt, wird durch einen zwischen dem Bremskolben 30 und dem
Reibbelag 14 angeordneten Kraftsensor 36 erzeugt
und an die elektronische Steuereinheit ECU geleitet. In der elektronischen
Steu ereinheit ECU kann aus den von dem Kraftsensor 36 übermittelten Signalen
eine Klemmkraft/Zeit-Kennlinie (F/t-Kennlinie) und daraus ein Klemmkraftgradient
dF/dt ermittelt werden. Da die elektronische Steuereinheit ECU den
Ansteuerstrom für
den Elektromotor 20 liefert, ist es darüber hinaus ohne weiteres möglich, in
der elektronischen Steuereinheit ECU den funktionellen Zusammenhang
zwischen der von der Fahrzeugbremse ausgeübten Klemmkraft F und dem dafür eingesetzten
Strom bzw. der ausgeführten
Motorschritte des Elektromotors 20 innerhalb eines Bremszyklus (Zustellen
der Bremsbeläge 14, 14' an der Bremsscheibe 16 und
anschließendes
Freistellen der Bremsbeläge 14, 14' von der Bremsscheibe 16)
zu bestimmen.
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Das Bremslüftspiel Lneu bei
einer in der 1 gezeigten,
mit neuen Bremsbelägen 14, 14' ausgestatteten
Bremsenanordnung ergibt sich aus der Summe der Abstände Lneu' zwischen
dem ersten Reibbelag 14 und der Seitenfläche 16' Bremsscheibe 16 und
Lneu'' zwischen dem zweiten
Reibbelag 14' und
der Seitenfläche 16" Bremsscheibe 16.
Wie in der 2 zu sehen
ist, vergrößert sich
das Bremslüftspiel
infolge des Reibbelagverschleißes
bei einer mit alten, verschlissenen Reibbelägen 14, 14' ausgestatteten
Bremse auf einen Wert Lalt, der sich wiederum
aus der Summe der Abstände
Lalt' zwischen
dem ersten Reibbelag 14 und der Seitenfläche 16' Bremsscheibe 16 und
Lalt'' zwischen dem zweiten
Reibbelag 14' und
der Seitenfläche 16" Bremsscheibe 16 ergibt.
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Mit Bezugnahme auf das in 3 dargestellte Flussdiagramm
wird im folgenden der Ablauf eines Kalibrierungsverfahrens zur Nachregulierung
des durch den Reibbelagverschleiß vergrößerten Bremslüftspiels
Lalt sowie zur Ermittlung des Reibebelagverschleißes beschrieben.
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In einem ersten Schritt erfolgt zunächst die Bestimmung
des gewünschten
Bremslüftspiels
Lneu bevor in einem nächsten Schritt die Erfassung
einer ersten oder einer zweiten Betriebsbedingung erforderlich ist.
Die erste Betriebsbedingung ist erfüllt, wenn das Fahrzeug seit
der letzten Kalibrierung der Bremse eine Strecke von 500 km zurückgelegt
hat. Die zweite Betriebsbedingung ist erfüllt, wenn der Klemmkraftgradient
dF/dt einen in dem Speicher M der elektronischen Steuereinheit ECU
gespeicherten Wert dF/dtkrit überschreitet.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
wird das Verfahren immer dann fortgesetzt, wenn entweder die erste
oder die zweite Betriebsbedingung erfüllt ist.
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Vor dem Start der Kalibrierungsschritte
ist in einem anschließenden
Verfahrensschritt die Erfassung einer Reihe von weiteren Betriebsbedingungen erforderlich.
Eine Fortsetzung des Verfahrens erfolgt nur dann, wenn die Zündung. des
Fahrzeugs ausgeschaltet ist, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand
befindet und wenn sich das Fahrzeug in der Ebene befindet. Die für die Abfrage
der Betriebsbedingungen erforderlichen Betriebsparameter des Fahrzeugs werden
der elektronischen Steuereinheit ECU durch die Sensoren S1...Sn
bereitgestellt.
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Wenn alle erforderlichen Betriebsbedingungen
erfüllt
sind, wird der Elektromotor 20 von der elektronischen Steuereinheit
ECU derart angesteuert, dass der Bremskolben 30 in der 2 nach links in eine Nullstellung
verschoben wird, bis eine Stirnfläche 38 des Bremskolbens 30 mit
einer Stirnfläche 40 des
Kranzes 28 fluchtet. Wenn der Bremskolben 30 die
Nullstellung erreicht hat, wird das von dem Sensor 32 übermittelte
Signal zur Erfassung der Motorschritte in der elektronischen Steuereinheit
ECU auf den Wert Null gesetzt.
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Anschließend wird der Bremskolben 30 in der 2 nach rechts in eine Betätigungsstellung verschoben,
in der die Reibbeläge 14, 14' das Bremslüftspiel
Lalt überwunden
haben und (gerade) an der Bremsscheibe 16 anliegen. Die
Bestimmung dieser Betätigungsstellung
wird im folgenden näher erläutert.
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Der funktionelle Zusammenhang zwischen der
von der Fahrzeugbremse ausgeübten
Klemmkraft F und dem dafür
eingesetzten Strom bzw. den ausgeführten Motorschritten des Elektromotors 20 beim
Zustellen der Bremsbeläge 14, 14' an der Bremsscheibe 16 ist
in 4 veranschaulicht.
Dabei beginnt die Klemmkraft/Motorschritt-Kennlinie im Ursprung "0". Ausgehend von dem Ursprung "0" führt der
Elektromotor 20 Motorschritte aus, bis die Bremsbeläge 14, 14' an der Bremsscheibe 16 anliegen.
Bei dem Punkt "X1" haben die Bremsbeläge 14, 14' das Bremslüftspiel überwunden
und liegen an der Bremsscheibe 16 an. Ab dem Punkt "X1" nimmt die Klemmkraft
F bei weiteren Motorschritten zu, bis die maximale Zuspannkraft
im Punkt "Y1" erreicht ist.
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Für
einen zuverlässigen
Kalibrierungsvorgang ist es eine wesentliche Voraussetzung, den
genauen Wert des Punktes "X1" zu kennen, bei dem
die Bremsbeläge 14, 14' das Bremslüftspiel überwunden haben
und an der Bremsscheibe 16 anliegen. Da jedoch zur Messung
der Klemmkräfte
eingesetzte Kraftsensoren einen sehr großen Messbereich abdecken müssen, sind
zumindest preiswerte Kraftsensoren 'in der Regel für niedrige Kraftwerte sehr
unempfindlich. Daher ist es nur schwer möglich, den Punkt "X1" mittels des Kraftsensors 36 direkt
zu bestimmen. Messungen haben ergeben, dass die Klemmkraft/Motorschritt-Kennlinie bzw. Klemmkraft/Stromaufnahme-Kennlinie
eine im wesentlichen parabolische Gestalt (y = ax2 +
bx + c; Gleichung 1) hat.
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Um den Punkt "X1" genauer
zu bestimmen als dies mit einer direkten Kraftmessung möglich wäre, wird
der Umstand ausgenutzt, dass die Kraftsensoren bei höheren Kraftwerten
genauere Ergebnisse liefern. Zur Ermittlung des Punktes "X1" wird daher der Elektromotor 20 so
bestromt, dass der Bremskolben 30 die Bremsbeläge 14, 14' an die Bremsscheibe 16 anlegt
und eine ansteigende Klemmkraft ausübt.
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Bei mehreren, genauer gesagt bei
drei vorherbestimmten durch den Kraftsensor 36 erfaßten Kraftwerten
(2 Kilo-Newton, 4 Kilo-Newton und 6 Kilo-Newton) werden
die zugehörigen
Motorschritte (oder die Zeit der Motoraktivität) erfasst und abgespeichert.
Anschließend
werden mittels eines Näherungsverfahrens
(zum Beispiel Lagrangesche Interpolation) aus diesen drei Wertepaaren
(x1, y1; x2, y2; x3,
y3) die Parameter a, b und c der obigen
Gleichung 1 bestimmt. Dies kann auch mittels des Gauß-Algorithmus
erfolgen, in dem die drei Wertepaare in folgendes zu lösende Gleichungsystem
(Gleichung 2) eingeführt
werden:
ax1
2 +
bx1 + c = y1
ax2
2 + bx2 +
c = y2
ax3
2 + bx3 + c = y3
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Basierend auf diesen drei Parametern
können
durch die elektronische Steuereinheit (ECU) dann in einem weiteren
Bearbeitungsabschnitt die Nullstellen der Funktion bestimmt werden
(x1/2 = (–b ± (b2 – 4ac)2)1/2/2a; Gleichung
3). Von diesen beiden Nullstellen wird dann diejenige ermittelt,
welche den Nulldurchgang des ansteigenden Parabel-Astes bezeichnet
(da der Parameter a positiv ist, ist es der Nulldurchgang mit dem
größeren Wert,
also der sich weiter rechts auf der X-Achse befindliche Nulldurchgang).
Dieser Punkt wird als Punkt "X1" abgespeichert.
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Um die aus dem Hystereseverhalten
infolge der beim Lösen
der Bremse freiwerdenden Rückstellkräfte und
der Elastizität
der Reibbeläge 14, 14' resultie rende
Verschiebung der Kennlinie bzw. der Betätigungsstellung zu berücksichtigen,
wird ausgehend von einer Position Y1, an der die Reibbeläge 14, 14' die Bremsscheibe 16 der
Bremse festsetzen, die Bestromung des Elektromotors 20 soweit
zurückgenommen,
dass sich die Klemmkraft F verringert bzw. sich ein abfallender
Klemmkraftverlauf bis zum Punkt X2 ergibt. In analoger Weise wie
bei dem ansteigenden Klemmkraftverlauf werden auch beim abfallenden
Klemmkraftverlauf zu vorbestimmten Kraftwerten die zugehörigen Motorschritte
erfasst und abgespeichert.
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Aus den beiden Punkten X1 und X2
kann ein gemeinsamer Mittelwert gebildet werden, der als Betätigungsstellung
des Bremskolbens 30 abgespeichert und dem weiteren Kalibrierungsverfahren
zugrunde gelegt wird.
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Mittels des Sensors 32 kann
dann die Anzahl der Motorschritte S erfasst und an die elektronische Steuereinheit
ECU übermittelt
werden, die zur Verschiebung des Bremskolbens 30 von seiner
Nullstellung in seine Betätigungsstellung
erforderlich ist. Anschließend
vergleicht die elektronische Steuereinheit ECU den von dem Sensor 32 erfassten
Wert S der Anzahl der Motorschritte mit einem in dem Speicher M
abgelegten Referenzwert Sneu, der einem
Wert bei einer mit neuen Reibbelägen 14, 14' ausgestatteten Bremse
entspricht. Die Differenz ΔS
zwischen dem gemessenen Wert S und dem gespeicherten Referenzwert
Sneu stellt ein Maß für den Verschleiß der Reibbeläge 14, 14' dar.
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Nachfolgend vergleicht die elektronische Steuereinheit
ECU den Wert ΔS
mit einem ebenfalls in dem Speicher M abgelegten Wert Skrit und
gibt ein Warnsignal an den Fahrer aus, falls der Wert ΔS den gespeicherten
Wert Skrit überschreitet. Der Wert Skrit repräsentiert
einen kritischen Verschleißwert
der Reibbeläge 14, 14', bei dem ein
Wechsel der Reibbeläge 14, 14' erfolgen sollte.
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In einem letzten Schritt wird der
Bremskolben 30 in der 2 nach
links aus der Betätigungsstellung
in eine Ruhestellung verschoben. Der dabei von dem Bremskolben 30 zurückgelegte
Weg entspricht dem Bremslüftspiel
Lneu bei der mit neuen Reibbelägen 14, 14' versehenen
Bremse. Die Kalibrierung der Bremse ist damit abgeschlossen.
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5 zeigt
eine weitere elektrisch betätigbare
Kraftfahrzeug-Scheibenbremse, mit einem im Querschnitt im wesentlichen
U-förmigen
Bremssattel 10, einem als Hohlkolben ausgeführten Bremskolben 30 sowie
einer elektrischen Betätigungseinheit 12. Wie
die in den 1 und 2 gezeigte Anordnung ist auch
diese Scheibenbremse als Schwimmsattelanordnung ausgebildet, so
dass einer der Reibbeläge 14 durch
den Bremskolben 30 direkt und der andere Reibbelag 14' durch die Wirkung
der vom Bremssattel 10 aufgebrachten Reaktionskraft mit
der Bremsscheibe 16 in Reibungseingriff bringbar ist. Die
Betätigungseinheit 12 weist
einen nicht näher
veranschaulichten Elektromotor 20 sowie ein nach Art einer
Mutter/Spindelanordung arbeitendes Getriebe 26', 28' auf. Darüber hinaus
ist der Bremskolben 30 mittels eines Hydraulikdrucks betätigbar,
der aus einem nicht gezeigten Hydraulikfluidbehälter in eine Hydraulikkammer 41 einleitbar
ist. Die gezeigte Scheibenbremse ist somit sowohl hydraulisch als auch
elektromotorisch betätigbar.
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In einer in dem Bremssattel 10 ausgebildeten Nut 42 ist
eine "Rollback"-Dichtung 44 angeordnet, die
die Ruhestellung des Bremskolbens 30 so festlegt, dass
das Bremslüftspiel
unabhängig
vom Reibbelagverschleiß auf
einem konstanten Wert gehalten wird. Demnach ist Bremslüftspiel
Lalt bei einer in der 6 gezeigten, mit verschlissenen Reibbelägen 14, 14' ausgestatteten
Bremse genauso groß wie
das Bremslüftspiel
Lneu bei der in der 5 gezeigten, mit neuen Reibbelägen 14, 14' versehenen
Bremse. Durch die Verschiebung der Ruhestellung des Bremskolbens 30 zur
Kompensation des Reibbelagverschleißes vergrößert sich jedoch ein bei nicht
betätigter
Bremse vorhandener Abstand zwischen der auf den Bremskolben 30 wirkenden
Mutter 26' der Mutter/Spindelanordung
26', 28' und dem Boden 46 des
Bremskolbens 30 von einem Wert Aneu bei
einer mit neuen Reibbelägen 14, 14' versehenen
Bremse auf einen Wert Aalt bei einer mit
verschlissenen Reibbelägen 14, 14' ausgestatteten
Bremse.
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Mit Bezugnahme auf das in 7 dargestellte Flussdiagramm
wird im folgenden der Ablauf eines Kalibrierungsverfahrens zur Nachregulierung
des durch den Reibbelagverschleiß vergrößerten Abstands Aalt zwischen
der Mutter 26' und
dem Kolbenboden 46 sowie zur Ermittlung des Reibebelagverschleißes beschrieben.
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In einem ersten Schritt erfolgt zunächst die Bestimmung
des gewünschten
Abstand Aneu, bevor, wie bereits bei dem
im Zusammenhang mit 3 beschriebenen
Kalibrierungsverfahren erläutert,
die Erfassung einer ersten oder einer zweiten Betriebsbedingung
erforderlich ist. Die erste Betriebsbedingung ist er füllt, wenn
das Fahrzeug seit der letzten Kalibrierung der Bremse eine Strecke
von 500 km zurückgelegt
hat. Die zweite Betriebsbedingung ist erfüllt, wenn der Klemmkraftgradient
dF/dt einen in dem Speicher M der elektronischen Steuereinheit ECU gespeicherten
Wert dF/dtkrit überschreitet.
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Vor dem Start der Kalbirierungsschritte
ist in einem anschließenden
Verfahrensschritt die Erfassung einer Reihe von weiteren Betriebsbedingungen erforderlich.
Eine Fortsetzung des Verfahrens erfolgt nur dann, wenn die Zündung des
Fahrzeugs ausgeschaltet ist, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand
befindet und wenn sich das Fahrzeug in der Ebene befindet. Die für die Abfrage
der Betriebsbedingungen erforderlichen Betriebsparameter des Fahrzeugs werden
der elektronischen Steuereinheit ECU wiederum durch die Sensoren
S1...Sn bereitgestellt.
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Wenn alle erforderlichen Betriebsbedingungen
erfüllt
sind, wird der Elektromotor 20 von der elektronischen Steuereinheit
ECU derart angesteuert, dass die Mutter 26' der Mutter/Spindelanordnung 26', 28' in der 6 nach rechts in eine Nullstellung verschoben
wird, bis eine Stirnfläche 48 der
Mutter 26' in
Anlage an einen Anschlag 50 gerät. Wenn die Mutter 26' die Nullstellung
erreicht hat, wird das von dem Sensor 32 übermittelte
Signal zur Erfassung der Schritte des Elek-tromotors 20 in
der elektronischen Steuereinheit ECU auf den Wert Null gesetzt.
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Anschließend wird die Mutter 26' in der 6 nach links in eine Betätigungsstellung
verschoben, in der der von der Mutter 26' betätigte Bremskolben 30 die
Reibbeläge 14, 14' (gerade) an die
Bremsscheibe 16 anlegt. Die Bestimmung dieser Betätigungsstellung
des Bremskolbens 30 erfolgt, wie bereits im Zusammenhang
mit den 3 und 4 beschrieben wurde.
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Mittels des Sensors 32 kann
dann die Anzahl der Motorschritte S' erfasst und an die elektronische Steuereinheit
ECU übermittelt
werden, die zur Verschiebung der Mutter 26' von ihrer Nullstellung in ihre Betätigungsstellung
erforderlich ist. Anschließend vergleicht
die elektronische Steuereinheit ECU den von dem Sensor 32 erfassten
Wert S' der Anzahl
der Motorschritte mit einem in dem Speicher M der elektronischen
Steuereinheit ECU abgelegten Referenzwert S'neu, der einem
Wert bei einer mit neuen Reibbelägen 14, 14' ausgestatteten
Bremse entspricht. Die Differenz ΔS' zwischen dem gemessenen
Wert S' und dem
ge speicherten Referenzwert S'neu stellt ein Maß für den Verschleiß der Reibbeläge 14, 14' dar.
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Nachfolgend vergleicht die elektronische Steuereinheit
ECU den Wert ΔS' mit einem ebenfalls in
dem Speicher M abgelegten Wert S'krit und gibt ein Warnsignal an den Fahrer
aus, falls der Wert ΔS' den gespeicherten
Wert S'krit überschreitet.
Der Wert S'krit repräsentiert
einen kritischen Verschleißwert
der Reibbeläge 14, 14', bei dem ein
Wechsel der Reibbeläge 14, 14' erfolgen sollte.
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In einem letzten Schritt wird die
Mutter 26' in der 6 nach rechts aus der Betätigungsstellung
in eine Ruhestellung verschoben. Zu Beginn Verschiebung der Mutter 26' verschiebt
sich der Bremskolben 30 gemeinsam mit der Mutter 26' nach rechts,
bis der Bremskolben 30 das Bremslüftspiel Lneu überwunden hat
und durch die "Rollback"-Dichtung 44 in dieser Position
festgelegt wird. Bei einer weiteren Verschiebung nach rechts löst sich
die Mutter 26' von
ihrer Anlage am Kolbenboden 46 und erreicht schließlich ihre Ruhestellung,
in der der Abstand zwischen der Mutter 26' und dem Kolbenboden 46 gleich
dem Wert Aneu bei einer mit neuen Reibbelägen 14, 14' ausgestatteten
Bremse ist. Der während
ihrer Verschiebung nach rechts von der Mutter 26' zurückgelegte Weg
entspricht somit der Summe aus dem Bremslüftspiel Lneu und
dem Abstand zwischen der Mutter 26' und dem Kolbenboden 46 gleich
dem Wert Aneu bei einer mit neuen Reibbelägen 14, 14' ausgestatteten Bremse.
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In den 8 bis 10 sind drei verschiedene Ausführungsbeispiele
eines Verfahrens zur Abfrage von Betriebsbedingungen vor der Durchführung des Kalibrierungsverfahrens
gemäß 3 bzw. 7 dargestellt. Die für die Abfrage der Betriebsbedingungen
erforderlichen Betriebsparameter des Fahrzeugs werden der elektronischen
Steuereinheit ECU durch die Sensoren S1...Sn bereitgestellt.
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Gemäß 8 ist eine erste Betriebsbedingung erfüllt, wenn
das Fahrzeug seit der letzten Kalibrierung der Bremse eine Strecke
von 500 km zurückgelegt
hat. Eine zweite Betriebsbedingung ist erfüllt, wenn die Zündung des
Fahrzeugs ausgeschaltet ist, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand
befindet und wenn sich das Fahrzeug in der Ebene befindet. Im Rahmen
der Abfrage einer dritten Betriebsbedingung wird ermittelt, ob ein
Betätigungswunsch
für eine
elektronische Parkbremse (EPB) noch nicht vorliegt, d.h. daß die Bremse
noch nicht zuge sperrt ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
erfolgt eine Kalibrierung der Bremse nur dann, wenn alle drei Betriebsbedingungen
erfüllt
sind.
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Bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens
zur Abfrage von Betriebsbedingungen wird in einem ersten Schritt
ermittelt, ob eine elektronische Parkbremse (EPB) betätigt ist. Wenn
die erste Betriebsbedingung erfüllt
ist, wird in einem zweiten Schritt der Klemmkraftgradient dF/dt erfasst.
Anschließend
wird als zweite Betriebsbedingung überprüft, ob der Klemmkraftgradient
dF/dt einen in dem Speicher M der elektronischen Steuereinheit ECU
gespeicherten Wert dF/dtkrit überschreitet. Ähnlich wie
bei dem in der 8 gezeigten
Ausführungsbeispiel
wird auch hier nur dann eine Kalibrierung der Bremse durchgeführt, wenn
beide Betriebsbedingungen erfüllt
sind.
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Gemäß 10 wird in einem ersten Schritt zunächst ein
möglicher
Bremsbelagverschleiß anhand
eines mathematischen Modells abgeschätzt. Anschließend wird
geprüft,
ob dieser abgeschätzte Bremsbelagverschleiß kritisch
ist. Dies kann beispielsweise durch einen Vergleich des geschätzten Werts
mit einem in dem Speicher M der elektronischen Steuereinheit ECU
gespeicherten Wert erfolgen. Nur wenn der abgeschätzte Bremsbelagverschleiß kritisch
ist, erfolgt schließlich
eine Kalibrierung der Bremse gemäß dem in
der 3 bzw. der 7 dargestellten Verfahren.