DE10230007A1

DE10230007A1 - Verfahren zur Regelung einer Feststellbremse einer elektromechanischen Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE10230007A1
Application number: DE2002130007
Authority: DE
Inventors: Frank Schumann; Georg Blosch; Frank Baehrle-Miller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-01-15
Also published as: FR2841858A1; FR2841858B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Feststellbremse (14) einer elektromechanischen Fahrzeugbremsanlage (10). Die Erfindung schlägt vor, bei betätigter Feststellbremse (14) eine Bremskraft oder eine von der Bremskraft abhängige Größe zu messen und bei Abweichung von einem Sollwert die Bremskraft nachzustellen. Die Erfindung vermeidet, dass nach Betätigung der Feststellbremse (14) durch Abkühlung der Fahrzeugbremsanlage (10) die Bremskraft sich ändert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Regelung einer Feststellbremse einer elektromechanischen Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der DE 199 44 876 A1 ist eine elektromechanische Fahrzeugbremsanlage bekannt. Die bekannte Fahrzeugbremsanlage weist einen Elektromotor auf, mit dem zur Erzeugung einer Bremskraft über ein Untersetzungsgetriebe und einen Spindeltrieb ein Reibbremsbelag an einen Bremskörper andrückbar ist. Die bekannte Fahrzeugbremsanlage ist als Scheibenbremse ausgeführt, der Bremskörper ist eine Bremsscheibe. Im bisher beschriebenen Umfang bildet die bekannte elektromechanische Fahrzeugbremsanlage eine Betriebsbremse. Zur Ausbildung als Feststellbremse weist die bekannte Fahrzeugbremsanlage einen Zahnkranz auf, der drehfest mit dem Rotor des Elektromotors ist. Der Zahnkranz wirkt mit einer Sperrklinke zusammen, die mit einem Elektromagneten in Eingriff mit und außer Eingriff von dem Zahnkranz bringbar ist. Mit der Sperrklinke ist die Fahrzeugbremsanlage in betätigter Stellung arretierbar und behält eine aufgebrachte Bremskraft in unbestromtem Zustand bei. Die bekannte elektromechanische Fahrzeugbremsanlage umfasst somit sowohl eine Betriebsbremse und eine Feststellbremse.

Ist die bekannte Fahrzeugbremsanlage durch Betriebsbremsungen während eines Fahrbetriebs erwärmt und wird sie in erwärmtem Zustand als Feststellbremse betätigt, kann sich bei der Abkühlung die ursprüngliche aufgebrachte Bremskraft ändern. Da bekannte Fahrzeugbremsanlagen üblicherweise möglichst steif ausgebildet sind, ist die Änderung der Bremskraft in Folge Temperaturänderung der Fahrzeugbremsanlage hoch. Die Bremskraft bei Betätigung der Feststellbremse muss deswegen an sich unnötig hoch eingestellt werden um ein Wegrollen des Fahrzeugs bei Verringerung der Bremskraft durch Abkühlung der Fahrzeugbremsanlage sicher zu vermeiden.

Vorteile und Erläuterung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sieht vor, dass die Bremskraft der Fahrzeugbremsanlage bei betätigter Feststellbremse ermittelt und dass bei Unterschreiten eines Sollwerts der Bremskraft die Bremskraft wieder auf den Sollwert erhöht wird. Dadurch wird ein Wegrollen des Fahrzeugs zuverlässig verhindert. Die Feststellbremse muss nur so stark betätigt werden, dass das Fahrzeug sicher gegen Wegrollen gehalten ist. Eine Erhöhung der Bremskraft der Feststellbremse bei ihrer Betätigung um eine eventuelle Verringerung der Bremskraft durch Abkühlen der Fahrzeugbremsanlage zu kompensieren ist nicht notwendig. Dadurch verringert sich die mechanische Beanspruchung der Fahrzeugbremsanlage. Außerdem ist die zur Betätigung der Feststellbremse erforderliche Energie verringert.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.

Vorzugsweise wird nicht nur bei Unterschreiten des Sollwerts der Bremskraft die Bremskraft erhöht sondern auch bei Überschreiten eines Sollwerts der Bremskraft die Bremskraft verringert. Dies ist Gegenstand des Anspruchs 2. Dadurch wird eine Erhöhung der Bremskraft durch Abkühlung der Fahrzeugbremsanlage, was ebenso wie eine Verringerung der Bremskraft durch Abkühlung möglich ist, verhindert. Damit wird zugleich die mechanische Beanspruchung der Fahrzeugbremsanlage begrenzt. Zudem wird sicher gestellt, dass die Fahrzeugbremsanlage leicht lösbar ist und nicht durch Erhöhung der Bremskraft schwer lösbar ist oder festklemmt.

Anstatt die Bremskraft unmittelbar zu messen kann gemäß Anspruch 3 eine von der Bremskraft abhängige Größe gemessen werden, wobei die Abhängigkeit nicht proportional sein muss. Es kann also beispielweise eine Andruckkraft eines Reibbremsbelags an einem Bremskörper, ein Drehmoment in einem Antriebsstrang der Fahrzeugbremsanlage oder eine elastische Verformung, beispielsweise eine Aufweitung eines Bremssattels der Fahrzeugbremsanlage gemessen werden.

Die Bremskraft kann permanent gemessen werden. Anspruch 4 sieht eine Ermittlung der Bremskraft in Zeitabständen vor, die sich gemäß Anspruch 5 mit zunehmender Dauer der Betätigung der Feststellbremse (Parkdauer) verlängern. Es wird also bei erst vor kurzem abgestelltem Fahrzeug, also solange mit einer durch Bremsen während des Fahrens erwärmte Fahrzeugbremsanlage zu rechnen ist, die Bremskraft in kürzeren Zeitabständen ermittelt.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 6 sieht vor, die Bremskraft der Feststellbremse in Abhängigkeit von einer Neigung des Fahrzeugs zu wählen. Steht das Fahrzeug schräg wird die Bremskraft der Feststellbremse entsprechend höher gewählt. Ist das Fahrzeug in etwa horizontal abgestellt ist die Bremskraft der Feststellbremse dementsprechend niedrig. Auch dies trägt dazu bei, die mechanische Beanspruchung der Fahrzugbremsanlage und die Energie zur Betätigung der Feststellbremse niedrig zu halten.

Anspruch 7 ist auf ein Verfahren zur zusätzlichen Funktionsüberwachung der Feststellbremse sowie der Fahrzeugbremsanlage insgesamt gerichtet. Bei betätigter Feststellbremse wird die Bremskraft geändert und anschließend wird die Fahrzeugbremsanlage beispielsweise mit einem Sollwert bestromt. Dabei wird die Änderung der Bremskraft überwacht, wobei es im einfachsten Fall genügt, die Bremskraft nach der Änderung und nach der Bestromung zu messen. Ändert sich die Bremskraft nicht, so liegt ein Fehler vor. Die Bremskraft kann beispielsweise durch Drehung des Rotors des Elektromotors der Fahrzeugbremsanlage um einen vorgegebenen Drehwinkel geändert werden. Vorzugsweise wird zur Änderung der Bremskraft die Bremskraft verringert (Anspruch 8).

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Schemadarstellung einer elektromechanischen Fahrzeugbremsanlage zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Regelungsverfahrens.

Die in der Zeichnung dargestellte elektromechanische Fahrzeugbremsanlage 10 weist eine Betriebsbremse 12 und eine Feststellbremse 14 auf. Die Betriebsbremse 12 umfasst einen Elektromotor 16, an den ein Untersetzungsgetriebe 18 angeflanscht ist. Über das Untersetzungsgetriebe 18 ist ein Spindeltrieb 20 antreibbar, mit dessen Spindel 22 ein Reibbremsbelag 24 an einen Bremskörper 26 andruckbar ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Fahrzeugbremsanlage 10 eine Scheibenbremse, der Bremskörper ist eine Bremsscheibe 26. Für einen kompakten Aufbau der Fahrzeugbremsanlage 10 kann der Elektromotor 16 als Hohlwellenmotor ausgebildet sein, in dessen Hohlwelle (Rotor) das Untersetzungsgetriebe 18 insbesondere in Form eines Planetengetriebes und/oder der Spindeltrieb 20 zumindest teilweise untergebracht sind.
Zur Ausbildung als Feststellbremsanlage 14 weist die Fahrzeugbremsanlage 10 ein Zahnrad 28 auf, das drehfest mit einem Rotor des Elektromotors 16 ist. Mit dem Zahnrad 28 wirkt eine Sperrklinke 32 zusammen, die radial zum Zahnrad 28 angeordnet und radial zum Zahnrad 28 verschiebbar ist. Mittels eines bistabilen Elektromagneten 34 ist die Sperrklinke 32 mit Zähnen des Zahnrads 28 in und außer Eingriff bringbar. Bistabil bedeutet, dass der Elektromagnet 34 in beiden Stellungen der Sperrklinke 32 stromlos verharrt und nur zum Umschalten der Sperrklinke 32 bestromt werden muss.
Die Zähne des Zahnrads 28 sind sägezahnförmig und ein dem Zahnrad 28 zugewandtes Ende der Sperrklinke 32 ist komplementär geformt. Dadurch bilden das Zahnrad 28 und die Sperrklinke 32, wenn sich die Sperrklinke 32 in Eingriff mit dem Zahnrad 28 befindet, eine Ratsche, also einen Freilauf. Das Zahnrad 28 und mit ihm zusammen der Rotor des Elektromotors 16 sind in einer Richtung drehbar und gegen Drehen in der anderen Drehrichtung gesperrt. Die Drehrichtung ist so gewählt, dass ein Zuspannen der Fahrzeugbremsanlage 10, also ein Andrücken des Reibbremsbelags 24 an die Bremsscheibe 26 möglich ist. Befindet sich die Sperrklinke 32 außer Eingriff vom Zahnrad 28 ist das Zahnrad 28 und der Rotor des Elektromotors 16 in beiden Drehrichtungen frei drehbar, die Fahrzeugbremsanlage 10 kann zugespannt und gelöst werden. Anstatt einer Ratsche kann auch eine andere Art eines Freilaufs gewählt sein (nicht dargestellt).
In der Figur ist der Darstellbarkeit wegen das Zahnrad 28 auf die Mutter 30 des Spindeltriebs 20 aufgesetzt anstatt mit dem in der Zeichnung nicht sichtbaren Rotor des Elektromotors 16 drehfest verbunden gezeichnet. Es sind beide Ausbildungen möglich. Eine drehfeste Verbindung des Zahnrads 28 mit dem Rotor des Elektromotors 16 hat allerdings die Vorteile, dass die Bremsanlage 10 feiner abgestuft verriegelt werden kann und dass das Drehmoment am Rotor des Elektromotors 16 wegen des zwischengeschalteten Untersetzungsgetriebes 18 kleiner ist. Die Anbringung des Zahnrads 28 am Rotor des Elekromotors 16 wird deswegen vorgezogen.
Die Fahrzeugbremsanlage 10 weist einen Kraftsensor 36 auf; der zwischen der Spindel 22 und dem Reibbremsbelag 24 angeordnet ist. Eine andere mögliche Anordnung des Kraftsensors 36 ist zwischen dem Spindeltrieb 20 und einer Axialabstützung des Spindeltriebs 20. Mit dem Kraftsensor 36 ist eine Andruckkraft des Reibbremsbelags 24 an die Bremsscheibe 26 messbar. Anstelle der Andruckkraft kann beispielsweise auch ein Drehmoment am Elektromotor 16, dem Untersetzungsgetriebe 18 oder dem Spindeltrieb 20 oder beispielsweise eine elastische Verformung oder Aufweitung eines Bremssattels 38 der Fahrzeugbremsanlage 10 gemessen werden.
Des Weiteren weist die Fahrzeugbremsanlage 10 einen Neigungssensor 40 für die Lage eines nicht dargestellten, mit der Fahrzeugbremsanlage 10 ausgerüstet und bremsbaren Fahrzeugs auf. Der Neigungssensor 40 muss nicht im Bereich der Fahrzeugbremsanlage 10 angeordnet sein, er kann an beliebiger, geeigneter Stelle des nicht dargestellten Fahrzeugs angebracht sein. Außerdem ist ein Bewegungssensor in Form eines Drehzahlsensors 42 vorgesehen, mit dem eine Bewegung des Fahrzeugs feststellbar ist. Derartige Drehzahlsensoren sind in modernen Kraftfahrzeugen üblicherweise bereits vorhanden.
Zur Betätigung der Feststellbremse 14 wird zunächst die Betriebsbremse 12 betätigt, d. h. der Elektromotor 16 wird bestromt und treibt über das Untersetzungsgetriebe 18 den Spindeltrieb 20 an, der den Reibbremsbelag 24 an die Bremsscheibe 26 andrückt. Die Andruckkraft wird erfindungsgemäß in Abhängigkeit von einer Neigung des Fahrzeugs eingestellt, die mit dem Neigungssensor 40 gemessen wird. Ist ein Sollwert der Andruckkraft des Reibbremsbelags 24 an die Bremsscheibe 26 erreicht, wird die Feststellbremse 14 betätigt, d. h. die Sperrklinke 32 wird mit dem Elektromagneten 34 in Eingriff mit dem Zahnrad 28 gebracht. Die Bestromung des Elektromotors 16 wird beendet, die Sperrklinke 32 arretiert über das Zahnrad 28 den Spindeltrieb 20 gegen ein Lösen der Fahrzeugbremsanlage 10. Da der Elektromagnet 34 bistabil ist muss er nicht bestromt werden. Die aufgebrachte Bremskraft wird bei stromloser Fahrzeugbremsanlage 10 aufrecht erhalten.
Erfindungsgemäß wird bei betätigter Feststellbremse 14 in sich verlängernden Zeitabständen die Andruckkraft des Reibbremsbelags 24 an die Bremsscheibe 26 mit dem Kraftsensor 36 gemessen. Verringert sich die Andruckkraft beispielsweise durch Abkühlung der Fahrzeugbremsanlage 10, wird die Andruckkraft durch Bestromen des Elektromotors 16 wieder erhöht. Dazu kann die Sperrklinke 32 außer Eingriff vom Zahnrad 28 gebracht werden. Da die Sperrklinke 32 zusammen mit dem Zahnrad 28 eine Ratsche bildet, die ein Drehen der Mutter 30 des Spindeltriebs 20 in Zuspannrichtung der Fahrzeugbremsanlage 10 auch bei mit dem Zahnrad 28 in Eingriff stehender Sperrklinke 32 ermöglicht, muss die Sperrklinke 32 zum Erhöhen der Andruckkraft des Reibbremsbelags 24 an die Bremsscheibe 26 nicht außer Eingriff vom Zahnrad 28 gebracht werden.
Wird bei betätigter Feststellbremse 14 mit dem Kraftsensor 36 eine Erhöhung der Andruckkraft des Reibbremsbelags 24 an die Bremsscheibe 26 über einen Sollwert gemessen, wird die Sperrklinke 32 mit dem Elektromagneten 34 außer Eingriff vom Zahnrad 28 gebracht und die Andruckkraft des Reibbremsbelags 24 an die Bremsscheibe 26 mittels des Elektromotors 16 auf den Sollwert verringert. Anschließend wird die Sperrklinke 32 wieder in Eingriff mit dem Zahnrad 28 gebracht.
Bei betätigter Feststellbremse 14 wird mittels des Bewegungssensors 42 der Stillstand des Fahrzeugs überwacht. Setzt sich das Fahrzeug in Bewegung wird die Bremskraft der Fahrzeugbremsanlage 10 durch Bestromen des Elektromotors 16 erhöht bis das Fahrzeug wieder zum Stillstand kommt.
Zur Überwachung der Funktion der Feststellbremse 14 sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, die Sperrklinke 32 mit dem Elektromagneten 34 außer Eingriff vom Zahnrad 28 zu bringen und den Elektromotor 16 durch Bestromen zu verdrehen. Der Elektromotor 16 wird vorzugsweise in Löserichtung der Fahrzeugbremsanlage 10 bestromt, er kann allerdings auch in Zuspannrichtung bestromt werden. Beispielsweise wird der Elektromotor 16 um einen vorgegebenen Drehwinkel, der auch eine oder mehrere volle Umdrehungen umfassen kann, verdreht. Dabei bleibt die Bremskraft immer so hoch, dass sich das Fahrzeug nicht in Bewegung setzt. Anschließend wird der Elektromotor 16 wieder in Zuspannrichtung bestromt, beispielsweise mit einem Sollstrom oder bis die Andruckkraft des Reibbremsbelags 24 an die Bremsscheibe 26 den Sollwert erreicht. Die Veränderung der Andruckkraft des Reibbremsbelags 24 an die Bremsscheibe 26 wird mittels des Kraftsensors 36 gemessen. Durch die Kraftänderung beim Entspannen und erneuten Zuspannen der Fahrzeugbremsanlage 10 lässt sich auf deren Funktionsfähigkeit schließen. Sofern sich die Andruckkraft des Reibbremsbelags 24 an die Bremsscheibe 26 nicht ändert liegt in jedem Fall eine Funktionsstörung vor. Die Funktionsprüfung kann in Zeitabständen durchgeführt werden.

Claims

Verfahren zur Regelung einer Feststellbremse einer elektromechanischen Fahrzeugbremsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass bei betätigter Feststellbremse (14) eine Bremskraft ermittelt und dass bei Unterschreiten eines Sollwerts die Bremskraft erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Abweichung der Bremskraft vom Sollwert die Bremskraft nachgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Bremskraft abhängige Größe anstelle der Bremskraft gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft in Zeitabständen ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitabstände mit zunehmender Dauer der Betätigung der Feststellbremse länger werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert der Bremskraft in Abhängigkeit von einer Neigung des Fahrzeugs gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stillstand des Fahrzeugs überwacht und bei einem in-Bewegung-setzen des Fahrzeugs die Bremskraft der Feststellbremse (14) erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft geändert, die Fahrzeugbremsanlage (10) bestromt und eine Änderung der Bremskraft überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft verringert wird.