DE10307014A1

DE10307014A1 - Kontinuierliche Verschleißüberwachung der Verschleißteile eines Bremssystems

Info

Publication number: DE10307014A1
Application number: DE2003107014
Authority: DE
Inventors: Dietmar Arndt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-06-15
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2003-12-24

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zur Überwachung eines Betriebszustands wenigstens eines in einer Bremsanlage eines Fahrzeugs gehörenden Betriebsmittels, insbesondere eines Verschleißteils. Die Überwachung findet anhand der Aufnahme wenigstens einer den Zustand des Betriebsmittels repräsentierenden Zustandsgröße und einer den Betrieb der Bremsanlage repräsentierenden Betriebsgröße statt. Dabei ist vorgesehen, dass wenigstens die Zustandsgröße sich während des Bremsvorgangs ändert, wobei insbesondere eine kontinuierliche Änderung vorgesehen ist. Der Kern der Erfindung besteht nun im Folgenden darin, dass während eines Bremsvorgangs der zeitliche Verlauf der aufgenommenen Größen miteinander verglichen wird und in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis auf den Betriebzustand des Betriebsmittels geschlossen werden kann. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung werden dabei der zeitliche Verlauf der Zustandsgröße und der zeitliche Verlauf der Bremsgröße miteinander verglichen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung von Betriebsmitteln, insbesondere von Verschleißteilen, einer Bremsanlage eines Fahrzeugs mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.

Aus dem Stand der Technik sind Systeme zur Bestimmung des Zustands von Fahrzeugbremsanlagen, insbesondere von Verschleißteilen, bekannt. Dabei werden die Zustände der Verschleißteile der Bremsanlagen indirekt durch die Ermittlung des Verschleißes der Betriebsmittel bestimmt.

Diese Verschleißermittlung ist prinzipiell mit einem Simulationsmodell möglich, wie es die DE 34 07 716 A1 beschreibt. Darin wird der Verschleiß über die Messung der Betätigungsgrößen der Verschleißteile erfaßt und in Verbindung mit einem Verschleißmodell der aktuelle Zustand der Verschleißteile einer Bremsanlage ermittelt.

Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 100 29 238 A1 bekannt. Dort werden unterschiedliche Betriebsgrößen der Bremsanlage in einem Verschleißmodell für jedes Rad des Fahrzeugs individuell berücksichtigt.

Weiterhin ist aus der DE 100 23 767 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem die Verschleißermittlung eines Bremsbelags durch den Abrieb eines elektrischen Kabels innerhalb des Bremsbelags erfolgt. Das Anschleifen oder Durchschleifen des Kabels erzeugt ein elektrisches Signal, das den Zustand des Bremsbelags und somit den Verschleiß anzeigt.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebszustands wenigstens eines zu einer Bremsanlage eines Fahrzeugs gehörenden Betriebsmittels, insbesondere eines Verschleißteils. Die Überwachung findet anhand der Aufnahme wenigstens einer den Zustand des Betriebsmittels repräsentierenden Zustandsgröße und einer den Betrieb der Bremsanlage repräsentierenden Betriebsgröße statt. Dabei ist vorgesehen, dass wenigstens die Zustandsgröße sich während des Bremsvorgangs ändert, wobei insbesondere eine kontinuierliche Änderung vorgesehen ist. Der Kern der Erfindung besteht nun im folgenden darin, dass während eines Bremsvorgangs der zeitliche Verlauf der aufgenommenen Größen miteinander verglichen wird und in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis auf den Betriebszustand des Betriebsmittels geschlossen werden kann. In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird dabei der zeitliche Verlauf der Zustandsgröße und der zeitliche Verlauf der Bremsgröße miteinander verglichen.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Überwachung in Verbindung mit einem vorgegebenen Modell geschieht. In diesem Modell wird der Betriebszustand der Betriebsmittel in Abhängigkeit von der Zustandsgröße berücksichtigt. Dabei sieht eine Ausgestaltung des Modells die Berücksichtigung der zeitlichen Änderung der Zustandgröße vor. In einer weiteren Varianten der Erfindung erfolgt die Überwachung durch den Vergleich mit abgespeicherten Werten. Die Werte können dabei sowohl vorgegebene als auch im laufenden Betrieb erzeugte Werte darstellen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den Betriebszustand der Verschleißteile durch eine die Dicke des Bremsbelags der überwachten Radbremse repräsentierende Bremsbelagsgröße zu charakterisieren.

Für eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, als Zustandsgröße eine die Temperatur des Betriebsmittels repräsentierende Temperaturgröße zu erfassen.

Vorteilhafterweise ist ebenso wie bei der Temperaturgröße die Erfassung der zeitlichen Änderung der Bremsgröße vorgesehen. Dies erlaubt die zeitlichen Aufnahme wenigstens einer den Betrieb der Bremsanlage charakterisierenden Größe. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird für die Bremsgröße die Bremsleistung herangezogen. Dabei ist insbesondere vorgesehen, die Bremsleistung aus dem Bremsmoment und der Winkelgeschwindigkeit an dem überwachten Rad zu ermitteln.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass zur Überwachung der momentane Betriebszustand der Verschleißteile, insbesondere die Dicke des Bremsbelags, erfasst wird und/oder eine Fehlfunktion erkannt wird, sobald die momentane Bremsbelagsgröße einen Sollwert unterschreitet. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, den erfassten momentanen Betriebszustands und/oder die erkannte Fehlfunktion abzuspeichern. Eine besonders vorteilhafte Variante sieht weiterhin vor, den Fahrer des Fahrzeugs über den momentanen Betriebszustand der Verschleißteile, insbesondere über die Dicke des Bremsbelags, und/oder die Unterschreitung des Sollwerts zu informieren.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass aus dem Vergleich des zeitlichen Verlaufs der Bremsgröße und des zeitlichen Verlaufs der Temperaturgröße ein Vergleichsergebnis gewonnen werden kann, welches den Betriebszustand des Betriebsmittels repräsentiert. In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung entspricht das Vergleichsergebnis einer zeitlichen Verzögerung und/oder einer zeitlichen Differenz zwischen dem Verlauf der Temperaturgröße und der Bremsgröße. Die Festlegung der Verzögerung bzw. der Differenz kann beispielsweise anhand dem Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes oder der Betrachtung der Maximalwerte beider Größen geschehen. Mit Hilfe des Vergleichergebnisses lässt sich dann erfindungsgemäß eine Aussage über die Dicke des Bremsbelags herleiten.

Durch diese Information kann der Fahrer in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung über die voraussichtliche noch verbleibende Nutzungsdauer der Bremsbeläge bis zum notwendigen Austausch informiert werden. Das kann dadurch geschehen, dass mit der momentanen Dicke des Bremsbelags die typischen Werte für die Abnutzung pro gefahrener Wegstrecke berücksichtigt werden. Durch die Speicherung der momentanen Bremsbelagdicke steht diese Prognose auch bei Wartungsvorgängen zur Verfügung und vermeidet dadurch unnötigen Arbeitsaufwand bei der Kontrolle der Bremsbeläge.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Überwachung an jedem Rad der Bremsanlage des Fahrzeugs individuell vorgenommen werden kann. So können unterschiedliche Beanspruchungen der Radbremsen besser erfasst werden und Kosten durch zu frühen Austausch der Bremsbeläge vermieden werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Zeichnungen

Fig. 1 zeigt schematisch die Aufnahme der zur Überwachung verwendeten Parameter und die Weiterleitung der ermittelten Informationen an den Fahrer. In Fig. 2 ist schematisch das Flussdiagramm zur Bestimmung der Bremsbelagsdicke und zur Erkennung der Fehlerfunktion dargestellt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt werden. Dabei wird zur Vereinfachung der Überwachung eines Betriebsmittels einer Bremsanlage die kontinuierliche Überwachung der Bremsbelagsdicke einer Radbremse beschrieben. Eine Erweiterung auf die Überwachung mehrere Radbremsen an einem Fahrzeug und/oder auf mehrere Betriebsmittel an einer Radbremse ist jedoch einfach möglich.
In Fig. 1 wird schematisch die Überwachung der zur Bremsanlage eines Fahrzeugs gehörenden Betriebsmittel, wie beispielsweise der Bremsbelagdicke oder der Bremsflüssigkeit gezeigt. Dazu wird in den Block 10 über ein Flag F_B (35) das Vorliegen eines Bremseingriff einer Bremsanlage 30 abgefragt. Dabei entspricht das gesetzte Flag F_B = 1 einer Bremstätigkeit an der überwachten Radbremse. Durch einen Temperatursensor an der Rückenplatte des Bremsbelags 40 wird eine die Temperatur am Bremsbelag repräsentierende Temperaturgröße T_B (45) kontinuierlich aufgenommen und der zeitliche Verlauf in einem Speicher 70 abgelegt. Zu diesem Zweck erlaubt ein Taktgeber 50 im Block 10 die Zeitbestimmung. Die Bremsleistung P_B (65) wird durch einen Sensor 60, der das Bremsmoment und die Winkelgeschwindigkeit am überwachten Rad berücksichtigt, oder durch eine Schätzung des Bremsmoments über ein Hydraulikmodell ermittelt. Der zeitliche Verlauf der Bremsleistung P_B (65) wird analog zur Temperaturgröße T_B (45) in einem weiteren Speicher 75 abgelegt.
Anhand des zeitlichen Verlaufs der Temperaturgröße T_B (45) und der Bremsleistung P_B (65) wird im Block 15 die Überwachung des Bremsbelags durchgeführt. Das detaillierte Verfahren zur Überwachung in Block 15 ist in Fig. 2 dargestellt. Als Resultat der Überwachung wird die Dicke des Bremsbelags, sowie eine Fehlerfunktion bei Unterschreiten wenigstens eines vorgegebenen Schwellwertes ausgegeben und in einem Speicher 20 abgelegt. Dadurch kann die Bremsbelagdicke sowohl unmittelbar bei der Ermittelung als auch zu einem späteren vorgebbaren Zeitpunkt akustisch, optisch und/oder elektronisch (80) mitgeteilt werden. Durch die Berücksichtigung der typischen Werte für die Bremsbelagabnutzung pro gefahrener Wegstrecke kann aus diesen Daten zusätzlich eine Prognose über die voraussichtlich noch verbleibende Nutzungsdauer des Belags ermittelt und zur Anzeige gebracht werden. Wird aufgrund einer zu geringen Bremsbelagdicke eine Fehlerfunktion erkannt, so kann der Fahrer darüber gesondert informiert werden.
Fig. 2 zeigt anhand eines Blockschaltbildes die Funktionsweise der Überwachung der Bremsbelagdicke einer Radbremse. Startbedingung für die Überwachung ist die Erkennung eines Bremsvorgangs durch das gesetzten Flag F_B (35). Im Schritt 100 wird der zeitliche Verlauf der Temperaturmessung (Speicher 70) und der Bremsleistung (Speicher 75) miteinander verglichen. Da die Ursache für den Temperaturverlauf die aufgebrachte Bremsleistung während des Bremsvorgangs darstellt, kann aus dem Vergleich des zeitlichen Verlaufs beider Messwerte eine zeitliche Verzögerung □t (110) ermittelt werden. Diese zeitliche Verzögerung □t (110) stellt die Wärmediffusion durch den Bremsbelag von der unmittelbar mit der Bremsscheibe in Kontakt kommenden Oberfläche des Bremsbelags bis zur Rückenplatte des Bremsbelags dar. Durch ein Modell, dass mittels eines Differentialgleichungssystems den zeitlichen Verlauf der Temperaturen und den Energiegehalt der einzelnen Bestandteile des Bremssystems enthält, kann in Schritt 120 die Dicke d des Bremsbelags in Abhängigkeit von der zeitlichen Verzögerung □t (110) ermittelt werden. Im Schritt 130 wird überprüft, ob die gemessene Dicke des Bremsbelags unter einem für den Betrieb des Bremssystems notwendigen Schwellwertes SW liegt. Unterschreitet die Bremsbelagsdicke d diesen Schwellwert SW, so wird eine Fehlerfunktion E (95) erzeugt, die in einem Speicher 20 abgelegt wird und den Fahrer auf die zu geringe Bremsbelagsdicke hinweist (90). Andernfalls wird im Fall der ausreichenden Bremsbelagsdicke. In Schritt 150 das Flag F_B (35) auf eine weitere Bremstätigkeit (F_B = 1) hin abgefragt. Ist das der Fall, so wird ein weiterer Vergleich der zeitlichen Verläufe der aufgenommenen Parameter in Schritt 100 durchgeführt. Findet keine Bremstätigkeit mehr statt (F_B = 0), wird der zuletzt ermittelte Wert der Bremsbelagsdicke d (120) im Schritt 160 an den Speicher 20 weitergegeben, bevor die Überwachung bis zum nächsten Bremseingriff beendet wird.

Claims

1. Verfahren zur Überwachung des Betriebszustands wenigstens eines zu einer Bremsanlage eines Fahrzeugs gehörenden Betriebsmittels, insbesondere eines Verschleißteils (40), bei dem wenigstens
eine den Zustand des Betriebsmittels repräsentierende, sich während eines Bremsvorgangs kontinuierlich ändernde Zustandsgröße (45), und
eine den Betrieb der Bremsanlage repräsentierende Betriebsgröße (65) erfasst werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
während eines Bremsvorgangs der zeitliche Verlauf
der Zustandsgröße (45), und
der Bremsgröße (65) miteinander verglichen werden, und
der Betriebszustand des Betriebsmittels in Abhängigkeit des Vergleichs erfasst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung in Verbindung
mit einem vorgegebenen Modell (120), das den Betriebszustand der Betriebsmittel in Abhängigkeit von der Zustandsgröße berücksichtigt, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Modell die zeitliche Änderung der Zustandsgröße (45) berücksichtigt, und/oder
mit abgespeicherten Werten (70), erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebszustand des Verschleißteils eine die Dicke eines Bremsbelags der überwachten Radbremse repräsentierende Bremsbelagsgröße (120) herangezogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Zustandsgröße eine die Temperatur des Betriebsmittels repräsentierende Temperaturgröße (45) herangezogen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bremsgröße die Bremsleistung (65) herangezogen wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, die Bremsleistung aus
dem Bremsmoment und
der Winkelgeschwindigkeit am überwachten Rad zu ermitteln.

6. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Vergleich des zeitlichen Verlauf
der Bremsgröße (75) und
der Temperaturgröße (70) ein Vergleichsergebnis (110) ermittelt wird, wobei vorgesehen ist, dass das Vergleichsergebnis (110) vom Betriebszustand des Betriebsmittels, insbesondere der Dicke des Bremsbelags, abhängt, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Vergleichsergebnis (110) eine zeitliche Verzögerung und/oder einer zeitlichen Differenz zwischen dem zeitlichen Verlauf der beiden Größen entspricht.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüchen, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung radindividuell an jeder Radbremse der Bremsanlage durchgeführt werden kann, wobei vorgesehen ist, dass die Zustandsgröße wenigstens eines Betriebsmittels überwacht wird.

8. Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung
der momentane Betriebszustands der Verschleißteile, insbesondere die Dicke des Bremsbelags (120), erfasst wird, und/oder
eine Fehlfunktion (95) erkannt wird, wenn die momentane Bremsbelagsgröße einen Sollwert unterschreitet,
wobei insbesondere vorgesehen ist,
den momentanen Betriebszustand, und/oder
die Fehlfunktion (95) abzuspeichern (20), und/oder den Fahrer des Fahrzeugs über
den momentanen Betriebszustand (80), und/oder
das Unterschreiten des Sollwerts (90) zu informieren.

9. Vorrichtung zur Überwachung des Betriebszustands wenigstens eines zu einer Bremsanlage eines Fahrzeugs gehörenden Betriebsmittels, insbesondere eines Verschleißteils (40), bei dem erste Mittel vorgesehen sind, die wenigstens
eine den Zustand des Betriebsmittels repräsentierende, sich während eines Bremsvorgangs kontinuierlich ändernde Zustandsgröße (45), und
eine den Betrieb der Bremsanlage repräsentierende Betriebsgröße (65) erfassen,
dadurch gekennzeichnet, dass weitere Mittel vorgesehen sind, die
während eines Bremsvorgangs den zeitlichen Verlauf
der Zustandsgröße (45), und
der Bremsgröße (65) miteinander vergleichen, und
den Betriebszustand des Betriebsmittels in Abhängigkeit des Vergleichs erfassen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung in Verbindung
mit einem vorgegebenen Modell (120), das den Betriebszustand der Betriebsmittel in Abhängigkeit von der Zustandsgröße berücksichtigt, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Modell die zeitliche Änderung der Zustandsgröße berücksichtigt, und/oder
mit abgespeicherten Werten (70), erfolgt.