DE10355997B3

DE10355997B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen und Lösen einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10355997B3
Application number: DE2003155997
Authority: DE
Inventors: Carmelo Gutierrez; Jürgen ZIPP
Original assignee: Kuester Automotive Control Systems GmbH
Current assignee: Kuester Automotive Control Systems GmbH
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-11-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen und Lösen einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, mit einer einen motorischen Antrieb, bspw. einen Elektromotor, aufweisenden Stelleinheit zum Feststellen oder Lösen der Feststellbremsanlage, wobei zum Feststellen eine definierte Feststellkraft als Verstellweg des motorischen Antriebs vorgegeben und nichtflüchtig gespeichert ist. Um zu erreichen, dass die Feststellbremse beim Lösen in ihre ursprüngliche Löseposition zurückfährt, ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass beim Feststellen der Bremse zu dem vorgegebenen und nichtflüchtig gespeicherten Verstellweg der durch die Masseträgheit des Antriebs zusätzlich auftretende Verstellweg addiert und abgespeichert wird und beim Lösen der Bremse der Antrieb um den vorgegebenen, nichtflüchtig gespeicherten und den zusätzlich auftretenden Verstellweg entgegen der Verstellrichtung beim Feststellen verfahren wird (Figur 2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen und Lösen einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, mit einer einen motorischen Antrieb, beispielsweise einen Elektromotor, aufweisenden Stelleinheit zum Feststellen oder Lösen der Feststellbremsanlage, wobei zum Feststellen eine definierte Feststellkraft als Verstellweg des motorischen Antriebs vorgegeben und nichtflüchtig gespeichert ist.

Bei den bekannten Verfahren beziehungsweise Vorrichtungen zum Feststellen und Lösen einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge ist die Feststellkraft, die mit dem Verstellweg des motorischen Antriebs über eine mathematische Funktion korreliert, nichtflüchtig in einem Speicher gespeichert. Aus der WO 98/40255 ist beispielsweise bekannt, beim Feststellen der Feststellbremsanlage dem Hub eines Betätigungszuges eine bestimmte Feststellkraft zuzuordnen und diesen Wert abzuspeichern. Anhand des Wertes für den Hub des Betätigungszuges kann der Antrieb abgeschaltet werden, wenn die vordefinierte Feststellkraft zum Halten des Fahrzeuges erreicht ist.

Nachteilig bei diesen bekannten Feststellbremsanlagen ist jedoch, dass die vorhandene Masseträgheit des Antriebs dessen sofortiges Stoppen verhindert und der Antrieb beziehungsweise sein Verstellelement noch um einen zusätzlichen Verstellweg verfahren wird. Wird beim darauf folgenden Lösen der Feststellbremsanlage der Antrieb beziehungsweise sein Verstellelement um den vordefinierten, nichtflüchtig gespeicherten Verstellweg in die zum Feststellen der Feststellbremsanlage entgegengesetzte Richtung verfahren, geht der Antrieb beziehungsweise sein Verstellelement nicht in die Ausgangsposition vor dem Feststellen der Feststellbremsanlage zurück. Denn der zusätzliche Verstellweg, den der Antrieb durch seine vorhandene Masseträgheit nach Abschalten des Motors beim Feststellen der Feststellbremsanlage noch zurückgelegt hat, wird hierbei nämlich nicht berücksichtigt. Dies hat zur Folge, dass die Löseposition der Feststellbremsanlage driftet, was nach einiger Zeit zu einer Beschädigung der Feststellbremsanlage und einem nicht mehr sicheren Feststellen der Feststellbremsanlage führen kann, beziehungsweise die Bremse nicht vollständig gelöst wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Vermeidung dieser Nachteile eine Feststellbremsanlage zur Verfügung zu stellen, die beim Lösen in ihre ursprüngliche Löseposition zurückfährt.

Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass beim Feststellen der Feststellbremsanlage zu dem vorgegebenen und nichtflüchtig gespeicherten Verstellweg der durch die Masseträgheit des Antriebs zusätzlich auftretende Verstellweg addiert und abgespeichert wird und beim Lösen der Feststellbremsanlage der Antrieb um den vorgegebenen, nichtflüchtig gespeicherten und den zusätzlich auftretenden Verstellweg entgegen der Verstellrichtung beim Feststellen verfahren wird.

Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, dass die Feststellbremsanlage beim Lösen in ihre ursprüngliche Ausgangsposition zurück verfahren wird und damit die Funktionssicherheit der Feststellbremse erheblich verbessert ist.

Nach einem ersten vorteilhaften Gedanken der Erfindung wird der als definierte Feststellkraft vorgegebene und nichtflüchtig gespeicherte Verstellweg während des Betriebs der Feststellbremsanlage an variable, die Feststellkraft beeinflussende Parameter angepasst.

Dies können einzelne oder eine Kombination der nachfolgend, nicht abschließend aufgeführten Parameter sein:

– die während des Betriebs der Feststellbremsanlage auftretende Seillängung,
– der während des Betriebs der Feststellbremsanlage auftretende Verschleiß der Bremsbeläge und/oder
– äußere Einflüsse, wie zum Beispiel die Temperatur.

Durch diese Maßnahmen ist gewährleistet, dass die Feststellbremsanlage beim Feststellen immer mit der gleichen Feststellkraft angezogen wird und beim Lösen eine Löseposition erreicht wird, welche beim nächsten Feststellen der Feststellbremsanlage die eine zum Festhalten des Fahrzeugs erforderliche Feststellkraft gewährleistet.

Ein weiterer vorteilhafter verfahrenstechnischer Gedanke der Erfindung geht dahin, dass zu mehreren verschiedene Bremskraftstufen entsprechende Feststellkräfte nichtflüchtig abgespeichert sind, wobei diese Bremskraftstufen neigungsabhängig definiert sein können. Dadurch ist ein sicheres Halten des Kraftfahrzeuges beim Feststellen der Bremsanlage zum Beispiel im starken Gefälle oder auf ebenem Gelände möglich, wobei die Feststellbremsanlage entsprechend der dazu notwendigen Feststellkraft angezogen wird.

Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Insoweit ist ein Sensor vorgesehen, der beim Feststellen der Feststellbremsanlage den realen Verstellweg einem Komparator mitteilt, der den realen Verstellwert mit dem im Speicher abgelegten Verstellweg vergleicht und bei Gleichheit beider Verstellwege den Antrieb abschaltet und nach Abschaltung des Antriebs den durch die Masseträgheit des Antriebs auftretenden zusätzlichen Verstellweg detektiert, der nichtflüchtig in einem Speicher abgelegt wird.

Beim Lösen wird der Antrieb beziehungsweise das Verstellglied des Antriebes um den der Feststellkraft entsprechenden, nichtflüchtig abgespeicherten Verstellweg und den zusätzlichen Verstellweg in der der Feststellrichtung entgegengesetzten Richtung verfahren. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Feststellbremsanlage nach Feststellen und Lösen wieder in die ursprüngliche Löseposition verfahren wird.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist als Sensor ein digitaler Hallsensor vorgesehen, der in Verbindung mit einem an der Antriebswelle des Antriebs angeordneten Magneten, vorzugsweise einem Ringmagneten, den Verstellweg detektiert. Hierdurch ist in einfacher Weise die Detektion des Verstellwegs möglich, da die Anzahl der Umdrehungen der Antriebswelle eine lineare Proportionalität zum Verstellweg aufweist. Der Hallsensor detektiert dabei jede Umdrehung der Antriebswelle durch den Richtungswechsel des Magnetfelds in seiner Umgebung, hervorgerufen durch den an der Antriebswelle angeordneten Permanentmagneten.

Vorteilhafterweise ist ein Zähler vorgesehen, der die Signale des Hallsensors beziehungsweise die Richtungswechsel des Magnetfeldes zählt. Dadurch lässt sich in einfacher Weise der reale Verstellweg detektieren, da dieser mit der Anzahl der Signale des Hallsensors und des Verstellweges korreliert ist.

Nach einem vorteilhaften Gedanken der Erfindung ist ein Speicher vorgesehen, in dem die Anzahl der Signale des Hallsensors als Zählerstand aufgezeichnet und nichtflüchtig abgespeichert werden. Durch diese Maßnahme ist zu jedem Zeitpunkt beim Betätigen oder Lösen der Feststellbremsanlage der Verstellweg des Antriebes abrufbar.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Indikator vorgesehen, der einen Stillstand der Antriebswelle feststellt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls kein Signal vom Hallsensor ausgeht, andernfalls das vorgegebene Zeitintervall erneut startet. Dadurch ist in einfacher Weise gewährleistet, dass der Stillstand der Antriebswelle sicher festgestellt wird.

Als Indikator kann ein Softwareprogramm dienen, das innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls feststellt, ob der Hallsensor ein Signal abgegeben hat. Der Indikator erhöht dabei den Zählerstand um 1, wenn innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls ein Signal vom Hallsensor ausgeht.

Nach einem weiteren vorteilhaften Gedanken der Erfindung vergleicht der Indikator beziehungsweise der Komparator den Zählerstand zweier aufeinander folgender Zeitintervalle und stellt bei Gleichheit den Stillstand der Antriebswelle fest.

Vorteilhafterweise ist ein Kraftsensor vorgesehen, welcher den der Feststellkraft entsprechenden, im Speicher abgelegten Wert des Verstellweges an variable, die Feststellkraft beeinflussende Parameter der Feststellbremsanlage anpasst. Somit ist gewährleistet, dass auch dann, wenn die die Feststellkraft beeinflussenden Parameter andere Werte als beim erstmaligen Abspeichern des Verstellweges aufweisen, ein sicheres Feststellen und effektives Lösen der Bremse während ihres gesamten Lebenszyklus erreicht ist.

Vorteilhafterweise ist der Speicher zur Speicherung mehrerer verschiedener Bremskraftstufen ausgebildet, die an unterschiedliche örtliche Gegebenheit angepasst sind. So ist zum Beispiel für das Halten des Fahrzeuges auf ebener oder leicht abschüssiger Strecke keine so große Feststellkraft notwendig, wie dies bei starkem Gefälle der Fall ist. Für solche unterschiedliche Gegebenheiten werden vordefinierte Werte in den Speicher abgelegt. Diese ermöglichen ein sicheres Halten des Fahrzeuges abgestimmt auf die jeweiligen Gegebenheiten, was beispielsweise mit einem Neigungssensor festgestellt werden kann.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
1 einen auf einer Antriebswelle eines Antriebs anordenbaren Ringmagneten mit einem Hallsensor,
2 zwei Diagramme zum zeitlichen Verlauf der Signale eines digitalen Hallsensors und der Antriebsspannung in einem Bereich kurz vor Abschalten des Antriebes (Zeitpunkt t₀) bis zum Stillstand des Antriebes.
Eine mögliche Ausführungsform einer Feststellbremsanlage für Kraftfahrzeuge, wie sie beispielsweise in der WO 98/40255 beschrieben ist, weist einen motorischen Antrieb mit einer Antriebswelle als Verstellglied auf. Auf der Antriebswelle ist ein Ringmagnet oder ein Magnetrad 2 angeordnet, dem ein Hallsensor 1 zugeordnet ist. Weiterhin ist ein (nicht dargestellter) nichtflüchtiger Speicher vorgesehen, in welchem der Verstellweg beim Feststellen der Feststellbremsanlage in Form von einer vordefinierten Anzahl von Signalen des Hallsensors abgelegt ist.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen digitalen Hallsensor 1, bei dem, entsprechend den Diagrammen der 2, beim Drehen der Antriebswelle eine Signalfolge aus rechteckförmigen Pulsen erzeugt wird.
Mittels eines (ebenfalls nicht dargestellten) Indikators lassen sich die Impulse des Hallsensors zählen. Bei jeder positiven und/oder negativen Flanken des Signals des Hallsensors 1, je nach dem, wie die vordefinierten Signale des Hallsensors 1 abgespeichert werden, wird der Zählerstand um „1" verändert, beim Feststellen also um „1" erhöht und beim Lösen um „1" erniedrigt. Der Zählerstand wird in einem Speicher abgespeichert und mit dem als Zahlenwert in dem nichtflüchtigen Speicher abgelegten Verstellweg verglichen. Dabei können der Speicher für den Zählerstand und der nichtflüchtige Speicher als ein Speicherelement ausgebildet sein. Es ist aber auch denkbar, zwei Speicherelemente zu verwenden.
Erfolgt nun ein Feststellen der Feststellbremse, so werden die Impulse des Hallsensors 1 durch den Indikator so lange aufaddiert und die Summe als ein Zahlenwert abgespeichert. Dieser Zahlenwert wird mit dem in dem nichtflüchtigen Speicher abgelegten Zahlenwert für den der Feststellkraft entsprechenden Verstellweg verglichen. Sind diese beiden Zahlenwerte gleich, wird der Antrieb stromlos geschaltet.
Durch die noch vorhandene Rotationsenergie beziehungsweise Masseträgheit des Antriebs tritt jedoch kein sofortiger Stillstand der Antriebswelle ein, so dass die Antriebswelle noch einige Umdrehungen ausführt. Die hierbei entstehenden Hallimpulse werden aufgezeichnet und gespeichert. Die Berücksichtigung des Nachlaufverhaltens des Antriebs ist um so wichtiger, da dieses nicht nur last-, sondern auch spannungs- und temperaturabhängig ist.
Dabei ist zu beachten, dass der Antrieb beziehungsweise die Antriebswelle nach dem Abschalten zum Zeitpunkt t₀ langsamer wird, bis der Antrieb beziehungsweise die Antriebswelle zum Zeitpunkt t_s zum Stillstand kommt. Da nach dem Stillstand des Antriebs keine Hallimpulse mehr messbar sind, ist eine Abbruchbedingung vorzusehen, welche dem Indikator mitteilt, dass die Ermittlung der Nachlaufimpulse beendet ist; natürlich ist dabei dafür Sorge zu tragen, dass alle Hallimpulse sicher erfasst werden.
Als Indikator dient bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel ein Softwareprogramm, das eine vorgegebene Zeitschleife durchläuft, so lange Hallimpulse detektiert werden. Die Zeitschleife umfasst dabei ein vorgegebenes Zeitintervall, in dem auch bei langsamer Rotation der Antriebswelle noch ein Hallsignal erwartet werden kann.
Vor Beginn der Zeitschleife wird der aktuelle Zählerstand ermittelt und gespeichert. Nach Ablauf der Zeitschleife wird dieser Vorgang wiederholt und der momentane Zählerstand mit dem vorherigen vergleichen. Solange die Zählerstände nicht identisch sind, wird. davon ausgegangen, dass der Antrieb noch dreht. Die Zeitschleife wird darauf hin erneut gestartet. Der Vorgang wird solange wiederholt, bis Gleichheit aufeinanderfolgender Zählerstände erzielt ist. Sodann wird nun davon ausgegangen, dass keine weiteren Drehzahlimpulse messbar sind, der Motor also zum Stillstand gekommen ist. Die Programmschleife zur Erfassung der Nachlaufimpulse wird damit beendet.
Die Zeitschleife für das Softwareprogramm ist länger, als die Pulsdauer des letzten Hallimpulses vor dem Stillstand des Antriebs. Sinnvollerweise sollte das Zeitintervall der Zeitschleife mindestens die doppelte Länge der Pulsdauer des letzten Hallimpulses vor dem Stillstand des Antriebes aufweisen.
Um ein Driften der Löseposition zu verhindern, wird das Nachlaufverhalten des Antriebs beim Feststellen der Bremse mit berücksichtigt. Die nach dem Abschalten des Motors gemessenen Drehimpulse werden dem Indikator zu Beginn des Lösevorgangs hinzuaddiert, so dass sich der Zählerinhalt zu Beginn des Lösevorgangs wie folgt darstellt:
Zählerstand vor dem Lösen = konstanter Löseweg + Anzahl Nachlaufpulse
Beim Lösen der Feststellbremse wird dann der Antrieb beziehungsweise sein Verstellelement um den der Feststellkraft entsprechenden nichtflüchtig gespeicherten Verstellweg und den zusätzlichen Verstellweg in der der Feststellrichtung der Bremse entgegengesetzten Richtung verfahren. Der Zählerstand vor dem Lösen wird dabei bei jeder Umdrehung der Antriebswelle um „1" verringert, was wiederum durch die Signale des Hallsensors 1 detektiert wird. Ist der Zählerstand „0", so ist die Löseposition erreicht und der Antrieb wird abgeschaltet.

Claims

Verfahren zum Feststellen und Lösen einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, mit einer einen motorischen Antrieb, bspw. einen Elektromotor, aufweisenden Stelleinheit zum Feststellen oder Lösen der Feststellbremsanlage, wobei zum Feststellen eine definierte Feststellkraft als Verstellweg des motorischen Antriebs vorgegeben und nichtflüchtig gespeichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass beim Feststellen der Bremse zu dem vorgegebenen und nichtflüchtig gespeicherten Verstellweg der durch die Masseträgheit des Antriebs zusätzlich auftretende Verstellweg addiert und abgespeichert wird und beim Lösen der Bremse der Antrieb um den vorgegebenen, nichtflüchtig gespeicherten und den zusätzlich auftretenden Verstellweg entgegen der Verstellrichtung beim Feststellen verfahren wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der als definierte Feststellkraft vorgegebene und nichtflüchtig gespeicherte Verstellweg während des Betriebes der Feststellbremsanlage an variable, die Feststellkraft beeinflussende Parameter der Feststellbremsanlage angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter die während des Betriebes der Feststellbremsanlage auftretende Seillängung benutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter der während des Betriebes der Feststellbremsanlage auftretende Verschleiß der Bremsbeläge benutzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter äußere Einflüsse, wie zum Beispiel die Temperatur der Bremse und/oder die Außentemperatur, benutzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere verschiedenen Bremskraftstufen entsprechende Feststellkräfte nichtflüchtig abgespeichert sind.
Vorrichtung zum Feststellen und Lösen einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, mit einer einen motorischen Antrieb, bspw. einen Elektromotor, aufweisenden Stelleinheit zum Feststellen oder Lösen der Feststellbremsanlage, wobei in einem Speicher ein der Feststellkraft entsprechender Wert eines Verstellweges des Antriebs nichtflüchtig abgelegt ist und dem Antrieb ein Sensor (1) zur Detektion des Verstellweges zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass beim Feststellen – der Sensor (1) den realen Verstellweg einem Komparator mitteilt, der den realen Verstellweg mit dem im Speicher abgelegten Verstellweg vergleicht und bei Gleichheit beider Verstellwege den Antrieb abschaltet, – der Sensor (1) nach Abschaltung des Antriebs den durch die Trägheit des Antriebs auftretenden zusätzlichen Verstellweg detektiert, der nichtflüchtig in einem Speicher abgelegt wird und beim Lösen – der Antrieb um den der Feststellkraft entsprechenden, nichtflüchtig abgespeicherten Verstellweg und den zusätzlichen Verstellweg in der der Feststellrichtung entgegengesetzten Richtung verfahren wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensor ein digitaler Hallsensor (1) vorgesehen ist, der in Verbindung mit einem an einer Antriebswelle des Antriebes angeordneten Permanentmagneten, vorzugsweise einem Ringmagneten (2), den Verstellweg detektiert.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zähler vorgesehen ist, der Signale des Hallsensors (1) zählt.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher vorgesehen ist, in dem die Anzahl der Signale des Hallsensors (1) als Zählerstand aufgezeichnet und nichtflüchtig abspeichert werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Indikator vorgesehen ist, der einen Stillstand der Antriebswelle beziehungsweise des Antriebes feststellt, wenn innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls kein Signal vom Hallsensor (1) ausgeht, andernfalls das vorgegebene Zeitintervall erneut startet.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Indikator ein Softwareprogramm vorgesehen ist, das innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls feststellt, ob der Hallsensor (1) ein Signal abgegeben hat.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator den Zählerstand um 1 erhöht, wenn innerhalb des vorgegebenen Zeitintervalls ein Signal vom Hallsensor (1) ausgeht.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator bzw. der Komparator den Zählerstand zweier aufeinanderfolgender Zeitintervalle vergleicht und bei Gleichheit den Stillstand der Antriebswelle beziehungsweise des Antriebes feststellt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftsensor vorgesehen ist, welcher den der Feststellkraft entsprechenden, im Speicher abgelegten Wert des Verstellweges an variable, die Feststellkraft beeinflussende Parameter der Feststellbremsanlage anpasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher zur Speicherung mehrerer verschiedener Bremskraftstufen vorgesehen ist.