DE10356096B4

DE10356096B4 - Verfahren zum Betätigen einer einen Elektromotor aufweisenden Stelleinheit zum Feststellen oder Lösen einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10356096B4
Application number: DE2003156096
Authority: DE
Inventors: Carmelo Gutierrez; Thomas Schmidt
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: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2023-11-28
Also published as: DE10356096A1

Abstract

Verfahren zum Betätigen einer einen Elektromotor aufweisenden Stelleinheit zum Feststellen oder Lösen einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge, wobei eine bestimmte Zuspannkraft vorgegeben und nicht flüchtig gespeichert ist und sobald beim Betätigen der Feststellbremsanlage diese vorgegebene Zuspannkraft erreicht wird, ein Kraftsensor ein Signal generiert, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten des Signals ein einziger zugehöriger Betätigungsstrom des Elektromotors erfasst wird, der als Strom eines Betriebspunktes auf einer durch eine nicht flüchtig gespeicherte mathematische Funktion gegebenen Kennlinie zwischen dem Betätigungsstrom des Elektromotors und der Zuspannkraft der Feststellbremse wirkt und in der Folge anhand der Funktion über den Betätigungsstrom ein Ansteuern der Feststellbremsanlage erfolgt, wobei eine additive Verschiebung der Funktion zwischen dem Betätigungsstrom und der Zuspannkraft beim Ansteuern der Feststellbremse berücksichtigt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betätigen einer einen Elektromotor aufweisenden Stelleinheit zum Feststellen oder Lösen einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge, wobei eine bestimmte Zuspannkraft vorgegeben und nicht flüchtig gespeichert ist und sobald beim Betätigen der Feststellbremsanlage diese vorgegebene Zuspannkraft erreicht wird, ein Kraftsensor ein Signal generiert.

Bei den bekannten Verfahren beziehungsweise Vorrichtungen zum Betätigen einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge ist die Feststellkraft, als ein definierter Verstellweg eines Betätigungszuges nichtflüchtig in einem Speicher abgelegt. Aus der WO 98/40255 ist es beispielsweise bekannt, beim Feststellen der Feststellbremsanlage dem Hub eines Betätigungszuges eine bestimmte Feststellkraft zuzuordnen und diesen Wert abzuspeichern. Anhand des Wertes für den Hub kann der Antrieb abgeschaltet werden, wenn die vordefinierte Feststellkraft zum Halten des Fahrzeuges erreicht ist.

Nachteilig bei diesen bekannten Bremssystemen ist jedoch, dass zum Feststellen der Bremse der exakte Hub für die Feststellkraft bekannt sein muss. Sollen mehrere Feststellpunkte abgespeichert werden, so ist es notwendig, zu jedem Kraftwert einen entsprechenden Hub des Betätigungszuges abzuspeichern. Dies hat jedoch den entscheidenden Nachteil von auftretenden Kraftungenauigkeiten, da eine Feststellbremse ein dynamisches System darstellt, bei dem sich die zu den Feststellkräften korrespondierenden Hübe des Betätigungszuges während des Betriebs ändern können. Somit können fehlerhafte Bremsbetätigungen auftreten, die ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellen.

Weiterhin ist aus der DE 198 58 763 C2 ein Verfahren zum Betätigen einer einen Elektromotor aufweisenden Stelleinheit einer Radbremse eines Fahrzeuges bekannt. Bei diesem Verfahren wird der Bremskolben durch einen Elektromotor über einen selbsthemmenden Spindelantrieb mit einer unter einem vorgegebenen Wert liegenden Zuspannkraft bewegt, und er wird nach Erreichen des vorgegebenen Wertes der Zuspannkraft durch ein piezoelektronisches Element mit einer über den vorgegebenen Wert liegenden Zuspannkraft gegen die Bremsbeläge gedrückt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch die komplizierte Ansteuerung des Piezoelementes.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der oben genannten Nachteile eine Feststellbremsanlage der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass ein sicheres Betätigen und Feststellen der Bremse gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, dass die Feststellkraft zu jedem Zeitpunkt bekannt ist. Hierzu kann jedem Wert des Motorstroms des motorischen Antriebes eine definierte Bremskraft zugeordnet werden, wodurch die Funktionssicherheit der Feststellbremse erheblich verbessert ist. Die Motorstromstärke kann in einfacher Weise gemessen werden, so dass über die nicht flüchtig gespeicherte mathematische Funktion die Bremskraft anhand des Motorstroms bestimmt werden kann.

Wird beim Betätigen der Feststellbremse gegenüber der zuvor erfolgten Betätigung eine Verschiebung des als Referenz dienenden Signals des Kraftsensors gegenüber der auswertbaren und ansteuerbaren Variablen festgestellt, so ist trotzdem ein sicheres Ansteuern der Feststellkraft ermöglicht. Die Verschiebung der Variablen I_S ⇒ I_S + B wird dabei in einfacher Weise auf die mathematische Funktion zwischen den Variablen und der Bremskraft angewandt: IS + B = K·F

Die mathematische Funktion kann dabei eine einfache Proportionalität I = K·F (I = Variablenwert, K = Proportionalitätsfaktor, F = Bremskraft).

Zum Feststellen der Feststellbremsanlage werden folgende Parameter benutzt:

– I_S = der Wert des Betätigungsstroms des motorischen Antriebes zum Zeitpunkt des Signals des Kraftsensors
– F_S = Bremskraft zum Zeitpunkt des Signals des Kraftsensors
– F(I) = die Korrelationsfunktion zwischen Bremskraft und Betätigungsstrom des motorischen Antriebs
- F_A = Feststellkraft der Bremse zum Abschaltzeitpunkt

Mittels einer Steuerung der Feststellbremsanlage kann damit der Wert für den Betätigungsstrom des motorischen Antriebs zum Abschaltzeitpunkt ermittelt bzw. berechnet werden. Bei einfacher Proportionalität zwischen Bremskraft und Betätigungsstrom würde sich der Wert des Betätigungsstroms zum Abschaltzeitpunkt wie folgt darstellen:

Natürlich sind auch nichtlineare Funktionen F(I) denkbar.

Damit lässt sich jedem Wert des Betätigungsstroms ein bestimmter Kraftwert zuordnen. Da der Abschaltzeitpunkt des motorischen Antriebs anhand des Betätigungsstroms exakt festgelegt werden kann, wird eine Überbeanspruchung einzelner Teile der Feststellbremsanlage vermieden und ein sicheres Bremsen gewährleistet.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird zur Erfassung das Signal des Kraftsensors mittels eines weiteren Sensors erfasst. Solche Sensoren zum Übermitteln des Signals des Kraftsensors an die Steuerung der Feststellbremsanlage können in unterschiedlicher Weise verwirklicht sein. Beispielhaft seien hier die nachfolgend, nicht abschließend aufgeführten Sensoren genannt:

– ein verkabelter Schalter,
– ein Hallsensor, ein Strommessgerät, das eine Unstetigkeit im Motorstrom des Antriebs detektiert und/oder
– ein Drehzahlmessgerät, das eine Unstetigkeit der Drehzahl der Antriebswelle des Antriebs detektiert.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Werte für den Betätigungsstrom und der Korrelation zwischen Betätigungsstrom und Bremskraft, die Bremskraft mittels eines Prozessors berechnet. Durch diese Maßnahme ist eine einfache Berechnung der Bremskraft möglich. Bei jedem Bremsvorgang ist es deshalb nur einmal notwendig, die Bremskraft zu bestimmen.

Weitere Ziele, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
Die einzige Figur zeigt:
ein Diagramm des Motorstroms I eines Antriebes einer erfindungsgemäßen Feststellbremsanlage während des Betätigens in Abhängigkeit von der Zeit t.
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. Der Stelleinheit ist dabei ein Kraftsensor zugeordnet, der bei Erreichen einer vordefinierten Bremskraft ein Signal abgibt. Dieses Signal wird an eine Steuerung der Feststellbremse weitergeleitet, die dem Signal einen bestimmten Wert des Motorstromes des Antriebs zuordnet. Der Motorstrom korreliert dabei zumindest in dem für den Bremsvorgang entscheidenden Bereich über eine mathematische Funktion mit der Bremskraft. Im einfachsten Fall besteht zwischen dem Motorstrom und der Bremskraft in diesem Bereich eine lineare Proportionalität.
Die 1 zeigt den zeitlichen Stromverlauf beim Betätigen der Feststellbremse. Wie bei jedem elektrischen Einschaltvorgang besitzt auch der Motorstrom I kurz nach dem Einschalten zum Zeitpunkt t₀ eine Stromspitze, wobei der Motorstrom jedoch innerhalb von kurzer Zeit auf einen Leerlaufstrom I_Leerlauf abfällt. Nachdem der Motorstrom das Minimum I_Leerlauf durchschritten hat, steigt der Motorstrom an, da der Motor die Stelleinheit der Feststellbremsanlage betätigen muss. Der Anstieg des Motorstroms ist dabei, zumindest nach einer kurzen Anlaufphase, mit der Bremskraft korreliert, in vorliegenden Fall wird eine direkte Proportionalität angenommen.
Gibt nun der Kraftsensor bei einer vorgegebenen Kraft F_S zum Zeitpunkt t_s ein Signal ab, so wird dieser Bremskraft F_s über die Steuerung der Wert I_S des Motorstroms zugeordnet. Anhand der Proportionalität I(F) = K·F des Motorstroms zur Bremskraft lässt sich nun in einfacher Weise der zur Feststellkraft F_A, die nichtflüchtig in einem Speicher abgelegt ist, korrespondierende Motorstrom I_A ermitteln:
Die direkte Proportionalität wurde nur wegen der einfachen Darstellung gewählt. Prinzipiell ist das erfindungsgemäße Verfahren auf kompliziertere mathematische Funktionen anwendbar.
Eine weitere Kraftmessung durch den Kraftsensor ist nicht mehr erforderlich.
Auch wenn aufgrund äußerer Einflüsse oder Verschleißerscheinungen der Bremse sich der Motorstrom für eine definierte Bremskraft um den Betrag B verschiebt, ist ein zuverlässiges Betätigen der Bremse gewährleistet. Diese Verschiebung kann in einfacher Weise additiv auf die Funktion F(I) angewandt werden:
Der zur Feststellkraft F korrespondierende Motorstrom kann deshalb in einfacher Weise während des Betriebs berechnet und dem Verschleiß und äußeren Umständen angepasst werden

Claims

Verfahren zum Betätigen einer einen Elektromotor aufweisenden Stelleinheit zum Feststellen oder Lösen einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge, wobei eine bestimmte Zuspannkraft vorgegeben und nicht flüchtig gespeichert ist und sobald beim Betätigen der Feststellbremsanlage diese vorgegebene Zuspannkraft erreicht wird, ein Kraftsensor ein Signal generiert, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten des Signals ein einziger zugehöriger Betätigungsstrom des Elektromotors erfasst wird, der als Strom eines Betriebspunktes auf einer durch eine nicht flüchtig gespeicherte mathematische Funktion gegebenen Kennlinie zwischen dem Betätigungsstrom des Elektromotors und der Zuspannkraft der Feststellbremse wirkt und in der Folge anhand der Funktion über den Betätigungsstrom ein Ansteuern der Feststellbremsanlage erfolgt, wobei eine additive Verschiebung der Funktion zwischen dem Betätigungsstrom und der Zuspannkraft beim Ansteuern der Feststellbremse berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Betätigungsstroms ein Ansteuern der Feststellbremsanlage zum Abschalten des Elektromotors der Stelleinheit bei der zum Festhalten des Fahrzeuges ausreichenden Zuspannkraft erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hallsensor zur Detektion des Signals des Kraftsensors verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strommessgerät zur Detektion des Signals des Kraftsensors verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein verkabelter Schalter zur Detektion des Signals des Kraftsensors verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung ein Prozessor verwendet wird.