DE10356096B4 - Method for actuating an actuating unit having an electric motor for detecting or releasing a parking brake system for vehicles - Google Patents

Method for actuating an actuating unit having an electric motor for detecting or releasing a parking brake system for vehicles Download PDF

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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.method to operate an actuator having an electric motor for detecting or Solve one Parking brake system for Vehicles, with a certain clamping force given and stored non-volatile is and as soon as you press the parking brake system this predetermined clamping force is achieved a force sensor generates a signal, characterized in that when the signal occurs, a single associated operating current of the electric motor is detected as the current of an operating point on one by one nonvolatile stored mathematical function given characteristic between the actuating current the electric motor and the clamping force of the parking brake acts and in the sequence by means of the function on the actuating current driving the parking brake system takes place, with an additive shift the function between the actuating current and the Zuspannkraft considered when driving the parking brake becomes.

Figure 00000001
Figure 00000001

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.The The invention relates to a method for actuating an electric motor having actuating unit for detecting or releasing a parking brake system for vehicles, wherein a certain application force specified and stored non-volatile is and as soon as you press the parking brake system reaches this predetermined application force a force sensor generates a signal.

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.at the known method or devices for actuating a Parking brake system for Vehicles is the locking force, as a defined adjustment a control cable non-volatile in stored in a memory. From WO 98/40255 it is for example known when determining the parking brake system the hub of a control cable to assign a specific locking force and to store this value. Based on the value for the drive can be switched off the hub if the predefined Locking force for holding the vehicle is reached.

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.adversely in these known brake systems, however, that is for detection brake the exact stroke for the locking force must be known. Shall have multiple detection points be stored, so it is necessary for each force value one corresponding stroke of the control cable save. However, this has the major disadvantage of occurring Power inaccuracies, as a parking brake is a dynamic system represents, in which the corresponding to the locking forces strokes of the control cable during the Change operation can. Thus, you can faulty brake actuations occur that pose a significant security risk.

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.Furthermore, from the DE 198 58 763 C2 a method for actuating an electric motor having actuator of a wheel brake of a vehicle known. In this method, the brake piston is moved by an electric motor via a self-locking spindle drive with a clamping force below a predetermined value, and it is pressed after reaching the predetermined value of the application force by a piezoelectric element with a clamping force above the predetermined value against the brake pads. A disadvantage of this method, however, is the complicated control of the piezoelectric element.

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.From that Based on the object of the invention, while avoiding the above-mentioned disadvantages a parking brake system of the beginning form the type mentioned in that safe operation and Locking the brake ensured is.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved. Advantageous embodiments can be found in the subclaims.

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.By This measure it is ensured that the locking force is known at all times. For this purpose, any value of the motor current of the motor drive a defined braking force can be assigned, whereby the reliability of the Parking brake is significantly improved. The motor current can be measured in a simple way, so that on the non-volatile stored mathematical Function, the braking force can be determined based on the motor current.

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 IS ⇒ IS + B wird dabei in einfacher Weise auf die mathematische Funktion zwischen den Variablen und der Bremskraft angewandt: IS + B = K·F If, when the parking brake is actuated, a shift of the signal of the force sensor serving as the reference relative to the evaluable and controllable variables is detected in relation to the previously performed actuation, nevertheless a secure activation of the locking force is made possible. The shift of the variables I S ⇒ I S + B is thereby applied in a simple manner to the mathematical function between the variables and the braking force: I S + B = K · F

Die mathematische Funktion kann dabei eine einfache Proportionalität I = K·F (I = Variablenwert, K = Proportionalitätsfaktor, F = Bremskraft).The mathematical function can be a simple proportionality I = K · F (I = Variable value, K = proportionality factor, F = braking force).

Zum Feststellen der Feststellbremsanlage werden folgende Parameter benutzt:

  • – IS = der Wert des Betätigungsstroms des motorischen Antriebes zum Zeitpunkt des Signals des Kraftsensors
  • – FS = Bremskraft zum Zeitpunkt des Signals des Kraftsensors
  • – F(I) = die Korrelationsfunktion zwischen Bremskraft und Betätigungsstrom des motorischen Antriebs
  • - FA = Feststellkraft der Bremse zum Abschaltzeitpunkt
To determine the parking brake system, the following parameters are used:
  • - I S = the value of the actuating current of the motor drive at the time of the signal of the force sensor
  • - F S = braking force at the time of the signal of the force sensor
  • F (I) = the correlation function between braking force and actuating current of the motor drive
  • - F A = locking force of the brake at the switch-off time

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:

Figure 00040001
By means of a control of the parking brake system, the value for the actuation current of the motor drive can be determined or calculated at the switch-off time. With a simple proportionality between the braking force and the actuating current, the value of the actuating current at the switch-off time would be as follows:
Figure 00040001

Natürlich sind auch nichtlineare Funktionen F(I) denkbar.Of course they are also non-linear functions F (I) conceivable.

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.In order to let yourself every value of the actuating current assign a certain force value. Since the shutdown of the motor drive exactly determined by the operating current becomes an overuse individual parts of the parking brake system avoided and a safe Brakes guaranteed.

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.
According to an advantageous embodiment of the invention, the signal of the force sensor is detected by means of a further sensor for detection. Such sensors for transmitting the signal of the force sensor to the control of the parking brake system can be realized in different ways. By way of example, the following, not exhaustively listed, sensors may be mentioned here:
  • - a wired switch,
  • A Hall sensor, an ammeter, which detects a discontinuity in the motor current of the drive and / or
  • - A tachometer that detects a discontinuity of the speed of the drive shaft of the drive.

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.To another advantageous embodiment The invention is based on the values for the actuating current and the correlation between actuating current and braking force, the braking force calculated by means of a processor. By this measure a simple calculation of the braking force is possible. Every time you brake It is therefore necessary only once to determine the braking force.

Weitere Ziele, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.Further Goals, benefits and applications The present invention will become apparent from the following description an embodiment based on the drawing.

Die einzige Figur zeigt:
ein Diagramm des Motorstroms I eines Antriebes einer erfindungsgemäßen Feststellbremsanlage während des Betätigens in Abhängigkeit von der Zeit t.The only figure shows:
a diagram of the motor current I of a drive of a parking brake system according to the invention during actuation in dependence on the time 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.A possible embodiment a parking brake system for Motor vehicles, as described for example in WO 98/40255 is, has a motor drive with a drive shaft as Adjustment on. The actuating unit is assigned a force sensor, which emits a signal when reaching a predefined braking force. This signal is forwarded to a control of the parking brake, which assigns the signal a specific value of the motor current of the drive. The motor current correlates at least in that for the braking process crucial area about a mathematical function with the braking force. In the simplest case exists between the motor current and the braking force in this area a linear proportionality.

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 ILeerlauf abfällt. Nachdem der Motorstrom das Minimum ILeerlauf 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.The 1 shows the time course of the current when the parking brake is applied. As with any electrical switch-on, the motor current I has a current peak shortly after switch-on at time t 0 , but the motor current drops to an open-circuit current I idle within a short time. After the motor current has passed the minimum I idle , the motor current increases, since the motor must actuate the parking brake actuator. The increase of the motor current is correlated with the braking force, at least after a short start-up phase, in the present case a direct proportionality is assumed.

Gibt nun der Kraftsensor bei einer vorgegebenen Kraft FS zum Zeitpunkt ts ein Signal ab, so wird dieser Bremskraft Fs über die Steuerung der Wert IS des Motorstroms zugeordnet. Anhand der Proportionalität I(F) = K·F des Motorstroms zur Bremskraft lässt sich nun in einfacher Weise der zur Feststellkraft FA, die nichtflüchtig in einem Speicher abgelegt ist, korrespondierende Motorstrom IA ermitteln:

Figure 00070001
If the force sensor now emits a signal at a given force F S at time t s , then the braking force F s is assigned the value I S of the motor current via the controller. On the basis of the proportionality I (F) = K * F of the motor current to the braking force, the motor current I A corresponding to the locking force F A , which is stored non-volatilely in a memory, can now be determined in a simple manner:
Figure 00070001

Die direkte Proportionalität wurde nur wegen der einfachen Darstellung gewählt. Prinzipiell ist das erfindungsgemäße Verfahren auf kompliziertere mathematische Funktionen anwendbar.The direct proportionality was chosen only for the sake of simplicity. In principle, the inventive method applicable to more complicated mathematical functions.

Eine weitere Kraftmessung durch den Kraftsensor ist nicht mehr erforderlich.A further force measurement by the force sensor is no longer necessary.

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:

Figure 00080001
Even if due to external influences or wear of the brake, the motor current for a defined braking force shifts by the amount B, a reliable operation of the brake is guaranteed. This shift can easily be applied additively to the function F (I):
Figure 00080001

Der zur Feststellkraft F korrespondierende Motorstrom kann deshalb in einfacher Weise während des Betriebs berechnet und dem Verschleiß und äußeren Umständen angepasst werdenOf the Therefore, corresponding to the locking force F motor current can in easy way during calculated and adapted to wear and external circumstances

Claims (6)

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.Method for actuating an actuating unit having an electric motor for detecting or releasing a parking brake system for vehicles ge, with a certain application force is given and stored non-volatile and when pressing the parking brake system, this predetermined application force is achieved, a force sensor generates a signal, characterized in that the occurrence of the signal, a single associated operating current of the electric motor is detected as the current an operating point on a given by a non-volatile stored mathematical function characteristic between the actuating current of the electric motor and the application force of the parking brake acts and in the sequence based on the function of the actuating current driving the parking brake system, wherein an additive shift of the function between the actuating current and the application force is considered when driving the parking brake. 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.Method according to claim 1, characterized in that that by means of the actuating current a driving the parking brake system for switching off the electric motor the actuator at the enough to hold the vehicle Clamping force takes place. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hallsensor zur Detektion des Signals des Kraftsensors verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a Hall sensor for detecting the signal of the Force sensor is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strommessgerät zur Detektion des Signals des Kraftsensors verwendet wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized that a power meter for Detection of the signal of the force sensor is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein verkabelter Schalter zur Detektion des Signals des Kraftsensors verwendet wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized a wired switch for detecting the signal of the force sensor is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung ein Prozessor verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a processor is used for the control.
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