DE19523940A1

DE19523940A1 - System zur Ermittlung eines Bremsbelagverschleißes

Info

Publication number: DE19523940A1
Application number: DE1995123940
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Gerstenmeier; Andreas Reppich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1995-07-05
Filing date: 1995-07-05
Publication date: 1997-01-09

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem System zur Ermittlung eines Bremsbelagverschleißes mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Zur Regelung bzw. Steuerung der Bremskraft, Antriebskraft und/oder der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs ist es be kannt, die Drehzahlen der Fahrzeugräder zu messen. Hierzu werden im Stand der Technik vielerlei Methoden (bspw. Hall- oder magnetoresistive Sensoren) ausgeführt. Darüber hinaus ist es bekannt, die Abnutzung des Bremsbelages einer Fahr zeugbremse zu ermitteln, indem beispielsweise in einer ge wissen Tiefe der Bremsbeläge Kontaktstifte eingelassen sind, die einen Kontakt auslösen, wenn der Bremsbelag bis zu die ser Tiefe abgenutzt ist.

In der DE,C2,26 06 012 (US 4,076,330) wird eine spezielle gemeinsame Anordnung zur Erfassung des Verschleißes eines Bremsbelages und zur Erfassung der Raddrehzahl beschrieben. Hierzu wird der erfaßte Bremsbelagverschleiß und die erfaßte Raddrehzahl über eine gemeinsame Signalleitung zu einer Aus werteeinheit geführt. Dies wird dadurch erreicht, daß der Raddrehzahlsensor in Reaktion auf einen erfaßten Bremsbelag verschleiß ganz oder teilweise kurzgeschlossen wird. Bei dieser Anordnung kann es jedoch, zumindest zeitweise, zu Störungen bei der Raddrehzahlerfassung kommen.

Andere Systeme wie sie beispielsweise aus der DE,C,43,22,440 beschrieben werden, benötigen zur Erfassung der Drehzahl und des Bremsverschleißes an einem Rad bzw. einer Radbremse min destens zwei Signalleitungen zwischen einer Radeinheit und der Auswerteeinheit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine möglichst einfache und sichere Erfassung der Drehzahl und des Brems verschleißes an einem Rad bzw. einer Radbremse zu realisie ren.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des An spruchs 1 bzw. durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem System zur Ermittlung eines Bremsbelagverschleißes bei einem Kraftfahrzeug mit ersten Mitteln zur Erzeugung von die Drehzahl wenigstens eines Fahrzeugrades repräsentierenden ersten Signalen und zweiten Mitteln zur Erzeugung von den Bremsbelagverschleiß an wenig stens einer Fahrzeugradbremse repräsentierenden zweiten Signale. Weiterhin sind Auswertemitteln zur Auswertung der ersten und zweiten Signale vorgesehen, wobei im Vergleich zu den radfern angeordneten Auswertemitteln wenigstens Teile der ersten und zweiten Mittel radnah angeordnet sind. Elek trische Übertragungsmittel stellen die elektrische Übertra gung von Signalen zwischen der radnahen und der radfernen Anordnung sicher.

Der Kern der Erfindung besteht nun darin, daß die obenge nannten ersten und zweiten Signale, also die Signale, die die Raddrehzahl und den Bremsverschleiß repräsentieren, in den Übertragungsmitteln überlagert werden. Hierdurch gelangt man in vorteilhafter Weise dazu, daß nur eine einzige Signalleitung benötigt wird, um die Raddrehzahl und den Bremsverschleiß von einer Radeinheit zu der zentral für alle Räder ausgelegten Auswerteeinheit (Brems-, Antriebs- und/oder Fahrdynamikregelungs-Steuergerät) zu führen, ohne daß sich die Signale gegenseitig beeinflussen. Dies ist ins besondere bei den Raddrehzahlsignalen wichtig, da die Rad drehzahlen im allgemeinen zur Ansteuerung sicherheitsrele vanter Fahrzeugsysteme wie die Fahrzeugbremse herangezogen werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vor gesehen, daß die ersten Mittel (Raddrehzahlerfassung) derart ausgestaltet sind, daß die Frequenz der ersten Signale die Drehzahl des Fahrzeugrades repräsentieren, und die zweiten Mittel (die Bremsverschleißerfassung) derart ausgestaltet sind, daß die zweiten Signale, zumindest zeitweise, eine Frequenz aufweisen, die außerhalb des im Normalbetrieb des Fahrzeugs vorkommenden Frequenzbereichs der ersten Signale liegt. Die erfindungsgemäß überlagerten Signale weisen nach dieser Ausführungsform im gesamten Betriebsbereich verschie dene Frequenzen auf, so daß eine einfache Trennung der über lagerten Signale mittels Hoch-, Tief- und/oder Bandpaßfilte rung im radfern angeordneten Steuergerät möglich ist.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die zweiten Mittel einen Frequenzgeber (bspw. einen Oszillator) zur Einstellung der Frequenz der zweiten Signale, wenigstens eine Kapazität (bspw. einen Kondensator) und Schaltmittel (bspw. einen Durchgangs-/Sperrschalter) aufweisen. Dabei können die zwei ten Mittel derart ausgestaltet sein, daß die Signalleitung über die Kapazität mittels der Schaltmittel mit Masse in Verbindung gebracht werden kann, wobei die Schaltmittel ab hängig von dem aktuellen Bremsbelagverschleiß betätigt wer den. Durch diese Ausführungsformen gelangt man in einfacher Weise zur erfindungsgemäßen Überlagerung der beiden Signale. Durch diese Ausführungsform wird erreicht, daß die Informa tion über den Bremsverschleiß in dem Vorliegen der zweiten Signale (Schaltmittel gewähren keinen Durchgang auf Masse) oder dem Nicht-Vorliegen der zweiten Signale (Schaltmittel gewähren Durchgang auf Masse) zur Auswerteeinheit übertragen wird.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, daß der Frequenzge nerator radfern, bspw. im Steuergerät, und die Kapazität und die Schaltmittel radnah, bspw. im Bereich der Radeinheiten, angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Überlagerung der bei den Signale bzw. die Verstimmung des Drehzahlfühlersignals erfordert in der radnahen Anordnung lediglich einen zusätz lichen Kondensator gegenüber einen gewöhnlichen Drehzahlfüh ler. Da die Drehzahlfühler und der Bremsverschleißfühler in einer Einheit zusammenfaßbar sind, können Einsparungen in der Logistik und bei der Installation am Fahrzeug bewirkt werden. Ohne den erfindungsgemäßen Gedanken zu verlassen, kann der Frequenzgenerator selbstverständlich auch im rad nahen Bereich angeordnet sein, er ist aber im radfern ange brachten Steuergerät kostengünstiger und platzsparender unterzubringen.

Zur Trennung der erfindungsgemäß überlagerten Signale kann die radferne Anordnung (das Steuergerät) Filtermittel zur frequenzselektiven Filterung der überlagerten ersten und zweiten Signale aufweisen. Die Filtermittel sind dabei vor teilhafterweise als erstes frequenzselektives Filter, das im Frequenzbereich der ersten Signale eine hohe Transmission aufweist, und als zweites frequenzselektives Filter, das im Frequenzbereich der zweiten Signale eine hohe Transmission aufweist, ausgebildet.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die zweiten Signale nur zu vorgegebenen Zeiten gebildet werden. Da der Bremsbelag im allgemeinen nicht sprunghaft abgenutzt wird, genügt es, wenn von Zeit zu Zeit durch die zweiten Signale bzw. durch die Aktivierung des Frequenzgenerators die zweiten Signale erzeugt werden. Auf diese Weise hat man eine Beeinflussung der Raddrehzahlsignale durch das überlagerte Bremsver schleißsignal in weiten Bereichen mit Sicherheit völlig aus geschlossen.

Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung einer Raddrehzahl und eines Bremsbelagver schleißes bei einem Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei ein Drehzahlgeber ein die Drehzahl wenigstens eines Fahrzeug rades repräsentierendes erstes Signal an eine Signalleitung abgibt. Die Frequenz des ersten Signals liegt dabei im Nor malbetrieb des Fahrzeugs in einem ersten Frequenzbereich. Ein Frequenzgenerator gibt ein zweites Signal an die Signal leitung ab, wobei die Frequenz des zweiten Signals außerhalb des ersten Frequenzbereichs liegt. Die Signalleitung kann dabei über eine Kapazität mittels Schaltmittel mit Masse in Verbindung gebracht werden, wobei die Schaltmittel abhängig von dem aktuellen Bremsbelagverschleiß betätigt werden.

Auch bei der Schaltungsanordnung kann vorgesehen sein, daß die zweiten Signale nur zu vorgegebenen Zeiten gebildet wer den.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteran sprüchen zu entnehmen.

Zeichnung

Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Blockschaltbild wie es auch aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße System anhand einer Schaltungsan ordnung.

Ausführungsbeispiel

Anhand der im folgenden beschriebenen Ausführungsform soll die Erfindung detailliert beschrieben werden.

Die Figur zeigt als Übersichtsblockschaltbild ein System zur Ermittlung des Bremsbelagverschleißes und von Raddrehzahlen bei einem Kraftfahrzeug. Mit dem Bezugszeichen 11a-d sind dabei die Radeinheiten eines Kraftfahrzeugs bezeichnet. Zu diesen Radeinheiten gehören insbesondere die Räder, deren Umdrehungsgeschwindigkeiten (die Raddrehzahlen) gemessen werden sollen, und das zu jeder Radeinheit zugeordnete Bremssystem. Mit dem Bezugszeichen 13a-d sind die jedem Rad zugeordneten Drehzahlfühler und Bremsverschleißfühler be zeichnet, die, soweit es die Erfindung betrifft, anhand der Fig. 2 näher beschrieben werden. Zu dem über die Erfindung hinausgehenden Aufbau dieser Fühler soll ausdrücklich auf die eingangs erwähnte DE,C2,26 06 012 (US 4,076,330) verwie sen werden.

Die Ausgangssignale der Drehzahlfühler und Bremsverschleiß fühler 13a-d sind mit dem Steuergerät 12 verbunden, wobei mit 15a-d nur die Signalleitungen dargestellt werden. Dar über hinaus können weitere Leitungen zwischen dem Steuer gerät 12 und den Einheiten 13a-d, beispielsweise zur zentra len Spannungsversorgung der Drehzahlfühler, vorgesehen sein. Im Steuergerät 12 werden dann die mittels der Steuerleitun gen 15a-d übertragenen Informationen zentral für alle Rad einheiten ausgewertet werden. Der Zustand der Bremsbeläge wird als Auswertungsergebnis vom Steuergerät 12 über die Leitungen 18a-d dem Anzeigeinstrument 17 zugeführt. Hierzu ist im allgemeinen vorgesehen, daß der Fahrer bei einem ge wissen Abnutzungsgrad einer oder mehrere Bremsbeläge eine entsprechende Information zugewiesen bekommt.

Der Vollständigkeit halber sind mit den Bezugszeichen 14a-d noch die Bremssysteme der einzelnen Radeinheiten 11a-d skizziert, die vom Steuergerät 12 aus angesteuert werden können.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung exem plarisch an einer einzigen Radeinheit. Der Drehzahlfühler 131 ist dabei als "aktiver" Drehzahlfühler ausgebildet, das heißt, daß er mit einer Versorgungsspannung (wie oben er wähnt) betrieben wird und eine Verstärkerschaltung beinhal tet. Dies kann beispielsweise ein bekannter Hall-Drehzahl fühler oder ein bekannter Magneto-resistiver-Drehzahlfühler sein.

Der aus dem Stand der Technik an sich bekannte Bremsver schleißfühler ermittelt die Abnutzung des Bremsbelages einer Fahrzeugbremse, indem beispielsweise in einer gewissen Tiefe der Bremsbeläge Kontaktstifte eingelassen sind, die einen Kontakt auslösen, wenn der Bremsbelag bis zu dieser Tiefe abgenutzt ist. Dieser Kontakt ist in der Fig. 2 mit dem Schalter 133 bezeichnet. Der Schalter 133 ist im Normalfall (keine anzeigerelevanter Bremsbelagverschleiß) geschlossen. Erreicht der Bremsbelag einen gewissen Abnutzungsgrad, so wird der Schalter 133 geöffnet und unterbricht somit die Verbindung zur Masse bzw. Erdung. Es soll aber an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß alternativ ein nicht nennenswert abgenutzter Bremsbelag durch einen geöffneten Schalter 133 repräsentiert werden kann und eine Abnutzung des Bremsbelags zu einem Schließen des Schalters 133 führen kann.

Erfindungsgemäß ist die Zuleitung des Bremsverschleißfühlers über einen Kondensator 132 an die Verstärkerschaltung 131 des Drehzahlfühlers angeschlossen.

Durch die Steckverbindungen 134 (an der Radeinheit) und 129 (am Steuergerät) sind Drehzahl und Bremsverschleißfühler mit dem Steuergerät 12 durch die Signalleitung 15 elektrisch verbunden.

Im Steuergerät 12 ist die Signalleitung 15 mit einem Hoch paßfilter 122, einem Tiefpaßfilter 123 und, über einen Ent kopplungskondensator 126, mit einem Frequenzgenerator (Oszillator) 125 elektrisch verbunden. Von dem Hochpaßfilter 122 führt eine elektrische Verbindung über die Schwellwert stufe 121 und Klemme 128 über die schon beschriebene Leitung 18 zu dem schon erwähnten Anzeigeinstrument 17. Von dem Tiefpaßfilter 123 führt eine elektrische Verbindung über die Verstärkerschaltung 124 zur Klemme 127. Der Frequenzgenera tor (Oszillator) 125 kann durch das von der Zeitstufe 1200 ausgehende Signal BITE (Build In Test Equipment) angesteuert werden.

Die in der Fig. 2 gezeigte Schaltung funktioniert derart, daß der Drehzahlfühler 131 in die Signalleitung ein erstes Signal einkoppelt, dessen Frequenz die aktuelle Raddrehzahl repräsentiert. Bei Raddrehzahlfühlers bekannter Bauart liegt die Frequenz des ersten Signals üblicherweise im Bereich von 1,2 KHz und variiert je nach aktueller Raddrehzahl. Der Fre quenzbereich des ersten Signals ist durch die minimal und maximal mögliche Raddrehzahl (Fahrzeuggeschwindigkeit) im Normalbetrieb des Fahrzeugs vorgegeben.

Durch den Frequenzgenerator (Oszillator) 125 wird über den bzgl. der Generatorfrequenz durchlässigen Entkopplungskon densator 126 ein zweites Signal bestimmter Frequenz in die Signalleitung 15 eingekoppelt. Die Kapazität des Kondensa tors 132 ist dabei so dimensioniert, daß das zweite Signal durch ein Schließen des Schalters 133 auf Masse abfließt. Die Frequenz des zweiten Signals wird dabei deutlich größer (bspw. mindestens eine Zehnerpotenz) gewählt als der Fre quenzbereich des ersten Signals.

Das Hochpaßfilter 122 ist so dimensioniert, daß der Fre quenzbereich des ersten Signals deutlich ausgefiltert wird, während die Durchlässigkeit bzgl. der Frequenz des zweiten Signal hoch ist. Im Gegensatz dazu wird das Tiefpaßfilter 123 ist so dimensioniert, daß die Frequenz des zweiten Signals sicher ausgefiltert wird.

Ausgangsseitig des Tiefpaßfilters 123 kann nach dem Verstär ker 124 an der Klemme 127 die Raddrehzahl abgegriffen werden und im Steuergerät 12 zur Brems-, Antriebs- und/oder Fahr dynamikregelung ausgewertet werden.

Ausgangsseitig des Hochpaßfilters 122 kann über die Schwell wertstufe 121 analysiert werden, ob das durch den Oszillator 125 eingespeiste zweite Signal über den geschlossenen Schal ter 133 auf Masse abgeflossen ist oder ob durch den geöffne ten Schalter 133 das zweite Signal noch dem ersten Signal überlagert ist. Ein obenerwähnter Abnutzungsgrad des Brems belags kann somit durch Öffnen oder alternativ durch Schließen des Schalters 133 an der Klemme 128 detektiert werden und über die Leitung 18 im Anzeigeinstrument 17 zur Anzeige gebracht werden. Die erste Ausführungsform (Öffnen den Schalters 133 bei Bremsbelagverschleiß) hat den Vorteil, daß im Normalfall (keine anzeigerelevanter Bremsbe lagverschleiß, Schalter 133 geschlossen) das durch den Fre quenzgenerator 125 erzeugte zweite Signal auf Masse abgelei tet wird.

Die beiden Schaltzustände des Bremsverschleißfühlers 133 [Verschleiß ja/nein) bewirken also eine Verstimmung der auf das Drehzahlfühler-Signal aufmodulierten Frequenz, die im Steuergerät 12 durch die Frequenzweichen 122 und 123 aus wertbar ist.

Der Frequenzgenerator 125 kann die zweiten Signale stetig einspeisen, es kann aber auch vorgesehen sein, daß nur zu bestimmten Zeiten durch die Einspeisung der zweiten Signale die Abnutzung des Bremsbelags erfaßt wird. Diese bestimmte Zeit kann durch das im Steuergerät vorliegende Signal BITE (Build In Test Equipment) gesteuert werden. So kann bei spielsweise vorgesehen sein, daß das zweite Signal nur in der Initialisierungsphase dem Drehzahlfühlersignal aufmodu liert wird.

Ohne den erfindungsgemäßen Gedanken zu verlassen, kann der Frequenzgenerator 125 selbstverständlich auch im radnahen Bereich 13 angeordnet sein, er ist aber im Steuergerät 12 kostengünstiger und platzsparender unterzubringen. Die er findungsgemäße Überlagerung der beiden Signale bzw. die Ver stimmung des Drehzahlfühlersignals erfordert lediglich einen zusätzlichen Kondensator 132 gegenüber einen gewöhnlichen Drehzahlfühler. Da die Drehzahlfühler und der Bremsver schleißfühler in einer Einheit 13 zusammenfaßbar sind, kön nen Einsparungen in der Logistik und bei der Installation am Fahrzeug bewirkt werden.

Claims

1. System zur Ermittlung eines Bremsbelagverschleißes bei einem Kraftfahrzeug mit

- ersten Mitteln (131) zur Erzeugung von die Drehzahl wenig stens eines Fahrzeugrades repräsentierenden ersten Signalen und
- zweiten Mitteln (125, 132, 133) zur Erzeugung von den Bremsbelagverschleiß an wenigstens einer Fahrzeugradbremse repräsentierenden zweiten Signale, wobei
- wenigstens Teile der ersten und zweiten Mittel radnah an geordnet sind, und
- Auswertemitteln (12) zur Auswertung der ersten und zweiten Signale, wobei wenigstens Teile der Auswertemittel radfern angeordnet sind, und
- elektrische Übertragungsmittel (15) zur elektrischen Über tragung von Signale zwischen der radnahen (13, 131, 132, 133) und der radfernen Anordnung (12, 125, 126)

dadurch gekennzeichnet, daß
die ersten und zweiten Signale in den Übertragungsmitteln (15) überlagert werden.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ersten Mitteln (131) derart ausgestaltet sind, daß die Fre quenz der ersten Signale die Drehzahl des Fahrzeugrades repräsentieren, und die zweiten Mittel (125, 132, 133) der art ausgestaltet sind, daß die zweiten Signale eine Frequenz aufweisen, die außerhalb des im Normalbetrieb des Fahrzeugs vorkommenden Frequenzbereichs der ersten Signale liegt.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel einen Frequenzgeber (125) zur Einstellung der Frequenz der zweiten Signale, wenigstens eine Kapazität (132) und Schaltmittel (133) aufweisen.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel derart ausgestaltet sind, daß die Signallei tung (12) über die Kapazität (132) mittels der Schaltmittel (133) mit Masse in Verbindung gebracht werden kann, wobei die Schaltmittel (133) abhängig von dem aktuellen Bremsbe lagverschleiß betätigt werden.

5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgenerator (125) radfern und die Kapazität (132) und die Schaltmittel (133) radnah angeordnet sind.

6. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radferne Anordnung (12) Filtermittel (122, 123) zur fre quenzselektiven Filterung der überlagerten ersten und zwei ten Signale aufweist.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermittel als erstes frequenzselektives Filter (122), das im Frequenzbereich der ersten Signale eine hohe Transmission aufweist, und als zweites frequenzselektives Filter (123), das im Frequenzbereich der zweiten Signale eine hohe Trans mission aufweist, ausgebildet sind.

8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Signale zu vorgegebenen Zeiten gebildet werden.

9. Schaltungsanordnung zur Bestimmung einer Raddrehzahl und eines Bremsbelagverschleißes bei einem Kraftfahrzeug, wobei

- ein Drehzahlgeber (131) ein die Drehzahl wenigstens eines Fahrzeugrades repräsentierendes erstes Signal an eine Signalleitung (12) abgibt, wobei die Frequenz des ersten Signals im Normalbetrieb des Fahrzeugs in einem ersten Fre quenzbereich liegt, und
- ein Frequenzgenerator (125) ein zweites Signal an die Signalleitung (15) abgibt, wobei die Frequenz des zweiten Signals außerhalb des ersten Frequenzbereichs liegt, und
- die Signalleitung (12) über eine Kapazität (132) mittels Schaltmittel (133) mit Masse in Verbindung gebracht werden kann, wobei die Schaltmittel (133) abhängig von dem aktuel len Bremsbelagverschleiß betätigt werden.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die zweiten Signale zu vorgegebenen Zeiten ge bildet werden.