DE19639686A1 - Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen wird die Bremskraft durch die von dem Fahrer auf das Bremspedal ausgeübte Kraft gesteu­ ert. Dieser Steuerung können Bremseneingriffe durch Antibloc­ kiereinrichtungen, Fahrstabilitätsregelungen, Antriebs­ schlupfsteuerungen oder Traktionskontrollen und dergleichen überlagert werden. Dies wird bei konventionellen Bremssyste­ men (DE-C 29 54 162) mit Hydropumpen und Magnetventilen rea­ lisiert. Die Wirkung des Bremsdruckes auf den Bremsvorgang kann dabei aber nicht genau erfaßt werden, da die Reibbeiwer­ te Bremsbelag-Bremsscheibe und Reifen-Straße nicht genau be­ kannt sind. Die von einem Reifen aufzunehmende Maximalbrems­ kraft (Kraftschlußgrenze) ist von dem Reifenzustand und ins­ besondere von dem Fahrbahnzustand abhängig; sie variiert bei trockener oder nasser Fahrbahnoberfläche, bei Schnee, bei Eis usw. in weiten Grenzen. Da die Maximalbremskraft nicht be­ kannt ist, erfassen die bekannten ABS-Systeme die Kraft­ schlußgrenze über eine Auswertung der Raddrehzahlen. Die Aus­ wertung der Raddrehzahlen und das Ermitteln der Kraftschluß­ grenze ist ziemlich zeitaufwendig.

In einer älteren Anmeldung (DE 196 29 936.5; unser Zeichen GR96P1752 DE) ist eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug be­ schrieben, die eine von dem Bremspedal über elektrische Lei­ tungen gesteuerte Betätigungsvorrichtung für die einzelnen Radbremsen aufweist. Die Betätigungsvorrichtung ist als elek­ tromechanischer Radbremsaktor oder -aktuator ausgebildet, der an dem Bremssattel eines jeden Rades montiert ist und durch den die Bremsbeläge gegen die jeweilige Bremsscheibe gedrückt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage zu schaffen, bei der die Bremskraft direkt gemessen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch#die Bremsanlage nach Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß durch die direkte Messung der Bremskraft diese Information sehr schnell verfügbar ist und in den genannten Bremssteuer­ geräten entsprechend schnell ausgewertet werden kann. Damit wird der Bremsweg verkürzt. Außerdem entsteht durch unter­ schiedliche Reibbeiwerte zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe, die beispielsweise von Spritzwasser oder von unterschiedlichen Temperaturen der Bremsscheiben herrühren können, bei herkömmlichen hydraulischen Bremssystemen ein Giermoment, das das Fahrzeug aus einer Fahrtrichtung heraus­ dreht. Dies kommt daher, daß zwar die Bremsdrücke gleich sind, die Bremskräfte an den einzelnen Rädern aufgrund der verschiedenen Reibbeiwerte voneinander abweichen. Durch die direkte Messung der Bremskraft können solche Effekte wir­ kungsvoll kompensiert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an­ hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemä­ ßen Bremsanlage, und

Fig. 2: eine Radbremse der Bremsanlage nach Fig. 1 in grö­ ßerem Maßstab.

Eine Bremsanlage 1 (Fig. 1) für ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern (das hier nicht weiter dargestellt ist) enthält vier Bremsen 2, die je eine Bremsscheibe 3 und eine Betätigungs­ vorrichtung in Gestalt eines Radbremsaktors 4 - im folgenden auch als -aktuator oder Aktor bezeichnet -, einschließen. Die Radbremsaktoren 4 sind in je einen zugehörigen Bremssattel 5 integriert, d. h. mit ihm zu einer Baueinheit zusammengefaßt. Der Bremssattel 5 ist als Schwimmsattel ausgebildet. Über Bremsbeläge 6 wird bei Betätigung des Radbremsaktors 4 ein Bremsmoment auf die Bremsscheibe 3 ausgeübt.

Jeder Radbremsaktor 4 verfügt über eine Leistungs- und Steue­ relektronik 8, die von einem zugehörigen Steuergerät 9 mit Steuersignalen, zum Beispiel für die von dem Radbremsaktor 4 aufzubringenden Sollkraft oder -druck, versorgt wird und an das Steuergerät 9 Rückmeldegrößen, zum Beispiel über den Ist­ wert der Kraft, liefert.

Die Leistung- und Steuerelektronik 8 erhält von dem Rad­ bremsaktor 4 ebenfalls Rückmeldegrößen, zum Beispiel über die Anpreßkraft, mit der die Bremsbeläge 6 durch den Bremsaktor 24 gegen die Bremsscheibe 3 gedrückt werden. Die Sollgrößen für jeden Radbremsaktor werden von der Steuereinheit 9 aus Meßgrößen ermittelt, die von verschiedenen Sensoren geliefert werden, zum Beispiel einem Kraftsensor 10 und einem Wegsensor 12, mit denen ein Pedalkraftsimulator 13 versehen ist, der durch das Bremspedal 14 des Kraftfahrzeugs betätigt wird. Der Pedalkraftsimulator 13 setzt die Bewegung des Bremspedals 14, d. h. die von dem Fahrer wie gewohnt ausgeübte Kraft und den Pedalweg in elektrische Signale um, die dem Steuergerät 9 zu­ geführt werden und Sollwerte für die Bremsen 2, insbesondere für die Fahrzeugverzögerung und das auf die Bremsscheiben aufzubringende Dreh- oder Bremsmoment darstellen. Zum Berech­ nen der Sollwerte bei einem Eingriff von Antiblockier- oder Fahrstabilitätsregelungen können von dem Steuergerät 9 weite­ re Sensorsignale, zum Beispiel der Querbeschleunigung oder der Gierwinkelgeschwindigkeit und der Raddrehzahlen, ausge­ wertet werden.

Die aus Fig. 1 ersichtliche Bremsanlage 1 weist zwei Brems­ kreise 16 und 17 auf, die auf die Vorderachse und die Hinter­ achse aufgeteilt sind. Eine genau so gut mögliche Diagonal­ bremskreisaufteilung unterscheidet sich hiervon nur durch ei­ ne veränderte Zuordnung der Radbremseinheiten zu den Steuer­ geräten und Energieversorgungen. Jeder Bremskreis 16, 17 ver­ fügt über ein eigenes Steuergerät 9 und eine eigene Energie­ versorgung in Form einer Batterie Bat. 1 bzw. Bat. 2. Die Energieversorgungen und die Steuereinheiten können dabei je­ weils in einem Gehäuse untergebracht werden, müssen dann aber funktionell voneinander getrennt sein.

Versorgungsleitungen sind in der Fig. 1 dick eingezeichnet und nicht mit Pfeilen versehen, Steuer- und Signalleitungen sind dünn eingezeichnet und mit Pfeilen entsprechend der Si­ gnalflußrichtung versehen.

Die beiden unabhängig voneinander arbeitenden Steuergeräte 9 können über eine bidirektionale Signalleitung miteinander kommunizieren und dadurch den Ausfall eines Bremskreises 16 oder 17 in dem jeweils anderen Bremskreis erkennen und ggf. geeignete Notmaßnahmen ergreifen. Die Bremsanlage kann auch um ein drittes - hier nicht dargestelltes - Steuergerät, das als Supervisor die beiden Bremskreissteuergeräte überwacht, ergänzt werden.

Eine Bremsscheibe 21 (Fig. 2) wird mit zwei Bremsbelägen 22 gebremst, die in einem Bremssattel 23 angeordnet sind. Ein elektromagnetischer Bremsaktor (oder -aktuator) 24 preßt oder drückt beim Bremsen die Bremsbeläge 22 gegen die Bremsscheibe 21. Der Bremssattel 23 ist mit Befestigungsschrauben 25 an einem Halter 26 befestigt.

Der Bremssattel 23 ist hier nur schematisch dargestellt, da solche Bremssättel bekannt sind. Er ist als Faust- oder Schwimmsattel ausgebildet und in einem feststehenden Teil verschiebbar gelagert. Ein Kolben oder ein sonstiges Betäti­ gungsglied des Radbremsaktors 24 drückt den linken Bremsbelag 22 gegen die Bremsscheibe 21. Die dabei auftretende Reakti­ onskraft verschiebt den Bremssattel 23 gegen den Rahmen und dieser zieht den rechten Bremsbelag 22 gegen die Bremsscheibe 21.

An den Befestigungsschrauben 25 ist jeweils ein Kraftsensor 27 angeordnet, mit dem die auf die jeweilige Befestigungs­ schraube einwirkende Kraft gemessen und über Signalleitungen an das Steuergerät 9 (Fig. 1) übermittelt wird.

Die Anordnung der beiden Befestigungsschrauben 25 und der Kraftsensoren 27 ist in der Zeichnung zur besseren Erkennbar­ keit um 90° in die Zeichenebene verdreht dargestellt. In Wirklichkeit sind die beiden Schrauben und Sensoren in Um­ fangsrichtung der Bremsscheibe, d. h. in Richtung senkrecht zur Zeichenebene hintereinander angeordnet.

Durch den Kraftschluß zwischen der Fahrbahn und dem Reifen des Kraftfahrzeugs entsteht in den Befestigungsschrauben 25 eine Reaktionskraft, die genau der Bremskraft an dem Reifen entspricht. Durch den Hebelarm zwischen dem Kraftangriffs­ punkt an den Bremsbelägen 22 und den Befestigungsschrauben 25 wird eine der beiden Befestigungsschrauben auf Zug, die ande­ re auf Druck beansprucht. Diese Kräfte werden mit den beiden Kraftsensoren 27 erfaßt. Die beiden Befestigungsschrauben 27 sind vorgespannt, auch im Ruhezustand messen die Kraftsenso­ ren 27 eine Kraft. Die Differenz der Kräfte, die die beiden Befestigungsschrauben 25 beim Bremsen beanspruchen und die von den Kraftsensoren 27 an das Steuergerät übermittelt wer­ den, ist ein Maß für die momentane Bremskraft des Reifens, und die Summe dieser beiden gemessenen Kräfte ist ein Maß für die Anpreßkraft des Bremsaktors 24.

Die Signale der Kraftsensoren 27 werden in dem Steuergerät subtrahiert bzw. addiert und ergeben - ggf. unter Berücksich­ tigung der Geometrie der Bremse durch konstante Faktoren - unmittelbar die gewünschten Bremskräfte.

Claims (5)

1. Bremsanlage (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer von dem Bremspedal (14) über elektrische Leitungen gesteuerten Betä­ tigungsvorrichtung für die einzelnen Radbremsen (2), durch die Bremsbeläge (6, 22) gegen jeweils eine Bremsscheibe (3, 21) gedrückt werden und die als ein elektromechanischer Rad­ bremsaktor (4, 24) ausgebildet ist, der an einem Halter (26) für einen Bremssattel (5, 23) der jeweiligen Radbremse mon­ tiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Radbremse (2) ein Kraftsensor (27) angeordnet ist, mit dem die von dem Bremsmoment erzeugte Umfangs kraft er faßt und von der Steue­ rung (9) des Radbremsaktors (4, 24) beim Einstellen der An­ preßkraft als Istwert berücksichtigt wird.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftsensor (27) an einer Befestigungsschraube (25) ange­ ordnet ist, durch die ein Bremssattel (23) mit dem Halter (26) verbunden ist.

3. Bremsanlage nach einem der vorhergehende Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwei Kraftsensoren (27) an zwei Be­ festigungsschrauben (25) vorgesehen sind, die in Umfangsrich­ tung der Bremsscheibe (21) hintereinander angeordnet sind, so daß eine von ihnen beim Bremsen auf Zug und die andere auf Druck beansprucht wird.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Differenz der Signale der beiden Kraftsensoren (27) die momentan von dem Rad auf die Fahrbahn ausgeübte Brems­ kraft ermittelt wird.

5. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Summe der Signale der beiden Kraftsensoren (27) die momentan von dem Radbremsaktor (24) auf die Bremsscheibe (21) ausgeübte Anpreßkraft ermittelt wird.