DE19947903A1 - Method for controlling or regulating a friction brake on a vehicle wheel utilizes two friction brake linings able to move in relation to a brake disk - Google Patents
Method for controlling or regulating a friction brake on a vehicle wheel utilizes two friction brake linings able to move in relation to a brake diskInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Steuern oder Regeln einer Reibungsbremse eines Rads eines Fahrzeugs mit zwei relativ zu einer Bremsscheibe bewegbaren Reibbelägen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. 3.The invention relates to a method and an apparatus to control or regulate a friction brake of a wheel a vehicle with two relative to a brake disc movable friction linings according to the preamble of claim 1 or 3rd
Ganz allgemein gilt, daß ein Lüftspiel zwischen jedem Reibbelag und der Bremsscheibe im normalen Fahrbetrieb, also ohne einzustellende Verzögerung, zur Vermeidung von Reibmomenten zwischen den Reibbelägen und der Bremsscheibe von endlicher Größe eingestellt sein sollte. Ohne physischen Kontakt der Reibbeläge mit der Bremsscheibe, im sogenannten Lösezustand der Bremse, wird nämlich zum einen der Kraftstoffbedarf des Fahrzeuges reduziert und zum anderen die Lebensdauer der Reibbeläge verlängert. Das vollständige Lösen der Reibbeläge von der Bremsscheibe kann allerdings bei Nässe nachteiligerweise zum Ausbilden eines Wasserfilms auf der Bremsscheibe führen, der wiederum die Reibverhältnisse zwischen den Reibbelägen und der Bremsscheibe im Fall einer Bremsung verschlechtert und somit ein Gefahrenpotential darstellt.In general, there is an air game between everyone Friction lining and the brake disc in normal driving, so without delay, to avoid Friction moments between the friction linings and the brake disc should be of finite size. Without physical Contact of the friction linings with the brake disc, in the so-called Release state of the brake, namely the one Reduced fuel consumption of the vehicle and secondly extends the life of the friction linings. The whole However, the friction linings can be loosened from the brake disc disadvantageously when wet to form a water film lead on the brake disc, which in turn the Friction between the friction linings and the Brake disc deteriorates in the event of braking and thus represents a potential hazard.
Zum Einstellen des Lüftspiels zwischen einem Reibbelag und einer Bremsscheibe, sei es für eine elektromechanisch, elektro-motorisch oder hydraulisch betätigbare Bremse, sind im Stand der Technik zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen offenbart worden. Dabei unterscheidet man grundsätzlich zwischen den hydraulischen Bremsen, bei denen selbsttätige Rückstellmittel, beispielsweise elastische Dichtmittel, eingesetzt werden, siehe, beispielsweise, die DE 37 07 156 C2 und die DE 196 44 552 A1, einerseits und den elektro mechanisch oder elektro-motorisch betätigten Bremsen, bei denen ein Elektromotor, der die Reibbeläge gegen die Bremsscheibe führt, entsprechend zu regeln ist, um das Lüftspiel gezielt einzustellen. Dazu seien beispielsweise die DE 195 36 694 A1 und die nicht vorveröffentlichte DE 197 30 094, genannt. In der DE 197 30 094 ist insbesondere ein Steuer- oder Regelsystem offenbart, das zur Erkennung und Nachstellung eines Lüftspiels auch unabhängig von einer speziellen Bremsbetätigung arbeitet, also auch während der Fahrt eines Fahrzeuges ein Nachstellen des Lüftspiels ermöglicht.To adjust the clearance between a friction lining and a brake disc, be it for an electromechanical one, electro-motor or hydraulically operated brake numerous methods and devices in the prior art been disclosed. A basic distinction is made here between the hydraulic brakes, where automatic Resetting means, for example elastic sealing means, are used, see, for example, DE 37 07 156 C2 and DE 196 44 552 A1, on the one hand, and the electro mechanically or electro-motor operated brakes, at which an electric motor, the friction linings against the Brake disc leads to be regulated accordingly to that Target air clearance. For example DE 195 36 694 A1 and the unpublished DE 197 30 094 called. In DE 197 30 094 there is in particular a Control or regulating system disclosed that for detection and Adjustment of an air game also independent of one special brake actuation works, also during the Driving a vehicle readjusting the air gap enables.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das gattungsgemäße Verfahren sowie die gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzuentwickeln, daß die Ausbildung bzw. der Verbleib eines unerwünschten Wasserfilms oder einer Schmutzschicht auf einer Reibfläche Bremsscheibe trotz vergrößertem Lüftspiel zu Reibbelägen verhindert wird.The object of the present invention is that generic method as well as the generic Develop device so that the training or the presence of an undesirable water film or Layer of dirt on a friction surface of the brake disc despite increased clearance to friction linings is prevented.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß gelöst durch ein automatisches, zyklisches, aktives Betätigen der Bremse zum Trocknen bzw. Trockenhalten oder aber zum Abrieb einer Schmutzschicht von der Reibfläche der Bremsscheibe ohne wesentliche Verzögerung des Fahrzeugs.This task is regarding the procedure solved according to the invention by an automatic, cyclical, active application of the brake to dry or keep dry or to rub a layer of dirt off the friction surface the brake disc without significant deceleration of the vehicle.
Dabei ist eine Weiterentwicklung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Bremskraft und/oder das Bremstaktverhältnis zum Trocknen bzw. Trockenhalten oder Reinigen der Bremsscheibe abhängig von einer gemessenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs, Scheibenwischerfrequenz des Fahrzeugs und/oder Regenmenge, gemessen durch geeignete Sensorik, eingestellt wird bzw. werden. This is a further development according to the invention characterized in that the braking force and / or that Brake cycle ratio for drying or keeping dry or Cleaning the brake disc depending on a measured Vehicle speed, wiper frequency of the Vehicle and / or amount of rain, measured by suitable Sensor technology, is or will be set.
Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß automatisch ein Verzögerungssignal niedrigen Pegels ausgebbar ist, das im wesentlichen nicht zu einer Verzögerung des Fahrzeugs, sondern einem Trocknen, Trockenhalten bzw. Reinigen der Bremsscheibe führt.The object relating to the device is achieved according to the invention solved that automatically a delay signal low level can be output, which is essentially not too a deceleration of the vehicle, but drying, Keep the brake disc dry or clean.
Dabei wird eine Weiterentwicklung erfindungsgemäß vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch eine Verbindung der Vorrichtung mit einem Tachometer, der Bremse und/oder einer Scheibenwischanlage, insbesondere deren Regensensor oder einer anderen geeigneten Sensorik zur Messung von Feuchtigkeit nahe der Reibungsbremse und/oder Frequenzeinstelleinheit, des Fahrzeuges.A further development according to the invention proposed, which is characterized by a connection the device with a tachometer, the brake and / or a windshield wiper system, especially its rain sensor or another suitable sensor system for measuring Moisture close to the friction brake and / or Frequency setting unit of the vehicle.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß aktiv sowie automatisch ein eventuell auf einer Bremsscheibe ausgebildeter bzw. sich ausbildender Wasserfilm durch eine fahrerunabhängige Bremsbetätigung entfernbar ist.The invention is therefore the surprising finding underlying that active as well as automatically a possibly on a brake disc trained or developing Water film through a driver-independent brake application is removable.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand von schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:Further features and advantages of the invention result from the following description, in which a Embodiment using schematic drawings in individual is explained. It shows:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines bekannten Scheibenbremssattels; und Figure 1 is a sectional view of a known disc brake caliper. and
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 2 is a block diagram of an apparatus according to the invention.
Die in Fig. 1 dargestellte herkömmliche hydraulische Bremse umfaßt einen Scheibenbremssattel 1, der den äußeren Rand einer Bremsscheibe 2 sowie beidseits der Bremsscheibe 2 jeweils mit einem Spiel S angeordnete Reibbeläge 3, 4 umgreift und einen axial innenliegenden Schenkel 5 sowie einen axial außenliegenden Schenkel 6 aufweist. Der innenliegende Schenkel 5 enthält seinerseits eine hydraulische Betätigungseinrichtung 7, die aus einem Bremszylinder 8 und einem Bremskolben 9 besteht, wobei der Bremskolben 9 axial verschiebbar im Bremszylinder 8 angeordnet ist und gegenüber dem Bremszylinder 8 mittels eines elastischen Dichtringes 10 abgedichtet ist. Der Dichtring 10 ist in einer im Inneren des Bremszylinders 8 umlaufenden, nämlich in der Zylinderfläche 12 des Bremszylinders 8 eingestochenen Ringnut 11 untergebracht. Im Falle des Anlegens einer Bremskraft über die Betäti gungseinrichtung 7 wird eine Kontaktierung der Bremsscheibe 2 durch den Reibbelag 4 direkt und durch den Reibbelag 3 indirekt über den axial außenliegenden Schenkel 6 bewirkt. Beim Bremsen kommt es somit zu einem Verformen des elastischen Dichtringes 10 innerhalb der umlaufenden Ringnut 11, der ein selbsttätiges Rückstellmittel zum Wieder einstellen des Spiels S beim Entfernen einer Bremskraft darstellt. Eine Druckunabhängigkeit des Spiels S wird dabei, beispielsweise, durch die spezielle geometrische Ausgestaltung der Ringnut 11 erhalten, wie in der DE 196 44 552 A1 offenbart.The conventional hydraulic brake shown in Fig. 1 comprises a disc brake caliper 1 , which engages around the outer edge of a brake disc 2 and on both sides of the brake disc 2 each with a play S arranged friction linings 3 , 4 and has an axially inner leg 5 and an axially outer leg 6 . The inner leg 5 in turn contains a hydraulic actuating device 7 , which consists of a brake cylinder 8 and a brake piston 9 , the brake piston 9 being arranged axially displaceably in the brake cylinder 8 and being sealed off from the brake cylinder 8 by means of an elastic sealing ring 10 . The sealing ring 10 is accommodated in an annular groove 11 which runs around the inside of the brake cylinder 8 , namely in the cylinder surface 12 of the brake cylinder 8 . In the event of the application of a braking force via the actuation device 7 , contacting of the brake disc 2 is effected directly by the friction lining 4 and indirectly by the friction lining 3 via the axially outer leg 6 . When braking, there is thus a deformation of the elastic sealing ring 10 within the circumferential annular groove 11 , which is an automatic restoring means for resetting the play S when removing a braking force. A pressure independence of the game S is obtained, for example, by the special geometric configuration of the annular groove 11 , as disclosed in DE 196 44 552 A1.
Zur Vermeidung der Ausbildung eines Wasser- oder schmutzfilms beziehungsweise zur Entfernung eines bereits ausgebildeten Wasser- oder Schmutzfilms auf der Bremsscheibe 2 im Lösezustand der Reibbeläge 3, 4 von der Bremsscheibe 2, in dem kein Kontakt zwischen der Bremsscheibe 2 und dem Reibbelag 3 oder 4 besteht, wie in Fig. 1 dargestellt, ist erfindungsgemäß ein Steuer- bzw. Regelsystem 110 vorgesehen, wie in Fig. 2 dargestellt. Dieses Steuer- bzw. Regelsystem 110 ist mit einem übergeordneten Regler und/oder einem vom Fahrer bedienbaren Betätigungselement zur Eingabe eines Verzögerungssollwertes Tsoll, einem Tachometer zur Eingabe der jeweiligen Geschwindigkeit v eines Fahrzeuges sowie einer Scheibenwischanlage oder ähnlicher Meßstelle zur Erfassung von Nässe, zum Zuführen von Signalwerten, die die Regenmenge R und die Scheibenwischerfrequenz ω repräsentieren, verbunden, um ein Verzögerungssignal an eine Bremse 100, insbesondere die Betätigungseinrichtung 7 gemäß Fig. 1, abzugeben, entweder wenn eine Fahrzeugverzögerung erwünscht ist, oder wenn im Falle von Nässe das Ausbilden bzw. Verbleiben eines Wasserfilms auf der Bremsscheibe 2 im wesentlichen ohne Fahrzeugverzögerung verhindert werden soll. Dabei besteht auch eine Rückkopplung zwischen der Bremse 100 und dem Steuer- bzw. Regelsystem 110 zum Zuführen eines gemessenen Verzögerungsistwertes.To avoid the formation of a water or dirt film or to remove an already formed water or dirt film on the brake disc 2 when the friction linings 3 , 4 are released from the brake disc 2 , in which there is no contact between the brake disc 2 and the friction lining 3 or 4 As shown in FIG. 1, a control system 110 is provided according to the invention, as shown in FIG. 2. This control or regulating system 110 is equipped with a higher-level regulator and / or an actuating element that can be operated by the driver for inputting a deceleration setpoint T soll , a tachometer for inputting the respective speed v of a vehicle and a windshield wiper system or similar measuring point for detecting wetness of signal values, which represent the amount of rain R and the wiper frequency ω, in order to emit a deceleration signal to a brake 100 , in particular the actuating device 7 according to FIG. 1, either when a vehicle deceleration is desired, or when in the case of wetness the formation or Remaining water film on the brake disc 2 should be prevented substantially without vehicle deceleration. There is also feedback between the brake 100 and the control system 110 for supplying a measured actual deceleration value.
Das erfindungsgemäße Steuer- bzw. Regelsystem 110 gibt in zwei grundsätzlich unterschiedlichen Situationen ein Verzögerungssignal an die Bremse 100 ab. Zum einen wird selbstverständlich ein Verzögerungssignal an die Bremse 100 weitergeleitet, wenn über den Fahrer oder einen übergeordneten Regler ein Verzögerungssollwert Tsoll dem Steuer- bzw. Regelsystem 110 zugeführt wird, bis anhand eines Vergleichs mit dem jeweiligen Verzögerungsistwert festgestellt wird, daß der Verzögerungssollwert erreicht ist. Zum anderen wird ein Verzögerungssignal der Bremse 100 fahrerunabhängig zugeführt, wenn Nässe über die Scheibenwischerfrequenz ω und den Regensensor oder anderen Nässesensor R sensiert wird, wobei die Bremskraft und das Bremstaktverhältnis, also das Verhältnis von Bremseingriff zu Bremslösung, von der Geschwindigkeit v des Fahrzeugs abhängt, ohne daß es jedoch zu einer tatsächlichen Verzögerung des Fahrzeugs, sondern zu einem Entfernen eines eventuell sich auf der Bremsscheibe 2, nämlich den den Reibbelägen 3, 4 zugewandten Flächen der Bremsscheibe 2, ausgebildeten bzw. ausbildenden Wasserfilms kommt. The control system 110 according to the invention emits a deceleration signal to the brake 100 in two fundamentally different situations. On the one hand, a deceleration signal is of course passed on to the brake 100 if a deceleration setpoint T target is supplied to the control or regulating system 110 via the driver or a higher-level controller until a comparison with the respective actual deceleration value determines that the deceleration setpoint has been reached . On the other hand, a deceleration signal is supplied to the brake 100 independently of the driver when wetness is sensed via the windshield wiper frequency ω and the rain sensor or other wetness sensor R, the braking force and the braking cycle ratio, that is to say the ratio of braking intervention to braking solution, being dependent on the speed v of the vehicle. without, however, an actual deceleration of the vehicle, but rather the removal of a water film which is possibly formed on the brake disk 2 , namely the surfaces of the brake disk 2 facing the friction linings 3 , 4 .
Durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern oder Regeln einer- Bremse eines Rads eines Fahrzeugs mit zwei relativ zu einer Bremsscheibe bewegbaren Reibbelägen kann somit verläßlich das Vorhandensein eines Wasserfilms auf der Bremsscheibe im Falle einer notwendigen Bremsbetätigung zur Fahrzeugverzögerung vermieden werden, wodurch effektiv die Möglichkeit eines Versagens der Bremsen und somit eine mögliche Gefährdung der Fahrzeuginsassen erheblich reduziert wird.By the inventive method or Device according to the invention for controlling or regulating a Brake of a wheel of a vehicle with two relative to one Brake disc movable friction pads can thus be reliable the presence of a film of water on the brake disc in the In case of a necessary brake application for Vehicle deceleration can be avoided, effectively reducing the Possibility of brake failure and therefore one possible danger to the vehicle occupants is significantly reduced becomes.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Dies gilt insbesondere auch für ein entsprechendes Verfahren bei Fahrten mit erhöhtem Schmutzanfall (z. B. Geländefahrten) zur Vermeidung der Ausbildung und des Festsetzens eines Schmutzfilmes auf der Reibfläche der Bremsscheibe.The in the above description, in the drawings as well as features of the invention disclosed in the claims can be used individually or in any Combination for realizing the invention in their different embodiments may be essential. this applies in particular for a corresponding procedure Journeys with increased dirt accumulation (e.g. off-road journeys) to avoid training and fixing a Dirt film on the friction surface of the brake disc.
Weiter oben wurde schon erläutert, daß der Regler R mit Signalen versorgt wird, die von der Feuchtigkeit der Umgebung bzw. von der Stärke des durchfahrenen Regens abhängt. Dabei wurde vorgeschlagen, den Sensor für eine Scheibenwaschanlage bzw. die Wischfrequenz des Scheibenwischers auszunutzen, wobei die Scheibenwischerfrequenz auch dann festgestellt werden kann, wenn das Fahrzeug nicht mit einer automatisch geregelten Scheibenwischanlage bzw. einem Regensensor versehen ist. Eine andere Möglichkeit zur Messung des im Bereich der Bremsscheibe herrschenden Feuchtigkeit kann in einem speziellen Feuchtesensor bestehen, der in der Umgebung der Bremsscheibe angeordnet wird. Hierbei empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung besonders die Verwendung der Merkmalskombination nach Anspruch 5. Die Arbeitsweise des Sensors kann dabei auf verschiedene Weise erfolgen. So kann beispielsweise optisch die Feuchte der Bremsscheibe vermessen werden. Es könnten leitfähige Strecken angeordnet werden, deren Leitfähigkeit sich mit der Dichte des Feuchtigkeitsnebels in der Nähe der Bremsscheibe ändert. Eine weitere Möglichkeit ist durch die durch Feuchtigkeit bedingte Kapazitätsänderung einer leitenden Strecke möglich oder es kann das Quellverhalten eines Elements bei Feuchtigkeit zur Feuchtigkeitsmessung ausgenutzt werden.It was already explained above that the controller R with Signals supplied by the moisture of the Environment or the strength of the rain depends. It was proposed to use the sensor for a Windshield washer or the wiping frequency of the Take advantage of windshield wipers, the Windshield wiper frequency can also be determined if the vehicle is not with an automatically controlled Windshield wiper system or a rain sensor is provided. Another way of measuring the in the area of Brake disc moisture can prevail in one special moisture sensor exist in the vicinity of the Brake disc is arranged. Here is recommended in Development of the invention especially the use of Combination of features according to claim 5. The operation of the Sensors can be done in different ways. So can for example visually the moisture of the brake disc be measured. Conductive routes could be arranged whose conductivity varies with the density of the Moisture mist near the brake disc changes. Another option is through moisture Conditional change in capacity of a conductive route possible or it can cause an element to swell Moisture can be used for moisture measurement.
Besitzt das Fahrzeug eine geregelte Bremsanlage, beispielsweise in Form von ABS, ASR oder ESP, so empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 6. Dabei wird das Gehäuse des Radgeschwindigkeitssensors doppelt ausgenutzt, so daß auch die Spannungsversorgung des Radgeschwindigkeitssensors zur Spannungsversorgung des Feuchtesensors mit verwendet werden kann, soweit es sich um einen aktiven Umdrehungssensor handelt. Eine weitere Verbesserung hinsichtlich des Feuchtesensors läßt sich durch die Merkmale nach Anspruch 7 erreichen. Dabei werden die ohnedies notwendigen Daten und Informationsleitungen des Radgeschwindigkeitssensors gleichzeitig noch mit von dem Feuchtesensor ausgenutzt, so daß sie ohne größeren Mehraufwand in der Steuerung des gesteuerten Bremssystems zur Verfügung stehen. Durch die zuletzt genannten Merkmalskombinationen läßt sich somit die Ausbildung eines Wasserfilms auf der Bremsscheibe besonders sicher erkennen. Außerdem nutzt der Feuchtesensor den bestehenden Kabelbaum zwischen dem Raddrehzahlsensor und dem elektrischen Steuergerät der Bremsanage aus. Die Vorteile bestehen in der sicheren Erkennung des Risikos eines abfallenden Reibwertes der Bremsscheibe und der Bremsbeläge durch Sensierung in unmittelbarer Nähe der Bremsscheibe, was ohne zusätzlichen Montageaufwand beim Fahrzeughersteller geschehen kann.If the vehicle has a controlled braking system, for example in the form of ABS, ASR or ESP, so recommends the combination of features in a development of the invention according to claim 6. The housing of the Wheel speed sensor used twice, so that too the power supply of the wheel speed sensor Power supply of the humidity sensor can also be used can, as far as it is an active rotation sensor acts. Another improvement in terms of Moisture sensor can be characterized by the features of claim 7 to reach. The necessary data and anyway Information lines of the wheel speed sensor at the same time also used by the moisture sensor, so that they can control the controlled braking system are available. Through the last-mentioned combinations of features can thus Formation of a water film especially on the brake disc recognize with certainty. The humidity sensor also uses the existing wiring harness between the wheel speed sensor and the electrical control unit of the brake system. The advantages consist in the reliable detection of the risk of one decreasing coefficient of friction of the brake disc and brake pads by sensing in the immediate vicinity of the brake disc what without additional assembly work at the vehicle manufacturer can happen.
11
Scheibenbremssattel
Disc brake caliper
22nd
Bremsscheibe
Brake disc
33rd
Reibbelag
Friction lining
44th
Reibbelag
Friction lining
55
Achsial innenliegender Schenkel
Axial inner leg
66
Achsial außenliegender Schenkel
Axial outer leg
77
Hydraulische Betätigungseinrichtung
Hydraulic actuator
88th
Bremszylinder
Brake cylinder
99
Bremskolben
Brake piston
1010th
Elastischer Dichtring
Elastic sealing ring
1111
Umlaufende Ringnut
All-round ring groove
1212th
Zylinderfläche
Cylinder surface
1313
Bremse
brake
1414
Steuer- bzw. Regelsystem
S Spiel
Tsoll Control system
S game
T should
Verzögerungssollwert
v Geschwindigkeit
ω Scheibenwischerfrequenz
R Regenmenge
Deceleration setpoint
v speed
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R amount of rain
Claims (7)
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