DE3940456A1 - Vehicle wheel brake thermal over loading warning method - analysing measured temp. of brakes and comparing with limit representing max. temp. at full braking - Google Patents

Vehicle wheel brake thermal over loading warning method - analysing measured temp. of brakes and comparing with limit representing max. temp. at full braking

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Abstract

The method has heat sensors measuring the instantaneous temperature of a brake component at each wheel of the vehicle. These measured temperatures (1) are analysed for the presence of a trend - i.e. their time averages (2) are formed and the slope of these averages is measured. Slopes and averages are combined (3) and the resulting combination (3) is compared with a fixed limit, TG, (4) that represents the max. temp. when the brake is exerting its full braking power. When this limit is exceeded, an alarm (5) is raised. The combination is achieved by summation. The comparison takes place at regular intervals of time or after a given number of brakings. USE/ADVANTAGE - Warns of and avoids overloading vehicle's brakes.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Warnung vor und zur Vermeidung einer Überlastung der Bremsen eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for warning before and to avoid overloading the brakes Motor vehicle with the features of the preamble of Claim 1.

Diese Merkmale sind aus der WO 84/00 406 bekannt. Dort ist eine Warneinrichtung beschrieben, bei der bei­ spielsweise eine Mehrzahl von Radbremsen mit an festste­ henden Bremsbauteilen angeordneten Temperatursensoren ausgerüstet ist, deren Temperatursignale erfaßt und überwacht werden. Mittels eines dauernden Vergleichs aller Temperatursignale untereinander wird eine Prüfung dahingehend vorgenommen, ob die einzelnen Radbremsen zuzuordnenden Signale nur innerhalb eines gewissen Grenz­ wertes, z. B. um maximal 20%, voneinander abweichen, oder ob wenigstens ein Signal von übrigen Signalen stärker abweicht und somit eine durch Überlastung oder Defekt überhitzte Bremse signalisiert.These features are known from WO 84/00 406. There is a warning device described in the case of for example, a plurality of wheel brakes with the hardest Brake components arranged temperature sensors is equipped, the temperature signals detected and be monitored. By means of a constant comparison all temperature signals among themselves is a test made whether the individual wheel brakes assignable signals only within a certain limit worth, e.g. B. deviate from each other by a maximum of 20%, or whether at least one signal is stronger from other signals deviates and thus one due to overload or defect overheated brake signals.

Nachteilig bei diesem Stande der Technik ist zum einen eine gewisse Trägheit der Temperaturüberwachung, denn die Belastung und Temperatur einer Bremse kann dort durchaus schon ein schädliches Ausmaß angenommen haben, bevor eine Warnanzeige erfolgt. Zum anderen lehrt diese Lösung keine gefahreneindämmende Entlastung einer wie auch immer über­ lastungsgefährdeten Bremse, und keine Maßnahme zur Prolon­ gation einer gewissen Mindestbremsfähigkeit bei beste­ hender Überlast.One disadvantage of this prior art is a certain inertia of temperature monitoring, because the The load and temperature of a brake can certainly be there have already reached a harmful extent before one Warning is displayed. On the other hand, this solution does not teach  risk-reducing relief of one however over load-sensitive brake, and no measure to prolon a certain minimum braking ability with the best overload.

Die US-PS 39 22 640 beschreibt eine Schaltungsanordnung zur Überwachung der Temperatur jeder der mehreren Bremsen eines Fahrzeugs. Es finden Erfassungsschaltkreise für Minimal- und Maximaltemperaturen Anwendung. Diese erzeu­ gen jeweils Ausgangssignale zur Anzeige der heißesten und kühlsten Bremse am Fahrzeug überhaupt. Außerdem wird die Temperaturdifferenz zwischen der heißesten und kühlsten Bremse erfaßt und bei Überschreiten eines Grenzwertes zu einer Warnanzeige aufbereitet.The US-PS 39 22 640 describes a circuit arrangement to monitor the temperature of each of the multiple brakes of a vehicle. There are detection circuits for Minimum and maximum temperatures application. Generate these output signals to display the hottest and coolest brake on the vehicle at all. In addition, the Temperature difference between the hottest and coolest Brake detected and when a limit value is exceeded prepared a warning display.

Reibkraftverluste zwischen Bremsscheibe- bzw. -trommel und Bremsbelag über starker Erhitzung führen zu Bremsinsuf­ fizienzen (Fading) und sind sehr gefährlich, da sie vom Fahrzeugführer oft zu spät erkannt oder von Fahrzeugun­ kundigen trotz Versuchsbremsungen bezüglich ihres Ent­ wicklungsstadiums leicht unterschätzt werden. Wird bei bereits erreichtem Überlastzustand dann eine weiter er­ höhte Bremsleistung angefordert, kann sich eine Brems­ insuffizienz lawinenartig fortentwickeln. Die Beherrschung dieses Problems ist z. B. bedeutsam bei Fahrzeugen für den Gefahrguttransport.Loss of friction between brake disc or drum and Brake pads overheating lead to brake insufflation fizienzen (fading) and are very dangerous because Driver often recognized too late or by vehicle operator in spite of trial braking, they know about their ent development stage can easily be underestimated. Is at then already reached overload state High braking performance requested, a brake develop insufficiency like an avalanche. Mastery this problem is e.g. B. significant in vehicles for Transport of dangerous goods.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Warnung vor und zur Vermeidung einer Überlastung der Bremsen eines Kraftfahrzeug anzugeben, durch welches dem Aufbau einer latent sich aufbauenden Bremsinsuffizienz entge­ gengewirkt werden kann.The object of the invention is a method for warning before and to avoid overloading the brakes specify a motor vehicle through which the structure a latent developing brake insufficiency can be counteracted.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einem Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a method  solved with the characterizing features of claim 1.

Dazu wird die Temperatur eines funktionswesentlichen und der Temperatur von Bremsbelag und Reibfläche schnell folgenden Bremsbauteils wenigstens auf einer Seite des Kraftfahrzeugs mittels Temperatursensoren wie z. B. Chrom- Nickel-Thermoelementen gemessen, eine mittlere Temperatur daraus errechnet, und diese mit dem laufend ermittelten Gradienten des gemittelten Temperaturverlaufes nach einer bestimmten Folge von Bremsungen oder innerhalb definierter Zeitzyklen logisch verknüpft und zur Aufbereitung eines Warnsignals einem Grenzwertvergleich unterworfen; das Warn­ signal ermöglicht dem Fahrzeugführer eine geeignete Vor­ sichtsmaßnahme.For this, the temperature of a functionally essential and the temperature of the brake pad and friction surface quickly following brake component at least on one side of the Motor vehicle using temperature sensors such. B. chrome Nickel thermocouples measured an average temperature calculated from this, and this with the continuously determined Gradients of the averaged temperature curve after a certain sequence of braking or within defined Logically linked time cycles and to prepare a Warning signal subjected to a limit value comparison; the warning signal enables the driver to take a suitable approach precautionary measure.

In vorteilhafter Weise wird so durch eine rechnerische Tendenzbewertung eine Frühwarnung realisierbar, so daß die kritische Schwelle für eine rein statische Warnaus­ lösung nicht erreicht werden muß.This is advantageously done by a computational Trend assessment an early warning realizable, so that the critical threshold for a purely static warning solution does not have to be achieved.

Gemäß einem weitergebildeten Verfahren wird ein resul­ tierendes Zustandsignal benutzt, um in die Motorregelung und/oder in die automatische Getriebeschaltung einzugrei­ fen. Auf diese Weise wird bei ansteigender Temperatur der Bremsen, d. h. bei Annäherung an den Erschöpfungspunkt verfügbarer Bremskapazität, die Bremswirkung der Brenn­ kraftmaschine des Kraftfahrzeugs zur Unterstützung der Bremsen automatisch zugeschaltet. Beispielsweise kann direkt auf die Regelstange der Einspritzpumpe Zugriff erfolgen, oder es kann bei einem automatisch gesteuerten Getriebe zumindest das Hochschalten gesperrt werden. Je nach Auslegung von Brennkraftmaschine und Motor kann auch beides in Abstimmung aufeinander erfolgen. According to a further developed method, a resul animal status signal used to in the engine control and / or in the automatic transmission shift fen. In this way, the temperature increases Brakes, d. H. when approaching the point of exhaustion available braking capacity, the braking effect of the burning Engine of the motor vehicle to support the Brakes activated automatically. For example Direct access to the control rod of the injection pump done, or it can be with an automatically controlled Transmission at least upshift can be locked. Each according to the design of the internal combustion engine and motor can also both take place in coordination with each other.  

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand der ein­ zigen Figur erläutert.The method according to the invention is now based on the zigen figure explained.

Die Kurve 1 stellt die aktuell gemessene Temperatur eines wesentlichen Bremsbauteils über der Zeit dar, und zwar im Verlaufe mehrerer aufeinanderfolgender Bremsungen. Es kommt bekanntermaßen zu wiederholten Temperaturanstiegen und anschließend zu gewissen Temperaturabfällen während Brems­ pausen. Die Linie 4 entspricht einer maximal zulässigen Grenztemperatur TG der Bremsen. Verfahrensgemäß wird aus der Kurve 1 durch rechnerisches Glätten ein Mittelwert gemäß der gestrichelten Kurve 2 errechnet; diese Kurve stellt insoweit den augenblicklichen Durchschnittswert der über einzelnen Bremsungen hinweg sich ändernden Bremstempe­ ratur dar. Verfahrensgemäß wird der Gradient dieses Verlau­ fes errechnet und ein der ermittelten Steigung proportiona­ ler Wert mit dem Wert der Kurve 2 logisch verknüpft, z. B. zur Kurve 2 hinzuaddiert, woraus sich als Ergebnis die Temperaturkurve 3 als Trendkurve ergibt. Diese Trendkurve wird bezüglich des Erreichens bzw. Überschreitens der Grenztemperatur TG überwacht.Curve 1 represents the currently measured temperature of an essential brake component over time, specifically over the course of several successive braking operations. As is known, there are repeated temperature rises and then certain temperature drops during breaks. Line 4 corresponds to a maximum permissible limit temperature T G of the brakes. According to the method, an average value according to the dashed curve 2 is calculated from curve 1 by mathematical smoothing; this curve represents the instantaneous average value of the braking temperature changing across individual braking operations. According to the method, the gradient of this gradient is calculated and a value proportional to the determined gradient is logically linked to the value of curve 2 , e.g. B. added to curve 2 , which results in the temperature curve 3 as a trend curve. This trend curve is monitored for reaching or exceeding the limit temperature T G.

Je steiler der Anstieg pro Zeit der errechneten mittleren Temperaturkurve 2 ausfällt, desto größer fällt insoweit der augenblickliche Temperatursicherheitsbstand TS der Trend­ kurve 3 von der Kurve der mittleren Temperatur 2 aus. Dies bedeutet, daß der Schnittpunkt der Trendkurve 3 mit der Grenztemperaturlinie 4 zeitlich umso mehr vorverlagert wird, je stärker die betrachtete Bremse innerhalb einer Beobachtungszeiteinheit beansprucht und dadurch erhitzt wird.The steeper the increase per time of the calculated average temperature curve 2, the greater the current temperature safety margin T S of the trend curve 3 from the curve of the average temperature 2. This means that the intersection of the trend curve 3 with the limit temperature line 4 is advanced the more time the more the brake under consideration is stressed within one observation time unit and is thereby heated.

Die entsprechende Beobachtungszeiteinheit kann vorzugs­ weise der zeitliche Abstand zwischen zwei Verrechnungen erfaßter und gemessener Bremstemperaturwerte sein.The corresponding observation time unit can be preferred the time interval between two calculations  recorded and measured brake temperature values.

Im figurgemäßen Beispiel hat zum Beginn des dritten Berechnungszyklus die Trendkurve 3 die Grenztemperatur­ linie 4 noch nicht erreicht. Dies erfolgt erst kurz nach Beginn des dritten Berechnungszyklus zum Zeitpunkt T1, d. h. um ein Zeitmaß TWV früher als das Erreichen der maximal zulässigen Bremstemperatur TG der Kurve 2. Beim Beginn des vierten Berechnungszyklus liegt die Grenztemperaturlinie 4 unter der Trendkurve 3. Dieses Kriterium wird verfahrens­ gemäß zu einem Zustandssignal 5 aufbereitet, welches zu einem Warnsignal an den Fahrzeugführer führt. Verfahrens­ gemäß kann es weiter dazu genutzt werden, um in die Motor­ regelung und/oder in die automatische Getriebeschaltung einzugreifen. In diesem Falle wird bereits vor Erreichen der maximal zulässigen Bremstemperatur TG zur Zeit T2 der mittleren Temperaturkurve 2, d. h. schon bei Beginn des vierten Berechnungszyklus die Bremswirkung der Brennkraft­ maschine des Kraftfahrzeugs zur Unterstützung der Bremsen zugeschaltet, um eine unzulässige Überbeanspruchung der Bremsen (d. h. über den Punkt 7 einer zulässigermaßen voll­ ständigen Ausschöpfung der Bremskapazität hinaus) zu ver­ meiden. Würde allein die mittlere Temperaturkurve 2 dieser Grenzwertüberwachung unterworfen, würde das Zustandssignal 5′ hier beispielhaft verzögert um das Zeitmaß TSV zwischen zwei Berechnungszyklen ausgelöst.In the figure-based example, the trend curve 3 has not yet reached the limit temperature line 4 at the start of the third calculation cycle. This takes place shortly after the start of the third calculation cycle at time T 1 , that is, by a time measure T WV earlier than the maximum permissible braking temperature T G of curve 2 . At the beginning of the fourth calculation cycle, the limit temperature line 4 lies below the trend curve 3 . According to the method, this criterion is processed into a status signal 5 , which leads to a warning signal to the vehicle driver. According to the method, it can also be used to intervene in the engine control and / or in the automatic transmission shift. In this case, before the maximum permitted braking temperature T G is reached at time T 2 of the middle temperature curve 2 , that is to say at the beginning of the fourth calculation cycle, the braking effect of the internal combustion engine of the motor vehicle is activated to assist the brakes in order to prevent the brakes from being overstressed (ie to avoid over and above point 7 of a permissible full utilization of the braking capacity). If only the average temperature curve 2 were subjected to this limit value monitoring, the status signal 5 'would be triggered here, for example, delayed by the time measure T SV between two calculation cycles.

Die Signalspannung US wirkt auf ein mengenbeeinflussendes Element der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs, etwa auf die Regelstange einer Einspritzpumpe, oder löst bei einem automatisch gesteuerten Getriebe eine Hochschaltsperre oder die automatische Anwahl eines niedrigeren Ganges aus, oder bewirkt sowohl Mengenbegrenzung als auch Getriebeeingriff in wechselseitiger Abstimmung aufeinander. The signal voltage U S acts on a quantity-influencing element of the internal combustion engine of the vehicle, for example on the control rod of an injection pump, or triggers an upshift lock or the automatic selection of a lower gear in an automatically controlled transmission, or effects both quantity limitation and transmission intervention in mutual coordination .

Durch diese verfahrensgemäßen Maßnahmen wird also erstens eine bremsbeanspruchungsabhängig zeitlich sich frühver­ schiebende Warnung des Fahrzeugführers erreicht. Zweitens wird eine unter dynamischer Bremslast maximale Ausnutz­ barkeit der Bremsen eines Kraftfahrzeugs erzielt. Drit­ tens wird in Abhängigkeit vom Grad der bereits erfolgten Ausschöpfung der Bremskapazität bzw. von der Geschwindig­ keit des Annäherns der Bremstemperatur an die maximal zulässige Bremstemperatur eine motorseitige Bremsmoment­ zuschaltung zur Entlastung der Bremsen bewirkt.These procedural measures therefore firstly a braking time dependent on the braking load pushing warning of the driver reached. Secondly becomes a maximum utilization under dynamic braking load Availability of the brakes of a motor vehicle achieved. Third tens will depend on the degree of already done Exhaustion of the braking capacity or of the speed speed of the braking temperature to the maximum permissible braking temperature a motor-side braking torque Activation to relieve the brakes.

Die dargestellten Temperaturverläufe können selbstver­ ständlich sowohl für ein einzelnes gebremstes Rad als auch für mehrere Bremsen einer Radgruppe gelten, oder aber für eine durch Rechenprogramm ausgewählte heißeste bzw. die sich am schnellsten erwärmende Bremse am Fahr­ zeug überhaupt, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.The temperature profiles shown can self ver for both a single braked wheel as well also apply to several brakes in a wheel group, or but for a hottest one selected by computer program or the fastest warming brake on the driver at all, without thereby the framework of the Invention is left.

Claims (7)

1. Verfahren zur Warnung vor und zur Vermeidung einer Überlastung der Bremsen eines Kraftfahrzeugs mit Brenn­ kraftmaschine und einzelnen Radbremsen zugeordneten Sen­ soren zur Erfassung der Augenblickstemperatur wenigstens eines funktionswesentlichen Bremsbauelements je Radbremse, wobei erfaßte Temperaturwerte einer Grenzwertprüfung unter­ worfen werden, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß erfaßte Temperaturwerte (1) einer Trendauswertung unterworfen werden,
  • - daß zu diesem Zweck ein zeitlicher Mittelwert (2) er­ faßter Temperaturwerte (1) gebildet wird,
  • - daß der Gradient des vorgenannten Mittelwertes (2) ge­ bildet wird,
  • - daß der Mittelwert (2) und ein dem Gradienten des Mittelwertes (2) proportionales Maß TS miteinander ver­ knüpft (3) werden,
  • - daß das Verknüpfungsergebnis (3) mit einem festen Grenzwert TG (4) verglichen wird, welcher das Maximal­ temperaturniveau bei voller Ausschöpfung der maximal zulässigen Bremsleistung repräsentiert, und
  • - daß nach dem Erreichen oder Überschreiten (T1) des Grenzwertes TG (4) ein Zustandssignal US (5) wenigstens zur Alarmsignalgabe ausgelöst wird.
1. A method for warning of and to avoid overloading the brakes of a motor vehicle with an internal combustion engine and individual wheel brakes assigned to sensors for detecting the instantaneous temperature of at least one functionally essential brake component per wheel brake, wherein detected temperature values are subjected to a limit value test, characterized in that
  • - that recorded temperature values ( 1 ) are subjected to a trend evaluation,
  • - That for this purpose a temporal mean ( 2 ) of recorded temperature values ( 1 ) is formed,
  • - That the gradient of the aforementioned average ( 2 ) is formed ge
  • - That the mean ( 2 ) and a dimension T S proportional to the gradient of the mean ( 2 ) are interlinked ( 3 ),
  • - That the linking result ( 3 ) is compared with a fixed limit value T G ( 4 ), which represents the maximum temperature level when the maximum permitted braking power has been fully utilized, and
  • - That after reaching or exceeding (T 1 ) the limit value T G ( 4 ), a status signal U S ( 5 ) is triggered at least for the alarm signal.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verknüpfung eine Summation erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized, that a summation takes place as a link. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß besagter Vergleich fortlaufend zu im wesentlichen abstandsgleichen Zeitpunkten vorgenommen wird.
3. The method according to claim 1, characterized in
  • - That said comparison is made continuously at substantially the same times.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß besagter Vergleich jeweils nach einer bestimmten Anzahl oder Folge von Bremsungen vorgenommen wird.
4. The method according to claim 1, characterized in
  • - That said comparison is made after a certain number or sequence of braking.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das nach dem Erreichen oder Überschreiten des Grenzwertes ausgelöste Zustandssignal in einem elektroni­ schen Steuergerät zur Beeinflussung einer Zumeßmenge für die Brennkraftmaschine dahingehend weiterverarbeitet wird, daß eine Drehzahlverringerung der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.
5. The method according to claim 1, characterized in
  • - That the status signal triggered after reaching or exceeding the limit value is further processed in an electronic control unit for influencing a metering quantity for the internal combustion engine in such a way that a speed reduction of the internal combustion engine is made possible.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das nach dem Erreichen oder Überschreiten des Grenz­ wertes ausgelöste Zustandssignal in einem elektronischen Steuergerät zur Beeinflussung einer automatischen Getriebe­ schaltung dahingehend weiterverarbeitet wird, daß es die Blockierung der Anwahl eines höheren Ganges oder eine Gang­ wahl im Sinne einer Drehzahlerhöhung der Brennkraftmaschine bewirkt.
6. The method according to claim 1, characterized in
  • - That the status signal triggered after reaching or exceeding the limit value in an electronic control unit for influencing an automatic transmission circuit is further processed in such a way that it blocks the selection of a higher gear or a gear selection in the sense of a speed increase of the internal combustion engine.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das nach dem Erreichen oder Überschreiten des Grenzwertes ausgelöste Zustandssignal zur Beeinflussung einer Zumeßmenge für die Brennkraftmaschine und zur darauf abgestimmten Beeinflussung einer automatischen Getriebe­ schaltung ausgewertet wird dahingehend, daß in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine ein größtmögli­ ches Motorbremsmoment aufgebaut wird.
7. The method according to claim 1, characterized in
  • - That the status signal triggered after reaching or exceeding the limit value for influencing a metering quantity for the internal combustion engine and for coordinating influencing of an automatic transmission circuit is evaluated in that, depending on the operating state of the internal combustion engine, a greatest possible engine braking torque is built up.
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