EP2126401A1 - Ermittlung des lüftspiels bei einer bremse mit zwei zuspannrichtungen - Google Patents

Ermittlung des lüftspiels bei einer bremse mit zwei zuspannrichtungen

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EP2126401A1
EP2126401A1 EP08701466A EP08701466A EP2126401A1 EP 2126401 A1 EP2126401 A1 EP 2126401A1 EP 08701466 A EP08701466 A EP 08701466A EP 08701466 A EP08701466 A EP 08701466A EP 2126401 A1 EP2126401 A1 EP 2126401A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
brake
clearance
determined
air
friction member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08701466A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Roberts
Christian Baier-Welt
Martin Schautt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Technologies GmbH filed Critical Continental Automotive Technologies GmbH
Publication of EP2126401A1 publication Critical patent/EP2126401A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/38—Slack adjusters
    • F16D2065/386—Slack adjusters driven electrically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D2066/005—Force, torque, stress or strain
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/18—Electric or magnetic
    • F16D2121/24—Electric or magnetic using motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2127/00—Auxiliary mechanisms
    • F16D2127/08—Self-amplifying or de-amplifying mechanisms
    • F16D2127/10—Self-amplifying or de-amplifying mechanisms having wedging elements

Definitions

  • the invention relates to a method for determining an operating variable, in particular the air clearance and / or the zero position of a brake according to the preamble of patent claim 1, as well as a brake with a controller according to the preamble of patent claim 14.
  • Known electromechanical brakes include an electrically actuated actuator, usually an electric motor, which has a friction member with a brake pad against a member to be braked, such as a brake shoe. B. prints a brake disc or lost it. During operation, the brake lining will wear out. As a rule, it is therefore necessary to adjust the lining in the direction of the brake disk in order to further ensure the function of the brake.
  • a sensor is provided by means of which the zero point of the brake and thus also the air clearance could be measured. Because of the slip of the spindle, this is not exactly possible, especially after repeated reversing operations.
  • an electromechanical brake in particular a wedge brake, can be determined sufficiently accurately and easily.
  • An essential aspect of the invention is to bring the friction member of the brake at least once in a first and a second contact point with the braked element to detect the position of the contact points sensorially and from the desired operating size, in particular the air gap and / or the zero position of Determine brake.
  • This procedure is preferably performed automatically and has the significant advantage that it is particularly simple and provides very accurate results.
  • the brake is a brake which is designed for forward and backward braking, ie has a first and a second infeed direction. There are thus two points of contact - one on actuation in the first feed direction and the other on actuation in the second feed direction. According to the invention, the contact points are preferably approached both in the same direction, ie in each case in the application direction or in the release direction. As a result, hysteresis effects, which occur due to the viscoelastic properties of the brake lining, can be avoided and the accuracy of the measurement can be improved.
  • the friction member is preferably actuated beyond the respective contact point, up to an inversion point.
  • the contact of the brake lining with the element to be braked can be determined, for example, with the aid of a force sensor. In this case the contact point becomes visible through a kink in the measuring characteristic.
  • the force sensor is preferably arranged in the path of the braking force.
  • the position of the contact points can basically with any position sensor, such.
  • a displacement or angle sensor can be determined.
  • the position sensor may, for example, be mounted on the shaft of the brake actuator and measure its rotation angle.
  • the inventive procedure can basically be started from any position of the brake.
  • the procedure is started starting from a released position of the brake and the two contact points are approached respectively with increasing force gradients and the position of the contact points is measured.
  • the air gap L is preferably calculated from the positions of the two contact points. If X 1 and X 2 are the positions of the two contact points, the air play z. B. be calculated according to the following relationship:
  • the zero position N of the wedge brake ie the point at which the wedge edges intersect for forward and backward braking, can be calculated, for example, from the following relationship:
  • a2 and b2 are factors for different wedge angles in the forward and reverse braking directions.
  • a possible offset of the force sensor can also be determined.
  • the offset of the force sensor results z. B. from the minimum value of the sensor signal between the two contact points in a process run.
  • the inventive procedure can be performed either on several wheels simultaneously or sequentially.
  • the inventive (complete or simplified) procedure should be performed at regular intervals. It can also after certain driving situations, such. B. after a long downhill or a strong braking from high speed, performed.
  • the measured air clearance is compared with a desired value or a desired range and, if it deviates from the desired value or range, preferably adjusted automatically. For example, if the air play is greater than a given maximum value (L max ), the air play is automatically reduced. On the other hand, if it is smaller than a predetermined minimum value (L min ), it is enlarged and thus returned to an optimal value range.
  • Both the sensor output signals (of the force or position sensor) and the operating variable determined therefrom (air clearance, zero position or offset) are preferably subjected to a plausibility check.
  • a plausibility check for example, an absolute value or gradient test can be carried out.
  • the method described above is preferably implemented as software in a brake control unit, which automatically actuates the brake actuator or the actuator of the adjustment device accordingly.
  • Fig. 1 is a schematic view of a wedge brake, which is designed for braking in the forward and backward direction;
  • FIG. 2 shows a force / displacement characteristic of the brake during a passage of the procedure
  • Fig. 3 shows the essential steps of a
  • FIG. 4 shows the essential method steps of a plausibility check
  • FIG. 5a shows the force / displacement characteristic curve when the clearance is too great
  • FIG. 5a shows the force / displacement characteristic curve when the clearance is too great
  • the brake 1 shows a side view of an electromechanical disc brake 1 for motor vehicles with a lining wear adjusting device 2.
  • the brake 1 is here as
  • Wedge brake realized and includes an actuator 15 for actuating an active wedge plate 10.
  • the wedge plate 10 has on its front side (in the picture below) a lining carrier 11 to which a brake pad 12 is attached. At its rear side there are several wedge surfaces 17, which are arranged in a zigzag shape.
  • a plurality of rolling elements 13 are provided, which serve essentially to improve the sliding friction.
  • the wedge surfaces 17, 18 may be designed differently for forward and reverse braking.
  • the active wedge plate 10 is driven by the actuator 15 in the actuating direction C (to the left or right).
  • the rolling bodies 13 travel upwards or downwards along the wedge surfaces 17, 18, and the active wedge plate 10 moves toward or away from the brake disk 14.
  • the wedge brake 1 is here designed so that it can be used both in forward and backward driving.
  • the active wedge plate 10 is moved in a first feed direction (eg, A), and for aft retards into a second feed direction.
  • Adjustment direction (eg B) adjusted. In both cases, a self-reinforcing effect occurs as soon as the wedge plate 10 is carried along by the rotating brake disc 14.
  • the forces occurring during braking are transmitted via the fixed wedge plate 9, a wedge 19 of the adjusting device 2 and a support 7 on a caliper (not shown).
  • the caliper can be realized for example as a floating caliper.
  • the adjusting device 2 comprises a wedge 19 arranged in the force flow path of the braking force and driven by an actuator 3 via a spindle 5.
  • the wedge surface 6 of the wedge 19 acts together with a corresponding wedge surface of the support 7.
  • the air gap L can be set as desired. In case of wear of the brake pad 12, the wedge 19 is moved further forward, for example, so that the air clearance L is reduced.
  • the zero position of the active wedge plate 10 is defined by the intersection of the wedge faces 17, 18 for braking in forward and backward braking. This position is at the same time the closest together position of the two wedge plates 9, 10th
  • Fig. 2 shows the force / displacement curve in a method for determining the clearance L and / or the zero position N of the brake 1.
  • the value plotted on the abscissa s is the distance traveled by the active wedge plate 10 way, and on the Ordinate plotted value U, the sensor signal of a normal force sensor 8, which is arranged in the power flow path of the braking force (see Fig. 1).
  • the active wedge plate 10 is located at an (arbitrary) starting point S and is initially moved in one direction - here in the feed direction A - from there (see arrow to the left).
  • the Brake lining 12 still at a distance from the brake disk 14.
  • the sensor signal U increases.
  • the characteristic clearly shows a kink which specifies the first contact point K1.
  • the position xl of the contact point K1 can, for. B. by means of a position sensor, such. B. a Drehwinkelsen- sensor 16 (see FIG. 1) are measured.
  • the direction of movement of the active wedge plate 10 is reversed.
  • the reversal point is denoted by Rl.
  • the wedge plate 10 then dissolves again from the brake disk 14, subsequently exceeds the zero position N of the brake 1 and then moves further in the second feed direction B.
  • the friction member 12 touches the brake disk 14. This is in turn by a kink to recognize in the characteristic.
  • the active wedge plate 10 is then moved further in the application direction B until a reversal point R2 is reached. Thereafter, the direction of movement is reversed again and the active wedge plate 10 is returned to the initial state S.
  • the offset of the normal force sensor 8 substantially corresponds to the minimum of the force / displacement characteristic of FIG. 2.
  • the position of the contact points K1, K2 is preferably measured in each case in the branch with increasing or decreasing force gradient. This means that the measurement is carried out in each case when the contact points K1, K2 are approached either in the application direction A or B or in the release direction. In this way, hysteresis effects due to the viscoelastic properties of the brake pad 12 can be avoided.
  • step 3 shows the essential method steps of a method for determining air clearance L, zero position N and sensor offset of brake 1.
  • the method begins in step 30 (start).
  • step 31 the starting point S, z. B. the stored, determined in a previous brake operation zero point of the wedge brake 1 approached.
  • step 32 the active wedge plate 10 is first moved in the positive feed direction A until a force threshold UO + ⁇ U has been exceeded (step 32).
  • the position X 1 of the contact point K 1 is determined in step 33 from the sensor information of the force sensor 8 and position sensor 16.
  • the active wedge plate 10 is moved in the other direction (step 34) and in turn, upon reaching the second contact point K2, its position x 2 is determined (step 35).
  • step 36 the mean air gap L (step 36), the geometric center N (step 37) and an average force application point (step 38) are determined, as described above with respect to FIG.
  • step 39 a plausibility check is carried out in step 39, the individual steps of which are shown in greater detail in FIG.
  • step 40 If it results from the plausibility check that the determined values are not plausible (query in step 40), an error entry into a memory follows in step 41. If the number of erroneous entries exceeds an allowable maximum (query in step 42), the process ends in step 43. Otherwise (Y), the process returns to step 31.
  • step 45 it is checked whether the clearance is within a predetermined tolerance range. For this purpose, it is first queried in step 45 whether the air gap L lies within the limits x_min and x_max (see Fig. 5a). If so (Y), it is assumed in step 46 that the air play is OK and the method ends in step 47.
  • step 48 queried whether the air gap is greater than an allowable maximum value x max. If yes (Y), this is registered in step 49 and the air clearance L is automatically reduced. The method then ends in step 51.
  • step 52 it is queried whether the clearance L is equal to zero. If so, this is registered in step 53 and the air clearance in step 54 increased by a predetermined amount ⁇ X (see Fig. 5b). Subsequently, the method is recursively re-run at step 31.
  • step 55 it is checked whether the clearance L is smaller than a predetermined minimum value x_min. If yes (Y), this is registered in step 56 and the air gap L is increased in step 57 by an amount x soll - L. Thus, the process ends in step 58.
  • FIG. 4 shows the plausibility check carried out in the context of the method (step 39). In this case, it is checked in step 59 whether the sensor signal U1 at the location of the first contact point K1 is within a predetermined range [U_min;
  • step 60 the sensor signal U2 at the second contact point K2 is correspondingly checked (step 60). If the query is again positive (Y), it is additionally checked in step 62 whether the difference of the two signals U1, U2 is smaller than a maximum value. If the query in any of steps 59, 60 or 62 is negative (N), the signals are considered implausible (step 71).
  • step 62 If the result of step 62 is positive, a gradient check of the sensor signal U is finally carried out in step 63. If the gradient is within a predetermined range (case Y), the signals are considered plausible (step 64).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Verfahren zum Bestimmen einer elektrischen Betriebsgröße, insbesondere des Luftspiels (L) und/oder Nulllage (N) einer Bremse (1) mit einem Reibglied (12), das in wenigstens zwei Zustellrichtungen (A, B) gegen die Reibflache eines abzubremsenden Elements (14) gedrückt werden kann. Das Luftspiel oder die Nulllage kann einfach und genau bestimmt werden, in dem das Reibglied (12) in einen ersten und einem zweiten Kontaktpunkt (K1, K2 ) mit dem abzubremsenden Element (14) gebracht, die Position x<SUB>1</SUB>, x<SUB>2</SUB> der Kontaktpunkte K1, K2 sensorisch erfasst und daraus die gesuchte Betriebsgröße (L, N) ermittelt wird.

Description

Beschreibung
Ermittlung des Luftspiels bei einer Bremse mit zwei Zuspann- richtungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Betriebsgroße, insbesondere des Luftspiels und/oder der Nulllage einer Bremse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Bremse mit einer Steuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14.
Bekannte elektromechanische Bremsen, auf die im folgenden Bezug genommen wird, umfassen einen elektrisch betätigten Aktu- ator, meist ein Elektromotor, der ein Reibglied mit einem Bremsbelag gegen ein abzubremsendes Element, wie z. B. eine Bremsscheibe druckt bzw. davon lost. Im Laufe des Betriebs kommt es zum Verschleiß der Bremsbelage. Im Regelfall ist es daher erforderlich, die Belage in Richtung der Bremsscheibe nachzustellen, um die Funktion der Bremse weiter zu gewahr- leisten.
Andererseits kann es in bestimmten Fahrsituationen, wie z. B. bei einer längeren Bergabfahrt oder einer starken Bremsung aus hoher Geschwindigkeit, auch zum Anwachsen der Bremsbelage aufgrund thermischer Erwärmung kommen, wodurch sich das Luftspiel verringert. In diesem Fall kann es erforderlich sein, das Luftspiel zu vergrößern.
Zum Nachstellen des Luftspiels zwischen Bremsbelag und Brems- Scheibe sind verschiedene Belagverschleiß- Nachstelleinrichtungen bekannt, die z. B. in der DE 10139910 Al, der DE 10227271 B4 oder der DE 102 14669 Al beschrieben sind. Der Verstellweg der Bremsbelage ist bei elektromechani- schen Bremsen, insbesondere Keilbremsen, verhältnismäßig ge- ring und darf einen relativ engen Bereich nicht überschreiten. Für einen sicheren Betrieb der Bremse ist es daher von wesentlicher Bedeutung, das Luftspiel zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe möglichst genau zu ermitteln und bei Bedarf nachzustellen. Dies ist mit den bekannten Verfahren und Vorrichtungen oftmals nur unzureichend möglich.
Bei Bremsen mit schlupfbehafteter Spindel ist beispielsweise ein Sensor vorhanden, mittels dessen der Nullpunkt der Bremse und damit auch das Luftspiel gemessen werden konnte. Wegen des Schlupfs der Spindel ist dies insbesondere nach mehrmaligen Reversiervorgangen nicht mehr genau möglich.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung und ein Verfahren zu entwickeln, mittels dessen eine charakteristische Betriebsgroße, insbesondere das Luftspiel und/oder die Nulllage, einer elektromechanischen Bremse, insbesondere einer Keilbremse, hinreichend genau und ein- fach bestimmt werden kann.
Gelost wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1, sowie im Patentanspruch 14 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegens- tand von Unteranspruchen .
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, das Reibglied der Bremse wenigstens einmal in einen ersten und einen zweiten Kontaktpunkt mit dem abzubremsenden Element zu bringen, die Position der Kontaktpunkte sensorisch zu erfassen und daraus die gesuchte Betriebsgroße, insbesondere das Luftspiel und/oder die Nulllage der Bremse zu ermitteln. Diese Prozedur wird vorzugsweise automatisch durchgeführt und hat den wesentlichen Vorteil, dass sie besonders einfach ist und sehr genaue Ergebnisse liefert.
Voraussetzung hierfür ist, dass es sich bei der Bremse um eine Bremse handelt, die für Vorwärts- und Ruckwartsbremsungen ausgelegt ist, also eine erste und eine zweite Zustellrich- tung hat. Es existieren somit zwei Kontaktpunkte - einer bei Betätigung in der ersten Zustellrichtung und der andere bei Betätigung in der zweiten Zustellrichtung. Die Kontaktpunkte werden erfindungsgemaß vorzugsweise beide in der gleichen Richtung, d. h. jeweils in Zuspannrichtung oder in Loserichtung, angefahren. Dadurch können Hysterese- Effekte, die durch die viskoelastischen Eigenschaften der Bremsbelage auftreten, vermieden und die Genauigkeit der Messung verbessert werden.
Im Rahmen der erfindungsgemaßen Mess-Prozedur wird das Reibglied vorzugsweise über den jeweiligen Kontaktpunkt hinaus, bis zu einem Umkehrpunkt betätigt.
Der Kontakt des Bremsbelags mit dem abzubremsenden Element kann beispielsweise mit Hilfe eines Kraftsensors ermittelt werden. Der Kontaktpunkt wird in diesem Fall durch einen Knick in der Mess-Kennlinie sichtbar. Der Kraftsensor ist vorzugsweise im Pfad der Bremskraft angeordnet.
Die Position der Kontaktpunkte kann im Grunde mit jedem beliebigen Positionssensor, wie z. B. einem Weg- oder Winkel- sensor bestimmt werden. Der Positionssensor kann beispielsweise an der Welle des Bremsaktuators montiert sein und dessen Drehwinkel messen.
Die erfindungsgemaße Prozedur kann grundsatzlich ausgehend von jeder beliebigen Position der Bremse gestartet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird die Prozedur ausgehend von einer gelosten Position der Bremse gestartet und die beiden Kontaktpunkte jeweils mit zunehmenden Kraftgradienten angefahren und dabei die Position der Kontaktpunk- te gemessen.
Das Luftspiel L wird vorzugsweise aus den Positionen der beiden Kontaktpunkte berechnet. Wenn X1 und X2 die Positionen der beiden Kontaktpunkte sind, kann das Luftspiel z. B. gemäß folgender Beziehung berechnet werden:
L = C * (al*Xi -bl*x2) / 2. Dabei sind al und bl Faktoren für unterschiedliche Keilwinkel in Vorwärts- und Ruckwarts-Bremsrichtung .
Die Nulllage N der Keilbremse, d. h. der Punkt, an dem sich die Keilflanken für Vorwärts- und Ruckwartsbremsungen schneiden, kann beispielsweise aus folgender Beziehung berechnet werden :
a2 und b2 sind wiederum Faktoren für unterschiedliche Keilwinkel in Vorwärts- und Ruckwarts-Bremsrichtung.
Darüber hinaus kann im Rahmen der erfindungsgemaßen Prozedur auch noch ein möglicher Offset des Kraftsensors bestimmt werden. Der Offset des Kraftsensors ergibt sich z. B. aus dem Minimalwert des Sensorsignals zwischen den beiden Kontaktpunkten bei einem Prozessdurchlauf .
Wenn das Luftspiel und/oder die Nulllage der Bremse ein erstes Mal bestimmt wurde, ist es im Folgenden nicht mehr unbedingt erforderlich, beide Kontaktpunkte anzufahren, um das Luftspiel erneut zu bestimmen. Mit Kenntnis der Nulllage ist es vielmehr ausreichend, das Reibglied nur noch in einen Kon- taktpunkt zu bewegen, dessen Position zu bestimmen daraus das aktuelle Luftspiel zu ermitteln (vereinfachtes Verfahren) .
Bei Anwendung an Kfz-Radbremsen kann die erfindungsgemaße Prozedur entweder an mehreren Radern gleichzeitig oder se- quentiell durchgeführt werden.
Die erfindungsgemaße (vollständige oder vereinfachte) Prozedur sollte in regelmäßigen Abstanden durchgeführt werden. Sie kann außerdem auch nach bestimmten Fahrsituationen, wie z. B. nach einer längeren Bergabfahrt oder einer starken Bremsung aus hoher Geschwindigkeit, durchgeführt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird das gemessene Luftspiel mit einem Sollwert bzw. einem Sollbereich verglichen und, wenn es vom Sollwert bzw. -Bereich abweicht, vorzugsweise automatisch nachgestellt. Wenn das Luft- spiel beispielsweise großer ist als ein vorgegebener Maximalwert (Lmax) wird das Luftspiel automatisch verringert. Wenn es dagegen kleiner ist als ein vorgegebener Minimalwert (Lmin) , wird es vergrößert und somit in einen optimalen Wertebereich zurück gebracht.
Sowohl die Sensorausgangssignale (des Kraft- oder Positionssensors) als auch die daraus ermittelte Betriebsgroße (Luftspiel, Nulllage oder Offset) werden vorzugsweise einer Plau- sibilitatsprufung unterzogen. Dabei kann beispielsweise eine Absolutwert- oder Gradientenprufung durchgeführt werden.
Das vorstehend beschriebene Verfahren ist vorzugsweise als Software in einem Bremsen-Steuergerät implementiert, das den Bremsaktuator bzw. den Aktuator der Nachstelleinrichtung ent- sprechend automatisch ansteuert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefugten Zeichnungen beispielhaft naher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Keilbremse, die für Bremsungen in Vorwärts- und Ruckwartsrichtung ausgelegt ist;
Fig.2 eine Kraft/Weg-Kennlinie der Bremse bei einem Durchlauf der Prozedur;
Fig. 3 die wesentlichen Verfahrensschritte einer
Prozedur zum Ermitteln des Luftspiels in Form eines Flussdiagramms ;
Fig. 4 die wesentlichen Verfahrensschritte einer Plausibi- litatsprufung; Fig. 5a die Kraft/Weg-Kennlinie bei zu großem Luftspiel;
Fig. 5b die Kraft/Weg-Kennlinie bei nicht vorhandenem Luftspiel; und
Fig. 5c die Kraft/Weg-Kennlinie bei zu kleinem Luftspiel.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer elektromechanischen Scheibenbremse 1 für Kraftfahrzeuge mit einer Belagver- schleiß-Nachstelleinrichtung 2. Die Bremse 1 ist hier als
Keilbremse realisiert und umfasst einen Aktuator 15 zum Betatigen einer aktiven Keilplatte 10. Die Keilplatte 10 hat an ihrer Vorderseite (im Bild unten) einen Belagtrager 11, an dem ein Bremsbelag 12 befestigt ist. An ihrer Ruckseite be- finden sich mehrere Keilflachen 17, die zickzackformig angeordnet sind.
Eine feststehende Keilplatte 9, die an ihrer Vorderseite korrespondierende zickzackformige Keilflachen 18 aufweist, dient als Widerlager für die bewegliche Keilplatte 10. Zwischen den beiden Keilplatten 9, 10 sind mehrere Walzkorper 13 vorgesehen, die im Wesentlichen zur Verbesserung der Gleitreibung dienen. Die Keilflachen 17, 18 können für Bremsungen in Vorwärts- und Ruckwartsrichtung unterschiedlich ausgebildet sein.
Um die Bremse 1 zu spannen bzw. zu losen wird die aktive Keilplatte 10 vom Aktuator 15 in Betatigungsrichtung C (nach links bzw. rechts) angetrieben. Dabei wandern die Walzkorper 13 entlang der Keilflachen 17, 18 aufwärts bzw. abwärts, und die aktive Keilplatte 10 bewegt sich auf die Bremsscheibe 14 zu bzw. von dieser weg.
Die Keilbremse 1 ist hier so konstruiert, dass sie sowohl bei Fahrten in Vorwärts- als auch in Ruckwartsrichtung eingesetzt werden kann. Für Bremsungen in Vorwartsrichtung wird die aktive Keilplatte 10 in eine erste Zustellrichtung (z. B. A), und für Bremsungen in Ruckwartsrichtung in eine zweite Zu- Stellrichtung (z.B. B) verstellt. In beiden Fallen tritt ein selbst verstärkender Effekt auf, sobald die Keilplatte 10 von der sich drehenden Brems Scheibe 14 mitgenommen wird.
Die beim Bremsen auftretenden Kräfte werden über die feststehende Keilplatte 9, einen Keil 19 der Nachstelleinrichtung 2 und eine Stutze 7 auf einen Bremssattel (nicht gezeigt) übertragen. Der Bremssattel kann beispielsweise als Schwimmsattel realisiert sein.
Die Nachstelleinrichtung 2 umfasst einen im Kraftflusspfad der Bremskraft angeordneten Keil 19, der von einem Aktuator 3 über eine Spindel 5 angetrieben wird. Die Keilflache 6 des Keiles 19 wirkt dabei mit einer korrespondierenden Keilflache der Stutze 7 zusammen. Durch Betätigung des Keils 19 nach vorne bzw. hinten kann das Luftspiel L nach Wunsch eingestellt werden. Bei einem Verschleiß der Bremsbelage 12 wird der Keil 19 beispielsweise weiter nach vorne bewegt, so dass sich das Luftspiel L verringert.
Die Nulllage der aktiven Keilplatte 10 ist durch den Schnittpunkt der Keilflachen 17,18 für Bremsungen in Vorwärts- und Bremsungen in Ruckwartsrichtung definiert. Diese Position ist gleichzeitig die am nächsten zusammen liegende Position der beiden Keilplatten 9, 10.
Fig. 2 zeigt den Kraft/Weg-Verlauf bei einem Verfahren zur Bestimmung des Luftspiels L und/oder der Nulllage N der Bremse 1. Der auf der Abszisse aufgetragene Wert s ist dabei der von der aktiven Keilplatte 10 zurückgelegte Weg, und der auf der Ordinate aufgetragene Wert U das Sensorsignal eines Normalkraftsensors 8, der im Kraftflusspfad der Bremskraft angeordnet ist (siehe Fig. 1).
Zu Beginn des Verfahrens befindet sich die aktive Keilplatte 10 an einem (beliebigen) Startpunkt S und wird von dort aus zunächst in einer Richtung - hier in Zustellrichtung A - bewegt (siehe Pfeil nach links) . Am Anfang befindet sich der Bremsbelag 12 noch im Abstand zur Bremsscheibe 14. Der Normalkraftsensor 8 sollte in diesem Zustand ein Signal U = O V liefern. Wenn der Sensor 8, wie in diesem Fall, ein Signal ungleich Null liefert, entspricht dies dem Offset des Sensors. Sobald der Bremsbelag 12 die Bremsscheibe 14 berührt steigt das Sensorsignal U an . In der Kennlinie ist deutlich ein Knick zu erkennen, der den ersten Kontaktpunkt Kl spezifiziert. Die Position xl des Kontaktpunkts Kl kann z. B. mittels eines Positionssensors, wie z. B. eines Drehwinkelsen- sors 16 (siehe Fig. 1) gemessen werden.
Nach dem Zurücklegen einer vorgegebenen Strecke, in der die Bremse 1 weiter zugespannt wird, wird die Bewegungsrichtung der aktiven Keilplatte 10 umgekehrt. Der Umkehrpunkt ist mit Rl bezeichnet. Die Keilplatte 10 lost sich dann wieder von der Bremsscheibe 14, überschreitet im Folgenden die Nulllage N der Bremse 1 und bewegt sich dann weiter in der zweiten Zustellrichtung B. Am Ort x2 berührt das Reibglied 12 die Bremsscheibe 14. Dies ist wiederum durch einen Knick in der Kennlinie zu erkennen. Die aktive Keilplatte 10 wird dann weiter in Zuspannrichtung B verfahren, bis ein Umkehrpunkt R2 erreicht ist. Danach wird die Bewegungsrichtung wieder umgekehrt und die aktive Keilplatte 10 zurück in den Ausgangszustand S gebracht.
Das Ergebnis dieses Verfahren sind zwei Kontaktpunkte Kl, K2, aus deren Position X1 bzw. x2 das Luftspiel L oder die Nulllage N der Bremse 1 berechnet werden können.
Für das Luftspiel L kann beispielsweise folgende Beziehung angesetzt werden:
L = c * (X1 - X2) / 2.
Die Nulllage, die bei symmetrischen Keilflachen für Vorwarts- und Ruckwartsbremsungen dem geometrischen Mittelpunkt entspricht, ergibt sich aus folgender Beziehung: N = c * ( X1 + X2 ) / 2 .
Bei ungleichen Winkeln der Keilflachen für Bremsungen in Vorwärts- und Ruckwartsrichtung müssen in der Berechnung natur- lieh die geometrischen Verhaltnisse entsprechend berücksichtigt werden.
Der Offset des Normalkraftsensors 8 entspricht im Wesentlichen dem Minimum der Kraft/Weg-Kennlinie von Fig. 2.
Die Position der Kontaktpunkte Kl, K2 wird vorzugsweise jeweils im Ast mit ansteigendem oder fallendem Kraftgradienten gemessen. Das heißt, die Messung wird jeweils dann durchgeführt, wenn die Kontaktpunkte Kl, K2 entweder in Zuspannrich- tung A bzw. B oder in Loserichtung angefahren werden. Auf diese Weise können Hystereseeffekte aufgrund der viskoelasti- schen Eigenschaften der Bremsbelage 12 vermieden werden.
Fig. 3 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte eines Ver- fahrens zur Bestimmung von Luftspiel L, Nulllage N und Sensor-Offset der Bremse 1. Das Verfahren beginnt im Schritt 30 (Start). In Schritt 31 wird der Startpunkt S, z. B. der gespeicherte, in einem vorhergehenden Bremsenbetrieb ermittelte Nullpunkt der Keilbremse 1 angefahren. Danach wird die ak- tive Keilplatte 10 zunächst in positiver Zustellrichtung A verfahren, bis eine Kraftschwelle UO + ΔU überschritten wurde (Schritt 32) . Die Position X1 des Kontaktpunkts Kl wird in Schritt 33 aus den Sensorinformationen des Kraftsensors 8 und Positionssensors 16 bestimmt. Nach Erreichen des Umkehrpunkts Rl wird die aktive Keilplatte 10 in die andere Richtung bewegt (Schritt 34) und bei Erreichen des zweiten Kontaktpunkts K2 wiederum dessen Position x2 ermittelt (Schritt 35) . In den Schritten 36, 37 und 38 werden dann das mittlere Luftspiel L (Schritt 36), der geometrische Mittelpunkt N (Schritt 37) und ein mittlerer Krafteinsatzpunkt (Schritt 38) ermittelt, wie vorstehend bzgl. Fig 2 beschrieben wurde. Zur Überprüfung der ermittelten Großen sowie der Sensorsignale wird in Schritt 39 eine Plausibilitatsprufung durchgeführt, deren einzelne Schritte in Fig. 4 genauer dargestellt sind.
Wenn sich aus der Plausibilitatsprufung ergibt, dass die ermittelten Werte nicht plausibel sind (Abfrage in Schritt 40), folgt in Schritt 41 ein Fehlereintrag in einen Speicher. Wenn die Anzahl der Fehlereintrage ein zulassiges Maximum uber- schreitet (Abfrage in Schritt 42), endet das Verfahren in Schritt 43. Andernfalls (Y) kehrt das Verfahren zurück zu Schritt 31.
Falls die Plausibilitatsprufung von Schritt 40 die Gültigkeit der ermittelten Messwerte bestätigt, wird der Offset UOFFSET des Normalkraftsensors 8 gespeichert. Als Offset wird dabei der Wert O = (Ul + U2)/2 berechnet.
In den folgenden Schritten 45 bis 58 wird überprüft, ob das Luftspiel innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt. Hierzu wird zunächst in Schritt 45 abgefragt, ob das Luftspiel L innerhalb der Grenzen x_min und x_max liegt (s. Fig. 5a) . Falls ja (Y), wird in Schritt 46 angenommen, dass das Luftspiel in Ordnung ist und das Verfahren endet in Schritt 47.
Andernfalls (N) wird in Schritt 48 abgefragt, ob das Luftspiel großer ist als ein zulassiger Maximalwert x max . Falls ja (Y) , wird dies in Schritt 49 registriert und das Luftspiel L automatisch verringert. Das Verfahren endet dann in Schritt 51.
In Schritt 52 wird abgefragt, ob das Luftspiel L gleich Null ist. Falls ja, wird dies in Schritt 53 registriert und das Luftspiel in Schritt 54 um einen vorgegebenen Betrag ΔX vergrößert (s. Fig. 5b) . Anschließend wird das Verfahren mit Schritt 31 rekursiv neu durchlaufen. In Schritt 55 wird überprüft, ob das Luftspiel L kleiner ist als ein vorgegebener Minimalwert x_min. Falls ja (Y), wird dies in Schritt 56 registriert und das Luftspiel L in Schritt 57 um einen Betrag x soll - L vergrößert. Damit endet das Verfahren in Schritt 58.
Fig. 4 zeigt die im Rahmen des Verfahrens durchgeführte Plau- sibilitatsprufung (Schritt 39) . Dabei wird in Schritt 59 u- berpruft, ob das Sensorsignal Ul am Ort des ersten Kontakt- punktes Kl innerhalb eines vorgegebenen Bereichs [U_min;
U_max] liegt. Falls ja (Y), wird das Sensorsignal U2 am zweiten Kontaktpunkt K2 entsprechend überprüft (Schritt 60). Falls die Abfrage wiederum positiv ist (Y) , wird in Schritt 62 zusatzlich überprüft, ob die Differenz der beiden Signale Ul, U2 kleiner ist als ein Maximalwert. Falls die Abfrage in einem der Schritte 59, 60 oder 62 negativ ist (N) gelten die Signale als nicht plausibel (Schritt 71).
Bei positivem Ergebnis von Schritt 62 wird zuletzt noch in Schritt 63 eine Gradientenprufung des Sensorsignals U vorgenommen. Falls der Gradient innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt (Fall Y) gelten die Signale als plausibel (Schritt 64) .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen einer Betriebsgroße, insbesondere des Luftspiels (L) und/oder der Nulllage (N) , einer Bremse (1) mit einem Reibglied (12), das in wenigstens zwei Zustellrichtungen (A, B) gegen die Reibflache eines abzubremsenden Elements (14) bewegt werden kann, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Reibglied (12) in einen ersten und einen zweiten Kontaktpunkt (Kl, K2) mit dem abzubremsenden Element (14) gebracht, die Position (X1, x2) der Kontaktpunkte (Kl, K2) sensorisch erfasst und daraus die gesuchte Betriebsgroße (L, N) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kontaktpunkte (Kl, K2) beide in der gleichen Richtung, nämlich jeweils in Zuspannrichtung (A, B) oder in Loserichtung angefahren werden, um die Position (X1, x2) der Kon- taktpunkte (Kl, K2 ) zu messen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Reibglied (12) über die Kontaktpunkte (Kl, K2 ) hin- aus bis zu einem Umkehrpunkt (Rl, R2) bewegt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Reibglied (12) ausgehend von einer gelosten Position der Bremse (1) in Richtung des ersten Kontaktpunkts (Kl, K2) bewegt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Luftspiel (L) gemäß folgender Beziehung: L = C * (al*Xi - bl*x2) / 2 berechnet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i h n e t , dass die Nulllage (N) gemäß folgender Beziehung: N = C * (a2*xi + b2*x2) / 2 berechnet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Offset (UOffSet) eines Kraftsensors FN (8) ermittelt wird .
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Luftspiel (L) gemäß einem der vorhergehenden Verfahren bestimmt und zur nachfolgenden Bestimmung des Luftspiels (L) das Reibglied (12) nur noch in einen Kontaktpunkt (Kl,
K2) bewegt, dessen Positionen (X1, x2) bestimmt und das Luftspiel (L) aus der Position (X1, x2) des Kontaktpunktes (Kl, K2) und der zuvor bestimmten Nulllage (N) bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Verfahren an verschiedenen Radern eines Kraftfahrzeuges sequentiell durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Luftspiel (L) mit einem vorgegebenen Maximalwert (Lmax) und bei Überschreiten des Maximalwerts (Lmax) eine Nachstelleinrichtung (2) der Bremse (1) betätigt wird, um das Luftspiel (L) zu verringern.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Luftspiel (L) mit einem Minimalwert (Lmin) verglichen und bei Unterschreiten des Minimalwerts (Lmin)das Luftspiel mittels einer Nachstelleinrichtung vergrößert wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Plausibilitatsprufung der Sensorsignale (U) eines Positionssensors (16) und eines Kraftsensors (8) durchgeführt wird .
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Absolutwert und/oder der Gradient der Sensorsignale (U) mit vorgegebenen Werten verglichen wird.
14. Steuergerat zum Bestimmen einer Betriebsgroße, insbesondere des Luftspiels (L) und/oder der Nulllage (N) , einer Bremse (1) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , es Mittel zum Durchfuhren eines der vorhergehenden Verfahren umfasst .
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