WO2008012123A1 - Aktuator mit funktionsüberwachung - Google Patents

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WO2008012123A1
WO2008012123A1 PCT/EP2007/054926 EP2007054926W WO2008012123A1 WO 2008012123 A1 WO2008012123 A1 WO 2008012123A1 EP 2007054926 W EP2007054926 W EP 2007054926W WO 2008012123 A1 WO2008012123 A1 WO 2008012123A1
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drive
actuator
actuator according
sensor
output
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PCT/EP2007/054926
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English (en)
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Inventor
Manfred Gaul
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Priority to EP07729367A priority patent/EP2049375A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/746—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive and mechanical transmission of the braking action
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T7/00—Brake-action initiating means
    • B60T7/02—Brake-action initiating means for personal initiation
    • B60T7/08—Brake-action initiating means for personal initiation hand actuated
    • B60T7/10—Disposition of hand control
    • B60T7/107—Disposition of hand control with electrical power assistance

Definitions

  • the present invention relates to an actuator, in particular a brake actuator for a parking brake of a motor vehicle, a method for monitoring the operation of an actuator as well as a computer program and a Computerpro ⁇ program product for executing the method.
  • a known from the prior art conventional Fest ⁇ parking brake system is usually made of a wheel brake on the two rear wheels of the motor vehicle, a cable pull mechanism and a lockable hand lever for operation by the driver.
  • the hand lever is replaced by an electromechanically driven adjusting device, which is set by the driver via an operating button or by a higher-level control unit driving dependent on operation.
  • the locking and releasing process is then electronically controlled or regulated by the adjusting device, possibly as a function of current vehicle and Be ⁇ operating parameters, such as driver's request, speed, vehicle weight, vehicle inclination, drive torque, gear ⁇ order.
  • a desired value for the ⁇ to it generating braking force is determined from the determined vehicle and operating data then determined by the control or regulation unit and the driving driven such that, provided a proper functioning of the transmission mechanism, this target braking force is enough at the wheel brakes he ⁇ is , However, since varying the ambient parameters, such.
  • the two variables actuating force and travel are in unambiguous relation to each other, which, although subject to certain fluctuations, e.g. Temperature-induced changes in length within the transmission mechanism or aging or wear-related influences, but exposed to no sudden changes and thus easy to track and detect.
  • the function is perfect, it is possible to uniquely assign a certain actuating force to a specific travel.
  • This course of the actuating force over the travel can be stored as a comparison ⁇ curve in the control unit.
  • the currently measured actuating force / travel path curve can now be compared with the desired course stored in the control unit. If the transfer mechanism were blocked, it would now the measured force to increase after a much shorter ⁇ ren travel or when a broken transmission mechanism no force increase would have to be measured even with a much larger travel range. In this way, a malfunction of the brake unit can be detected with certainty and de ⁇ speaking security measures are initiated.
  • the actuating force in the solution disclosed in the document EP 0 966 376 B1 is measured in or on a brake cable.
  • 0,988,203 Bl and DE are ⁇ a set for measuring the restoring force previously only travel-measuring elements as in the document EP ⁇ elements shown 101 02 685 B4.
  • the linear change in length of a spring arranged in the force flow is detected by a distance sensor, and the adjusting force is determined from the change in distance with the aid of the spring constant.
  • the travel or stroke of the brake elements is also detected on the brake cable, which also here a measuring unit is erforder ⁇ Lich, with a linear stroke can be detected.
  • the travel of the window pane is detected by the number of revolutions of the drive shaft of an electric motor.
  • the detection of the stroke in an adjusting device for a motor vehicle parking brake using the Umdre ⁇ tion number of a drive wheel is also disclosed in document US 5,180,038.
  • the distance measurement for determining the actuating force can also be done with the aid of Hall sensors.
  • the exact posi ⁇ tioning of the sensor and encoder units is a prerequisite. But this requires an increased effort in design, installation and possibly adjustment. Accordingly, this type of measurement is also relatively sensitive to component tolerances and environmental influences, which is not unproblematic when used in a particularly harsh and changing environment to which a motor vehicle is generally exposed.
  • the actuator should have a compact design and a close-spaced arrangement of the sensors. He should in particular be suitable as a brake actuator for a parking brake ⁇ .
  • the actuator in this case comprises an input member, an output drive ⁇ element, which is coupled to the drive element via at least one e- lastisches element, a first sensor for detecting a change in position of the drive element and a second sensor for detecting a change in position of the output member.
  • the proposed solution provides to determine both the force and the travel using a Differenzwegstation.
  • either the lifting or rotating path of two elements coupled via an elastic element (drive and output element), which are arranged in the force flow, can be measured relative to the stationary environment.
  • the drive and the driven element can thus be arranged to be either rotational or translationally movable.
  • the stroke or rotary travel can be measured via simple pulse generator units.
  • the drive element can be driven by the drive side, for example, by an electric motor.
  • the drive movement is transmitted via the elastic element on the Ab ⁇ drive element, which in turn is fixedly coupled to the output ⁇ side of the transmission unit. It can be provided at least one tension element which is connected to the output element.
  • the operated actuator may be designed as a brake actuator for the parking brake of a motor vehicle. This will be explained below ⁇ to:
  • the travel differential is continuously determined by the control unit and the drive remains activated until the actuating travel difference corresponding to the force command value has been reached.
  • Due to the design drive and driven component are arranged in the immediate vicinity, which also allows a close-spaced arrangement of the sensors, for example on a common carrier unit in the surrounding housing.
  • the at least one tension element is a spindle.
  • the output element is a spindle nut on which a driven gear is mounted.
  • the spindle nut and the output gear can advantageously be integrally formed with each other.
  • the drive member may be a drive gear which is with- means of at least one driving finger or other geeig ⁇ net designed driving element and the at least one elastic member in driving connection with the driven gear ⁇ .
  • the drive gear can be rotatably mounted on the spindle nut.
  • the elastic element may consist of several individual printing o- consist of the tension springs, which are Kreisli ⁇ never arranged for example on a between the drive and driven wheel. However, it may also consist of a concentrically arranged coil spring, an elastomeric component or another elastic, suitably arranged component.
  • the actuator can be designed as a so-called "180 ° two-line puller".
  • the spindle nut is shared against ⁇ provisional threads formed at each end of the spindle nut a spindle with a brake cable arranged.
  • the drive element and the output element are arranged to be translationally movable.
  • the output element may be a linearly movably mounted driven slide, which is connected to a brake cable.
  • the drive element may be a linearly movably mounted drive carriage, wherein the drive carriage and the output carriage are braced against one another by means of the elastic element.
  • the elastic element may advantageously be a tension-compression spring in this embodiment.
  • the drive carriage may be connected to a drive spindle which engages a drive spindle nut coupled to a drive gear. Both the drive carriage and the output carriage can be provided with a corresponding external toothing along their respective longitudinal extent.
  • the measuring arrangement for detecting the operability of the actuator can therefore be arranged between a spindle and a traction cable coupled to the spindle via the measuring arrangement.
  • the drive gear can be driven by an electric motor ⁇ .
  • the electric motor is then engaged, for example via a worm, with a toothed wheel which drives the spindle nut.
  • the rotational movement of the electric motor is converted into a translational movement.
  • the actuator can therefore also be designed as a so-called “single-wire puller”.
  • the first sensor and the second sensor may be Hall sensors, wherein advantageously the first sensor is arranged opposite to an outer toothing of the drive element and the second sensor is arranged opposite an outer toothing of the output element.
  • a corresponding method for monitoring the operation of an actuator includes the steps of determining the Heilände ⁇ tion of the drive element by the first sensor, Determining the change in position of the output element by means of the second sensor, calculating a difference of Lüände ⁇ ments, determining a braking force from the calculated difference and a known spring-spring travel characteristic of the elastic member, and determining thenosfä ⁇ ability of the parking brake by means of a Comparison of a value pair or value triplet with known critical value pairs or value triples formed from the determined position changes, possibly with the additional use of the determined braking force.
  • any change in position of the drive ⁇ elements and the resulting difference can be stored.
  • Such a value triplet could play about a jammed brake system.
  • a computer program for carrying out a method described above has program code means for performing all the steps of a method according to the invention when the computer program is executed on a computer, in particular a control unit associated with the actuator.
  • a computer program product comprising program code means which are stored on a computer readable medium, such as hard disks, floppy disks, CD-ROMs, DVDs, etc., to perform all Schrit ⁇ te a method described above, when the computer program on a computer, in particular a associated with the actuator Control unit, running.
  • a computer readable medium such as hard disks, floppy disks, CD-ROMs, DVDs, etc.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a first exporting ⁇ approximate shape of an actuator.
  • Figure 2 shows a first embodiment of an elastic
  • FIG. 3 shows a second embodiment of an elastic
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of a region of an actuator according to the invention in a second embodiment.
  • FIG. 5 shows a simplified flowchart of a method for monitoring the function of a parking brake in steps S1 to S6.
  • an actuator 10 is shown in a first embodiment.
  • the actuator 10 is used in the present example for actuating a parking brake in a motor vehicle.
  • a conventional electric motor (not shown) having a drive screw 74 as to ⁇ drive unit.
  • A consisting of a drive gear 20, a driven gear 30 and a spindle nut 32 spindle gear is to implement the rotational movement of the Electric motor (not shown) used in a linear lifting movement.
  • the driven gear 30 is formed integrally with the spindle nut 32 and is about driving finger 80, 82, 84 and at least one elastic element 40, 42, 44, 46 in Mit Spotify ⁇ connection with the drive gear 20, which by means of a La ⁇ gers 93 rotatably mounted on the Spindle nut 32 is mounted.
  • the elastic element may be tension-compression springs 40, 42, 44 arranged on a circular line, as shown in FIG. However, it may also be provided a coil spring 46, as shown in Figure 3.
  • the spindle nut 32 is rotatably supported by two bearings 90, 92 in a housing 94.
  • the drive gear 20 is engaged by a drive worm 74 which is driven by the electric motor.
  • the actuator shown in Figure 1 is designed as a so-called "180 ° Zieh puller", so that the spindle nut 32 is provided with opposite threads and two counter-rotating spindles 50, 54.
  • the spindles 50, 54 are engaged with the spindle nut 32 and are linearly moveable but secured against rotation relative to the housing 94.
  • On the spindles 50, 54 a respective brake cable 52, 56 is fixed, to which the linear movement of the corresponding spindle 50, 54 is transmitted.
  • the drive gear 20 has an external toothing 24.
  • the output gear 30 has an outer toothing 34.
  • An active Hall sensor 60, 62 is arranged in each case in the area of the external toothings 24, 34 of the drive gearwheel 20 and of the output gearwheel 30.
  • the respective Hall sensor 60, 62 is damped by the corresponding external toothing 24, 34 of the drive gear 20 and the output gear 30.
  • Upon rotation of the drive 20 and the output gear 30 is formed by the moving past the Hall sensors 60, 62 by gears 24, 34, one pulse per tooth. By counting the pulses so the respective rotation angle of the drive 20 and of the output gear 30 can be determined.
  • the spindle drive can be so from the number of pulses of the output gear, the linear stroke of the spindle and thus the brake cables determine.
  • the numbers of pulses of the drive gear 20 and driven gear 30 ferenz from the difference can be the difference angle of rotation between drive and driven wheel and the light transmitted through the elastic member 40, 42, 44, 46 torque determine which in turn is proportio ⁇ nal to the restoring force.
  • the measured data are transmitted to a control or regulating unit (not illustrated), which evaluates the Messda ⁇ th and controls the electric motor accordingly.
  • FIG. 4 shows an actuator 100 in a second embodiment.
  • a corresponding brake cable 500 is connected to a spindle 700 via a measuring arrangement.
  • a movement of the spindle 700 is effected by a spindle gear and an electric motor similar to the first embodiment, wherein the spindle nut 720 is of course connected without interposition of the measuring arrangement shown in Figure, but directly via a drive gear to an electric motor.
  • the measuring device in the second embodiment consists of a drive carriage 200 coupled to the spindle 700 and further comprising an output carriage 300 coupled to a brake cable 500.
  • the two Schlit ⁇ th 200, 300 are mounted in a housing 940 independently movable linearly.
  • a compression spring 400 is arranged, which serves as an elastic element according to the invention and the the carriage 200, 300 braced against each other.
  • the actuator Upon actuation of the actuator, the tensile force is transmitted from the Antriebsschlit ⁇ th 200 via the compression spring 400 on the driven carriage 300.
  • Each carriage 200, 300 includes a linearly arranged Ver ⁇ teeth 240, 340 on an outer side. Opposite the per ⁇ donating toothing, a Hall sensor 600, 620 is arranged, which is attenuated by the individual teeth.
  • both carriages 200, 300 Upon actuation of the actuator or when applying the brake, both carriages 200, 300 move uniformly until the brake elements of the wheel brakes (not shown) come to rest. As a result, the driven carriage 300 is stopped in its movement. If the drive remains activated, the drive carriage 200 continues to move in the tightening direction (to the right in FIG. 4) until the desired braking force has been reached.
  • the Stellwegdifferenz is a measure of the tensile force in the brake cable 500.
  • This embodiment is particularly suitable for so-called Einseilzieher and has the advantage that the tension in the brake cable 500, that can be measured here directly without influences of a Ge ⁇ gear translation.
  • a puller Zweiseil- a separate measuring ⁇ device is optionally provided in each cable.
  • the Hall sensors 600, 620 at a fixed location in the housing 940 possibly on a common support element, in ⁇ example, designed as a printed circuit board circuit carrier, can be mounted in a spatially compact arrangement.
  • the use of Hall sensors is ren 60, 62, 600, 620 particularly advantageous because they have a ver ⁇ tively large tolerance to incorrect positioning of the sensor and transmitter unit. This eliminates the need for expensive adjustment work during assembly who ⁇ the. Furthermore, the positioning of the sensors 60, 62, 600, 620 in the housing 94, 940 during assembly without direct reference to the transmitter units or the external gears 24, 34, 240, 340 and subsequent adjustment of the measured values is possible.
  • FIG. 5 shows a simplified flow diagram for the function ⁇ monitoring of a parking brake, which comprises an actuator up.
  • the method includes the sequence steps indicated in FIG. 5 with S 1 to S 6:
  • Step S1 Determining the change in position of the Antriebsele ⁇ management 20, 200 by means of the second sensor 60, 600th
  • Step S2 Determining the change in position of the output element 30, 32, 300 by means of the second sensor 62, 620th
  • step Sl and S2 time ⁇ Lich parallel.
  • Step S3 Calculate a difference of the position changes.
  • Step S4 Calculation of a braking force from the difference of the position change and a known spring force-deflection characteristic of the elastic element ments 40, 42, 44, 46, 400, optionally un ⁇ ter using additional system-specific parameters, which are placed together with the spring force spring deflection characteristic in a memory SK available.
  • Step S5 Determining the Operability of the Fest ⁇ parking brake 10, 100 by means of a comparison of value combinations formed from the determined and / or calculated values with stored in a memory WK, predetermined value combinations.
  • step S5 If, in step S5, the proper functioning of the parking brake is determined, is carried out in step v ⁇ branching a branch to sequence step S6.
  • Step S6 outputting a signal for functional confirmation to the control unit of the actuator and / or to the operator.
  • step S5 If, in step S5, a malfunction of the parking brake is determined, is carried out in the branching step V a ⁇ Ver branching to procedural step S7.
  • Step S7 Outputting a signal for initializing an emergency routine in the control unit and generating an indication signal that indicates the malfunction to the operator.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktuator (10), insbesondere ein Bremsaktuator für eine Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antriebselement (20, 200), einem Abtriebselement (30, 32, 300), das mit dem Antriebselement (20, 200) über mindestens ein elastisches Element (40, 42, 44, 46, 400) gekoppelt ist, einem ersten Sensor (60, 600) zum Erfassen einer Lageänderung des Antriebselements (20, 200), und einem zweiten Sensor (62, 620) zum Erfassen einer Lageänderung des Abtriebselements (30, 32, 300). Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Funktionsüberwachung eines Aktuators (10), sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Beschreibung
Aktuator mit Funktionsüberwachung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator, insbesondere einen Bremsaktuator für eine Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs, ein Verfahren zur Funktionsüberwachung eines Aktuators sowie ein Computerprogramm und ein Computerpro¬ grammprodukt zum Ausführen des Verfahrens.
Stand der Technik
Beim Einsatz von elektromechanisch oder elektromotorisch betriebenen Aktuatoren zur Betätigung einer Feststellbremse in einem Kraftfahrzeug ist eine Überwachung der einwandfreien Funktion aus sicherheitstechnischen Gründen erforderlich.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte konventionelle Fest¬ stellbremsanlage besteht in der Regel aus je einer Radbremse an den beiden Hinterrädern des Kraftfahrzeugs, einer Seilzugmechanik und einem feststellbaren Handhebel zur Betätigung durch den Fahrzeugführer.
Bei einer elektromechanisch betätigten Feststellbremsanlage ist der Handhebel durch eine elektromechanisch angetriebene Stellvorrichtung ersetzt, die vom Fahrzeugführer über einen Betätigungsknopf oder von einer übergeordneten Steuereinheit fahrsituationsabhängig in Betrieb gesetzt wird. Der Feststell- und Lösevorgang wird dann durch die Stellvorrichtung, ggf. in Abhängigkeit von aktuellen Fahrzeug- und Be¬ triebsparametern, etwa Fahrerwunsch, Fahrgeschwindigkeit, Fahrzeuggewicht, Fahrzeugneigung, Antriebsdrehmoment, Getrie¬ bestellung, usw., elektronisch gesteuert bzw. geregelt. Aus den ermittelten Fahrzeug- und Betriebsdaten wird dann von der Steuer- bzw. Regelungseinheit ein Sollwert für die zu er¬ zeugende Bremskraft ermittelt und der Antrieb so angesteuert, dass, eine einwandfreie Funktion der Übertragungsmechanik vorausgesetzt, diese Sollbremskraft an den Radbremsen er¬ reicht wird. Da jedoch durch wechselnde Umgebungsparameter, bspw. Temperatur, Feuchtigkeit, usw., und durch Verschleißerscheinungen die erreichten Bremskraftwerte bei gleicher Sollwertvorgabe variieren, ist es erforderlich, das Erreichen der Sollwertvorgabe durch Messung geeigneter Größen an geeigneter Stelle der Bremsanlage zu überwachen und durch Rückführung und Verarbeitung dieser Werte in die Steuer- bzw. Regelungseinheit eine Regelung vorzusehen, wobei die gemessene Ist- Bremskraft der errechneten Sollwertvorgabe durch entsprechen- de Variation der Stellgrößen kontinuierlich angenähert wird und diese schließlich mit Sicherheit erreicht.
Wird als Antrieb ein Elektromotor eingesetzt so kann z. B. mit den Stellgrößen Stromstärke, Betriebsspannung und PuIs- weitenmodulation auf das erzeugte Antriebsdrehmoment Einfluß genommen werden.
Ein Maß für die erreichte Ist-Bremskraft stellen prinzipiell alle entlang der Kraftübertragungsmechanik messbaren Stell- kräfte dar. Je weiter man sich dabei jedoch mit der Messstel¬ le im Kraftfluß von der Radbremseinheit entfernt, desto grö¬ ßer wird der Einfluß von Störgrößen, die auf die Übertra¬ gungsmechanik zwischen der Radbremse und der Messstelle einwirken und somit die Messwerte unsicher machen.
Ein Beispiel dafür wäre die Messung der erzeugten Zugkraft in einem Bremsseil, wobei die Zugkraft-Messstelle sich an dem der Stellvorrichtung zugewandten Seilende befindet. Wenn nun der Seilzug auf der Strecke, zwischen Messstelle und Radbrem- se blockiert ist, etwa durch ein Einfrieren bei niedrigen
Temperaturen, so würde zwar eine Bremskraft gemessen, es würde aber an der Radbremse keine Bremskraft erzeugt. Eine si- chere Messung müsste also möglichst direkt in jeder Radbrems¬ einheit vorgenommen werden.
Andererseits ist eine solche Konzeption konstruktiv und mon- tagetechnisch sehr aufwendig, teuer und wiederum aufgrund der großen Signalübertragungswege störanfällig. Aus dieser Blick¬ richtung wäre also eine Ist-Bremskrafterfassung möglichst zentral, d.h. nahe bei der Steuereinheit, wünschenswert, wo¬ bei die Steuereinheit direkt am oder im Gehäuse des Aktuators bzw. der Stellvorrichtung angeordnet ist.
Dieser Zielkonflikt wird dadurch gelöst, dass bei der zentra¬ len Messung nahe bei oder gar in der Stellvorrichtung zur Verifikation des Bremskraftmesswertes zumindest eine zweite, mit der Bremskraft in Relation stehende Stellgröße gemessen wird. Hierzu bietet sich der Stellweg der Bremselemente, etwa der Bremsbacken, in den Radbremseinheiten an. Auch dieser ü- berträgt sich entlang der Übertragungsmechanik, bspw. einem Bremsseil oder einem Bremsgestänge, hin zur Stellvorrichtung und kann dort ebenfalls zentral und dicht bei der Steuerein¬ heit erfasst werden.
Die beiden Größen Stellkraft und Stellweg stehen in einer eindeutigen Relation zueinander, die zwar auch bestimmten Schwankungen unterliegt, z.B. temperaturbedingten Längeänderungen innerhalb der Übertragungsmechanik oder alterungs- o- der verschleißbedingten Einflüssen, allerdings jedoch keinen sprunghaften Veränderungen ausgesetzt und somit einfach verfolgbar und erfassbar ist.
Bei einwandfreier Funktion kann einem bestimmten Stellweg eindeutig eine bestimmte Stellkraft zugeordnet werden. Dieser Verlauf der Stellkraft über dem Stellweg kann als Vergleichs¬ kurve in der Steuereinheit abgelegt werden. Bei jedem Stell- Vorgang, d.h. jedem Anziehen oder Lösen der Bremse, kann nun der aktuell gemessene Stellkraft-/Stellweg - Verlauf mit dem in der Steuereinheit abgelegten Soll-Verlauf verglichen werden. Bei einer Blockierung der Übertragungsmechanik würde nun die gemessene Stellkraft bereits nach einem wesentlich kürze¬ ren Stellweg ansteigen oder bei gebrochener Übertragungsmechanik würde auch bei wesentlich größerem Stellweg kein Stellkraftanstieg zu messen sein. Auf diese Weise können eine Fehlfunktion der Bremseinheit mit Sicherheit erfasst und ent¬ sprechende Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet werden.
Bisher existieren für die Messung der beiden Stellgrößen unterschiedliche Lösungen. So wird die Stellkraft in der in dem Dokument EP 0 966 376 Bl offenbarten Lösung in oder an einem Bremsseil gemessen. Für die Messung der Stellkraft werden bisher ausschließlich Federweg-Messelemente wie in den Doku¬ menten EP 0 988 203 Bl und DE 101 02 685 B4 dargestellt ein¬ gesetzt. Dabei wird die lineare Längenänderung einer im Kraftfluss angeordneten Feder mit einem Abstandssensor erfasst und aus der Abstandsänderung mit Hilfe der Federkonstanten die Stellkraft ermittelt.
Der Stellweg oder Hubweg der Bremselemente wird ebenfalls am Bremsseil erfasst wozu auch hier eine Messeinheit erforder¬ lich ist, mit der ein linearer Hubweg erfasst werden kann. In anderen Stellvorrichtungen in Kraftfahrzeugen, z.B. in Fensterheberantrieben, wird der Stellweg der Fensterscheibe über die Umdrehungszahl der Antriebswelle eines Elektromotors er- fasst. Die Erfassung des Hubweges in einer Stellvorrichtung für eine Kraftfahrzeug-Feststellbremse mit Hilfe der Umdre¬ hungszahl eines Antriebsrades ist auch in Dokument US 5,180,038 bereits offenbart.
Für die Messung der Umdrehungszahl einer Welle sind aus dem
Stand der Technik unterschiedliche Möglichkeiten mit mechanischen, magnetischen oder optischen Sensoranordnungen bekannt. Zum Beispiel kann mit Hilfe von Hallsensoren und entsprechenden Gebereinheiten auf der Welle auf einfache, robuste und zuverlässige Weise eine Erfassung der Umdrehungszahl vorge¬ nommen werden. Dazu wird beispielsweise ein segmentweise ent¬ gegengesetzt magnetisiertes Geberrad auf der Welle angeord¬ net, dessen Magnetsegmente sich bei Drehung der Welle an ei- nem gegenüber dem Geberrad angeordneten passiven Hallsensor vorbei bewegen und diesen im Wechsel bedampfen. Gleichfalls kann ein passives Geberrad mit einer einfachen metallischen Zahnung und ein aktiver Hallsensor zum Einsatz kommen. Die Genauigkeit der Anordnung von Geberrad und Sensoreinheit ist dabei unkritisch, da nur der Wechsel der Bedämpfung der Sensoreinheit gemessen werden muss, der innerhalb eines größeren Toleranzbereiches bezogen auf die Anordnung gewährleistet werden kann.
Auch die Abstandsmessung zur Ermittlung der Stellkraft kann mit Hilfe von Hallsensoren erfolgen. Um hierbei jedoch die erforderliche Genauigkeit zu erreichen, ist die exakte Posi¬ tionierung der Sensor- und Gebereinheiten Voraussetzung. Dies erfordert aber einen erhöhten Aufwand bei Konstruktion, Montage und ggf. Justage. Dementsprechend ist diese Art der Mes¬ sung auch gegenüber Bauteiltoleranzen und Umwelteinflüssen relativ empfindlich, was vor allem bei einem Einsatz in einem besonders rauhen und wechselnden Umfeld, dem ein Kraftfahr- zeug in der Regel ausgesetzt ist, nicht unproblematisch ist.
Es besteht also ein Bedarf an einem Aktuator mit einer möglichst einfachen, robusten und störungssicheren Anordnung zur Messung von Stellkraft und Stellweg, die gleichermaßen hohe Genauigkeit bei niedrigen Kosten gewährleistet. Des weiteren sollte der Aktuator eine möglichst kompakte Bauform und eine dicht beieinander liegende Anordnung der Sensoren aufweisen. Er soll insbesondere als Bremsaktuator für eine Feststell¬ bremse geeignet sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Dazu werden ein Aktuator nach Anspruch 1, ein Verfahren zur Funktionsüberwachung eines Aktuators nach Anspruch 22, ein Computerprogramm nach Anspruch 23 und ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 24 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Der Aktuator umfasst dabei ein Antriebselement, ein Abtriebs¬ element, das mit dem Antriebselement über mindestens ein e- lastisches Element gekoppelt ist, einen ersten Sensor zum Er- fassen einer Lageänderung des Antriebselements und einen zweiten Sensor zum Erfassen einer Lageänderung des Abtriebselements .
Die vorgeschlagene Lösung sieht vor, sowohl die Stellkraft als auch den Stellweg anhand einer Differenzwegmessung zu ermitteln. Dazu kann entweder der Hub- oder Drehweg zweier über ein elastisches Element gekoppelter Elemente (Antriebs- und Abtriebselement) die im Kraftfluss angeordnet sind, gegenüber der feststehenden Umgebung gemessen werden. Das Antriebs- und das Abtriebselement können also entweder rotatorisch oder translatorisch bewegbar angeordnet sein. Der Hub- oder Drehweg kann dabei über einfache Impulsgebereinheiten gemessen werden .
Das Antriebselement kann dabei von der Antriebsseite her zum Beispiel von einem Elektromotor angetrieben sein. Die Antriebsbewegung wird über das elastische Element auf das Ab¬ triebselement übertragen, das wiederum fest mit der Abtriebs¬ seite der Getriebeeinheit gekoppelt ist. Es kann mindestens ein Zugelement vorgesehen sein, das mit dem Abtriebselement verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann der betrieben Aktuator als Bremsaktuator für die Feststellbremse eines Kraftfahr- zeugsausgebildet sein. Dies soll im Folgenden erläutert wer¬ den :
Beim Anziehen der Bremse bewegen sich Antriebselement und Ab¬ triebselement gleichförmig, bis die Bremselemente in den Rad- bremsen zur Anlage kommen. Der zurückgelegte Stellweg von An¬ triebselement und Abtriebselement wird dabei unabhängig von¬ einander erfasst. Sobald die Bremselemente in den Radbremsen zur Anlage kommen, wird das Abtriebselement in seiner Bewe- gung gestoppt. Bei weiterhin aktiviertem Antrieb wird das Antriebselement gegenüber dem nun stillstehenden Abtriebselement weiter gegen die Federkraft des elastischen Elements be¬ wegt. Dadurch erhöht sich die Stellkraft kontinuierlich ent- sprechend der Federkonstanten der Federeinheit und der Stell¬ weg des Antriebselements vergrößert sich entsprechend und wird weiter fortlaufend erfasst. Dadurch ergibt sich für das Antriebselement ein insgesamt größerer Stellweg als für das Abtriebselement. Aus dem Vergleich der Stellwege von An- triebs- und Abtriebselement in einer Steuereinheit, die in¬ nerhalb oder außerhalb des Aktuators angeordnet sein kann, ergibt sich eine Stellwegdifferenz, die ein Maß für die aufgebaute Stellkraft darstellt. Die Stellwegdifferenz wird von der Steuereinheit kontinuierlich ermittelt und der Antrieb bleibt so lange aktiviert bis die dem Stellkraft-Sollwert entsprechende Stellwegdifferenz erreicht ist.
Konstruktionsbedingt sind Antriebs- und Abtriebsbauteil in unmittelbarer Nachbarschaft angeordnet, was auch eine dicht beieinanderliegende Anordnung der Sensoren, zum Beispiel auf einer gemeinsamen Trägereinheit, im umgebenden Gehäuse ermöglicht.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Zugelement eine Spindel ist.
Des weiteren kann vorgesehen sein, dass das Abtriebselement eine Spindelmutter ist, an der ein Abtriebszahnrad angebracht ist .
Des weiteren können die Spindelmutter und das Abtriebszahnrad vorteilhafterweise einstückig miteinander ausgebildet sein.
Das Antriebselement kann ein Antriebszahnrad sein, das mit- tels mindestens einem Mitnahmefinger oder ein anderes geeig¬ net gestaltetes Mitnahmeelement und über das mindestens eine elastische Element in Mitnahmeverbindung mit dem Abtriebs¬ zahnrad steht. Das Antriebszahnrad kann drehbar auf der Spindelmutter gelagert sein.
Das elastische Element kann aus mehreren einzelnen Druck- o- der Zugfedern bestehen, die beispielsweise auf einer Kreisli¬ nie zwischen Antriebs- und Abtriebsrad angeordnet sind. Es kann jedoch auch aus einer konzentrisch angeordneten Spiralfeder, einem Elastomerbauteil oder einem anderen elastischen, in geeigneter Weise angeordneten Bauteil bestehen.
Der Aktuator kann als sogenannter "180 °-Zweiseil-Zieher" ausgebildet sein. Dabei ist die Spindelmutter geteilt mit gegen¬ läufigen Gewinden ausgebildet und an jedem Ende der Spindel- mutter ist eine Spindel mit einem Bremsseil angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das Antriebselement und das Abtriebselement translatorisch bewegbar angeordnet .
Dabei kann das Abtriebselement ein linear bewegbar gelagerter Abtriebsschlitten sein, der mit einem Bremsseil verbunden ist .
Des weiteren kann das Antriebselement ein linear bewegbar gelagerter Antriebsschlitten sein, wobei der Antriebsschlitten und der Abtriebsschlitten mittels des elastischen Elements gegeneinander verspannt sind.
Das elastische Element kann in dieser Ausführungsform mit Vorteil eine Zug-Druck-Feder sein.
Der Antriebsschlitten kann mit einer Antriebsspindel verbunden sein, die mit einer Antriebsspindelmutter in Eingriff steht, die mit einem Antriebszahnrad gekoppelt ist. Sowohl der Antriebsschlitten als auch der Abtriebsschlitten können mit einer entsprechenden Außenzahnung entlang ihrer jeweiligen Längserstreckung versehen sein.
Die Messanordnung zum Erfassen der Funktionsfähigkeit des Ak- tuators kann also zwischen einer Spindel und einem mit der Spindel über die Messanordnung gekoppelten Zugseil angeordnet sein .
Generell kann das Antriebszahnrad von einem Elektromotor an¬ getrieben sein. Wie bereits beschrieben wurde, steht der E- lektromotor dann beispielsweise über eine Schnecke mit einem Zahnrad in Eingriff, das die Spindelmutter antreibt. So wird die rotatorische Bewegung des Elektromotors in eine transla- torische Bewegung umgesetzt. Dadurch ergeben sich die be¬ schriebenen Möglichkeiten, eine Messanordnung zum Erfassen der Lageänderungen im Kraftfluss entweder so anzuordnen, dass rotatorische Lageänderungen gemessen werden, oder aber an anderer Stelle so anzuordnen, dass translatorische Lageänderun- gen gemessen werden.
Generell kann auch lediglich ein einziges Zugelement vorgese¬ hen sein. Der Aktuator kann also auch als sogenannter "Einseilzieher" ausgebildet sein.
Der erste Sensor und der zweite Sensor können Hall-Sensoren sein, wobei vorteilhafterweise der erste Sensor gegenüber ei¬ ner Außenzahnung des Antriebselements und der zweite Sensor gegenüber einer Außenzahnung des Abtriebselements angeordnet ist.
Wie bereits beschrieben, wird so eine besonders einfache und störungsunempfindliche Erfassung der Lageänderungen breitge¬ stellt.
Ein entsprechendes Verfahren zur Funktionsüberwachung eines Aktuators umfasst die Schritte des Bestimmens der Lageände¬ rung des Antriebselements mittels des ersten Sensors, des Bestimmen der Lageänderung des Abtriebselements mittels des zweiten Sensors, des Berechnens einer Differenz der Lageände¬ rungen, des Ermitteins einer Bremskraft aus der berechneten Differenz und einer bekannten Federkraft-Federweg-Kennlinie des elastischen Elements, und des Bestimmens der Funktionsfä¬ higkeit der Feststellbremse mittels eines Vergleichs eines aus den bestimmten Lageänderungen ggf. unter zusätzlicher Heranziehung der ermittelten Bremskraft gebildeten Wertepaares bzw. Wertetripels mit bekannten kritischen Wertepaaren bzw. Wertetripeln .
Als kritisches Wertetripel kann bspw. keine Lageänderung des Abtriebselements, eine beliebige Lageänderung des Antriebs¬ elements und die daraus resultierende Differenz abgelegt sein. Ein derartiges Wertetripel könnte etwa eine verklemmte Bremsanlage wiedergeben.
Ein Computerprogramm zum Durchführen eines oben beschriebenen Verfahrens weist Programmcode-mittel auf, um alle Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere einer dem Aktuator zugeordneten Steuereinheit, ausgeführt wird.
Ein Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel, die auf einem computerlesbaren Datenträger, wie Festplatten, Disketten, CD-ROMs, DVDs etc., gespeichert sind, um alle Schrit¬ te eines oben beschriebenen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere einer dem Aktuator zugeordneten Steuereinheit, ausgeführt wird.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten Ausfüh¬ rungsform eines Aktuators.
Figur 2 zeigt eine erste Ausgestaltung eines elastischen
Elements einer ersten Ausführungsform der Erfindung entlang einer Linie A-A in Figur 1.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines elastischen
Elements einer ersten Ausführungsform der Erfindung entlang einer Linie A-A in Figur 1.
Figur 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines erfindungsgemäßen Aktuators in einer zweiten Ausführungsform.
Figur 5 zeigt ein vereinfachtes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Funktionsüberwachung einer Feststell- bremse in Schritten Sl bis S6.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den Figuren 1, 2 und 3 ist ein Aktuator 10 in einer ersten Ausführungsform dargestellt. Der Aktuator 10 wird im vorliegenden Beispiel zur Betätigung einer Feststellbremse in einem Kraftfahrzeug verwendet.
Bei diesem Aktuator 10 wird ein konventioneller Elektromotor (nicht dargestellt) mit einer Antriebsschnecke 74 als An¬ triebseinheit verwendet. Ein aus einem Antriebszahnrad 20, einem Abtriebszahnrad 30 und einer Spindelmutter 32 bestehendes Spindelgetriebe wird zur Umsetzung der Drehbewegung des Elektromotors (nicht dargestellt) in eine lineare Hubbewegung eingesetzt .
Das Abtriebszahnrad 30 ist einstückig mit der Spindelmutter 32 ausgebildet und steht über Mitnahmefinger 80, 82, 84 und zumindest ein elastisches Element 40, 42, 44, 46 in Mitnahme¬ verbindung mit dem Antriebszahnrad 20, das mittels eines La¬ gers 93 drehbar auf der Spindelmutter 32 gelagert ist.
Bei dem elastischen Element kann es sich um auf einer Kreislinie angeordnete Zug-Druck-Federn 40, 42, 44 handeln, wie in Figur 2 dargestellt ist. Es kann jedoch auch eine Spiralfeder 46 vorgesehen sein, wie in Figur 3 dargestellt ist.
Die Spindelmutter 32 ist drehbar mittels zweier Lager 90, 92 in einem Gehäuse 94 gelagert. Das Antriebszahnrad 20 steht im Eingriff einer Antriebsschnecke 74, die von dem Elektromotor angetrieben wird. Der in Figur 1 dargestellte Aktuator ist als sogenannter „180°-Zweiseil-Zieher" ausgeführt, so dass die Spindelmutter 32 mit gegenläufigem Gewinde versehen ist und zwei gegenläufigen Spindeln 50, 54 vorgesehen sind. Die Spindeln 50, 54 stehen im Eingriff mit der Spindelmutter 32 und sind gegenüber dem Gehäuse 94 linear beweglich aber gegen Verdrehung gesichert. An den Spindeln 50, 54 ist jeweils ein Bremsseil 52, 56 befestigt, auf das die Linearbewegung der entsprechenden Spindel 50,54 übertragen wird.
Das Antriebszahnrad 20 weist eine Außenverzahnung 24 auf. Das Abtriebszahnrad 30 weist eine Außenverzahnung 34 auf. Im Be- reich der Außenverzahnungen 24, 34 des Antriebszahnrads 20 und des Abtriebsrads 30 ist je ein aktiver Hallsensor 60, 62 angeordnet. Der jeweilige Hallsensor 60, 62 wird durch die entsprechende Außenverzahnung 24, 34 von dem Antriebszahnrad 20 bzw. dem Abtriebszahnrad 30 bedämpft. Bei einer Rotation des Antriebs- 20 bzw. des Abtriebszahnrads 30 entsteht durch die sich an den Hallsensoren 60, 62 vorbei bewegenden Verzahnungen 24, 34 ein Impuls pro Zahn. Durch Auszählung der Impulse kann so der jeweilige Drehwinkel des Antriebs- 20 und des Abtriebszahnrads 30 ermittelt werden. Durch eine vorgege¬ bene Getriebeübersetzung des Spindelgetriebes lässt sich so aus der Impulszahl des Abtriebsrades der lineare Hubweg der Spindel und somit auch der Bremszüge ermitteln. Aus der Dif- ferenz der Impulszahlen von Antriebs- 20 und Abtriebszahnrad 30 lässt sich der Differenzdrehwinkel zwischen Antriebs- und Abtriebsrad und das durch das elastische Element 40, 42, 44, 46 übertragene Drehmoment ermitteln, das wiederum proportio¬ nal zur Stellkraft ist.
Die erfassten Messdaten werden an eine Steuer- bzw. Regelungseinheit (nicht dargestellt) übertragen, die die Messda¬ ten auswertet und den Elektromotor entsprechend steuert.
Der besondere Vorteil dieser Ausführung ist die konstruktive Einfachheit sowie die zentrale, räumlich dicht benachbarte Anordnung der Elemente. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass dieser Aktuator 10 mit kombinierter Stellweg-Stellkraft- Messung gleichermaßen als „Einseilzieher" oder „180°- Zweiseil-Zieher" ausgeführt sein kann.
In Figur 4 ist ein Aktuator 100 in einer zweiten Ausführungsform dargestellt. In dieser Ausführungsform ist ein entsprechendes Bremsseil 500 über eine Messanordnung mit einer Spindel 700 verbunden. Eine Bewegung der Spindel 700 wird durch ein Spindelgetriebe und einen Elektromotor ähnlich zu der ersten Ausführungsform bewirkt, wobei die Spindelmutter 720 selbstverständlich ohne Zwischenschaltung der in Figur dargestellten Messanordnung, sondern direkt über ein Antriebszahnrad mit einem Elektromotor verbunden ist.
Die Messvorrichtung in der zweiten Ausführungsform besteht aus einem Antriebsschlitten 200, der mit der Spindel 700 gekoppelt ist und des weiteren aus einem Abtriebsschlitten 300, der mit einem Bremsseil 500 gekoppelt ist. Die beiden Schlit¬ ten 200, 300 sind in einem Gehäuse 940 unabhängig voneinander linear beweglich gelagert. Zwischen dem Antriebs- 200 und dem Abtriebsschlitten 300 ist eine Druckfeder 400 angeordnet, die als erfindungsgemäßes elastisches Element dient und die bei- den Schlitten 200, 300 gegeneinander verspannt. Bei einer Betätigung des Aktuators wird die Zugkraft vom Antriebsschlit¬ ten 200 über die Druckfeder 400 auf den Abtriebsschlitten 300 übertragen.
Jeder Schlitten 200, 300 weist eine linear angeordnete Ver¬ zahnung 240, 340 auf einer Außenseite auf. Gegenüber der je¬ weiligen Verzahnung ist ein Hallsensor 600, 620 angeordnet, der von den einzelnen Zähnen bedämpft wird.
Bei Betätigung des Aktuators bzw. beim Anziehen der Bremse bewegen sich beide Schlitten 200, 300 gleichförmig, bis die Bremselemente der Radbremsen (nicht dargestellt) zur Anlage kommen. Dadurch wird der Abtriebsschlitten 300 in seiner Be- wegung gestoppt. Bleibt der Antrieb aktiviert, so bewegt sich der Antriebsschlitten 200 weiter in Anzugsrichtung (in Fig. 4 nach rechts), bis die gewünschte Bremskraft erreicht ist.
Bei der Linearbewegung der beiden Schlitten 200, 300 bewegen sich die einzelnen Zähne der linearen Verzahnung 240, 340 an den Hallsensoren 600, 620 vorbei und erzeugen entsprechende Impulse. Die Stellwegdifferenz ist ein Maß für die Zugkraft in dem Bremsseil 500. Durch Zählung der Impulse kann der jeweilige Stellweg des Antriebs- 200 und des Abtriebsschlittens 300 gegenüber dem feststehenden Gehäuse 940 sowie die Stell¬ wegdifferenz bestimmt werden.
Diese Ausführungsform eignet sich vor allem für sogenannte Einseilzieher und hat den Vorteil, dass die Zugkraft im Bremsseil 500 hier unmittelbar, d.h. ohne Einflüsse einer Ge¬ triebeübersetzung, gemessen werden kann. Bei einem Zweiseil- Zieher ist gegebenenfalls in jedem Seil eine separate Mess¬ vorrichtung vorzusehen. Des weiteren bietet sich der Vorteil, dass die Hallsensoren 600, 620 an fest vorgegebener Stelle im Gehäuse 940, ggf. auf einem gemeinsamen Trägerelement, bei¬ spielsweise einem als Leiterplatte ausgebildeten Schaltungs- träger, in räumlich kompakter Anordnung montiert werden können .
In beiden Ausführungsformen ist die Verwendung von Hallsenso- ren 60, 62, 600, 620 besonders vorteilhaft, da sie eine ver¬ gleichsweise große Toleranz gegenüber Fehlpositionierungen von Sensor und Gebereinheit aufweisen. Dadurch kann auf aufwendige Justagearbeiten während der Montage verzichtet wer¬ den. Des weiteren ist die Positionierung der Sensoren 60, 62, 600, 620 im Gehäuse 94, 940 während der Montage ohne direkten Bezug zu den Gebereinheiten bzw. den Außenverzahnungen 24, 34, 240, 340 und anschließenden Abgleich der Messwerte möglich .
Es wird also eine besonders einfache und schnelle und damit kostengünstige Montage des Aktuators ermöglicht.
Figur 5 zeigt ein vereinfachtes Ablaufdiagramm zur Funktions¬ überwachung einer Feststellbremse, die einen Aktuator auf- weist. Das Verfahren beinhaltet die in Figur 5 mit Sl bis S6 gekennzeichneten Ablaufschritte :
Schritt Sl: Ermitteln der Lageänderung des Antriebsele¬ ments 20, 200 mittels des zweiten Sensors 60, 600.
Schritt S2 : Ermitteln der Lageänderung des Abtriebselements 30, 32, 300 mittels des zweiten Sensors 62, 620.
Die Ermittlung der Werte in Schritt Sl und S2 erfolgt zeit¬ lich parallel.
Schritt S3: Berechnen einer Differenz der Lageänderungen.
Schritt S4: Berechnen einer Bremskraft aus der Differenz der Lageänderung und einer bekannten Federkraft-Federweg-Kennlinie des elastischen EIe- ments 40, 42, 44, 46, 400, gegebenenfalls un¬ ter Heranziehung weiterer systemspezifischer Kennwerte, die zusammen mit der Federkraft- Federweg-Kennlinie in einem Speicher SK zur Verfügung gestellt werden.
Schritt S5: Bestimmen der Funktionsfähigkeit der Fest¬ stellbremse 10, 100 mittels eines Vergleichs von aus den ermittelten und/oder berechneten Werten gebildeten Wertekombinationen mit in einem Speicher WK hinterlegten, vorgegebenen Wertekombinationen .
Sofern in Schritt S5 die einwandfreie Funktionsfähigkeit der Feststellbremse festgestellt wird, erfolgt im Verzweigungs¬ schritt V eine Verzweigung zum Ablaufschritt S6.
Schritt S6: Ausgeben eines Signals zur Funktionsbestäti¬ gung an die Steuereinheit des Aktuators und oder an den Bediener.
Sofern in Schritt S5 eine Fehlfunktion der Feststellbremse festgestellt wird, erfolgt im Verzweigungsschritt V eine Ver¬ zweigung zum Ablaufschritt S7.
Schritt S7: Ausgeben eines Signals zur Initialisierung einer Notfallroutine in der Steuereinheit und zur Erzeugung eines Anzeigesignals, das der Bediener auf die Fehlfunktion hinweist. Bezugszeichenliste
10 Bremsaktuator
20 Antriebszahnrad
24 Außenzahnung
30 Abtriebszahnrad
32 Spindelmutter
34 Außenzahnung
40,42,44 Zug-Druck-Feder
46 Spiralfeder
50,54 Spindel
52,56 Bremsseil
60, 62 Hall-Sensor
74 AntriebsSchnecke
80, 82, 84 Mitnähmefinger
90,92, 93 Lager
94 Gehäuse
100 Bremsaktuator
200 Antriebsschütten
240 Außenzahnung
300 Abtriebsschütten
340 Außenzahnung
400 Zug-Druck-Feder
500 Bremsseil
600, 620 Hall-Sensor
700 Antriebsspindel
720 Antriebsspindelmutter
940 Gehäuse
SK Speicher
WK Speicher
V Verzweigungsschritt
O-L-» • • • F o / Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1. Aktuator für eine Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs, mit :
einem Antriebselement (20, 200),
einem Abtriebselement (30, 32, 300), das mit dem Antriebselement (20, 200) über mindestens ein elastisches Element (40, 42, 44, 46, 400) gekop¬ pelt ist,
einem ersten Sensor (60, 600) zum Erfassen einer Lageänderung des Antriebselements (20, 200), und
einem zweiten Sensor (62, 620) zum Erfassen einer Lageänderung des Abtriebselements (30, 32, 300) .
2. Aktuator nach Anspruch 1, der des weiteren mindestens ein Zugelement (50, 54, 500) umfasst, das mit dem Abtriebs¬ element (30, 32, 300) verbunden ist.
3. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Antriebselement (20, 200) und das Abtriebselement (30, 32, 300) rota¬ torisch bewegbar angeordnet sind.
4. Aktuator nach Anspruch 2 oder 3, bei dem das mindestens eine Zugelement (50, 54, 500) eine Spindel (50, 54) ist.
5. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Abtriebselement (30, 32, 300) eine Spindelmutter (32) ist, an der ein Abtriebszahnrad (30) angebracht ist.
6. Aktuator nach Anspruch 5, bei dem die Spindelmutter (32) und das Abtriebszahnrad (30) einstückig ausgebildet sind.
7. Aktuator nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das Antriebselement (20, 200) ein Antriebszahnrad (20) ist, das mittels mindestens einem Mitnahmefinger (80, 82, 84) und über das mindestens eine elastische Element (40, 42, 44, 46, 400) in Mitnahmeverbindung mit dem Abtriebszahnrad (30) steht.
8. Aktuator nach Anspruch 7, bei dem das Antriebszahnrad (20) drehbar auf der Spindelmutter (32) gelagert ist.
9. Aktuator nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das elastische Element (40, 42, 44, 46, 400) ein Elastomerbauteil ist.
10. Aktuator nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das elastische Element (40, 42, 44, 46, 400) durch auf einer Kreislinie an- geordnete Zug-Druck-Federn (40, 42, 44) gebildet ist.
11. Aktuator nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das elastische Element (40, 42, 44, 46, 400) durch eine Spiralfeder (46) ge¬ bildet ist.
12. Aktuator nach einem der Ansprüche 5 bis 11, bei dem die Spindelmutter (32) geteilt mit gegenläufigen Gewinden ausgebildet ist und an jedem Ende der Spindelmutter (32) eine Spindel (50, 54) mit einem Bremsseil (52, 56) angeordnet ist
13. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Antriebselement (20, 200) und das Abtriebselement (30, 32, 300) translatorisch bewegbar angeordnet sind.
14. Aktuator nach Anspruch 1, 2 oder 13, bei dem das Abtriebselement (30, 32, 300) ein linear bewegbar gelagerter Abtriebsschlitten (300) ist, der mit einem Bremsseil (500) verbunden ist.
15. Aktuator nach Anspruch 1, 2, 13 oder 14, bei dem das Antriebselement (20, 200) ein linear bewegbar gelagerter Antriebsschlitten (200) ist, wobei der Antriebsschlitten (200) und der Abtriebsschlitten (300) mittels des elastischen Elements (40, 42, 44, 46, 400) gegeneinander verspannt sind.
16. Aktuator nach Anspruch 15, bei dem das elastische EIe- ment (40, 42, 44, 46, 400) eine Zug-Druck-Feder (400) ist.
17. Aktuator nach Anspruch 15 oder 16, bei dem der Antriebsschlitten (200) mit einer Antriebsspindel (700) verbunden ist, die mit einer Antriebsspindelmutter (720) in Eingriff steht, die mit einem Antriebszahnrad gekoppelt ist.
18. Aktuator nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem sowohl der Antriebsschlitten (200) als auch der Abtriebsschlitten (300) mit einer entsprechenden Außenzahnung (240, 340) entlang seiner jeweiligen Längserstreckung versehen ist.
19. Aktuator nach Anspruch 5 oder 15, bei dem das Antriebszahnrad von einem Elektromotor angetrieben ist.
20. Aktuator nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der erste Sensor (60, 600) und der zweite Sensor (62, 620) Hall-Sensoren sind, wobei der erste Sensor (60, 600) ge¬ genüber einer Außenzahnung (24, 240) des Antriebselements (20, 200) und der zweite Sensor (62, 620) gegenüber einer Au- ßenzahnung (34, 340) des Abtriebselements (30, 32, 300) ange¬ ordnet ist.
21. Verfahren zur Funktionsüberwachung einer Feststellbremse, die einen Aktuator (10, 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 aufweist, mit den folgenden Schritten:
Ermitteln der Lageänderung des Antriebselements (20, 200) mittels des ersten Sensors (60, 600),
- Ermitteln der Lageänderung des Abtriebselements
(30, 32, 300) mittels des zweiten Sensors (62, 620), Berechnen einer Differenz der Lageänderungen,
Berechnen einer Bremskraft aus der Differenz der Lageänderungen und einer bekannten Federkraft- Federweg-Kennlinie des elastischen Elements (40,
42, 44, 46, 400),
Bestimmen der Funktionsfähigkeit des Aktuators (10, 100) mittels eines Vergleichs von aus den ermittelten und/oder berechneten Werten gebildeten Wertekombinationen mit hinterlegten, vorgegebenen Wertekombinationen.
22. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach Anspruch 21 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.
23. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach Anspruch 22 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.
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