CN113906279A - 用于确定鼓式制动器的操作变量的方法、鼓式制动器设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定鼓式制动器的操作变量的方法，所述方法提供了对于不同车轮转速范围的计算方法。本发明还涉及一种用于执行此类方法的鼓式制动器设备。

Description

用于确定鼓式制动器的操作变量的方法、鼓式制动器设备

技术领域

本发明涉及一种用于确定鼓式制动器的操作变量的方法以及一种用于执行此类方法的鼓式制动器设备。

背景技术

鼓式制动器例如可以机电致动，并且可以作为例如具有驻车制动功能的行车制动器进行操作。为了基于测得的力确定制动力矩，例如，可以测量由支撑在支撑式支承件上的扩张器单元施加的力的反作用力。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于确定鼓式制动器的操作变量的方法，该方法以替代或优于已知实施例的方式执行。本发明的另一目的是提供一种用于执行此类方法的鼓式制动器设备。

根据本发明，该目的通过根据相应独立权利要求的方法和鼓式制动器设备来实现。有利的实施例可以例如在相应从属权利要求中找到。权利要求的内容通过明确引用并入说明书的内容中。

本发明涉及一种用于确定鼓式制动器的操作变量的方法。鼓式制动器可以通过机电致动器致动。这种致动器通常可以沿着限定的路径移动。该方法可以至少在第一车轮转速范围和第二车轮转速范围内使用，其中第一车轮转速范围的车轮转速高于第二车轮转速范围的车轮转速。在此情况下，车轮转速范围通常不重叠，或仅在滞后范围内重叠，下文将更详细地描述。

该方法具有以下步骤：

-在第一车轮转速范围内：

-至少确定鼓式制动器的领制动蹄的支承力和从制动蹄的另外的支承力，并且

-基于支承力和另外的支承力计算操作变量，

-在第二车轮转速范围内：

-至少确定当前的致动器位置，并且

-基于致动器位置和致动器接触位置计算操作变量，其中在致动器接触位置下，鼓式制动器的制动蹄到达与鼓式制动器的鼓的接合。

根据本发明的方法允许在高车轮转速和低车轮转速时都有利地计算操作变量。在高车轮转速时，根据第一车轮转速范围使用所提出的过程，并且已经发现在高车轮转速的情况下测量所提及的支承力并相应地使用该支承力是有利的。在低车轮转速时，已经发现上述过程是不利的。因此，最好使用相对于致动器接触位置的致动器位置。已经证明这对于低车轮转速是有利的。

例如，可以通过在致动器从未致动状态开始的夹紧运动期间测量支撑式支承件中的力来确定致动器接触位置。当超过预定的力阈值时，确定制动蹄向鼓的贴靠，并且将相关联的致动器位置限定为致动器接触位置。

车轮转速范围也可以例如由于滞后而重叠，从而尤其是在过渡范围内防止车轮转速范围之间的频繁切换。从第一车轮转速范围切换到第二车轮转速范围的阈值可以优选地低于从第二车轮转速范围切换到第一车轮转速范围的阈值。

例如，可以沿着致动器的移动路径确定或限定致动器位置。在此，致动器接触位置是制动蹄刚刚与鼓接合的位置。该致动器接触位置可以根据比如磨损或温度等因素而改变。

操作变量在鼓式制动器的鼓旋转的情况下例如可以是制动力矩。这可以利于控制鼓式制动器。

在第一车轮转速范围内，操作变量可以有利地被计算为支承力与另外的支承力之间的差。这通常提供有效的制动力矩。

在第一车轮转速范围内，操作变量在旋转方向未知的情况下可以被计算为是支承力和另外的支承力中的较大值与支承力和另外的支承力中的较小值之间的差。这使得即使在没有旋转方向的信息的情况下也能够采用该方法。在这种情况下，通常最初也不知道哪个制动蹄是领制动蹄还是从制动蹄。

在第二车轮转速范围内，特别地，可以将操作变量计算为第一因数/因子与一函数的乘积，其中致动器位置与致动器接触位置之间的差是函数的输入变量。已经发现，可以以这种方式可靠地计算操作变量。

特别地，可以将第一因数计算为被除数和除数的商，其中被除数可以被计算为在预定时间段内支承力与另外的支承力之间的差的平均值，并且其中，除数可以被计算为函数在预定值域内的平均值。由此可以以如下方式执行操作变量计算的适配，使得在第一车轮转速范围与第二车轮转速范围之间的过渡中，所计算的操作变量中没有跳跃。

特别地，该函数可以比线性函数上升得更急剧。这再现了典型的操作情形。

特别地，在低于预定车轮转速阈值时，可以进行从第一车轮转速范围到第二车轮转速范围的过渡。由此，特别地，车轮转速阈值指示第一车轮转速范围与第二车轮转速范围之间的边界值。因此，例如当将车辆从行驶状态制动到停止/驻车时，可以发生过渡。

当借助于鼓式制动器在夹紧状态下制动到停止时，可以以与在第二车轮转速范围内的计算相同的方式执行停止情况下的操作变量的计算。这使得可以继续使用已经说明的计算。已证明相应获得的值是合适的。

当在停止情况下从松弛状态开始致动鼓式制动器时，操作变量在停止情况下可以计算为第二因数与在支承力和另外的支承力中的较大值的乘积。在车辆没有借助鼓式制动器被制动到停止，而是以某种其他方式而停止并且仅接着鼓式制动器才被激活的情况下，已证明这是有利的计算方法。在这种情况下，与借助鼓式制动器制动的情况相比，不存在鼓式制动器的自锁，这一事实通过修改的计算方法来实现。

在此描述的计算中可以使用预定值，特别地，这些值可以是在所考虑的鼓式制动器的设计点处的值。

特别地，操作参数在停止情况下可以是夹紧力。这可以以有利的方式用于控制鼓式制动器，例如可以防止车辆在斜坡上滚动/溜车。

特别地，当预定的车轮转速阈值与滞后的和被超过时，可以进行从第二车轮转速范围或者从停止状态到第一车轮转速范围的过渡。特别地，这可以是上文已经提到的车轮转速阈值，该车轮转速阈值标志第一车轮转速范围与第二车轮转速范围之间的过渡。设置滞后使得可以防止在过渡范围内频繁切换。

特别地，可以在用于制动蹄的支撑式支承件处测量支承力。同样地可以在用于另外的制动蹄的另外的支撑式支承件处测量另外的支承力。在那处直接产生相关的力。

本发明还涉及一种鼓式制动器设备。鼓式制动器设备具有至少一个制动蹄和至少一个另外的制动蹄。鼓式制动器设备具有用于制动蹄的至少一个支撑式支承件和用于另外的制动蹄的至少一个另外的支撑式支承件。鼓式制动器设备在支撑式支承件处具有至少一个力传感器，用于测量由制动蹄在支撑式支承件中产生的支承力，并且在另外的支撑式支承件处具有至少一个另外的力传感器，用于测量由另外的制动蹄在另外的支撑式支承件中产生的另外的支承力。鼓式制动器设备还具有评估装置，该评估装置被配置成用于执行根据本发明的方法。在这种情况下，可以借助于本说明所描述的所有实施例和变体。

可以通过鼓式制动器设备来实现上面已经进一步描述的优点。特别地，鼓式制动器设备可以附加地具有可以致动制动蹄的致动器。

本发明还涉及一种非易失性计算机可读存储介质，其上存储有程序代码，在执行该程序代码期间，处理器执行根据本发明的方法。在这种情况下，可以使用本说明所描述的所有实施例和变体。

附图说明

进一步的特征和优点将由本领域技术人员参考附图从以下描述的示例性实施例中获得。在附图中：

图1示出了鼓式制动器设备的细节，

图2示出了状态图，

图3示出了对输入变量进行处理以得出输出变量，以及

图4示出了函数曲线。

具体实施方式

图1示意性地示出了具有鼓式制动器15的鼓式制动器设备10的一部分。鼓式制动器设备10具有制动蹄20和另外的制动蹄25。鼓式制动器设备具有制动鼓30，其中两个制动蹄20、25可以压靠制动鼓30上以致动鼓式制动器设备10。致动器40用于此致动目的。致动器是电致动的。

鼓式制动器设备10具有支撑式支承件50和另外的支撑式支承件55。在此，制动蹄20支撑在支撑式支承件50上。另外的制动蹄25支撑在另外的支撑式支承件55上。在支撑式支承件50中布置有用于测量支承力的力传感器51，制动蹄20利用该支承力支撑在支撑式支承件50中。在另外的支撑式支承件55中布置有用于测量另外的支承力的另外的力传感器56，另外的制动蹄25利用该另外的支承力支撑在另外的支撑式支承件55中。

鼓式制动器设备10还具有评估装置60，该评估装置在此仅示意性地图示。评估装置被设计成用于执行根据本发明的方法。下面将描述一个可能的实施例。

在支撑式支承件50、55中测量的力，即支撑力，对于领蹄表示为F_Ab，Aufl，对于从蹄表示为F_Ab，Abl。对于相同的致动器位置，这些力的值可能存在很大不同。这可能使得需要对力反馈的输出值进行重新换算/缩放，因此仅在实际值计算中考虑鼓式制动器设备10的操作状态，而在设定点值计算和所使用的力控制器的参数调整中不考虑制动器设备的操作状态。在此，制动力矩M_Br可以按下式计算，例如：

M_Br＝m₁*(F_AbAufl-F_Ab，Abl)＝m₁*ΔF

在这种情况下，m₁表示可预定参数，ΔF表示力差值。

例如，力差值AF可以用作鼓式制动器15的闭环控制或开环控制的控制变量。

在相对高的车轮转速ω_Rad的情况下，其中该相对高的车轮转速在包括高于阈值ε的所有车轮转速ω_Rad的第一车轮转速范围内，控制变量F_Ctrl可以借助力差值和在支撑式支承件50、55中测得的力而作为操作参数按下式进行计算：

FC_trl＝ΔF＝F_Ab，Aufl-F_Ab，Abl

如果没有关于车轮转速ω_Rad的旋转方向的信息，则在支撑式支承件50、55中测得的两个力F_Ab，S1和F_Ab，S2的分配可以通过确定最大值和最小值来执行，其中对于尚未确认领制动蹄和从制动蹄的情况，这两个力为一般形式的力。然后适用下式：

F_Ctrl＝ΔF＝Max{F_Ab，S1，F_Ab，S2}-Min{F_Ab，S1，F_Ab，S2}

在向低于上述阈值ε的特别低的车轮转速ω_Rad的过渡范围内，由于在此发生动态补偿过程，因此未明确定义力的曲线。根据制动的强度，力矩可能会短暂反转。在完成此补偿过程时，大致为F_Ab，Aufl≈F_Ab，Abl。因此，关于操作参数的计算，在此过渡范围内按下式来确定由特征曲线计算出的力信号：

F_Ctrl＝K₁*f(X_Sp-X₀)

在此，K₁表示第一因数，f表示函数，X_Sp表示当前致动器位置，X₀表示致动器接触位置，在该致动器接触位置中，制动蹄20、25刚好通过其各自的衬片抵靠制动鼓30。

为了在预设恒定的力的情况下在车轮转速范围之间无跳跃地进行转换，优选地在转换之前通过将第一因数K₁确定为换算参数/缩放参数来更新所使用的力/位移特征曲线或者函数f。这种关系的基础例如是在停止情况下在无力矩状态时测量的特征曲线。在当前情况下，对于优选地在低车轮转速下确定的换算系数或第一因数K₁，适用下式：

K₁＝平均值{ΔF}/平均值{f(X_Sp-X₀)}

这允许操作参数的尽可能或完全无跳跃的计算。在这种情况下，通常在预定时间段内(例如在相应的计算之前)计算在该过程中获得的力差值。通常在X_Sp的预定值域上计算函数f。

对于停止的情况，即ω_Rad＝0，区分鼓式制动器设备10的致动是发生在通过鼓式制动器设备10制动之后，还是车辆是独立于鼓式制动器设备而停止。

在车辆已经通过鼓式制动器设备10制动的第一种情况下，计算继续在力控制下执行以避免处理特殊情况，因此从特征曲线或函数计算的信号继续被确定为操作参数或控制变量：

F_Ctrl＝K₁*f(X_Sp-X₀)

如果当在停止情况下时，鼓式制动器设备10的致动从先前松弛状态下进行，则作为反馈信号，因为F_Ab，Aufl≈F_Ab，Abl，因此确定两个力值中的较大值：

F_Ctrl＝K₂*Max{F_Ab，S1，F_Ab，S2}

在这种情况下，第二因数K₂被定义的方式为，使得在停止情况下和无力矩致动的情况下在设计点处可达到的最大支撑力大致对应于在设计点处的最大力差值。

图2示出了状态图，其中展示了已经提到的四种状态。

状态1为车轮转速ω_Rad在行驶期间处于典型的正常操作范围内，因此车轮转速ω_Rad处于第一车轮转速范围内。在这种情况下，可以基于领力与从力之间的差来执行操作参数的计算。

如果车轮转速ω_Rad低于阈值ε，则发生状态2。只有当车轮转速超过阈值ε与滞后ε_Hysterese的和时才返回到状态1。由此避免了在过渡范围内连续地在状态之间以及在状态中存储的计算方法之间来回切换。

在对应于第二车轮转速范围的状态2中，如上所述基于函数f和致动器位置X_Sp以及致动器接触位置X₀进行计算。

如果制动力F_Ab,Aufl和F_Ab,Abl大致相等，或者在本实施方式中，如果预定过渡时间已经结束，则方法进程切换到状态3。在这种情况下，假定车轮转速ω_Rad等于零，也就是说车辆是静止的。然而，在车辆已经借助于鼓式制动器设备10制动的情况下，不改变计算。

在改进方案中，设置状态3提供了在这种状态下再次使用力来确定操作变量的可能性。在此，为此目的，优选地可以提供确保无信号跳跃地切换的另外的可适配的换算系数。否则，如在此描述的，可以相应于状态2执行计算。

状态4对应于车辆独立于鼓式制动器设备10而停止的情况，也就是说，例如，仅仅惯性滑行至停住，并且鼓式制动器设备10仅接着被致动。在这种情况下，由于鼓式制动器15的自锁未启用，所以适用不同的力关系。在这种情况下，如上面已经描述的，基于两个测得的力中的较高者进行操作参数的计算。

此外，如果车辆以对应的方式停止，则也可以直接从状态2达到状态4。如所示出的，当车轮转速ω_Rad超过阈值ε与可预定的滞后ε_Hysterese的和时，基本上采用状态1。

通过所示的顺序或所示的状态，可以确保鼓式制动器设备10的操作参数始终用最佳可用计算方法来计算。

图3示意性地示出了从输入变量计算输出变量的一种可能。在此，已经说明的力F_Ab,Aufl和F_Ab,Abl用作输入变量，这些力在旋转方向未知的情况下也可以表示为F_Ab,S1和F_Ab,S2。车轮转速ω_Rad、方向Dir_ω_Rad、致动器位置X_Aktuator或X_Sp、致动器接触位置X_{Aktuator,Kontakt}或X₀以及指示鼓式制动器设备10当前是否被致动的信息eDB_

也用作输入变量。特别地，从该计算中得出已经提到的操作参数F_Ctrl和相关联的状态。

图4示出了上面已经描述过的函数f的典型曲线。在此，致动器40的可用移动范围或工作范围在水平轴上示出。在此，整个可用工作范围由双箭头VAB指示。从所示原点开始的实际可用移动范围表示为VB。

一方面，该图以其原始形式示出了函数f(X)，当向右移动了致动器接触位置X₀的量时，该函数变为函数f(X-X₀)。从此函数曲线开始，函数可以放大或缩小，即通过第一因数K₁放大或缩小，图4中示出了具有不同K₁值的两个函数曲线。因此，可以相应地调整函数f。如图所示，函数f比线性函数上升得更急剧，已经证明这是可行的并且适合于典型应用。

根据本发明的方法的所提及步骤可以以所指示的顺序来执行。然而，如果技术上合适，这些步骤也可以以不同的顺序执行。在其实施例之一中，例如，通过特定的步骤组合，可以以不执行其他步骤的方式执行根据本发明的方法。然而，原则上，还可以执行其他步骤，甚至是未提及的步骤。

要指出的是，可以在权利要求和说明书中将特征组合描述，例如以便于理解，然而这些特征也可以彼此分开使用。本领域技术人员将理解，这些特征也可以彼此独立地与其他特征或特征组合相结合。

从属权利要求中的从属引用可以表征各个特征的优选组合，但不排除其他特征组合。

附图标记列表：

10：鼓式制动器设备

15：鼓式制动器

20：制动蹄

25：另外的制动蹄

30：制动鼓

40：致动器

50：支撑式支承件

51：力传感器

55：另外的支撑式支承件

56：另外的力传感器

60：评估装置

Claims (15)

1.一种用于至少在第一车轮转速范围和第二车轮转速范围内确定鼓式制动器(15)的操作变量的方法，该鼓式制动器能够借助于机电的致动器(40)被致动，其中，该第一车轮转速范围的车轮转速(ω_rad)高于该第二车轮转速范围的车轮转速(ω_rad)，其中，该方法具有以下步骤：

-在该第一车轮转速范围内：

-至少确定该鼓式制动器(15)的领制动蹄(20、25)的支承力(F_Ab,Aufl)和从制动蹄(20、25)的另外的支承力(F_Ab,Abl)，并且

-基于该支承力(F_Ab,Aufl)和该另外的支承力(F_Ab,Abl)计算操作变量，

-在该第二车轮转速范围内：

-至少确定当前致动器位置(X_Sp)，

-基于该致动器位置(X_Sp)和致动器接触位置(X₀)计算操作变量，其中在该致动器接触位置中，该鼓式制动器(15)的制动蹄(20、25)到达与该鼓式制动器(15)的鼓(30)的接合。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，操作变量在鼓式制动器(15)的鼓(30)旋转的情况下为制动力矩。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，在该第一车轮转速范围内，操作变量被计算为在支承力(F_Ab,Aufl)与另外的支承力(F_Ab,Abl)之间的差。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，在该第一车轮转速范围内，在旋转方向未知的情况下操作变量被计算为支承力(F_Ab,S1)和另外的支承力(F_Ab,S2)中的较大值与支承力(F_Ab,S1)和另外的支承力(F_Ab,S2)中的较小值的差。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，在该第二车轮转速范围内，操作变量被计算为第一因数(K₁)与函数(f)的乘积，其中，致动器位置(X_Sp)与致动器接触位置(X₀)之间的差是该函数(f)的输入变量。

6.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，该第一因数(K₁)被计算为被除数和除数的商，

其中，该被除数被计算为在预定时间段内支承力(F_Ab,Aufl)与另外的支承力(F_Ab,Abl)之间的差的平均值，

其中，该除数被计算为该函数(f)在预定的值域上的平均值。

7.根据权利要求5和6中任一项所述的方法，

其特征在于，该函数(f)比线性函数上升得更急剧。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，当低于预定车轮转速阈值(ε)时，进行从该第一车轮转速范围到该第二车轮转速范围的过渡。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，当借助于该鼓式制动器(15)在夹紧状态下制动到停止时，以与在该第二车轮转速范围内的计算相同的方式执行停止情况下的操作变量的计算。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，当在停止情况下从松弛状态开始对该鼓式制动器(15)进行致动时，停止情况下的该操作变量被计算为第二因数(K₂)与在该支承力(F_Ab,S1)和该另外的支承力(F_Ab,S2)中的较大值的乘积。

11.根据权利要求10所述的方法，

其特征在于，该第二因数(K₂)被计算为可达到的最大的无力矩夹紧力除以最大的支承力差值的商。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，

其特征在于，操作参数在停止情况下为夹紧力。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，当预定的车轮转速阈值(ε)与滞后(ε_Hysterese)的和被超过时，进行从该第二车轮转速范围或者从停止状态到该第一车轮转速范围的过渡。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

其特征在于，在用于制动蹄(20)的支撑式支承件(50)处测量支承力(F_Ab,Aufl)，

和/或，

其中，在用于另外的制动蹄(25)的另外的支撑式支承件(55)处测量另外的支承力(F_Ab,Abl)。

15.一种鼓式制动器设备(10)，具有

-至少一个制动蹄(20)和至少一个另外的制动蹄(25)，

-用于制动蹄(20)的至少一个支撑式支承件(50)和用于另外的制动蹄(25)的至少一个另外的支撑式支承件(55)，

-在支撑式支承件(50)处的至少一个力传感器(51)，用于测量由该制动蹄(20)在该支撑式支承件(50)中产生的支承力(F_Ab,Aufl)，以及在该另外的支撑式支承件(55)处的至少一个另外的力传感器(56)，用于测量由该另外的制动蹄(25)在该另外的支撑式支承件(55)中产生的另外的支承力(F_Ab,Abl)，以及

-评估装置(60)，该评估装置被配置用于执行如前述权利要求中任一项所述的方法。

Images