DE102018005706A1

DE102018005706A1 - Technik zum Festlegen einer Ausgangsposition eines Betätigungselements einer Feststellbremseinheit

Info

Publication number: DE102018005706A1
Application number: DE102018005706.3A
Authority: DE
Inventors: Erwin Michels; Benedikt Ohlig; Matthias Fuchs
Original assignee: Lucas Automotive GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2018-07-19
Filing date: 2018-07-19
Publication date: 2020-01-23
Anticipated expiration: 2038-07-20
Also published as: DE102018005706B4

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbremse (10). Die Fahrzeugbremse (10) umfasst eine Betriebsbremse (11) mit einem Betätigungskolben (20) und mindestens einem Reibbelag (16), wobei der Betätigungskolben (20) in einem betätigten Zustand der Betriebsbremse (11) zum Erzeugen einer Bremskraft unter Einwirkung eines Hydraulikdrucks in eine Betätigungsposition bewegbar ist, in der der Betätigungskolben (20) den Reibbelag (16) gegen eine rotierend gelagerte Bremsscheibe (14) drückt. Die Fahrzeugbremse (10) umfasst ferner eine Feststellbremseinheit (30), die ein Betätigungselement (34) umfasst, das dazu ausgebildet ist, sich über einen ersten Bewegungsbereich (W1) ohne ein Erzeugen einer Bremskraft zu bewegen und sich über einen zweiten Bewegungsbereich (W2) unter veränderlicher Erzeugung einer Bremskraft zu bewegen, wobei der erste und zweite Bewegungsbereich (W1, W2) in einem Abstützpunkt (AS) ineinander übergehen. Die Fahrzeugbremse (10) umfasst mindestens ein Rückstellmittel (15), das dazu eingerichtet ist, eine Rückstellkraft auf den Reibbelag (16) auszuüben, sodass dieser von der Bremsscheibe (14) weggedrückt wird, und sodass sich in einem unbetätigten Zustand der Betriebsbremse (11) der Betätigungskolben (20) und das Betätigungselement (34) der Feststellbremseinheit (30) in Anlage befinden. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: a) Bewegen des Betätigungselements (34) von dem ersten in den zweiten Bewegungsbereich (W1, W2) oder umgekehrt, b) Erfassen eines Verlaufs eines Betriebsparameters der Feststellbremseinheit (30) während des Schrittes a), c) Ermitteln einer Lage des Abstützpunktes (AS) anhand des Verlaufs des Betriebsparameters, und d) Festlegen einer Ausgangsposition des Betätigungselements (34), in welcher sich das Betätigungselement in einem unbetätigten Zustand der Feststellbremseinheit befindet, auf Grundlage der in Schritt c) ermittelten Lage des Abstützpunktes (AS).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das technische Gebiet von Fahrzeugbremsen und insbesondere Fahrzeugbremsen mit einer Feststellbremseinheit. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbremse, bei der eine Feststellbremseinheit sich zum Verändern einer Bremskraft an einem hydraulisch betätigbaren Betätigungskolben abstützen kann, wobei das Abstützen ab Erreichen eines Abstützpunktes erfolgt. Mittels des vorliegenden Verfahrens kann die Lage dieses Abstützpunktes ermittelt werden und eine Ausgangsposition eines Betätigungselements der Feststellbremseinheit festgelegt werden. Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner eine Fahrzeugbremse mit einer Steuereinheit zum Ausführen eines derartigen Verfahrens sowie ein Computerprogrammprodukt und eine Steuereinheit hierfür.
Stand der Technik
Fahrzeugbremsen, die sowohl eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse als auch eine Feststellbremseinheit umfassen, sind bekannt und werden bereits vielfach in Fahrzeugen eingesetzt. Die Betriebsbremse umfasst einen unter Einwirken eines Hydraulikdrucks verlagerbaren Betätigungskolben, der sich bei Einnahme einer Betätigungsposition (d. h. in einem betätigten Zustand der Betriebsbremse) typischerweise an einem Reibbelag abstützt und diesen gegen einen Rotor der Fahrzeugbremse presst, wie zum Beispiel eine Bremsscheibe. Der Hydraulikdruck kann fahrergesteuert aufgebaut werden, beispielsweise nach Maßgabe einer Pedalbetätigung. Ferner ist es bekannt, den Hydraulikdruck zumindest teilweise mittels zusätzlicher elektrohydraulischer Komponenten fahrerunabhängig aufzubauen oder einen fahrergesteuert erzeugten Druck zu verstärken.
Ebenso ist es bekannt, zusätzlich zu der Betriebsbremse Feststellbremseinheiten vorzusehen, die dauerhafte Bremskräfte bereitstellen sollen, insbesondere wenn das Fahrzeug zumindest vorübergehend einen stationären Zustand einnimmt (Parkzustand, Berganfahren etc.). Hierzu kann die Feststellbremseinheit allgemein dazu ausgebildet sein, den Betätigungskolben auch nach Abbau des Hydraulikdrucks in einer bremskrafterzeugenden Position zu halten und vorzugsweise mechanisch festzustellen. Beispiele für derartige Lösungen finden sich in der DE 101 50 803 B4 und der DE 10 2004 004992 A1 .
Schließlich ist es bekannt, dass bei derartigen Fahrzeugbremsen im unbetätigten Zustand ein vorgegebenes Lüftspiel zwischen der Bremsscheibe und dem Reibbelag einzuhalten ist, um sogenannte Restschleifmomente zu vermeiden. Gleichzeitig darf das Lüftspiel aber nicht beliebig hoch ausfallen, um Betätigungsverzögerungen zu vermeiden. Eine Diskussion dieses Problems findet sich in der WO 2011/091985 A1 .
Ferner offenbart die DE 10 2016 010 823 A1 eine Lösung, gemäß der die Lage eines Abstützpunkts einer Feststellbremseinheit auf Grundlage eines Verlaufs eines Betriebsparameters der Feststellbremseinheit ermittelt werden kann. Gemäß dieser Lösung verbleibt jedoch im unbetätigten Zustand der Feststellbremseinheit ein Spalt zwischen der Spindelmutter der Feststellbremseinheit und dem Boden des Betätigungskolbens der Betriebsbremse. Ferner verbleiben ggf. weitere Spalte zwischen einzelnen Komponenten der Fahrzeugbremse. Dies führt dazu, dass die Wege von Reibbelag, Kolben und Spindelmutter ungleich sind und ggf. von Bremsvorgang zu Bremsvorgang variieren können. Aufgrund dieser Ungenauigkeiten muss ein Sicherheitsabstand zwischen der Spindelmutter und dem bestimmten Abstützpunkt relativ groß eingestellt werden, damit kein Restbremsmoment verbleibt.
Kurzer Abriss
Es ist ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbremse anzugeben sowie eine Fahrzeugbremse, die die obigen Probleme bekannter Fahrzeugbremsen vermeiden.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbremse bereitgestellt. Die Fahrzeugbremse umfasst eine Betriebsbremse mit einem Betätigungskolben und mindestens einem Reibbelag, wobei der Betätigungskolben in einem betätigten Zustand der Betriebsbremse zum Erzeugen einer Bremskraft unter Einwirkung eines Hydraulikdrucks in eine Betätigungsposition bewegbar ist, in der der Betätigungskolben den Reibbelag gegen eine rotierend gelagerte Bremsscheibe drückt. Die Fahrzeugbremse umfasst ferner eine Feststellbremseinheit, die ein Betätigungselement umfasst, welches dazu ausgebildet ist, sich über einen ersten Bewegungsbereich ohne ein Erzeugen einer Bremskraft zu bewegen und sich über einen zweiten Bewegungsbereich unter veränderlicher Erzeugung einer Bremskraft zu bewegen, wobei der erste und zweite Bewegungsbereich in einem Abstützpunkt ineinander übergehen. Die Fahrzeugbremse umfasst ferner mindestens ein Rückstellmittel, welches dazu eingerichtet ist, eine Rückstellkraft auf den Reibbelag auszuüben, sodass dieser von der Bremsscheibe weggedrückt wird, und sodass sich in einem unbetätigten Zustand der Betriebsbremse der Betätigungskolben und das Betätigungselement der Feststellbremseinheit in Anlage befinden. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: a) Bewegen des Betätigungselements von dem ersten in den zweiten Bewegungsbereich oder umgekehrt, b) Erfassen eines Verlaufs eines Betriebsparameters der Feststellbremseinheit während des Schrittes a), c) Ermitteln einer Lage des Abstützpunktes anhand des Verlaufs des Betriebsparameters, und d) Festlegen einer Ausgangsposition des Betätigungselements, in welcher sich das Betätigungselement in einem unbetätigten Zustand der Feststellbremseinheit befindet, auf Grundlage der in Schritt c) ermittelten Lage des Abstützpunktes.
Die Betriebsbremse und die Feststellbremseinheit können - abgesehen von dem Rückstellmittel - zumindest in mechanischer Hinsicht nach allgemein bekannten Prinzipien ausgebildet sein. Insbesondere kann es sich, wie nachstehend erläutert, um eine mechanische oder eine elektromechanische Feststellbremseinheit handeln. Unter dem Bewegen des Betätigungselements kann ein Bewegen des Betätigungselements alleine oder gemeinsam mit weiteren Komponenten der Fahrzeugbremse verstanden werden, während andere Komponenten oder Module allgemein feststehend ausgebildet sein können. Insbesondere kann die Bewegung des Betätigungselements bezüglich eines Bezugspunktes der Fahrzeugbremse stattfinden, welcher beispielsweise ortsfest mit einem Sattel oder einem Gehäuse der Fahrzeugbremse gekoppelt ist. Beispielsweise kann die Feststellbremseinheit fest mit einem Gehäuse der Fahrzeugbremse gekoppelte Elemente umfassen, sowie relativ dazu bewegliche Elemente, die sich über die genannten Bewegungsbereiche bewegen können.
Bei dem Betätigungselement kann es sich um eine Spindelmutter einer Mutter/Spindel-Anordnung der Feststellbremse handeln. Das Betätigungselement der Feststellbremseinheit stützt sich in dem zweiten Bewegungsbereich an dem Betätigungskolben ab, um die Bremskraft auszuüben. Das Betätigungselement stützt sich auch bereits in dem ersten Bewegungsbereich an dem Betätigungskolben ab, ohne jedoch hierbei Bremskräfte zu erzeugen. Beispielsweise kann das Betätigungselement gemeinsam mit dem Betätigungskolben über den ersten Bewegungsbereich bewegt werden, insbesondere durch Ansteuern der Feststellbremseinheit selbst, um schließlich in den zweiten Bewegungsbereich zu gelangen, in dem der Betätigungskolben sich an einem etwaigen Reibbelag abstützt und Bremskräfte erzeugt werden. Das Verändern der Bremskraft kann dabei das erstmalige Erzeugen einer Bremskraft betreffen (also eine Erhöhung der Bremskraft ausgehend von 0 N) oder das Erhöhen oder Reduzieren von bereits mittels der Betriebsbremse erzeugten Bremskräften.
Die Bewegung über den ersten Bewegungsbereich kann allgemein im Millimeterbereich stattfinden, beispielsweise 0,1 mm bis 30 mm, insbesondere von weniger als 0,5 mm. Die Bewegung über den zweiten Bewegungsbereich kann gleich oder geringer ausfallen, da hierbei im Wesentlichen nur elastische Verformungen zum Beispiel der Reibbeläge erzeugt werden. Bildlich gesprochen kann der erste Bewegungsbereich demnach die erforderliche Bewegung betreffen, mittels derer (zumindest im hydraulikdrucklosen Zustand der Betriebsbremse) das Lüftspiel zwischen dem Reibbelag und der Bremsscheibe überbrückt werden und der Reibbelag durch Bewegen der Festellbremseinheit erstmals in Anlage mit einer Bremsscheibe gebracht wird. Dieser Zustand kann dementsprechend als „Abstützpunkt“ (oder auch „Setpoint“ oder „Touch Disc“) bezeichnet werden. Jede weitere Bewegung des Betätigungselements der Feststellbremse ausgehend von dem Abstützpunkt in den zweiten Bewegungsbereich hinein führt entsprechend zu einem Anpressen des Reibbelags an die Bremsscheibe und somit zu einem Verändern beziehungsweise Erzeugen einer Bremskraft.
Gemäß der obigen Erläuterung beschreibt der Abstützpunkt somit einen Zustand der Fahrzeugbremse und insbesondere der Feststellbremseinheit. Genauer gesagt kann der Abstützpunkt definiert werden als eine Position (bzw. eine Stellung) des Betätigungselements in Bezug auf einen Bezugspunkt der Fahrzeugbremse. Der Bezugspunkt kann beispielsweise ortsfest mit einem Gehäuse der Fahrzeugbremse oder ortsfest mit einer Spindel der Feststellbremseinheit gekoppelt sein. Wenn die Feststellbremse beispielsweise eine Mutter/Spindel-Anordnung umfasst, wobei es sich bei der Spindelmutter um das Betätigungselement handelt, kann der Abstützpunkt als eine Position der Spindelmutter in Bezug auf die Spindel definiert sein.
Die Lage des Abstützpunktes kann somit allgemein als Abstand des Abstützpunktes zu einem Bezugspunkt definiert sein. Der Bezugspunkt kann beispielsweise einen feststehenden Bereich und/oder eine feststehende Komponente der Fahrzeugbremse und insbesondere der Feststellbremseinheit betreffen. Ferner kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass sich das Betätigungselement der Feststellbremseinheit relativ zu dem Bezugspunkt bewegt. Hierzu kann der Bezugspunkt als Kopplungsbereich zwischen Betätigungselement und den weiteren Komponenten der Fahrzeugbremse gewählt sein, wobei der Kopplungsbereich beispielsweise einen Gehäusebereich der Fahrzeugbremse einschließt. Ebenso kann der Bezugspunkt allgemein als Ausgangspunkt oder Ruheposition der Feststellbremseinheit gewählt werden.
Wie vorstehend erläutert, kann in Schritt a) eine gemeinsame Bewegung von Betätigungselement und Betätigungskolben erfolgen, bei der sich die Feststellbremseinheit an dem Betätigungskolben abstützt und diesen über den ersten Bewegungsbereich verschiebt. Sobald der Betätigungskolben hierbei erstmals eine bremskraftwirksame Betätigungsposition erreicht und sich in allgemein bekannter Weise an einem etwaigen Reibbelag der Fahrzeugbremse abstützt, ist typischerweise auch der Abstützpunkt der Feststellbremseinheit erreicht. Jede weitere Verlagerung der Feststellbremseinheit in den zweiten Bewegungsbereich hinein führt folglich zu einem Verändern beziehungsweise Erzeugen von Bremskräften. Gleiches gilt für die umgekehrte Bewegung von dem zweiten in den ersten Bewegungsbereich (d. h. beim Lösen der Feststellbremse), bei dem ab Erreichen des Abstützpunktes der Betätigungskolben endgültig aus seiner Betätigungsposition bewegt werden kann und etwaige Bremskräfte erheblich reduziert oder gänzlich abgebaut werden können. Dieses „Lösen“ beziehungsweise „Abheben“ des Betätigungskolbens kann aufgrund der zumindest bis zu dem Abstützpunkt aufrechterhaltenen Wechselwirkung von Feststellbremseinheit und Betätigungskolben ebenfalls anhand des Verlaufes eines Betriebsparameters der Feststellbremseinheit überwacht und somit die Lage des Abstützpunktes ermittelt werden.
Durch das Vorsehen des Rückstellmittels kann einerseits gewährleistet werden, dass der Bremsbelag zuverlässig von der Bremsscheibe weggedrückt wird wenn sich weder die Betriebsbremse noch die Feststellbremseinheit in ihrem jeweiligen betätigten Zustand befinden. Anders ausgedrückt kann gewährleistet werden, dass ein Luftspiel zwischen dem Bremsbelag (bzw. den Bremsbelägen) und der Bremsscheibe besteht, wenn keine Bremskraft ausgeübt werden soll. Wäre das Rückstellmittel nicht vorhanden, so könnte es gegebenenfalls zu Restschleifmomenten kommen, welche einerseits eine ungewollte Reibung verursachen und andererseits die Abnutzung der Bremsbeläge und somit die Umweltbelastung durch Abrieb der Bremsbeläge erhöhen.
Ferner gewährleistet das Rückstellmittel, dass sich in einem unbetätigten Zustand der Betriebsbremse der Betätigungskolben und das Betätigungselement in Anlage befinden. Bei einem Schließen sowie bei einem Öffnen der Betriebsbremse kann somit der zurückzulegende Weg des Betätigungskolbens sowie des Bremsbelags stets konstant sein. Anders ausgedrückt kann das Rückstellmittel gewährleisten, dass es zu keinem Spaltmaß zwischen dem Betätigungselement und dem Betätigungskolben, zu keinem Spaltmaß zwischen dem Betätigungskolben und einem ersten Reibbelag, sowie zu keinem Spaltmaß zwischen einem Gehäuse der Fahrzeugbremse und einem zweiten Reibbelag kommt. Beispielsweise kann das oben beschriebene Spaltmaß zu jeder Zeit (also auch während einem Schließen und Lösen der Feststellbremseinheit) vermieden werden, vorausgesetzt die Betriebsbremse befindet sich in einem drucklosen und somit unbetätigten Zustand.
Die Verfahrensschritte können für sich genommen oder in ihrer Gesamtheit von einer Steuereinheit der Fahrzeugbremse ausgeführt oder zumindest veranlasst werden, die insbesondere in Form einer elektronischen Steuereinheit bereitgestellt sein kann. Diese kann in allgemein bekannter Weise auch in eine zentrale Steuereinheit des Fahrzeugs integriert oder an diese anschließbar sein. Das Erfassen des Verlaufs des Betriebsparameters der Feststellbremseinheit kann ferner unter Zuhilfenahme geeigneter Erfassungseinrichtungen erfolgen, wie beispielsweise Einrichtungen zum Überwachen eines die Feststellbremseinheit bewegenden Antriebes. Das Ermitteln der Lage des Abstütztpunktes anhand des Verlaufes des Betriebsparameters kann ferner unter Ermitteln eines Unter- und/oder Überschreitens von vorbestimmten Schwellenwerten (beispielsweise des Gradienten des Verlaufs) oder dem Ermitteln anderer charakteristischer Größen dieses Verlaufes erfolgen.
Der Schritt d) des Festlegens der Ausgangsposition des Betätigungselements kann beispielsweise als rein logischer Schritt innerhalb einer Steuereinheit der Fahrzeugbremse ausgeführt werden. Beispielsweise kann ein Parameter in einem Speicher der Steuereinheit festgelegt werden, welcher dazu geeignet ist, die Ausgangsposition eindeutig anzugeben. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Ausgangsposition auch dadurch festgelegt werden, dass das Betätigungselement an die Ausgangsposition gefahren wird. Nachdem in Schritt c) die Lage des Abstützpunktes ermittelt wurde kann beispielsweise in Schritt d) das Betätigungselement an die Ausgangsposition gefahren werden, durch Verfahren des Betätigungselements um einen vorbestimmten Abstand (eine vorbestimmte Strecke). Dieser Abstand kann anschließend im Wesentlichen der Summe des verbleibenden Lüftspiels entsprechen. Der vorbestimmte Abstand kann beispielsweise durch eine vorbestimmte Anzahl an Umdrehungen der Spindel einer Mutter/Spindel-Anordnung der Feststellbremseinheit definiert bzw. gewährleistet sein.
Der festgelegte Ausgangspunkt kann beispielsweise für mehrere Öffnungsvorgänge der Feststellbremse verwendet werden, wobei das Betätigungselement bei jedem Öffnen der Feststellbremse an den Ausgangspunkt bewegt wird. Ferner kann, wie weiter unten beschrieben wird, das obige Verfahren des Festlegens des Ausgangspunkts bei jedem Öffnen der Feststellbremseinheit durchgeführt werden.
Während des Bewegens des Betätigungselements über den ersten und den zweiten Bewegungsbereich können sich der Betätigungskolben und das Betätigungselement durchgehend in Anlage befinden.
Dies gilt sowohl bei einem Öffnen (d. h. beim Bewegen von den zweiten in den ersten Bewegungsbereich) als auch bei einem Schließen (d. h. beim Bewegen von den ersten in den zweiten Bewegungsbereich) der Feststellbremseinheit. Wie oben bereits geschildert wurde kann hierdurch sichergestellt werden, dass der Betätigungskolben keine ungewünschten Restschleifmomente über den Bremsbelag auf die Bremsscheibe ausübt. Ferner kann somit das oben bereits erwähnte Spaltmaß zwischen dem Betätigungselement und dem Betätigungskolben vermieden werden, sodass bei einer Betätigung (d. h. sowohl beim Schließen als auch beim Öffnen) der Feststellbremseinheit ein Weg des Betätigungskolbens immer einen Weg des Betätigungselements entspricht.
Der Schritt d) kann ein Festlegen der Ausgangsposition als vorbestimmter Abstand zu der Lage des Abstützpunktes umfassen. Der vorbestimmte Abstand kann beispielsweise durch eine vorbestimmte Umdrehungszahl einer Spindel eine Mutter/Spindel-Anordnung der Feststellbremseinheit festgelegt sein. Ferner kann der vorbestimmte Abstand als Distanz festgelegt sein, beispielsweise als Distanz, um welche sich das Betätigungselement bewegt, nachdem es sich in der Position des Abstützpunktes befindet. Diese Distanz kann beispielsweise einer Summe eines gewünschten Lüftspiels zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe entsprechen.
Das Verfahren kann bei einem Lösen der Feststellbremseinheit aus einem betätigten Zustand der Feststelleinheit durchgeführt werden. Hierbei wird in Schritt a) das Betätigungselement von dem zweiten in den ersten Bewegungsbereich bewegt. Das Verfahren kann ferner ein Bewegen des Betätigungselements in die in Schritt d) festgelegte Ausgangsposition umfassen. Die Begriffe des „Öffnens“ und des „Lösens“ der Feststellbremseinheit werden hierin gleichbedeutend verwendet.
Nach dem Bewegen des Betätigungselements in die Ausgangsposition und nach einem Versetzen der Feststellbremseinheit in den betätigten Zustand durch einen Benutzer kann das Verfahren der Schritte a) bis d) erneut ausgeführt werden, wenn die Feststellbremseinheit wieder gelöst wird.
Die Schritte a) bis d) können bei jedem Lösen der Feststellbremseinheit ausgeführt werden. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass eine Summe eines Lüftspiels zwischen der Bremsscheibe und den Reibbelägen stets konstant bleibt und einen vorbestimmten Wert aufweist. Dieses Lüftspiel kann so gewählt werden, dass es klein genug ist, um den Weg zu minimieren, den das Betätigungselement beim Schließen der Feststellbremseinheit zurücklegen muss. Ferner kann das Lüftspiel so gewählt werden, dass es groß genug ist, um sicherzustellen, dass im unbetätigten Zustand der Feststellbremseinheit kein Restschleifmoment verbleibt.
Somit kann insbesondere das Bewegen in den ersten Bewegungsbereich zur Einstellung eines Bremsenlüftspiels erfolgen. Wie vorstehend erwähnt, betrifft das Lüftspiel insbesondere den gewünschten Spalt beziehungsweise Abstand zwischen einem etwaigen Reibbelag der Fahrzeugbremse und der Bremsscheibe. Spätestens ab Erreichen des Abstützpunktes bei einer Zuspannbewegung der Feststellbremseinheit von dem ersten in den zweiten Bewegungsbereich ist das Bremsenlüftspiel vollständig überbrückt und in diesem Zustand daher auf null reduziert. Das Lösen der Feststellbremseinheit kann demnach nach Maßgabe beziehungsweise unter Berücksichtigung des gewünschten Bremsenlüftspiels erfolgen. Mit anderen Worten kann das Lösen und somit Bewegen der Feststellbremseinheit aus dem zweiten in den ersten Bewegungsbereich derart erfolgen, dass ein ausreichender Freiraum innerhalb der Fahrzeugbremse erzeugt wird, so dass sich die verbleibenden Komponenten zur Einnahme des gewünschten Bremsenlüftspiels in ihre Ausgangspositionen zurückbewegen können. Bei diesen Komponenten kann es sich zum Beispiel um den Betätigungskolben handeln, der aus seiner Betätigungsposition zurückbewegt werden soll, oder etwaige Reibbeläge, die von der Bremsscheibe zum Erzeugen des Lüftspiels abgehoben werden sollen.
Bei dem Rückstellmittel kann es sich um eine Rückstellfeder handeln. Ferner können mehrere Rückstellmittel bzw. mehrere Rückstellfedern vorgesehen sein, beispielsweise eine Rückstellfeder, zwei Rückstellfedern oder drei Rückstellfedern pro Reibbelag. Wenn die Fahrzeugbremse beispielsweise zwei Reibbeläge umfasst, so kann die Fahrzeugbremse z. B. insgesamt vier Rückstellfedern (jeweils zwei für die zwei Reibbeläge) umfassen. Die Rückstellfedern können so angeordnet sein, dass sie zwischen einem Gehäuse (beispielsweise einem Sattel) der Fahrzeugbremse und dem jeweiligen Reibbelag wirken. Bei der Rückstellfeder kann es sich beispielsweise entweder um eine Druckfeder oder um eine Zugfeder handeln.
Es können gegenüberliegende Reibbeläge vorgesehen sein und für jeden der gegenüberliegenden Reibbeläge kann mindestens ein Rückstellmittel vorgesehen sein, um den jeweiligen Reibbelag von der Bremsscheibe wegzudrücken. Hierbei kann eine durch das mindestens eine Rückstellmittel bewirkte Rückstellkraft für jeden der gegenüberliegenden Reibbeläge jeweils mindestens 50 N beträgt. Die Rückstellkraft je Bremsbelag kann beispielsweise im Bereich von 50 N bis 300 N liegen. Bevorzugt kann die Rückstellkraft mindestens 100 N betragen. Weiterhin kann die Rückstellkraft bevorzugt im Bereich von 100 N bis 200 N liegen. Beispielsweise können zwei gegenüberliegende Reibbeläge vorgesehen sein.
Die Lage des Abstützpunktes kann als Lage eines vorbestimmten Punktes des Betätigungselements in Bezug auf einen vorbestimmten Bezugspunkt der Fahrzeugbremse definiert sein, wobei die Bewegung des Betätigungselements in Schritt a) relativ zu dem Bezugspunkt stattfindet. Details hierzu wurden bereits oben erläutert.
Die Feststellbremseinheit kann eine elektromotorische Antriebseinheit und eine mit dem Betätigungskolben wechselwirkende Aktoreinheit umfassen. Die Aktoreinheit kann eine Spindel und das Betätigungselement in Form einer Spindelmutter umfassen. Die elektromotorische Antriebseinheit kann dazu ausgebildet sein, das Betätigungselement über den ersten und den zweiten Bewegungsbereich zu bewegen.
Wie erläutert, kann die elektromotorische Antriebseinheit dabei eine allgemein feststehende Komponente der Feststellbremseinheit bilden, während die Aktoreinheit die Bewegungen der Feststellbremseinheit und insbesondere des Betätigungselements nach einem der vorstehend geschilderten Aspekte ausführt. Das Wechselwirken von Aktoreinheit und Betätigungskolben kann dabei ein unmittelbares Anliegen der Aktoreinheit am Betätigungskolben einschließen. Gemäß einer Variante ist der Betätigungskolben als Hohlkolben ausgebildet und die Aktoreinheit ist zumindest teilweise in dem Hohlkolben aufgenommen. Ferner kann sich die Aktoreinheit an einer Bodenwand beziehungsweise dem Kolbenboden des Hohlkolbens abstützen.
Der Betriebsparameter der Feststellbremseinheit kann einen Motorstrom der elektromotorischen Antriebseinheit und/oder eine Drehzahl der elektromotorischen Antriebseinheit umfassen.
Diese Parameter können in bekannter Weise über Motorsignale und/oder hierfür vorgesehene Sensoreinrichtungen erfasst und einer Steuerungseinheit der Fahrzeugbremse zugeführt werden. Die Drehzahl kann ferner eine Anzahl von Umdrehungen der elektromotorischen Antriebseinheit pro vorgegebener Zeiteinheit betreffen.
Die Lage des Abstützpunktes kann als Funktion von wenigstens einem der folgenden Parameter definiert sein: eine Positionsinformation der Spindelmutter, eine Wegstrecke der Spindelmutter und eine Umdrehungszahl der Spindel.
Bei einer Variante kann in allgemein bekannter Weise die elektromotorische Antriebseinheit die Spindel rotatorisch antreiben, um eine translatorisch Bewegung der Spindelmutter zu erzeugen. Bei der Spindelmutter handelt es sich um denjenigen Bestandteil der Aktoreinheit, der unmittelbar mit dem Betätigungskolben wechselwirkt oder damit in Anlage bringbar ist. Wird das Erreichen des Abstützpunktes durch Überwachen eines Betriebsparameters der Feststellbremseinheit ermittelt, kann die Lage des Abstützpunktes entsprechend unmittelbar in Form oder als Funktion von wenigstens einem der vorstehend genannten Parameter definiert werden. Dabei kann die Positionsinformation der Spindelmutter eine Position entlang einer Bewegungsachse der Feststellbremseinheit und/oder der Aktoreinheit betreffen. Ferner kann die Wegstrecke der Spindelmutter eine zurückgelegte Wegstrecke der Spindelmutter bis zum Erreichen des Abstützpunktes betreffen, beispielsweise bezogen auf einen Bewegungsausgangspunkt der Spindelmutter. Ebenso kann die Umdrehungszahl der Spindel eine Anzahl von ausgeführten Umdrehungen der Spindel bis zum Erreichen des Abstützpunktes betreffen, insbesondere bezogen auf einen Bewegungsausgangspunkt der Spindelmutter.
Ein Betätigen der Feststellbremseinheit kann ohne gesonderte Aktivierungsvorgabe oder Bremsbetätigung seitens des Fahrers erfolgen. Stattdessen kann das Betätigen von einer Steuerung der Fahrzeugbremse veranlasst werden. Dies kann insbesondere bei einem autonomen Betrieb des Fahrzeugs vorgesehen sein, beispielsweise bei automatischen Ein- und/oder Ausparkvorgängen oder im Rahmen von Fahrerassistenzsystemen, die ein fahrerunabhängiges Erzeugen von Bremskräften umfassen. Ferner kann das Betätigen ohne einen parallelen Hydraulikdruckaufbau erfolgen.
In Kenntnis der Lage des Abstützpunktes kann zum Erzeugen von Bremskräften allgemein ein Bewegen des Betätigungselements der Feststellbremseinheit in den zweiten Bewegungsbereich um eine vorbestimmte Strecke ausgehend von dem Abstützpunkt erfolgen (d. h., der Abstützpunkt bildet eine Ausgangs- bzw. 0-Referenz). Dies kann in der vorstehend erläuterten Weise unter Überwinden des Bremsenlüftspiels geschehen, das bei Erreichen des Abstützpunktes überbrückt ist. Ebenso kann das Lösen der Feststellbremseinheit gemäß einem der vorigen Aspekte nach Maßgabe und/oder relativ zu der ermittelten Lage des Abstützpunktes ausgeführt werden, um das gewünschte Bremsenlüftspiel wieder herzustellen.
Das Verfahren kann im drucklosen Zustand der Betriebsbremse durchgeführt werden. Anders ausgedrückt kann das Verfahren in einem unbetätigten Zustand der Betriebsbremse durchgeführt werden. In diesem Zustand ist ein Hydraulikdruck identisch zu einem Umgebungsdruck oder zumindest unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts, sodass der Betätigungskolben nicht aufgrund eines Hydraulikdrucks bewegt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ferner eine Fahrzeugbremse bereitgestellt. Die Fahrzeugbremse umfasst eine Betriebsbremse mit einem Betätigungskolben und mindestens einem Reibbelag, wobei der Betätigungskolben in einem betätigten Zustand der Betriebsbremse zum Erzeugen einer Bremskraft unter Einwirkung eines Hydraulikdrucks in eine Betätigungsposition bewegbar ist, in der der Betätigungskolben den Reibbelag gegen eine rotierend gelagerte Bremsscheibe drückt. Die Fahrzeugbremse umfasst eine Feststellbremseinheit, die ein Betätigungselement umfasst, welches dazu ausgebildet ist, sich über einen ersten Bewegungsbereich ohne ein Erzeugen einer Bremskraft zu bewegen und sich über einen zweiten Bewegungsbereich unter veränderlicher Erzeugung einer Bremskraft zu bewegen, wobei der erste und zweite Bewegungsbereich in einem Abstützpunkt ineinander übergehen. Ferner umfasst die Fahrzeugbremse mindestens ein Rückstellmittel, welches dazu eingerichtet ist, eine Rückstellkraft auf den Reibbelag auszuüben, sodass dieser von der Bremsscheibe weggedrückt wird, und sodass sich in einem unbetätigten Zustand der Betriebsbremse der Betätigungskolben und das Betätigungselement der Feststellbremseinheit in Anlage befinden. Die Fahrzeugbremse umfasst ferner eine Steuereinheit, die dazu eingerichtet ist, die Fahrzeugbremse zu veranlassen, ein Verfahren mit den Schritten gemäß dem ersten Aspekt durchzuführen.
Sämtliche der oben im Hinblick auf den ersten Aspekt beschriebenen Ausgestaltungen des Verfahrens können auf die Fahrzeugbremse des zweiten Aspekts angewendet werden. Anders ausgedrückt kann die Fahrzeugbremse dazu eingerichtet sein, sämtliche der zuvor genannten Details des ersten Aspekts zu verwirklichen. Genauer gesagt kann die Steuereinheit der Fahrzeugbremse dazu eingerichtet sein, die Fahrzeugbremse so anzusteuern, dass einer oder mehrere der oben in Bezug auf den ersten Aspekt geschilderten Verfahrensschritte ausgeführt werden. Die Bremsscheibe ist hierbei nicht zwangsläufig Gegenstand der Fahrzeugbremse gemäß dem zweiten Aspekt, obwohl sich die Beschreibung des zweiten Aspekts sprachlich zur Verdeutlichung der Merkmale des zweiten Aspekts auf die Bremsscheibe bezieht.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt. Das Computerprogrammprodukt umfassend Programmcodemittel, um bei einem Ausführen des Computerprogrammproduktes auf einem Prozessor ein Verfahren mit den Schritten gemäß dem ersten Aspekt durchzuführen. Sämtliche der oben im Hinblick auf den ersten Aspekt beschriebenen Ausgestaltungen des Verfahrens können auf das Computerprogrammprodukt des dritten Aspekts angewendet werden.
Gemäß einem vierten Aspekt wird eine Steuereinheit bereitgestellt. Die Steuereinheit umfasst einen Prozessor und das Computerprogrammprodukt gemäß dem dritten Aspekt.
Figurenliste
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der hier beschriebenen Lösung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den Figuren. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Fahrzeugbremse zur Durchführung eines Verfahrens zum Festlegen einer Ausgangsposition eines Betätigungselements einer Feststellbremseinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Ansicht zum Erläutern des Ermittelns der Lage des Abstützpunktes gemäß einem Ausführungsbeispiel bei einem Öffnen der Feststellbremseinheit; und
3 ein Diagramm, welches den Verlauf des Motorstroms beim Öffnen der Feststellbremseinheit ausgehend von der in 2 dargestellten Stellung zeigt.

Detaillierte Beschreibung
In 1 ist eine Fahrzeugbremse zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet. Die Fahrzeugbremse 10 ist in mechanischer Hinsicht als allgemein bekannte Schwimmsattelbremse ausgebildet, wobei nur ausgewählte Komponenten der Fahrzeugbremse 10 dargestellt sind.
Demnach umfasst die Fahrzeugbremse 10 ein Bremsengehäuse 12 in Form eines bekannten Bremssattels sowie eine drehfest mit einem (nicht dargestellten) Fahrzeugrad gekoppelte Bremsscheibe 14. Der Bremsscheibe 14 liegen beidseitig Reibbeläge 16 gegenüber, die zum Erzielen einer Bremskraft in Anlage mit der Bremsscheibe 14 bringbar sind. Hierzu umfasst eine Betriebsbremse 11 der Fahrzeugbremse 10 einen in einer Bohrung 18 im Bremsengehäuse 12 aufgenommenen verlagerbaren Betätigungskolben 20. Dieser ist als Hohlkolben ausgebildet und begrenzt gemeinsam mit der Bohrung 18 eine Hydraulikkammer 22. Unter Einleiten und Ablassen von Hydraulikfluid in die Hydraulikkammer 22 kann ein Hydraulikdruck in der Kammer 22 variiert und der Betätigungskolben 20 in allgemein bekannter Weise entlang einer Verlagerungsachse V bewegt werden. Eine Bewegung des Betätigungskolbens 20 entlang der Verlagerungsachse V in 1 nach links entspricht dabei einem Bewegen in eine Zuspannrichtung Z. Insgesamt können die Reibbeläge 16 zum Erzielen einer Bremskraft somit in Anlage mit der Bremsscheibe 14 gebracht und bei Abbau des Hydraulikdrucks wieder von dieser gelöst werden, um die Betriebsbrems-Funktion zu gewährleisten.
Ferner erkennt man in 1, dass für die Feststellbrems-Funktion in der Hydraulikkammer 22 eine Feststellbremseinheit 30 aufgenommen ist, die sich ebenfalls entlang der Verlagerungsachse V bewegen kann. Die Feststellbremseinheit 30 ist in mechanischer Hinsicht erneut gemäß bekannten Lösungen ausgebildet und umfasst eine Aktoreinheit 32, die als Mutter/Spindel-Anordnung ausgebildet ist. Genauer gesagt umfasst die Aktoreinheit 32 als Betätigungselement eine Spindelmutter 34, die durch Rotation einer Spindel 36 translatorisch entlang der Verlagerungsachse V bewegbar ist. Hierbei ist die Spindelmutter 34 auch in Anlage mit einem Kolbenboden 28 bringbar (siehe 1), der als ein der Spindelmutter 34 gegenüberliegender sowie die Hydraulikkammer 22 begrenzender innerer Stirnwandbereich des Betätigungkolbens 20 ausgebildet ist.
Die Aktoreinheit 32 ist ferner über einen Kopplungsbereich 38 mit dem Bremsengehäuse 12 verbunden, wobei an dem Kopplungsbereich 38 eine nicht gesondert dargestellte elektromotorische Antriebs- bzw. Getriebeeinheit von außen an das Bremsengehäuse 12 angeflanscht ist. Die elektromotorische Antriebseinheit treibt die Spindel 36 rotatorisch an, um die gewünschte Verlagerungsbewegung der Spindelmutter 34 entlang der Achse V zu erzielen.
Zum Erzielen der gewünschten Rückbewegung des Betätigungkolbens 20 in seine Ausgangsposition nach Abbau des Hydraulikdrucks umfasst die Fahrzeugbremse 10 ferner eine schematisch angedeutete Dichtung 24. Diese ist in einer von der Bohrung 18 ausgehenden Nut 26 aufgenommen und liegt an einer Außenwand des Betätigungkolbens 20 an. Die Dichtung 24 stellt in allgemein bekannter Weise eine sogenannte „Rollback“-Funktion bereit, die unterstützend wirkt, um den Betätigungskolben 20 beim Abbau des Hydraulikdrucks in seine Ausgangsposition zurückzudrängen.
Die Dichtung 24 ist zumindest insofern optional, als sie nicht die oben genannte „Rollback“-Funktion bereitstellen muss, da die Fahrzeugbremse 10 Rückstellfedern 15 umfasst, welche im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels ebenfalls eine (deutlich stärkere) Rückstellfunktion bewirken. Es sind somit auch Ausführungsformen denkbar, welche lediglich eine Dichtung 24 für eine Abdichtungsfunktion gegen austretende Hydraulikflüssigkeit bereitstellen.
In der 1 sind aus Gründen der Anschaulichkeit lediglich zwei Rückstellfedern 15 dargestellt (eine Rückstellfeder pro Reibbelag 16), wobei die Anzahl der Rückstellfedern 15 nicht auf eine Rückstellfeder 15 pro Reibbelag 16 beschränkt ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können beispielsweise zwei Rückstellfedern 15 oder drei Rückstellfedern 15 oder eine andere beliebige Anzahl an Rückstellfedern 15 pro Reibbelag 16 vorgesehen sein. Die Rückstellfedern 15 stützen sich, wie in 1 dargestellt, an einem Abschnitt des Gehäuses 12 der Fahrzeugbremse 10 ab. Die Rückstellfedern 15 drücken jeweils den zugehörigen Reibbelag 16 in eine Richtung von der Bremsscheibe 14 weg. Genauer gesagt wirken die Rückstellfedern 15 in axialer Richtung bezüglich einer Drehachse der Bremsscheibe 14 bzw. entlang der Richtung, in welche die Reibbeläge 16 von dem Betätigungskolben 20 gegen die Bremsscheibe gedrückt werden (entlang der Verlagerungsachse V). Die in 1 dargestellte linke Rückstellfeder 15 drückt den linken Bremsbelag 16 von der Bremsscheibe 14 weg nach links. Die in 1 dargestellte rechte Rückstellfeder 15 drückt den rechten Bremsbelag 16 von der Bremsscheibe 14 weg nach rechts. Die entsprechenden Federkräfte bzw. Rückstellkräfte sind in 1 durch Pfeile angedeutet. Die äußeren gestrichelten Linien in 1 verdeutlichen, dass die Reibbeläge 16 mit der jeweiligen Rückstellfeder 15 gekoppelt sind. Es handelt sich hierbei um eine schematische Darstellung.
Alternativ zu den dargestellten Druckfedern können auch Zugfedern und/oder jede andere bekannte Art von Federn vorgesehen sein, welche dazu geeignet sind, eine geeignete Rückstellkraft auf die Reibbeläge 16 auszuüben. Die Rückstellkraft, welche von den Rückstellfedern 15 auf jeden der Reibbeläge 16 ausgeübt wird liegt gemäß dem Ausführungsbeispiel im Bereich von 50 N bis 100 N.
Die Rückstellfedern 15 dienen dazu, die Reibbeläge 16 nach einer Betätigung der Betriebsbremse 11 und/oder der Feststellbremseinheit 30 in ihre Ausgangsposition (entsprechend einem unbetätigten Zustand) zu bewegen. Ferner dienen die Rückstellfedern 15 dazu, ein aus dem Stand der Technik bekanntes Spaltmaß an den Stellen S zu vermeiden, wie weiter unten noch im Detail erläutert wird.
In 1 sind Stellen S eingetragen, an denen Fahrzeugbremsen aus dem Stand der Technik (d. h., Fahrzeugbremsen ohne Rückstellfedern 15) Spalte bzw. Spaltsmaße aufweisen. Wie in der 1 dargestellt ist, können diese Spalte gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch das Vorsehen der Rückstellfedern 15 vermieden werden, sodass die entsprechenden benachbarten Komponenten (12, 16; 16, 20; 20, 34) sich direkt kontaktieren bzw. in Anlage miteinander gebracht sind.
Bei diesen gemäß der vorliegenden Technik vermiedenen Spaltsmaße handelt es sich insbesondere um (in 1 von links nach rechts): einen Spalt zwischen dem Bremsengehäuse 12 und dem in 1 linken Reibbelag 16 und einen Spalt zwischen dem Betätigungskolben 20 und dem rechten Reibbelag 16. Ferner musste die Feststellbremseinheit 30 aus dem Stand der Technik zum Erzeugen von Bremskräften zusätzlich einen Spalt zwischen der Spindelmutter 34 und dem Kolbenboden 28 des Betätigungskolben 20 überwinden. Wie in der 1 gezeigt ist, können sämtliche der oben genannten Spalte an den dargestellten Stellen S durch das Vorsehen der Rückstellfedern 15 vermieden werden, sodass lediglich Spalte zwischen den Reibbelägen 16 und der Bremsscheibe 14 verbleiben, welche allgemein als „Lüftspiel“ oder „Bremsenlüftspiels“ bezeichnet sind, weshalb diese Spalte mit dem Bezugszeichen L versehen sind. Das Lüftspiel L soll einen vorbestimmten Mindestwert einnehmen, um Restschleifmomente im Sinne eines ungewollten Anliegens der Reibbeläge 16 an der Bremsscheibe 14 bei einer unbetätigten Fahrzeugbremse 10 zu vermeiden.
Die obige Beschreibung gilt lediglich für den unbetätigten Zustand der Betriebsbremse 11, in dem kein Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer 22 aufgebaut ist. Wenn die hydraulische Betriebsbremse 11 betätigt wird, kann selbstverständlich ein Spalt zwischen der Spindelmutter 34 und dem Betätigungskolben 20 existieren. Ist die Betriebsbremse 11 jedoch nicht betätigt, so können die oben beschriebenen Spalte an den Stellen S sowohl in einem unbetätigten Zustand der Feststellbremseinheit 30 als auch in einem betätigten Zustand der Feststellbremseinheit 30 (d. h. beispielsweise beim Öffnen und Schließen der Feststellbremseinheit 30) vermieden werden.
Bei einer gewöhnlichen fahrergesteuerten Betriebsbremsung wird ein Hydraulikdruck in der Hydraulikkammer 22 aufgebaut und der Betätigungskolben 20 wird entlang der Zuspannrichtung Z in eine bremskrafterzeugende Betätigungsposition bewegt. Dabei ist er in Anlage mit dem rechten Reibbelag 16, bringt diesen in Anlage mit der Bremsscheibe 14 und spannt die Fahrzeugbremse 10 in bekannter Weise nach Schwimmsattel-Bauart zu. Hierbei wird das Lüftspiel L überbrückt. Zum Abbauen der Bremskraft bewegt sich der Betätigungskolben 20 in Folge eines Reduzierens des Hydraulikdrucks und unter Unterstützung der durch die Rückstellfedern 15 bereitgestellte Rückstellkraft (und gegebenenfalls unter „Rollback“-Unterstützung der Dichtung 24) entgegen der Zuspannrichtung Z, woraufhin sich das Lüftspiel L wieder zuverlässig einstellt. Die Feststellbremseinheit 30 kann allgemein in Anwesenheit oder Abwesenheit eines Hydraulikdrucks aktiviert werden, um den Betätigungskolben 20 in dessen Betätigungsposition zu bewegen und/oder darin mechanisch festzustellen. Hierzu wird die Spindelmutter 34 in der vorstehend geschilderten Weise entlang der Achse V bewegt und stützt sich dabei an dem Kolbenboden 28 ab.
Für das Verfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Lösen der Feststellbremseinheit 30 ohne vorheriges Erzeugen eines Hydraulikdruckes erfolgt, das heißt, dass die Fahrzeugbremse 10 allgemein von einem Hydraulikdruck freigehalten wird. Die einzelnen Verfahrensschritte werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 und 3 erläutert.
2 zeigt eine schematische vereinfachte Ansicht der relevanten Komponenten der Fahrzeugbremse 10 aus 1 im vollständig zugespannten Zustand (d. h. in einem bremsaktiven Zustand) der Feststellbremseinheit 30. Man erkennt erneut das Bremsengehäuse 12, das als blockförmiges Festlager abgebildet ist. Ferner erkennt man die ebenfalls blockförmig dargestellten Reibbeläge 16 und die Bremsscheibe 14. Schließlich ist auch der Betätigungskolben 20 abgebildet, der die Aktoreinheit 32 der Feststellbremseinheit 30 aufnimmt. Die Aktoreinheit 32 umfasst erneut die Spindelmutter 34 und Spindel 36, wobei letztere in einem Kopplungsbereich 38 mit dem Bremsengehäuse 12 gekoppelt ist. Analog zu 1 ist eine elektromotorische Antriebseinheit der Feststellbremseinheit 30 nicht gesondert dargestellt.
Wie in 2 dargestellt ist, drücken beide Reibbeläge 16 gegen die Bremsscheibe 14, sodass keinerlei Lüftspiel L mehr zwischen den Reibbelägen 16 und der Bremsscheibe 14 besteht und sodass eine Bremskraft auf die Bremsscheibe 14 ausgeübt wird. In diesem Zustand ist die Spindelmutter 34 um einen Abstand A3 von dem Kopplungsbereich 38 am Bremsengehäuse 12 beabstandet.
In 3 ist der Verlauf des Motorstroms M der elektromotorischen Antriebseinheit der Feststellbremseinheit 30 über die Zeit t aufgetragen. Der Motorstrom M bildet hierbei ein Beispiel eines Betriebsparameters und kann auf übliche Weise gemessen und von einer Steuereinheit der Fahrzeugbremse 10 überwacht werden.
Zum Zeitpunkt t = 0 befindet sich die Fahrzeugbremse 10 und genauer gesagt die Feststellbremseinheit 30 im vollständig zugespannten Zustand, wie in 2 dargestellt. Wird, ausgehend von diesem Zustand, die elektromotorische Antriebseinheit zum Lösen der Feststellbremseinheit 30 betätigt, so steigt der Motorstrom M schnell auf einen Maximalwert, von welchem ausgehend er im Wesentlichen kontinuierlich absinkt. In diesem Bereich des kontinuierlichen Absinkens bewegt sich das Betätigungselement 34 im zweiten Bewegungsbereich. Im zweiten Bewegungsbereich muss zunächst ein verhältnismäßig hoher Motorstrom M beim Lösen der Reibbeläge 16 von der Bremsscheibe 14 aufgewendet werden und ein Betrag des Gradienten des Motorstroms ist über den gesamten zweiten Bewegungsbereich verhältnismäßig hoch. Während sich das Betätigungselement 34 im zweiten Bewegungsbereich bewegt, werden weiterhin Bremskräfte auf die Bremsscheibe 14 ausgeübt.
Erst ab dem Zeitpunkt t_AS ist der sogenannte Abstützpunkt AS erreicht, bei welchem der zweite Bewegungsbereich in den ersten Bewegungsbereich übergeht. Zu diesem Zeitpunkt t_AS sind die Reibbeläge 16 vollständig von der Bremsscheibe 14 gelöst und es wird keine Bremskraft mehr auf die Bremsscheibe 14 ausgeübt. Da ab diesem Punkt, d. h. nach Erreichen des Abstützpunktes AS, der interne Widerstand der Feststellbremseinheit 30 bezüglich der Bewegung des Betätigungselements 34 sinkt, kommt es zu einem Knick in der Kurve des Motorstroms M. Nach Erreichen des Abstützpunktes AS ist der Spannkraftabbau der Feststellbremseinheit 30 abgeschlossen und es muss im Wesentlichen lediglich die (geringere) Gegenkraft der Rückstellfedern 15 überwunden werden. Dies führt (zwischen den Zeitpunkten t_AS und t_aus) zu einem im Wesentlichen horizontalen und somit konstanten Verlauf des Motorstroms oder zu einem Verlauf mit deutlich geringerer negativer Steigung als zuvor. Anders ausgedrückt, verändert sich der Gradient des Motorstroms zum Zeitpunkt t_AS deutlich.
Der Abstützpunkt AS kann somit rückblickend von einer Steuereinheit der Fahrzeugbremse 10 bestimmt werden als Punkt, an dem sich eine Steigung des Motorstroms M oder eines anderen Betriebsparameters deutlich ändert. Mathematisch gesprochen kann der Gradient des Betriebsparameters über die Zeit oder über eine Umdrehungszahl der Spindel überwacht werden und der Abstützpunkt AS als der Punkt detektiert werden, an dem eine Änderung des Gradienten einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Andere Möglichkeiten zur Bestimmung einer solchen deutlichen Änderung des Verlaufs des Betriebsparameters sind dem Fachmann bekannt. Alternativ kann beispielsweise direkt eine Schwellenwertüberschreitung oder -unterschreitung des Betriebsparameters detektiert werden.
Da die Steuereinheit zum Zeitpunkt t_AS bzw. kurz nach dem Zeitpunkt t_AS den Abstützpunkt AS detektieren kann, kann diese die elektromotorische Antriebseinheit dazu anweisen, ab dem Zeitpunkt t_AS eine vorbestimmte Strecke VS (welche sich in der 3 als vorbestimmte Zeitspanne ausdrückt) weiterzufahren, d. h. das Betätigungselement 34 weiter nach rechts (siehe 2) zu bewegen. Nach dieser vorbestimmten Strecke VS wird die elektromotorische Antriebseinheit zum Zeitpunkt t_aus ausgeschaltet und der Motorstrom M nimmt auf 0 ab.
Die vorbestimmte Strecke VS kann in einem Speicher der Steuereinheit der Fahrzeugbremse beispielsweise als vorbestimmte Zeitspanne (t_aus - t_AS), als vorbestimmte Umdrehungszahl der elektromotorischen Antriebseinheit (bzw. der Spindel), oder als vorbestimmte Strecke entlang der Verlagerungsachse V hinterlegt sein. Dadurch, dass das Betätigungselement 34 nach Erreichen des Abstützpunktes AS sich um die vorbestimmte Strecke VS weiter bewegt, kann gewährleistet werden, dass stets ein vorbestimmtes Lüftspiel L zwischen den Reibbelägen 16 und der Bremsscheibe 14 eingenommen wird. Wenn das oben geschilderte Verfahren bei jedem Lösen der Feststellbremseinheit 30 durchgeführt wird, so kann gewährleistet werden, dass das Lüftspiel L nach jedem Öffnen der Feststellbremseinheit 30 einen vorbestimmten Wert aufweist.
Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da sich im Laufe der Betriebsdauer der Fahrzeugbremse der Reibbelag 16 abnutzt und sich somit der in 2 dargestellte Abstand A3 über die Zeit verändern (genauer gesagt vergrößern) kann.
Alternativ zu einem Ausführen des Verfahrens bei jedem Öffnen der Feststellbremseinheit 30 kann das Verfahren beispielsweise nach einer vorbestimmten Anzahl an Betätigungen der Feststellbremseinheit 30 durchgeführt werden. Alternativ können zusätzliche oder andere Parameter in die Beurteilung einfließen, wann das Verfahren durchgeführt wird, wie beispielsweise eine Laufleistung des Fahrzeugs, eine Anzahl an Bremsvorgängen, usw. Insbesondere wenn das Verfahren nicht bei jedem Öffnen der Feststelleinheit 30 durchgeführt wird, kann die Lage des Abstützpunktes AS in einem Speicher der Steuereinheit der Fahrzeugbremse 10 hinterlegt werden, sodass beispielsweise auch ohne explizites Detektieren des Abstützpunktes AS im aktuellen Öffnungsvorgang der Motor von der Zeit t = 0 bis t = t_aus betätigt wird.
Als Parameter, welcher die Lage des Abstützpunktes AS angibt, kann beispielsweise der Zeitpunkt t_AS gespeichert werden oder die Anzahl der Umdrehungen der elektromotorischen Antriebseinheit bis zum Erreichen des Abstützpunktes AS.
Alternativ zu dem in den 2 und 3 dargestellten Verfahren, gemäß welchem der Abstützpunkt AS beim Öffnen der Feststellbremseinheit 30 detektiert wird, kann eine Lage des Abstützpunkts AS auch beim Schließen bzw. Zuspannen der Feststellbremseinheit 30 detektiert werden. Hierbei ist der Verlauf des Motorstroms M ähnlich wie in 3 dargestellt, jedoch mit umgekehrter Zeitachse t. Anders ausgedrückt ist der Verlauf des Motorstroms M horizontal gespiegelt zu dem Verlauf, welcher in 3 dargestellt ist.
Die Lage des Abstützpunktes AS kann hierbei jedoch analog zu dem oben beschriebenen Vorgehen beispielsweise mithilfe einer Überwachung des Gradienten des Verlaufs des Motorstroms durchgeführt werden. Wenn beispielsweise schon beim Zuspannen der Feststellbremseinheit die Lage des Abstützpunktes AS detektiert wird, kann beim anschließenden Öffnen das Betätigungselement 34 nach Erreichen des Abstützpunktes AS um die vorbestimmte Strecke VS verfahren werden, um ein gewünschtes Lüftspiel L einzustellen.
Zusammengefasst ermöglicht das Verfahren gemäß der vorliegenden Technik somit, dass die Lage des Abstützpunktes AS flexibel ermittelt und insbesondere bei einem Lösen der Feststellbremseinheit 30 berücksichtigt wird, um präzise Steuervorgaben zum Einstellen eines gewünschten Bremsenlüftspiels L zu erzeugen. Dies bedeutet eine erhebliche Genauigkeitsverbesserung gegenüber Varianten, bei denen die Lage des Abstützpunktes AS als feststehender Wert angenommen und beispielsweise vorab in der Steuerung hinterlegt wird. Beispielsweise kann aufgrund von Toleranzen oder Montagefehlern die Lage des Abstützpunkt AS von einer konstruktiv eigentlich vorgesehenen Lage abweichen. Ein Steuern der Bewegung der Feststellbremseinheit 30 allein anhand einer vorab hinterlegten „idealen“ Lage des Abstützpunktes AS und/oder feststehender Abstandswerte der Spindelmutter 34 zum Bremsengehäuse 12 kann insbesondere dazu führen, dass sich bei einem Lösen der Feststellbremseinheit 30 kein ausreichendes Bremsenlüftspiel L einstellt.
Durch das Vorsehen des Rückstellmittels 15 kann das Lüftspiel L präzise eingestellt werden und auf einen geringeren Wert als im Stand der Technik gesetzt werden, da durch die Rückstellmittel 15 gewährleistet ist, dass keine Spalte (siehe Stellen S in 1) zwischen den Komponenten der Fahrzeugbremse 10 bestehen. Die Größe dieser Spalte ist ggf. nicht präzise vorhersagbar, sodass im Stand der Technik ein entsprechender Sicherheitsabstand eingeplant werden müsste. Dieser Sicherheitsabstand sowie die vorhandenen Spalte an den Stellen S vergrößern jedoch ungewollt den zurückzulegenden Weg des Betätigungselements 34. Gemäß der hierin vorgestellten Technik können Sicherheitsabstände und Spalte vermieden werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10150803 B4 [0003]
DE 102004004992 A1 [0003]
WO 2011/091985 A1 [0004]
DE 102016010823 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugbremse (10), - wobei die Fahrzeugbremse (10) eine Betriebsbremse (11) mit einem Betätigungskolben (20) und mindestens einem Reibbelag (16) umfasst, wobei der Betätigungskolben (20) in einem betätigten Zustand der Betriebsbremse (11) zum Erzeugen einer Bremskraft unter Einwirkung eines Hydraulikdrucks in eine Betätigungsposition bewegbar ist, in der der Betätigungskolben (20) den Reibbelag (16) gegen eine rotierend gelagerte Bremsscheibe (14) drückt, - wobei die Fahrzeugbremse (10) ferner eine Feststellbremseinheit (30) umfasst, die ein Betätigungselement (34) umfasst, welches dazu ausgebildet ist, sich über einen ersten Bewegungsbereich (W1) ohne ein Erzeugen einer Bremskraft zu bewegen und sich über einen zweiten Bewegungsbereich (W2) unter veränderlicher Erzeugung einer Bremskraft zu bewegen, wobei der erste und zweite Bewegungsbereich (W1, W2) in einem Abstützpunkt (AS) ineinander übergehen, und - wobei die Fahrzeugbremse (10) mindestens ein Rückstellmittel (15) umfasst, welches dazu eingerichtet ist, eine Rückstellkraft auf den Reibbelag (16) auszuüben, sodass dieser von der Bremsscheibe (14) weggedrückt wird, und sodass sich in einem unbetätigten Zustand der Betriebsbremse (11) der Betätigungskolben (20) und das Betätigungselement (34) der Feststellbremseinheit (30) in Anlage befinden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Bewegen des Betätigungselements (34) von dem ersten in den zweiten Bewegungsbereich (W1, W2) oder umgekehrt; b) Erfassen eines Verlaufs eines Betriebsparameters der Feststellbremseinheit (30) während des Schrittes a); c) Ermitteln einer Lage des Abstützpunktes (AS) anhand des Verlaufs des Betriebsparameters; und d) Festlegen einer Ausgangsposition des Betätigungselements (34), in welcher sich das Betätigungselement (34) in einem unbetätigten Zustand der Feststellbremseinheit (30) befindet, auf Grundlage der in Schritt c) ermittelten Lage des Abstützpunktes (AS).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich während des Bewegens des Betätigungselements (34) über den ersten und den zweiten Bewegungsbereich (W1, W2) der Betätigungskolben (20) und das Betätigungselement (34) durchgehend in Anlage befinden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Schritt d) ein Festlegen der Ausgangsposition als vorbestimmter Abstand zu der Lage des Abstützpunktes (AS) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren bei einem Lösen der Feststellbremseinheit (30) aus einem betätigten Zustand der Feststelleinheit (30) durchgeführt wird, wobei in Schritt a) das Betätigungselement (34) von dem zweiten in den ersten Bewegungsbereich (W2, W1) bewegt wird, und wobei das Verfahren ferner umfasst: Bewegen des Betätigungselements (34) in die in Schritt d) festgelegte Ausgangsposition.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei nach dem Bewegen des Betätigungselements (34) in die Ausgangsposition und nach einem Versetzen der Feststellbremseinheit (30) in den betätigten Zustand das Verfahren der Schritte a) bis d) erneut ausgeführt wird, wenn die Feststellbremseinheit (30) wieder gelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Schritte a) bis d) bei jedem Lösen der Feststellbremseinheit (30) ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei es sich bei dem Rückstellmittel (15) um eine Rückstellfeder handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei gegenüberliegende Reibbeläge (16) vorgesehen sind und wobei für jeden der gegenüberliegenden Reibbeläge (16) mindestens ein Rückstellmittel (15) vorgesehen ist, um den jeweiligen Reibbelag (16) von der Bremsscheibe (14) wegzudrücken, und wobei eine durch das mindestens eine Rückstellmittel (15) bewirkte Rückstellkraft für jeden der gegenüberliegenden Reibbeläge (16) jeweils mindestens 50 N beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lage des Abstützpunktes (AS) als Lage eines vorbestimmten Punktes des Betätigungselements (34) in Bezug auf einen vorbestimmten Bezugspunkt der Fahrzeugbremse (10) definiert ist, wobei die Bewegung des Betätigungselements (34) in Schritt a) relativ zu dem Bezugspunkt stattfindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Feststellbremseinheit (30) eine elektromotorische Antriebseinheit und eine mit dem Betätigungskolben (20) wechselwirkende Aktoreinheit (32) umfasst, wobei die Aktoreinheit (32) eine Spindel (36) und das Betätigungselement (34) in Form einer Spindelmutter (34) umfasst, und wobei die elektromotorische Antriebseinheit dazu ausgebildet ist, das Betätigungselement (34) über den ersten und den zweiten Bewegungsbereich (W1, W2) zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Lage des Abstützpunktes als Funktion von wenigstens einem der folgenden Parameter definiert ist: eine Positionsinformation der Spindelmutter (34); eine Wegstrecke (W) der Spindelmutter (34); und eine Umdrehungszahl der Spindel (36).
Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Betriebsparameter der Feststellbremseinheit (30) einen Motorstrom einer elektromotorischen Antriebseinheit der Feststellbremseinheit (30) und/oder eine Drehzahl der elektromotorischen Antriebseinheit umfasst.
Fahrzeugbremse (10), umfassend: - eine Betriebsbremse (11) mit einem Betätigungskolben (20) und mindestens einem Reibbelag (16), wobei der Betätigungskolben (20) in einem betätigten Zustand der Betriebsbremse (11) zum Erzeugen einer Bremskraft unter Einwirkung eines Hydraulikdrucks in eine Betätigungsposition bewegbar ist, in der der Betätigungskolben (20) den Reibbelag (16) gegen eine rotierend gelagerte Bremsscheibe (14) drückt, - eine Feststellbremseinheit (30), die ein Betätigungselement (34) umfasst, welches dazu ausgebildet ist, sich über einen ersten Bewegungsbereich (W1) ohne ein Erzeugen einer Bremskraft zu bewegen und sich über einen zweiten Bewegungsbereich (W2) unter veränderlicher Erzeugung einer Bremskraft zu bewegen, wobei der erste und zweite Bewegungsbereich (W1, W2) in einem Abstützpunkt (AS) ineinander übergehen, und - mindestens ein Rückstellmittel (15), welches dazu eingerichtet ist, eine Rückstellkraft auf den Reibbelag (16) auszuüben, sodass dieser von der Bremsscheibe (14) weggedrückt wird, und sodass sich in einem unbetätigten Zustand der Betriebsbremse (11) der Betätigungskolben (20) und das Betätigungselement (34) der Feststellbremseinheit (30) in Anlage befinden, wobei die Fahrzeugbremse (10) ferner eine Steuereinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Fahrzeugbremse (10) zu veranlassen, ein Verfahren mit den Schritten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.
Computerprogrammprodukt umfassend Programmcodemittel, um bei einem Ausführen des Computerprogrammproduktes auf einem Prozessor ein Verfahren mit den Schritten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.
Steuereinheit, umfassend einen Prozessor und das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 14.