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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ziehvorrichtung für elektromechanische Fahrzeugbremsvorrichtungen nach Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Ziehvorrichtung nach Patentanspruch 9 und eine elektromechanische Fahrzeugbremsvorrichtung nach Patentanspruch 14.
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Stand der Technik
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Bei heutigen Fahrzeugen mit hydraulischen Bremsen ist der Parkbremsmechanismus durch einen getrennten Aktuator dargestellt. So sind etwa aus dem Stand der Technik elektromechanische Parkbremsen für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, bekannt, die typischerweise aus einer Antriebseinheit, beispielsweise einem Elektromotor, einem Reduktionsgetriebe und einem Spreizmechanismus bestehen, wobei diese zusätzlich auf Trommelbremsen wirken. Diese Aktuatoren werden in der Regel mit selbsthemmenden Getriebemechanismen oder selbsthemmenden Spreizmechanismen ausgeführt, sodass diese nach der Aktivierung auch im stromlosen Zustand eines abgestellten Fahrzeugs sicher geschlossen bleiben. Üblicherweise weisen diese Aktuatoren eine relativ geringe Dynamik auf, wobei beispielsweise Schließzeiten von circa 1,5 Sekunden vorgesehen sind.
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Außerdem sind elektromechanisch aktuierte Betriebsbremsen bekannt. Diese bestehen häufig ebenfalls aus einer Antriebseinheit in Form eines Elektromotors, einem Reduktionsgetriebe und einem Spreizmechanismus. Solche Betriebsbremsen weisen jedoch eine höhere Dynamik auf mit Schließzeiten von circa 150 Millisekunden.
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Im Gegensatz zu den Parkbremsaktuatoren müssen die Komponenten für Betriebsbremsen jedoch nicht selbsthemmend ausgeführt werden, sodass die Bremse in Fehlerfällen während des Betriebs, etwa bei einem Ausfall der Stromversorgung, öffnet, um somit die Fahrstabilität des Fahrzeugs nicht zu gefährden. Eine kostengünstige Möglichkeit in derartigen, nichtselbsthemmenden elektromechanischen Betriebsbremsen einen Parkbremsmechanismus zu integrieren, ist die Verwendung eines zweiten, in der Regel kostengünstigen Aktuators, welche den Betriebsbremsmechanismus im geschlossenen Zustand blockieren kann.
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Zum Beispiel wird dazu ein formschlüssiger Klinkenmechanismus verwendet, der das Motorritzel oder auch andere Teile des Getriebes blockieren kann. Durch diesen Mechanismus wird sichergestellt, dass die Betriebsbremse derart geschlossen werden kann, sodass sie im stromlos abgestellten Zustand des Fahrzeugs geschlossen bleibt und somit ein sicheres Parken ermöglicht wird.
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Ein bekanntes Problem, insbesondere bei Trommelbremsen, ist das ungewollte Festsitzen der Parkbremse während eines Lösevorgangs. Solche fehlerhaften Lösevorgänge der Parkbremse können dabei auf unterschiedlichen Ursachen beruhen. So ist etwa bekannt, dass die Bremsbacken regelrecht an der Innenwandung der Trommel festkleben, obwohl der Parkaktuator die Aktuierungskraft für einen fehlerfreien Lösevorgang bei der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung bereits abgebaut hat. Dieser Effekt tritt insbesondere bei längeren Standzeiten auf. Als mögliche Ursache können hier chemische Reaktionen in der Reibfläche, hervorgerufen zum Beispiel durch Korrosion, genannt werden. Bei sehr kalten Außentemperaturen sind auch fehlerhafte Lösevorgänge aufgrund eines Festfrierens der Bremsbacken an den Innenwandungen der Trommel bekannt.
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Zwar ist die Adhäsionskraft zwischen Belag und Trommel vergleichsweise gering, sodass die Bremse in der Regel relativ einfach wieder gelöst werden kann. Bekannt sind in diesem Zusammenhang etwa das Bereitstellen eines ausreichenden Antriebsmoments oder leichte Hammerschläge von außen auf die Trommel. Jedoch kann bereits die geringe Adhäsionskraft zu nennenswerten Bremsmomenten führen. Bei der Korrektur derartiger fehlerhafter Lösevorgänge im Zusammenhang mit klebenden Bremsbelegen müssen etwa ausreichende Antriebsmomente aufgebracht werden, um einen fehlerfreien Lösevorgang zu bewirken. Im Moment des Lösens kommt es in der Regel zu einem plötzlichen Momentensprung am Rad, welcher spürbar und hörbar ist. Dieser auch als Löseschlag bekannte Vorgang wird von vielen Fahrern als unkomfortabel empfunden.
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In der
EP 3 891 410 B1 wird eine Trommelbremse eines Kraftfahrzeugs beschrieben.
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Ferner ist aus der
DE 32 48 015 A1 eine Vorrichtung zur Nachstellung von Bremsbelägen in einer Reibungsbremse bekannt, mit einem Ziehelement sowie einer mit dem Ziehelement zusammenwirkenden Steuereinrichtung.
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Des Weiteren offenbart die US 2022 / 0 234 564 A1 eine Ziehvorrichtung für eine elektromechanische Fahrzeugbremsvorrichtung mit einem Ziehelement sowie einem mit dem Ziehelement zusammenwirkenden Elektromotor.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Ziehvorrichtung für elektromechanische Fahrzeugbremsvorrichtungen nach Anspruch 1, ein Verfahren zum Betreiben einer Ziehvorrichtung nach Anspruch 9 und eine elektromechanische Fahrzeugbremsvorrichtung nach Patentanspruch 14.
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Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorteile der Erfindung
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Ziehvorrichtung für elektromechanische Fahrzeugbremsvorrichtungen und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Ziehvorrichtung anzugeben, wobei die Funktionsweise der Ziehvorrichtung erstens darauf abzielt, das Auftreten adhäsiver Effekte zwischen Bremsbelägen und Trommel zu minimieren und zweitens gegebenenfalls aufgetretene Adhäsionseffekte bei Lösevorgängen der Parkbremsaktuierung zu überwinden. Allgemeiner ausgesagt, soll die Ziehvorrichtung bei den für fehlerfreie Lösevorgänge verantwortlichen Komponenten der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung deren Funktionsweise so unterstützen, sodass die oben beschriebenen Probleme, insbesondere im Zusammenhang mit dem Löseschlag, vermeidbar sind.
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Erfindungsgemäß umfasst die Ziehvorrichtung für eine elektromechanische Fahrzeugbremsvorrichtung ein Ziehelement, welches ausgelegt ist, Bremsaktuatoren einer mit der Ziehvorrichtung verbundenen elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung zu manipulieren, eine Steuereinrichtung mit Steuerprogramm der Ziehvorrichtung oder eines Fahrzeugs, welche ausgelegt ist, fehlerhafte Lösevorgänge der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung zu detektieren und bei Detektion eines fehlerhaften Lösevorgangs das Ziehelement zum Zwecke der Manipulation der Bremsaktuatoren zu aktivieren, sodass fehlerfreie Lösevorgänge bei der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung bewirkbar sind.
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Es kann eine elektromechanisch aktuierte Trommelbremse mit einer Betriebsstrategie für das aktive Zurückziehen und damit das komfortable Lösen der Bremse vorliegen. Um die festsitzenden Beläge der Bremse zu lösen, kann an den Belägen mit einer geeigneten Vorrichtung gezogen werden. Durch die geeignete Betriebsstrategie kann verhindert werden, dass die Bremse oder der Aktuator dabei beschädigt wird oder die Wahrscheinlichkeit dazu zumindest verringert wird, sich die Beläge aber trotzdem mit hoher Wahrscheinlichkeit lösen bzw. der unkomfortable „Löseschlag“ erheblich reduziert wird.
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Es ist somit möglich, fehlerhafte Lösevorgänge im Zusammenhang mit einer nicht ausreichenden Funktionsweise der Bremsaktuatoren mittels des aktivierten Ziehelements zu überkommen. Als Lösevorgänge sind dabei diejenigen Funktionen der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung zu verstehen, welche eine festgestellte Bremse hin zu einer gelösten Bremse überführen.
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Unter einem aktivierten Ziehelement wird beispielsweise eine für die Zwecke der Manipulation ausgeführte Aktion dieses Ziehelements mittels einer Antriebseinheit (Aktor) verstanden, wobei diese Aktion entsprechend auf die Funktionsweise der Bremsaktuatoren wirkt, sodass fehlerfreie Lösevorgänge bei der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung bewirkbar sind. Die Manipulation umfasst dabei jegliche Einwirkungen auf die Bremsaktuatoren, die nötig sind, sodass aufgrund dieser zusätzlichen Einwirkung fehlerhafte Lösevorgänge, insbesondere im Zusammenhang mit auftretenden adhäsiven Effekten bei der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung, überkommen werden können.
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Auf diese Weise ist es möglich, die Auftretenswahrscheinlichkeit eines Löseschlags oder die Stärke eines solchen Löseschlags zu reduzieren. Dabei ist für einen Fahrer des Fahrzeugs, in welchem die vorgestellte Mechanik eingebaut ist, keine Minderung an Komfort zu erwarten, da die mittels der vorgestellten Ziehvorrichtung bewirkte Unterstützung von fehlerfreien Lösevorgängen der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung nicht oder kaum wahrnehmbar ist.
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Es kann mit anderen Worten eine Ansteuerungsstrategie für elektromechanische Radbremsaktuatoren eines Fahrzeugs erzielt werden, welche erstens darauf abzielt das Auftreten adhäsiver Effekte zwischen Belag und Trommel zu minimieren und zweitens ggf. aufgetretene Adhäsion beim Lösen der Parkbremsaktuierung zu überwinden. Die Ansteuerung kann beispielsweise folgende Verfahrensschritte besitzen, die kombiniert oder auch nur teilweise ausgeführt werden können, insbesondere ein Betätigen der Parkbremse sowie speichern relevanter Positions- und Kraftdaten; des Weiteren ein Öffnen der Parkbremse und passives Rückstellen der Betriebsbremse; des Weiteren eine Detektion festklebender Backen über einen Positionssensor und ggf. aktive Ansteuerung der Betriebsbremse; des Weiteren ein aktives Reversieren des Bremsaktuators mit variabler Motorstromregelung und -begrenzung der Ziehvorrichtung zum Aufbringen von definierten Zugkräften und Impulsen; des Weiteren eine zusätzlich variable Motorstromregelung und -begrenzung der Traktionsmaschine zum Aufbringen von Scherbelastung zur Unterstützung des Backenlösens.
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Die vorgeschlagene Strategie zum Lösen der Beläge bietet insbesondere folgende Vorteile, wonach eine Auftretenswahrscheinlichkeit und Stärke des Löseschlags reduziert werden kann; eine mechanische Beschädigung der Bauteile softwareseitig verhindert werden kann; keine/geringe Komforteinbußen für den Fahrer (Ansteuerung nicht/kaum wahrnehmbar); und Blockieren des Rades kann mit hoher Wahrscheinlichkeit verhindert werden, was insbesondere bei geringen Reibwerten Reifen/Fahrbahn relevant sein kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ziehvorrichtung ist die Steuereinrichtung mit Steuerprogramm ausgelegt, fehlerhafte Lösevorgänge anhand einer Auswertung eines Kraft-Wege-Diagramms der Bremsaktuatoren zu detektieren.
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Es ist vorstellbar, dass die Steuereinrichtung mit Steuerprogramm dabei die notwendigen Informationen für eine entsprechende Auswertung von der der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung und einer für diese Zwecke geeigneten Sensorik erhält.
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Es ist bekannt, dass für die Regelung von elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtungen beispielsweise gemessene Aktuierungskräfte an den Bremsaktuatoren verwendet werden. Auch eine Schätzung der jeweiligen Aktuierungskraft über Motorstrom und Position kann verwendet werden. Bei fehlerhaften Lösevorgängen nach dem Parken im Zusammenhang mit auftretenden adhäsiven Effekten, welche auch als Bremsbackenkleben bezeichnet werden, verändern sich die Kurvenverläufe im Kraft-Wege-Diagramm der Bremsaktuatoren. Bereits vor Erreichen eines eigentlichen Arbeitsbereich, sind beim Bremsbackenkleben im Lüftspielbereich Abweichungen von Normkurven festzustellen. Die erfindungsgemäße Ziehvorrichtung nutzt bei einer Auswertung, beispielsweise in Form eines Abgleichs der aktuellen Ist-Kurve mit Normkurven, diese Umstände, sodass frühzeitig ein nicht einwandfrei funktionierender Lösevorgang feststellbar ist.
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Es ist auch vorstellbar, dass die Steuereinrichtung mit Steuerprogramm so vorgesehen ist, sodass sie, beispielsweise mittels einer geeigneten Sensorik, die notwendigen Informationen selbst an der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung ermittelt. Eine Auswertung kann etwa ein Abgleich mit in dem Steuerprogramm vorgehaltenen Normwerten beinhalten oder allgemein eine Auswertung in Echtzeit der Bremsaktuatoren während eines Lösevorgangs.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ziehvorrichtung ist die Steuereinrichtung mit Steuerprogramm ausgelegt, fehlerhafte Lösevorgänge anhand einer Auswertung eines Stromverlaufs einer jeweiligen Antriebseinheit der Bremsaktuatoren zu detektieren.
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Die Ziehvorrichtung ist in diesem Fall in geeigneter Weise mit der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung gekoppelt vorgesehen, sodass diese Informationen mittels der Steuereinrichtung mit Steuerprogramm erhoben werden können. Detektionsvorgänge sind auf diese Weise besonders einfach und zuverlässig durchführbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ziehvorrichtung ist die Steuereinrichtung mit Steuerprogramm ausgelegt, fehlerhafte Lösevorgänge anhand einer Auswertung von Motordrehungsvorgängen einer jeweiligen Antriebseinheit der Bremsaktuatoren zu detektieren.
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Bei fehlerhaften Lösevorgängen unterscheiden sich die Motordrehungsvorgänge der jeweiligen Antriebseinheit der Bremsaktuatoren gegenüber dem Verhalten bei fehlerfreien Lösungsvorgängen. Dieser Umstand kann hier vorteilhaft für das sichere und zuverlässige Detektieren eines fehlerhaften Lösevorgangs genutzt werden. Beim Aktivieren der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung können jeweilige Informationen der Bremsaktuatoren abgespeichert, welche für diese Ausführungsform verwendet werden könnnen. Beispielsweise wird abgespeichert, in welcher jeweiligen Position etwa bezogen auf eine absolute Nullposition des Bremsaktuators das Parkbremsniveau erreicht wird. In diesem Zusammenhang können dann auch zugehörige Motorumdrehungen von der Nullposition bis zur Parkposition ermittelt werden. Beim Lösen kann es aufgrund von Reibungen im Bremsaktuator sowie Hystereseeffekten in der Reibstelle zwischen Bremsbelag und entsprechendem Gegenstück zu Abweichungen von der Nullposition kommen. Dies kann bereits ein erster Hinweis auf ein Bremsbackenkleben sein, sodass hier die erfindungsgemäße Ziehvorrichtung über eine geeignete Auswertung von Motordrehungsvorgängen nachfolgende Ziehvorgänge zur Unterstützung der Lösevorgänge aktivieren kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ziehvorrichtung ist die Steuereinrichtung mit Steuerprogramm ausgelegt, Steuerbefehle an ein Fahrzeug mit elektromechanischer Fahrzeugbremsvorrichtung zum Zwecke einer Rotation wenigstens eines Rads des Fahrzeugs, an welchem die elektromechanische Fahrzeugbremsvorrichtung angeordnet ist, zu senden, sodass das Ziehelement bei der Bewirkung von fehlerfreien Lösevorgängen der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung unterstützbar ist.
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Die Rotation des entsprechenden Rads kann entsprechende Scherbelastungen an den Verklebungen an der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung bewirken, sodass auf diese Weise das aktivierte Ziehelement zusätzlich unterstützt werden kann. Fehlerhafte Lösevorgänge aufgrund von adhäsiven Effekten können somit noch besser und definierter überwunden werden. Die Kombination des Löseeffektes mittels des aktivierten Ziehelements und der Auswirkung des Rotierens führen zusammen zu einer besonders wirksamen Überführung des fehlerhaften Lösevorgangs hin zu einem fehlerfreien Lösevorgang.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ziehvorrichtung ist das Aktivieren des Ziehelements mittels eines definierten Maximalstroms an einem Aktuator des Ziehelements bewirkbar, wobei der definierte Maximalstrom von der Steuereinrichtung mit Steuerprogramm in Abhängigkeit des detektierten fehlerhaften Lösevorgangs steuerbar ist.
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Mit anderen Worten ist je nach detektiertem fehlerhaftem Lösevorgang der definierte Maximalstrom so steuerbar, sodass etwa Beschädigungen an der Bremse und/oder den Bremsaktuatoren vermieden werden. Hierzu kann etwa der definierte Maximalstrom entsprechend von der Steuereinrichtung mit Steuerprogramm limitiert werden. Für die Begrenzung kann etwa eine eine Ausprägung einer festgestellten Festigkeit einer Verklebung zwischen Bremsbelag und entstprechendem Gegenstück herangezogen werden. Für den Aktuator kann zudem die Festigkeit von rückziehenden Kraftelementen der Ziehvorrichtung, ein Axiallager und gegebenfalls asymmetrische Getriebeteile berücksichtigt werden, welche die Kraft beim Rückziehen im Vergleich zur maximalen Aktuierungskraft limitierten können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ziehvorrichtung ist der definierte Maximalstrom von der Steuereinrichtung mit Steuerprogramm in Abhängigkeit einer aktuellen Position des jeweiligen Bremsaktuators festlegbar.
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Auf diese Weise ist es möglich, einen für die jeweiligen Zwecke ausreichenden Lösevorgang zu bewirken, wobei mechanische Beschädigungen aufgrund der Berücksichtigung der aktuellen Position des jeweiligen Bremsaktuators vermeidbar sein können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Ziehvorrichtung ist der definierte Maximalstrom nicht konstant, bei welchem es sich um einen maximal zu erreichenden Schwellenwert (Deckelung) für die schwellende oder impulsartige Bestromung handeln kann.
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Auf diese Weise können beispielsweise impulsive Kraftspitzen oder Schwingungen erzeugt werden, sodass detektierte fehlerhafte Lösevorgänge hin zu fehlerfreien Lösevorgängen überführbar sein können.
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Zudem wird erfindungsgemäß eine elektromechanische Fahrzeugbremsvorrichtung mit einer Ziehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 vorgestellt.
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Die zuvor genannten Vorteile gelten in gleicher Weise für die vorgestellte elektromechanische Fahrzeugbremsvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Ziehvorrichtung.
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Erfindungsgemäß erfolgt bei dem Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Ziehvorrichtung ein Detektieren mittels der Ziehvorrichtung, ob ein fehlerhafter Lösevorgang an einer mit der Ziehvorrichtung gekoppelten elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung vorliegt; in Abhängigkeit des detektierten fehlerhaften Lösevorgangs wird die Ziehvorrichtung aktiviert, sodass der detektierte fehlerhafte Lösevorgang hin zu einem fehlerfreien Lösevorgang bei der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung überführt wird.
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Das Detektieren des fehlerhaften Lösevorgangs kann über den Motorstrom und die Position der Komponenten oder anderen proportionalen Daten (FS-Kennlinie) erfolgen. Die Detektion kann über die Steuereinrichtung der Ziehvorrichtung erfolgen, wobei diese die entsprechenden Daten selbst erkennen kann oder von anderen Sensoren, anderen Steuereinrichtungen des Fahrzeugs oder anderen Datenquellen/Messungen heranziehen kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird wenigstens ein Steuerbefehl mittels der Ziehvorrichtung an ein Fahrzeug mit elektromechanischer Fahrzeugbremsvorrichtung zum Zwecke einer Rotation wenigstens eines Rads des Fahrzeugs, an welchem die (festsitzende) elektromechanische Fahrzeugbremsvorrichtung angeordnet ist, gesendet, sodass ein Ziehelement der Ziehvorrichtung bei der Bewirkung von fehlerfreien Lösevorgängen der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung unterstützbar ist. Die Rotation des entsprechenden Rads kann entsprechende Scherbelastungen an den Verklebungen an der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung bewirken, sodass auf diese Weise das aktivierte Ziehelement zusätzlich unterstützt werden kann. Fehlerhafte Lösevorgänge aufgrund von adhäsiven Effekten können somit noch besser und definierter überwunden werden . Die Kombination des Löseeffektes mittels des aktivierten Ziehelements und der Auswirkung des Rotierens führen zusammen zu einer besonders wirksamen Überführung des fehlerhaften Lösevorgangs hin zu einem fehlerfreien Lösevorgang.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist der wenigstens eine Steuerbefehl ausgelegt, zum Zwecke der Rotation ein anschwellendes oder impulsartiges Antriebsmoment an dem wenigstens einem Rad zu bewirken. Je nach Anwendungsszenario kann somit eine besonders sensible Unterstüztzung der Ziehvorrichtung bewirkt werden. Insbesondere kann etwa durch einen schnellen Momentaufbau eine zu große Fahrzeugbeschleunigung präventiv verhindert werden. Auch ein ungewolltes Vorspringen des Fahrzeugs beim ruckartigen Lösen der festsitzenden Bremse kann somit zuverlässig verhindert werden. Zwar könnte, ähnlich wie beim Stand der Technik, ein Löseschlag entstehen, welcher aber deutlich schwächer ausfällt, da mittels des vorgestellten Verfahrens eine besonders definierte Vorgehensweise ermöglicht wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist der wenigstens eine Steuerbefehl ausgelegt, die Rotation an dem wenigstens einem Rad in Abhhängigkeit einer mittels der Ziehvorrichtung detektierten Fahrzeugbewegung anzupassen und zudem ausgelegt, Beschleunigungs- oder Bremsvorgänge an dem Fahrzeug zu bewirken, sodass große Fahrzeugbewegungen oder ein Durchdrehen der Räder vermieden werden können. Die Ziehvorrichtung kann beispielsweise mit einer Drehzahlsensorvorrichtung oder dergleichen des Fahrzeugs verbunden sein, und somit Detetektiervorgänge mittels ausgelesener oder übermittelter Informationen der Drehzahlsensorvorrichtung durchführen. Mit anderen Worten sind Informationen über Fahrzeugbewegungen mittels der Ziehvorrichtung verwertbar, sodass entsprechende Anpassungsvorgänge bewirkt werden können. Fein abgestimmte Lösevorgänge können somit durchgeführt werden, ohne dass für den Fahrer störende ruckartige Bewegungen des Fahrzeugs auftreten.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist der wenigstens eine Steuerbefehl ausgelegt, an wenigstens zwei Rädern jeweilige Antriebsmomente oder Bremsvorgänge zu bewirken, sodass eine besonders definierte Unterstützung des Ziehelements der Ziehvorrichtung bei der Bewirkung von fehlerfreien Lösevorgängen der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung möglich ist. Auf diese Weise kann auch während eines Stillstands des Fahrzeugs ein besonders definierter Lösevorgang bewirkt werden. Es kann somit erzielt werden, dass beispielsweise an einem Rad der Lösevorgang unterstützt wird, an einem anderen Rad aber noch gebremst wird.
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In einem ersten Schritt kann beispielsweise zum Einlegen der Parkbremse die Betriebsbremse auf ein gewünschtes Moment eingestellt und durch den Parkaktuator verriegelt werden. Es wird dann abgespeichert in welcher Position z.B. bezogen auf die absolute Nullposition des Aktuators das Parkbremsniveau erreicht wurde (z.B. wie viele Motorumdrehungen von der Nullposition bis zur Parkposition gefahren wurden). In einem weiteren Schritt kann beispielsweise beim Lösen der zum Parken eingelegten Verriegelung des Betriebsbremsaktuators dieser optional zurückgedrückt werden, wenn er nicht aktiv bestromt wird (bei einer geringen Kraft kann je nach Ausreichen dieser Kraft eine Rückstellung erfolgen oder auch nicht). Die Position und Kraft des Aktuators ändern sich vom nominellen Kraftniveau bzw. der Position beim Parken zu einer Kraft/Position im stromlosen Zustand. Aufgrund der Reibung im Aktuator sowie Hystereseeffekten in der Reibstelle zwischen Belag und Trommel weicht die erreichte Position typischerweise von der absoluten Nullposition ab, sodass eine Rest-Kraft übrigbleibt und über die Rotorpositionssensorik des Motors eine von der Nullposition abweichende Lage festgestellt werden kann (der Motor wird weniger Umdrehungen zurückgedrückt, als von der absoluten Nullposition bis zur Parkposition benötigt wurden). In einem weiteren Schritt kann beim Festkleben der Backen an der Trommel sich die nach dem vorherigen Schritt erreichte Position ändern. Diese liegt beispielsweise im Übergangsbereich der Fs-Kennlinie, welcher sich durch Verkleben und Verspannung zwischen Trommel und Belag verändert, wodurch eine abweichende Position (Kraft, bei vorhandenem Kraftsensor) festgestellt werden kann. Dies kann einen ersten Hinweis auf Backenkleben geben. Anschließend kann der Aktuator durch einen kleinen reversierenden Strom irev aktiv zurückgedreht werden. Wenn die Backen nicht festkleben, wird dadurch die absolute Nullposition erreicht. Bei klebenden Backen hingegen weicht die erreicht Position ab, da die Ziehvorrichtung in den Eingriff kommen kann, wodurch die Backen den Aktuator am Rückdrehen hindern können. Zudem kann während des Reversierens die Veränderung der Kraft-Weg-Kennlinie beispielsweise indirekt durch Veränderungen in der Strom-Positions-Kennlinie des Motors oder bei Kraftmessung direkt anhand der gemessenen Kraft festgestellt werden. Dadurch kann das Festkleben der Backen detektiert werden. In einem weiteren Schritt kann wenn Backenkleben festgestellt wurde, ein definierter Maximalstrom zum Reversieren irev max gestellt werden (bei diesem Strom kann es sich um eine Deckelung des genutzten Stromwerts handeln, wobei der tatsächlich genutzt Strom auch unterhalb dieses Deckelwertes liegen kann). Dieser wird derart limitiert, dass weder die Bremse noch der Aktuator mechanisch beschädigt werden können. Dabei wird für die Bremse insbesondere die Festigkeit der Verklebung zwischen Belag und Belagträger herangezogen. Für den Aktuator ist die Festigkeit der Rückziehenden Kraftelemente (Ziehvorrichtung, Axiallager, ggf. asymmetrische Getriebeteile) zu berücksichtigen, welche die Kraft beim Rückziehen im Vergleich zur maximalen Aktuierungskraft limitieren können. Des Weiteren kann irev max von der Position des Aktuators abhängig gemacht werden. Wenn dieser sich, beispielsweise bei neuen Bremsbelägen, nahe an der absoluten Nullposition befindet kann der Strom reduziert werden. Dies ist notwendig, da in diesem Fall bei ruckartigem Lösen der verklebten Backen der Aktuator mit hoher Geschwindigkeit gegen seinen hinteren Endanschlag fahren könnte und den Aktuator beschädigen könnte.
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Optional kann in diesem Schritt auch ein nicht-konstanter Strom gestellt werden. Damit können beispielsweise impulsive Kraftspitzen („virtueller Hammerschlag“) oder Schwingungen erzeugt werden, welche die Klebung zwischen Belag und Trommel lösen können. Es kann detektiert werden, ob der maximalte Reversierstrom irev max ausreicht, um die verklebten Backen zu lösen oder nicht, da die erreichte Position des Aktuators abweichen kann. In einem weiteren Schritt kann beispielsweise durch ein äußerlich aufgebrachtes Antriebsmoment Scherbelastung in der Verklebung zwischen Backen und Aktuator auftreten. Das Antriebsmoment kann dann bei angetriebenen Rädern direkt über den Antrieb auf die Trommel oder bei nicht angetriebenen Rädern indirekt über den Reifen-Fahrbahn Kontakt übertragen werden. Falls das im vorherigen Schritt beschriebene Lösen durch den Reversierstrom nicht möglich ist, kann die Kombination aus Ziehen und zusätzlicher Scherbelastung durch ein gegen eine Begrenzung ansteigendes Antriebsmoment genutzt werden, um die Verklebung zwischen Backen und Aktuator zu lösen.
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Dadurch kann zwar, ein Löseschlag entstehen, welcher jedoch deutlich schwächer ausfällt, da das hierfür notwendige Antriebsmoment durch das zusätzliche Ziehen deutlich geringer ausfällt. Um Vorspringen des Fahrzeuges beim ruckartigen Lösen der festsitzenden Bremse zu verhindern oder verringern, kann das Antriebsmoment schwellend oder impulsartig aufgebracht werden. Durch den dadurch schnellen Momentenabbau kann eine große Fahrzeugbeschleunigung präventiv verhindert werden. Wenn eine Bewegung über die Drehzahlsensoren erkannt wird, kann das Fahrzeug aktiv mit E-Maschine und Radbremse gebremst werden, sodass keine große Fahrzeugbewegung oder ein Durchdrehen der Räder entsteht. Bei angetriebenen Achsen ist es optional möglich die Lösestrategie an einzelnen Rädern durchzuführen, wobei die anderen Räder festgebremst werden. Dadurch ist das Lösen auch im Stillstand möglich.
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Die Ziehvorrichtung kann sich auch durch die in Verbindung mit dem Verfahren genannten Merkmale und dessen Vorteile auszeichnen und umgekehrt. Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung der Ziehvorrichtung an einer elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung;
- 2 eine elektromechanische Fahrzeugbremsvorrichtung mit einer Ziehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8;
- 3 eineeine Kraft-Weg-(Fs-) Kennlinie für Trommelbremse; und
- 4 eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Betreiben einer Ziehvorrichtung.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Darstellung der Ziehvorrichtung 10 an einer elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung 12. Die elektromechanische Fahrzeugbremsvorrichtung 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Trommelbremsvorrichtung ausgeführt. Diese Ausführung ist dabei ohne Trommel dargestellt. Die Ziehvorrichtung 10 ist an einer Spreizeinheit14 angeordnet dargestellt. Die Spreizeinheit 14 drückt dargestellte Bremsbeläge 16, die auf jeweiligen Bremsträgern (Bremsbacken oder Bremsschuhe) 18 liegen, mit einer definierten Spannkraft gegen die Trommel.
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Die Spreizeinheit 14 wird in diesem Zustand durch einen oder mehrere nicht näher dargestellte Bremsaktuatoren bewegt, wobei die Bremsaktuatoren mittels eines ebenfalls nicht näher dargestelltem Verriegelungselement in dieser Position gehalten werden, sodass sie nicht zurückgedrückt werden können. Es ist jedoch vorstellbar, dass alternativ auch ein selbsthemmendes System vorgesehen wird. In einem fehlerfreien Lösevorgang reicht die Funktionsweise der entriegelten Bremsaktuatoren aus, um die Bremsbeläge 16 von der Innenwandung 20 (der Trommel der Trommelbremse) der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung 12 zu lösen, sodass die elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung 12 nunmehr in einem geöffneten Zustand vorliegt. Hierfür können beispielsweise Rückstellkräfte von dargestellten Rückstellfedern 22 ausreichen oder zusätzlich ein aktives Ansteuern der Bremsaktuatoren als ausreichend angesehen werden.
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Detektiert hingegen die Ziehvorrichtung 10 oder das Fahrzeug einen fehlerhaften Lösevorgang, beispielsweise aufgrund einer Verklebung der Bremsbeläge an der der Innenwandung 20 der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung 12, beispielsweise aufgrund adhäsiver Effekte im Zusammenhang mit aufgetretener Korrosion oder einer besonders tiefen Außentemperatur, so kann es sein, dass die normalen aktiven Reversiervorgänge der Bremsaktuatoren nicht ausreichen, um den Parkvorgang zu beenden.
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In diesem Fall ist vorgesehen, dass die vorgestellte Ziehvorrichtung 10 die nötige Unterstützung liefert, sodass fehlerfreie Lösevorgänge bei der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung 12 bewirkbar sind. Eine nicht näher dargestellte Steuereinrichtung mit Steuerprogramm ist dabei ausgelegt, nicht nur fehlerhafte Lösevorgänge der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung 12 zu detektieren, sondern darauffolgend ein ebenfalls nicht näher dargestelltes Ziehelement der Ziehvorrichtung 10 zum Zwecke der Manipulation der Bremsaktuatoren zu aktivieren, sodass fehlerfreie Lösevorgänge bei der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung 12 bewirkbar sind.
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2 zeigt eine elektromechanische Fahrzeugbremsvorrichtung 12 mit einer Ziehvorrichtung 10 nach einem der Ansprüche 1 bis 8. Die elektromechanische Fahrzeugbremsvorrichtung 12 kann beispielsweise als Trommelbremsvorrichtung oder als Betriebsbremsvorrichtung mit zusätzlichen Bremsaktuatoren ausgeführt sein.
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3 zeigt eine Kraft-Weg-(Fs-) Kennlinie für Trommelbremse.
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In 3 ist beispielhaft eine Kraft-Weg-(Fs-) Kennlinie für Trommelbremsen dargestellt. Die Fs-Kennlinie kann einen Lüftspielbereich, in dem nur die Kraft der Rückstellfeder überwunden werden umfassen, einen Übergangsbereich, in dem die Backen sich an die Trommel anlegen, einen Arbeitsbereich, in dem die Backen vollständig an der Trommel angelegt sind.
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Es kann ein Hystereseverhalten erkannt werden. Der angelegte Strom kann in einem Fall ausreichen um die Bremse zu lösen (Fall 1) und einmal nicht (Fall 2). Das ist erkennbar an der Tatsache dass bei Fall 2 nicht die Nullposition der Aktuatorauslenkung (X-Achse) erreicht wird.
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Für die Regelung des Trommelbremsaktuators kann beispielsweise eine gemessene Aktuierungskraft oder die Schätzung der Aktuierungskraft über Motorstrom und Position verwendet werden. Beim Kleben der Backen, nach dem Parken, verändert sich das Verhalten wie in 3 dargestellt. Anhand dieser Kennlinien wird die erfindungsgemäße Betriebsstrategie zum Lösen angewandt. Der dargestellte Kraftverlauf FA ist beispielhaft für eine Ausführung mit großem Spiel zwischen Druck- und Zugübertragungseinrichtung. Je nach umgesetztem Spiel verändert sich der Verlauf unterhalb des Punktes „Kraftniveau/Position stromlos (im Übergangsbereich)“ bezüglich des Aktuatorwegs, der benötigt wird, um ein Kraftniveau zu erreichen. Im Punkt Kraftniveau/Position stromlos ist die Bremse entriegelt aber nicht zurückgedrückt. Vom Punkt P0 (keine Kraft über die Ziehvorrichtung aber eine Auslenkung verbleibt) kann mit einem bestimmten Strom eine Kraft in negativer Richtung (Zurückdrehen) erzielt werden, wobei der Strom einmal ausreicht um die Bremse zu lösen und zurückzudrehen (zum Punkt P1) und einmal zwar eine Kraft in negativer Richtung auftritt aber die Bremse nicht bis zum Anfang zurückgedreht werden kann (Punkt P2) bzw. ein entsprechendes Spiel besteht.
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4 zeigt eine Blockdarstellung von Verfahrensschritten des Verfahrens zum Betreiben einer Ziehvorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Antriebssteuereinrichtung erfolgt ein Detektieren S1 mittels einer Ziehvorrichtung 10 nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ob ein fehlerhafter Lösevorgang an einer mit der Ziehvorrichtung 10 gekoppelten elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung 12 vorliegt; es folgt dann ein Aktivieren S2 der Ziehvorrichtung 10 in Abhängigkeit des detektierten fehlerhaften Lösevorgangs, sodass der detektierte fehlerhafte Lösevorgang hin zu einem fehlerfreien Lösevorgang bei der elektromechanischen Fahrzeugbremsvorrichtung 12 überführt wird.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.