DE102011007772B4

DE102011007772B4 - Verfahren zum Einstellen der von einer Feststellbremse ausgeübten Klemmkraft

Info

Publication number: DE102011007772B4
Application number: DE102011007772.3A
Authority: DE
Inventors: Frank Baehrle-Miller; Dieter Blattert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2024-03-28
Anticipated expiration: 2031-04-21
Also published as: DE102011007772A1; FR2974345A1; CN102745187B; CN102745187A

Abstract

Bei einem Verfahren zum Einstellen der von einer Feststellbremse ausgeübten Klemmkraft, die von einer elektromechanischen Bremsvorrichtung, welche einen elektrischen Bremsmotor umfasst, und bedarfsweise ergänzend von einer hydraulischen Bremsvorrichtung aufgebracht wird, wird der in der hydraulischen Bremsvorrichtung herrschende Vordruck ermittelt und für den Fall, dass der Vordruck für eine definierte Zeitdauer innerhalb eines zulässigen Wertebereichs liegt, ein hydraulischer Klemmkraftanteil zum Einstellen der gewünschten Klemmkraft berücksichtigt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen der von einer Feststellbremse ausgeübten Klemmkraft in einem Fahrzeug.
Stand der Technik
Es sind Feststell- bzw. Parkbremsen in Fahrzeugen bekannt, welche dazu dienen, eine das Fahrzeug im Stillstand dauerhaft festsetzende Klemmkraft zu erzeugen. Derartige Feststellbremsen können einen elektrischen Bremsmotor aufweisen, dessen Stellbewegung über einen Spindelantrieb auf einen Bremskolben wirkt, der Träger eines Bremsbelages ist und gegen eine Bremsscheibe verstellt wird. Eine derartige Feststellbremse wird beispielsweise in der DE 103 61 042 B3 beschrieben.
Bekannt ist es darüber hinaus, zur Klemmkraftunterstützung ergänzend den in einer hydraulischen Fahrzeugbremse, welche Bestandteil der Radbremse ist, erzeugten Hydraulikdruck einzusetzen, der ebenfalls auf den Bremskolben wirkt. In diesem Fall setzt sich die Klemmkraft aus einem elektromotorischen Anteil und einem hydraulischen Anteil zusammen.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuspann- bzw. Klemmkraft in der Feststellbremse eines Fahrzeugs in ökonomischer Weise bereitzustellen und zugleich die Belastung der Feststellbremse zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf eine elektromechanische Feststellbremse mit einem elektrischen Bremsmotor in einem Fahrzeug, über den eine elektromechanische Klemmkraft zum Festsetzen des Fahrzeugs im Stillstand erzeugbar ist. Die Rotationsbewegung des Bremsmotors wird über ein Stellglied, insbesondere eine Spindel in eine axiale Stellbewegung eines Bremskolbens umgesetzt, der Träger eines Bremsbelages ist, welcher gegen eine Bremsscheibe der Feststellbremse gepresst wird.
Die Feststellbremse ist zusätzlich zu der elektromechanischen Bremsvorrichtung mit einer hydraulischen Bremsvorrichtung versehen bzw. gekoppelt, über die bedarfsweise und ergänzend eine hydraulische Klemmkraft erzeugbar ist, so dass die Gesamt-Klemmkraft aus einem elektromechanischen Klemmkraftanteil und einem hydraulischen Klemmkraftanteil zusammensetzt. Bei der hydraulischen Bremsvorrichtung handelt es sich insbesondere um die hydraulische Fahrzeugbremse des Fahrzeugs, deren Hydraulikdruck unterstützend auf den Bremsko!ben wirkt.
Mit dem Betätigen der Feststellbremse wird generell ein elektromechanischer Klemmkraftanteil über den elektrischen Bremsmotor generiert, der unter bestimmten Bedingungen durch einen hydraulischen Klemmkraftanteil ergänzt wird. Dementsprechend schwankt der hydraulische Klemmkraftanteil, welcher über die hydraulische Bremsvorrichtung aufgebracht wird, zwischen null und einem Maxi malwert.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, soweit der hydraulische Klemmkraftanteil für das Bereitstellen der geforderten Soll-Klemmkraft berücksichtigt wird, der herrschende hydraulische Vordruck ausgenutzt, den der Fahrer mittels Bremspedalbetätigung aufbringt und unmittelbar hinter dem Hauptbremszylinder der hydraulischen Fahrzeugbremse anliegt. Es wird der in der hydraulischen Bremsvorrichtung herrschende Vordruck ermittelt und beim Bereitstellen der gewünschten Klemmkraft für den Fall berücksichtigt, dass der Vordruck für eine definierte Zeitdauer innerhalb eines zulässigen Wertebereichs liegt. Über die Berücksichtigung der Zeitdauer ist sichergestellt, dass dynamische Einflüsse, insbesondere beim Ausbreiten des Vordrucks vom Hauptbremszylinder zu den Radbremsen, zumindest weitgehend abgeklungen sind, so dass mit ausreichender Sicherheit gewährleistet ist, dass die Höhe des Vordrucks auch tatsächlich am Bremskolben anliegt. Der Vordruck wird mithilfe eines Drucksensors ermittelt. Die Dynamik in der Ausbreitung des Vordrucks bis zu den Radbremsen liegt in der Drosselwirkung der Bremsleitungen sowie der Ventile im hydraulischen Bremskreis, was zur Folge hat, dass der vom Fahrer aufgeprägte Vordruck zeitverzögert am Bremskolben anliegt. Derartige dynamische Einflüsse können durch Berücksichtigen der definierten Zeitdauer kompensiert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung wird der dem Vordruck entsprechende, hydraulische Klemmkraftanteil zum Einstellen der gewünschten Klemmkraft nur in Fällen berücksichtigt, in denen der Vordruck für die definierte Zeitdauer zumindest annähernd konstant ist bzw. innerhalb eines Werteintervalls liegt, das gegenüber einem Startwert des Vordrucks um definierte Werte nach oben und unten verschoben ist. Damit ist sichergestellt, dass ein vom Fahrer durch Betätigen des Bremspedals vorgegebener konstanter Vordruck in gleicher Höhe auch am Bremskolben anliegt.
Gemäß einer alternativen Ausführung ist es auch möglich, einen definierten, nicht-konstanten Vordruckverlauf, beispielsweise einen linearen Anstieg des Vordrucks, mit einem zugeordneten Wertebereich zu vergleichen und beim Bereitstellen der Gesamt-Klemmkraft zu berücksichtigen, soweit der Vordruckverlauf innerhalb des Wertebereichs liegt. Bei einem linearen Anstieg ist zwar aufgrund dynamischer Einflüsse der am Bremskolben anliegende Druck gegenüber dem Vordruckwert zeitverzögert, gleichwohl kann aufgrund der Linearität die Zeitverzögerung im Druckanstieg am Bremskolben ermittelt bzw. berücksichtigt werden. Grundsätzlich möglich ist dies auch bei nicht-linearen Verläufen des Vordrucks, soweit ein zulässiger Wertebereich zugeordnet werden kann und die zeitliche Verzögerung in der Ausbreitung des Drucks zum Bremskolben bekannt bzw. ermittelbar ist.
Die Zeitdauer, über die der Vordruck innerhalb des zulässigen Wertebereichs liegen muss, ist insbesondere ein systemspezifischer Wert, der an sich bekannt und vorgegeben ist. Der Wert kann konstant oder, gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung, von Zustands- oder Betriebsgrößen der Feststellbremse bzw. einem sonstigen Aggregat im Fahrzeug oder von Umgebungsbedingungen abhängig sein, insbesondere von der Temperatur. Bei höherer Umgebungs- bzw. Hydrauliktemperatur weist das Hydraulikfluid eine geringere Viskosität auf, so dass sich der Vordruck in kürzerer Zeit bis zum Bremskolben fortpflanzt und dementsprechend die definierte Zeitdauer reduziert sein kann.
Soweit Druckänderungen des Vordrucks innerhalb zu definierender Grenzwerte zulässig sind, wird zweckmäßigerweise nur im Fall einer Druckzunahme, nicht jedoch bei einer Druckabnahme des Vordrucks der hydraulische Klemmkraftanteil beim Bereitstellen der gewünschten Klemmkraft berücksichtigt. Dadurch ist sichergestellt, dass das geforderte Klemmkraftniveau mit dem notwendigen Beitrag über den hydraulischen Klemmkraftanteil auch tatsächlich bereitgestellt werden kann. Die Zunahme des Drucks kann zwar zu einer Klemmkraft führen, die die geforderte Soll-Klemmkraft übersteigt; dies ist jedoch für die Fahrzeugsicherheit ohne Einfluss. Bei einer Druckabnahme wäre dagegen der hydraulische Klemmkraftanteil reduziert, so dass unter Umständen die Soll-Klemmkraft nicht erreicht werden würde.
Des Weiteren ist es zweckmäßig, den hydraulischen Klemmkraftanteil nur für den Fall zu berücksichtigen, dass der Vordruck einen Druck-Schwellenwert überschreitet. Nur in diesem Fall kann über den Vordruck ein signifikanter hydraulischer Klemmkraftanteil bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird der hydraulische Klemmkraftanteil nur dann berücksichtigt, falls kein Eingriff über ein Fahrerassistenzsystem in die hydraulische Bremsvorrichtung durchgeführt wird. Bei dem Fahrerassistenzsystem handelt es sich beispielsweise um ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) oder ein Antiblockiersystem (ABS), bei dem selbsttätig Stellsignale zur Beeinflussung des hydraulischen Bremsdrucks und/oder eines Ventils im hydraulischen Bremskreis erzeugt werden. Falls derartige aktive bzw. passive Maßnahmen über das Fahrerassistenzsystem durchgeführt werden, die direkt oder indirekt den hydraulischen Bremsdruck beeinflussen, soll der hydraulische Klemmkraftanteil beim Bereitstellen der geforderten Klemmkraft nicht berücksichtigt werden, so dass die Soll-Klemmkraft vom elektrischen Klemmkraftanteil bereitgestellt werden muss.
Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, die Entscheidung, ob die Soll-Klemmkraft allein über den elektromechanischen Klemmkraftanteil oder ergänzend über den hydraulischen Klemmkraftanteil bereitgestellt wird, erst gefällt wird, wenn der elektromechanische Klemmkraftanteil einen Schwellenwert überschreitet.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft in einem Regel- bzw. Steuergerät im Fahrzeug ab, das Bestandteil des Feststellbremssystems sein kann.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

1 einen Schnitt durch eine elektromechanische Feststellbremse für ein Fahrzeug, bei der die Klemmkraft über einen elektrischen Bremsmotor erzeugt wird,
2 ein Ablaufdiagramm mit den Verfahrensschritten zum Einstellen der Klemmkraft.

In 1 ist eine elektromechanische Feststellbremse 1 zum Festsetzen eines Fahrzeugs im Stillstand dargestellt. Die Feststellbremse 1 umfasst einen Bremssattel 2 mit einer Zange 9, welche eine Bremsscheibe 10 übergreift. Als Stellglied weist die Feststellbremse 1 einen Elektromotor als Bremsmotor 3 auf, der eine Spindel 4 rotierend antreibt, auf der ein als Spindelmutter ausgeführtes Spindelbauteil 5 drehbar gelagert ist. Bei einer Rotation der Spindel 4 wird das Spindelbauteil 5 axial verstellt. Das Spindelbauteil 5 bewegt sich innerhalb eines Bremskolbens 6, der Träger eines Bremsbelags 7 ist, welcher von dem Bremskolben 6 gegen die Bremsscheibe 10 gedrückt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe 10 befindet sich ein weiterer Bremsbelag 8, der ortsfest an der Zange 9 gehalten ist.
Innerhalb des Bremskolbens 6 kann sich das Spindelbauteil 5 bei einer Drehbewegung der Spindel 4 axial nach vorne in Richtung auf die Bremsscheibe 10 zu bzw. bei einer entgegen gesetzten Drehbewegung der Spindel 4 axial nach hinten bis zum Erreichen eines Anschlags 11 bewegen. Zum Erzeugen einer Klemmkraft beaufschlagt das Spindelbauteil 5 die innere Stirnseite des Bremskolbens 6, wodurch der axial verschieblich in der Feststellbremse 1 gelagerte Bremskolben 6 mit dem Bremsbelag 7 gegen die zugewandte Stirnfläche der Bremsscheibe 10 gedrückt wird.
Die Feststellbremse wird erforderlichenfalls und ergänzend von einer hydraulischen Fahrzeugbremse unterstützt, so dass sich die Klemmkraft aus einem elektromotorischen Anteil und einem hydraulischen Anteil zusammensetzt. Bei der hydraulischen Unterstützung wird die dem Bremsmotor zugewandte Rückseite des Bremskolbens 6 mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid beaufschlagt.
In dem Ablaufdiagramm gemäß 2 sind die Verfahrensschritte zur Durchführung des Verfahrens zum Einstellen der Klemmkraft in einer Feststellbremse, welche eine elektromechanische Bremsvorrichtung und eine hydraulische Bremsvorrichtung umfasst, dargestellt. Zunächst wird das Verfahren im Schritt 20 gestartet, also der elektrische Bremsmotor der Feststellbremse zum Erzeugen einer elektromechanischen Klemmkraft F_N,el betätigt. Im nächsten Schritt 21 erfolgt die Abfrage, ob die elektromechanische Klemmkraft F_N,el einen zugeordneten Schwellenwert überschreitet. Diese Abfrage wird während des Klemmkraftaufbaus durchgeführt, wobei für den Fall, dass der Schwellenwert noch nicht erreicht ist, der Nein-Verzweigung („N“) folgend wieder zum Beginn der Abfrage gemäß Schritt 21 zurückgekehrt und die Abfrage in zyklischen Abständen erneut durchgeführt wird. Erst nachdem der Schwellenwert erreicht ist, wird der Ja-Verzweigung („Y“) folgend zum nächsten Verfahrensschritt 22 fortgefahren.
Im Schritt 22 erfolgt eine Abfrage, ob ein Fahrerassistenzsystem aktiv ist, das die hydraulische Fahrzeugbremse beeinflusst. Hierbei handelt es sich beispielsweise um ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), über das stabilisierende, Druck haltende oder abbremsende Funktionen durch einen entsprechenden Eingriff in die hydraulische Fahrzeugbremse durchgeführt werden. Sofern ein derartiger Eingriff in das hydraulische Bremssystem über ein Fahrerassistenzsystem vorliegt, wird der Ja-Verzweigung folgend zum Schritt 23 fortgefahren, gemäß dem die einzustellende Soll-Klemmkraft ausschließlich über die elektromechanische Bremsvorrichtung in der Feststellbremse bereitgestellt wird.
Ergibt dagegen die Abfrage im Verfahrensschritt 22, dass kein das hydraulische Bremssystem beeinflussendes Fahrerassistenzsystem aktiv ist, wird der Nein-Verzweigung folgend zum Schritt 24 fortgefahren, in welchem die weitere Abfrage erfolgt, ob der hydraulische Vordruck p_h,vor einen zugeordneten Druck-Schwellenwert überschreitet. Ist dies nicht der Fall, wird der Nein-Verzweigung folgend wieder zum Schritt 23 verfahren, in welchem die Klemmkraft ausschließlich auf elektromechanischem Wege bereitgestellt wird. Andernfalls wird der Ja-Verzweigung folgend zum nächsten Verfahrensschritt 25 fortgefahren, in welchem überprüft wird, ob der hydraulische Vordruck p_h,vor innerhalb eines zulässigen Wertebereichs liegt, insbesondere zumindest annähernd konstant ist. Ist dies nicht der Fall, wird der Nein-Verzweigung folgend wieder zum Verfahrensschritt 23 vorgerückt und die Klemmkraft ausschließlich auf elektromechanischem Wege durch Betätigung des elektrischen Bremsmotors bereitgestellt. Liegt dagegen der hydraulische Vordruck p_h,vor innerhalb des zulässigen Wertebereichs, wird der Ja-Verzweigung folgend zum nächsten Schritt 26 vorgerückt, in welchem die Soll-Klemmkraft in der Feststellbremse sowohl von der elektromechanischen Bremsvorrichtung als auch ergänzend von der hydraulischen Bremsvorrichtung bereitgestellt wird. Der hydraulische Klemmkraftanteil F_N,h richtet sich nach dem Vordruck p_h,vor, der sich nach Ablauf der definierten Zeitdauer bis zum Bremskolben ausgebreitet hat und diesen mit einer hydraulischen Kraft gegen die Bremsscheibe beaufschlagt.
Bei der Abfrage im Verfahrensschritt 25 wird überprüft, ob der Vordruck p_h,vor für eine definierte Zeitdauer Δt innerhalb des zulässigen Wertebereichs liegt. Nur in diesem Fall ist sichergestellt, dass sich der hydraulische Vordruck p_h,vor über das hydraulische Leitungssystem bis zum Bremskolben ausgebreitet hat und diesen mit einer entsprechenden hydraulischen Klemmkraft beaufschlagt. Die Zeitdauer Δt ist eine systemspezifische Größe, die an sich bekannt ist und als Funktion der Temperatur im Hydrauliksystem vorliegen kann, wobei mit höherer Temperatur die Zeitdauer reduziert wird und umgekehrt.
Grundsätzlich kommen sowohl lineare als auch nicht-lineare Anstiege des hydraulischen Vordrucks während der relevanten Zeitdauer in Betracht.

Claims

Verfahren zum Einstellen der von einer Feststellbremse (1) ausgeübten Klemmkraft (F_N), die von einer elektromechanischen Bremsvorrichtung, welche einen elektrischen Bremsmotor (3) umfasst, und bedarfsweise ergänzend von einer hydraulischen Bremsvorrichtung aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der in der hydraulischen Bremsvorrichtung herrschende Vordruck (p_h,vor) ermittelt wird und für den Fall, dass der Vordruck (p_h,vor) für eine definierte Zeitdauer (Δt) innerhalb eines zulässigen Wertebereichs liegt, ein dem Vordruck (p_h,vor) entsprechender hydraulischer Klemmkraftanteil (F_N,h) zum Einstellen der gewünschten Klemmkraft (F_N) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Vordruck (p_h,vor) entsprechende hydraulische Klemmkraftanteil (F_N,h) zum Einstellen der gewünschten Klemmkraft (F_N) berücksichtigt wird, wenn der Vordruck (p_h,vor) für die definierte Zeitdauer (Δt) zumindest annähernd konstant ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Zeitdauer (Δt), über die der Vordruck (p_h,vor) innerhalb des zulässigen Wertebereichs liegen muss, als systemspezifischer Wert vorgegeben ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Zeitdauer (Δt), über die der Vordruck (p_h,vor) innerhalb des zulässigen Wertebereichs liegen muss, temperaturabhängig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Klemmkraftanteil (F_N,h) nur für den Fall berücksichtigt wird, dass der Vordruck (p_h,vor) einen Druck-Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Druckänderungen des Vordrucks (p_h,vor) innerhalb zulässiger Grenzwerte nur im Fall einer Druckzunahme zur Berücksichtigung des hydraulischen Klemmkraftanteils (F_N,h) beim Einstellen der gewünschten Klemmkraft (F_N) führen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Klemmkraftanteil (F_N,h) zum Einstellen der gewünschten Klemmkraft (F_N) nicht berücksichtigt wird, falls über ein Fahrerassistenzsystem, ein Eingriff in die hydraulische Bremsvorrichtung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Klemmkraftanteil (F_N,h) zum Einstellen der gewünschten Klemmkraft (F_N) nicht berücksichtigt wird, falls über das Fahrerassistenzsystem der hydraulische Bremsdruck manipuliert wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Klemmkraftanteil (F_N,h) zum Einstellen der gewünschten Klemmkraft (F_N) nicht berücksichtigt wird, falls über das Fahrerassistenzsystem ein Stellventil im hydraulischen Bremskreis manipuliert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Klemmkraftanteil (F_N,h) zum Einstellen der gewünschten Klemmkraft (F_N) nur berücksichtigt wird, falls der in der elektromotorischen Bremsvorrichtung erzeugte elektrische Klemmkraftanteil (F_N,el) einen Schwellenwert überschreitet.
Regel- bzw. Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Feststellbremse in einem Fahrzeug mit einem Regel- bzw. Steuergerät nach Anspruch 11.