DE102011016126A1

DE102011016126A1 - Technik zum Bestimmen des Verschleißzustands eines Bremsbelags

Info

Publication number: DE102011016126A1
Application number: DE201110016126
Authority: DE
Inventors: Benedikt Ohlig
Original assignee: Lucas Automotive GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2011-04-05
Filing date: 2011-04-05
Publication date: 2012-10-11

Abstract

Es wird eine Technik zum Bestimmen des Verschleißzustands eines Bremsbelags an einer Radbremse einer Kraftfahrzeugsbremsanlage beschrieben, wobei die Radbremse einen elektromechanischen Bremsaktuator besitzt. Die Technik umfasst das Erfassen eines ersten Parameters, der auf einen Betätigungsweg hinweist, den ein translatorisch bewegliches Betätigungsglied des Bremsaktuators während eines Betätigungsvorgangs zurücklegt, das Erfassen eines zweiten Parameters, der auf eine durch den Betätigungsvorgang auf die Radbremse ausgeübte Betätigungskraft hinweist, und das Bestimmen des Verschleißzustands aus dem ersten und zweiten Parameter.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft die Bestimmung des Verschleißzustands eines Bremsbelags einer Radbremse einer Kraftfahrzeugbremsanlage. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung hierzu.
Stand der Technik
In einer Radbremse wird durch Reibung zwischen einer Bremsscheibe oder einer Bremstrommel und einem damit in Reibkontakt stehenden Bremsbelag Bewegungsenergie abgebaut. Durch die Reibung sind die in Reibkontakt stehenden Komponenten der Radbremse einem ständigen Verschleiß unterworfen. Dies gilt insbesondere für den Bremsbelag, welcher zur Verstärkung des Reibkontakts aus speziellen Reibmittel umfassenden Materialien besteht.
Die Bremsfähigkeit der Radbremse hängt wesentlich vom Verschleißzustand des Bremsbelags ab. Um einen Fahrer frühzeitig auf eine Verminderung der Bremsfähigkeit aufmerksam zu machen, werden im Allgemeinen Bremsbelagverschleißsensoren eingesetzt. Diese überwachen die Dicke des Bremsbelags und signalisieren einem Fahrer, ob die Dicke des Bremsbelags eine für die Bremsfähigkeit kritische Minimaldicke unterschreitet.
Solche Bremsverschleißsensoren können dabei auf unterschiedliche Weise realisiert sein. Bekannt ist beispielsweise das Anbringen eines oder mehrerer elektrischer Leiter im Bremsbelag, welche durch Abtragung des Bremsbelags freigelegt werden und durch Berührung mit der Bremsscheibe einen Massekontakt erzeugen. Bei Eintreten des Massekontakts wird dann ein Warnsignal für den Fahrer ausgegeben. Bekannt ist auch die Realisierung eines Verschleißsensors in Form eines elektrischen Widerstands, wobei der Widerstandswert proportional zur Belagdicke ist.
Der Nachteil solcher Verschleißsensoren liegt in der teilweise aufwändigen Realisierung (bedingt durch die spezielle Materialwahl für die Sensoren, welche den hohen Betriebstemperaturen der Bremsbeläge standhalten müssen) und in der wenig präzisen Aussage über den Verschleißzustand des Bremsbelags. Beispielsweise kann die aktuelle Verschleißrate und ihre Auswirkung auf die Lebensdauer des Bremsbelags durch die oben genannten Sensoren nicht oder nur unzureichend ermittelt werden.
Kurzer Abriss
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen des Verschleißzustands eines Bremsbelags an einer Radbremse bereit zu stellen, welche die oben genannten Probleme und Nachteile beseitigen.
Hierfür wird ein Verfahren zum Bestimmen des Verschleißzustands eines Bremsbelags an einer Radbremse einer Kraftfahrzeugsbremsanlage bereitgestellt, wobei die Radbremse einen elektromechanischen Bremsaktuator besitzt und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen eines ersten Parameters, der auf einen Betätigungsweg hinweist, den ein translatorisch bewegliches Betätigungsglied des Bremsaktuators während eines Betätigungsvorgangs zurücklegt; Erfassen eines zweiten Parameters, der auf eine durch den Betätigungsvorgang auf die Radbremse ausgeübte Betätigungskraft hinweist; und Bestimmen des Verschleißzustands aus dem ersten und zweiten Parameter.
Der elektromechanischen Bremsaktuator der Radbremse kann dabei eingesetzt werden, um eine elektromechanische Feststellbremse und/oder eine Berganfahrhilfe zu realisieren. Dementsprechend liegt eine Betätigung der Radbremse durch den elektromechanischen Bremsaktuator immer dann vor, wenn die Feststellbremsfunktion und/oder Berganfahrhilfefunktion benutzt werden/wird. Der elektromechanische Bremsaktuator kann aber auch zur Realisierung einer „brake-by-wire”-Bremse eingesetzt sein. In diesem Fall wird die Radbremse mit Hilfe des elektromechanischen Bremsaktuators auch bei jedem Betriebsbremsvorgang betätigt.
Der Verschleißzustand kann aus der Steifigkeit der Radbremse durch Quotientenbildung auf der Grundlage des ersten und zweiten Parameters bestimmt werden. Die Steifigkeit ist hierbei ein Maß für den mechanischen Verformungswiderstand der Radbremse gegenüber einer von außen einwirkenden Kraft.
Bei Betätigung der Radbremse mit Hilfe des elektromechanischen Bremsaktuators wird über das Betätigungslied eine Betätigungskraft auf die Radbremse ausgeübt. Die Betätigungskraft kann dabei von der Steifigkeit der einzelnen Komponenten der Bremsanlage abhängen. Da die Bremsscheibe bzw. Bremstrommel und das Betätigungsglied wesentlich steifer als der Bremsbelag sind, wird die Bremsensteifigkeit im Wesentlichen durch den Bremsbelag bestimmt. Die Steifigkeit des Bremsbelags hängt dabei von der Dicke des Bremsbelags ab, so dass über die Steifigkeit die Dicke bzw. der Verschleißzustand des Bremsbelags bestimmt werden kann.
Zum Bestimmen des Verschleißzustands können während eines Betätigungsvorgangs jeweils wenigstens zwei Messwerte für den ersten Parameter und den zweiten Parameter erfasst werden. Der erste und zweite Parameter werden dann jeweils aus der Differenz zweier aufeinanderfolgender Messwerte bestimmt. Somit ist das Verfahren selbst kalibrierend, d. h., es sind keine vorgegebenen Referenzwerte bzw. Offset-Werte notwendig, um den auf den Betätigungsweg hinweisenden ersten Parameter und den auf die Betätigungskraft hinweisenden zweiten Parameter zu bestimmen.
Das Erfassen der Messwerte für den ersten und zweiten Parameter kann während eines Betätigungsvorgangs in einer vorgegebenen zeitlichen Abfolge erfolgen, welche der Betätigungsgeschwindigkeit angepasst sein kann. Alternativ hierzu können während des Betätigungsvorgangs mehrere Messwerte für den ersten und zweiten Parameter in Abhängigkeit der Zunahme der ausgeübten Betätigungskraft oder in Abhängigkeit des zurückgelegten Betätigungsweges erfasst werden. Beispielsweise können Messwerte für beide Parameter immer dann erfasst werden, wenn sich die Betätigungskraft gegenüber einen zuletzt erfassten Messwert um einen vorgegebenen Kraftbetrag geändert hat.
Die Messwerte für den ersten und zweiten Parameter können im Wesentlichen zeitgleich erfasst werden. Auf diese Weise kann eine eindeutige Zuordnung zwischen einer Wegänderung des Betätigungsgliedes und einer damit verbundenen Betätigungskraftänderung an der Radbremse erhalten werden.
Das Bestimmen des Verschleißzustands anhand der Messwerte des ersten und zweiten Parameters kann oberhalb eines vorgegebenen Betätigungskraftschwellenwertes erfolgen. Auf diese Weise kann der Verschleißzustand des Bremsbelags bei jedem Betätigungsvorgang unter genau den selben Betätigungskraftverhältnissen neu bestimmt werden.
Ferner können temperaturbedingte Änderungen der Steifigkeit der Radbremse kompensiert werden. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Temperatureinfluss auf die Steifigkeit des Bremsbelags mittels eines Temperatur-Models korrigiert wird.
Der Verschleißzustand der Radbremse kann während eines jeden Betätigungsvorgangs (beispielsweise beim Aktivieren der Feststellbremsfunktion oder Berganfahrhilfefunktion) ermittelt werden. Der Verschleißzustand kann ferner für jeden Betätigungsvorgang abgespeichert und mit früheren Verschleißzuständen verglichen werden. Auf diese Weise können aktuelle Verschleißraten (z. B. Verschleiß pro Wegeinheit) und/oder die Lebensdauer der Bremsbeläge bestimmt werden.
Der auf den Betätigungsweg hinweisende erste Parameter kann durch Erfassen der Motordrehzahl eines Antriebsmotors des elektromechanischen Bremsaktuators bestimmt werden. Hierbei kann ein Ripple Counter-Verfahren eingesetzt werden, bei dem kommutierungsbedingte Ripple im Motorstromsignal ausgewertet werden (beispielsweise durch Zählen der Ripple). Alternativ hierzu kann ein Drehwinkelsensor verwendet werden, um den bei der Drehbewegung des Antriebsmotors zurückgelegten Winkelbereich zu bestimmen. In einer weiteren Ausführungsform kann der durch das Betätigungsglied zurückgelegte Weg mittels eines Wegsensors direkt erfasst werden.
Der auf die Betätigungskraft hinweisende zweite Parameter kann durch Erfassen des Motorstroms des Antriebsmotors bestimmt werden. Die während einer Betätigung des elektromechanischen Bremsaktuators erfasste Stromaufnahme des Antriebsmotors kann somit als Maß für die erzeugte Betätigungskraft herangezogen werden. Alternativ hierzu kann die Betätigungskraft oder der Betätigungsdruck mittels eines Kraftsensors (kapazitiv, resistiv, piezoelektrisch, usw.) oder anderweitig bestimmt werden.
Die Erfindung sieht ferner ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zum Durchführen des hier beschriebenen Verfahrens vor, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Computereinrichtung ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt kann hierfür auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium (z. B. eine Speicherkarte oder einem Festspeicher) abgespeichert sein.
Ferner sieht die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung des Verschleißzustands eines Bremsbelags an einer Radbremse einer Kraftfahrzeugbremse vor, wobei die Radbremse einen elektromechanischen Bremsaktuator besitzt und wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: eine Einrichtung zum Erfassen eines ersten Parameters, der auf einen Betätigungsweg hinweist, den ein translatorisch bewegliches Betätigungsglied des Bremsaktuators während eines Betätigungsvorgangs zurücklegt; eine Einrichtung zum Erfassen eines zweiten Parameters, der auf eine durch den Betätigungsvorgang auf die Radbremse ausgeübte Betätigungskraft hinweist; und eine Einrichtung zum Bestimmen des Verschleißzustands aus dem ersten und zweiten Parameter.
Gemäß einer Ausführung kann die Vorrichtung zusätzlich eine Einrichtung zum Abspeichern des bestimmten Verschleißzustands und eine Einrichtung zum Vergleichen der abgespeicherten Verschleißzustände umfassen.
Ferner sieht die Erfindung eine Kraftfahrzeugbremsanlage vor, welche eine Radbremse mit einem elektromechanischen Bremsaktuator und die oben beschriebene Vorrichtung umfasst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der hier beschriebenen Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen und den nachfolgenden Zeichnungen. Es zeigen:
1 einen Querschnitt einer Kraftfahrzeugsbremsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
4a/b ein Weg-Druck-Diagramm für ein Betätigungsglied der Kraftfahrzeugbremsanlage mit und ohne Bremsbelag gemäß 1.
Detaillierte Beschreibung
1 zeigt einen Querschnitt einer Radbremse 10 einer Fahrzeugbremsanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Radbremse 10 umfasst einen elektromechanischen Bremsaktuator 2 und einen U-förmigen Bremssattel 4 zur Aufnahme einer Bremsscheibe. Die Bremsscheibe ist in 1 nicht dargestellt. Der Bremssattel 4 besitzt einen Shim 6 und eine erste und zweite Rückenplatte 8a, 8b zur jeweiligen Aufnahme eines Bremsbelags 9a, 9b. Die Bremsbeläge 9a, 9b stehen bei Betätigung der Radbremse 10 mit der Bremsscheibe in Reibkontakt.
Der Bremssattel 4 ist über die erste Rückenplatte 8a mit einem Hydraulikkolben 28 mechanisch gekoppelt, welcher bei Betätigung der Radbremse axial in Richtung der ersten Rückenplatte 8a bewegt wird, um so den an der ersten Rückenplatte 8a angeordneten Bremsbelag 9a gegen die Bremsscheibe zu drücken. Bei einem Betriebsbremsvorgang wird der Hydraulikkolben 28 hydraulisch durch einen in der Fahrzeugbremsanlage erzeugten Hydraulikdruck bewegt, während bei einem Feststellbremsvorgang oder bei Aktivierung der Berganfahrhilfefunktion der Hydraulikkolben mechanisch mit Hilfe eines Betätigungsgliedes 22 des elektromechanischen Bremsaktuators 2 bewegt wird.
Der elektromechanische Bremsaktuator 2 umfasst einen Antriebsmotor 14 zur Erzeugung eines Drehmoments, eine mit einer Antriebswelle 16 des Antriebsmotors 14 gekoppelte Getriebeeinheit 18, einen der Getriebeeinheit 18 nachgeschalteten abtriebsseitigen Zapfen 20 und das mit dem Abtriebszapfen 20 gekoppelte Betätigungsglied 22.
Die dem Antriebsmotor 14 nachgeschaltete Getriebeeinheit 18 ist als mehrstufiges Untersetzungsgetriebe ausgestaltet, um eine hohe Untersetzung und damit eine hohe Betätigungskraft an der Radbremse 10 zu erzeugen. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Getriebeeinheit 18 ein zweistufiges Planetengetriebe 19 zur Übertragung des erzeugten Drehmoments auf den abtriebsseitigen Zapfen 20. Der Zapfen 20 überträgt die Drehbewegung an das Betätigungsglied 22, welches als Spindelgetriebe mit einer Spindel 24 und einem Spindelschlitten 26 ausgebildet ist. Das Spindelgetriebe 22 wandelt in bekannter Weise die am Zapfen 20 abgegebene Drehbewegung in eine Linearbewegung um, wobei der Spindelschlitten 26 translatorisch in Richtung des Bremssattels 4 bewegt wird.
Die translatorische Bewegung des Spindelschlittens 26 wird über den Hydraulikkolben 28 auf die erste Rückenplatte 8a übertragen. Ferner wird die Bewegung des Spindelschlittens 26 über eine Umlenkeinrichtung 12 auf die zweite Rückenplatte 8b übertragen. Auf diese Weise wird durch das Betätigungsglied 22 an der Bremsscheibe eine Zuspannkraft oder ein Zuspanndruck erzeugt, welche(r) einerseits vom zurückgelegten Weg des Betätigungsgliedes 22 und andererseits von einer Steifigkeit der Radbremse 10 abhängt.
Die Steifigkeit, welche den Verformungswiderstand (Stauchungswiderstand) der Radbremse 10 bei Anlegen einer Betätigungskraft beschreibt, hängt von den einzelnen Komponenten der Radbremse 10, d. h. von der Steifigkeit der Bremsscheibe, des Bremsbelags 9a, 9b, der Rückenplatte 8a, 8b, des Gehäuses und des Betätigungsgliedes 20 ab. Da das als Metallteil ausgeführte Betätigungsglied 20, Rückenplatte 8a, 8b, Bremsscheibe und Gehäuse wesentlich steifer als der Bremsbelag 9a, 9b ist, wird die Steifigkeit im Wesentlichen durch die Steifigkeit des Bremsbelags 9a, 9b bestimmt.
Mit Bezug auf 2 wird nun eine Vorrichtung 100 zum Bestimmen des Verschleißzustands eines Bremsbelags 9a, 9b gemäß einem Ausführungsbeispiel erklärt.
Die Vorrichtung 100 umfasst einen ersten Sensor 102, einen zweiten Sensor 104, eine Ausleseeinheit 106, eine Bestimmungseinheit 108, eine Vergleichseinheit 110, eine Speichereinheit 112 und eine Prozessoreinheit 114. Die Prozessoreinheit 114 steuert hierbei die Abläufe zwischen den Einheiten 106, 108 und 110 untereinander sowie den Datentransfer zwischen diesen und der Speichereinheit 112. Die Ausleseeinheit 106, die Bestimmungseinheit 108, und die Vergleichseinheit 110 können anstelle von eigenständigen Einheiten auch Teil der Prozessoreinheit 114 sein.
Der erste Sensor 102 ist dazu ausgebildet, den Betätigungsweg zu erfassen, welchen der Spindelschlitten 26 des Spindelgetriebes 20 während einer Betätigung des elektromechanischen Bremsaktuators 2 zurücklegt. Der erste Sensor 102 ist hierbei als Ripple Detektor ausgebildet, welcher die Ripple im Motorstromsignal des Antriebsmotors 14 detektiert. Die Ripple-Zahl ist bekanntermaßen ein Maß für den zurückgelegten Betätigungsweg. Alternativ hierzu kann der Betätigungsweg durch Bestimmung des Motordrehwinkels mittels eines optionalen Motordrehzahlsensor 102a bestimmt werden. Die Translationsbewegung des Betätigungsglieds 22 folgt dabei aus dem bestimmten Drehwinkel und der bekannten Untersetzung des Getriebes 18 des elektromechanischen Bremsaktuators 2. Denkbar ist aber auch eine direkte Messung des Betätigungsweges mittels eines Wegsensors 102b.
Der zweite Sensor 104 ist dazu ausgebildet, eine Betätigungskraft (d. h. eine Zuspannkraft) an der Bremsscheibe zu erfassen, welche während des Betätigungsvorgangs durch die Verschiebung der Bremsbeläge 9a, 9b in Richtung der Bremsscheibe an der Radbremse 10 erzeugt wird. Alternativ kann auch ein Betätigungsdruck durch einen Drucksensor erfasst werden, welcher auf bekannte Weise in eine Betätigungskraft umgerechnet werden kann.
In Anlehnung an die DE 197 32 168 C1 ist der zweite Sensor 104 beispielsweise als Motorstromsensor 104a ausgebildet, welcher den für den Betätigungsvorgang erforderlichen Motorstrom am Antriebsmotor 14 erfasst. Die Motorstromaufnahme des Antriebsmotors 14 ist hierbei proportional zur aufgebrachten Betätigungskraft. Alternativ hierzu kann der zweite Sensor 104 auch als kapazitiver, piezoelektrischer oder resistiver Kraftsensor 104b ausgebildet sein. Der Kraftsensor 104b kann hierbei im Hydraulikkolben 28 oder direkt am Bremssattel 4 angeordnet sein. Anstelle eines Kraftsensors kann auch ein Drucksensor (z. B. im Hydraulikkolben 28) zur Bestimmung des Betätigungsdruckes implementiert sein.
Die Ausleseeinheit 106 ist dazu ausgebildet, die durch den ersten und zweiten Sensor 102, 104 erfassten Werte für den Betätigungsweg und die Betätigungskraft koordiniert auszulesen. Sie ist ferner dazu ausgebildet, Sensorwerte zu filtern und nur jene Werte an die Bestimmungseinheit 108 und/oder an die Speichereinheit 112 zu übergeben, welche oberhalb eines Betätigungskraftschwellenwertes erfasst werden.
Die Bestimmungseinheit 108 ist dazu ausgebildet, auf Basis der erfassten und ausgelesenen Werte des ersten Sensors 102 und des zweiten Sensors 104 den Verschleißzustand der Bremsbeläge 9a, 9b zu bestimmen. Die Bestimmungseinheit 108 bestimmt hierbei während eines jeden Betätigungsvorgangs den aktuellen Verschleißzustand und übergibt den aktuellen Verschleißzustandswert an die Speichereinheit 112.
Die Vergleichseinheit 110 ist dazu ausgebildet, abgespeicherte Verschleißzustände, welche bei früheren Betätigungen der Radbremse 10 (wie beispielsweise beim Aktivieren der Feststellbremsfunktion oder Berganfahrhilfefunktion) bestimmt wurden, zu vergleichen.
Die Speichereinheit 112 ist dazu ausgebildet, die durch den ersten und zweiten Sensor 102, 104 erfassten Messwerte zwischenzuspeichern und/oder abzuspeichern. Ferner ist die Speichereinheit 106 dazu ausgebildet, die durch die Bestimmungseinheit 108 bestimmten Verschleißzustände zu speichern.
Anhand der 3 und 4 wird nun ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen des Verschleißzustands des Bremsbelags 9a, 9b einer Radbremse 10 näher beschrieben. Hierbei wird das Verfahren exemplarisch anhand der in 1 dargestellten Radbremse 10 und der in 2 dargestellten Vorrichtung 100 erläutert.
Während eines Betätigungsvorgangs werden in einem ersten Schritt S1 mit Hilfe des ersten und zweiten Sensors 102, 104 Messwerte für den zurückgelegten Betätigungsweg und die dabei erzeugte Betätigungskraft erfasst und durch die Ausleseeinheit 108 laufend ausgelesen. Über die Ausleseeinheit 106 wird die Erfassung der Messwerte gesteuert. Sie sorgt beispielsweise dafür, dass die Messwerte beider Sensoren koordiniert und im Wesentlichen zeitgleich ausgelesen werden. Ferner bestimmt die Ausleseeinheit 106, mit welcher Frequenz (Auslesen nach bestimmten Zeit-, Betätigungsweg- oder Betätigungskraftintervallen) Messwerte während des Betätigungsvorganges ausgelesen werden und/oder welche Werte für eine zuverlässige Verschleißbestimmung der Bestimmungseinheit 108 übergeben werden. Die Ausleseeinheit 106 übergibt die während des Betätigungsvorganges nacheinander erfassten Messwertepaare für Betätigungsweg und Betätigungskraft/Betätigungsdruck dem Speicher 112 zum Zwischenspeichern oder direkt der Bestimmungseinheit 108 zur weiteren Verarbeitung.
Gemäß einer Variante übergibt die Ausleseeinheit 106 nur Betätigungskraft- oder Betätigungsdruckwerte (und dazu korrespondierende Betätigungswegwerte), welche einen vorgegebenen Betätigungskraft- oder Betätigungsdruckschwellenwert überschreiten. Durch diese Auswahl der erfassten Messwerte wird sicher gestellt, dass einerseits der Verschleißzustand bei jedem Betätigungsvorgang unter genau denselben Betätigungskraftverhältnissen bestimmt wird (wodurch die Genauigkeit der Verschleißbestimmung optimiert wird) und dass andererseits Verschleiß-unabhängige Bremseneffekt bei der Verschleißbestimmung ausgeblendet werden. Solche Bremseneffekte treten v. a. während der Anfangsphase eine Betätigungsvorganges auf und beeinflussen den Messbereich niedriger Betätigungskräfte. Zu den Verschleißunabhängigen Bremseneffekte zählen beispielsweise Setzeffekte der Radbremse bedingt durch das anfänglich zu überwindende Lüftspiel zwischen den Bremsbelägen 9a, 9b und der Bremsscheibe. Ist der Bremssattel 4 als Schwimmsattel ausgebildet, so beeinflusst ferner die durch die Umlenkeinrichtung 12 verzögerte Übertragung der translatorischen Betätigungsbewegung auf die zweite Bremsscheibe 9b die erfassten Messwerte (Schwimmsatteleffekt). Bei mittleren und höheren Betätigungskräften oder Betätigungsdrücken sind diese Bremseneffekte vernachlässigbar, so dass der Verschleißzustand aus den Messwerten genau bestimmt werden kann.
Die weitere Erläuterung der Verschleißbestimmung mittels der Bestimmungseinheit 108 erfolgt nun anhand von 4.
4a zeigt den während einer Betätigung des elektromechanischen Bremsaktuators 10 erfassten Betätigungsweg (Kolbenweg des Hydraulikkolbens 28) in Abhängigkeit vom erfassten Betätigungsdruck für eine Radbremse 10 ohne Bremsbelag 9a, 9b. Im Vergleich dazu zeigt 4b den Verlauf des Kolbenweges in Abhängigkeit des erfassten Betätigungsdrucks für eine Radbremse 10 mit Bremsbelag 9a, 9b, wobei zum besseren Vergleich der Betätigungsweg bei kleinen Betätigungsdrücken für beide Weg-Druck-Diagramme auf Null gesetzt wurde. Es ist hierbei unerheblich, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel anstelle der Betätigungskraft der Betätigungsdruck erfasst wird und in den 4a und 4b der Verlauf des Kolbenwegs in Abhängigkeit des erfassten Betätigungsdrucks dargestellt wird, da der Betätigungsdruck direkt proportional zur erzeugten Betätigungskraft ist. Die Betätigungskraft kann aus dem Betätigungsdruck und der bekannten Hydraulikkolbenfläche ermittelt werden. Alternativ kann anstelle des Betätigungsdrucks, die Betätigungskraft direkt aus der Motorstromaufnahme des Antriebsmotors 14 bestimmt werden.
Der Vergleich der in den 4a und 4b dargestellten Kurven macht den Einfluss des Bremsbelags 9a, 9b auf den Zusammenhang zwischen dem zurückgelegten Kolbenweg einerseits und dem dadurch erzeugten Kolbendruck unmittelbar klar. Während beispielsweise bei der Radbremse 10 ohne Bremsbelag 9a, 9b eine translatorische Bewegung des Betätigungsgliedes 22 von ca. 0.1 mm den Kolbendruck von 40 bar auf 100 bar ansteigen lässt, ist für dieselbe Druckänderung bei der Radbremse 10 mit nicht verschlissenem Bremsbelag 9a, 9b ein Kolbenweg von ca. 0.2 mm erforderlich. Die Radbremse 10 mit nicht verschlissenem Bremsbelag 9a, 9b ist somit stärker verformbar als die Radbremse 10 ohne Bremsbelag. Mit anderen Worten weist die Radbremse 10 ohne Bremsbelag 9a, 9b einen im Vergleich zur Radbremse 10 mit Bremsbelag 9a, 9b um einen Faktor 2 höheren Verformungswiderstand (Steifigkeit, C) auf.
Die Bestimmungseinheit 108 bestimmt in einem zweiten Schritt S2 die Steifigkeit (C_alt, C_neu) der Radbremse 10, indem sie jeweils mindestens zwei korrespondierende Messwerte für den Kolbenweg und den Betätigungsdruck (oder Betätigungskraft) aus dem Satz von hintereinander erfassten Messwerten auswählt und durch Differenzbildung die Betätigungsdruckänderung Δp (oder äquivalent dazu die Betätigungskraftänderung ΔF) in Abhängigkeit der Kolbenwegänderung Δx bestimmt (vgl. 4). Erfasste Messwerte, die einem Betätigungsdruck oder einer Motorstromaufnahme des Antriebsmotors 14 entsprechen, werden in entsprechende Betätigungskraftwerte überführt. Die Steifigkeit C_alt, C_neu ergibt sich dann aus dem Quotienten ΔF/Δx. Da ferner die Steifigkeit C_alt, C_neu eindeutig von der Dicke des Bremsbelags 9a, 9b abhängt, kann aus dem Zusammenhang zwischen der Kolbenwegänderung Δx und der damit einhergehenden Betätigungskraftänderung ΔF die Dicke und somit der Verschleißzustand der Radbremse 10 bestimmt werden.
Anschließend wird in einem dritten Schritt S3 der ermittelte aktuelle Verschleißzustand in der Speichereinheit 112 abgespeichert und/oder der Vergleichseinheit 110 zugeführt.
In einem darauffolgenden vierten Schritt S4 ermittelt die Vergleichseinheit 110 auf Basis des aktuellen und früherer ermittelter Verschleißzustände eine mittlere Verschleißrate für die Radbremse 10 (beispielsweise durch Angabe des Verschleißes pro zurückgelegter Wegeinheit) und berechnet daraus die Lebensdauer des Bremsbelags 9a, 9b.
Gemäß dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel ist es möglich den Belagverschleiß zuverlässig zu bestimmen, ohne einen expliziten Belagverschleißsensor zu verwenden. Ferner kann die Belagverschleißrate genau ermittelt werden und somit die Lebensdauer der Bremsbeläge abgeschätzt werden. Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens besteht darin, dass eine Kalibrierung des Betätigungsgliedes 22 zur genauen Bestimmung des Betätigungsweges entfallen kann, wenn nur Messwert-Differenzen (ΔF/Δx) in die Bestimmung eingehen.
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 19732168 C1 [0038]

Claims

Verfahren zum Bestimmen des Verschleißzustandes eines Bremsbelags (9a, 9b) an einer Radbremse (10) einer Kraftfahrzeugbremsanlage, wobei die Radbremse (10) einen elektromechanischen Bremsaktuator (2) besitzt und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Erfassen eines ersten Parameters, der auf einen Betätigungsweg hinweist, den ein translatorisch bewegliches Betätigungsglied (22) des Bremsaktuators (2) während eines Betätigungsvorganges zurücklegt; – Erfassen eines zweiten Parameters, der auf eine durch den Betätigungsvorgang auf die Radbremse (10) ausgeübte Betätigungskraft hinweist; und – Bestimmen des Verschleißzustandes aus dem ersten und zweiten Parameter.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verschleißzustand aus der Steifigkeit der Radbremse (10) durch Quotientenbildung auf der Grundlage des ersten und zweiten Parameters bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während des Betätigungsvorgangs jeweils wenigstens zwei Messwerte für den ersten Parameter und den zweiten Parameter erfasst werden und wobei der erste Parameter und der zweite Parameter jeweils aus der Differenz der zugeordneten beiden Messwerte bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Messwerte für den ersten und zweiten Parameter in einer vorgegebenen zeitlichen Abfolge oder in vorgegebenen Abständen der Betätigungskraftänderung erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und zweite Parameter im Wesentlichen zeitgleich erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verschleißzustand oberhalb eines Betätigungskraft-Schwellenwertes bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, ferner umfassend Kompensieren der Temperaturabhängigkeit der Steifigkeit der Radbremse (10) mittels eines Temperatur-Modells.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend Abspeichern des während eines jeden Betätigungsvorganges bestimmten Verschleißzustandes.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend Vergleichen der abgespeicherten Verschleißzustände und, basierend darauf, Berechnen eines mittleren Verschleißes pro Wegeinheit.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Parameter durch Erfassen der Motordrehzahl eines Antriebsmotors (14) des elektromechanischen Bremsaktuators (2) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der erste Parameter durch Erfassen des Betätigungsweges mittels eines Wegsensors (102b) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Parameter durch Erfassen des Motorstromes eines Antriebsmotors (14) des elektromechanischen Bremsaktuators (2) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der zweite Parameter durch Erfassen der Betätigungskraft mittels eines Kraftsensors (104b) bestimmt wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode zum Durchführen des Verfahrens nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Computereinrichtung ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 14, welches auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium abgespeichert ist.
Vorrichtung (100) zur Bestimmung des Verschleißzustandes eines Bremsbelags (9a, 9b) an einer Radbremse (10) einer Kraftfahrzeugbremsanlage, wobei die Radbremse (10) einen elektromechanischen Bremsaktuator (2) besitzt und wobei die Vorrichtung (100) folgendes umfasst: – eine Einrichtung zum Erfassen (102, 106) eines ersten Parameters, der auf einen Betätigungsweg hinweist, den ein translatorisch bewegliches Betätigungsglied (22) des Bremsaktuators (2) während eines Betätigungsvorganges zurücklegt; – eine Einrichtung zum Erfassen (104, 106) eines zweiten Parameters, der auf eine durch den Betätigungsvorgang auf die Radbremse (10) ausgeübte Betätigungskraft hinweist; und – eine Einrichtung zum Bestimmen (108) des Verschleißzustandes aus dem ersten und zweiten Parameter.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 16, ferner umfassend: – eine Einrichtung zum Abspeichern (112) des bestimmten Verschleißzustandes; und – eine Einrichtung zum Vergleichen (110) abgespeicherter Verschleißzustände.
Kraftfahrzeugbremsanlage, umfassend eine Radbremse (10) und eine Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 16 und 17.