DE102022212048A1 - System for monitoring at least one brake of at least one wheel of a vehicle and a vehicle with such a device - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (10) zur Überwachung wenigstens einer Bremse (110) wenigstens eines Rades (120) eines Fahrzeugs (100), wobei das System (10) eine Verarbeitungseinheit (20) und einen Raddrehzahlsensor (30) zur Erfassung einer Drehzahl (32) des Rades (120) aufweist, wobei der Raddrehzahlsensor (30) an einem Radlager (130) des Rades (120) des Fahrzeugs (100) anbringbar ist und zudem einen Temperatursensor (35) aufweist, wobei die Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Temperaturmesswert (38) mittels des Temperatursensors (35) zu erfassen und eine dem Temperaturmesswert (38) zugeordnete Bremsentemperatur zu ermitteln.Zudem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug (100) mit solch einem System (10).The invention relates to a system (10) for monitoring at least one brake (110) of at least one wheel (120) of a vehicle (100), wherein the system (10) has a processing unit (20) and a wheel speed sensor (30) for detecting a speed (32) of the wheel (120), wherein the wheel speed sensor (30) can be attached to a wheel bearing (130) of the wheel (120) of the vehicle (100) and also has a temperature sensor (35), wherein the processing unit (20) is designed to detect at least one temperature measurement value (38) by means of the temperature sensor (35) and to determine a brake temperature associated with the temperature measurement value (38).The invention also relates to a vehicle (100) with such a system (10).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung wenigstens einer Bremse wenigstens eines Rades eines Fahrzeugs.The invention relates to a system for monitoring at least one brake of at least one wheel of a vehicle.

Eine solche Überwachung ist besonders wichtig, da die Bremse eine sicherheitsrelevante Komponente eines Fahrzeugs darstellt. Insbesondere eine überhitzte Bremse oder eine Bremse, dessen Bremsscheibe oder Bremsbelag, zu stark abgenutzt bzw. verschließen ist, können entsprechende Gefahren bergen, beispielsweise eine erhöhte Brand- oder Unfallgefahr.Such monitoring is particularly important because the brake is a safety-relevant component of a vehicle. In particular, an overheated brake or a brake whose brake disc or brake pad is too worn or clogged can pose corresponding risks, for example an increased risk of fire or accident.

Um einen Verschleiß der Bremse, und insbesondere von dessen Bremsscheibe oder Bremsbelag, zu überwachen, gibt es im Stand der Technik eine akustische und eine elektronische Verschleißüberwachung, welche jedoch zusätzliche Bauelemente benötigen.In order to monitor wear of the brake, and in particular of its brake disc or brake pad, there is an acoustic and an electronic wear monitoring system in the state of the art, which, however, require additional components.

Die akustische Verschleißüberwachung ist rein mechanisch aufgebaut und wird in Form eines Kratzbleches auf der Trägerplatte des Bremsbelages angebracht. Bei erreichter Verschleißgrenze kommt es beim Bremsen zum Kontakt des Kratzbleches mit der Bremsscheibe. Durch den Kontakt und die Rotation der Bremsscheibe wird ein unangenehmes Quietschgeräusch erzeugt.The acoustic wear monitoring is purely mechanical and is attached to the carrier plate of the brake pad in the form of a scraper plate. When the wear limit is reached, the scraper plate comes into contact with the brake disc when braking. The contact and rotation of the brake disc generates an unpleasant squeaking noise.

Die elektronische Verschleißüberwachung besteht aus einem Verschleißanzeiger im Bremsbelag, einem Schaltkreis und einer Warnanzeige im Armaturenbrett. Wenn die Verschleißgrenze am Bremsbelag erreicht ist, wird der im Bremsbelag eingebettete Warnkontakt durchgeschliffen. Dadurch schließt sich der Stromkreis und die Warneinrichtung leuchtet. Je nach Aufbau des Bremssystems können je Bremse ein entsprechender Warnkontakt verbaut sein.The electronic wear monitoring system consists of a wear indicator in the brake pad, a circuit and a warning display in the dashboard. When the wear limit on the brake pad is reached, the warning contact embedded in the brake pad is ground through. This closes the circuit and the warning device lights up. Depending on the design of the braking system, a corresponding warning contact can be installed for each brake.

Des Weiteren erfolgt im Stand der Technik eine Temperaturüberwachung durch ein Abschätzen der Temperatur abhängig von Bremsanzahl und Bremsdauer. Furthermore, the state of the art provides temperature monitoring by estimating the temperature depending on the number of brakes and the braking duration.

Diese Abschätzung weist jedoch eine Toleranz von 100K auf und ist somit nicht sehr exakt. Eine Überhitzung der Bremse kann gegebenenfalls zu einem Brand umliegender Fahrzeugkomponenten führen, wodurch wiederum eine Unfallgefahr des fahrenden Fahrzeugs deutlich erhöht wird. Auch kann eine Überhitzung der Bremse auf eine eingeklemmte Bremse hinweisen, wodurch das Fahrzeug gegebenenfalls nicht mehr wie gewünscht gelenkt werden kann.However, this estimate has a tolerance of 100K and is therefore not very precise. Overheating of the brake can lead to a fire in surrounding vehicle components, which in turn significantly increases the risk of an accident for the moving vehicle. Overheating of the brake can also indicate a jammed brake, which may mean that the vehicle can no longer be steered as desired.

Diese genannten Probleme sollen durch die Erfindung gelöst werden.These problems are to be solved by the invention.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung wenigstens einer Bremse wenigstens eines Rades eines Fahrzeugs, wobei das System eine Verarbeitungseinheit und einen Raddrehzahlsensor zur Erfassung einer Drehzahl des Rades aufweist, wobei der Raddrehzahlsensor an einem Radlager des Rades des Fahrzeugs anbringbar ist und zudem einen Temperatursensor aufweist, wobei die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Temperaturmesswert mittels des Temperatursensors zu erfassen und eine dem Temperaturmesswert zugeordnete Bremsentemperatur zu ermitteln. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Temperatur recht genau erfasst werden kann. Zudem kann hierbei auf die ohnehin vorhandene Sensorik des Raddrehzahlsensors eines ESP(Elektronisches Stabilitätsprogramm)-Systems zurückgegriffen werden und es ist kein separater Temperatursensor notwendig, wodurch die Kosten und der Aufwand zur Bereitstellung des Systems gering gehalten werden können. Anhand der ermittelten Bremsentemperatur kann dann beispielsweise eine Auswertung über die Funktionsfähigkeit der zugehörigen Bremse erfolgen.The invention relates to a system for monitoring at least one brake of at least one wheel of a vehicle, the system having a processing unit and a wheel speed sensor for detecting a wheel speed, the wheel speed sensor being attachable to a wheel bearing of the wheel of the vehicle and also having a temperature sensor, the processing unit being set up to detect at least one temperature measurement value using the temperature sensor and to determine a brake temperature associated with the temperature measurement value. The advantage here is that the temperature can be detected quite precisely. In addition, the existing sensor technology of the wheel speed sensor of an ESP (Electronic Stability Program) system can be used and no separate temperature sensor is necessary, which means that the costs and effort for providing the system can be kept low. Based on the determined brake temperature, for example, an evaluation of the functionality of the associated brake can then be carried out.

Das Fahrzeug kann beispielsweise ein PKW, ein LKW oder auch ein insbesondere motorisiertes Zweirad sein.The vehicle can be, for example, a car, a truck or even a motorized two-wheeler.

Unter Bremse ist eine Fahrzeugkomponente zu verstehen, die zur Verringerung bzw. Begrenzung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs dient. Sie funktioniert typischerweise durch die Umwandlung der zugeführten Bewegungsenergie über Reibung in Wärmeenergie. Die in Fahrzeugen weitaus am häufigsten verwendeten Bremsenarten sind die Scheibenbremse und die Trommelbremse. Die Trommelbremse verfügt über ein zylinderförmiges umlaufendes Gehäuse (Trommel), an das beim Bremsen innen oder außen liegende, feststehende Bremsbacken gepresst werden. Die Scheibenbremse weist eine auf der Welle mitlaufende Bremsscheibe auf, an die die Bremsbeläge beidseitig gepresst werden.
Unter Überwachung ist zu verstehen, dass wenigstens ein Parameter der Bremse bestimmt wird, welcher insbesondere etwas über die Funktionsfähigkeit aussagt oder mit dessen Hilfe eine solche Aussage herleitbar ist.A brake is a vehicle component that serves to reduce or limit the speed of the vehicle. It typically works by converting the kinetic energy supplied into heat energy via friction. The most commonly used types of brake in vehicles are the disc brake and the drum brake. The drum brake has a cylindrical, circumferential housing (drum) to which fixed, internal or external brake pads are attached when braking. The disc brake has a brake disc that runs along the shaft and onto which the brake pads are pressed on both sides.
Monitoring means that at least one parameter of the brake is determined which, in particular, says something about its functionality or with the help of which such a statement can be derived.

Die Verarbeitungseinheit kann beispielsweise als Mikrocontroller ausgestaltet sein. Insbesondere kann das ESP-Steuergerät als zentrale Verarbeitungseinheit des erfindungsgemäßen Systems dienen. Dies bietet den Vorteil, dass die Verarbeitungseinheit auch auf weitere Fahrzeugparameter schnell und einfach Zugriff hat.The processing unit can be designed as a microcontroller, for example. In particular, the ESP control unit can serve as the central processing unit of the system according to the invention. This offers the advantage that the processing unit also has quick and easy access to other vehicle parameters.

Ein Raddrehzahlsensoren besteht typischerweise aus einem hermetisch mit Kunststoff vergossenen Silizium-Schaltkreis, der im Sensorkopf sitzt. Hierbei können beispielsweise Schaltkreise mit Hall-Technologie verwendet werden, bei denen ein Hall-Messelement, ein Signalverstärker und eine Signal-Aufbereitung monolithisch integriert sind. Der Schaltkreis des Sensors ist dem ständig wechselnden Magnetfeld des rotierenden Encoders, der entweder ein Multipol oder ein Stahlrad sein kann, ausgesetzt. Für die Anwendung am Stahlgeberrad wird im Sensor ein Magnet benötigt.A wheel speed sensor typically consists of a silicon circuit hermetically sealed with plastic that is located in the sensor head. For example, circuits with Hall technology can be used here, in which a Hall measuring element, a signal amplifier and signal conditioning are monolithically integrated. The sensor circuit is exposed to the constantly changing magnetic field of the rotating encoder, which can be either a multipole or a steel wheel. A magnet is required in the sensor for use on the steel encoder wheel.

Der Schaltkreis erzeugt wiederum eine wechselnde Spannung, die proportional zum wechselnden Magnetfeld ist. Die sinusförmige Spannungskurve wird in ein wechselndes digitales Ausgangssignal umgewandelt. Die Drehzahlinformation wird als eingeprägte Spannung in Form von Rechteckimpulsen übertragen. Die Frequenz der Spannungsimpulse ist proportional zur Raddrehzahl. Prinzipiell wäre hierbei auch eine Übertragung als Stromimpulse vorstellbar.The circuit in turn generates an alternating voltage that is proportional to the changing magnetic field. The sinusoidal voltage curve is converted into an alternating digital output signal. The speed information is transmitted as an impressed voltage in the form of rectangular pulses. The frequency of the voltage pulses is proportional to the wheel speed. In principle, transmission as current pulses would also be conceivable.

Unter Temperatursensor ist insbesondere ein elektrisches oder elektronisches Bauelemente zu verstehen, welches ein elektrisches Signal als Maß für die Temperatur liefert.A temperature sensor is an electrical or electronic component that provides an electrical signal as a measure of the temperature.

Unter zugeordnete Bremsentemperatur ist eine Temperatur an einem Bauteil der Bremse, beispielsweise der Bremsschreibe oder dem Bremsbelag, zu verstehen, welche in einer Messreihe abhängig von einem mittels des Temperatursensors am Radlager erfassten Temperaturmesswert bestimmt und in einer Tabelle abgespeichert wurde. Hierbei wird die Wärme der Bremse an das Radlager weitergegeben, wobei jedoch typischerweise der Temperaturmesswert am Radlager aufgrund von Wärmeverlusten etwas gering als die eigentliche Bremsentemperatur ist. Basierend auf der hinterlegten Tabelle kann dann beispielsweise sehr einfach ermittelt werden, welcher Temperaturmesswert des Radlagers für welche Bremsentemperatur steht.The assigned brake temperature is a temperature on a component of the brake, for example the brake disc or the brake pad, which was determined in a series of measurements based on a temperature measurement value recorded by the temperature sensor on the wheel bearing and saved in a table. The heat from the brake is passed on to the wheel bearing, although the temperature measurement value on the wheel bearing is typically slightly lower than the actual brake temperature due to heat losses. Based on the stored table, it is then very easy to determine, for example, which temperature measurement value of the wheel bearing corresponds to which brake temperature.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Bremsentemperatur ein Verschleißvolumen der Bremse des Rades des Fahrzeugs zu bestimmen. Vorteilhaft ist hierbei, dass dies eine einfache Möglichkeit darstellt, ein Verschleißvolumen der entsprechenden Bremse zu bestimmen. Anhand des ermittelten Verschleißvolumens kann beispielsweise eine Auswertung über die Funktionsfähigkeit der zugehörigen Bremse erfolgen. Insbesondere kann durch das erfindungsgemäße System das Verschleißvolumen sowohl von einer Scheibenbremse als auch bei Trommelbremsen gemessen werden.One embodiment of the invention provides that the processing unit is set up to determine a wear volume of the brake of the wheel of the vehicle depending on the brake temperature. The advantage here is that this represents a simple way of determining a wear volume of the corresponding brake. Based on the determined wear volume, for example, an evaluation of the functionality of the associated brake can be carried out. In particular, the system according to the invention can measure the wear volume of both a disc brake and drum brakes.

Unter Verschleißvolumen ist das seit Beginn der Messung abgenutzte Volumen einer Bremse eines Rads zu verstehen und somit ein Materialverlust aus der Oberfläche eines festen Körpers, hervorgerufen durch mechanische Ursachen.Wear volume is the volume of a wheel brake that has been worn away since the start of the measurement and thus a loss of material from the surface of a solid body caused by mechanical causes.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, das Verschleißvolumen der Bremse in Abhängigkeit von einer der Bremsentemperatur zugeordneten Bremsverschleißkennzahl und einer der Bremsentemperatur zugeordneten Reibungszahl zu bestimmen.One embodiment of the invention provides that the processing unit is designed to determine the wear volume of the brake as a function of a brake wear index associated with the brake temperature and a friction coefficient associated with the brake temperature.

Vorteilhaft ist hierbei, dass dies eine schnelle und zuverlässige Methode zur Bestimmung des Verschleißvolumens darstellt, welche eine entsprechende Temperaturabhängigkeit berücksichtigt. Insbesondere kann die Temperaturabhängigkeit hierbei über entsprechende Kennlinienfelder, in welchen die Bremsverschleißkennzahl und die Reibungszahl abhängig von einer jeweiligen Bremsentemperatur hinterlegt sind, simpel dargestellt und genutzt werden. Hierbei kann insbesondere das Verschleißvolumen des Bremsbelags oder der Bremsscheibes ermittelt werden, je nachdem welche Reibungs- und Verschleißkennzahlen abgespeichert sind und zur Ermittlung des Verschleißvolumens herangezogen werden sollen.The advantage here is that this is a quick and reliable method for determining the wear volume, which takes a corresponding temperature dependency into account. In particular, the temperature dependency can be easily displayed and used via corresponding characteristic fields in which the brake wear index and the friction coefficient are stored depending on the respective brake temperature. In particular, the wear volume of the brake pad or the brake disc can be determined, depending on which friction and wear indexes are stored and are to be used to determine the wear volume.

Das von der Bremsentemperatur abhängige Verschleißvolumen der Bremse lässt sich beispielsweise mittels folgender Formel bestimmen: $$\Delta V\left(\text{Temp}\right)=\left[k\left(\text{Temp}\right)\ast r_m\ast \mathrm{\mu }\left(\text{Temp}\right)\ast p\ast A_d\ast \omega \ast t_b\ast {\text{Z}}_{\text{B}}\right]/\left[2\ast 3600\ast {10}^3\right]$$

wobei die einzelnen Parameter wie folgt definiert sind und die in Klammer aufgeführten physikalische Einheiten aufweisen:

• ΔV = Verschleißvolumen [cm³]
• Temp = Bremsentemperatur [°C]
• k = Verschleißkennzahl [cm³/kWh]
• r_m = mittlerer Reibradius [cm]
• µ = Reibungskennzahl [N/N]
• p = hydraulischer Bremsdruck [N/cm²]
• A_d = Bremssattelkolbenfläche [cm²]
• ω = Drehgeschwindigkeit des Rades [1/s]
• t_b = Bremszeit [s]
• Z_B = Bremsfolgezahl

The wear volume of the brake, which depends on the brake temperature, can be determined using the following formula: $$\Delta V\left(\text{Temp}\right)=\left[k\left(\text{Temp}\right)\ast r_m\ast \mathrm{\mu }\left(\text{Temp}\right)\ast p\ast A_d\ast \omega \ast t_b\ast {\text{Z}}_{\text{B}}\right]/\left[2\ast 3600\ast {10}^3\right]$$

where the individual parameters are defined as follows and have the physical units listed in brackets:

• ΔV = wear volume [cm ³ ]
• Temp = brake temperature [°C]
• k = wear index [cm ³ /kWh]
• r _m = average friction radius [cm]
• µ = friction coefficient [N/N]
• p = hydraulic brake pressure [N/cm ² ]
• A _d = brake caliper piston area [cm ² ]
• ω = rotational speed of the wheel [1/s]
• t _b = braking time [s]
• Z _B = braking sequence number

Die Parameter sollten vorab über eine Testreihe oder auch über entsprechende Auswertungen der Fahrzeugdaten bestimmt, abgespeichert und der Verarbeitungseinheit zur späteren Ermittlung des Verschleißvolumens zur Verfügung gestellt werden oder aber über zusätzliche Sensorik, welche beispielweise ein entsprechendes ESP-System bereits aufweist, je nach Bedarf ermittelt werden.The parameters should be determined in advance via a series of tests or via corresponding evaluations of the vehicle data, saved and made available to the processing unit for later determination of the wear volume or determined as required via additional sensors, which a corresponding ESP system, for example, already has.

Die Verschleißkennzahl ist das innerhalb einer Messreihe unter einer definierten Belastung und abhängig von einer entsprechenden Bremsentemperatur während Bremsungen ermittelte Verschleißvolumen des Belages bzw. des metallischen Reibpartners, bezogen auf die eingebrachte Reibarbeit. Die Verschleißkennzahlen des Belages können hierbei nach einem bekannten Verfahren bestimmt und unter Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit in entsprechende Kennlinienfelder abgespeichert werden.
Ebenso kann die Reibungskennzahl entsprechend abhängig von der Bremsentemperatur in einer Messreihe bestimmt und unter Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit in entsprechende Kennlinienfelder abgespeichert werden.The wear index is the wear volume of the lining or the metallic friction partner determined within a series of measurements under a defined load and depending on a corresponding brake temperature during braking, based on the friction work introduced. The wear indexes of the lining can be determined using a known method and stored in corresponding characteristic fields taking the temperature dependency into account.
Likewise, the friction coefficient can be determined depending on the brake temperature in a series of measurements and stored in corresponding characteristic curve fields taking the temperature dependence into account.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit vom Verschleißvolumen ein Warnsignal zu erzeugen und auszugeben, insbesondere falls das Verschleißvolumen einen vorgegebenen Bremsenverschleiß-Schwellenwert überschreitet.
Vorteilhaft ist hierbei, dass das Warnsignal dazu genutzt werden kann, den Fahrzeugführer auf eine abgenutzte Bremse hinzuweisen, damit dieser die Bremse beispielsweise warten lassen kann. Hierbei kann das Warnsignal zum Beispiel von der Verarbeitungseinheit an ein entsprechendes Kombiinstrument des Fahrzeugs übermittelt werden, welches wiederum dem Fahrer ein akustisches oder optisches Signal mit der entsprechenden Warnung zukommen lässt.A further embodiment of the invention provides that the processing unit is designed to generate and output a warning signal depending on the wear volume, in particular if the wear volume exceeds a predetermined brake wear threshold value.
The advantage here is that the warning signal can be used to alert the driver to a worn brake so that he can have the brake serviced, for example. The warning signal can be transmitted from the processing unit to a corresponding instrument cluster in the vehicle, which in turn sends the driver an acoustic or visual signal with the corresponding warning.

Der Bremsenverschleiß-Schwellenwert wird hierbei beispielsweise so gewählt, dass ein anfängliches Bremsscheibenvolumen abzüglich des Bremsenverschleiß-Schwellenwert noch einen minimales Bremsscheibenvolumen als Verschleißgrenze darstellt, welche noch als unkritisch bzgl. der zuvor geschilderten Gefahren genannt werden kann. Beim Scheibenbremsbelag gilt als typische Verschleißgrenze beispielsweise eine Dicke von 2mm.The brake wear threshold is chosen in such a way that an initial brake disc volume minus the brake wear threshold still represents a minimum brake disc volume as a wear limit, which can still be described as non-critical with regard to the risks described above. For example, a thickness of 2 mm is considered a typical wear limit for disc brake pads.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das System dazu eingerichtet ist, Temperaturmesswerte als ein amplitudenmoduliertes oder pulsweitenmoduliertes Rechtecksignal vom Raddrehzahlsensor an die Verarbeitungseinheit zu übermitteln, wobei insbesondere eine mittels des Raddrehzahlsensors erfasste Drehzahl in Abhängigkeit von einer Periodendauer des Rechtecksignals abbildbar ist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass sowohl die Drehzahl als auch die Temperaturmesswerte über eine einzige Leitung vom Raddrehzahlsensor an die Verarbeitungseinheit übermittelt werden können. Hierdurch wird der Verkabelungsaufwand für das System entsprechend gering gehalten, wodurch wiederum die Kosten des System reduziert werden können.According to one embodiment of the invention, it is provided that the system is set up to transmit temperature measurement values as an amplitude-modulated or pulse-width-modulated square-wave signal from the wheel speed sensor to the processing unit, wherein in particular a speed detected by means of the wheel speed sensor can be mapped as a function of a period of the square-wave signal.
The advantage here is that both the speed and the temperature measurements can be transmitted from the wheel speed sensor to the processing unit via a single line. This eliminates the need for wiring The effort required to develop the system is kept low, which in turn reduces the costs of the system.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einer Bremsanzahl und einer jeweiligen Bremsdauer einen Temperaturschätzwert zu bestimmen und den Temperaturschätzwert mit der Bremsentemperatur zu vergleichen.
Vorteil ist hierbei, dass dies eine einfache Möglichkeit darstellt, die ermittelte Bremsentemperatur zu plausibilisieren. Weichen der Temperaturschätzwert und die Bremsentemperatur stark voneinander ab, insbesondere mehr als die jeweiligen Toleranzgrenzen der beiden Ermittlungsverfahren, kann davon ausgegangen werden, dass irgendwo ein Fehler im System vorliegt.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the processing unit is configured to determine a temperature estimate as a function of a number of brakes and a respective braking duration and to compare the temperature estimate with the brake temperature.
The advantage here is that it is a simple way to check the plausibility of the determined brake temperature. If the temperature estimate and the brake temperature differ greatly from each other, especially more than the respective tolerance limits of the two determination methods, it can be assumed that there is an error somewhere in the system.

Der Temperaturschätzwert sollte ebenfalls vorab durch eine entsprechende Messreihe ermittelt und in einem Kennlinienfeld hinterlegt werden. Hierbei gibt der Temperaturschätzwert insbesondere die Bremsentemperatur abhängig von einer Anzahl an Bremsvorgängen und den jeweiligen Bremsdauern an.The temperature estimate should also be determined in advance by means of a corresponding series of measurements and stored in a characteristic curve field. The temperature estimate indicates in particular the brake temperature depending on the number of braking operations and the respective braking durations.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, den erfassten Temperaturmesswert und/oder die Bremsentemperatur mit einem vorgegebenen Temperatur-Schwellenwert zu vergleichen, und in Abhängigkeit von dem Vergleich ein weiteres Warnsignal zu erzeugen und auszugeben, insbesondere falls der Temperaturmesswert und/oder die Bremsentemperatur den Temperatur-Schwellenwert überschreitet.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the processing unit is set up to compare the detected temperature measurement value and/or the brake temperature with a predetermined temperature threshold value and, depending on the comparison, to generate and output a further warning signal, in particular if the temperature measurement value and/or the brake temperature exceeds the temperature threshold value.

Vorteil ist hierbei, dass dies eine einfache Möglichkeit darstellt, um ein technisches Problem wie beispielsweise eine überhitzte Bremse zu detektieren. Ursache für solch eine Überhitzung kann beispielsweise eine eingeklemmte Bremse, beispielsweise der Bremsschläuche oder der Bremsbeläge, oder auch ein überhitztes Radlager sein. Eine solche Überhitzung kann erfindungsgemäß schnell und zuverlässig erkannt werden, wodurch auf eine entsprechende Gefahrenentstehung hingewiesen werden kann.The advantage here is that this is a simple way to detect a technical problem such as an overheated brake. The cause of such overheating can be, for example, a jammed brake, for example the brake hoses or the brake pads, or an overheated wheel bearing. Such overheating can be detected quickly and reliably according to the invention, which can indicate a corresponding danger.

Der Temperatur-Schwellenwert sollte hierbei derartig gewählt werden, dass ab dieser Temperatur eine entsprechende Überhitzung der Bremse mit entsprechenden vorherig genannten möglichen Konsequenzen mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit eintreten könnte.The temperature threshold should be selected in such a way that above this temperature, a corresponding overheating of the brake with the corresponding previously mentioned possible consequences could occur with a certain probability.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das System einen weiteren Raddrehzahlsensor mit einem weiteren Temperatursensor aufweist, welcher an einem weiteren Radlager eines weiteren Rades des Fahrzeugs anbringbar ist, wobei die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, wenigstens einen weiteren Temperaturmesswert mittels des weiteren Temperatursensors zu erfassen, eine dem weiteren Temperaturmesswert zugeordnete weitere Bremsentemperatur zu ermitteln und die weitere Bremsentemperatur mit der Bremsentemperatur zu vergleichen. Vorteil ist hierbei, dass dies eine einfache Möglichkeit darstellt, auch weitere Bremsen des Fahrzeugs zu überwachen. Insbesondere kann durch den Vergleich der Bremsentemperatur und der weiteren Bremsentemperatur beispielsweise geprüft werden, ob eine Abweichung zwischen den Werten vorliegt, die außerhalb von entsprechenden Toleranzen ist. Ist dies der Fall, kann davon ausgegangen werden, dass einer der Bremsen oder das System einen Defekt aufweist und beispielsweise eine Warnung an den Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben werden.According to a further embodiment of the invention, the system has a further wheel speed sensor with a further temperature sensor, which can be attached to a further wheel bearing of a further wheel of the vehicle, wherein the processing unit is set up to record at least one further temperature measurement value using the further temperature sensor, to determine a further brake temperature associated with the further temperature measurement value and to compare the further brake temperature with the brake temperature. The advantage here is that this represents a simple way of monitoring other brakes of the vehicle. In particular, by comparing the brake temperature and the further brake temperature, it can be checked, for example, whether there is a deviation between the values that is outside the corresponding tolerances. If this is the case, it can be assumed that one of the brakes or the system is defective and, for example, a warning can be issued to the driver of the vehicle.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit wenigstens einer Bremse für ein Rad des Fahrzeugs und mit einem erfindungsgemäßen System, wobei der Raddrehzahlsensor des Systems an einem Radlager des Rades angebracht ist.
Hierbei ist der Raddrehzahlsensor derartig angebracht, dass mittels des Temperatursensors ein Temperaturmesswert des Radlagers erfassbar ist.Furthermore, the invention relates to a vehicle, in particular a passenger car, with at least one brake for a wheel of the vehicle and with a system according to the invention, wherein the wheel speed sensor of the system is attached to a wheel bearing of the wheel.
The wheel speed sensor is mounted in such a way that a temperature measurement value of the wheel bearing can be recorded by means of the temperature sensor.

Zeichnungendrawings

• 1 zeigt in schematischer Form ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Fahrzeug unter Verwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Überwachung wenigstens einer Bremse wenigstens eines Rades des Fahrzeugs. 1 shows in schematic form a vehicle designed according to the invention using an embodiment of the system according to the invention for monitoring at least one brake of at least one wheel of the vehicle.
• 2 zeigt ein vom Raddrehzahlsensor an die Verarbeitungseinheit übermitteltes Rechtecksignal über die Zeit. 2 shows a square wave signal transmitted from the wheel speed sensor to the processing unit over time.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of implementation examples

1 zeigt in schematischer Form ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Fahrzeug unter Verwendung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems zur Überwachung wenigstens einer Bremse wenigstens eines Rades des Fahrzeugs. 1 shows in schematic form a vehicle designed according to the invention using an embodiment of the system according to the invention for monitoring at least one brake of at least one wheel of the vehicle.

Dargestellt ist in schematischer Draufsicht ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Fahrzeug 100, z. B. ein Personenkraftwagen. Das Fahrzeug 100 weist ein Rad 120 mit einem Radlager 130 und mit einer Bremse 110 auf. Des Weiteren weist das Fahrzeug 100 ein System 10 zur Überwachung der Bremse 110 des Rades 120 des Fahrzeugs 100 auf, wobei das System 10 eine Verarbeitungseinheit 20 und einen Raddrehzahlsensor 30 zur Erfassung einer Drehzahl 32 des Rades 120 aufweist, wobei der Raddrehzahlsensor 30 an dem Radlager 130 des Rades 120 des Fahrzeugs 100 angebracht ist und zudem einen Temperatursensor 35 aufweist.A vehicle 100 designed according to the invention, e.g. a passenger car, is shown in a schematic plan view. The vehicle 100 has a wheel 120 with a wheel bearing 130 and with a brake 110. The vehicle 100 also has a system 10 for monitoring the brake 110 of the wheel 120 of the vehicle 100, the system 10 having a processing unit 20 and a wheel speed sensor 30 for detecting a speed 32 of the wheel 120, the wheel speed sensor 30 being attached to the wheel bearing 130 of the wheel 120 of the vehicle 100 and also having a temperature sensor 35.

Die Verarbeitungseinheit 20 kann entsprechend ausgebildet sein und Mittel aufweisen, um entsprechende Daten beispielsweise des Raddrehzahlsensors 30 zu empfangen und auszuwerten und darüber hinaus um den Empfang weiterer Fahrzeugparameter, wie beispielsweise den Bremsdruck, zu ermöglichen. Dazu können entsprechende Mittel zum Speichern, Verarbeiten und Auswerten empfangener Signale bzw. Messwerte vorgesehen sein.The processing unit 20 can be designed accordingly and have means for receiving and evaluating corresponding data, for example from the wheel speed sensor 30, and also for enabling the reception of further vehicle parameters, such as the brake pressure. For this purpose, corresponding means for storing, processing and evaluating received signals or measured values can be provided.

Die Verarbeitungseinheit 20 ist dazu eingerichtet, wenigstens einen Temperaturmesswert 38 mittels des Temperatursensors 35 zu erfassen und eine dem Temperaturmesswert 38 zugeordnete Bremsentemperatur der Bremse 110 zu ermitteln.The processing unit 20 is configured to detect at least one temperature measurement value 38 by means of the temperature sensor 35 and to determine a brake temperature of the brake 110 associated with the temperature measurement value 38.

Hierbei kann das System 10 dazu eingerichtet sein, erfasste Temperaturmesswerte 38 als ein amplitudenmoduliertes oder pulsweitenmoduliertes Rechtecksignal 34 vom Raddrehzahlsensor 30 an die Verarbeitungseinheit 20 zu übermitteln, wobei insbesondere eine mittels des Raddrehzahlsensors 30 erfasste Drehzahl 32 in Abhängigkeit von einer Periodendauer T des Rechtecksignals 34 abbildbar ist. Über eine Leitung ist die Verarbeitungseinheit 20 mit dem Raddrehzahlsensor 30 verbunden. Auf diese Weise kann die Verarbeitungseinheit 20 entsprechende Daten oder Signale von dem Raddrehzahlsensor 30 empfangen oder aktiv abrufen.In this case, the system 10 can be set up to transmit recorded temperature measurement values 38 as an amplitude-modulated or pulse-width-modulated square-wave signal 34 from the wheel speed sensor 30 to the processing unit 20, wherein in particular a speed 32 recorded by means of the wheel speed sensor 30 can be mapped as a function of a period T of the square-wave signal 34. The processing unit 20 is connected to the wheel speed sensor 30 via a line. In this way, the processing unit 20 can receive or actively retrieve corresponding data or signals from the wheel speed sensor 30.

Des Weiteren kann die Verarbeitungseinheit 20 dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit von der Bremsentemperatur ein Verschleißvolumen der Bremse 110 des Rades 120 des Fahrzeugs 100 zu bestimmen.Furthermore, the processing unit 20 can be configured to determine a wear volume of the brake 110 of the wheel 120 of the vehicle 100 as a function of the brake temperature.

Hierbei kann die Verarbeitungseinheit 20 insbesondere dazu eingerichtet sein, das Verschleißvolumen der Bremse 110 in Abhängigkeit von einer der Bremsentemperatur zugeordneten Bremsverschleißkennzahl und einer der Bremsentemperatur zugeordneten Reibungszahl zu bestimmen, welche insbesondere in Kennlinienfeldern mit einer entsprechenden Temperaturabhängigkeit hinterlegt sein können.In this case, the processing unit 20 can be configured in particular to determine the wear volume of the brake 110 as a function of a brake wear index associated with the brake temperature and a friction coefficient associated with the brake temperature, which can be stored in particular in characteristic curve fields with a corresponding temperature dependency.

Zudem kann die Verarbeitungseinheit 20 dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit vom Verschleißvolumen ein Warnsignal 25 zu erzeugen und auszugeben, insbesondere falls das Verschleißvolumen einen vorgegebenen Bremsenverschleiß-Schwellenwert überschreitet. Das ausgegebene Warnsignal 25 kann beispielsweise an ein bildlich nicht dargestelltes Kombiinstrument des Fahrzeugs 100 übermittelt werden, um mittels des Kombiinstrument den Fahrer des Fahrzeugs 100 zu warnen, beispielweise visuell oder akustisch.In addition, the processing unit 20 can be set up to generate and output a warning signal 25 depending on the wear volume, in particular if the wear volume exceeds a predetermined brake wear threshold value. The output warning signal 25 can be transmitted, for example, to an instrument cluster of the vehicle 100 (not shown in the image) in order to warn the driver of the vehicle 100 by means of the instrument cluster, for example visually or acoustically.

Alternativ oder zusätzlich kann die Verarbeitungseinheit 20 dazu eingerichtet sein, in Abhängigkeit von einer Bremsanzahl und einer Bremsdauer einen Temperaturschätzwert zu bestimmen und den Temperaturschätzwert mit der Bremsentemperatur zu vergleichen.Alternatively or additionally, the processing unit 20 can be configured to determine a temperature estimate depending on a number of brakes and a braking duration and to compare the temperature estimate with the brake temperature.

Zudem kann die Verarbeitungseinheit 20 dazu eingerichtet sein, den erfassten Temperaturmesswert 38 und/oder die Bremsentemperatur mit einem vorgegebenen Temperatur-Schwellenwert zu vergleichen, und ein weiteres Warnsignal 26 zu erzeugen und auszugeben, insbesondere falls der Temperaturmesswert 38 und/oder die Bremsentemperatur den Temperatur-Schwellenwert überschreitet.In addition, the processing unit 20 can be configured to compare the detected temperature measurement value 38 and/or the brake temperature with a predetermined temperature threshold value and to generate and output a further warning signal 26, in particular if the temperature measurement value 38 and/or the brake temperature exceeds the temperature threshold value.

Darüber hinaus kann das System 10 einen weiteren Raddrehzahlsensor 31 mit einem weiteren Temperatursensor 36 aufweisen, welcher an einem weiteren Radlager 131 eines weiteren Rades 121 des Fahrzeugs 100 angebracht ist und der Erfassung einer weiteren Drehzahl 33 des weiteren Rades 121 dient. Hierbei kann die Verarbeitungseinheit 20 dazu eingerichtet sein, wenigstens einen weiteren Temperaturmesswert 39 mittels des weiteren Temperatursensors 36 zu erfassen, eine dem weiteren Temperaturmesswert 39 zugeordnete weitere Bremsentemperatur zu ermitteln und die weitere Bremsentemperatur mit der Bremsentemperatur zu vergleichen. Hierdurch kann das System 10 zur Überwachung einer weiteren Bremse 111 des weiteren Rades 121 des Fahrzeug dienen.In addition, the system 10 can have a further wheel speed sensor 31 with a further temperature sensor 36, which is attached to a further wheel bearing 131 of a further wheel 121 of the vehicle 100 and serves to detect a further speed 33 of the further wheel 121. In this case, the processing unit 20 can be set up to detect at least one further temperature measurement value 39 by means of the further temperature sensor 36, to to determine the additional brake temperature and to compare the additional brake temperature with the brake temperature. The system 10 can thereby be used to monitor an additional brake 111 of the additional wheel 121 of the vehicle.

2 zeigt ein vom Raddrehzahlsensor an die Verarbeitungseinheit übermitteltes Rechtecksignal über die Zeit. 2 shows a square wave signal transmitted from the wheel speed sensor to the processing unit over time.

Dargestellt ist ein als Rechtecksignal 34 ausgestaltetes Spannungssignal über die Zeit t. Das Spannungssignal kann hierbei vom Raddrehzahlsensor 30 an die Verarbeitungseinheit 20 übermittelt werden.Shown is a voltage signal in the form of a square-wave signal 34 over time t. The voltage signal can be transmitted from the wheel speed sensor 30 to the processing unit 20.

Das Rechtecksignal 34 beinhaltet hierbei sowohl eine Information über die Drehzahl 32 als auch über Temperaturmesswerte 38. Die Drehzahl 32 ist hierbei über die Periodendauer T des Rechtecksignals 34 abgebildet. Die Temperaturmesswerte 38 sind dagegen auf das Rechtecksignal 34 amplitudenmoduliert, was bedeutet, dass die Information in der Amplitude des Rechtecksignals 34 enthalten ist, oder pulsweitenmoduliert, was bedeutet, dass die Information im Tastgrad des Rechtecksignals 34 enthalten ist. Ähnlich kann dies entsprechend auch zwischen dem weiteren Raddrehzahlsensor 31 und der Verarbeitungseinheit 20 umgesetzt sein.The square-wave signal 34 contains information about the rotational speed 32 as well as about temperature measurements 38. The rotational speed 32 is mapped over the period T of the square-wave signal 34. The temperature measurements 38, on the other hand, are amplitude-modulated onto the square-wave signal 34, which means that the information is contained in the amplitude of the square-wave signal 34, or pulse-width-modulated, which means that the information is contained in the duty cycle of the square-wave signal 34. This can also be implemented in a similar manner between the further wheel speed sensor 31 and the processing unit 20.

Claims (9)

System (10) zur Überwachung wenigstens einer Bremse (110) wenigstens eines Rades (120) eines Fahrzeugs (100), wobei das System (10) eine Verarbeitungseinheit (20) und einen Raddrehzahlsensor (30) zur Erfassung einer Drehzahl (32) des Rades (120) aufweist, wobei der Raddrehzahlsensor (30) an einem Radlager (130) des Rades (120) des Fahrzeugs (100) anbringbar ist und zudem einen Temperatursensor (35) aufweist, wobei die Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Temperaturmesswert (38) mittels des Temperatursensors (35) zu erfassen und eine dem Temperaturmesswert (38) zugeordnete Bremsentemperatur zu ermitteln.System (10) for monitoring at least one brake (110) of at least one wheel (120) of a vehicle (100), the system (10) comprising a processing unit (20) and a wheel speed sensor (30) for detecting a rotational speed (32) of the wheel (120), the wheel speed sensor (30) being attachable to a wheel bearing (130) of the wheel (120) of the vehicle (100) and additionally comprising a temperature sensor (35), the processing unit (20) being configured to detect at least one temperature measurement value (38) by means of the temperature sensor (35) and to determine a brake temperature associated with the temperature measurement value (38). System (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Bremsentemperatur ein Verschleißvolumen der Bremse (110) des Rades (120) des Fahrzeugs (100) zu bestimmen.System (10) according to Claim 1 , characterized in that the processing unit (20) is designed to determine a wear volume of the brake (110) of the wheel (120) of the vehicle (100) as a function of the brake temperature. System (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, das Verschleißvolumen der Bremse (110) in Abhängigkeit von einer der Bremsentemperatur zugeordneten Bremsverschleißkennzahl und einer der Bremsentemperatur zugeordneten Reibungszahl zu bestimmen.System (10) according to Claim 2 , characterized in that the processing unit (20) is designed to determine the wear volume of the brake (110) as a function of a brake wear index associated with the brake temperature and a friction coefficient associated with the brake temperature. System (10) nach einem Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit vom Verschleißvolumen ein Warnsignal (25) zu erzeugen und auszugeben, insbesondere falls das Verschleißvolumen einen vorgegebenen Bremsenverschleiß-Schwellenwert überschreitet.System (10) according to a Claims 2 or 3 , characterized in that the processing unit (20) is designed to generate and output a warning signal (25) depending on the wear volume, in particular if the wear volume exceeds a predetermined brake wear threshold value. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) dazu eingerichtet ist, Temperaturmesswerte (38) als ein amplitudenmoduliertes oder pulsweitenmoduliertes Rechtecksignal (34) vom Raddrehzahlsensor (30) an die Verarbeitungseinheit (20) zu übermitteln, wobei insbesondere eine mittels des Raddrehzahlsensors (30) erfasste Drehzahl (32) in Abhängigkeit von einer Periodendauer (T) des Rechtecksignals (34) abbildbar ist.System (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the system (10) is set up to transmit temperature measurement values (38) as an amplitude-modulated or pulse-width-modulated square-wave signal (34) from the wheel speed sensor (30) to the processing unit (20), wherein in particular a speed (32) detected by means of the wheel speed sensor (30) can be mapped as a function of a period (T) of the square-wave signal (34). System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einer Bremsanzahl und einer Bremsdauer einen Temperaturschätzwert zu bestimmen und den Temperaturschätzwert mit der Bremsentemperatur zu vergleichen.System (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the processing unit (20) is configured to determine a temperature estimate as a function of a number of braking operations and a braking duration and to compare the temperature estimate with the brake temperature. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, den erfassten Temperaturmesswert (38) und/oder die Bremsentemperatur mit einem vorgegebenen Temperatur-Schwellenwert zu vergleichen, und in Abhängigkeit von dem Vergleich ein weiteres Warnsignal (26) zu erzeugen und auszugeben, insbesondere falls der Temperaturmesswert (38) und/oder die Bremsentemperatur den Temperatur-Schwellenwert überschreitet.System (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the processing unit (20) is set up to compare the detected temperature measurement value (38) and/or the brake temperature with a predetermined temperature threshold value and, depending on the comparison, to generate and output a further warning signal (26), in particular if the temperature measurement value (38) and/or the brake temperature exceeds the temperature threshold value. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System (10) einen weiteren Raddrehzahlsensor (31) mit einem weiteren Temperatursensor (36) aufweist, welcher an einem weiteren Radlager (131) eines weiteren Rades (121) des Fahrzeugs (100) anbringbar ist, wobei die Verarbeitungseinheit (20) dazu eingerichtet ist, wenigstens einen weiteren Temperaturmesswert (39) mittels des weiteren Temperatursensors (36) zu erfassen, eine dem weiteren Temperaturmesswert (39) zugeordnete weitere Bremsentemperatur zu ermitteln und die weitere Bremsentemperatur mit der Bremsentemperatur zu vergleichen.System (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the system (10) has a further wheel speed sensor (31) with a further temperature sensor (36) which can be attached to a further wheel bearing (131) of a further wheel (121) of the vehicle (100), wherein the processing unit (20) is set up to detect at least one further temperature measurement value (39) by means of the further temperature sensor (36), to determine a further brake temperature associated with the further temperature measurement value (39) and to compare the further brake temperature with the brake temperature. Fahrzeug (100) mit wenigstens einer Bremse (110) für ein Rad (120) des Fahrzeugs (100) und einem System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Raddrehzahlsensor (30) des Systems (10) an einem Radlager (130) des Rades (120) angebracht ist.Vehicle (100) with at least one brake (110) for a wheel (120) of the vehicle (100) and a system (10) according to one of the preceding claims, wherein the wheel speed sensor (30) of the system (10) is attached to a wheel bearing (130) of the wheel (120).

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