DE4214181C2 - Verfahren zur Bremsbelagverschleißregelung im Sinne eines Ausgleichs von Bremsbelagverschleißunterschieden in einer druckmittelbetätigten Kraftfahrzeug-Bremsanlage - Google Patents

Verfahren zur Bremsbelagverschleißregelung im Sinne eines Ausgleichs von Bremsbelagverschleißunterschieden in einer druckmittelbetätigten Kraftfahrzeug-Bremsanlage

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bremsbelagverschleiß­ regelung im Sinne eines Ausgleichs von Bremsbelagverschleißunterschieden in einer druckmittelbetätigten Kraftfahrzeug-Bremsanlage.
Aus der einen Regelkreis zur Harmonisierung des Bremsbelagverschleißes offenbarenden DE 33 13 078 C2 ist gemmäß einer Alternative ein Verfahren zur Bremsbelagverschleißregelung im Sinne eines Ausgleichs von Bremsbelagverschleißunterschieden in einer druckmittelbetätigten Kraftfahrzeug-Bremsanlage ableitbar, wobei die Bremsanlage einen Verschleißsensor zur Erfassung des jeweiligen Verschleißes eines Bremsbelages an jeweils nur einem Rad pro Achse, ein Betriebsbremsventil und nachgeschaltete Magnetventile sowie ein Steuergerät aufweist, dem die Signale der Verschleißsensoren zugeführt werden und das Signale zur Ansteuerung der Magnetventile generiert und bei unterschiedlichem Verschleiß der Bremsbeläge entsprechend modifiziert.
Da diese Bremsanlage einen Bremsbelagverschleißsensor an jeweils nur einem Rad pro Achse aufweist, bietet sie den Vorteil einer kostengünstigen Lösung, hat jedoch den Nachteil, daß der Bremsbelagverschleiß am nicht sensierten Rad unberücksichtigt bleibt, was zu kritischen Fahrzuständen und/oder schlechten Regelergebnissen führen kann.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Bremsbelagverschleißregelung bei nur einem sensierten Rad pro Achse des Kraftfahrzeuges anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungs­ gemäßen Verfahrens sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet. Während insbesondere mit den Merkmalen des An­ spruches 2 die Bremsbelagverschleiß-Istwerte zum Ausgleich der Bremsbelagverschleißunterschiede zwischen den Achsen, also der Vorder- und Hinterachse des Fahrzeuges zugrunde gelegt werden, ist es gemäß den Merkmalen des Anspruches 3 auch möglich, den Bremsbelagverschleiß-Istwert zum Ausgleich des Bremsbelagver­ schleißunterschiedes zwischen beiden Rädern einer Achse heran­ zuziehen, weil der unmittelbar erfaßte Bremsbelagverschleißwert an einem Rad bekannt ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer druckmittelbetätigten Bremsanlage und
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die in Fig. 1 schematisiert dargestellte Kraftfahrzeug-Bremsanlage 10 umfaßt ein Betriebsbremsventil 11, welches von Druckvorratsbehältern 12a, 12b das Druckmittel über separate Leitungen dem Bereich der Vorderachse VA sowie dem Bereich der Hinterachse HA zuführt; in die Bremsdruckleitung zur Hinterachse ist noch ein ALB-Regler 13 zur automatisch lastabhängigen Bremskraftregelung eingefügt. Die jeweiligen Radbremszylinder sind mit 14a, 14b für die Vorderachse und mit 15a, 15b für die Hinterachse bezeichnet und stellen Stellglieder dar, die schematisch mit 16a bis 17b angedeutete Bremsbeläge so verschieben, daß sich durch Reibungseingriff mit der jeweiligen Radbremstrommel bzw. -scheibe Verzögerungswirkungen auf die Räder ergeben.
Erfindungsgemäß ist jeweils nur einem Bremsbelag eines Rades einer Achse ein Verschleißsensor zugeordnet, so bspw. dem Brems­ belag 16a des rechten Rades der Vorderachse VA der Verschleiß­ sensor 18a und dem Bremsbelag 17a des rechten Rades der Hinter­ achse HA der Verschleißsensor 19a. Die Verschleißsensoren 18a, 19a können die jeweilige Restbelagdicke auf grundsätzlich be­ liebige bekannte Weise feststellen. Die Ausgänge der Verschleiß­ sensoren 18a, 19a arbeiten über Signalleitungen 18, 19 auf eine bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zentral angeordnete Steuerelektronik 20. Die Steuerelektronik 20 gibt entsprechende Signale an in die Bremsdruckleitungen zu jedem Rad geschaltete Magnetventile 21a, 21b und 22a, 22b, mittels welchen die Brems­ drücke an den Radbremsen gesteuert werden und welche die Ven­ tile zur Realisierung von ABS (Antiblockiersystem)-Funktionen sein können. Des weiteren ist gemäß dem Ausführungsbeispiel noch jedem Rad ein Drehzahlsensor 23a, 23b und 24a, 24b sowie jedem Radbremszylinder 14a bis 15b ein Bremsdrucksensor 25a, 25b und 26a, 26b zugeordnet, deren Signale ebenso wie die Si­ gnale des Betriebsbremsventils und des ALB-Reglers über Signal­ leitungen ebenfalls der zentralen Steuerelektronik 20 zugeführt werden.
Grundsätzlich wird durch das nachstehend dargestellte Verfahren neben dem sensierten Bremsbelagverschleiß an einem Rad der zu regelnden Achse auch der Bremsbelagverschleiß am nicht sensier­ ten Rad berücksichtigt, ohne einen zusätzlichen (teuren) Sensor zu verwenden.
Dazu wird mit Hilfe vorliegender, radweise erfaßter physikali­ scher Größen - beispielsweise den Raddrehzahlen, der Differenz zwischen den beiden Raddrehzahlen, den Radbremsdrücken und/oder den Radbremstemperaturen - ein Korrekturfaktor K errechnet, indem die Dauer und die Größe dieser physikalischen Größen - ggf. auch ihrer Ableitungen - für beide Räder der betreffenden Achse in dem elektronischen Steuergerät aufaddiert und die sich ergebenden Summen für das sensierte und das nicht sensierte Rad verglichen und bewertet werden. Der sensierte Bremsbelagver­ schleiß wird dann mit dem Korrekturfaktor K multipliziert, wenn er größer als 1 ist - also der vermutete Bremsbelagverschleiß am nicht sensierten Rad größer ist als der am sensierten Rad erfaßte Bremsbelagverschleiß - und der überlagerten Regelung zur Harmonisierung des Bremsbelagverschleißes sowie ggf. einer Warneinrichtung als Istwert zugeführt.
Für den Anwendungsfall einer elektropneumatischen Bremse EPB, in der die Raddrehzahlen und die Radbremsdrücke erfaßt werden, ergibt sich dann folgender Verfahrensablauf pro Achse zur Bremsbelagverschleißregelung, Fig. 2 iVm Fig. 1, worin bedeu­ ten:
S_D: nichtflüchtig gespeicherte Summe aller erfaßten Drehzahl­ differenzen (bzw. einer entsprechenden normierten Größe) zwischen dem sensierten und dem nicht sensierten Rad;
S_T: nichtflüchtig gespeicherte Summe aller erfaßten Integrale der Radbremsdrücke über der Zeit;
S_A: nichtflüchtig gespeicherte Summe aller erfaßten Radverzö­ gerungen (dn/dt);
D: maximale Drehzahldifferenz (bzw. einer entsprechenden nor­ mierten Größe) zwischen dem sensierten und dem nicht sen­ sierten Rad während aktueller Bremsung (vorzeichenbehaf­ tet);
T: Integral des Radbremsdrucks über der Zeit für die aktuelle Bremsung;
A: Radverzögerung während der aktuellen Bremsung;
X: Bremsbelagverschleiß;
Indices:
A für Achse
S für sensiertes Rad
N für nicht sensiertes Rad.
Nur bei neuen Bremsbelägen des Fahrzeuges werden in einem Ini­ tialisierungsschritt 1 die in einem Speicher der Steuerelek­ tronik 20 ggf. bereits nichtflüchtig gespeicherten Summen SD, ST und SA gleich Null gesetzt. Ansonsten werden - durch die Entscheidungsstufe 2 bei aktueller Bremsung initiiert - während der Bremsung mit einer möglichen Bremsbelagverschleißregelung mit dem zuletzt übertragenen Bremsbelagverschleiß-Istwert gemäß Schritt 3 gemäß dem Verfahrensschritt 4 in einem Teilschritt 4.1 die Drehzahlen beider Räder und in einem Teilschritt 4.3 die Anfangs- und End-Raddrehzahl anhand der Signale der Dreh­ zahlsensoren 23a, 23b bzw. 24a, 24b und in einem Teilschritt 4.2 anhand der Signale der Bremsdrucksensoren 25a, 25b bzw. 26a, 26b die Radbremsdrücke über die Zeit der Bremsung erfaßt. Sodann werden in einem Verfahrensschritt 5 am Ende der Bremsung die maximale Drehzahldifferenz D, das Integral des Radbrems­ druckes über der Zeit TS des sensierten Rades und TN des nicht sensierten Rades sowie die Radverzögerung AS des sensierten Rades und AN des nicht sensierten Rades berechnet und in einem Verfahrensschritt 6 gemäß den Teilschritten 6.1 bis 6.5 jeweils zu dem zugeordneten zuletzt gespeicherten Wert addiert. Aus diesen neuen Werten wird dann im bremsungsfreien Zustand in der Steuerelektronik 20 in einem Verfahrensschritt 7 ein Faktor K = f (SD, STN, STS, SAN, SAS) errechnet, der dann größer "1" ist, wenn der Bremsbelagverschleiß am nicht sensierten RadN größer ist als der Bremsbelagverschleiß am sensierten RadS; mit dem Faktor K wird also anhand der physikalischen Zustandsgrößen ein die Energiebilanz darstellendes Verhältnis zwischen dem Brems­ belagverschleiß des nicht sensierten Rades und dem Bremsbelag­ verschleiß des sensierten Rades abgeleitet. Wird in der Ent­ scheidungsstufe 7.1 dann festgestellt, daß K größer "1" ist, so wird in einem Verfahrensschritt 8 ein auf die Achse bezogener Bremsbelagverschleiß XA durch Multiplikation des sensierten Bremsbelagverschleißes XS mit dem Faktor K errechnet, wobei XA größer XS ist.
Wird hingegen in der Entscheidungsstufe 7.1 festgestellt, daß der Faktor nicht größer als "1" ist, wird in einem Schritt 7.2 der Faktor K = 1 gesetzt und im Verfahrensschritt 8 XA = XS errechnet, also der sensierte Bremsbelagverschleiß als auf die Achse bezogener Bremsbelagverschleiß beibehalten. Im Verfah­ rensschritt 9 wird dann XA an die Bremsbelagverschleißregelung in der Steuerelektronik 20 ausgegeben, welche für die folgende Bremsung diesen Wert als Bremsbelagverschleiß-Istwert zugrunde legt.
Der vorstehend beschriebene Verfahrensablauf wird sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse durchgeführt, so daß also bei jeder Bremsung ein XAV (Vorderachse) und XAH (Hinter­ achse) errechnet wird.
Beträgt zum Beispiel bei der folgenden Bremsung der vom Be­ triebsbremsventil 11 an die Steuerelektronik 20 vorgegebene Bremsdruck-Sollwert 4 bar und ist das vom ALB-Regler 13 an die Steuerelektronik bspw. bei leerem Fahrzeug ausgegebene Brems­ druckverhältnis P-Vorderachse : P-Hinterachse = 2, also P-Vor­ derachse = 4 bar und P-Hinterachse = 2 bar, so werden bei zu­ letzt ermittelten aktuellen Werten XAV = XAH diese Bremsdrücke von der Steuerelektronik über die Magnetventile 21a, 21b und 22a, 22b entsprechend ausgesteuert. Ist hingegen zuletzt XAV größer XAH ermittelt worden, so werden von der Steuerelektronik unter Berücksichtigung dieser Gegebenheit und bei als unkri­ tisch erkannter Bremsung entsprechend modifizierte Bremsdrücke, bspw. P-Vorderachse = 3,7 bar und P-Hinterachse = 2,3 bar vorgegeben. Während dieser folgenden (= aktuellen) Bremsung erfolgt sodann erneut der beschriebene Verfahrensablauf, wobei der bei der vorangegangenen Bremsung errechnete und nichtflüch­ tig abgespeicherte Faktor K durch den bei dieser aktuellen Brem­ sung errechneten Faktor K überschrieben wird, so daß also eine laufende Aktualisierung stattfindet. Lediglich bei einer Brems­ belagerneuerung wird der Faktor K auf "1" rückgesetzt.
Aufgrund des bei jeder Bremsung ablaufenden beschriebenen Ver­ fahrensablaufes ist sichergestellt - obwohl nur ein Rad pro Achse auf Bremsbelagverschleiß sensiert wird -, daß Bremsbe­ lagverschleißunterschiede zwischen den Achsen des Fahrzeuges harmonisch ausgeglichen werden.
Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, XAV und XAH nicht bei jeder Bremsung, sondern in bestimmten zeitlichen Abständen, z. B. nach jedem Fahrzeugstart, zu ermitteln.
Darüber hinaus kann von der Steuerelektronik dann, wenn der errechnete Faktor K einen abgespeicherten vorgegebenen Werte­ bereich verläßt, eine Warneinrichtung 27 aktiviert werden, da dann auf eine defekte Radbremse erkannt wird. Die Warneinrich­ tung kann auch dann aktiviert werden, wenn der Bremsbelagver­ schleiß-Istwert XA einen vorgegebenen Maximalwert erreicht hat.
Aus dem beschriebenen Verfahrensablauf ist auch ersichtlich, daß je nach gewünschter Aussagefähigkeit von dem Faktor K in den Verfahrensschritten 4 und 6 nicht sämtliche Teilschritte 4.1 bis 4.3 und 6.1 bis 6.5 vollzogen werden müssen, sondern daß auch nur Teilschritte 4.1/6.1 oder 4.2/6.2, 6.3 oder 4.3/ 6.4, 6.5 zu einem aussagefähigen Faktor K führen, ebenso wie eine zusätzliche Erfassung der Dauer und Höhe der Temperatur mittels Sensoren an jeder Radbremse während einer Bremsung.
Bei solchen Bremsanlagen, bei welchen jedem Radbremszylinder ein Magnetventil zugeordnet ist und somit der Bremsdruck auch radweise gesteuert werden kann - wie in Fig. 1 dargestellt -, ist es auch noch möglich, den im Verfahrensschritt 8 errechne­ ten Bremsbelagverschleiß-Istwert XA einer radweisen Bremsdruck­ korrektur pro Achse zugrunde zu legen.
Ist bspw. zuletzt an der Vorderachse ein XAV = K · XS (K größer 1) errechnet worden, so bedeutet dies, daß der Bremsbelagver­ schleiß am nicht sensierten Rad größer ist als am sensierten Rad. Ausgehend von dem zuvor genannten Bremsdruck an der Vor­ derachse, P-Vorderachse = 4 bar, wird nun bei der aktuellen Bremsung - sofern diese als unkritisch erkannt wurde - eine Bremsdruckkorrektur pro Rad derart vorgenommen, daß über das Magnetventil 21b in den Radbremszylinder 14b des stärkeren Ver­ schleiß aufweisenden nicht sensierten Rades bspw. nur ein Brems­ druck von 3,9 bar und über das Magnetventil 21a in den Radbrems­ zylinder 14a des geringeren Verschleiß aufweisenden sensierten Rades bspw. ein erhöhter Bremsdruck von 4,1 bar ausgesteuert wird. Ersichtlich ist es bei XAV = XS (K = 1) genau umgekehrt und gleiches gilt natürlich auch für XAH.
Dieser Korrektur kann nunmehr noch die zuvor beschriebene Brems­ druckkorrektur zwischen den Achsen (Vorder-/Hinterachse) über­ lagert werden, aufgrund welcher entsprechend dem vorgenannten Beispiel eine Bremsdruckkorrektur von 0,3 bar an der Vorder­ achse von 4 bar auf 3,7 bar und an der Hinterachse von 2 bar auf 2,3 bar erforderlich ist. Dieses Erfordernis berücksichti­ gend ergibt dann durch Überlagerung an der Vorderachse am nicht sensierten Rad ein Bremsdruck von (4 bar-0,3 bar-0,1 bar =) 3,6 bar und am sensierten Rad ein Bremsdruck von (4 bar-0,3 bar + 0,1 bar =) 3,8 bar. Hingegen beträgt der Bremsdruck an den Rädern der Hinterachse weiterhin 2,3 bar unter der Annahme von KH = 1; er wird jedoch dann analog der Vorderachse zusätz­ lich korrigiert, wenn auch an der Hinterachse KH größer 1 fest­ gestellt wird.

Claims (8)

1. Verfahren zur Bremsbelagverschleißregelung im Sinne eines Ausgleichs von Bremsbelagverschleißunterschieden in einer druck­ mittelbetätigten Kraftfahrzeug-Bremsanlage (10) mit
einem Verschleißsensor (18a; 19a) zur Erfassung des jeweiligen Verschleißes eines Bremsbelages (16a; 17a) an jeweils nur einem Rad pro Achse (VA; HA),
einem Betriebsbremsventil (11) und nachgeschalteten Magnetventilen (21a; 21b; 22a; 22b) und einem Steuergerät (20), dem die Signale der Verschleißsensoren (18a; 19a) zugeführt werden und das die Signale zur Ansteuerung der Magnetventile (21a; 21b; 22a; 22b) generiert, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
  • · Bestimmung eines Bremsbelagverschleißwertes für das nicht sensierte Rad durch Multiplikation des unmittelbar erfaßten Bremsbelagverschleißwertes (XS) mit einem aus physikalischen Zustandsgrößen des sensierten und nicht sensierten Rades derselben Achse während mindestens einer Bremsung errechneten Faktors (K), welcher ein die Energiebilanz darstellendes Verhältnis zwischen der Bremsbelastung des nicht sensierten Rades und der Bremsbelastung des sensierten Rades widerspiegelt,
  • · Festlegung des Bremsbelagverschleiß-Istwertes (XA) für jede Achse als der größere Wert aus dem unmittelbar erfaßten (XS) und dem mittelbar bestimmten (K · XS) Bremsbelagverschleißwert,
  • · Modifizierung der Signale zur Ansteuerung der Magnetventile ( 21a; 21b; 22a; 22b) durch das Steuergerät (20) bei unterschiedlichem Verschleiß der Bremsbeläge in Abhängigkeit der achsenbezogenen Bremsbelagverschleiß-Istwerte (XA) und der errechneten Faktoren (K) der Achsen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelung zum Ausgleich der Bremsbelagverschleißunter­ schiede zwischen den Achsen (VA und HA) des Kraftfahrzeuges die Bremsbelagverschleiß-Istwerte (XAV und XAH) der Achsen zugrunde gelegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelung zum Ausgleich des Bremsbelagverschleißunter­ schiedes zwischen beiden Rädern einer Achse (VA oder HA) des Kraftfahrzeuges die errechneten Faktoren (KV oder KH) zugrunde gelegt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor (K) in bestimmten zeitlichen Abständen neu er­ rechnet und für die Folge-Bremsung nichtflüchtig abgespeichert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als physikalische Zustandsgrößen zur Errechnung des Faktors (K) die Drehzahl bzw. Beschleunigungsverläufe und/oder die Drehzahldifferenzen und/oder die Bremsdruckverläufe oder Bremsdruckgradienten und/oder Radbremsentemperaturverläufe oder Temperaturgradienten des sensierten und nicht sensierten Rades derselben Achse erfaßt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor (K) nach jeder Bremsbelagerneuerung auf "1" rückgesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, daß dann, wenn der errechnete Faktor (K) einen vorgegebenen Wertebereich verläßt, auf eine defekte Radbremse erkannt und vom Steuergerät (20) eine Warneinrichtung (27) aktiviert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreitung eines Maximalwertes durch einen der Bremsbelagverschleißwerte vom Steuergerät (20) eine Warnein­ richtung (27) aktiviert wird.
DE4214181A 1992-04-30 1992-04-30 Verfahren zur Bremsbelagverschleißregelung im Sinne eines Ausgleichs von Bremsbelagverschleißunterschieden in einer druckmittelbetätigten Kraftfahrzeug-Bremsanlage Expired - Fee Related DE4214181C2 (de)

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