DE10127480A1

DE10127480A1 - Verfahren zum Ermitteln oder Abschätzen des Verschleißes von Bremsbelägen

Info

Publication number: DE10127480A1
Application number: DE10127480A
Authority: DE
Inventors: Ivica Batistic; Holger Schmidt; Bernd Pithan
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2002-03-28

Abstract

Zum Ermitteln oder Abschätzen des Verschleißes oder des Zustandes der Reibbeläge einer Fahrzeugbremse werden Informationen, die direkt oder indirekt die Dauer und Intensität von Bremsbetätigungen wiedergeben, gewonnen, mit einem in dem Kraftfahrzeug installierter Rechner- und Speichersystem erfasst und zur Ermittlung und Überwachung des aktuellen Zustands der Beläge ausgewertet. DOLLAR A Das Verfahren eignet sich insbesondere für Kraftfahrzeuge mit elektronisch geregelten Bremsanlagen, die bereits mit Sensoren und Schaltungen zum Erzeugen und Verarbeiten von Regelungssignalen ausgerüstet sind; derartige Sensoren und Schaltungen können auch zur Druchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden, erforderlichenfalls nach relativ einfach auszuführender Erweiterung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln oder Abschätzen des Verschleißes oder des Zustandes der Bremsbeläge einer Reibungsbremse, wie einer Scheiben- oder einer Trommelbremse, das insbesondere für Kraftfahrzeuge mit elektronisch geregelten Bremsanlagen, wie ABS, ASR, ESP etc., geeignet ist, die bereits mit Sensoren und Schaltungen zum Erzeugen und Verarbeitung von Regelungssignalen ausgerü stet sind.

Zum rechtzeitigen Erkennen abgenutzter Reibbeläge greift man heutzutage auf mechanische Systeme zurück die unmittelbar von der Restdicke des Belages abhängig sind. Bekannt ist es, beim Unterschreiten eines Grenzwertes der Belagdicke mit Hilfe eines mechanisch betätigten in den Belag eingefügten Schalters einen Schaltkreis zu schließen und dadurch ein Warnsignal auszulösen. Es gibt verschiedenartige, im Prinzip auf diesem Prinzip beruhende Überwachungssysteme und Ver schleißanzeiger.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ermitteln oder Abschätzen des Verschleißes oder Zustan des von Bremsbelägen zu entwickeln, das ohne mechanischen Eingriff in die Reibungsbremse auskommt und mit geringem Aufwand zu realisieren ist.

Es hat sich herausgestellt, dass diese Aufgabe mit dem im Anspruch 1 beschriebenen Verfahren gelöst werden kann, des sen Besonderheit darin besteht, dass direkt und/oder indi rekt die Dauer und Intensität von Bremsbetätigungen wieder gebende Informationen ausschließlich oder zusätzlich mit Hilfe der Sensoren der Bremsanlage gewonnen, mit einem in dem Kraftfahrzeug installierten Rechner- und Speichersystem erfasst und zur Ermittlung und Überwachung des aktuellen Zu standes der Beläge ausgewertet werden.

Im Prinzip werden alle Informationen zusammengetragen, die direkt oder indirekt mit der Abnutzung der Bremsbeläge ver knüpft sind oder den Belagzustand wiedergeben. Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der ak tuelle Zustand oder der (Dicken-)Verschleiß der Beläge durch Erfassung und Verarbeitung zumindest der folgenden, durch Auswertung von Sensorsignalen gewonnenen, akkumulierten und errechneten Einflussparameter ermittelt oder geschätzt:

- Reibungskoeffizienten der Radbremsen
- Druckverlauf im Hauptzylinder
- Fahrzeugverzögerung
- Bremsbetätigungsdauer
- Kompensation Steigung/Gefälle
- Bremsbelagtemperatur.

Bei einem Fahrzeug, das bereits mit einer Fahrstabilitätsre gelung (ESP) ausgerüstet ist, werden zweckmäßigerweise die ohnehin im Fahrzeug vorhandenen Sensoren, insbesondere die Raddrehzahlsensoren und der Drucksensor im Hauptzylinder, erforderlichenfalls noch zusätzliche Sensoren, zum Gewinnen der Informationen verwendet, die Grundlage für die Errech nung des Verschleißes oder des aktuellen Zustands der Beläge sind.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen anhand der beigefügten Abbildung hervor, die zur Erläuterung des dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegenden Prinzips dient und die in schematischer Vereinfa chung das Grundprinzip zeigt.

Nach der beigefügten Abbildung (Fig. 1) werden mit Hilfe ei ner Sensorik 1 gewonnene Signale und Informationen in einem Rechenwerk 2 ausgewertet. Auf Basis der von der Sensorik 1 gelieferten Signale werden Messwerte gewonnen oder abgelei tet, welche die aktuellen Einflussdaten für das Verschleißen der Beläge wiedergeben. Es werden Fahrdaten errechnet und abgeschätzt. Außerdem werden Bremsbetätigungsdaten direkt, z. B. mit Hilfe eines Wegsensors in der Bremsanlage, oder in direkt durch Reaktion der Bremsdruckregelventile, durch Er mittlung des Druckes im Hauptzylinder und/oder in den Rad bremsen gewonnen.

Die Sensorik 1 in Fig. 1 symbolisiert alle Fahrzeugsensoren, deren Signale zur Errechnung des Verschleißes herangezogen werden können. Besonders wichtig sind die Sensoren zur Be stimmung der Rad- und der Fahrzeuggeschwindigkeit V_Rad und V_FZG und der Sensor oder die Sensoren zur Messung des durch die Bremsbetätigung ausgelösten Druckes im Hauptzylinder und/oder in den einzelnen Radbremsen. Die Sensorik 1 symbo lisiert auch die Sensoren, die in dem Fahrzeug ohnehin zur Gewinnung von Eingangssignalen für Regelungssysteme vorhan den sind und erfindungsgemäß ausschließlich oder zusätzlich zum Gewinnen der verschleißabhängigen Daten herangezogen werden.

Aus den Fahr- und Bremsbetätigungsdaten, die im Rechenwerk 2 bearbeitet werden, wird in einem weiteren Rechenwerk 3, das im allgemeinen mindestens einen Mikrocomputer enthält, unter Berücksichtigung von Bremsen- oder Belagkenndaten (4) und externen Einflussgrößen (5) die momentane Abnutzung oder der Verschleiß berechnet oder geschätzt. Die "momentanen" Ver schleiß-Daten werden anschließend akkumuliert und gespei chert (6). Schließlich wird der momentane Verschleißzustand signalisiert (7) oder es wird, wenn ein Vergleich mit vorge gebenen Grenzwerten zeigt, dass die Verschleißgrenzen er reicht sind, eines Warnsignal (7) ausgegeben.

In dem Rechenwerk 3 werden unter anderem die aktuellen Rei bungskoeffizienten zwischen den Reibbelägen der Radbremsen errechnet. Eingangs- oder Einflussgrößen zur Ermittlung des aktuellen Reibungskoeffizienten sind z. B. der Druck in der Radbremse oder im Hauptzylinder der hydraulischen Bremsanla ge und die aus den gemessenen Radgeschwindigkeiten errechne te Fahrzeugverzögerung (diese Informationen liegen bei jeder geregelten Bremsanlage vor). Die Verzögerung des Fahrzeugs kann durch Berücksichtigung von Steigungs- und Gefälleein flüssen korrigiert werden; eine entsprechende Korrekturgröße lässt sich aus den Eingangs- und Regelungsgrößen der vorge nannten geregelten Bremsanlagen ableiten. Bei heutigen Rege lungssystemen steht eine entsprechende Größe mit hinreichen der Genauigkeit im System zur Verfügung.

Der Reibungskoeffizient zwischen den Reibbelägen einer Scheibenbremse wird nach folgender Formel ermittelt:

mit:
G = Radlast [kg]
a = Beschleunigung [m/s²]
r_dyn = dynamischer Reifenhalbmesser [mm]
r_w = Reibringhalbmesser [mm]
A_RZ = Kolbenfläche Radzylinder [cm²]
p_THZ = Hauptzylinderdruck [bar]

Die Verzögerung kann nun noch, wenn es auf hohe Genauigkeit ankommt, korrigiert werden durch:

a_{verzög.komp.} = a_{verzög.gerechnet} ± a_{Steigung/Gefälle} m/s²]

Bei einem Fahrzeug mit einem Kraftfahrzeug-Regelungssystem werden zweckmäßigerweise die Blöcke oder Funktionen 1 bis 7 mit bereits vorhandenen Rechenschaltungen, Speicherschaltun gen, Diagnose- und Anzeigeeinrichtungen usw. vereint.

Bei einem Fahrzeug mit einem modernen Regelungssystem, wie einem Fahrstabilitäts-Regelungssystem (ESP), sind ohnehin die wichtigsten der für das vorliegende Verfahren benötigten Sensoren (zur Ermittlung der Geschwindigkeiten, des Druckes etc.) und Rechenwerke (Mikrocomputer) zur Verarbeitung und Auswertung der Eingangsgrößen vorhanden. Entsprechendes gilt für die Datenspeicher und die Warnsignalausgabes. Evtl. ist eine Erweiterung der Speicher notwendig. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es dann lediglich er forderlich, zusätzlich Bremsen- oder Belag-Kenndaten oder Belagverschleiß-Kenndaten - dies ist durch den Block 4 in Fig. 1 symbolisiert - in dem System, d. h. in dem Pro grammcode zu installieren. Eine Berücksichtigung von exter nen Einflussgrößen, wie Außentemperatur, kann ebenfalls durch Auswertung vorhandener Informationen und nur erforder lichenfalls durch Zusatzkomponenten realisiert werden.

Das Rechenwerk 2 in der beigefügten Abbildung (Fig. 1) um fasst auch die Ermittlung des Reibungskoeffizienten zwischen den Reibbelägen der einzelnen Fahrzeugbremsen. Zum Ermitteln oder Abschätzen dieses Reibungskoeffizienten wird zweckmäßi gerweise während des Betriebs des Fahrzeugs der aktuelle, momentan vorhandene Reibungskoeffizient radindividuell oder achsindividuell unter Einbeziehung von Kenndaten der Rad bremse, von aktuellen Fahrdaten und Bremsbetätigungsdaten, die mit Hilfe der Sensorik 1 und des Rechenwerks 2 gewonnen wurden, bestimmt, d. h. näherungsweise errechnet oder abge schätzt. Externe Einflussgrößen, wie Außentemperatur, gehen ebenfalls in die Bestimmung des Belag-Reibungskoeffizienten ein.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den aktuellen Belag- Reibungskoeffizient bei jedem Bremsvorgang zu ermitteln oder zu aktualisieren. Sollte es sich dabei ergeben, dass der Reibungskoeffizient außerhalb vorgegebener Toleranzen liegt, kann dies zur sofortigen Ausgabe eines Warnsignals führen. In anderen Fällen wird das Warnsignal erst nach wiederholter Feststellung der Grenzwertüberschreitung ausgeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine genaue Anzei ge des Bremsbelagzustandes. Es ist auch eine gestufte Anzei ge möglich, d. h. eine frühzeitige Vorwarnung und eine noch auffälligere Warnung beim Erreichen eines kritischen Grenz wertes oder Endwertes, bei dem eine sofortige Belagerneue rung angezeigt ist. Die Erfindung führt somit sowohl zu ei ner wesentlichen Erhöhung der Fahrsicherheit als auch zur Kostenreduzierung, da nunmehr ein Belagwechsel unabhängig von der Kilometerleistung oder Wartungsintervallen erst dann durchgeführt zu werden braucht, wenn die Verschleißgrenze (nahezu) erreicht ist.

Claims

1. Verfahren zum Ermitteln oder Abschätzen des Verschleißes oder des Zustandes der Bremsbeläge einer Reibungsbremse, z. B. einer Scheiben- oder einer Trommelbremse, insbeson dere für Kraftfahrzeuge mit elektronisch geregelten Bremsanlagen, wie ABS, ASR, ESP etc., die mit Sensoren und Schaltungen zum Erzeugung und Verarbeiten von Rege lungssignalen ausgerüstet sind, dadurch gekennzeichnet, dass direkt und/oder indirekt die Dauer und Intensität von Bremsbetätigungen wiedergebende Informationen aus schließlich oder zusätzlich mit Hilfe der Sensoren der Bremsanlage gewonnen, mit einem in dem Kraftfahrzeug in stallierten Rechner- und Speichersystem erfasst und zur Ermittlung und Überwachung des aktuellen Zustandes der Beläge ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Zustand oder der (Dicken-)Verschleiß der Beläge durch Erfassung und Verarbeitung zumindest der folgenden, durch Auswertung von Sensorsignalen gewonnen, akkumulierten und errechneten Einflussparameter ermit telt oder geschätzt wird:

- Reibungskoeffizienten der Radbremsen
- Druckverlauf im Hauptzylinder
- Fahrzeugverzögerung
- Bremsbetätigungsdauer
- Kompensation Steigung/Gefälle
- Bremsbelagtemperatur

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass bei einem Fahrzeug mit einer Fahrstabilitäts regelung (ESP) ausschließlich die im Fahrzeug vorhande nen, für das ESP benötigte Sensoren, insbesondere die Raddrehzahlsensoren und die Drucksensoren im Hauptzylin der, zum Gewinnen der Informationen, die Grundlage für die Errechnung des Verschleißes oder des aktuellen Zu stands der Beläge sind, verwendet werden.