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WO2024193838A1 - Electromechanical braking system for a motor vehicle and method for operating an electromechanical braking system in a motor vehicle - Google Patents

Electromechanical braking system for a motor vehicle and method for operating an electromechanical braking system in a motor vehicle Download PDF

Info

Publication number
WO2024193838A1
WO2024193838A1 PCT/EP2023/079614 EP2023079614W WO2024193838A1 WO 2024193838 A1 WO2024193838 A1 WO 2024193838A1 EP 2023079614 W EP2023079614 W EP 2023079614W WO 2024193838 A1 WO2024193838 A1 WO 2024193838A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wheel
braking
wheel speed
brake
control unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/079614
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gabor ORDASI
Original Assignee
Thyssenkrupp Presta Ag
Thyssenkrupp Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssenkrupp Presta Ag, Thyssenkrupp Ag filed Critical Thyssenkrupp Presta Ag
Publication of WO2024193838A1 publication Critical patent/WO2024193838A1/en

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00Type of actuator operation force
    • F16D2121/18Electric or magnetic
    • F16D2121/24Electric or magnetic using motors

Definitions

  • the invention relates to an electromechanical braking system for a motor vehicle, comprising at least one input device for transmitting a braking command, at least two braking devices, each of which is assigned a wheel speed sensor unit which is designed to provide a wheel speed to the assigned braking device, wherein the braking devices each comprise a brake actuator which has at least one electric servomotor. Furthermore, the invention relates to a method for operating an electromechanical braking system in a motor vehicle, wherein the braking system has at least one input unit via which a braking command is transmitted, and at least two braking devices, each of which comprises a brake actuator with at least one electric servomotor.
  • Such a braking system comprises at least two electromotive braking devices, each of which is assigned to a wheel of a motor vehicle that is to be braked. This is therefore also referred to as a braking unit or wheel brake.
  • An electromotive braking device has an electromotive brake actuator that is supported on the chassis of a motor vehicle relative to the rotation of the wheel to be braked and that has at least one electric servomotor. This acts via an actuator on a braking part, for example a brake pad, which can be brought into braking engagement with a counter-braking part attached to the wheel to be braked, for example a brake disk, by rotating the actuator.
  • each brake actuator can be controlled individually by the central control unit. This makes it possible to activate each braking device separately to optimize the braking effect.
  • a braking command in particular an electrical braking command, to initiate a braking process can be generated manually by an input unit, in particular a brake pedal or a parking brake switch, and additionally or alternatively by an automated input unit, in particular an anti-lock braking system (ABS for short) or an automatic drive system (ADS for short).
  • ABS anti-lock braking system
  • ADS automatic drive system
  • the servomotors of the brake actuators can be controlled and braking devices can be brought into braking intervention.
  • the optimum braking torque which can achieve the shortest possible braking distance, if possible without locking the wheels, can be determined from the target values given with the braking command and other actual parameters relevant to the braking process, in particular wheel position, wheel speed, electric current of the servomotor, braking force, vehicle speed and/or other actual parameters.
  • a central control unit which can be referred to synonymously as an ECU (ECU: Electronic Control Unit).
  • ECU Electronic Control Unit
  • This control unit uses a predetermined control algorithm to determine the control currents required for the servomotors of all brake actuators, which are required to generate defined wheel braking torques.
  • US 6,410,993 Bl discloses a two-circuit or multi-circuit circuit arrangement for a safety-critical control system, such as brake-by-wire, wherein each circuit of the circuit arrangement contains a complete microprocessor system that processes the input data redundantly and provides an error detection signal (FAIL) when an error or a discrepancy between the redundantly generated data processing results occurs.
  • FAIL error detection signal
  • the proposed solution provides a method for operating an electromechanical braking system in a motor vehicle, wherein the braking system has at least one input unit via which a braking command is transmitted, and at least two braking devices, each of which comprises a brake actuator with at least one electric servomotor, wherein the braking devices are each assigned a wheel brake control unit and a wheel speed sensor unit.
  • the assigned wheel speed sensor unit provides a wheel speed to the assigned wheel brake control unit, and this wheel brake control unit is provided with a substitute wheel speed for the wheel speed provided by the assigned wheel speed sensor unit.
  • this wheel brake control unit controls the brake actuator taking into account the wheel speed provided by the assigned wheel speed sensor unit, and in the event of a fault in relation to the provision of the wheel speed from the assigned wheel speed sensor unit, this wheel speed sensor unit controls the brake actuator taking into account the substitute wheel speed provided.
  • the replacement wheel speed is not determined with the wheel speed sensor unit assigned to the wheel in question and preferably also not with one of the identically designed redundant wheel speed sensor units assigned to the wheel in question.
  • the replacement wheel speed is in particular a parameter that approximates the actual wheel speed of a wheel and in particular can even match it, but in relation to which certain deviations from the actual wheel speed are certainly accepted.
  • the brake actuator can be further controlled in this way, in particular with regard to the corresponding control algorithm without deviation from normal operation, by advantageously using the replacement wheel speed for the wheel in question as a parameter instead of the wheel speed of the wheel in question in the event of a fault.
  • the replacement wheel speed can only be provided if a fault has occurred. In particular, however, it is provided that the replacement wheel speed for each wheel is also determined and provided in fault-free normal operation.
  • the wheel brake control units are connected to one another via a data transmission system, in particular a communication bus, further in particular a CAN bus, for exchanging data.
  • the wheel brake control unit assigned to a braking device is advantageously provided with a wheel speed from at least one of the wheel speed sensor units that is not assigned to this braking device as a substitute wheel speed via the data transmission system.
  • the substitute wheel speed is a wheel speed measured on another wheel.
  • the wheel speeds of the other wheels are made available as a substitute wheel speed, in particular to a first braking device assigned to a wheel.
  • processing and weighting of the three wheel speeds for the three other wheels is also provided as a function of current driving parameters, with a mathematically determined substitute wheel speed being determined for this first braking device from the three wheel speeds detected by sensors.
  • a failure of the sensor detection of a wheel speed for a first wheel is thus advantageously compensated for by detecting the wheel speed of the other wheels of the motor vehicle.
  • a further advantageous embodiment provides that the input unit of the braking system is connected to the respective wheel brake control units via a communication connection for transmitting the braking specification, wherein the wheel brake control unit assigned to a braking device is provided with the wheel speed provided to this wheel brake control unit as a substitute wheel speed by one of the other wheel brake control units via the communication connection.
  • the communication connection between the input unit of the braking system and the wheel brake control unit is advantageously not implemented via a communication bus, so that in particular in the event of a fault in the communication bus that prevents a wheel speed from being provided to a first wheel brake control unit by the other wheel brake control units via the communication bus, the wheel speed can still be provided as a substitute wheel speed via the communication connection.
  • the communication connection between the input unit and the respective wheel brake control unit is a line cable, preferably a sensor cable.
  • the braking command is transmitted in a first frequency range via the communication link and the replacement wheel speed in a second Frequency range is transmitted via the communication connection, the second frequency range being a frequency range that differs from the first frequency range.
  • the first frequency range is in a 1 kHz range and the second frequency range is in a 100 kHz range.
  • the first frequency range and the second frequency range are far enough apart that the signal for the braking command and the signal for the substitute wheel speed do not interfere with one another.
  • the braking command is transmitted as a first signal via the communication connection to the wheel brake control units
  • the substitute wheel speed is transmitted via the communication connection as a second signal modulated onto the first signal, the first signal being transmitted in particular in the first frequency range and the second signal being transmitted in particular in the second frequency range.
  • the respective wheel brake control unit providing the substitute wheel speed modulates the substitute wheel speed as the second signal and the receiving wheel brake control unit demodulates the second signal.
  • the input unit of the brake system is also advantageously a brake pedal or a brake pedal sensor included in the brake pedal, which transmits a brake pedal position as a brake command in analog or digital form, with the transmission of the brake command as a first signal and the transmission of the substitute wheel speed as a second signal taking place in particular via sensor cables leading from the brake pedal sensor to the wheel brake control units as a communication connection.
  • Each wheel brake control unit therefore advantageously has a galvanic connection to the input unit, in particular to the brake pedal sensor.
  • This brake pedal sensor preferably automatically sends the information relating to a brake command via the pedal position.
  • the brake pedal sensor can be an analog or digital sensor.
  • Each wheel brake control unit preferably has a receiver interface, which receives the brake command from the brake pedal sensor as a first signal.
  • the receiver interface is advantageously set up to feed a signal into the communication connection, which can in particular be formed by the pedal sensor line, preferably by modulation.
  • the wheel brake control units can exchange information with other control units by means of this modulation, and thus in particular transmit a wheel speed.
  • the wheel brake control unit can advantageously request the wheel speed from the other wheel brake control units via the data transmission system, which can in particular be designed as a CAN bus, and have it provided as a replacement wheel speed, or this wheel brake control unit can advantageously Communication connection, in particular the cable of the brake pedal sensor, receives the signal and decodes the modulated signal that comes from the other wheel brake control units in order to arrive at the substitute wheel speed.
  • a substitute wheel speed can advantageously be provided to a wheel brake control unit via the communication connection between the wheel brake control units and the input unit.
  • At least one of the braking devices comprises a brake disc, wherein the wheel brake control units assigned to such a braking device with a brake disc determine the substitute wheel speed or a further substitute wheel speed based on vibrations of the brake disc. It is therefore provided in particular that, according to this embodiment, additionally or alternatively a substitute wheel speed is determined for the wheel in question, wherein this substitute wheel speed is not determined by one of the wheel speed sensor units. Instead, it is advantageously exploited that a speed of the associated wheel can be deduced from a vibration of the brake disc.
  • the wheel brake control unit assigned to a braking device with a brake disc detects a ripple current caused by vibrations of the brake disc and due to mechanical coupling in the at least one servomotor of the braking device and advantageously determines the equivalent wheel speed or the further equivalent wheel speed based on the detected ripple current, in particular based on a frequency of the detected ripple current.
  • the vibration causes a ripple in the motor current, i.e. a ripple current.
  • the wheel brake control unit assigned to the servomotor measures the motor current in particular, it is advantageously provided that the wheel brake control unit measures and evaluates the ripple in the current.
  • the wheel speed is estimated by the wheel brake control unit based on the ripple frequency.
  • a Kl Kl: Artificial Intelligence
  • a Kl of the wheel brake control unit or a Kl of a higher-level motor vehicle control unit determines the replacement wheel speed or the other substitute wheel speed based on the ripple current recorded for a braking device, taking into account the wheel speed provided by the wheel speed sensor unit assigned to this braking device.
  • This advantageously improves the assignment of a vibration to a wheel speed.
  • the substitute wheel speed is thus advantageously better approximated to an actual wheel speed.
  • a further advantageous embodiment of the method provides that the braking devices are connected to a central control unit which is designed for connection to the at least one input unit, wherein a braking command is entered by at least one of the input units into the central control unit, which controls the brake actuators with control signals, wherein the central control unit outputs control signals to at least two wheel brake control units, each assigned to a braking device, which each control a brake actuator of the respective braking device.
  • a braking command is entered by at least one of the input units into the central control unit, which controls the brake actuators with control signals
  • the central control unit outputs control signals to at least two wheel brake control units, each assigned to a braking device, which each control a brake actuator of the respective braking device.
  • ABS anti-lock control
  • each of the wheel brake control units is transmitted actual signals from a wheel speed sensor unit of the respective braking device.
  • the control of the respective brake actuator is regulated in the respective wheel brake control unit taking into account the actual signals of the wheel speed sensor unit, such as in particular wheel position and/or wheel speed, so that the target values specified by the braking command are realized.
  • the wheel speed sensor unit preferably provides the actual signals of the measured parameters in real time. Actual values provided by other sensor devices can also be taken into account and processed, in particular electric current of the servomotor, braking force and/or vehicle speed.
  • a further advantage of the method is that the processing of the signals provided by the wheel speed sensor (wheel position sensor) can take place practically in real time in the decentralized wheel brake control units of the braking devices. This can result in increased Processing speed and operational reliability as well as a redundant design of the control system can be realized.
  • the braking device has an actuating device which can be coupled to the at least one actuating motor and comprises a first actuating drive and a second actuating drive coupled in series therewith, and which acts on a braking part which can be brought into braking engagement with a counter-braking part in the direction of an axis, wherein the first actuating drive has a first drive wheel which can be driven in rotation and to which a first drive torque can be applied for actuation, and the second actuating drive has a second drive wheel which can be driven in rotation and is coaxial with the first drive wheel and to which a second drive torque can be applied for actuation, wherein a coupling device is arranged between the first drive wheel and the second drive wheel.
  • the clutch device is designed as a friction clutch and has a predeterminable clutch torque, when exceeded, the first drive wheel slips relative to the second drive wheel, wherein to actuate the first actuator, the first drive wheel and the second drive wheel are driven synchronously so that the second actuator remains unactuated, and to actuate the second actuator, the second drive wheel is driven and the first drive wheel is brought to a standstill relative to it so that the friction clutch slips and the first actuator remains unactuated.
  • an actuating torque can be coupled into the first drive wheel by means of a first electric actuator, and the second actuator can be driven accordingly by a second electric actuator.
  • the first and second drive wheels are advantageously rotated synchronously. This can be achieved by driving the first and second drive wheels with synchronized drive torques by the first and second servomotors.
  • the second drive wheel can be driven synchronously by the clutch device when the first drive wheel is driven, as long as the transmitted drive torque remains below the clutch torque.
  • the second actuator advantageously remains unactuated and rotates as a whole together with the brake element.
  • the clutch device can slip continuously and evenly when the clutch torque is exceeded in order to adjust the air gap between the brake part and the counter-brake part.
  • the second drive wheel is rotated relative to the first drive wheel, and by operating the second actuator, the air gap can be continuously and precisely adjusted so that continuously advancing wear of the brake element or the brake pad can be optimally compensated.
  • first drive wheel and the second drive wheel are coupled in a torque-locking manner to generate a synchronous drive by the friction clutch. This does not require the two drive wheels to be driven synchronously by the servomotors. Any torque differences can be compensated within specified tolerances.
  • a higher clutch torque is specified when the first actuator is actuated than when the second actuator is actuated.
  • the first actuator is actuated by synchronous driving of the first and second drive wheels.
  • the friction element and the counter-friction element are preloaded against each other by the spring force of the spring element, and in addition the adjusting force of the first actuator acts in the opposite direction to the spring force. This results in a relatively high clutch torque.
  • the spring force alone acts, so that a lower clutch torque is set. This makes adjusting the air gap easier.
  • the braking system for a motor vehicle which is further proposed to solve the problem mentioned at the outset, comprises at least one input device for transmitting a braking command, at least two braking devices, each of which is assigned a wheel speed sensor unit which is designed to provide a wheel speed to the assigned braking device, wherein the braking devices each comprise a brake actuator which has at least one electric servomotor.
  • a wheel brake control unit is assigned to each braking device for controlling the respective brake actuator, wherein the wheel brake control unit is designed to control the brake actuator taking into account the wheel speed provided by the assigned wheel speed sensor unit, and is further designed to control the brake actuator taking into account a substitute wheel speed for the wheel speed provided by the assigned wheel speed sensor unit.
  • control can advantageously continue to take place in the event of a fault with regard to the provision of the wheel speed, namely then with the replacement wheel speed instead of the wheel speed. In this way, the reliability is increased at low cost.
  • the braking system is particularly advantageously designed for operation according to a method designed according to the invention.
  • a further advantageous embodiment of the braking system provides that the braking devices are connected to a central control unit which is designed to be connected to the at least one input unit, and the wheel brake control units are connected to the central control unit.
  • a braking device which can also be referred to as a braking unit or wheel brake, is assigned to each wheel of the vehicle.
  • Each braking device has a brake actuator with at least one electric servomotor, which can exert an adjusting force on a braking part, in particular a brake pad, via an adjusting device. This allows the braking part to be brought into braking engagement with a counter-braking part assigned to the wheel, in particular a brake disk.
  • the braking devices can be activated by input units, which can have manual input devices such as a brake pedal or a parking brake switch, and additionally or alternatively automated input units such as an anti-lock braking system (ABS) or an automatic drive system (ADS).
  • the input units are advantageously electrically connected to the central control unit.
  • the central control unit is designed in particular as an ECU (ECU: Electronic Control Unit).
  • the braking system advantageously has at least two wheel brake control units that are separate from the central control unit. These can be electrically controlled by the central control unit using control signals.
  • at least two wheel brake control units are provided, each of which is assigned to a braking device and connected to a brake actuator, it is provided that at least two braking devices each have their own wheel brake control unit, which is connected to the central control unit and to the brake actuator.
  • Each wheel brake control unit can be controlled by the central control unit with target braking values that are generated from a braking command received from the input devices.
  • the advantageous combination of the central control unit with at least two decentralized wheel brake control units assigned to the wheels enables a decentralized brake control system. This enables simpler and shorter cabling. enables, in particular, a wheel sensor, in particular a wheel position sensor, in particular a wheel speed sensor, which is assigned to a wheel and can be connected directly to the wheel brake control unit of the braking device also assigned to the wheel. This advantageously reduces the manufacturing and assembly costs. In addition, the sensitivity to external interference can be reduced.
  • the decentralized design of the brake control also enables a higher level of redundancy to be achieved, so that operational reliability can be further increased.
  • a wheel brake control unit can preferably be integrated with the braking device. This allows a compact, safe and easy-to-assemble design to be realized.
  • each of the braking devices has a wheel brake control unit, for example, in a four-wheeled vehicle with four braking devices, four wheel brake control units can be provided accordingly, or in a two-wheeled vehicle with two braking devices, two wheel brake control units can be provided accordingly.
  • a wheel brake control unit is connected to at least one brake actuator.
  • a wheel brake control unit ensures that the brake actuator(s) are controlled with a defined target control signal in order to generate a defined braking torque for the wheel assigned to the respective braking device.
  • each of the wheel brake control units is connected to an electric servomotor.
  • the wheel brake control unit can control the servomotor with electrical target control values of the control current.
  • Two or more servomotors of a braking device can also be connected to a wheel brake control unit.
  • each wheel brake control unit is connected to a sensor device.
  • the sensor device can preferably comprise a wheel sensor assigned to the wheel to be braked, in particular a wheel speed sensor unit. This can be designed to detect parameters (actual values) relevant to a braking process, in particular wheel position, wheel speed, vehicle speed and/or slip, and to forward them to the wheel brake control unit.
  • a sensor device can be provided for detecting the electric current of the servomotor, the braking force, and the like.
  • each of the braking devices has a sensor device, preferably at least one wheel sensor, in particular a Wheel speed sensor unit.
  • each wheel brake control unit has a control unit.
  • the electrical control unit advantageously compares the actual values of a wheel sensor or another sensor device with the target values of a braking specification transmitted from the central control unit to the wheel brake control unit and controls the servomotor(s) of the brake actuator accordingly in order to achieve the target values.
  • the braking device comprises an actuating device and a braking part connected thereto, which can be adjusted by the actuating device along an axis and brought into braking engagement with a counter-braking part, wherein the actuating device has a first actuating drive and a second actuating drive coupled in series therewith, wherein the first actuating drive has a first drive wheel that can be driven in rotation, and the second actuating drive has a second drive wheel that can be driven in rotation and is coaxial with the first drive wheel, wherein a coupling device is arranged between the first drive wheel and the second drive wheel, wherein the coupling device is preferably designed as a friction clutch with a friction element that can be frictionally connected to a counter-friction element in coupling engagement.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a braking system of a motor vehicle designed according to the invention in a schematic, isolated representation
  • Fig. 2a shows a schematic representation of a further embodiment of a braking system designed according to the invention in normal operation
  • Fig. 2b shows a schematic representation of the embodiment of a braking system designed according to the invention according to Fig. 2a in the event of a malfunction
  • Fig. 3 shows a schematic perspective view of an embodiment of a braking device of a braking system designed according to the invention
  • Fig. 4 is a side view of the braking device according to Fig. 3;
  • Fig. 5 is a section Q-Q through the braking device according to Fig. 3;
  • Fig. 6 shows a first actuator of the braking device according to Fig. 3 in a schematic perspective view
  • Fig. 7 is an enlarged detailed view of the adjusting device from Fig. 5.
  • Fig. 1 shows a schematic, isolated perspective partial view of a chassis 100 of a motor vehicle.
  • This comprises steerable wheels 101, which are mounted on a frame part of the body 102 of the motor vehicle on pivotable steering knuckles 103.
  • a steering system of the motor vehicle comprises a steering shaft 104, on the rear end of which in the direction of travel a steering wheel 105 is attached as a manual steering input.
  • the steering shaft 104 is connected to a steering gear 106, which is connected to the steering knuckles 103 via tie rods 107 to generate a steering angle.
  • an electromechanical braking system 110 of the motor vehicle has a brake pedal 113 attached to the body 102 with an associated brake pedal sensor, the brake pedal 113 being a manual input unit for transmitting a braking command.
  • the brake pedal 113 is only shown schematically in Fig. 1.
  • the braking system 110 comprises an automated input unit 114 which is connected to a central control unit 112 of the braking system 110. This input unit 14 can output external control signals to the central control unit 112 for controlling the braking system 110.
  • the braking system 110 shown in Fig. 1 comprises a braking device 1 for each of the two wheels 101 shown in Fig. 1. Each of these has a brake caliper 3 which is attached to and supported on the motor vehicle body 102.
  • a brake disk 2 is attached to a wheel 101 in a rotationally fixed manner as a counter-braking part, which is gripped by the brake caliper 3 which is fixed relative to it and has brake pads not explicitly shown here.
  • the braking devices 1 each have a brake actuator with an electric servomotor and a wheel brake control unit 120 for controlling the respective brake actuator.
  • Each of the wheels 101 and thus each of the braking devices 1 is assigned a wheel speed sensor unit 121 which is designed to provide the assigned braking device 1 with a wheel speed of the assigned wheel 101, which is used by the wheel brake control unit 120 for controlling the respective brake actuator.
  • the wheel brake control unit 120 is designed to control the respective brake actuator on the basis of a provided substitute wheel speed, which is particularly advantageous if no wheel speed can be provided due to a fault in relation to the wheel speed sensor unit 121 of the wheel brake control unit.
  • Various options are provided for providing the substitute wheel speed, some of which will also be discussed below with reference to the other figures.
  • One variant in this regard provides that the wheel speeds provided by the wheel speed sensor units 121 are made available for retrieval via a data transmission system 111 of the motor vehicle, in particular via a CAN bus of the motor vehicle. For example, for a braking device 1 shown on the left side in Fig. 1 of the associated
  • Wheel brake control unit 120 provides as a substitute wheel speed the wheel speed determined by the wheel speed sensor unit 121, which is assigned to the braking device 1 on the right side in Fig. 1, via the data transmission system 111.
  • Fig. 2a and Fig. 2b each show a schematic diagram of a chassis 100 with an exemplary embodiment of a braking system 110 designed according to the invention.
  • the motor vehicle has four wheels 101, each of which is assigned a braking device 1 (BUI, BU2, BU3, BU4) of the braking system 110.
  • the braking system 110 further comprises a first input unit 113 and a second input unit 114, which can each transmit a braking command to the braking system 110 for implementation by means of the braking devices 1 (BUI, BU2, BU3, BU4).
  • the input unit 114 can in particular be assigned to a driver assistance system and connected to the braking system 110 via a data transmission system 111, in particular a CAN bus of the motor vehicle.
  • the input unit 113 is a brake pedal or a brake pedal sensor assigned to the brake pedal, which is designed in particular to detect an actuation of the brake pedal by a vehicle user and to transmit it as a braking command via the communication connections 135, which in this exemplary embodiment are sensor lines, to the wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) of the braking system 110.
  • the brake pedal sensor 113 advantageously detects the brake pedal position, in particular in real time, so that the respective wheel brake control unit 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) can preferably also derive the acceleration of the brake pedal during actuation and take this into account for the control of the respective brake actuator 4 of the braking system 110.
  • each of the four braking devices 1 has a brake actuator 4 (BMI, BM2, BM3, BM4) and a wheel brake control unit 120 (BC1, BC2, BC3, BC4).
  • a wheel speed sensor 121 (SI, S2, S3, S4) is connected to the wheel brake control unit 120, which outputs actual values of the rotational position and wheel speed PI, P2, P3, P4 to the respective wheel brake control unit 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) in real time during travel in normal operation shown in Fig. 2a.
  • the respective wheel brake control unit 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) is preferably integrated with the braking device 1 and electrically connected to the brake actuator 4, which has respective electric servomotors 41, 42 via which a braking intervention can be controlled.
  • Each of the four wheel brake control units 120 can receive a wheel speed PI, P2, P3, P4 from the associated wheel speed sensor 121 in a trouble-free normal operation, as shown in Fig. 2a.
  • the wheel brake control unit BC1 can therefore, for example, receive a wheel speed PI from the wheel speed sensor 121 (Sl) in a trouble-free normal operation; the wheel brake control unit BC2 can receive a wheel speed P2 from the wheel speed sensor 121 (S2), etc.
  • the wheel brake control unit BC1 In normal operation, the wheel brake control unit BC1 then controls the associated brake actuator 4 (BMI) in order to implement the braking command transmitted by the input unit 113 or the input unit 114, taking into account the wheel speed PI provided by the associated wheel speed sensor unit 121 (Sl). Accordingly, in normal operation, the wheel brake control unit BC2 controls the associated brake actuator 4 (BM2) to implement the transmitted brake command, taking into account the values of the associated wheel speed sensor unit 121 (S2). provided wheel speed P2. In the same way, the wheel brake control units BC3 and BC4 control the associated brake actuators 4 (BM3) and 4 (BM4).
  • BMI associated brake actuator 4
  • the wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) receive a braking command from the input unit 113 via the respective communication connection 135, wherein the braking command from the input unit 113 is preferably transmitted as a first signal Sgl in a first frequency range of the order of 1 kHz.
  • the wheel brake control units 120 comprise a modulation unit with which the wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) make a wheel speed PI, P2, P3, P4 received from the associated wheel speed sensor 121 (SI, S2, S3, S4) available as a second signal Sg2 via the communication connections 135 to at least one of the other wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4), in particular by modulating the second signal Sg2 onto the first signal Sgl, which preferably takes place in a second frequency range of the order of 100 kHz, and is shown schematically in the diagram in Fig. 2b.
  • the central control unit 112 specifies which of the wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) makes the received wheel speed Pl, P2, P3, P4 available as a second signal Sg2 via the communication connections 135 to the other wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) as a substitute wheel speed EPI.
  • the wheel brake control unit BC1 makes a wheel speed PI received from the associated wheel speed sensor unit S1 available to the other wheel brake control units BC2, BC3 and BC4 as a substitute wheel speed EPI via the sensor lines 135 as a signal Sg2 (referred to as PI' in Fig. 2b).
  • the assignment of sending and receiving wheel brake control units 120 can be changed by the central control unit 112, in particular varied cyclically.
  • all detected wheel speeds can also be sent via the communication connection 135, wherein different frequency bands are then preferably assigned to the wheel brake control units.
  • this substitute wheel speed EPI can then be used in particular for diagnostic purposes, in particular for a comparison with the other detected wheel speeds P2, P3 and P4, in order to conclude, for example, that a sensor 121 is malfunctioning in the case of deviations that exceed a tolerance threshold.
  • the substitute wheel speed is used by the wheel brake control unit 120 instead of the wheel speed provided by the wheel speed sensor 121 in order to control the associated brake actuator 4 taking into account the substitute wheel speed EPI provided.
  • a fault case is outlined in Fig.
  • the wheel brake control unit BC2 can therefore no longer receive a wheel speed P2 from the wheel speed sensor 121 (S2). Instead, the wheel brake control unit BC2 demodulates the signal transmitted via the communication connection 135 and in this way receives the wheel speed PI' provided by the wheel brake control unit BC1 as the substitute wheel speed EPI. The wheel brake control unit BC2 then controls the associated brake actuator 4 (BM2) taking into account the received substitute wheel speed EPI.
  • a first signal Sgl is also shown in a diagram in Fig. 2b as a PWM signal for a brake command with a modulated second signal Sg2 for the substitute wheel speed EPI.
  • the wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) in this embodiment are advantageously designed to exchange signals with a central control unit 112 designed as an ECU and to control the brake actuator 4 taking into account further specifications by the central control unit 112. According to a design variant not shown here, this central control unit 112 can also be omitted.
  • a respective brake actuator 4 advantageously has a housing 45 in which the wheel brake control unit 120 is arranged, as can be seen in Fig. 5. This has an electrical circuit which is connected to the servomotors 41, 42 and the central control unit 112. As a result, the wheel brake control unit 120 is integrated with the braking device 1.
  • Fig. 3 shows an embodiment of a braking device 1 of a braking system 110 designed according to the invention as a whole, wherein the braking device 1 is designed as a disc brake.
  • This comprises a brake disc 2, which forms a counter-braking part and is connected to a vehicle wheel 101 (not shown here) that can rotate about a wheel axis R.
  • a brake caliper 3 surrounds the two axial end faces of the brake disc 2.
  • the brake disc 2 is designed here as a non-ventilated brake disc made of solid material. Alternatively, it can also be designed as an internally ventilated brake disc.
  • a brake actuator 4 is attached to the brake caliper 3.
  • the brake actuator 4 comprises an actuating device 5 which extends axially in the direction of an axis A which is parallel to the wheel axis R and indicates the adjustment direction V of the actuating device 5.
  • the brake actuator 4 comprises an electric servomotor 41 to which a wheel brake control unit 120 is assigned.
  • the wheel brake control unit 120 is designed to determine a substitute wheel speed for a wheel speed measured by means of a wheel sensor unit 121 based on vibrations of the brake disk 2. This takes advantage of the fact that the vibrations of the brake disk occur in a range between ⁇ 0.01 mm ... 1 mm (mm: millimeters) when the braking device 1 is operated as intended in a moving motor vehicle.
  • the wheel brake control unit 120 measures a current of the servomotor 41 and/or the second servomotor 42 explained below, and can therefore also detect the ripple current caused and evaluate it with regard to a wheel speed. It can be provided that a wheel brake control unit 120 sends a frequency of a detected ripple current and a wheel speed determined by means of a wheel speed sensor unit 121 assigned to the braking device 1 to a central control unit 112, for example as shown in Fig.
  • a unit of the central control unit 112 uses the transmitted values to train an assignment of the frequency of the ripple current to a corresponding wheel speed.
  • a substitute wheel speed can be provided via the detected frequency of the ripple current of the wheel brake control unit 120, which can be used to control the servo motor instead of the wheel speed from the wheel speed sensor unit 121 to implement a received braking command.
  • Fig. 4 shows a view of the brake caliper 3 as seen from the brake disc 2.
  • the brake disk 2 is arranged axially between two brake pads 31 and 32.
  • One brake pad 31 is firmly supported on the brake calliper 3 on the side facing away from the brake actuator 4.
  • the other brake pad 32 which forms a braking part of the braking device 1, is attached to the adjusting device 5 and can be adjusted by the latter in the axial adjustment direction V given by the axis A to produce the braking intervention on the brake disk 2, as indicated by the arrow in Fig. 5.
  • the axial air gap L already mentioned is located between the brake disc 2 and the adjustable brake pad 32, which is shown schematically in an exaggeratedly wide manner in Fig. 5.
  • the structure of the actuating device 5 is shown in Fig. 5 and in the enlarged section thereof in Fig. 7.
  • the actuating device 5 comprises a first actuating drive 6, which has a ramp bearing, and a second actuating drive 7, which is coupled axially (with respect to the axis A) in series with the first actuating drive 6 and has a spindle drive.
  • the first actuator 6, which in the example shown is designed as a ramp bearing, comprises a drive-side cam disk 61 supported axially and in a rotationally fixed manner on the brake actuator 4 and a driven-side cam disk 62.
  • Balls 63 are arranged between the cam disks 61 and 62.
  • the cam disks 61 and 62 have ramp-like tracks 64 that are axially opposite one another and lie obliquely to the axis A, between which balls 63 can roll.
  • the cam disk 62 is connected to a coaxial gear 65, which is designed as a spur gear and forms a drive wheel in the sense of the invention.
  • the gear 65 is in gear engagement with a first electric servomotor 41. This enables the rotating drive of the cam disk 62 and thus an actuation of the first actuator 6.
  • the second actuator 7, which in the example shown is designed as a spindle drive, has a Threaded spindle 71, which engages in the internal thread of a drive-side spindle nut 72. This internal thread is formed in the output-side cam disk 62 of the first actuator 6, so that the functions of the output-side cam disk 62 and the drive-side spindle nut 72 are combined in one component.
  • the threaded spindle 71 is connected via a hub part 74 to a coaxial gear 75, which is axially fixed and rotatably mounted in the brake actuator 4.
  • the threaded spindle is coupled to the gear 75 in a torque-locking but axially displaceable manner via drivers 73, which can have, for example, radially projecting projections or teeth that engage axially displaceably in axial slots of the hub part 74.
  • the gear 75 can, like the gear 65, be designed as a spur gear and is arranged coaxially adjacent to it. This gear 75 is in gear engagement with a second electric actuator 42. This enables the rotating drive of the threaded spindle 71 and thus an actuation of the second actuator 7.
  • the threaded spindle 71 is connected axially via a thrust bearing 43, for example an axial roller bearing as shown, to a pressure piece 44 to which the movable brake pad 32 is attached, as can be seen in Fig. 5.
  • the pressure piece 44 can also be referred to as a piston.
  • the clutch device according to the invention has a friction element 8, which is directed as a coaxial, conical extension from the cam disk 62 towards the second actuator 7.
  • the conical extension has a conical friction surface 81 arranged on the outside on an outer cone.
  • the friction element 81 can preferably be formed in one piece with the cam disk 62 / spindle nut 72.
  • the friction element 8 is coupled to a counter friction element 9 in a frictionally locked manner.
  • the conical projection extends axially into a corresponding conical opening of the counter friction element 9, which has a conical friction surface 91 arranged in an inner cone.
  • the friction surface 81 and the counter friction surface 91 are in frictionally locked contact with one another, as can be clearly seen in Fig. 7.
  • the counter friction element 9 is coupled to the gear 75 in a torque-locking but axially displaceable manner via drivers 92, which engage in corresponding slots 76 in the hub part 74 or the gear 75 in an axially displaceable manner.
  • a spring element 93 is arranged between the gear wheel 75 or the hub part 74 connected thereto and the counter friction element 9. The axially effective spring force of this spring element elastically braces the counter friction element 9 against the friction element 8. This generates a defined coupling torque of the friction clutch formed by the friction element 8 and the counter friction element 9.
  • the gears 65 and 75 are rotated synchronously so that the first actuator 6 executes a working stroke in the adjustment direction V so that the brake pad 32 passes through the air gap L and comes into braking engagement with the brake disk 2.
  • the synchronous drive of the gears 65 and 75 can be achieved by synchronizing the drive speeds of the actuator motors 41 and 42, or by driving by only one of the actuator motors 41 or 42, while the other actuator motor 42 or 41 runs idle.
  • the frictional coupling engagement between the friction element 8 and the counter friction element 9 then ensures synchronous rotation of the gears 65 and 75. Because the friction element 8 and the counter friction element 9 are arranged entirely or at least partially within the gears 65 and 75, a particularly compact design can be realized.
  • the gear 65 is fixed or blocked, in particular by appropriately controlling the first servomotor 41.
  • the second servomotor 42 rotates the gear 75 relative to the gear 65, whereby the friction clutch continuously slips.
  • the second actuator 7 is adjusted uniformly accordingly, whereby the width of the air gap L can also be continuously adjusted and adapted, for example to compensate for wear on the brake pad 32.
  • the braking devices shown in Fig. 3 to Fig. 7 are designed as floating caliper brakes, also referred to as floating caliper brakes.
  • the brake pad 32 is pressed against the brake disc 2 by the pressure piece 44, and the brake pad 31 is pressed against the brake disc 2 by the brake caliper 3, which can be moved relative to the brake disc 2 in the direction of the axis A.
  • the proposed solution can also be used with a fixed caliper brake.

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Abstract

The present invention relates to a method for operating an electromechanical braking system (110) in a motor vehicle, wherein the braking system (110) has at least one input unit (113, 114), via which a braking command is transmitted, and at least two brake devices (1, BU), which each comprise a brake actuator (4, BM) with at least one electric servomotor (41, 42), wherein the brake devices (1, BU) are each associated with a wheel brake control unit (120, BC) and a wheel speed sensor unit (121), wherein for a respective brake device (1, BU) the associated wheel speed sensor unit (121) provides a wheel speed (P2) to the associated wheel brake control unit (120, BC), said wheel brake control unit (120, BC) is provided with a substitute wheel speed (EP1) for the wheel speed (P2) provided by the associated wheel speed sensor unit (121), wherein said wheel brake control unit (120, BC) controls the brake actuator (4, BM) taking into account the wheel speed (P2) provided by the associated wheel speed sensor unit (121) in order to implement the transmitted braking command in normal operation, and the wheel brake control unit (120, BC) controls the brake actuator (4, BM) taking into account the provided substitute wheel speed (EP1) in order to implement the transmitted braking command in the event of a fault with respect to the provision of the wheel speed (P2) by the associated wheel speed sensor unit (121). The invention also relates to a braking system (110) designed, in particular, to be operated by such a method.

Description

Elektromechanisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Bremssystems in einem Kraftfahrzeug Electromechanical braking system for a motor vehicle and method for operating an electromechanical braking system in a motor vehicle
Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Eingabevorrichtung zum Übermitteln einer Bremsvorgabe, mindestens zwei Bremsvorrichtungen, denen jeweils eine Raddrehzahlsensoreinheit zugeordnet ist, die ausgebildet ist, der zugeordneten Bremsvorrichtung eine Raddrehzahl bereitzustellen, wobei die Bremsvorrichtungen jeweils einen Bremsaktuator umfassen, der wenigstens einen elektrischen Stellmotor aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Bremssystems in einem Kraftfahrzeug, wobei das Bremssystem wenigstens eine Eingabeeinheit, über die eine Bremsvorgabe übermittelt wird, und wenigstens zwei Bremsvorrichtungen, die jeweils einen Bremsaktuator mit wenigstens einem elektrischen Stellmotor umfassen, aufweist. The invention relates to an electromechanical braking system for a motor vehicle, comprising at least one input device for transmitting a braking command, at least two braking devices, each of which is assigned a wheel speed sensor unit which is designed to provide a wheel speed to the assigned braking device, wherein the braking devices each comprise a brake actuator which has at least one electric servomotor. Furthermore, the invention relates to a method for operating an electromechanical braking system in a motor vehicle, wherein the braking system has at least one input unit via which a braking command is transmitted, and at least two braking devices, each of which comprises a brake actuator with at least one electric servomotor.
Ein derartiges Bremssystem umfasst mindestens zwei elektromotorische Bremsvorrichtungen, die jeweils einem zu bremsenden Rad eines Kraftfahrzeugs zugeordnet sind. Diese wird daher auch als Bremseinheit oder Radbremse bezeichnet. Eine elektromotorische Bremsvorrichtung weist einen elektromotorischen, am Fahrgestell eines Kraftfahrzeugs relativ zur Drehung des zu bremsenden Rades abgestützten Bremsaktuator auf, der mindestens einen elektrischen Stellmotor aufweist. Dieser wirkt über eine Stellvorrichtung auf ein Bremsteil, beispielsweise einen Bremsbelag, welches durch drehenden Antrieb des Stellmotors in Bremseingriff mit einem an dem zu bremsenden Rad angebrachten Gegenbremsteil gebracht werden kann, beispielsweise einer Bremsscheibe. Im Bremseingriff wird ein Reibkontakt zwischen Bremsteil und Gegenbremsteil erzeugt, wobei das durch Reibung erzeugte Bremsmoment umso größer ist, je höher die von der Stellvorrichtung in der Verstellrichtung ausgeübte Verstellkraft ist. Im Stand der Technik sind derartige Bremssysteme beispielsweise aus der DE 10 2017 123 266 Al , der US 6,397,981 Bl oder der US 6,081,081 A bekannt. Gemäß der Offenbarung der US 6,081,081 A kann jeder Bremsaktuator von der Zentralsteuereinheit einzeln angesteuert werden. Dadurch ist es möglich, jede Bremsvorrichtung zur Optimierung der Bremswirkung separat zu aktivieren. Such a braking system comprises at least two electromotive braking devices, each of which is assigned to a wheel of a motor vehicle that is to be braked. This is therefore also referred to as a braking unit or wheel brake. An electromotive braking device has an electromotive brake actuator that is supported on the chassis of a motor vehicle relative to the rotation of the wheel to be braked and that has at least one electric servomotor. This acts via an actuator on a braking part, for example a brake pad, which can be brought into braking engagement with a counter-braking part attached to the wheel to be braked, for example a brake disk, by rotating the actuator. During braking engagement, frictional contact is generated between the braking part and the counter-braking part, with the braking torque generated by friction being greater the higher the adjustment force exerted by the actuator in the adjustment direction. In the prior art, such braking systems are known, for example, from DE 10 2017 123 266 A1, US 6,397,981 B1 or US 6,081,081 A. According to the disclosure of US 6,081,081 A, each brake actuator can be controlled individually by the central control unit. This makes it possible to activate each braking device separately to optimize the braking effect.
Die Ansteuerung des Bremssystems erfolgt elektrisch. Eine Bremsvorgabe, insbesondere ein elektrischer Bremsbefehl, zur Einleitung eines Bremsvorgangs kann manuell durch eine Eingabeeinheit, insbesondere ein Bremspedal oder einen Feststell-Bremsschalter, erzeugt werden, und zusätzlich oder alternativ durch eine automatisierte Eingabeeinheit, insbesondere ein Antiblockier-System (kurz auch ABS) oder ein Automatic-Drive-System (kurz auch ADS).The braking system is controlled electrically. A braking command, in particular an electrical braking command, to initiate a braking process can be generated manually by an input unit, in particular a brake pedal or a parking brake switch, and additionally or alternatively by an automated input unit, in particular an anti-lock braking system (ABS for short) or an automatic drive system (ADS for short).
Unter Berücksichtigung einer solchen Bremsvorgabe können die Stellmotoren der Bremsaktuatoren angesteuert und Bremsvorrichtungen in Bremseingriff gebracht werden. Taking such a braking specification into account, the servomotors of the brake actuators can be controlled and braking devices can be brought into braking intervention.
Das optimale Bremsmoment, durch das ein möglichst kurzer Bremsweg, möglichst ohne Blockieren der Räder, realisiert werden kann, kann aus den mit der Bremsvorgabe abgegebenen Soll-Werten und weiteren für den Bremsvorgang relevanten Ist-Parametern, insbesondere Radposition, Raddrehzahl, elektrischer Strom des Stellmotors, Bremskraft, Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder weiteren Ist-Parametern, ermittelt werden. Im Stand der Technik ist es beispielsweise aus der US 6,317,675 Bl bekannt, zumindest die Werte für die Bremsvorgabe und gegebenenfalls weitere Werte einer Zentralsteuereinheit, die gleichbedeutend als ECU (ECU: Electronic Control Unit) bezeichnet werden kann, bereitzustellen. Diese Steuereinheit bestimmt nach einem vorgegebenen Regel-Algorithmus die für die Stellmotoren sämtlicher Bremsaktuatoren erforderlichen Steuerströme, die zur Erzeugung definierter Rad- Bremsmomente erforderlich sind. Dabei ist die Raddrehzahl ein Ist-Parameter mit besonderer Bedeutung, der zur Umsetzung der Bremsvorgabe in einen entsprechenden Bremseingriff einer jeweiligen Bremsvorrichtung stets bereitgestellt werden sollte, um einen Bremsausfall, auch einen teilweisen Bremsausfall, zu verhindern. Zur Erhöhung der Ausfallsicherheit ist in der US 6,410,993 Bl eine zweikreisig oder mehrkreisig aufgebaute Schaltungsanordnung für ein sicherheitskritisches Steuersystem, wie Brake-by-Wire, offenbart, wobei jeder Kreis der Schaltungsanordnung ein komplettes Mikroprozessorsystem enthält, das die Eingangsdaten redundant verarbeitet und ein Fehlererkennungssignal (FAIL) liefert, wenn ein Fehler oder eine Diskrepanz zwischen den redundant erzeugten Datenverarbeitungsergebnissen auftritt. The optimum braking torque, which can achieve the shortest possible braking distance, if possible without locking the wheels, can be determined from the target values given with the braking command and other actual parameters relevant to the braking process, in particular wheel position, wheel speed, electric current of the servomotor, braking force, vehicle speed and/or other actual parameters. In the prior art, it is known, for example from US 6,317,675 B1, to provide at least the values for the braking command and possibly other values to a central control unit, which can be referred to synonymously as an ECU (ECU: Electronic Control Unit). This control unit uses a predetermined control algorithm to determine the control currents required for the servomotors of all brake actuators, which are required to generate defined wheel braking torques. The wheel speed is an actual parameter of particular importance that should always be provided to convert the braking command into a corresponding braking intervention of a respective braking device in order to prevent a brake failure, even a partial brake failure. To increase the reliability, US 6,410,993 Bl discloses a two-circuit or multi-circuit circuit arrangement for a safety-critical control system, such as brake-by-wire, wherein each circuit of the circuit arrangement contains a complete microprocessor system that processes the input data redundantly and provides an error detection signal (FAIL) when an error or a discrepancy between the redundantly generated data processing results occurs.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes elektromechanisches Bremssystem und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Bremssystems bereitzustellen, wobei vorteilhafterweise die Ausfallsicherheit erhöht und insbesondere die Zuverlässigkeit der Bereitstellung einer Raddrehzahl auf kostengünstige Weise verbessert ist. Against this background, it is an object of the present invention to provide an improved electromechanical braking system and an improved method for operating an electromechanical braking system, wherein the reliability is advantageously increased and in particular the reliability of the provision of a wheel speed is improved in a cost-effective manner.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden ein Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Bremssystems in einem Kraftfahrzeug und ein elektromechanisches Bremssystem gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung beschrieben sowie in den Figuren dargestellt. Die vorgeschlagene Lösung sieht ein Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Bremssystems in einem Kraftfahrzeug vor, wobei das Bremssystem wenigstens eine Eingabeeinheit, über die eine Bremsvorgabe übermittelt wird, und wenigstens zwei Bremsvorrichtungen, die jeweils einen Bremsaktuator mit wenigstens einem elektrischen Stellmotor umfassen, aufweist, wobei den Bremsvorrichtungen jeweils eine Radbremsensteuereinheit und eine Raddrehzahlsensoreinheit zugeordnet ist. Für eine jeweilige Bremsvorrichtung stellt die zugeordnete Raddrehzahlsensoreinheit der zugeordneten Radbremsensteuereinheit eine Raddrehzahl bereit, und dieser Radbremsensteuereinheit wird eine Ersatz-Raddrehzahl für die von der zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit bereitgestellten Raddrehzahl bereitgestellt. Erfindungsgemäß steuert diese Radbremsensteuereinheit zur Umsetzung der übermittelten Bremsvorgabe in einem Normalbetrieb den Bremsaktuator unter Berücksichtigung der von der zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit bereitgestellten Raddrehzahl an, und bei einer Störung in Bezug auf die Bereitstellung der Raddrehzahl von der zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit steuert diese Raddrehzahlsensoreinheit den Bremsaktuator unter Berücksichtigung der bereitgestellten Ersatz-Raddrehzahl an. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Ersatz-Raddrehzahl nicht mit der dem betreffenden Rad zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit und vorzugsweise auch nicht mit einer der dem betreffenden Rad zugeordneten identisch ausgebildeten redundanten Raddrehzahlsensoreinheit bestimmt wird. Insofern ist die Ersatz-Raddrehzahl insbesondere ein Parameter, der die tatsächliche Raddrehzahl eines Rades zwar annähert und insbesondere sogar mit dieser übereinstimmen kann, in Bezug auf den aber insbesondere durchaus gewisse Abweichungen von der tatsächlichen Raddrehzahl in Kauf genommen werden. Vorteilhafterweise kann der Bremsaktuator hierdurch weiter gesteuert werden, insbesondere in Bezug auf den entsprechenden Steuerungs-Algorithmus ohne Abweichung vom Normalbetrieb, indem vorteilhafterweise bei einer Störung anstelle der Raddrehzahl des betreffenden Rades als Parameter die Ersatz-Raddrehzahl für das betreffende Rad verwendet wird. Die Ersatz- Raddrehzahl kann dabei gemäß einer Ausgestaltung nur dann bereitgestellt werden, wenn eine Störung aufgetreten ist. Insbesondere ist aber vorgesehen, dass die Ersatz-Raddrehzahl für ein jedes Rad auch in einem störungsfreien Normalbetrieb ermittelt und bereitgestellt wird. Weiter vorteilhaft wird unter Nutzung der Ersatz-Raddrehzahl in einem Normalbetrieb eine Diagnose, insbesondere eine Plausibilitätsprüfung, in Bezug auf die von der zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit bereitgestellten Raddrehzahl durchgeführt. Auf diese Weise kann vorteilhafterweise frühzeitig ein Problem im Hinblick auf einer der Raddrehzahlsensoreinheiten und/oder im Hinblick auf die Ermittlung der Ersatz-Raddrehzahl erkannt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Radbremsensteuereinheiten über ein Datenübertragungssystem, insbesondere einen Kommunikationsbus, weiter insbesondere einen CAN-Bus, zum Austausch von Daten miteinander verbunden sind. Der einer Bremsvorrichtung zugeordneten Radbremsensteuereinheit wird als Ersatz-Raddrehzahl über das Datenübertragungssystem vorteilhafterweise eine Raddrehzahl von wenigstens einer der Raddrehzahlsensoreinheiten, die dieser Bremsvorrichtung nicht zugeordnet ist, bereitgestellt. Die Ersatz-Raddrehzahl ist in diesem Fall insofern eine an einem anderen Rad gemessene Raddrehzahl. Bei einem vierrädrigen Kraftfahrzeug werden insofern insbesondere einer einem Rad zugeordneten ersten Bremsvorrichtung die Raddrehzahlen der weiteren Räder als Ersatz- Raddrehzahl zur Verfügung gestellt. Dabei ist insbesondere auch eine Verarbeitung und Gewichtung der drei Raddrehzahlen für die drei weiteren Räder in Abhängigkeit von aktuellen Fahrparametern vorgesehen, wobei für diese erste Bremsvorrichtung aus den drei sensorisch erfassten Raddrehzahlen eine rechnerisch ermittelte Ersatz-Raddrehzahl bestimmt wird. Ein Ausfall der sensorischen Erfassung einer Raddrehzahl für ein erstes Rad wird bei dieser Ausgestaltung somit vorteilhafterweise durch eine Erfassung der Raddrehzahl der weiteren Räder des Kraftfahrzeugs kompensiert. To solve this problem, a method for operating an electromechanical braking system in a motor vehicle and an electromechanical braking system according to the independent claims are proposed. Further advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims and the description and shown in the figures. The proposed solution provides a method for operating an electromechanical braking system in a motor vehicle, wherein the braking system has at least one input unit via which a braking command is transmitted, and at least two braking devices, each of which comprises a brake actuator with at least one electric servomotor, wherein the braking devices are each assigned a wheel brake control unit and a wheel speed sensor unit. For a respective braking device, the assigned wheel speed sensor unit provides a wheel speed to the assigned wheel brake control unit, and this wheel brake control unit is provided with a substitute wheel speed for the wheel speed provided by the assigned wheel speed sensor unit. According to the invention, in order to implement the transmitted braking command in normal operation, this wheel brake control unit controls the brake actuator taking into account the wheel speed provided by the assigned wheel speed sensor unit, and in the event of a fault in relation to the provision of the wheel speed from the assigned wheel speed sensor unit, this wheel speed sensor unit controls the brake actuator taking into account the substitute wheel speed provided. In particular, it is provided that the replacement wheel speed is not determined with the wheel speed sensor unit assigned to the wheel in question and preferably also not with one of the identically designed redundant wheel speed sensor units assigned to the wheel in question. In this respect, the replacement wheel speed is in particular a parameter that approximates the actual wheel speed of a wheel and in particular can even match it, but in relation to which certain deviations from the actual wheel speed are certainly accepted. Advantageously, the brake actuator can be further controlled in this way, in particular with regard to the corresponding control algorithm without deviation from normal operation, by advantageously using the replacement wheel speed for the wheel in question as a parameter instead of the wheel speed of the wheel in question in the event of a fault. According to one embodiment, the replacement wheel speed can only be provided if a fault has occurred. In particular, however, it is provided that the replacement wheel speed for each wheel is also determined and provided in fault-free normal operation. It is also advantageous to carry out a diagnosis, in particular a plausibility check, with respect to the wheel speed provided by the associated wheel speed sensor unit using the substitute wheel speed in normal operation. In this way, a problem with respect to one of the wheel speed sensor units and/or with respect to determining the substitute wheel speed can advantageously be detected at an early stage. According to an advantageous embodiment, it is provided that the wheel brake control units are connected to one another via a data transmission system, in particular a communication bus, further in particular a CAN bus, for exchanging data. The wheel brake control unit assigned to a braking device is advantageously provided with a wheel speed from at least one of the wheel speed sensor units that is not assigned to this braking device as a substitute wheel speed via the data transmission system. In this case, the substitute wheel speed is a wheel speed measured on another wheel. In a four-wheeled motor vehicle, the wheel speeds of the other wheels are made available as a substitute wheel speed, in particular to a first braking device assigned to a wheel. In particular, processing and weighting of the three wheel speeds for the three other wheels is also provided as a function of current driving parameters, with a mathematically determined substitute wheel speed being determined for this first braking device from the three wheel speeds detected by sensors. In this embodiment, a failure of the sensor detection of a wheel speed for a first wheel is thus advantageously compensated for by detecting the wheel speed of the other wheels of the motor vehicle.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Eingabeeinheit des Bremssystems zur Übermittlung der Bremsvorgabe über eine Kommunikationsverbindung mit den jeweiligen Radbremsensteuereinheiten verbunden ist, wobei der einer Bremsvorrichtung zugeordneten Radbremsensteuereinheit als Ersatz-Raddrehzahl von einer der weiteren Radbremsensteuereinheiten über die Kommunikationsverbindung die dieser Radbremsensteuereinheit bereitgestellte Raddrehzahl bereitgestellt wird. Die Kommunikationsverbindung zwischen der Eingabeeinheit des Bremssystems und den Radbremsensteuereinheit ist dabei vorteilhafterweise nicht über einen Kommunikations-Bus realisiert, sodass insbesondere bei einer Störung des Kommunikations-Busses, die verhindert, dass einer ersten Radbremsensteuereinheit von den weiteren Radbremsensteuereinheiten eine Raddrehzahl über den Kommunikations-Bus bereitgestellt wird, dennoch eine Bereitstellung der Raddrehzahl als Ersatz-Raddrehzahl über die Kommunikationsverbindung erfolgen kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Kommunikationsverbindung zwischen Eingabeeinheit und jeweiliger Radbremsensteuereinheit ein Leitungskabel ist, vorzugsweise ein Sensorkabel. A further advantageous embodiment provides that the input unit of the braking system is connected to the respective wheel brake control units via a communication connection for transmitting the braking specification, wherein the wheel brake control unit assigned to a braking device is provided with the wheel speed provided to this wheel brake control unit as a substitute wheel speed by one of the other wheel brake control units via the communication connection. The communication connection between the input unit of the braking system and the wheel brake control unit is advantageously not implemented via a communication bus, so that in particular in the event of a fault in the communication bus that prevents a wheel speed from being provided to a first wheel brake control unit by the other wheel brake control units via the communication bus, the wheel speed can still be provided as a substitute wheel speed via the communication connection. In particular, it is provided that the communication connection between the input unit and the respective wheel brake control unit is a line cable, preferably a sensor cable.
Vorteilhafterweise wird die Bremsvorgabe in einem ersten Freguenzbereich über die Kommunikationsverbindung übermittelt und die Ersatz-Raddrehzahl in einem zweiten Frequenzbereich über die Kommunikationsverbindung übermittelt, wobei der zweite Frequenzbereich ein von dem ersten Frequenzbereich abweichender Frequenzbereich ist. Insbesondere ist der erste Frequenzbereich in einem 1 kHz-Bereich und der zweite Frequenzbereich in einem 100 kHz-Bereich. Insbesondere liegen der erste Frequenzbereich und der zweite Frequenzbereich so weit auseinander, dass das Signal für die Bremsvorgabe und das Signal für die Ersatz-Raddrehzahl einander nicht stören. Vorzugsweise wird die Bremsvorgabe als ein erstes Signal über die Kommunikationsverbindung an die Radbremsensteuereinheiten übertragen, und die Ersatz-Raddrehzahl über die Kommunikationsverbindung als auf das erste Signal aufmoduliertes zweites Signal übertragen, wobei das erste Signal insbesondere in dem ersten Frequenzbereich übertragen wird und das zweite Signal insbesondere in dem zweiten Frequenzbereich übertragen wird. Vorteilhafterweise moduliert die jeweilige die Ersatz- Raddrehzahl bereitstellende Radbremsensteuereinheit die Ersatz-Raddrehzahl als das zweite Signal und die empfangende Radbremsensteuereinheit demoduliert das zweite Signal. Weiter vorteilhaft ist die Eingabeeinheit des Bremssystems ein Bremspedal beziehungsweise ein von dem Bremspedal umfasster Bremspedalsensor, der eine Bremspedalposition als Bremsvorgabe analog oder digital übermittelt, wobei insbesondere über von dem Bremspedalsensor zu den Radbremsensteuereinheiten führende Sensorkabel als Kommunikationsverbindung die Übertragung der Bremsvorgabe als erstes Signal und die Übertragung der Ersatz-Raddrehzahl als zweites Signal erfolgt. Jede Radbremsensteuereinheit hat insofern vorteilhafterweise eine galvanische Verbindung zu der Eingabeeinheit, insbesondere zu dem Bremspedalsensor. Dieser Bremspedalsensor sendet vorzugsweise automatisch die Informationen bezüglich einer Bremsvorgabe über die Pedalstellung. Der Bremspedalsensor kann ein analoger oder digitaler Sensor sein. Jede Radbremsensteuereinheit weist dabei vorzugsweise eine Empfängerschnittstelle auf, welche die Bremsvorgabe von dem Bremspedalsensor als erstes Signal empfängt. Weiter ist die Empfängerschnittstelle vorteilhafterweise eingerichtet, ein Signal in die Kommunikationsverbindung, die insbesondere durch die Pedalsensorleitung gebildet sein kann, einzuspeisen, vorzugsweise durch Modulation. Vorteilhafterweise können die Radbremsensteuereinheiten mittels dieser Modulation Informationen mit anderen Steuereinheiten austauschen, und so insbesondere eine Raddrehzahl übertragen. Für den Fall, dass eine Radbremsensteuereinheit keine Information bezüglich einer aktuellen Raddrehzahl von dem zugeordneten Raddrehzahlsensor empfängt, beispielsweise weil das Kabel oder der Sensor defekt ist, kann die Radbremsensteuereinheit vorteilhafterweise über das Datenübertragungssystem, das insbesondere als CAN-Bus ausgebildet sein kann, bei den anderen Radbremsensteuereinheiten deren Raddrehzahl anfragen und als Ersatz-Raddrehzahl bereitgestellt bekommen oder diese Radbremsensteuereinheit kann vorteilhafterweise über die Kommunikationsverbindung, insbesondere das Kabel des Bremspedalsensors, das Signal empfangen und das modulierte Signal dekodieren, das von den weiteren Radbremsensteuereinheiten kommt, um so zu der Ersatz-Raddrehzahl zu gelangen. Insofern kann vorteilhafterweise auch bei einer Störung in Bezug auf das Datenübertragungssystem eine Ersatz-Raddrehzahl an eine Radbremsensteuereinheit über die Kommunikationsverbindung zwischen Radbremsensteuereinheiten und Eingabeeinheit bereitgestellt werden. Advantageously, the braking command is transmitted in a first frequency range via the communication link and the replacement wheel speed in a second Frequency range is transmitted via the communication connection, the second frequency range being a frequency range that differs from the first frequency range. In particular, the first frequency range is in a 1 kHz range and the second frequency range is in a 100 kHz range. In particular, the first frequency range and the second frequency range are far enough apart that the signal for the braking command and the signal for the substitute wheel speed do not interfere with one another. Preferably, the braking command is transmitted as a first signal via the communication connection to the wheel brake control units, and the substitute wheel speed is transmitted via the communication connection as a second signal modulated onto the first signal, the first signal being transmitted in particular in the first frequency range and the second signal being transmitted in particular in the second frequency range. Advantageously, the respective wheel brake control unit providing the substitute wheel speed modulates the substitute wheel speed as the second signal and the receiving wheel brake control unit demodulates the second signal. The input unit of the brake system is also advantageously a brake pedal or a brake pedal sensor included in the brake pedal, which transmits a brake pedal position as a brake command in analog or digital form, with the transmission of the brake command as a first signal and the transmission of the substitute wheel speed as a second signal taking place in particular via sensor cables leading from the brake pedal sensor to the wheel brake control units as a communication connection. Each wheel brake control unit therefore advantageously has a galvanic connection to the input unit, in particular to the brake pedal sensor. This brake pedal sensor preferably automatically sends the information relating to a brake command via the pedal position. The brake pedal sensor can be an analog or digital sensor. Each wheel brake control unit preferably has a receiver interface, which receives the brake command from the brake pedal sensor as a first signal. Furthermore, the receiver interface is advantageously set up to feed a signal into the communication connection, which can in particular be formed by the pedal sensor line, preferably by modulation. Advantageously, the wheel brake control units can exchange information with other control units by means of this modulation, and thus in particular transmit a wheel speed. In the event that a wheel brake control unit does not receive any information regarding a current wheel speed from the associated wheel speed sensor, for example because the cable or the sensor is defective, the wheel brake control unit can advantageously request the wheel speed from the other wheel brake control units via the data transmission system, which can in particular be designed as a CAN bus, and have it provided as a replacement wheel speed, or this wheel brake control unit can advantageously Communication connection, in particular the cable of the brake pedal sensor, receives the signal and decodes the modulated signal that comes from the other wheel brake control units in order to arrive at the substitute wheel speed. In this respect, even in the event of a fault in the data transmission system, a substitute wheel speed can advantageously be provided to a wheel brake control unit via the communication connection between the wheel brake control units and the input unit.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass wenigstens eine der Bremsvorrichtungen eine Bremsscheibe umfasst, wobei die Radbremsensteuereinheiten, die einer solchen Bremsvorrichtung mit Bremsscheibe zugeordnet sind, basierend auf Vibrationen der Bremsscheibe die Ersatz-Raddrehzahl oder eine weitere Ersatz-Raddrehzahl bestimmen. Es ist also insbesondere vorgesehen, dass gemäß dieser Ausgestaltung zusätzlich oder alternativ eine Ersatz-Raddrehzahl für das betreffende Rad bestimmt wird, wobei diese Ersatz-Raddrehzahl nicht durch eine der Raddrehzahlsensoreinheiten bestimmt wird. Stattdessen wird vorteilhafterweise ausgenutzt, dass über eine Vibration der Bremsschreibe auf eine Drehzahl des zugehörigen Rades geschlossen werden kann. According to a further advantageous embodiment, it is provided that at least one of the braking devices comprises a brake disc, wherein the wheel brake control units assigned to such a braking device with a brake disc determine the substitute wheel speed or a further substitute wheel speed based on vibrations of the brake disc. It is therefore provided in particular that, according to this embodiment, additionally or alternatively a substitute wheel speed is determined for the wheel in question, wherein this substitute wheel speed is not determined by one of the wheel speed sensor units. Instead, it is advantageously exploited that a speed of the associated wheel can be deduced from a vibration of the brake disc.
Vorteilhafterweise erfasst dabei die einer Bremsvorrichtung mit Bremsscheibe zugeordnete Radbremsensteuereinheit einen durch Vibrationen der Bremsscheibe und aufgrund von mechanischer Kopplung in dem wenigstens einen Stellmotor der Bremsvorrichtung hervorgerufenen Rippelstrom und bestimmt vorteilhafterweise basierend auf dem erfassten Rippelstrom, insbesondere basierend auf einer Freguenz des erfassten Rippeistroms, die Ersatz- Raddrehzahl beziehungsweise die weitere Ersatz-Raddrehzahl. Es wird vorteilhafterweise ausgenutzt, dass ein geringer Abstand zwischen der Bremsscheibe und den Bremsbelägen die mechanische Bewegung mit dem Stellmotor koppelt, insbesondere über Bremsbelag, Bremskolben, Schieber, Motorwelle, Motor und in dem Motor hervorgerufenen Strom. Die Vibration verursacht eine Welligkeit des Motorstroms, also einen Rippelstrom. Da die dem Stellmotor zugeordnete Radbremsensteuereinheit insbesondere den Motorstrom misst, ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Radbremsensteuereinheit die Welligkeit des Stroms misst und auswertet. Vorteilhafterweise wird die Raddrehzahl von der Radbremsensteuereinheit anhand der Welligkeitsfrequenz abgeschätzt. Advantageously, the wheel brake control unit assigned to a braking device with a brake disc detects a ripple current caused by vibrations of the brake disc and due to mechanical coupling in the at least one servomotor of the braking device and advantageously determines the equivalent wheel speed or the further equivalent wheel speed based on the detected ripple current, in particular based on a frequency of the detected ripple current. Advantageously, use is made of the fact that a small distance between the brake disc and the brake pads couples the mechanical movement to the servomotor, in particular via the brake pad, brake piston, slide, motor shaft, motor and current caused in the motor. The vibration causes a ripple in the motor current, i.e. a ripple current. Since the wheel brake control unit assigned to the servomotor measures the motor current in particular, it is advantageously provided that the wheel brake control unit measures and evaluates the ripple in the current. Advantageously, the wheel speed is estimated by the wheel brake control unit based on the ripple frequency.
Weiter vorteilhaft ist vorgesehen, dass während des Normalbetriebs eine Kl (Kl: Künstliche Intelligenz), insbesondere eine Kl der Radbremsensteuereinheit oder eine Kl einer übergeordneten Kraftfahrzeugsteuereinheit, die Bestimmung der Ersatz-Raddrehzahl beziehungsweise der weiteren Ersatz-Raddrehzahl basierend auf dem für eine Bremsvorrichtung erfassten Rippelstrom unter Berücksichtigung der von der dieser Bremsvorrichtung zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit bereitgestellten Raddrehzahl trainiert. Vorteilhafterweise wird so die Zuordnung einer Vibration zu einer Raddrehzahl verbessert. Die Ersatz-Raddrehzahl wird so vorteilhafterweise besser an eine tatsächliche Raddrehzahl angenähert. It is further advantageously provided that during normal operation a Kl (Kl: Artificial Intelligence), in particular a Kl of the wheel brake control unit or a Kl of a higher-level motor vehicle control unit, determines the replacement wheel speed or the other substitute wheel speed based on the ripple current recorded for a braking device, taking into account the wheel speed provided by the wheel speed sensor unit assigned to this braking device. This advantageously improves the assignment of a vibration to a wheel speed. The substitute wheel speed is thus advantageously better approximated to an actual wheel speed.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahren sieht vor, dass die Bremsvorrichtungen mit einer Zentralsteuereinheit verbunden sind, die ausgestaltet ist zur Verbindung mit der mindestens einen Eingabeeinheit, wobei eine Bremsvorgabe durch mindestens eine der Eingabeeinheiten in die Zentralsteuereinheit eingegeben wird, welche die Bremsaktuatoren mit Steuersignalen ansteuert, wobei die Zentralsteuereinheit Steuersignale an mindestens zwei, jeweils einer Bremsvorrichtung zugeordnete Radbremsensteuereinheiten abgibt, die jeweils einen Bremsaktuator der jeweiligen Bremsvorrichtung ansteuern. Ein Vorteil des so ausgebildeten Verfahrens ist, dass durch die dezentrale Steuerarchitektur eine verbesserte Betriebssicherheit erreicht werden kann, insbesondere durch die robuste, gegenüber äußeren Störeinflüssen unempfindlichere Ausführung und die Möglichkeit der redundanten Verteilung von Steuerungsfunktionen auf die Zentralsteuereinheit und die Radbremsensteuereinheiten. Insbesondere kann eine Antiblockier-Steuerung (ABS) durch die Radbremsensteuereinheit zusammen mit der dazugehörigen Raddrehzahlsensoreinheit dezentral und unabhängig von der Zentralsteuereinheit erfolgen. Dadurch kann eine weiter erhöhte Betriebssicherheit realisiert werden. A further advantageous embodiment of the method provides that the braking devices are connected to a central control unit which is designed for connection to the at least one input unit, wherein a braking command is entered by at least one of the input units into the central control unit, which controls the brake actuators with control signals, wherein the central control unit outputs control signals to at least two wheel brake control units, each assigned to a braking device, which each control a brake actuator of the respective braking device. One advantage of the method designed in this way is that improved operational reliability can be achieved through the decentralized control architecture, in particular through the robust design that is less sensitive to external interference and the possibility of redundant distribution of control functions to the central control unit and the wheel brake control units. In particular, anti-lock control (ABS) can be carried out by the wheel brake control unit together with the associated wheel speed sensor unit in a decentralized manner and independently of the central control unit. This allows further increased operational reliability to be achieved.
Es ist vorteilhaft, dass jeder der Radbremsensteuereinheiten Ist-Signale von einer Raddrehzahlsensoreinheit der jeweiligen Bremsvorrichtung übermittelt werden. Nach einer Regelvorgabe wird in der jeweiligen Radbremsensteuereinheit die Ansteuerung des jeweiligen Bremsaktuators unter Berücksichtigung der Ist-Signale der Raddrehzahlsensoreinheit geregelt, wie insbesondere Radposition und/oder Raddrehzahl, sodass die durch den Bremsbefehl vorgegebenen Soll-Werte realisiert werden. Die Raddrehzahlsensoreinheit stellt die Ist-Signale der gemessenen Parameter bevorzugt in Echtzeit zur Verfügung. Es können auch von weiteren Sensorvorrichtungen bereitgestellte Ist-Werte berücksichtigt und verarbeitet werden, insbesondere elektrischer Strom des Stellmotors, Bremskraft und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass die Verarbeitung der von dem Raddrehzahlsensor (Radpositionssensor) gelieferten Signale praktisch in Echtzeit in den dezentralen Radbremsensteuereinheiten der Bremsvorrichtungen erfolgen kann. Dadurch kann eine erhöhte Verarbeitungsgeschwindigkeit und Betriebssicherheit sowie eine redundante Auslegung der Steuerung realisiert werden. It is advantageous that each of the wheel brake control units is transmitted actual signals from a wheel speed sensor unit of the respective braking device. According to a control specification, the control of the respective brake actuator is regulated in the respective wheel brake control unit taking into account the actual signals of the wheel speed sensor unit, such as in particular wheel position and/or wheel speed, so that the target values specified by the braking command are realized. The wheel speed sensor unit preferably provides the actual signals of the measured parameters in real time. Actual values provided by other sensor devices can also be taken into account and processed, in particular electric current of the servomotor, braking force and/or vehicle speed. A further advantage of the method is that the processing of the signals provided by the wheel speed sensor (wheel position sensor) can take place practically in real time in the decentralized wheel brake control units of the braking devices. This can result in increased Processing speed and operational reliability as well as a redundant design of the control system can be realized.
Weiter ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass die Bremsvorrichtung eine mit dem wenigsten einen Stellmotor kuppelbare Stellvorrichtung umfassend einen ersten Stelltrieb und einen seriell damit gekoppelten zweiten Stelltrieb aufweist, und welche auf ein Bremsteil wirkt, das in Richtung einer Achse mit einem Gegenbremsteil in Bremseingriff bringbar ist, wobei der erste Stelltrieb ein drehend antreibbares erstes Antriebsrad aufweist, auf das zur Betätigung ein erstes Antriebsmoment aufgebacht werden kann, und der zweite Stelltrieb ein drehend antreibbares, zu dem ersten Antriebsrad koaxiales zweites Antriebsrad aufweist, auf das zur Betätigung ein zweites Antriebsmoment aufgebracht werden kann, wobei zwischen dem ersten Antriebsrad und dem zweiten Antriebsrad eine Kupplungsvorrichtung angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Kupplungsvorrichtung als Reibkupplung ausgebildet und weist ein vorgebbares Kupplungsmoment auf, bei dessen Überschreiten das erste Antriebsrad relativ zum zweiten Antriebsrad gleitend durchrutscht, wobei zur Betätigung des ersten Stelltriebs das erste Antriebsrad und das zweite Antriebsrad synchron angetrieben werden, sodass der zweite Stelltrieb unbetätigt bleibt, und zur Betätigung des zweiten Stelltriebs das zweite Antriebsrad angetrieben wird, und das erste Antriebsrad relativ dazu stillgesetzt wird, sodass die Reibkupplung durchrutscht und der erste Stelltrieb unbetätigt bleibt. Zur Verstellung des ersten Stelltriebs kann mittels eines ersten elektrischen Stellmotors ein Stellmoment in das erste Antriebsrad eingekoppelt werden, und entsprechend kann der zweite Stelltrieb durch einen zweiten elektrischen Stellmotor angetrieben werden. Furthermore, according to an advantageous embodiment, it is provided that the braking device has an actuating device which can be coupled to the at least one actuating motor and comprises a first actuating drive and a second actuating drive coupled in series therewith, and which acts on a braking part which can be brought into braking engagement with a counter-braking part in the direction of an axis, wherein the first actuating drive has a first drive wheel which can be driven in rotation and to which a first drive torque can be applied for actuation, and the second actuating drive has a second drive wheel which can be driven in rotation and is coaxial with the first drive wheel and to which a second drive torque can be applied for actuation, wherein a coupling device is arranged between the first drive wheel and the second drive wheel. Preferably, the clutch device is designed as a friction clutch and has a predeterminable clutch torque, when exceeded, the first drive wheel slips relative to the second drive wheel, wherein to actuate the first actuator, the first drive wheel and the second drive wheel are driven synchronously so that the second actuator remains unactuated, and to actuate the second actuator, the second drive wheel is driven and the first drive wheel is brought to a standstill relative to it so that the friction clutch slips and the first actuator remains unactuated. To adjust the first actuator, an actuating torque can be coupled into the first drive wheel by means of a first electric actuator, and the second actuator can be driven accordingly by a second electric actuator.
Im normalen Bremsbetrieb werden das erste und das zweite Antriebsrad vorteilhafterweise synchron rotiert. Dies kann zum einen dadurch erfolgen, dass das erste und zweite Antriebsrad von den ersten und zweiten Stellmotoren mit synchronisierten Antriebsmomenten angetrieben werden. Zum anderen kann das zweite Antriebsrad beim Antrieb des ersten Antriebsrads durch die Kupplungsvorrichtung synchron mitgenommen werden, solange das übertragene Antriebsmoment unterhalb des Kupplungsmoments bleibt. In diesem Betriebsmodus bleibt der zweite Stelltrieb vorteilhafterweise unbetätigt, und dreht als Ganzes zusammen mit dem Bremselement leer mit. Bei dieser Ausgestaltungsvariante mit der Reibkupplung kann die Kupplungsvorrichtung beim Überschreiten des Kupplungsmoments zur Justierung des Luftspalts zwischen Bremsteil und Gegenbremsteil kontinuierlich und gleichmäßig gleitend durchrutschen. Dies kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass das Antriebsrad des ersten Stelltriebs festgesetzt wird, insbesondere durch eine Bremse oder eine entsprechende Ansteuerung des ersten Antriebsmotors, während durch den zweiten Antriebsmotor ein zweites Antriebsmoment auf das zweite Antriebsrad aufgebracht wird, welches größer ist als das Kupplungsmoment. Dadurch wird das zweite Antriebsrad relativ zu dem ersten Antriebsrad verdreht, und durch Betätigung des zweiten Stelltriebs kann der Luftspalt kontinuierlich und präzise justiert werden, sodass eine kontinuierlich fortschreitende Abnutzung des Bremselements beziehungsweise des Bremsbelags optimal ausgeglichen werden kann. In normal braking operation, the first and second drive wheels are advantageously rotated synchronously. This can be achieved by driving the first and second drive wheels with synchronized drive torques by the first and second servomotors. On the other hand, the second drive wheel can be driven synchronously by the clutch device when the first drive wheel is driven, as long as the transmitted drive torque remains below the clutch torque. In this operating mode, the second actuator advantageously remains unactuated and rotates as a whole together with the brake element. In this design variant with the friction clutch, the clutch device can slip continuously and evenly when the clutch torque is exceeded in order to adjust the air gap between the brake part and the counter-brake part. This can be achieved in particular by fixing the drive wheel of the first actuator, in particular by a brake or a corresponding control of the first drive motor, while the second drive motor applies a second drive torque to the second drive wheel, which is greater than the clutch torque. As a result, the second drive wheel is rotated relative to the first drive wheel, and by operating the second actuator, the air gap can be continuously and precisely adjusted so that continuously advancing wear of the brake element or the brake pad can be optimally compensated.
Es ist von Vorteil, dass das erste Antriebsrad und das zweite Antriebsrad zur Erzeugung eines synchronen Antriebs durch die Reibkupplung drehmomentschlüssig gekuppelt werden. Dabei ist kein synchroner Antrieb der beiden Antriebsräder durch die Stellmotoren erforderlich. Eventuelle Drehmomentdifferenzen können innerhalb vorgegebener Toleranzen ausgeglichen werden. It is advantageous that the first drive wheel and the second drive wheel are coupled in a torque-locking manner to generate a synchronous drive by the friction clutch. This does not require the two drive wheels to be driven synchronously by the servomotors. Any torque differences can be compensated within specified tolerances.
Es kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass bei der Betätigung des ersten Stelltriebs ein höheres Kupplungsmoment vorgegeben wird, als bei der Betätigung des zweiten Stelltriebs. Der erste Stelltrieb wird durch synchronen Antrieb des ersten und des zweiten Antriebsrads betätigt. Das Reibelement und das Gegenreibelement werden durch die Federkraft des Federelements gegeneinander vorgespannt, und zusätzlich wirkt entgegengesetzt zur Federkraft die Verstellkraft des ersten Stelltriebs. Dadurch wird ein relativ hohes Kupplungsmoment realisiert. Wird hingegen zur Justierung des Luftspalts nur das zweite Antriebsrad gedreht, so wirkt allein die Federkraft, sodass ein niedrigeres Kupplungsmoment eingestellt wird. Dadurch wird die Justierung des Luftspalts erleichtert. It can advantageously be provided that a higher clutch torque is specified when the first actuator is actuated than when the second actuator is actuated. The first actuator is actuated by synchronous driving of the first and second drive wheels. The friction element and the counter-friction element are preloaded against each other by the spring force of the spring element, and in addition the adjusting force of the first actuator acts in the opposite direction to the spring force. This results in a relatively high clutch torque. However, if only the second drive wheel is turned to adjust the air gap, the spring force alone acts, so that a lower clutch torque is set. This makes adjusting the air gap easier.
Das des Weiteren zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe vorgeschlagene Bremssystem für ein Kraftfahrzeug umfasst wenigstens eine Eingabevorrichtung zum Übermitteln einer Bremsvorgabe, mindestens zwei Bremsvorrichtungen, denen jeweils eine Raddrehzahlsensoreinheit zugeordnet ist, die ausgebildet ist, der zugeordneten Bremsvorrichtung eine Raddrehzahl bereitzustellen, wobei die Bremsvorrichtungen jeweils einen Bremsaktuator umfassen, der wenigstens einen elektrischen Stellmotor aufweist. Den Bremsvorrichtungen ist jeweils eine Radbremsensteuereinheit zur Steuerung des jeweiligen Bremsaktuators zugeordnet, wobei die Radbremsensteuereinheit ausgebildet ist, unter Berücksichtigung der von der zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit bereitgestellten Raddrehzahl den Bremsaktuator zu steuern, und weiter ausgebildet ist, unter Berücksichtigung einer Ersatz-Raddrehzahl für die von der zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit bereitgestellten Raddrehzahl den Bremsaktuator zu steuern. Vorteilhafterweise kann insofern die Steuerung bei einer Störung in Bezug auf die Bereitstellung der Raddrehzahl weiterhin erfolgen, und zwar dann mit der Ersatz-Raddrehzahl anstelle der Raddrehzahl. Auf diese Weise ist kostengünstig die Ausfallsicherheit erhöht. Besonders vorteilhaft ist das Bremssystem für einen Betrieb nach einem erfindungsgemäß ausgestalteten Verfahren ausgebildet. The braking system for a motor vehicle, which is further proposed to solve the problem mentioned at the outset, comprises at least one input device for transmitting a braking command, at least two braking devices, each of which is assigned a wheel speed sensor unit which is designed to provide a wheel speed to the assigned braking device, wherein the braking devices each comprise a brake actuator which has at least one electric servomotor. A wheel brake control unit is assigned to each braking device for controlling the respective brake actuator, wherein the wheel brake control unit is designed to control the brake actuator taking into account the wheel speed provided by the assigned wheel speed sensor unit, and is further designed to control the brake actuator taking into account a substitute wheel speed for the wheel speed provided by the assigned wheel speed sensor unit. In this respect, the control can advantageously continue to take place in the event of a fault with regard to the provision of the wheel speed, namely then with the replacement wheel speed instead of the wheel speed. In this way, the reliability is increased at low cost. The braking system is particularly advantageously designed for operation according to a method designed according to the invention.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Bremssystems sieht vor, dass die Bremsvorrichtungen mit einer Zentralsteuereinheit verbunden sind, die ausgestaltet ist zur Verbindung mit der wenigstens einen Eingabeeinheit, und die Radbremsensteuereinheiten mit der Zentralsteuereinheit verbunden sind. A further advantageous embodiment of the braking system provides that the braking devices are connected to a central control unit which is designed to be connected to the at least one input unit, and the wheel brake control units are connected to the central control unit.
Eine Bremsvorrichtung, die gleichbedeutend auch als Bremseinheit oder Radbremse bezeichnet werden kann, ist jeweils einem Rad des Fahrzeugs zugeordnet. Jede Bremsvorrichtung weist einen Bremsaktuator mit mindestens einem elektrischen Stellmotor auf, der über eine Stellvorrichtung eine Verstellkraft auf ein Bremsteil, insbesondere einen Bremsbelag, ausüben kann. Dadurch kann das Bremsteil in Bremseingriff mit einem dem Rad zugeordneten Gegenbremsteil, insbesondere einer Bremsscheibe, gebracht werden. Die Bremsvorrichtungen können durch Eingabeeinheiten aktiviert werden, die manuelle Eingabevorrichtungen wie ein Bremspedal oder einen Feststell-Bremsschalter aufweisen können, und zusätzlich oder alternativ automatisierte Eingabeeinheiten wie ein Antiblockier-System (ABS) oder ein Automatic-Drive- System (ADS). Die Eingabeeinheiten sind vorteilhafterweise elektrisch mit der Zentralsteuereinheit verbunden. Die Zentralsteuereinheit ist insbesondere als ECU (ECU: Electronic Control Unit) ausgebildet. A braking device, which can also be referred to as a braking unit or wheel brake, is assigned to each wheel of the vehicle. Each braking device has a brake actuator with at least one electric servomotor, which can exert an adjusting force on a braking part, in particular a brake pad, via an adjusting device. This allows the braking part to be brought into braking engagement with a counter-braking part assigned to the wheel, in particular a brake disk. The braking devices can be activated by input units, which can have manual input devices such as a brake pedal or a parking brake switch, and additionally or alternatively automated input units such as an anti-lock braking system (ABS) or an automatic drive system (ADS). The input units are advantageously electrically connected to the central control unit. The central control unit is designed in particular as an ECU (ECU: Electronic Control Unit).
Vorteilhafterweise weist das Bremssystem mindestens zwei von der Zentralsteuereinheit separate Radbremsensteuereinheiten auf. Diese sind von der Zentralsteuereinheit mittels Steuersignalen elektrisch ansteuerbar. Dadurch, dass mindestens zwei Radbremsensteuereinheiten vorgesehen sind, die jeweils einer Bremsvorrichtung zugeordnet und mit einem Bremsaktuator verbunden sind, ist mit anderen Worten vorgesehen, dass mindestens zwei Bremsvorrichtungen jeweils eine eigene Radbremsensteuereinheit aufweisen, die mit der Zentralsteuereinheit und mit dem Bremsaktuator verbunden ist. The braking system advantageously has at least two wheel brake control units that are separate from the central control unit. These can be electrically controlled by the central control unit using control signals. In other words, because at least two wheel brake control units are provided, each of which is assigned to a braking device and connected to a brake actuator, it is provided that at least two braking devices each have their own wheel brake control unit, which is connected to the central control unit and to the brake actuator.
Jede Radbremssteuereinheit kann von der Zentralsteuereinheit mit Soll-Bremswerten angesteuert werde, die aus einem von den Eingabevorrichtungen eingehenden Bremsbefehl erzeugt werden. Durch die vorteilhafte Kombination der Zentralsteuereinheit mit mindestens zwei den Rädern zugeordneten, dezentralen Radbremsensteuereinheiten wird eine dezentral organisierte Bremsensteuerung realisiert. Dadurch wird eine einfachere und kürzere Verkabelung ermöglicht, insbesondere von einem Radsensor, insbesondere einem Radpositionssensor, insbesondere einem Raddrehzahlsensor, der einem Rad zugeordnet ist und direkt an die Radbremssteuereinheit der ebenfalls dem Rad zugeordneten Bremsvorrichtung angeschlossen werden kann. Dadurch kann in vorteilhafter weise der Fertigungs- und Montageaufwand reduziert werden. Außerdem kann die Empfindlichkeit gegenüber externen Störeinflüssen reduziert werden. Durch die dezentrale Ausgestaltung der Bremsensteuerung ist weiterhin eine höhere Redundanz realisierbar, so dass die Betriebssicherheit weiter erhöht werden kann. Each wheel brake control unit can be controlled by the central control unit with target braking values that are generated from a braking command received from the input devices. The advantageous combination of the central control unit with at least two decentralized wheel brake control units assigned to the wheels enables a decentralized brake control system. This enables simpler and shorter cabling. enables, in particular, a wheel sensor, in particular a wheel position sensor, in particular a wheel speed sensor, which is assigned to a wheel and can be connected directly to the wheel brake control unit of the braking device also assigned to the wheel. This advantageously reduces the manufacturing and assembly costs. In addition, the sensitivity to external interference can be reduced. The decentralized design of the brake control also enables a higher level of redundancy to be achieved, so that operational reliability can be further increased.
Eine Radbremsensteuereinheit kann dabei bevorzugt mit der Bremsvorrichtung integriert ausgebildet sein. Dadurch kann ein kompakter, sicherer und montagefreundlicher Aufbau realisiert werden. Bevorzugt weist jede der Bremsvorrichtungen eine Radbremsensteuereinheit auf, beispielsweise können bei einem vierrädrigen Fahrzeug mit vier Bremsvorrichtungen entsprechend vier Radbremsensteuereinheiten vorgesehen sein oder bei einem zweirädrigen Fahrzeug mit zwei Bremsvorrichtungen entsprechend zwei Radbremsensteuereinheiten vorgesehen sein. A wheel brake control unit can preferably be integrated with the braking device. This allows a compact, safe and easy-to-assemble design to be realized. Preferably, each of the braking devices has a wheel brake control unit, for example, in a four-wheeled vehicle with four braking devices, four wheel brake control units can be provided accordingly, or in a two-wheeled vehicle with two braking devices, two wheel brake control units can be provided accordingly.
Es ist bevorzugt, dass eine Radbremsensteuereinheit jeweils mit mindestens einem Bremsaktuator verbunden ist. Eine Radbremsensteuereinheit sorgt für die Ansteuerung des oder der Bremsaktuatoren mit einem definierten Soll-Steuersignal, um ein definiertes Bremsmoment für das der jeweiligen Bremsvorrichtung zugeordnete Rad zu erzeugen. It is preferred that a wheel brake control unit is connected to at least one brake actuator. A wheel brake control unit ensures that the brake actuator(s) are controlled with a defined target control signal in order to generate a defined braking torque for the wheel assigned to the respective braking device.
Es ist von Vorteil, dass jede der Radbremssteuereinheiten mit einem elektrischen Stellmotor verbunden ist. Die Radbremssteuereinheit kann den Stellmotor mit elektrischen Soll- Steuerwerten des Steuerstroms ansteuern. Es können auch zwei oder mehr Stellmotoren einer Bremsvorrichtung an eine Radbremssteuereinheit angeschlossen sein. It is advantageous that each of the wheel brake control units is connected to an electric servomotor. The wheel brake control unit can control the servomotor with electrical target control values of the control current. Two or more servomotors of a braking device can also be connected to a wheel brake control unit.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass jede Radbremsensteuereinheit mit einer Sensorvorrichtung verbunden ist. Die Sensorvorrichtung kann bevorzugt einen dem jeweils zu bremsenden Rad zugeordneten Radsensor umfassen, insbesondere eine Raddrehzahlsensoreinheit. Dieser kann ausgestaltet sein, um für einen Bremsvorgang relevante Parameter (Ist-Werte), insbesondere Radposition, Raddrehzahl, Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Schlupf, zu erfassen und an die Radbremsensteuereinheit weiterzuleiten. Weiterhin kann eine Sensorvorrichtung zur Erfassung des elektrischen Stroms des Stellmotors, der Bremskraft, und dergleichen vorgesehen sein. Bevorzugt weist jede der Bremsvorrichtungen eine Sensorvorrichtung auf, bevorzugt zumindest einen Radsensor, insbesondere eine Raddrehzahlsensoreinheit. Ein Vorteil ist, dass die Sensoreinheit, insbesondere eine der jeweiligen Bremseinheit zugeordnete Raddrehzahlsensoreinheit, mit geringerem Aufwand angeschlossen werden kann. Dadurch, dass relevante Parameter an dem zu bremsenden Rad gemessen und direkt, ohne Zwischenschaltung der Zentralsteuereinheit der Radbremsensteuereinheit zugeleitet werden können, kann die Betriebssicherheit und Redundanz erhöht werden. In particular, it can be provided that each wheel brake control unit is connected to a sensor device. The sensor device can preferably comprise a wheel sensor assigned to the wheel to be braked, in particular a wheel speed sensor unit. This can be designed to detect parameters (actual values) relevant to a braking process, in particular wheel position, wheel speed, vehicle speed and/or slip, and to forward them to the wheel brake control unit. Furthermore, a sensor device can be provided for detecting the electric current of the servomotor, the braking force, and the like. Preferably, each of the braking devices has a sensor device, preferably at least one wheel sensor, in particular a Wheel speed sensor unit. One advantage is that the sensor unit, in particular a wheel speed sensor unit assigned to the respective brake unit, can be connected with less effort. The fact that relevant parameters can be measured on the wheel to be braked and fed directly to the wheel brake control unit without the central control unit being connected in between can increase operational reliability and redundancy.
Es kann vorgesehen sein, dass jede Radbremsensteuereinheit eine Regeleinheit aufweist. Die elektrische Regeleinheit vergleicht vorteilhafterweise die Ist-Werte eines Radsensors oder einer anderen Sensorvorrichtung mit den von der Zentralsteuereinheit in die Radbremsensteuereinheit übermittelten Soll-Werten einer Bremsvorgabe und steuert den oder die Stellmotoren des Bremsaktuators entsprechend an, um die Soll-Werte zu erreichen. It can be provided that each wheel brake control unit has a control unit. The electrical control unit advantageously compares the actual values of a wheel sensor or another sensor device with the target values of a braking specification transmitted from the central control unit to the wheel brake control unit and controls the servomotor(s) of the brake actuator accordingly in order to achieve the target values.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Bremssystems umfasst die Bremsvorrichtung eine Stellvorrichtung und ein damit verbundenes Bremsteil, das von der Stellvorrichtung entlang einer Achse verstellbar und mit einem Gegenbremsteil in Bremseingriff bringbar ist, wobei die Stellvorrichtung einen ersten Stelltrieb und einen seriell damit gekoppelten zweiten Stelltrieb aufweist, wobei der erste Stelltrieb ein drehend antreibbares erstes Antriebsrad aufweist, und der zweite Stelltrieb ein drehend antreibbares, zu dem ersten Antriebsrad koaxiales zweites Antriebsrad aufweist, wobei zwischen dem ersten Antriebsrad und dem zweiten Antriebsrad eine Kupplungsvorrichtung angeordnet ist, wobei die Kupplungsvorrichtung vorzugsweise als Reibkupplung ausgebildet ist mit einem Reibelement, das im Kupplungseingriff reibschlüssig mit einem Gegenreibelement verbindbar ist. According to a further advantageous embodiment of the braking system, the braking device comprises an actuating device and a braking part connected thereto, which can be adjusted by the actuating device along an axis and brought into braking engagement with a counter-braking part, wherein the actuating device has a first actuating drive and a second actuating drive coupled in series therewith, wherein the first actuating drive has a first drive wheel that can be driven in rotation, and the second actuating drive has a second drive wheel that can be driven in rotation and is coaxial with the first drive wheel, wherein a coupling device is arranged between the first drive wheel and the second drive wheel, wherein the coupling device is preferably designed as a friction clutch with a friction element that can be frictionally connected to a counter-friction element in coupling engagement.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren (nachfolgend Fig.: Figur) dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt: Further advantageous details, features and design details of the invention are explained in more detail in connection with the embodiments shown in the figures (hereinafter: figure).
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Bremssystem eines Kraftfahrzeugs in einer schematisch freigestellten Darstellung; Fig. 1 shows an embodiment of a braking system of a motor vehicle designed according to the invention in a schematic, isolated representation;
Fig. 2a in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Bremssystem in einem Normalbetrieb; Fig. 2b in einer schematischen Darstellung das Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Bremssystem gemäß Fig. 2a bei einer Störung; Fig. 2a shows a schematic representation of a further embodiment of a braking system designed according to the invention in normal operation; Fig. 2b shows a schematic representation of the embodiment of a braking system designed according to the invention according to Fig. 2a in the event of a malfunction;
Fig. 3 in einer schematischen perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel für eine Bremsvorrichtung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Bremssystems; Fig. 3 shows a schematic perspective view of an embodiment of a braking device of a braking system designed according to the invention;
Fig. 4 eine seitliche Ansicht der Bremsvorrichtung gemäß Fig. 3; Fig. 4 is a side view of the braking device according to Fig. 3;
Fig. 5 einen Schnitt Q-Q durch die Bremsvorrichtung gemäß Fig. 3; Fig. 5 is a section Q-Q through the braking device according to Fig. 3;
Fig. 6 einen ersten Stelltrieb der Bremsvorrichtung gemäß Fig. 3 freigestellt in einer schematischen perspektivischen Darstellung; und Fig. 6 shows a first actuator of the braking device according to Fig. 3 in a schematic perspective view; and
Fig. 7 eine vergrößerte Detailansicht der Stellvorrichtung aus Fig. 5. Fig. 7 is an enlarged detailed view of the adjusting device from Fig. 5.
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile in der Regel mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher mitunter auch jeweils nur im Zusammenhang mit einer der Figuren erläutert. In the various figures, identical parts are generally provided with the same reference symbols and are therefore sometimes only explained in connection with one of the figures.
Fig. 1 zeigt eine schematisch freigestellte perspektivische Teildarstellung eines Fahrwerks 100 eines Kraftfahrzeugs. Dieses umfasst lenkbare Räder 101, die an einem Rahmenteil der Karosserie 102 des Kraftfahrzeugs an schwenkbaren Achsschenkeln 103 gelagert sind. Ein Lenksystem des Kraftfahrzeugs umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Lenkwelle 104, an deren in Fahrtrichtung hinteren Ende als manuelle Lenkeingabe ein Lenkrad 105 angebracht ist. Die Lenkwelle 104 ist an ein Lenkgetriebe 106 angeschlossen, das über Spurstangen 107 zur Erzeugung eines Lenkeinschlags mit den Achsschenkeln 103 verbunden ist. Fig. 1 shows a schematic, isolated perspective partial view of a chassis 100 of a motor vehicle. This comprises steerable wheels 101, which are mounted on a frame part of the body 102 of the motor vehicle on pivotable steering knuckles 103. In this embodiment, a steering system of the motor vehicle comprises a steering shaft 104, on the rear end of which in the direction of travel a steering wheel 105 is attached as a manual steering input. The steering shaft 104 is connected to a steering gear 106, which is connected to the steering knuckles 103 via tie rods 107 to generate a steering angle.
Ein elektromechanisches Bremssystem 110 des Kraftfahrzeugs weist in diesem Ausführungsbeispiel ein an der Karosserie 102 angebrachtes Bremspedal 113 mit einem zugehörigen Bremspedalsensor auf, wobei das Bremspedal 113 eine manuelle Eingabeeinheit zur Übermittlung einer Bremsvorgabe ist. Das Bremspedal 113 ist in Fig. 1 nur schematisch dargestellt. Des Weiteren umfasst in diesem Ausführungsbeispiel das Bremssystem 110 eine automatisierte Eingabeeinheit 114, die an eine Zentralsteuereinheit 112 des Bremssystems 110 angeschlossen ist. Diese Eingabeeinheit 14 kann externe Steuersignale zur Steuerung des Bremssystems 110 an die Zentralsteuereinheit 112 abgeben. Weiter umfasst das in Fig. 1 dargestellte Bremssystem 110 für jedes der beiden in Fig. 1 gezeigten Räder 101 eine Bremsvorrichtung 1. Diese weist jeweils einen Bremssattel 3 auf, der an der Kraftfahrzeugkarosserie 102 angebracht und abgestützt ist. An einem Rad 101 ist jeweils eine Bremsscheibe 2 als Gegenbremsteil drehfest angebracht, die von dem relativ dazu feststehenden Bremssattel 3 mit hier nicht explizit dargestellten Bremsbelägen umgriffen wird. Weiter weisen die Bremsvorrichtungen 1 jeweils einen Bremsaktuator auf mit einem elektrischen Stellmotor sowie eine Radbremsensteuereinheit 120 zur Steuerung des jeweiligen Bremsaktuators. Jedem der Räder 101 und damit jeder der Bremsvorrichtungen 1 ist eine Raddrehzahlsensoreinheit 121 zugeordnet, die ausgebildet ist, der zugeordneten Bremsvorrichtung 1 eine Raddrehzahl des zugeordneten Rades 101 bereitzustellen, die von der Radbremsensteuereinheit 120 für die Steuerung des jeweiligen Bremsaktuators zugrunde gelegt wird. Weiter ist die Radbremsensteuereinheit 120 ausgebildet, auf Basis einer bereitgestellten Ersatz-Raddrehzahl den jeweiligen Bremsaktuator zu steuern, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn aufgrund einer Störung in Bezug auf die Raddrehzahlsensoreinheit 121 der Radbremsensteuereinheit keine Raddrehzahl bereitgestellt werden kann. Zur Bereitstellung der Ersatz-Raddrehzahl sind verschiedene Möglichkeiten vorgesehen, auf die auch nachfolgend unter Bezugnahme auf die weiteren Figuren zum Teil noch eingegangen wird. Eine Variante sieht diesbezüglich vor, dass die von den Raddrehzahlsensoreinheiten 121 bereitgestellten Raddrehzahlen über ein Datenübertragungssystem 111 des Kraftfahrzeugs, insbesondere über einen CAN-Bus des Kraftfahrzeugs, zum Abruf bereitgestellt werden. So wird beispielsweise für eine in Fig. 1 auf der linken Seite dargestellte Bremsvorrichtung 1 der zugehörigenIn this exemplary embodiment, an electromechanical braking system 110 of the motor vehicle has a brake pedal 113 attached to the body 102 with an associated brake pedal sensor, the brake pedal 113 being a manual input unit for transmitting a braking command. The brake pedal 113 is only shown schematically in Fig. 1. Furthermore, in this exemplary embodiment, the braking system 110 comprises an automated input unit 114 which is connected to a central control unit 112 of the braking system 110. This input unit 14 can output external control signals to the central control unit 112 for controlling the braking system 110. Furthermore, the braking system 110 shown in Fig. 1 comprises a braking device 1 for each of the two wheels 101 shown in Fig. 1. Each of these has a brake caliper 3 which is attached to and supported on the motor vehicle body 102. A brake disk 2 is attached to a wheel 101 in a rotationally fixed manner as a counter-braking part, which is gripped by the brake caliper 3 which is fixed relative to it and has brake pads not explicitly shown here. Furthermore, the braking devices 1 each have a brake actuator with an electric servomotor and a wheel brake control unit 120 for controlling the respective brake actuator. Each of the wheels 101 and thus each of the braking devices 1 is assigned a wheel speed sensor unit 121 which is designed to provide the assigned braking device 1 with a wheel speed of the assigned wheel 101, which is used by the wheel brake control unit 120 for controlling the respective brake actuator. Furthermore, the wheel brake control unit 120 is designed to control the respective brake actuator on the basis of a provided substitute wheel speed, which is particularly advantageous if no wheel speed can be provided due to a fault in relation to the wheel speed sensor unit 121 of the wheel brake control unit. Various options are provided for providing the substitute wheel speed, some of which will also be discussed below with reference to the other figures. One variant in this regard provides that the wheel speeds provided by the wheel speed sensor units 121 are made available for retrieval via a data transmission system 111 of the motor vehicle, in particular via a CAN bus of the motor vehicle. For example, for a braking device 1 shown on the left side in Fig. 1 of the associated
Radbremsensteuereinheit 120 als Ersatz-Raddrehzahl die von der Raddrehzahlsensoreinheit 121, die der Bremsvorrichtung 1 auf der rechten Seite in Fig. 1 zugeordnet ist, ermittelte Raddrehzahl über das Datenübertragungssystem 111 bereitgestellt. Wheel brake control unit 120 provides as a substitute wheel speed the wheel speed determined by the wheel speed sensor unit 121, which is assigned to the braking device 1 on the right side in Fig. 1, via the data transmission system 111.
In Fig. 2a und Fig. 2b ist jeweils ein schematisches Schaubild eines Fahrwerks 100 mit einem Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Bremssystem 110 dargestellt. Das Kraftfahrzeug weist vier Räder 101 auf, denen jeweils eine Bremsvorrichtung 1 (BUI, BU2, BU3, BU4) des Bremssystems 110 zugeordnet ist. Weiter umfasst das Bremssystem 110 in diesem Ausführungsbeispiel eine erste Eingabeeinheit 113 und eine zweite Eingabeeinheit 114, die jeweils eine Bremsvorgabe zur Umsetzung mittels der Bremsvorrichtungen 1 (BUI, BU2, BU3, BU4) an das Bremssystem 110 übermitteln können. Die Eingabeeinheit 114 kann dabei insbesondere einem Fahrerassistenzsystem zugeordnet und über ein Datenübertragungssystem 111, insbesondere einem CAN-Bus des Kraftfahrzeugs, mit dem Bremssystem 110 signaltechnisch verbunden sein. Die Eingabeeinheit 113 ist hingegen in diesem Ausführungsbeispiel ein Bremspedal beziehungsweise ein dem Bremspedal zugeordneter Bremspedalsensor, der insbesondere ausgebildet ist, eine Betätigung des Bremspedals durch einen Fahrzeugnutzer zu erfassen und als Bremsvorgabe über die Kommunikationsverbindungen 135, bei denen es sich in diesem Ausführungsbeispiel um Sensorleitungen handelt, an die Radbremsensteuereinheiten 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) des Bremssystems 110 zu übermitteln. Beim Betätigen des Bremspedals erfasst der Bremspedalsensor 113 vorteilhafterweise die Bremspedalposition, insbesondere in Echtzeit, sodass die jeweilige Radbremsensteuereinheit 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) daraus vorzugsweise auch die Beschleunigung des Bremspedals bei der Betätigung ableiten und für die Steuerung des jeweiligen Bremsaktuators 4 des Bremssystems 110 berücksichtigen kann. Fig. 2a and Fig. 2b each show a schematic diagram of a chassis 100 with an exemplary embodiment of a braking system 110 designed according to the invention. The motor vehicle has four wheels 101, each of which is assigned a braking device 1 (BUI, BU2, BU3, BU4) of the braking system 110. In this exemplary embodiment, the braking system 110 further comprises a first input unit 113 and a second input unit 114, which can each transmit a braking command to the braking system 110 for implementation by means of the braking devices 1 (BUI, BU2, BU3, BU4). The input unit 114 can in particular be assigned to a driver assistance system and connected to the braking system 110 via a data transmission system 111, in particular a CAN bus of the motor vehicle. be connected in terms of signaling. In this exemplary embodiment, however, the input unit 113 is a brake pedal or a brake pedal sensor assigned to the brake pedal, which is designed in particular to detect an actuation of the brake pedal by a vehicle user and to transmit it as a braking command via the communication connections 135, which in this exemplary embodiment are sensor lines, to the wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) of the braking system 110. When the brake pedal is actuated, the brake pedal sensor 113 advantageously detects the brake pedal position, in particular in real time, so that the respective wheel brake control unit 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) can preferably also derive the acceleration of the brake pedal during actuation and take this into account for the control of the respective brake actuator 4 of the braking system 110.
Jede der vier Bremsvorrichtungen 1 (BUI, BU2, BU3, BU4) weist in dem in Fig. 2a und Fig. 2b gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils einen Bremsaktuator 4 (BMI, BM2, BM3, BM4) und eine Radbremsensteuereinheit 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) auf. An die Radbremsensteuereinheit 120 ist jeweils ein Raddrehzahlsensor 121 (SI, S2, S3, S4) angeschlossen, der während der Fahrt in einem in Fig. 2a gezeigten Normalbetrieb in Echtzeit Ist-Werte der Drehposition und Raddrehzahl PI, P2, P3, P4 an die jeweilige Radbremsensteuereinheit 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) abgibt. Die jeweilige Radbremsensteuereinheit 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) ist bevorzugt mit der Bremsvorrichtung 1 integriert ausgebildet und elektrisch mit dem Bremsaktuator 4 verbunden, der jeweils elektrische Stellmotoren 41, 42 aufweist, über die ein Bremseingriff gesteuert werden kann. In the embodiment shown in Fig. 2a and Fig. 2b, each of the four braking devices 1 (BUI, BU2, BU3, BU4) has a brake actuator 4 (BMI, BM2, BM3, BM4) and a wheel brake control unit 120 (BC1, BC2, BC3, BC4). A wheel speed sensor 121 (SI, S2, S3, S4) is connected to the wheel brake control unit 120, which outputs actual values of the rotational position and wheel speed PI, P2, P3, P4 to the respective wheel brake control unit 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) in real time during travel in normal operation shown in Fig. 2a. The respective wheel brake control unit 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) is preferably integrated with the braking device 1 and electrically connected to the brake actuator 4, which has respective electric servomotors 41, 42 via which a braking intervention can be controlled.
Jede der insgesamt vier Radbremsensteuereinheiten 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) kann von dem zugeordneten Raddrehzahlsensor 121 in einem störungsfreien Normalbetrieb, wie in Fig. 2a dargestellt, eine Raddrehzahl PI, P2, P3, P4 empfangen. Die Radbremsensteuereinheit BC1 kann also beispielsweise in einem störungsfreien Normalbetrieb eine Raddrehzahl PI von dem Raddrehzahlsensor 121 (Sl) empfangen; die Radbremsensteuereinheit BC2 eine Raddrehzahl P2 von dem Raddrehzahlsensor 121 (S2) usw. Die Radbremsensteuereinheit BC1 steuert dann in dem Normalbetrieb zur Umsetzung der von der Eingabeeinheit 113 oder der Eingabeeinheit 114 übermittelten Bremsvorgabe den zugehörigen Bremsaktuator 4 (BMI) unter Berücksichtigung der von der zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit 121 (Sl) bereitgestellten Raddrehzahl PI an. Entsprechend steuert die Radbremsensteuereinheit BC2 in dem Normalbetrieb zur Umsetzung der übermittelten Bremsvorgabe den zugehörigen Bremsaktuator 4 (BM2) unter Berücksichtigung der von der zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit 121 (S2) bereitgestellten Raddrehzahl P2 an. In gleicher weise steuern die Radbremsensteuereinheit BC3 und BC4 die zugehörigen Bremsaktuatoren 4 (BM3) und 4 (BM4) an. Each of the four wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) can receive a wheel speed PI, P2, P3, P4 from the associated wheel speed sensor 121 in a trouble-free normal operation, as shown in Fig. 2a. The wheel brake control unit BC1 can therefore, for example, receive a wheel speed PI from the wheel speed sensor 121 (Sl) in a trouble-free normal operation; the wheel brake control unit BC2 can receive a wheel speed P2 from the wheel speed sensor 121 (S2), etc. In normal operation, the wheel brake control unit BC1 then controls the associated brake actuator 4 (BMI) in order to implement the braking command transmitted by the input unit 113 or the input unit 114, taking into account the wheel speed PI provided by the associated wheel speed sensor unit 121 (Sl). Accordingly, in normal operation, the wheel brake control unit BC2 controls the associated brake actuator 4 (BM2) to implement the transmitted brake command, taking into account the values of the associated wheel speed sensor unit 121 (S2). provided wheel speed P2. In the same way, the wheel brake control units BC3 and BC4 control the associated brake actuators 4 (BM3) and 4 (BM4).
In diesem Ausführungsbeispiel ist aber nicht nur vorgesehen, dass die Radbremsensteuereinheiten 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) über die jeweilige Kommunikationsverbindung 135 eine Bremsvorgabe von der Eingabeeinheit 113 empfangen, wobei die Bremsvorgabe von der Eingabeeinheit 113 vorzugsweise als ein erstes Signal Sgl in einem ersten Freguenzbereich der Größenordnung 1 kHz übertragen wird. Denn es ist zudem vorgesehen, dass die Radbremsensteuereinheiten 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) eine Modulationseinheit umfassen, mit denen die Radbremsensteuereinheiten 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) eine von dem zugehörigen Raddrehzahlsensor 121 (SI, S2, S3, S4) empfangene Raddrehzahl PI, P2, P3, P4 als ein zweites Signal Sg2 über die Kommunikationsverbindungen 135 jeweils zumindest einer der anderen Radbremsensteuereinheiten 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) zur Verfügung stellen, insbesondere indem das zweite Signal Sg2 auf das erste Signal Sgl aufmoduliert wird, was vorzugsweise in einem zweiten Freguenzbereich der Größenordnung 100 kHz erfolgt, und schematisch in dem Diagramm in Fig. 2b gezeigt ist. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die Zentralsteuereinheit 112 vorgibt, welche der Radbremsensteuereinheiten 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) die empfangene Raddrehzahl Pl, P2, P3, P4 als zweites Signal Sg2 über die Kommunikationsverbindungen 135 den weiteren Radbremsensteuereinheiten 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) als Ersatz-Raddrehzahl EPI zur Verfügung stellt. So sei in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Radbremsensteuereinheit BC1 eine von der zugehörigen Raddrehzahlsensoreinheit S1 empfangene Raddrehzahl PI über die Sensorleitungen 135 als Signal Sg2 (in Fig. 2b als PI' bezeichnet) den weiteren Radbremsensteuereinheiten BC2, BC3 und BC4 als Ersatz-Raddrehzahl EPI bereitstellt. Die Zuordnung von sendender und empfangenden Radbremsensteuereinheiten 120 kann dabei von der Zentralsteuereinheit 112 verändert werden, insbesondere zyklisch variiert werden. Insbesondere können auch alle erfassten Raddrehzahlen über die Kommunikationsverbindung 135 gesendet werden, wobei dann vorzugsweise den Radbremsensteuereinheiten unterschiedliche Freguenzbänder zugewiesen werden. In this exemplary embodiment, however, it is not only provided that the wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) receive a braking command from the input unit 113 via the respective communication connection 135, wherein the braking command from the input unit 113 is preferably transmitted as a first signal Sgl in a first frequency range of the order of 1 kHz. This is because it is also provided that the wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) comprise a modulation unit with which the wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) make a wheel speed PI, P2, P3, P4 received from the associated wheel speed sensor 121 (SI, S2, S3, S4) available as a second signal Sg2 via the communication connections 135 to at least one of the other wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4), in particular by modulating the second signal Sg2 onto the first signal Sgl, which preferably takes place in a second frequency range of the order of 100 kHz, and is shown schematically in the diagram in Fig. 2b. In particular, it can be provided that the central control unit 112 specifies which of the wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) makes the received wheel speed Pl, P2, P3, P4 available as a second signal Sg2 via the communication connections 135 to the other wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) as a substitute wheel speed EPI. In this exemplary embodiment, it is thus provided that the wheel brake control unit BC1 makes a wheel speed PI received from the associated wheel speed sensor unit S1 available to the other wheel brake control units BC2, BC3 and BC4 as a substitute wheel speed EPI via the sensor lines 135 as a signal Sg2 (referred to as PI' in Fig. 2b). The assignment of sending and receiving wheel brake control units 120 can be changed by the central control unit 112, in particular varied cyclically. In particular, all detected wheel speeds can also be sent via the communication connection 135, wherein different frequency bands are then preferably assigned to the wheel brake control units.
In dem in Fig. 2a dargestellten Normalbetrieb kann diese Ersatz-Raddrehzahl EPI dann insbesondere zu Diagnosezwecken genutzt werden, insbesondere für einen Abgleich mit den weiteren erfassten Raddrehzahlen P2, P3 und P4, um beispielsweise bei Abweichungen, die über eine Toleranzschwelle hinausgehen, auf eine Störung eines Sensors 121 zu schließen. In dem Fall, dass eine Störung in Bezug auf einen der Raddrehzahlsensoren 121 oder eine Signalleitung, über die ein Raddrehzahlsensor 121 eine Raddrehzahl an die Radbremsensteuereinheit 120 überträgt, auftritt, wird die Ersatz-Raddrehzahl aber anstelle der von dem Raddrehzahlsensor 121 bereitgestellten Raddrehzahl von der Radbremsensteuereinheit 120 genutzt, um unter Berücksichtigung der bereitgestellten Ersatz-Raddrehzahl EPI den zugeordneten Bremsaktuator 4 anzusteuern. Ein solcher Störungsfall ist in Fig. 2b in Bezug auf den Raddrehzahlsensor 121 (S2) skizziert. Die Radbremsensteuereinheit BC2 kann daher von dem Raddrehzahlsensor 121 (S2) keine Raddrehzahl P2 mehr empfangen. Stattdessen demoduliert die Radbremsensteuereinheit BC2 das über die Kommunikationsverbindung 135 übertragene Signal und empfängt auf diese Weise die von der Radbremsensteuereinheit BC1 bereitgestellte Raddrehzahl PI' als Ersatz-Raddrehzahl EPI. Die Radbremsensteuereinheit BC2 steuert dann den zugeordneten Bremsaktuator 4 (BM2) unter Berücksichtigung der empfangenen Ersatz-Raddrehzahl EPI . Beispielhaft ist in Fig. 2b zudem ein erstes Signal Sgl als PWM-Signal für eine Bremsvorgabe mit einem aufmodulierten zweiten Signal Sg2 für die Ersatz- Raddrehzahl EPI in einem Diagramm dargestellt. In the normal operation shown in Fig. 2a, this substitute wheel speed EPI can then be used in particular for diagnostic purposes, in particular for a comparison with the other detected wheel speeds P2, P3 and P4, in order to conclude, for example, that a sensor 121 is malfunctioning in the case of deviations that exceed a tolerance threshold. In the event that a fault occurs with respect to one of the wheel speed sensors 121 or a signal line via which a wheel speed sensor 121 transmits a wheel speed to the wheel brake control unit 120, the substitute wheel speed is used by the wheel brake control unit 120 instead of the wheel speed provided by the wheel speed sensor 121 in order to control the associated brake actuator 4 taking into account the substitute wheel speed EPI provided. Such a fault case is outlined in Fig. 2b with respect to the wheel speed sensor 121 (S2). The wheel brake control unit BC2 can therefore no longer receive a wheel speed P2 from the wheel speed sensor 121 (S2). Instead, the wheel brake control unit BC2 demodulates the signal transmitted via the communication connection 135 and in this way receives the wheel speed PI' provided by the wheel brake control unit BC1 as the substitute wheel speed EPI. The wheel brake control unit BC2 then controls the associated brake actuator 4 (BM2) taking into account the received substitute wheel speed EPI. As an example, a first signal Sgl is also shown in a diagram in Fig. 2b as a PWM signal for a brake command with a modulated second signal Sg2 for the substitute wheel speed EPI.
Weiter sind die Radbremsensteuereinheiten 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) in diesem Ausführungsbeispiel vorteilhafterweise ausgebildet, mit einer als ECU ausgebildeten Zentralsteuereinheit 112 Signale auszutauschen und unter Berücksichtigung von weiteren Vorgaben durch die Zentralsteuereinheit 112 den Bremsaktuator 4 anzusteuern. Gemäß einer hier nicht gezeigten Ausgestaltungsvariante kann diese Zentralsteuereinheit 112 aber auch entfallen. Furthermore, the wheel brake control units 120 (BC1, BC2, BC3, BC4) in this embodiment are advantageously designed to exchange signals with a central control unit 112 designed as an ECU and to control the brake actuator 4 taking into account further specifications by the central control unit 112. According to a design variant not shown here, this central control unit 112 can also be omitted.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des Bremsaktuators 4 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 mit weiteren Details erläutert. Ein jeweiliger Bremsaktuator 4 weist dabei vorteilhafterweise ein Gehäuse 45 auf, in dem die Radbremsensteuereinheit 120 angeordnet ist, wie in Fig. 5 erkennbar ist. Diese weist eine elektrische Schaltung auf, welche mit den Stellmotoren 41, 42 und der Zentralsteuereinheit 112 verbunden ist. Dadurch ist die Radbremsensteuereinheit 120 mit der Bremsvorrichtung 1 integriert ausgebildet. An advantageous embodiment of the brake actuator 4 is explained in further detail below with reference to Fig. 3, Fig. 4 and Fig. 5. A respective brake actuator 4 advantageously has a housing 45 in which the wheel brake control unit 120 is arranged, as can be seen in Fig. 5. This has an electrical circuit which is connected to the servomotors 41, 42 and the central control unit 112. As a result, the wheel brake control unit 120 is integrated with the braking device 1.
Zum Anschluss des Raddrehzahlsensors 121, der in Fig. 2a und Fig. 2b sowie in Fig. 4 und Fig. 5 schematisch angedeutet ist, weist der Bremsaktuator 4 insbesondere eine Anschlussvorrichtung 46 auf, insbesondere eine an dem Gehäuse 45 angeordnete elektrische Steckverbindung. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Bremsvorrichtung 1 eines erfindungsgemäß ausgebildeten Bremssystems 110 als Ganzes, wobei die Bremsvorrichtung 1 als Scheibenbremse ausgebildet ist. Diese umfasst eine Bremsscheibe 2, die ein Gegenbremsteil bildet und mit einem hier nicht dargestellten, um eine Radachse R rotierbaren Fahrzeugrad 101 verbunden ist. Ein Bremssattel 3 umgreift die beiden axialen Stirnflächen der Bremsscheibe 2. Die Bremsscheibe 2 ist hier als unbelüftete Bremsscheibe aus Vollmaterial ausgebildet. Alternativ kann diese auch als innenbelüftete Bremsscheibe ausgebildet sein. For connecting the wheel speed sensor 121, which is schematically indicated in Fig. 2a and Fig. 2b as well as in Fig. 4 and Fig. 5, the brake actuator 4 has in particular a connection device 46, in particular an electrical plug connection arranged on the housing 45. Fig. 3 shows an embodiment of a braking device 1 of a braking system 110 designed according to the invention as a whole, wherein the braking device 1 is designed as a disc brake. This comprises a brake disc 2, which forms a counter-braking part and is connected to a vehicle wheel 101 (not shown here) that can rotate about a wheel axis R. A brake caliper 3 surrounds the two axial end faces of the brake disc 2. The brake disc 2 is designed here as a non-ventilated brake disc made of solid material. Alternatively, it can also be designed as an internally ventilated brake disc.
An dem Bremssattel 3 ist ein Bremsaktuator 4 angebracht. Der Bremsaktuator 4 umfasst eine Stellvorrichtung 5 die sich axial in Richtung einer Achse A erstreckt, welche parallel zur Radachse R liegt und die Verstellrichtung V der Stellvorrichtung 5 angibt. Der Bremsaktuator 4 umfasst einen elektrischen Stellmotor 41, dem eine Radbremsensteuereinheit 120 zugeordnet ist. Die Radbremsensteuereinheit 120 ist dabei ausgebildet, basierend auf Vibrationen der Bremsscheibe 2 eine Ersatz-Raddrehzahl für eine mittels einer Radsensoreinheit 121 gemessenen Raddrehzahl zu bestimmen. Dabei wird ausgenutzt, dass die Vibrationen der Bremsscheibe bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb der Bremsvorrichtung 1 in einem fahrenden Kraftfahrzeug in einem Bereich zwischen ±0,01 mm ... 1 mm (mm: Millimeter) auftreten. Aufgrund von mechanischer Kopplung über den sehr gering ausfallenden Luftspalt zwischen Bremsscheibe 2 und Bremsbelag, der im Zehntelmillimeter-Bereich liegen kann, rufen diese Vibrationen in dem Stellmotor 41 der Bremsvorrichtung 1 einen Rippelstrom hervor. Die mechanische Kopplung ist dabei insbesondere in Fig. 5 ersichtlich. Die Radbremsensteuereinheit 120 misst einen Strom des Stellmotors 41 und/oder des nachfolgend noch erläuterten zweiten Stellmotors 42, und kann insofern auch den hervorgerufenen Rippelstrom erfassen und im Hinblick auf eine Raddrehzahl auswerten. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine Radbremsensteuereinheit 120 eine Freguenz eines erfassten Rippeistroms und eine mittels einer der Bremsvorrichtung 1 zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit 121 bestimmte Raddrehzahl an eine Zentralsteuereinheit 112, beispielsweise wie in Fig. 1 dargestellt, sendet, wobei eine Kl der Zentralsteuereinheit 112 anhand der übertragenen Werte eine Zuordnung der Freguenz des Rippeistroms zu einer entsprechenden Raddrehzahl trainiert. Vorteilhafterweise kann dann bei einem Ausfall der Raddrehzahlsensoreinheit 121 über die erfasste Freguenz des Rippeistroms der Radbremsensteuereinheit 120 eine Ersatz-Raddrehzahl bereitgestellt werden, die für die Ansteuerung des Stellmotors anstelle der Raddrehzahl von der Raddrehzahlsensoreinheit 121 zur Umsetzung einer empfangenen Bremsvorgabe genutzt werden kann. A brake actuator 4 is attached to the brake caliper 3. The brake actuator 4 comprises an actuating device 5 which extends axially in the direction of an axis A which is parallel to the wheel axis R and indicates the adjustment direction V of the actuating device 5. The brake actuator 4 comprises an electric servomotor 41 to which a wheel brake control unit 120 is assigned. The wheel brake control unit 120 is designed to determine a substitute wheel speed for a wheel speed measured by means of a wheel sensor unit 121 based on vibrations of the brake disk 2. This takes advantage of the fact that the vibrations of the brake disk occur in a range between ±0.01 mm ... 1 mm (mm: millimeters) when the braking device 1 is operated as intended in a moving motor vehicle. Due to mechanical coupling via the very small air gap between the brake disk 2 and the brake pad, which can be in the tenth of a millimeter range, these vibrations cause a ripple current in the servomotor 41 of the braking device 1. The mechanical coupling is particularly evident in Fig. 5. The wheel brake control unit 120 measures a current of the servomotor 41 and/or the second servomotor 42 explained below, and can therefore also detect the ripple current caused and evaluate it with regard to a wheel speed. It can be provided that a wheel brake control unit 120 sends a frequency of a detected ripple current and a wheel speed determined by means of a wheel speed sensor unit 121 assigned to the braking device 1 to a central control unit 112, for example as shown in Fig. 1, wherein a unit of the central control unit 112 uses the transmitted values to train an assignment of the frequency of the ripple current to a corresponding wheel speed. Advantageously, in the event of a failure of the wheel speed sensor unit 121, a substitute wheel speed can be provided via the detected frequency of the ripple current of the wheel brake control unit 120, which can be used to control the servo motor instead of the wheel speed from the wheel speed sensor unit 121 to implement a received braking command.
Fig. 4 zeigt eine Ansicht des Bremssattels 3 von der Bremsscheibe 2 aus gesehen. Wie in der Schnittdarstellung von Fig. 5 längs der Achse A erkennbar ist, ist die Bremsscheibe 2 axial zwischen zwei Bremsbelägen 31 und 32 angeordnet. Der eine Bremsbelag 31 ist auf der dem Bremsaktuator 4 abgewandten Seite fest an dem Bremssattel 3 abgestützt. Der andere Bremsbelag 32, der ein Bremsteil der Bremsvorrichtung 1 bildet, ist an der Stellvorrichtung 5 angebracht und von dieser in der durch die Achse A gegebenen, axialen Verstellrichtung V zur Erzeugung des Bremseingriffs auf die Bremsscheibe 2 zu verstellbar, wie in Fig. 5 mit dem Pfeil angedeutet ist. Fig. 4 shows a view of the brake caliper 3 as seen from the brake disc 2. As can be seen in the sectional view of Fig. 5 along the axis A, the brake disk 2 is arranged axially between two brake pads 31 and 32. One brake pad 31 is firmly supported on the brake calliper 3 on the side facing away from the brake actuator 4. The other brake pad 32, which forms a braking part of the braking device 1, is attached to the adjusting device 5 and can be adjusted by the latter in the axial adjustment direction V given by the axis A to produce the braking intervention on the brake disk 2, as indicated by the arrow in Fig. 5.
Im unbetätigten Zustand der Bremsvorrichtung 1 befindet sich zwischen der Bremsscheibe 2 und dem verstellbaren Bremsbelag 32 der bereits angesprochene axiale Luftspalt L, der in Fig. 5 schematisch übertrieben breit eingezeichnet ist. In the non-actuated state of the braking device 1, the axial air gap L already mentioned is located between the brake disc 2 and the adjustable brake pad 32, which is shown schematically in an exaggeratedly wide manner in Fig. 5.
Der Aufbau der Stellvorrichtung 5 ist in Fig. 5 und in dem vergrößerten Ausschnitt daraus in Fig. 7 dargestellt. Die Stellvorrichtung 5 umfasst einen ersten Stelltrieb 6, der ein Rampenlager aufweist, und einen damit axial (bezüglich der Achse A) seriell gekoppelten zweiten Stelltrieb 7, der einen Spindeltrieb aufweist. The structure of the actuating device 5 is shown in Fig. 5 and in the enlarged section thereof in Fig. 7. The actuating device 5 comprises a first actuating drive 6, which has a ramp bearing, and a second actuating drive 7, which is coupled axially (with respect to the axis A) in series with the first actuating drive 6 and has a spindle drive.
Der erste Stelltrieb 6, der in dem gezeigten Beispiel als Rampenlager ausgebildet ist, umfasst eine axial und drehfest an dem Bremsaktuator 4 abgestützte, antriebseitige Kurvenscheibe 61 und eine abtriebseitige Kurvenscheibe 62. Zwischen den Kurvenscheiben 61 und 62 sind Kugeln 63 angeordnet. Wie in der schematisch freigestellten Ansicht von Fig. 6 erkennbar ist, weisen die Kurvenscheiben 61 und 62 einander axial gegenüberliegende rampenartige, schräg zur Achse A liegende Laufbahnen 64 auf, zwischen denen Kugeln 63 abwälzbar sind. Eine Drehung der abtriebseitigen Kurvenscheibe 62, in Fig. 6 oben, relativ zu der feststehenden antriebsseitigen Kurvenscheibe 61 - wie schematisch mit den gebogenen Pfeilen angedeutet - führt zu einer linearen Verstellung der abtriebseitigen Kurvenscheibe 62 in der Verstellrichtung V parallel zur Achse A. Dadurch kann der Bremsbelag 32 wie in Fig. 5 dargestellt durch Betätigung des ersten Stelltriebs 6 in Bremseingriff gebracht werden. The first actuator 6, which in the example shown is designed as a ramp bearing, comprises a drive-side cam disk 61 supported axially and in a rotationally fixed manner on the brake actuator 4 and a driven-side cam disk 62. Balls 63 are arranged between the cam disks 61 and 62. As can be seen in the schematically isolated view of Fig. 6, the cam disks 61 and 62 have ramp-like tracks 64 that are axially opposite one another and lie obliquely to the axis A, between which balls 63 can roll. A rotation of the output-side cam disk 62, in Fig. 6 above, relative to the fixed drive-side cam disk 61 - as schematically indicated by the curved arrows - leads to a linear adjustment of the output-side cam disk 62 in the adjustment direction V parallel to the axis A. As a result, the brake pad 32 can be brought into braking engagement by actuating the first actuator 6, as shown in Fig. 5.
Die Kurvenscheibe 62 ist mit einem koaxialen Zahnrad 65 verbunden, welches als Stirnrad ausgebildet ist und ein Antriebsrad im Sinne der Erfindung bildet. Das Zahnrad 65 steht im Getriebeeingriff mit einem ersten elektrischen Stellmotor 41. Dieser ermöglicht den drehenden Antrieb der Kurvenscheibe 62 und damit eine Betätigung des ersten Stelltriebs 6. Der zweite Stelltrieb 7, der in dem gezeigten Beispiel als Spindeltrieb ausgebildet ist, weist abtriebseitig eine Gewindespindel 71 auf, die in das Innengewinde einer antriebsseitigen Spindelmutter 72 eingreift. Dieses Innengewinde ist in der abtriebseitigen Kurvenscheibe 62 des ersten Stelltriebs 6 ausgebildet, sodass die Funktionen der abtriebseitigen Kurvenscheibe 62 und der antriebseitigen Spindelmutter 72 in einem Bauelement vereinigt sind. The cam disk 62 is connected to a coaxial gear 65, which is designed as a spur gear and forms a drive wheel in the sense of the invention. The gear 65 is in gear engagement with a first electric servomotor 41. This enables the rotating drive of the cam disk 62 and thus an actuation of the first actuator 6. The second actuator 7, which in the example shown is designed as a spindle drive, has a Threaded spindle 71, which engages in the internal thread of a drive-side spindle nut 72. This internal thread is formed in the output-side cam disk 62 of the first actuator 6, so that the functions of the output-side cam disk 62 and the drive-side spindle nut 72 are combined in one component.
Die Gewindespindel 71 ist über ein Nabenteil 74 mit einem koaxialen Zahnrad 75 verbunden, welches axial fixiert in dem Bremsaktuator 4 drehbar gelagert ist. Über Mitnehmer 73, die beispielsweise radial vorstehende Vorsprünge oder Zähne aufweisen können, die in axiale Schlitze des Nabenteils 74 axial verschieblich eingreifen, ist die Gewindespindel drehmomentschlüssig, aber axial verlagerbar mit dem Zahnrad 75 gekuppelt. The threaded spindle 71 is connected via a hub part 74 to a coaxial gear 75, which is axially fixed and rotatably mounted in the brake actuator 4. The threaded spindle is coupled to the gear 75 in a torque-locking but axially displaceable manner via drivers 73, which can have, for example, radially projecting projections or teeth that engage axially displaceably in axial slots of the hub part 74.
Das Zahnrad 75 kann, wie das Zahnrad 65, als Stirnrad ausgeführt sein und ist zu diesem benachbart koaxial angeordnet. Dieses Zahnrad 75 steht im Getriebeeingriff mit einem zweiten elektrischen Stellmotor 42. Dieser ermöglicht den drehenden Antrieb der Gewindespindel 71 und damit eine Betätigung des zweiten Stelltriebs 7. Die Gewindespindel 71 ist über ein Drucklager 43, beispielsweise wie dargestellt ein Axialwälzlager, axial mit einem Druckstück 44 verbunden, an dem der verlagerbare Bremsbelag 32 angebracht ist, wie in Fig. 5 erkennbar ist. Das Druckstück 44 kann auch als Kolben bezeichnet werden. The gear 75 can, like the gear 65, be designed as a spur gear and is arranged coaxially adjacent to it. This gear 75 is in gear engagement with a second electric actuator 42. This enables the rotating drive of the threaded spindle 71 and thus an actuation of the second actuator 7. The threaded spindle 71 is connected axially via a thrust bearing 43, for example an axial roller bearing as shown, to a pressure piece 44 to which the movable brake pad 32 is attached, as can be seen in Fig. 5. The pressure piece 44 can also be referred to as a piston.
Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung weist ein Reibelement 8 auf, welches als koaxialer, konischer Ansatz von der Kurvenscheibe 62 auf den zweiten Stelltrieb 7 zu gerichtet ist. Der konische Ansatz weist eine außen auf einem Außenkonus angeordnete konische Reibfläche 81 auf. Das Reibelement 81 kann bevorzugt einstückig mit der Kurvenscheibe 62 / Spindelmutter 72 ausgebildet sein. The clutch device according to the invention has a friction element 8, which is directed as a coaxial, conical extension from the cam disk 62 towards the second actuator 7. The conical extension has a conical friction surface 81 arranged on the outside on an outer cone. The friction element 81 can preferably be formed in one piece with the cam disk 62 / spindle nut 72.
Das Reibelement 8 ist im Kupplungseingriff reibschlüssig mit einem Gegenreibelement 9 gekuppelt. Dabei taucht der konische Ansatz axial in eine korrespondierende konische Öffnung des Gegenreibelements 9 ein, welche eine in einem Innenkonus angeordnete konische Reibfläche 91 aufweist. Im Kupplungseingriff liegen die Reibfläche 81 und die Gegenreibfläche 91 reibschlüssig gegeneinander an, wie in Fig. 7 deutlich erkennbar ist. Das Gegenreibelement 9 ist über Mitnehmer 92, die in korrespondierende Schlitze 76 in dem Nabenteil 74 oder dem Zahnrad 75 axial verschiebbar eingreifen, drehmomentschlüssig, aber axial verlagerbar mit dem Zahnrad 75 gekuppelt. Zwischen dem Zahnrad 75 oder dem damit verbundenen Nabenteil 74 und dem Gegenreibelement 9 ist ein Federelement 93 angeordnet. Durch dessen axial wirksame Federkraft wird das Gegenreibelement 9 gegen das Reibelement 8 elastisch verspannt. Dadurch wird ein definiertes Kupplungsmoment der durch das Reibelement 8 und das Gegenreibelement 9 gebildeten Reibkupplung erzeugt. In clutch engagement, the friction element 8 is coupled to a counter friction element 9 in a frictionally locked manner. The conical projection extends axially into a corresponding conical opening of the counter friction element 9, which has a conical friction surface 91 arranged in an inner cone. In clutch engagement, the friction surface 81 and the counter friction surface 91 are in frictionally locked contact with one another, as can be clearly seen in Fig. 7. The counter friction element 9 is coupled to the gear 75 in a torque-locking but axially displaceable manner via drivers 92, which engage in corresponding slots 76 in the hub part 74 or the gear 75 in an axially displaceable manner. A spring element 93 is arranged between the gear wheel 75 or the hub part 74 connected thereto and the counter friction element 9. The axially effective spring force of this spring element elastically braces the counter friction element 9 against the friction element 8. This generates a defined coupling torque of the friction clutch formed by the friction element 8 and the counter friction element 9.
Zur Betätigung der Bremsvorrichtung 1 werden die Zahnräder 65 und 75 synchron rotiert, sodass der erste Stelltrieb 6 einen Arbeitshub in Verstellrichtung V ausführt, sodass der Bremsbelag 32 den Luftspalt L passiert und in Bremseingriff mit der Bremsscheibe 2 kommt. Der synchrone Antrieb der Zahnräder 65 und 75 kann durch eine Synchronisierung der Antriebsgeschwindigkeiten der Stellmotoren 41 und 42 bewerkstelligt werden, oder durch den Antrieb durch nur einen der Stellmotoren 41 oder 42, während der jeweils andere Stellmotor 42 oder 41 leer mitläuft. Dann sorgt der reibschlüssige Kupplungseingriff zwischen dem Reibelement 8 und dem Gegenreibelement 9 für eine synchrone Drehung der Zahnräder 65 und 75. Dadurch, dass das Reibelement 8 und das Gegenreibelement 9 ganz oder zumindest teilweise innerhalb der Zahnräder 65 und 75 angeordnet sind, kann eine besonders kompakte Bauweise realisiert werden. To actuate the braking device 1, the gears 65 and 75 are rotated synchronously so that the first actuator 6 executes a working stroke in the adjustment direction V so that the brake pad 32 passes through the air gap L and comes into braking engagement with the brake disk 2. The synchronous drive of the gears 65 and 75 can be achieved by synchronizing the drive speeds of the actuator motors 41 and 42, or by driving by only one of the actuator motors 41 or 42, while the other actuator motor 42 or 41 runs idle. The frictional coupling engagement between the friction element 8 and the counter friction element 9 then ensures synchronous rotation of the gears 65 and 75. Because the friction element 8 and the counter friction element 9 are arranged entirely or at least partially within the gears 65 and 75, a particularly compact design can be realized.
Zur Justierung der Breite des Luftspalts L wird das Zahnrad 65 festgesetzt oder blockiert, insbesondere durch eine entsprechende Ansteuerung des ersten Stellmotors 41. Durch den zweiten Stellmotor 42 wird das Zahnrad 75 relativ zum Zahnrad 65 verdreht, wobei die Reibkupplung kontinuierlich gleitend durchrutscht. Entsprechend wird der zweite Stelltrieb 7 gleichmäßig verstellt, wodurch die Breite des Luftspalts L ebenfalls kontinuierlich eingestellt und angepasst werden kann, um beispielsweise eine Abnutzung des Bremsbelags 32 zu kompensieren. To adjust the width of the air gap L, the gear 65 is fixed or blocked, in particular by appropriately controlling the first servomotor 41. The second servomotor 42 rotates the gear 75 relative to the gear 65, whereby the friction clutch continuously slips. The second actuator 7 is adjusted uniformly accordingly, whereby the width of the air gap L can also be continuously adjusted and adapted, for example to compensate for wear on the brake pad 32.
Die in Fig. 3 bis Fig. 7 dargestellten Bremsvorrichtungen sind als Schwimmsattelbremse, auch als Faustsattelbremse bezeichnet, ausgebildet. Dabei wird der Bremsbelag 32 durch das Druckstück 44, und der Bremsbelag 31 durch den gegenüber der Bremsscheibe 2 in Richtung der Achse A verschiebbaren Bremssattel 3 an die Bremsscheibe 2 gedrückt. Alternativ kann die vorgeschlagene Lösung auch bei einer Festsattelbremse zum Einsatz kommen. The braking devices shown in Fig. 3 to Fig. 7 are designed as floating caliper brakes, also referred to as floating caliper brakes. The brake pad 32 is pressed against the brake disc 2 by the pressure piece 44, and the brake pad 31 is pressed against the brake disc 2 by the brake caliper 3, which can be moved relative to the brake disc 2 in the direction of the axis A. Alternatively, the proposed solution can also be used with a fixed caliper brake.
Die in den Figuren dargestellten und im Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend. Bezugszeichenliste The embodiments shown in the figures and explained in connection with them serve to explain the invention and are not limitative of it. List of reference symbols
1 Bremsvorrichtung (BUI, BU2, BU3, BU4) 1 braking device (BUI, BU2, BU3, BU4)
100 Fahrwerk 100 Chassis
101 Rad (Fahrzeugrad) 101 Wheel (vehicle wheel)
102 Karosserie 102 Body
103 Achsschenkel 103 Steering knuckles
104 Lenkwelle 104 Steering shaft
105 Lenkrad 105 Steering wheel
106 Lenkgetriebe 106 Steering gear
107 Spurstange 107 Tie rod
110 Bremssystem 110 Brake system
111 Datenübertragungssystem 111 Data transmission system
112 Zentralsteuereinheit 112 Central control unit
113 Bremspedal (Eingabeeinheit) 113 Brake pedal (input unit)
114 Eingabeeinheit 114 Input unit
120 Radbremsensteuereinheit (BC1, BC2, BC3, BC4)120 Wheel brake control unit (BC1, BC2, BC3, BC4)
121 Raddrehzahlsensoreinheit (SI, S2, S3, S4)121 Wheel speed sensor unit (SI, S2, S3, S4)
135 Kommunikationsverbindung 135 Communication connection
2 Bremsscheibe (Gegenbremsteil) 2 brake disc (counter brake part)
3 Bremssattel 3 Brake caliper
31, 32 Bremsbelag (Bremsteil) 31, 32 Brake pad (brake part)
4 Bremsaktuator (BMI, BM2, BM3, BM4) 4 brake actuator (BMI, BM2, BM3, BM4)
41, 42 Stellmotor 41, 42 Actuator
43 Drucklager 43 Thrust bearing
44 Druckstück 44 Pressure piece
45 Gehäuse 45 Housing
46 Anschlussvorrichtung 46 Connection device
5 Stellvorrichtung 5 Adjustment device
6 erster Stelltrieb 6 first actuator
61 Kurvenscheibe 61 Cam disc
62 Kurvenscheibe (integriert mit Spindelmutter 72)62 Cam disc (integrated with spindle nut 72)
63 Kugel 63 Ball
64 Laufbahn 64 Career
65 Zahnrad (erstes Antriebsrad) 7 zweiter Stelltrieb 65 Gear (first drive wheel) 7 second actuator
71 Gewindespindel 71 Threaded spindle
72 Spindelmutter (integriert mit Kurvenscheibe 62) 72 Spindle nut (integrated with cam disc 62)
73 Mitnehmer 73 Carrier
74 Nabenteil 74 Hub part
75 Zahnrad (zweites Antriebsrad) 75 Gear (second drive wheel)
76 Schlitz 76 Slot
8 Reibelement 8 Friction element
81 Reibfläche 81 Friction surface
9 Gegenreibelement 9 Counter friction element
91 Gegenreibfläche 91 Counter friction surface
92 Mitnehmer 92 carriers
93 Federelement 93 Spring element
Pl, P2, Raddrehzahl Pl, P2, wheel speed
P3, P4 P3, P4
PI' von einer Radbremsensteuereinheit (BC1) weitergeleitete RaddrehzahlPI' wheel speed transmitted by a wheel brake control unit (BC1)
EPI Ersatz-Raddrehzahl EPI Replacement Wheel Speed
A Achse A axis
R Radachse R wheel axle
V Verstellrichtung V Adjustment direction
L Luftspalt L Air gap
Sgl erstes Signal Sgl first signal
Sg2 zweites Signal Sg2 second signal

Claims

Ansprüche Claims
1. Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Bremssystems (110) in einem Kraftfahrzeug, wobei das Bremssystem (110) wenigstens eine Eingabeeinheit (113, 114) , über die eine Bremsvorgabe übermittelt wird, und wenigstens zwei Bremsvorrichtungen (1, BU), die jeweils einen Bremsaktuator (4, BM) mit wenigstens einem elektrischen Stellmotor (41, 42) umfassen, aufweist, wobei den Bremsvorrichtungen (1, BU) jeweils eine Radbremsensteuereinheit (120, BC) und eine Raddrehzahlsensoreinheit (121) zugeordnet ist, wobei für eine jeweilige Bremsvorrichtung (1, BU) die zugeordnete Raddrehzahlsensoreinheit (121) der zugeordneten Radbremsensteuereinheit (120, BC) eine Raddrehzahl (P) bereitstellt, dieser Radbremsensteuereinheit (120, BC) eine Ersatz-Raddrehzahl (EP) für die von der zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit (121) bereitgestellten Raddrehzahl (P) bereitgestellt wird, wobei diese Radbremsensteuereinheit (120, BC) zur Umsetzung der übermittelten Bremsvorgabe in einem Normalbetrieb den Bremsaktuator (4, BM) unter Berücksichtigung der von der zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit (121) bereitgestellten Raddrehzahl (P) ansteuert, und die Radbremsensteuereinheit (120, BC) zur Umsetzung der übermittelten Bremsvorgabe bei einer Störung in Bezug auf die Bereitstellung der Raddrehzahl (P) von der zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit (121) den Bremsaktuator (4, BM) unter Berücksichtigung der bereitgestellten Ersatz-Raddrehzahl (EP) ansteuert. 1. Method for operating an electromechanical braking system (110) in a motor vehicle, wherein the braking system (110) has at least one input unit (113, 114) via which a braking command is transmitted, and at least two braking devices (1, BU), each of which comprises a brake actuator (4, BM) with at least one electric servomotor (41, 42), wherein the braking devices (1, BU) are each assigned a wheel brake control unit (120, BC) and a wheel speed sensor unit (121), wherein for a respective braking device (1, BU), the assigned wheel speed sensor unit (121) provides the assigned wheel brake control unit (120, BC) with a wheel speed (P), said wheel brake control unit (120, BC) is provided with a substitute wheel speed (EP) for the wheel speed (P) provided by the assigned wheel speed sensor unit (121), said wheel brake control unit (120, BC) to implement the transmitted braking specification in normal operation, the brake actuator (4, BM) is activated taking into account the wheel speed (P) provided by the associated wheel speed sensor unit (121), and the wheel brake control unit (120, BC) to implement the transmitted braking specification in the event of a fault in relation to the provision of the wheel speed (P) from the associated wheel speed sensor unit (121), the brake actuator (4, BM) is activated taking into account the provided substitute wheel speed (EP).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radbremsensteuereinheiten (120, BC) über ein Datenübertragungssystem (111) zum Austausch von Daten miteinander verbunden sind, wobei der einer Bremsvorrichtung (1, BU) zugeordneten Radbremsensteuereinheit (120, BC) als Ersatz-Raddrehzahl (EP) über das Datenübertragungssystem (111) eine Raddrehzahl (P) von wenigstens einer der Raddrehzahlsensoreinheiten (121), die dieser Bremsvorrichtung (120, BU) nicht direkt zugeordnet ist, bereitgestellt wird. 2. Method according to claim 1, characterized in that the wheel brake control units (120, BC) are connected to one another via a data transmission system (111) for exchanging data, wherein the wheel brake control unit (120, BC) assigned to a braking device (1, BU) is provided with a wheel speed (P) from at least one of the wheel speed sensor units (121) which is not directly assigned to this braking device (120, BU) as a substitute wheel speed (EP) via the data transmission system (111).
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit (113, 114) des Bremssystems (110) zur Übermittlung der Bremsvorgabe über eine Kommunikationsverbindung (135) mit den jeweiligen Radbremsensteuereinheiten (120, BC) verbunden ist, wobei der einer Bremsvorrichtung (1, BU) zugeordneten Radbremsensteuereinheit (120, BC) als Ersatz-Raddrehzahl (EP) von einer der weiteren Radbremsensteuereinheiten (120, BC) über die Kommunikationsverbindung (135) die dieser Radbremsensteuereinheit (120, BC) bereitgestellte Raddrehzahl (P) bereitgestellt wird. 3. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the input unit (113, 114) of the braking system (110) for transmitting the braking specification via a communication connection (135) with the respective Wheel brake control units (120, BC), wherein the wheel brake control unit (120, BC) assigned to a braking device (1, BU) is provided with the wheel speed (P) provided to this wheel brake control unit (120, BC) as a substitute wheel speed (EP) by one of the further wheel brake control units (120, BC) via the communication connection (135).
4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorgabe in einem ersten Freguenzbereich über die Kommunikationsverbindung (135) übermittelt wird und die Ersatz-Raddrehzahl (EP) in einem zweiten Freguenzbereich über die Kommunikationsverbindung (135) übermittelt wird, wobei der zweite Freguenzbereich ein von dem ersten Freguenzbereich abweichender Freguenzbereich ist. 4. Method according to claim 3, characterized in that the braking specification is transmitted in a first frequency range via the communication connection (135) and the substitute wheel speed (EP) is transmitted in a second frequency range via the communication connection (135), wherein the second frequency range is a frequency range deviating from the first frequency range.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorgabe als ein erstes Signal (Sgl) über die Kommunikationsverbindung (135) an die Radbremsensteuereinheiten (120, BC) übertragen wird, und die Ersatz-Raddrehzahl (EP) über die Kommunikationsverbindung (135) als auf das erste Signal (Sgl) aufmoduliertes zweites Signal (Sg2) übertragen wird. 5. Method according to claim 3 or claim 4, characterized in that the braking specification is transmitted as a first signal (Sgl) via the communication connection (135) to the wheel brake control units (120, BC), and the substitute wheel speed (EP) is transmitted via the communication connection (135) as a second signal (Sg2) modulated onto the first signal (Sgl).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige die Ersatz- Raddrehzahl (EP) bereitstellende Radbremsensteuereinheit (120, BC) die Ersatz- Raddrehzahl (EP) als das zweite Signal (Sg2) moduliert und die empfangende Radbremsensteuereinheit (120, BC) das zweite Signal (SG2) demoduliert. 6. The method according to claim 5, characterized in that the respective wheel brake control unit (120, BC) providing the substitute wheel speed (EP) modulates the substitute wheel speed (EP) as the second signal (Sg2) and the receiving wheel brake control unit (120, BC) demodulates the second signal (SG2).
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabeeinheit (113) ein Bremspedalsensor ist, der eine Bremspedalposition als Bremsvorgabe analog oder digital übermittelt. 7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the input unit (113) is a brake pedal sensor which transmits a brake pedal position as a braking command in analog or digital form.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Bremsvorrichtungen (1, BU) eine Bremsscheibe (2) umfasst, wobei die Radbremsensteuereinheiten (120, BC), die einer solchen Bremsvorrichtung (1, BU) mit Bremsscheibe (2) zugeordnet sind, basierend auf Vibrationen der Bremsscheibe (2) die Ersatz-Raddrehzahl (EP) oder eine weitere Ersatz-Raddrehzahl (EP‘) bestimmen. 8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the braking devices (1, BU) comprises a brake disc (2), wherein the wheel brake control units (120, BC) assigned to such a braking device (1, BU) with brake disc (2) determine the substitute wheel speed (EP) or a further substitute wheel speed (EP') based on vibrations of the brake disc (2).
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einer Bremsvorrichtung (1, BU) mit Bremsscheibe (2) zugeordnete Radbremsensteuereinheit (120, BC) einen durch Vibrationen der Bremsscheibe (2) und aufgrund von mechanischer Kopplung in dem wenigstens einen Stellmotor (41, 42) der Bremsvorrichtung (1, BU) hervorgerufenen Rippelstrom erfasst und basierend auf dem erfassten Rippelstrom die Ersatz-Raddrehzahl (EP) beziehungsweise die weitere Ersatz-Raddrehzahl (EP‘) bestimmt. 9. Method according to claim 8, characterized in that the wheel brake control unit (120, BC) associated with a braking device (1, BU) with brake disc (2) has a Vibrations of the brake disc (2) and ripple current caused by mechanical coupling in the at least one servomotor (41, 42) of the braking device (1, BU) are detected and the substitute wheel speed (EP) or the further substitute wheel speed (EP') is determined based on the detected ripple current.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass während des Normalbetriebs eine Kl die Bestimmung der Ersatz-Raddrehzahl (EP) beziehungsweise der weiteren Ersatz- Raddrehzahl (EP‘) basierend auf dem für eine Bremsvorrichtung (1, BU) erfassten Rippelstrom unter Berücksichtigung der von der dieser Bremsvorrichtung (1, BU) zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit (121) bereitgestellten Raddrehzahl (P) trainiert. 10. The method according to claim 9, characterized in that during normal operation a Kl trains the determination of the substitute wheel speed (EP) or the further substitute wheel speed (EP') based on the ripple current detected for a braking device (1, BU) taking into account the wheel speed (P) provided by the wheel speed sensor unit (121) assigned to this braking device (1, BU).
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtungen (1, BU) mit einer Zentralsteuereinheit (112) verbunden sind, die ausgestaltet ist zur Verbindung mit der mindestens einen Eingabeeinheit (113, 114), wobei eine Bremsvorgabe durch mindestens eine der Eingabeeinheiten (113, 114) in die Zentralsteuereinheit (112) eingegeben wird, welche die Bremsaktuatoren (4) mit Steuersignalen ansteuert, wobei die Zentralsteuereinheit (112) Steuersignale an mindestens zwei, jeweils einer Bremsvorrichtung (1, BU) zugeordnete Radbremsensteuereinheiten (120, BC) abgibt, die jeweils einen Bremsaktuator (4) der jeweiligen Bremsvorrichtung (1, BU) ansteuern. 11. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the braking devices (1, BU) are connected to a central control unit (112) which is designed for connection to the at least one input unit (113, 114), wherein a braking specification is entered by at least one of the input units (113, 114) into the central control unit (112), which controls the brake actuators (4) with control signals, wherein the central control unit (112) outputs control signals to at least two wheel brake control units (120, BC), each assigned to a braking device (1, BU), which each control a brake actuator (4) of the respective braking device (1, BU).
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (1) eine mit dem wenigsten einen Stellmotor (41, 42, BM) kuppelbare Stellvorrichtung (5) umfassend einen ersten Stelltrieb (6) und einen seriell damit gekoppelten zweiten Stelltrieb (7) aufweist, und welche auf ein Bremsteil (32) wirkt, das in Richtung einer Achse (A) mit einem Gegenbremsteil (2) in Bremseingriff bringbar ist, wobei der erste Stelltrieb (5) ein drehend antreibbares erstes Antriebsrad (65) aufweist, auf das zur Betätigung ein erstes Antriebsmoment aufgebacht werden kann, und der zweite Stelltrieb (7) ein drehend antreibbares, zu dem ersten Antriebsrad (65) koaxiales zweites Antriebsrad (75) aufweist, auf das zur Betätigung ein zweites Antriebsmoment aufgebracht werden kann, wobei zwischen dem ersten Antriebsrad (65) und dem zweiten Antriebsrad (75) eine Kupplungsvorrichtung angeordnet ist. 12. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the braking device (1) has an actuating device (5) which can be coupled to the at least one servomotor (41, 42, BM), comprising a first actuating drive (6) and a second actuating drive (7) coupled in series therewith, and which acts on a braking part (32) which can be brought into braking engagement with a counter-braking part (2) in the direction of an axis (A), wherein the first actuating drive (5) has a first drive wheel (65) which can be driven in rotation and to which a first drive torque can be applied for actuation, and the second actuating drive (7) has a second drive wheel (75) which can be driven in rotation and is coaxial with the first drive wheel (65) and to which a second drive torque can be applied for actuation, wherein a coupling device is arranged between the first drive wheel (65) and the second drive wheel (75).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung als Reibkupplung (8, 9) ausgebildet ist und ein vorgebbares Kupplungsmoment aufweist, bei dessen Überschreiten das erste Antriebsrad (65) relativ zum zweiten Antriebsrad (75) gleitend durchrutscht, wobei zur Betätigung des ersten Stelltriebs (6) das erste Antriebsrad (65) und das zweite Antriebsrad (75) synchron angetrieben werden, sodass der zweite Stelltrieb (7) unbetätigt bleibt, und zur Betätigung des zweiten Stelltriebs (7) das zweite Antriebsrad (75) angetrieben wird, und das erste Antriebsrad (65) relativ dazu stillgesetzt wird, sodass die Reibkupplung durchrutscht und der erste Stelltrieb (6) unbetätigt bleibt. 13. Method according to claim 12, characterized in that the coupling device is designed as a friction clutch (8, 9) and has a predeterminable coupling torque, when this limit is exceeded, the first drive wheel (65) slips relative to the second drive wheel (75), wherein to actuate the first actuator (6), the first drive wheel (65) and the second drive wheel (75) are driven synchronously so that the second actuator (7) remains unactuated, and to actuate the second actuator (7), the second drive wheel (75) is driven and the first drive wheel (65) is brought to a standstill relative thereto so that the friction clutch slips and the first actuator (6) remains unactuated.
14. Bremssystem (110) für ein Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Eingabevorrichtung (113, 114) zum Übermitteln einer Bremsvorgabe, mindestens zwei Bremsvorrichtungen (1, BU), denen jeweils eine Raddrehzahlsensoreinheit (121) zugeordnet ist, die ausgebildet ist, der zugeordneten Bremsvorrichtung (1, BU) eine Raddrehzahl (P) bereitzustellen, wobei die Bremsvorrichtungen (1, BU) jeweils einen Bremsaktuator (4) umfassen, der wenigstens einen elektrischen Stellmotor (41, 42) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass den Bremsvorrichtungen (1, BU) jeweils eine Radbremsensteuereinheit (120, BC) zur Steuerung des jeweiligen Bremsaktuators (4) zugeordnet ist, wobei die Radbremsensteuereinheit (120. BC) ausgebildet ist, unter Berücksichtigung der von der zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit (121) bereitgestellten Raddrehzahl (P) den Bremsaktuator (4) zu steuern, und weiter ausgebildet ist, unter Berücksichtigung einer Ersatz-Raddrehzahl (EP) für die von der zugeordneten Raddrehzahlsensoreinheit (121) bereitgestellten Raddrehzahl (P) den Bremsaktuator (4) zu steuern. 14. Braking system (110) for a motor vehicle, comprising at least one input device (113, 114) for transmitting a braking command, at least two braking devices (1, BU), each of which is assigned a wheel speed sensor unit (121) which is designed to provide a wheel speed (P) to the assigned braking device (1, BU), wherein the braking devices (1, BU) each comprise a brake actuator (4) which has at least one electric servomotor (41, 42), characterized in that the braking devices (1, BU) are each assigned a wheel brake control unit (120, BC) for controlling the respective brake actuator (4), wherein the wheel brake control unit (120, BC) is designed to control the brake actuator (4) taking into account the wheel speed (P) provided by the assigned wheel speed sensor unit (121), and is further designed to take into account a substitute wheel speed (EP) for the wheel speed (P) provided by the assigned wheel speed sensor unit (121) provided wheel speed (P) to control the brake actuator (4).
15. Bremssystem (110) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem (110) für einen Betrieb nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist. 15. Braking system (110) according to claim 14, characterized in that the braking system (110) is designed for operation according to a method according to one of claims 1 to 13.
16. Bremssystem (110) nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtungen (1, BU) mit einer Zentralsteuereinheit (112) verbunden sind, die ausgestaltet ist zur Verbindung mit der wenigstens einen Eingabevorrichtung (113, 114), und die Radbremsensteuereinheiten (120, BC) mit der Zentralsteuereinheit (112) verbunden sind. 16. Braking system (110) according to claim 14 or claim 15, characterized in that the braking devices (1, BU) are connected to a central control unit (112) which is designed for connection to the at least one input device (113, 114), and the wheel brake control units (120, BC) are connected to the central control unit (112).
17. Bremssystem (110) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (1, BU) eine Stellvorrichtung (5) und ein damit verbundenes Bremsteil (32) umfasst, das von der Stellvorrichtung (5) entlang einer Achse (A) verstellbar und mit einem Gegenbremsteil (2) in Bremseingriff bringbar ist, wobei die Stellvorrichtung (5) einen ersten Stelltrieb (6) und einen seriell damit gekoppelten zweiten Stelltrieb (7) aufweist, wobei der erste Stelltrieb (6) ein drehend antreibbares erstes Antriebsrad (65) aufweist, und der zweite Stelltrieb (7) ein drehend antreibbares, zu dem ersten Antriebsrad (65) koaxiales zweites Antriebsrad (75) aufweist, wobei zwischen dem ersten Antriebsrad (65) und dem zweiten Antriebsrad (75) eine Kupplungsvorrichtung (8, 9) angeordnet ist, wobei die Kupplungsvorrichtung vorzugsweise als Reibkupplung (8, 9) ausgebildet ist mit einem Reibelement (8), das im Kupplungseingriff reibschlüssig mit einem Gegenreibelement (9) verbindbar ist. 17. Braking system (110) according to one of claims 14 to 16, characterized in that the braking device (1, BU) comprises an adjusting device (5) and a braking part (32) connected thereto, which can be adjusted by the adjusting device (5) along an axis (A) and can be brought into braking engagement with a counter-braking part (2), wherein the adjusting device (5) has a first actuator (6) and a second actuator (7) coupled in series therewith, wherein the first actuator (6) has a first drive wheel (65) which can be driven in rotation, and the second actuator (7) has a second drive wheel (75) which can be driven in rotation and is coaxial with the first drive wheel (65), wherein a clutch device (8, 9) is arranged between the first drive wheel (65) and the second drive wheel (75), wherein the clutch device is preferably designed as a friction clutch (8, 9) with a friction element (8) which can be frictionally connected to a counter friction element (9) in clutch engagement.
PCT/EP2023/079614 2023-03-22 2023-10-24 Electromechanical braking system for a motor vehicle and method for operating an electromechanical braking system in a motor vehicle WO2024193838A1 (en)

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