PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102004062824A1 06.07.2006
Titel Zyklische Überprüfung einer Feststellbremse
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Haffelder, Joerg, 74906 Bad Rappenau, DE;
Blattert, Dieter, 74366 Kirchheim, DE;
Baehrle-Miller, Frank, 71101 Schönaich, DE
DE-Anmeldedatum 27.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004062824
Offenlegungstag 06.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.07.2006
IPC-Hauptklasse F16D 66/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60T 17/22(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit wenigstens einer Komponente (6, 14) einer elektrisch betätigten Feststellbremse (1). Die Belagverschleißkompensation (14) oder die Federn (6) eines Hilfskolbens (8) können in einfacher Weise überprüft werden, wenn der an der Feststellbremse (1) wirkende Bremsdruck variiert, ein Verriegelungselement (4) angesteuert und das Bewegungsverhalten des Verriegelungselements (4) ausgewertet wird, um daraus auf die Funktion bzw. Fehlfunktion der entsprechenden Komponente (6, 14) zu schließen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer elektrisch betätigten Feststellbremse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Moderne Fahrzeuge werden immer häufiger mit elektrisch betätigten Feststellbremsen ausgestattet, die auch als automatische Parkbremsen (APB) bezeichnet werden. Derartige Feststellbremsen umfassen in der Regel ein Bedienelement, wie z.B. einen Druckknopf, mit dem die Feststellbremse verriegelt und/oder gelöst werden kann. Ein mit dem Bedienelement verbundenes Steuergerät erkennt den Feststellbremswunsch und steuert entsprechend ein Stellglied, wie z.B. eine Hydraulikpumpe, an, um Bremsdruck aufzubauen. Bei Erreichen des Verriegelungsdrucks wird die Feststellbremse mit Hilfe einer Verriegelungseinrichtung verriegelt.

Bekannte Feststellbremsen umfassen i. d. R. eine mechanische Verriegelungseinrichtung mit einem Verriegelungselement, das die Bremszangen in der angezogenen Stellung verriegelt. Die Verriegelungseinrichtung wird üblicherweise durch hydraulischen Druck betätigt oder elektromotorisch angetrieben.

Die 1a und 1b zeigen eine aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsform einer Feststellbremse 1 (hier ist nur der am Rad befindliche Teil dargestellt) mit einem Hilfskolben 8, wobei 1a die Feststellbremse 1 in der entriegelten Position (druckloser Zustand) und 1b die Feststellbremse 1 in der verriegelten Position zeigt. Die Feststellbremse 1 setzt sich im wesentlichen aus der eigentlichen Radbremse 15 und einer Verriegelungseinrichtung 10 zusammen und umfasst ein Bremssattelgehäuse 3, in dem ein Bremskolben 2 und ein Verriegelungselement 4 (Stellschraube) angeordnet sind. Das Bremssattelgehäuse 3 beinhaltet außerdem einen Hilfskolben 8, dessen Funktion im Folgenden noch erläutert werden wird. Der Hilfskolben 8 hat eine zentrale Gewindeöffnung, durch die die Stellschraube 4 hindurch geschraubt ist. Die Stellschraube 4 wird von einem Elektromotor 12 angetrieben und kann in Richtung des Pfeils 13 bzw. in Gegenrichtung vor und zurück bewegt werden, um die Feststellbremse 1 zu verriegeln bzw. zu lösen.

Bei einer Erhöhung des Bremsdrucks fließt Bremsfluid in den Hohlraum 9 und bewegt den Bremskolben 2 in Verriegelungsrichtung 13 gegen die Bremsscheibe (nicht gezeigt). Durch Nachdrehen der Stellschraube 4 wird die Radbremse verriegelt.

Der Hilfskolben 8 ist in einer Ausnehmung 11 des Bremssattelgehäuses 3 angeordnet und in dieser Ausnehmung 11 geringfügig vor und zurück bewegbar. Außerdem ist der Hilfskolben 8 mittels der Federn 6 in Verriegelungsrichtung 13 vorgespannt. Ab einem vorgegebenen Druck-Schwellenwert, der von der Auslegung der Feststellbremse 1 und insbesondere der Federn 6 abhängig ist, wird der Hilfskolben 8 nach hinten bzw. oben (entgegen Pfeil 13) gedrückt. Im verriegelten Zustand (1b) wird dadurch erreicht, dass die Feststellbremse 1 wenigstens mit der Federkraft der Federn 6 vorgespannt ist und mechanische Veränderungen (z.B. aufgrund von Kälte oder Abkühleffekten) kompensiert werden.

Moderne automatisierte Feststellbremsen bieten für den Fahrer einen deutlichen Komfort- und Sicherheitsgewinn, da sie durch einen einfachen Knopfdruck bedient werden können. Allein die Bedienung des Druckknopfes lässt den Fahrer jedoch nicht erkennen, ob die Feststellbremse ordnungsgemäß funktioniert hat. Es ist daher notwendig, eine Sensorik zu integrieren, mit der die Funktionsfähigkeit der Feststellbremse überwacht werden kann. Aus dem Stand der Technik. ist es z.B. bekannt, die Klemmkraft der Feststellbremse mittels eines an der Bremszange angeordneten Kraftsensors zu messen. Dadurch kann jedoch nur der Verriegelungszustand der Feststellbremse überprüft werden. Dagegen ist es nicht möglich, die Funktionsfähigkeit der Feststellbremse insgesamt oder den Zustand einzelner Komponenten, wie z.B. der Belagverschleißkompensation oder der Hilfskolben-Federn, zu überprüfen und mögliche Fehler zu erkennen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Überprüfen einer Feststellbremse oder gezielt einzelner Komponenten, insbesondere der Belagverschleißkompensation und einer Hilfskolben-Feder, zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, den an der Feststellbremse wirkenden Bremsdruck zu variieren, danach zu versuchen, das Verriegelungselement bei dem eingestellten Druckniveau zu bewegen und das Bewegungsverhalten des Verriegelungselements auszuwerten. Aus dem Bewegungsverhalten des Verriegelungselements kann schließlich auf die Funktionsfähigkeit der Feststellbremse bzw. der überprüften Komponente geschlossen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überprüfung einzelner Komponenten einer Feststellbremse wird vorzugsweise außerhalb eines gewöhnlichen Verriegelungs- oder Entriegelungsvorgangs durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass die Funktionsfähigkeit der Feststellbremse bzw. einzelner Komponenten auch dann überprüft werden kann, wenn die Feststellbremse über längere Zeit nicht vom Fahrer betätigt wurde.

Bei dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren wird die Eigenschaft herkömmlicher Feststellbremsen ausgenutzt, dass diese üblicherweise derart konstruiert sind, dass das Verriegelungselement ab einer vorgegebenen Belastung durch den Bremskolben festgeklemmt bzw. durch den Bremskolben blockiert wird und sich nicht mehr bewegen lässt. Bei einem Defekt der Hilfskolben-Federn oder der Belagverschleißkompensation ändert sich der zum Festklemmen erforderliche Druck-Schwellenwert bzw. die auf das Verriegelungselement wirkende Kraft. Die Funktionsfähigkeit einer elektrisch betätigten Feststellbremse bzw. einzelner Komponenten kann somit in einfacher Weise durch Auswertung des Bewegungsverhaltens des Verriegelungselements ermittelt werden. Das eingestellte Druckniveau und die Richtung, in der das Verriegelungselement versuchsweise bewegt wird, sind insbesondere von der Konstruktion der Feststellbremse und von der jeweils überprüften Komponente abhängig und an die jeweilige Konstruktion der Feststellbremse anzupassen.

Das erfindungsgemäße Prüfverfahren kann insbesondere zur Überprüfung der Belagverschleißkompensation, einer Hilfskoben-Feder oder des Druckaufbaus von Bremsdruck genutzt werden. Die im Folgenden beschriebenen speziellen Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich grundsätzlich auf eine bekannte Feststellbremse, wie sie in den 1a und 1b dargestellt ist. Die zugrundeliegenden Prinzipien können jedoch auch auf jede beliebige andere Feststellbremse übertragen werden.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird das vorstehend genannte Verfahren dazu genutzt, eine Belagverschleißkompensation der Feststellbremse zu überprüfen. Das Verriegelungselement wird dabei vorzugsweise bei einem niedrigen Bremsdruck, ausgehend von einer vollständig entriegelten Position (der Schraubenkopf steht dabei an einer Rückwand des Bremssattelgehäuses an), in eine vordere Position bis zum Anschlag an den Bremskolben gebracht. Danach wird der Bremsdruck vorzugsweise auf einen mittleren Druck (bei dem der Hilfskolben noch nicht abgehoben hat) erhöht und versucht, das Verriegelungselement bei dem mittleren Druck in Verriegelungsrichtung weiter zu bewegen. Wenn sich das Verriegelungselement nicht bewegen lässt, ist die Belagverschleißkompensation in Ordnung. Andernfalls liegt ein Fehler vor.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird das vorstehend genannte Verfahren dazu genutzt, die Funktionsfähigkeit einer Hilfskolben-Feder zu überprüfen. Zu diesem Zweck wird das Verriegelungselement vorzugsweise bei einem niedrigen Bremsdruck von einer vollständig entriegelten in eine vordere Position, vorzugsweise bis zum Anschlag an den Bremskolben, gebracht. Danach wird der an der Feststellbremse wirkende Bremsdruck auf einen mittleren Druck erhöht und versucht, das Verriegelungselement bei dem mittleren Druck entgegen der Verriegelungsrichtung zu bewegen. In Abhängigkeit davon, ob sich das Verriegelungselement bewegen lässt oder nicht, kann wiederum auf einen Defekt bzw. die ordnungsgemäße Funktion der Feder geschlossen werden.

Gemäß einer dritten Ausführungsform wird das vorstehend genannte Verfahren dazu genutzt, die Funktionsfähigkeit des Druckaufbaus in der Feststellbremse zu überprüfen. Dadurch ist es auch möglich, einen Kreisausfall (eine Leckage in einer Bremsleitung) zu erkennen. Hierzu wird der Bremsdruck vorzugsweise auf ein hohes Niveau (bei dem der Hilfskolben abhebt) gebracht und versucht, das Verriegelungselement, das sich vorzugsweise in der Ausgangsposition befindet, zu bewegen. In Abhängigkeit davon, ob sich das Verriegelungselement bewegen lässt oder nicht, kann wiederum auf die Funktionsfähigkeit des Druckaufbaus bzw. einen Defekt im Bremskreislauf geschlossen werden.

Die Überprüfung der Belagverschleißkompensation, der Feder des Hilfskolbens und/oder des Druckaufbaus erfolgt vorzugsweise in vorgegebenen Abständen, wie z.B. alle 250 km oder einmal pro Tag, oder dann, wenn die Feststellbremse innerhalb eines vorgegebenen Abstandes nicht vom Fahrer betätigt wurde. Die automatische Überprüfung der Komponenten wird vorzugsweise im Stillstand des Fahrzeugs durchgeführt.

Wahlweise kann eine Überprüfung einer Komponente z.B. auch innerhalb eines Zündzyklus (Zündung ein – Zündung aus) durchgeführt werden. Die Testergebnisse werden vorzugsweise gespeichert und stehen somit für eine Werkstattdiagnose zur Verfügung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1a eine aus dem Stand der Technik bekannte Feststellbremse in der entriegelten Position;

1b die Feststellbremse von 1a in der verriegelten Position;

2 die wesentlichen Verfahrensschritte bei einem Verfahren zur Überprüfung der Belagverschleißkompensation;

3 die wesentlichen Verfahrensschritte zur Überprüfung des Druckaufbaus;

4 die wesentlichen Verfahrensschritte zur Überprüfung einer Hilfskolben-Feder; und

5 ein nachgeschaltetes Verfahren zur Überprüfung der Hilfskolben-Feder.

Bezüglich der Erläuterung der 1a und 1b wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.

2 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Überprüfung der Belagverschleißkompensation 14. Das Verfahren wird mit Schritt 20 bei einem niedrigen Bremsdruck p1 (z.B. zwischen 0 bar und 3 bar) gestartet und in Schritt 21 die Stellschraube 4 bis zum vorderen Anschlag gegen den Bremskolben 2 bewegt. In Schritt 22 wird dann der Bremsdruck auf einen mittleren Wert p2 (z.B. zwischen 3 bar und 60 bar), bei dem der Hilfskolben 8 normalerweise noch nicht abhebt, erhöht. In Schritt 23 wird die Verriegelungseinrichtung 10 angesteuert und versucht, die Stellschraube 4 weiter in Verriegelungsrichtung 13 zu bewegen.

Wenn sich die Stellschraube 4 nicht weiter bewegen lässt (Fall N), ist die Belagverschleißkompensation 14 in Ordnung. Dies wird in Schritt 24 erkannt. Andernfalls (Fall J) wird in Schritt 25 ein Fehlerzustand erkannt und ein entsprechendes Signal ausgegeben.

Der Fehlerzustand kann in diesem Fall zwei verschiedene Ursachen haben. Zum Einen kann die Belagverschleißkompensation 14 defekt sein, zum Anderen kann der Bremsdruck zu weit erhöht worden sein, so dass die Vorspannkraft der Feder 6 überschritten wurde. Im letzteren Fall wird der Hilfskolben 8 zusammen mit der Stellschraube 4 entgegen der Verriegelungsrichtung 13 angehoben. Dadurch kann die Stellschraube 4 in Schritt 23 um dieses Stück weiter nach vorne in Verriegelungsrichtung 13 bewegt werden.

Zur Unterscheidung dieser beiden Fehlerursachen wird vorzugsweise ein Nachtest durchgeführt, wie er beispielhaft in 3 dargestellt ist. Dabei wird in Schritt 26 die Stellschraube 4 zunächst in die Ausgangslage (die Stellschraube 4 befindet sich in der vollständig entriegelten Position und der Schraubenkopf 5 steht an einer Rückwand des Bremssattelgehäuses 3 an) gebracht und der Bremsdruck in Schritt 27 auf einen hohen Wert p3 (z.B. >65 bar) oberhalb einer Druckschwelle erhöht, bei der der Hilfskolben 8 gegen die Vorspannkraft der Federn 6 abhebt. Wenn der Druckaufbau funktioniert hat, wird der Schraubenkopf 5 gegen eine Rückwand des Bremssattelgehäuses 3 gedrückt und dadurch festgeklemmt. Bei dem Versuch von Schritt 28, die Stellschraube 4 zu bewegen, lässt sich die Stellschraube 4 daher nicht drehen (Fall N). Somit ist klar, dass der Druckaufbau funktioniert und ein Defekt der Belagverschleißkompensation 14 vorliegt. Dies wird in Schritt 29 erkannt. Falls sich die Stellschraube 4 in Schritt 28 drehen lässt (Fall J), wird in Schritt 30 ein Fehlerzustand erkannt und ein entsprechendes Ausgangssignal ausgegeben. In diesem Fall liegt ein Defekt an der Hydraulikpumpe oder ein Kreisdefekt (z. B. eine Leckage in einer Bremsleitung) vor.

Das in 3 dargestellte Verfahren kann unabhängig von einer Überprüfung der Belagverschleißkompensation 14 auch dazu genutzt werden, das Funktionieren des Druckaufbaus an der Feststellbremse 1 zu überprüfen.

4 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Überprüfung der Federn 6 (siehe 1a, 1b), mit denen der Hilfskolben 8 in Verriegelungsrichtung 13 vorgespannt ist. Wenn die Federn 6 gebrochen sind, hebt der Hilfskolben 8 bereits bei geringen Bremsdrücken ab, so dass der Schraubenkopf 5 gegen das Bremszangengehäuse 3 gedrückt und die Stellschraube 4 festklemmt wird.

Das Verfahren zur Überprüfung der Federn 6 beginnt in einem Zustand (Block 31), in dem sich die Stellschraube 4 in der vollständig entriegelten Position befindet und ein geringer Bremsdruck p1 herrscht. In Schritt 32 wird die Stellschraube 4 bis zum Anschlag gegen die Rückseite des Bremskolbens 2 gedreht. In Schritt 33 wird dann der Bremsdruck auf einen mittleren Wert p2 erhöht und in Schritt 34 versucht, die Stellschraube 4 entgegen der Verriegelungsrichtung 13 zurückzudrehen.

Sofern sich die Stellschraube 4 bewegen lässt (Fall J), ist der Zustand der Federn 6 in Ordnung. Dies wird in Schritt 35 erkannt. Sofern sich die Stellschraube 4 nicht bewegen lässt (Fall N), wird in Schritt 36 ein Fehlerzustand erkannt und ein entsprechendes Fehlersignal ausgegeben. Dieses Ergebnis ist jedoch nicht eindeutig, da entweder darauf beruhen kann, dass die Federn 6 gebrochen sind oder der Druckaufbau fehlerhaft war. Um diese beiden Fälle zu unterscheiden, wird eine Nachprüfung durchgeführt, deren wichtigste Verfahrensschritte in 5 dargestellt sind.

Das Verfahren von 5 beginnt mit einem Schritt 37, in dem die Stellschraube 4 zunächst in die Ausgangsposition (vollständig entriegelter Zustand) zurückgebracht wird. Danach wird der Bremsdruck auf einen mittleren Wert p2 erhöht (Schritt 38), bei dem der Hilfskolben 8 üblicherweise nicht abhebt, und in Schritt 39 versucht, die Stellschraube 4 in Verriegelungsrichtung 13 zu drehen. Sofern dies möglich ist (Fall J), sind die Federn 6 in Ordnung. Dies wird in Schritt 40 erkannt. Sofern sich die Stellschraube 4 nicht bewegen lässt (Fall N), sind die Federn 6 gebrochen. Dies wird in Schritt 41 erkannt und ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt.

Die Überprüfung der Belagverschleißkompensation 14, der Federn 6 oder des Druckaufbaus in der Feststellbremse 1 wird vorzugsweise ausserhalb eines herkömmlichen Verriegelungs- bzw. Entriegelungsvorgangs im Stillstand des Fahrzeugs durchgeführt. Vorzugsweise werden ein oder mehrere der genannten Tests durchgeführt, wenn die APB innerhalb einer vorgegebenen Strecke (z.B. 250 km) bzw. Zeitdauer (z.B. 3 Tage) nicht manuell betätigt wurde. Ein oder mehrere der Tests können auch jeweils innerhalb eines Zündzyklus durchgeführt werden. Die Testergebnisse werden vorzugsweise gespeichert und stehen somit für eine Werkstattdiagnose zur Verfügung.

1Feststellbremse 2Bremskolben 3Bremssattelgehäuse 4Stellschraube 5Schraubenkopf 6Federn 7Gewindeöffnung 8Hilfskolben 9Druckraum 10Verriegelungseinrichtung 11Rückseitige Wand 12Elektromotor 13Verriegelungsrichtung 14Belagverschleißkompensation 15Radbremse 20-41Verfahrensschritte

Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Überprüfen einer elektrisch betätigten Feststellbremse (1), dadurch gekennzeichnet, dass der an der Feststellbremse (1) wirkende Bremsdruck (p) variiert, danach ein Verriegelungselement (4) versuchsweise betätigt und das Bewegungsverhalten des Verriegelungselements (4) ausgewertet wird, um daraus auf die Funktionsfähigkeit der Feststellbremse (1) bzw. einer Komponente (6, 14) zu schließen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überprüfung der Belagverschleißkompensation (14) das Verriegelungselement (4) bei niedrigem Bremsdruck (p1) in eine vordere Position bewegt, der an der Feststellbremse (1) wirkende Bremsdruck (p) auf einen mittleren Druck (p2) erhöht und versucht wird, das Verriegelungselement (4) bei dem mittleren Druck (p2) in Verriegelungsrichtung (13) zu betätigen.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich das Verriegelungselement (4) bewegen ließ, der Bremsdruck (p) auf einen hohen Druck (p3) erhöht und erneut versucht wird, das Verriegelungselement (4) zu bewegen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überprüfung einer Feder (6), mit der ein Hilfskolben (8) der Feststellbremse (1) in Verriegelungsrichtung (13) vorgespannt ist, das Verriegelungselement (4) bei niedrigem Bremsdruck (p1) in eine vordere Position bewegt, der an der Feststellbremse (1) wirkende Bremsdruck (p) auf einen mittleren Druck (p2) erhöht und versucht wird, das Verriegelungselement (4) bei dem mittleren Druck (p2) entgegen der Verriegelungsrichtung (13) zu betätigen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich das Verriegelungselement (4) bewegen ließ, das Verriegelungselement in die Ausgangslage zurückbewegt und der Bremsdruck auf einen mittleren Druck (p2) erhöht und versucht wird, das Verriegelungselement (4) in Verriegelungsrichtung (13) zu bewegen.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überprüfung des Druckaufbaus an der Feststellbremse (1) der Bremsdruck (p) auf einen hohen Wert (p3) gebracht und versucht wird, das Verriegelungselement (4) aus der Ausgangslage in Verriegelungsrichtung (13) zu bewegen.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung der Belagverschleißkompensation (14), der Feder (6) und/oder des Druckaufbaus automatisch durchgeführt wird, wenn die Feststellbremse (1) innerhalb eines vorgegebenen Abstandes nicht betätigt wurde.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belagverschleißkompensation (14), die Feder (6) und/oder der Druckaufbau an der Feststellbremse (1) innerhalb eines Zündzyklus überprüft wird.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com