确保制动器的制动效果的方法
【专利摘要】本发明涉及确保在驾驶模式下特别是多用途车辆的制动器的制动效果的方法，其中，制动器包括至少一个制动接触面和含有摩擦面的至少一个制动块，其中，制动接触面与摩擦面之间的制动效果通过作用在该制动接触面与该摩擦面之间的制动压力来呈现，所述方法包括以下步骤：获取制动器的制动效果；在计算单元中将制动效果归因于摩擦面的摩擦参数；在比较器中将摩擦参数与临界制动效果进行比较，其中，当摩擦参数下降到临界制动效果以下时，将信号输出至制动器，该信号通过压力积聚直接和/或间接地造成制动接触面与摩擦面之间的制动压力和摩擦力，其中，由于摩擦面和/或制动接触面上的制动压力和摩擦力获得材料去除和/或热输入这一事实，摩擦面的摩擦参数达到临界制动效果之上，以此能够增强制动效果与制动压力之间的关系。
【专利说明】确保制动器的制动效果的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种确保在驾驶模式下的制动器的制动效果，特别是在驾驶模式下的多用途车辆或商用车辆的制动器的制动效果的方法。
【背景技术】
[0002]制动器或制动块具有所谓的“弱化”或“釉化”的问题。制动块的“弱化”意味着:当不经常使用车轮制动器时摩擦系数显著下降。例如，当牵引车配备有减速器时，可能发生这种情况。因此，制动效果或制动功率显著地且部分不可逆地降低。因此，为了提供期望的制动功率，即使还没有达到磨损极限也需要替换制动块。同样的问题是:车辆标示出的假定的制动功率在需要的时候却不可用。这尤其是在采用紧急制动或者与道路处理控制或驾驶员辅助系统(主动距离控制等)相关联的情况下将成为问题，这是因为这样的系统的控制也基于充分的车辆减速并因此而基于车轮制动器的制动功率。车轴和制动系统的制造商仅给出了用来确定制动系统(特别是电控制动系统(EBS))的参数的建议。此外，驾驶员被指示要规则地启用车轮制动器。实际上，由于显著不同的车辆构造和部分不同的法律规定，用于确定参数的建议在一些情况下会导致问题。由于人的影响，驾驶员进行的制动器的规则启用不是过程安全的。
【发明内容】
[0003]因此，本发明的目的是提出一种确保驾驶模式下制动器的制动效果，尤其是商用车辆在驾驶模式下制动器的制动效果的方法，这种方法在摩擦配对件的整个使用寿命期间最低限度地维持摩擦副(特别是制动块或制动衬片)的摩擦系数的水平，从而避免制动块的所谓“弱化”或“釉化”。
[0004]根据权利要求1所述的方法解决了这个问题。从属权利要求和说明书以及附图限定了本发明的进一步的优点和特征。
[0005]根据本发明，一种确保驾驶模式下的制动器的制动效果，特别是在驾驶模式下的多用途车辆的制动器的制动效果的方法，其中，所述制动器包括至少一个制动接触面和至少一个制动块，所述制动块含有摩擦面,其中,所述制动接触面与所述摩擦面之间的制动效果是以在所述制动接触面与所述摩擦面之间作用的制动压力的结果来呈现的，所述方法包括以下步骤:
[0006]-获取所述制动器的制动效果；
[0007]-在计算单元中将所述制动效果归因于所述摩擦面的摩擦参数；
[0008]-在比较器中将所述摩擦参数与临界制动效果进行比较，其中，当所述摩擦参数下降到所述临界制动效果以下时，将信号输出至所述制动器，所述信号通过压力积聚间接和/或直接地造成所述制动接触面与所述摩擦面之间的制动压力和摩擦力，从而因所述摩擦面和/或所述制动接触面上的所述制动压力和所述摩擦力获得材料去除和/或热输入的事实而使所述摩擦面的摩擦参数达到所述临界制动效果的上方，由此能够增强制动效果与制动压力之间的关系。
[0009]因此，所述方法能够在制动压力保持不变的同时再增加制动效果。制动器优选是盘式和/或鼓式制动器。优选地，一个或多个制动器被组合在一个制动系统内。优选地，制动系统包括盘式制动器和/或鼓式制动器的组合或者一般由不同类型的制动器构成。进一步优选地，也可以在制动系统内仅使用一种制动器类型。不同的应用和实施例也清楚地表明:例如如盘式制动器中的情况那样将制动接触面和/或摩擦面形成为平坦的，这并不是决定性的。同样优选地，能够将制动接触面和/或摩擦面设计成弯曲的，诸如在鼓式制动器中那样。进一步优选地，制动器是电控制动系统(EBS)的一部分。便利地，基于如下的想法获取制动效果或者制动器的制动功率:可以使用现今已经能够获取的电子制动系统的数据(尤其是依赖于制动压力的车辆减速的数据)，也可能还使用气缸冲程和来自于制动器计算的几何参数来间接地确定摩擦副的摩擦系数的水平，即，换言之，制动器的制动效果，并以此来尽早地识别摩擦系数随着时间的降低趋势。还可以使用制动施加的频率和制动施加的压力水平作为用来开始确保制动效果的方法的标准，因此，换言之，作为用来使制动块的自动活化程序开始的标准。优选地，在计算单元中将制动效果归因于摩擦面的摩擦参数，这不仅限于摩擦面。摩擦参数反映了一个(多个)摩擦面与一个(多个)制动接触面之间的相互作用。摩擦参数因此获取摩擦副的性质。进一步优选地，计算单元提供至少一个存储单元，借助于此，能够(还特别优选地，随着时间的推移)存储诸如摩擦参数等数据。还优选地，还存储(电子)制动系统等的上述可获取的数据和操作状况。背景是:这使计算单元能够演化摩擦系数的下降趋势，即，换言之，能够预先计算出这样的趋势。这是通过例如传感器等(优选实时地)对存储的数据以及(电子)制动系统的数据进行处理来完成的。特别优选的是，如果能够使用已经存在于车辆中的传感器，那么就不用为了确保制动效果的方法专门安装新的传感器。优选地，临界制动效果表现为某值，换言之，摩擦参数，该参数有利地不应该被削弱(undercut)。当然，保持可用的多个这样的临界制动效果可能是有利的。例如，临界制动效果可能受到摩擦面和/或制动接触面的老化、使用的材料、操作状况和车辆的使用领域(热土地，冷土地，考虑到诸如高度等大地测量参数)等等的影响。优选地，不同阶段的临界制动效果也被保持可用。因此，例如，这些阶段可以覆盖从非临界到恰好临界的条件。进一步优选的是，还规定了临界制动范围，在该范围内，能够确保制动器的安全操作。换言之，因此，能够提供安全的操作状态或预设机制，或者还能够提供绝不会被削弱(undercut)的最终值。优选地，输出至制动器的信号是控制装置信号。最后，这意味着:优选地，能够在车辆的诸如引擎控制装置或马达控制装置或制动器控制装置等控制装置内实施用于确保制动器的制动效果的方法。在这里，这与该方法是否是被提供为单独的模块并随后被安装或者该方法是否是被直接整合到现有结构中是不相关的。能够进行信号的直接转发以使得信号被直接转发至能够对信号进一步处理的制动器。相比之下，能够进行间接转发以使得在制动器控制装置中准备信号并且仅从制动器控制装置中将信号传送至制动器等。如果所述方法自己运行，即自动运行，那么是非常有利的。驾驶员应当既不用开启压力积聚也不用注意它。然而，可能有利的是，生成将制动器的磨损状况显示给驾驶员的报警信号。优选地，通过积累油压或气压来完成压力积聚，该压力积聚借助于制动压力导致制动接触面与摩擦面之间的摩擦力。因此，优选地，使用液压制动系统或气动制动系统。然而，所述方法不限于这样的方法，而是也可以用于例如由鲍登线致动的系统。由于制动块的摩擦面一般更柔软，所以所述材料去除优选发生在制动块的摩擦面。例如为了去除存在于制动接触面或者已经在制动接触面上被烤干的锈膜或其它粒子，材料去除也可以有利地发生在制动接触面。也优选地，既从摩擦面又从制动接触面去除材料。优选地，在摩擦面上实施材料去除以借助于摩擦去除(即，擦除)或磨掉“弱化”或“釉化”层。便利地，可以说所述材料去除释放了新的摩擦面材料。根据制动块的材料或摩擦面的材料，由摩擦力和由制动压力产生的热输入也可以用来在分子水平上改变制动块的内部结构，以使摩擦参数以及制动效果与制动压力之间的关系增强。例如，如果制动块或它的摩擦面由于热输入而再次变得较柔软则它是有利的，因为这就增大了(摩擦面的)摩擦参数。
[0010]有利地，所述方法还包括以下步骤:
[0011]-提供车辆的临界速度值并且调整压力积聚，以使得不管作用在制动接触面与摩擦面之间的制动压力如何，车辆的实际速度将不会下降到所述临界速度值以下。
[0012]因此，优选地，实施制动干涉以使得驾驶员不会注意到所述制动干涉。为此便利的是，估计或读出车辆的速度信号或制动盘的转动速度信号并将上述信号与诸如车辆的行驶速度或制动盘的选择速度等临界速度值进行比较。根据车辆的应用领域或操作状况，能够确定不同的临界速度值。也可能有利的是，确定临界速度值的一定范围，当制动器被致动时不可以削弱(undercut)该范围或者在该范围内能够进行舒适的操作。目的是构造或微调所述临界速度值以使得对于舒适具有不同观念的许多不用的驾驶员在他们的舒适观念中将不会受到确保制动效果的方法的不利影响。例如，确保制动效果的方法的连续应用能够相应地使为了阻止制动接触面的“弱化”或“釉化”而仅需要很小的制动压力成为可能。有利地，例如，在还很强调驾驶员的舒适感的情况下，也可以通过仅应用一个制动块来实施确保制动效果的方法。然而，为了通过所述制动块产生足够高的制动压力，可以将例如包含辊子(roll)的对向支架(counterholder)布置在相对侧，即，布置在另一个制动块通常应当有效的这一侧。这个实施例会优选用于盘式制动器。
[0013]有利地，通过主驱动引擎特别是内燃机的动态负载响应来防止车辆的实际速度下降到所述临界速度值以下。因此，优选地，像以类似的方式从空调单元的操作结合内燃机已知的那样，实施调节(也被称为转矩控制)。驱动空调压缩机所需的转矩(即，在目前情况下用于补偿制动压力的转矩)由内燃机通过各自的转矩自动提供，内燃机的转矩增大以使得当开启空调单元时驾驶员不会感受到行驶速度降低。转至确保制动效果的方法，这意味着:由于内燃机将增加用于补偿制动力的额外转矩，所以驾驶员将不会注意到制动器的启用。有利地，也可以与其它方面(特别是与内燃机相关的其它方面)相结合地使用内燃机的动态负载响应或内燃机的转矩的增大。因此，通过增大内燃机的负载，可以增大内燃机的特定效率。也可能有利的是，与增加制动压力结合地实施诸如通常也与动态负载响应相关联的柴油机中的微粒过滤器的自清洗或烧化等排气后处理的策略。
[0014]进一步优选地，为了防止车辆的实际速度下降到所述临界速度值以下，使用附加单元，特别是电动、静液压、气动和/或液压马达。换言之，因此，为了借助于动态负载响应或转矩增加来抵消作用于制动块或制动接触面上的制动压力且由此避免在实施确保制动效果的方法的同时降低行驶速度，能够使用混合动力车辆的附加马达。有利地，与车辆的电池管理相结合地或将车辆的电池管理考虑在内地实施这样的干涉。
[0015]优选地，所述方法还包括以下步骤:
[0016]-为确定和输出信号而处理附加数据，其中，这样的附加数据是从存储的距离曲线或路径曲线和/或预览数据，特别是GPS数据中产生的。
[0017]为了确定和输出信号，知道路径的高度曲线并且在计算单元中处理和使用它，这可能是有利的。例如，对于具有许多下坡的路径，例如通过有意识地运用减速器和/或通过启用诸如后车轴的制动器等除此情况之外较少使用的，即更容易弱化或釉化的制动器，能够最佳地使用确保制动效果的方法。进一步优选地，存储驾驶员专属用户的数据。对于已知很少采用制动的驾驶员而言，例如因为该驾驶员经常使用引擎制动，所以能够相应地确定所述方法的参数。优选地，所述方法具有用于识别驾驶员的行为且相应地使确保制动效果的方法适应的自学习功能。还可能有利的是，考虑车辆是用于热的地区还是用于冷的地区。考虑道路状况也可能是有利的。可能有利的是，例如，当车辆正在穿过满是尘土的区域时或当已知在压力积聚和引发的材料去除和热输入之后车辆将穿过满是尘土的区域时，不要实施所述方法。可以说，当刚处理了摩擦面时，尘土微粒会更容易地依附或粘附至摩擦面。
[0018]便利地，所述方法还包括以下步骤:
[0019]-根据所述摩擦面和/或所述制动接触面的材料来设计所述压力积聚。
[0020]在制动块或制动块的摩擦面具有不同柔度的情况下，也可能需要不同的压力积聚以实现足够的材料去除和/或热输入，由此避免制动器或制动块的“弱化”或“釉化”。某些制动块比其它制动块更加容易弱化或釉化，这也是可能的。优选地，例如在计算单元中例如通过考虑和处理用于所述方法的制动块专用和/或制动接触面专用数据，所述方法将上述情况也考虑在内。如果制动块替换后安装了其它类型的制动块，那么借助于例如车辆中(或控制装置中)的操作员面板有利地输入上述数据，且因此能够进一步处理上述数据。有利地，借助于被集成在新安装的制动块内和/或上的RFID芯片也可以自动地完成新制动块的识别。
[0021]进一步优选地，所述方法包括以下步骤:
[0022]-在计算单元中借助于仿真模型对制动器的行为进行仿真。
[0023]便利地，在制动器的仿真模型中，借助于一个或多个物理模型、特征图和/或特征曲线等，对制动系统的一部分或整个制动系统或制动系统的各组件进行镜像。因此，换言之，因为在仿真模型中存在具有制动接触面和至少一个制动块(包含摩擦面)的制动器，所以能够预先计算压力积聚和伴随压力积聚的结果而产生的制动压力。优选地，这样的仿真模型能够用于制动器及其组件的使用寿命预计算。优选地，这样的仿真模型被实施为使其仅需要很小的存储空间。因此，能够与目前在车辆，尤其是多用途车辆中使用现有的控制装置一样地，在现有的控制装置中容易地实施上述仿真模型。优选地，例如至少多项式模型和/或至少神经网络等纯粹的数学模型也能够用作仿真模型。优选地，能够使用制动系统的可获取的数据来训练这样的数学模型。优选地，还能够将特征线、特征图、数学模型和/或物理模型进行组合。
[0024]进一步优选地，所述方法包括以下步骤:
[0025]-在计算单元中将摩擦参数归因于制动接触面，所述摩擦参数能够受到材料去除和/或热输入的影响以使得能够增强制动效果与制动压力之间的关系。
[0026]换言之，因此，能够例如以与制动块的摩擦面相同的方式将摩擦参数归因于盘式制动器的制动接触面。换言之，因此，前文已经提到的优势也能够专门适用于制动接触面。所述制动接触面通常由金属构成以使得可能需要其它压力来影响制动接触面的摩擦参数。
[0027]进一步优选地，所述方法包括以下步骤:
[0028]-将信号进一步处理成驾驶员可辨别的声音报警信号、触觉报警信号和/或光报警信号。
[0029]可能有利的是，这样的报警信号警告驾驶员:制动块替换等迫在眉睫。也优选地，将这样的报警信号存储于车辆的控制装置中，能够在以后某个时间从车辆的控制装置读出这样的报警信号或对这样的报警信号进行进一步处理。也可以优选的是，当驾驶员或用户期望主动地实施用于确保制动效果的方法时，也可以例如通过启动开关来主动地实施该方法。
[0030]参照附图，从下面的根据本发明的确保制动器的制动效果的方法的优选实施例和优选方法变型的说明中，其它的优点和特征将变得明显。实施例的单个特征和方法变型的单个特征可以在本发明的范围内彼此结合。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是确保制动效果的方法的优选实施例的各种组件的示意图；
[0032]图2是确保制动效果的方法的优选方法的变型。
【具体实施方式】
[0033]图1示出了确保制动效果的方法的优选实施例的各种组件的示意图。该图示出了包含两个制动接触面22的制动器20。两个制动块24被布置为使它们面对着制动接触面22，每个制动块24具有至少一个摩擦面24’)。在图1所示的用于实施确保制动效果的方法的各种组件的优选实施例中，制动块24与计算单元40之间的连接表示制动器的制动效果的获取。在计算单元40中，将制动效果归因于摩擦参数24”。在比较器42中，研究或比较摩擦参数24”是否小于临界制动效果44。根据这样的比较，输出信号80，这导致压力积聚82。所述压力积聚82作用于制动器20或制动块24并且造成制动接触面22与摩擦面24’之间的摩擦力积聚或制动压力积聚。当然，制动器20是车辆的一部分且制动接触面22本身连接至车轮，借助于此，制动力能够最终被传递至道路。
[0034]图2示出了确保制动效果的方法的优选方法的变型。步骤Si包括制动系统的数据的处理。在这里，理念是这样的:使用制动系统(特别是电子制动系统)的现今已经获取的数据(诸如依赖于制动压力的车辆减速等)也可能以及气缸冲程和从制动计算中得到的几何参数来间接地确定摩擦参数水平并且用来提早识别摩擦参数随着时间的降低趋势。这使得步骤s2，即，摩擦副的摩擦参数水平的获取成为可能。步骤Si不一定必须置于步骤s2之前。也能够从安装于车辆的传感器的值中直接获取摩擦副的摩擦参数水平，不一定必须对该传感器的值进行(进一步的)处理。也可以在步骤s3中，S卩，在控制算法中直接进一步使用在步骤Si中产生的数据。例如，获取制动块的磨损的和获取行驶过的距离以及之前的负载情况的数据可以被非常好地用于估算剩余的制动块使用寿命并且可以在控制算法中很好地被进一步处理。最后，通过有目的地轻微应用单独的制动器或车轴，使用借助于存储在制动系统中的各控制算法(参看s3)对摩擦参数的下降的检测来自动地(在没有驾驶员的影响的情况下)热再活化制动块并且使摩擦系数水平不下降到规定的极限以下。也可以使用制动施加的频率和制动施加的压力水平作为用来使制动块的自动活化程序(s4)开始的标准。因此，也可以确保利用车轮制动器的安全系统或辅助系统能够在最优范围内工作。假如摩擦系数水平永久地下降到规定的极限以下，那么对驾驶员的警告通知和辅助系统可能的失效(包括驾驶员进行的确认)会有助于避免驾驶员不知不觉地进入这样的情形:虽然无法再确保上述系统无故障地发挥作用，但是驾驶员仍依赖于或假设上述系统无故障地发挥作用。
[0035]参考符号列表
[0036]20 制动器
[0037]22 制动接触面
[0038]24 制动块
[0039]24’ 摩擦面
[0040]24" 摩擦参数
[0041]40 计算单元
[0042]42 比较器
[0043]44 临界制动效果
[0044]80 信号
[0045]82 压力积聚
[0046]sl-s4方法的步骤
【权利要求】
1.一种确保在驾驶模式下特别是多用途车辆的制动器(20)的制动效果的方法， 其中，制动器(20)包括至少一个制动接触面(22)和包含摩擦面(24’)的至少一个制动块或制动衬片(24)， 其中，所述制动接触面(22)与所述摩擦面(24’)之间的制动效果通过作用在所述制动接触面(22)与所述摩擦面(24’)之间的制动压力来呈现，所述方法包括以下步骤: -获取制动器(20)的所述制动效果； -在计算单元(40)中将所述制动效果归因于摩擦面(24’)的摩擦参数(24”)； -在比较器(42)中将所述摩擦参数(24”)与临界制动效果(44)进行比较，其中，当所述摩擦参数(24”)下降到所述临界制动效果(44)以下时，将信号(80)输出至所述制动器(20)，所述信号(80)通过压力积聚(82)直接和/或间接地造成所述制动接触面(22)与所述摩擦面(24’)之间的制动压力和摩擦力，从而因为所述摩擦面(24’)和/或所述制动接触面(22)上的所述制动压力和所述摩擦力获得材料去除和/或热输入的事实而使所述摩擦面(24’)的所述摩擦参数(24”)达到所述临界制动效果(44)之上，由此能够增强制动效果与制动压力之间的关系。
2.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤: -提供车辆的临界速度值并且调整所述压力积聚(82)，以使得不管作用在所述制动接触面(22)与所述摩擦面(24’)之间的制动压力如何，车辆的实际速度都不会下降到所述临界速度值以下。
3.如权利要求2所述的方法， 其中，通过主驱动引擎特别是内燃机的动态负载响应来防止车辆的实际速度下降到所述临界速度值以下。
4.如权利要求2或3所述的方法， 其中，使用附加单元，特别是电动、静液压、气动和/或液压马达以防止车辆的实际速度下降到所述临界速度值以下。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤: -为确定和输出所述信号(80)而处理附加数据，其中，所述附加数据是从存储的距离曲线和/或预览数据特别是GPS数据而产生的。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤: -根据所述摩擦面(24’)的材料和/或所述制动接触面(22)的材料来设计所述压力积聚(82)。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤: -在所述计算单元(40)中借助于仿真模型对所述制动器(20)的行为进行仿真。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤: -在所述计算单元(40)中将摩擦参数(22”)归因于制动接触面(22)，所述摩擦参数(22”)能够受到所述材料去除和/或所述热输入的影响以使得能够增强所述制动效果与所述制动压力之间的关系。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤: -将所述信号(80)进一步处理成驾驶员可辨别的声音报警信号、触觉报警信号和/或光报警信号。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法， 其中，所述计算单元(40)能够预先计算摩擦系数的下降趋势。
11.如权利要求2至10中任一项所述的方法， 其中，根据车辆的使用领域和操作状况，能够确定不同的所述临界速度值。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法， 其中，所述方法具有用于识别驾驶员的行为并且相应地使确保制动效果的所述方法适应的自学习单元。
13.如前述权利要求中任一项所述的方法， 其中，驾驶员不启用所述压力积聚(82)。
【文档编号】F16D65/00GK104349959SQ201380029497
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2012年6月6日
【发明者】奥拉夫·德鲁斯 申请人:塞夫霍兰德有限公司