Verfahren zur überwachung der Stärke zumindest eines Reibungspartners einer Fahrzeug-Reibungsbremse und Fahrzeug-Reibungsbremse mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur überwachung der Stärke zumindest eines Reibungspartners einer Fahrzeug-Reibungsbremse und eine Fahrzeug- Reibungsbremse mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dabei wird der Bremsbelagverschleiß anhand von mindestens einem in den Bremsbelag integrierten Verschleißsensor ermittelt.

Aus der DE 100 29 238 A1 ist ein Verfahren zur überwachung der Stärke von Bremsbelägen eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem mittels einer Modellberechnung die aktuelle Bremsbelagstärke in Abhängigkeit von Betriebsparametern wie Bremsen-Betätigungszeit, Brems-Betätigungsdruck, Fahrzeuggeschwindigkeit, Bremsentemperatur und dergleichen ermittelt wird. Ferner ist gemäß der angegebenen Druckschrift vorgesehen, in einen zu überwachenden Bremsbelag eine Verschleißmarke in Form eines Verschleißsensors zu integrieren, so dass bei Erreichen der Verschleißmarke die in der Modellrechnung vorliegende aktuelle Bremsbelagstärke und/oder die Berechnungsgrundlage hierfür entsprechend angepasst werden kann. Derartige Systeme zur Verschleißerkennung von Bremsbelägen haben sich in der Vergangenheit bereits bewährt.

Ferner ist intern bekannt, eine so genannte statische überwachung des mit einer Steuereinheit verbundenen Verschleißsensors auf Sensorunterbrechung (Sensorbzw. Sensorkabelunterbrechung) vorzunehmen. Dabei wird der von der Steuereinheit eingelesene Signalzustand des Verschleißsensors beim Abstellen des Fahrzeugs (z.B. Zündung aus) in einer Speichereinheit hinterlegt. Bei der nächsten

Inbetriebnahme des Fahrzeugs (z.B. Zündung ein) wird der aktuell vorliegende neue Signalzustand des Verschleißsensors erfasst und mit dem in der Speichereinheit zuletzt abgelegten Signalzustand des Verschleißsensors verglichen. Bei erkannten Abweichungen wird auf das Vorliegen eines „statischen Fehlers" geschlossen und eine Warnleuchte im Kombiinstrument angesteuert sowie ein Hinweistext am Bordmonitor ausgegeben. Außerdem erfolgt ein Fehlereintrag in den Fehlerspeicher der Steuereinheit. Die Fehlerursache in dem geschilderten Fehlerfall kann beispielsweise eine Sensorkabelunterbrechung aufgrund eines Marderbisses oder dergleichen sein. Ein vorhandenes Bremsbelagverschleiß-Berechnungsmodell (wie vorstehend beschrieben) kann unabhängig von der vorhandenen Fehlersituation bis zum erreichten Verschleißende weiterrechnen und den Fahrer parallel über den Verschleißzustand informieren. Eine Korrektur des Bremsbelagverschleißwertes oder der Berechnungsgrundlage für das Berechnungsmodell wird in diesem Fall aufgrund der fehlerhaften Sensorinformation nicht vorgenommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur überwachung der Stärke von Bremsbelägen anzugeben, welches im Hinblick auf seine Zuverlässigkeit verbessert ist. Insbesondere soll die zuverlässige Erkennung von Sensorunterbrechungen weiter verbessert werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Gesamtheit der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst, während in den Unteransprüchen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine so genannte dynamische überwachung auf Sensorunterbrechungen, indem während der Fahrt, bei nicht betätigter Fahrzeugbremse, kontinuierlich oder in regelmäßigen zeitlichen Abständen überprüft wird, ob eine Unterbrechung der Verbindungsleitung (bzw. Sensorstrompfad oder Strompfad des Verschleißsensors) zwischen Verschleißsensor und dem für die Auswertung des Verschleißsensors vorgesehenen Steuergerät vorliegt oder nicht. Erfindungsgemäß wird auf das Vorliegen eines Sensorfehlers (bzw. einer fehlerhaften Unterbrechung des Strompfades des Verschleißsensors) dann geschlossen, wenn während der Fahrt, bei nicht betätigter Fahrzeugbremse eine Unterbrechung des Strompfades des

Verschleißsensors erkannt wird. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass die Unterbrechung nicht durch eine Unterbrechung des Strompfades aufgrund einer erreichten Verschleißmarke des Verschleißsensors erfolgt ist, sondern dass diese Unterbrechung fehlerhaft bedingt ist.

In einer Weiterbildung dieser ersten Ausführungsform der Erfindung wird der Bremsbelagverschleiß zusätzlich mittels eines Berechnungsmodells, welches den Verschleiß der Bremsbeläge simulieren soll, ermittelt. Für den Fall, dass bei unterbrochenem Sensorstrom pf ad kein Sensorfehler erkannt wurde (also ein über den Sensor ermittelter tatsächlicher Verschleißwert vorliegt), wird der über das Berechnungsmodell ermittelte Verschleißwert und/oder die Berechnungsgrundlage des Berechnungsmodells an den Verschleißwert des Sensors angepasst. Vorzugsweise erfolgt die Anpassung nur dann, wenn die ggf. vorhandene Abweichung der ermittelten Verschleißwerte größer oder gleich einem vorbestimmten Toleranzwert ist - wobei der Toleranzwert kleiner bemessen ist als der vorbestimmte Abweichwert zur Fehlererkennung des Verschleißsensors.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird der Verschleißsensor während der Fahrt des Fahrzeugs auf Fehlerhaftigkeit überprüft, indem der Verschleiß zusätzlich (parallel zu der Verschleißermittlung mittels überwachung von Verschleißmarken über den Verschleißsensor) mittels eines Berechnungsmodells ermittelt wird, und für den Fall einer Strompfadunterbrechung des Verschleißsensors der zu diesem Zeitpunkt über das Berechnungsmodell ermittelte Verschleißwert mit dem aufgrund der Strompfadunterbrechung des Verschleißsensors ermittelten Verschleißwert verglichen wird und bei einer Abweichung der beiden Verschleißwerte größer oder gleich einem vorbestimmten Wert (Abweichwert) auf das Vorliegen eines Sensorfehlers (bzw. einer fehlerhaften Strompfadunterbrechung des Verschleißsensors) geschlossen wird. Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung wird davon ausgegangen, dass eine während der Fahrt auftretende Stromkreisunterbrechung nur dann eine (gewollte) Strompfadunterbrechung aufgrund des Erreichens einer Verschleißmarkierung ist, wenn dies durch das Berechnungsmodell plausibilisiert wurde. Eine Plausibilisierung liegt gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung nur dann vor, wenn der durch das Berechnungsmodell ermittelte Verschleißwert und der aufgrund der Strompfadunterbrechung ermittelte Verschleißwert nicht unrealistisch stark

voneinander abweichen - eine eventuell vorhandene Abweichung der beiden Verschleißwerte nicht größer oder gleich dem vorbestimmten Abweichwert ist. In einer Weiterbildung dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung wird analog zur ersten Ausführungsform für den Fall, dass bei unterbrochenem Sensorstrompfad kein Sensorfehler erkannt wurde (also ein über den Sensor ermittelter tatsächlicher Verschleißwert vorliegt), der über das Berechnungsmodell ermittelte Verschleißwert und/oder die Berechnungsgrundlage des Berechnungsmodells an den Verschleißwert des Verschleißsensors angepasst. Vorzugsweise erfolgt die Anpassung nur dann, wenn die ggf. vorhandene Abweichung der ermittelten Verschleißwerte größer oder gleich einem vorbestimmten Toleranzwert ist - wobei der Toleranzwert kleiner bemessen ist als der vorbestimmte Abweichwert.

Unter Sensorunterbrechung im Sinne der Erfindung wird eine Unterbrechung der elektrischen Leitungsschleife (einschließlich dem Sensor selbst), in der der Verschleißsensor mit dem Steuergerät verbunden ist, verstanden (im Folgenden auch Strompfad des Verschleißsensors oder Sensorstrompfad genannt). Ursache für fehlerhafte Unterbrechungen während der Fahrt können zum Beispiel ein abgefallener Sensorstecker aufgrund von Erschütterungen, ein Abriss der Sensorkabelverbindung aufgrund von einem überfahren und einem Hängenbleiben an einem Hindernis, oder ein fehlerhafter Sensorbruch im Bremsbelag sein. Die Folge einer solchen fehlerhaften Sensorunterbrechung ist die gleiche wie im Falle einer gewollten Sensorunterbrechung bei Erreichen der Verschleißgrenze — nämlich die Detektion einer Verschleißgrenze - die im ersteren Falle allerdings überhaupt nicht vorhanden ist und der Fahrer somit ohne die erfindungsgemäße Fehlererkennung überflüssiger Weise aufgefordert würde die Fachwerkstatt zum Bremsbelagwechsel aufzusuchen.

Im Folgenden werden Randbedingungen genannt und erläutert, die, in bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung für sich oder in beliebiger Kombination miteinander, sichergestellt sein sollten.

Die überwachung auf das Vorliegen eines Sensorfehlers (bzw. einer Sensorunterbrechung) erfolgt während des Fahrzeugbetriebs (z.B. eingeschaltete Zündung und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit größer Null) und gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung oder einer Weiterbildung der zweiten

Ausführungsform nur für den Fall, dass kein Bremsvorgang vorliegt. Während der Sensorüberwachung darf somit weder eine Fahrerbremsung noch eine automatische Systembremsung aufgrund von Fahrerassistenzsystemen oder dergleichen aktiv sein (bzw. stattfinden). Zur überwachung ob ein Bremsvorgang vorliegt oder nicht können Signalgrößen wie Bremslichtschaltersignal, Bremspedalvordruck (Bremsdruck ohne aktive Bremswirkung zur überwindung des Lüftspiels z.B.), Radbremsdruck und/oder ein Aktivitätssignal eines Fahrerassistenzsystems (z.B. Antiblockiersystem (ABS) aktiv, Automatische Stabilitäts- Control (Antriebsschlupfregelung ASC) aktiv, Dynamische Stabilitäts- Control (dynamische Stabilitätskontrolle DSC) aktiv, adaptive Geschwindigkeits- und Abstandsregelung (ACC) aktiv, Elektromechanische Feststellbremse mit Automatic Hold-Funktion (EMF), Trockenbremsen der Bremsscheiben aktiv, Bergabfahrkontrolle (HDC Hill Descent Control), Bremsbereitschaft oder dergleichen ausgewertet werden.

Des Weiteren sollte die überwachung auf Sensorunterbrechung nur dann durchgeführt werden, solange keine stärkeren Kurven durchfahren werden, bzw. sollte die überwachung ausgesetzt werden, wenn dies der Fall ist. Beispielsweise könnte die Sensorüberwachung ausgesetzt werden, solange eine tatsächlich vorliegende Fahrzeugquerbeschleunigung oberhalb einer vorbestimmten Fahrzeugquerbeschleunigung liegt und/oder ein Lenkwinkel einen vorbestimmten Lenkwinkel überschreitet und/oder eine Fahrzeugdrehrate einen vorbestimmten Drehratenwert überschreitet.

Ferner ist eine Aussetzung der Sensorüberwachung ggf. sinnvoll, sobald eine vorbestimmte Regenintensität überschritten ist. Hierfür kann der vom Regensensor dauernd ausgegebene Signalwert im Hinblick auf eine vorbestimmte Signalwertschwelle überwacht werden.

Eine weitere Randbedingung für die Aussetzung der Sensorüberwachung ist die Bremsentemperatur. Bei stark überhitzten Bremsen kann dies einen Bremsbelagabrieb zur Folge haben, der die Sensorüberwachung verfälschen könnte. Im Falle einer überschreitung einer vorbestimmten Radbremstemperatur sollte die Sensorüberwachung nach anschließender Unterschreitung der

vorbestimmten Temperaturgrenze für eine vorbestimmte Zeitdauer weiter ausgesetzt bleiben (ggf. in Abhängigkeit von der jeweils aktuellen Entwicklung der Radbremstemperatur).

Eine Nichteinhaltung der vorbeschriebenen Randbedingungen birgt das Risiko falscher Fehlererkennungen.

Um eine einmal detektierte Sensorunterbrechung während der Fahrt (dynamische überwachung) vom Ergebnis her weiter abzusichern (derart, dass kein „Fehlalarm" erzeugt wird), sollte die detektierte Sensorunterbrechung eine vorbestimmte Anzahl von Berechnungszyklen bzw. Ermittlungszyklen (überwachungszyklen) bestätigt werden. Erst wenn eine vorbestimmte Anzahl von überwachungszyklen einheitlich einen Sensorfehler bzw. eine Sensorunterbrechnung zum Ergebnis hat wird abschließend auf das Vorliegen eines tatsächlichen Sensorfehlers geschlossen und das Sensorfehlersignal zur weiteren Verarbeitung (z.B. Warnsignal, Parameter für Berechnungsmodell) freigegeben.

Eine weitere Möglichkeit das Signal, ob eine Sensorunterbrechung vorliegt oder nicht, zu validieren besteht darin, eine Mehrzahl von Verschleißstufen vorzusehen, so dass erst bei überspringen mindestens einer Verschleißstufe auf die Signalstufe Sensorunterbrechung (z.B. von Signalstufe 2 auf Sensorunterbrechnung, ohne die dazwischen liegenden Signalstufen 1 und 0 zu durchlaufen) auf das Vorliegen eines Sensorfehlers geschlossen wird.

Im Falle einer erkannten Sensorunterbrechung während des Fahrbetriebs wird vorzugsweise ein Warnsignal (akustisch - z.B. Gongsignal über Audiolautsprecher und/oder optisch - z.B. Text- und/oder Symbolhinweis im Fahrercockpit und/oder haptisch - z.B. Vibration in Fahrpedal oder Lenkrad) für den Fahrer generiert. Das einmal generierte Fehlersignal sollte bis zur Behebung des Fehlers (und automatische oder manuelle Fehlerrücksetzung) abgespeichert und ggf. angezeigt bleiben. Insbesondere sollte eine Abspeicherung im Fehlerspeicher der Steuereinheit stattfinden, die ggf. auch nach Beseitigung des Fehlers als Fehlernachweis bestehen bleibt.

Für den Fall der Verwendung eines Berechnungsmodells zur Verschleißermittlung könnte bei einem detektierten Sensorfehler eine Weiterberechnung innerhalb des Berechnungsmodells mit unveränderten Verschleißparametern erfolgen. Alternativ könnte die Verschleißermittlung für die Bremse mit der detektierten Sensorunterbrechung auch durch die Ergebnisse für die Radbremse der gleichen Achse oder der anderen Achse mit intaktem Verschleißsensor erfolgen. Mit Vorteil erfolgt diese Ersatz-Verschleißermittlung nur, wenn bis zum Zeitpunkt der Sensorbruchdetektion die Abweichungen beim Bremsbelagverschleiß zwischen den beiden Radbremsen einer Achse oder der Achsen untereinander eine vorbestimmte Abweichung nicht überschritten haben.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist schematisch der Aufbau einer Fahrzeugreibungsbremse 1 mit einer Vorrichtung zur überwachung des Bremsbelagverschleißes bei einem Kraftfahrzeug dargestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Bremsbelag 2 (erster Reibungspartner) mit einem integrierten, zwei Verschleißmarken (I, II) aufweisenden Verschleißsensor 4, wobei der Verschleißsensor 4 über eine zweiadrige Leitungsverbindung 6 mit einer elektronischen Steuereinheit 8 verbunden ist. Innerhalb der Steuereinheit 8 wird über den Widerstandswert der Leiterschleife 4, 6, 8 der aktuelle Widerstandswert, bzw. ein resultierender Strom- und/oder Spannungswert ermittelt und in Abhängigkeit von diesem auf den Verschleißzustand des Bremsbelags 2 geschlossen. Wird durch Belagabrieb zwischen dem Bremsbelag 2 und der Bremsscheibe 10 (zweiter Reibungspartner) der Bremsbelag 2 bis auf eine erste Verschleißstufe I abgerieben, wird die erste Sensorschleife 4a unterbrochen, so dass sich der Widerstandswert der Leiterschleife 4, 6, 8 auf einen bestimmten Wert ändert. Dieser Wert wird erkannt und einem hinterlegten Verschleißzustand zugeordnet - welcher dann dem Fahrer angezeigt wird. Wird die Verschleißstufe Il erreicht, und damit die Sensorschleife 4b unterbrochen, erfolgt eine entsprechende Erkennung und Anzeige.

Gemäß der Erfindung ist die elektronische Steuereinheit 8 derart ausgebildet, dass der Verschleißsensor 2 nebst seiner Anschlussleitung 6 während der Fahrt des Fahrzeugs auf fehlerhafte Unterbrechung U überwacht wird. Hierfür ist die Steuereinheit 8 derart ausgebildet, dass einer oder mehrere der vorstehend

beschriebenen Verfahrensschritte (gemäß den Patentansprüchen 1-12) durchführbar sind.