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Die
Erfindung betrifft eine Rückrollsperre
und eine Einparkhilfe für
eine asymmetrische Bremsvorrichtung, deren Bremswirkung sich bei
einer Umkehr des Bewegungsmoments des abgebremsten Gegenstands ändert.
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Rückrollsperren
werden heutzutage überwiegend
im Fahrzeugbau eingesetzt. Sie dienen bei Stillstand des Fahrzeugs üblicherweise
dazu, ein ungewolltes Rückrollen
des Fahrzeugs entgegen der beabsichtigten Fahrtrichtung auch dann
zu verhindern, wenn der Fahrzeugführer die Fahrzeugbremse nicht
betätigt.
In Kraftfahrzeugen werden Rückrollsperren
vor allem, wenn auch nicht ausschließlich, als automatische Anfahrtshilfe
beim Anfahren an Steigungen eingesetzt.
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Außer in Fahrzeugen
können
Rückrollsperren überall dort
eingesetzt werden, wo eine im Allgemeinen durch äußere Kräfte veranlasste Bewegung eines
Gegenstands entgegen einer vorgegebenen Bewegungsrichtung unterbunden
werden soll. Dies betrifft insbesondere Werkzeugmaschinen.
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Ändert sich
die Bremswirkung einer Bremsvorrichtung bei einer Umkehr des Bewegungsmoments
des von ihr abgebremsten Gegenstands, so spricht man von einer asymmetrischen
Bremswirkung. Eine entsprechend asymmetrische Bremswirkung. Unter
Richtung des Bewegungsmoments wird die Drehrichtung der Bremsscheibe
(des abzubremsenden Bauteils) bei Rotation bzw. die Richtung des auf
die Scheibe wirkenden externen Drehmoments (also ohne Bremsmoment)
bei Stillstand der Scheibe verstanden. Eine entsprechend asymmetrische Bremswirkung
ist insbesondere bei Keilbremsen vorhanden. Keilbremsen besitzen
eine Abstützung
des Reibglieds, die schräg
zur Laufrichtung eines abzubremsenden Gegenstands, beispielsweise
der Bremsscheibe eines Fahrzeugs verläuft. Hierzu sind an der Abstützung regelmäßig so genannte
Keilflächen
angeordnet, entlang deren die Führung des Reibglieds
erfolgt. Tritt das Reibglied mit dem abzubremsenden Gegenstand in
Kontakt, so wird es über das
Bewegungsmoment des Gegenstands von diesem in dessen Bewegungsrichtung
mitgezogen.
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Besitzt
die Führungsrichtung
des Reibglieds eine Richtungskomponente in Richtung der Bewegung
des abzubremsenden Gegenstands, so führt das Mitziehen des Reibglieds
zu einem erhöhten
Anpressdruck zwischen dem Reibglied und dem abzubremsenden Gegenstand.
Dieser Effekt ist unter dem Begriff Selbstverstärkung bekannt, womit ausgedrückt wird,
dass die erzielte Bremskraft höher
als die zum Verschieben des Reibglieds aufgebrachte Kraft ist.
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Weist
die Führungsrichtung
des Reibglieds dagegen keine Richtungskomponente in Richtung der
Bewegung des abzubremsenden Gegenstands auf, so muss die gesamte
Bremskraft über
die Verschiebung des Reibglieds entlang der Keilfläche(n) aufgebracht
werden. Die bei gleicher Verschiebekraft des Reibglieds erzielte
Bremskraft ändert
sich daher bei einer Umkehr des Bewegungsmoments des abzubremsenden
Gegenstands.
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In
der Folge ist die Haltekraft einer Bremsvorrichtung mit asymmetrischer
Bremskraftwirkung richtungsabhängig.
Mit anderen Worten ist die Kraft zur Überwindung des Stillstands
eines von der Bremsvorrichtung festgehaltenen Gegenstands für eine Bewegungsrichtung
geringer als für
die entgegengesetzte Bewegungsrichtung. Dies ist z.B. beim Anhalten
eines Kraftfahrzeugs an einer Steigung von Bedeutung.
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Ferner
wird nun angenommen, dass mit dem Erfindungsgegenstand eine Rückrollsperre
realisiert werden soll. Hierzu dient folgerndes Beispielszenario.
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Beim
Anfahren an einer Steigung ergibt sich bei einer symmetrischen Bremssituation
jedoch das Problem der Ermittlung des Betriebspunkts, an dem sich
das Bewegungsmoment an den Bremsscheiben von einer hangabwärts orientierten
Richtung in eine hangaufwärts
orientierte Richtung umkehrt. Hierzu wird im Allgemeinen das Motordrehmoment
ermittelt, aus dem dann mithilfe eines komplexen Algorithmus' die Antriebskraft
an den Rädern
berechnet werden muss. Eine Steuerlogik entscheidet schließlich auf der
Grundlage der berechneten Werte, wann die Bremse gelöst werden
kann, ohne dass ein Rückwärtsrollen
des Fahrzeugs befürchtet
werden muss. Nach dem Lösen
der Bremsen kann das Fahrzeug ohne Einschränkungen in beide Richtungen
bewegt werden, auch wenn sich in einer Richtung ein nahes Hindernis
befindet.
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Es
sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass die Begriffe
Steuerung und Steuern, sowie ihre grammatikalischen Abwandlungen
in diesem Dokument, sofern nicht explizit anders angegeben, abweichend
vom oftmals üblichen
Gebrauch als Obergriff für
Steuerung und Regelung bzw. Steuern und Regeln, sowie deren grammatikalischen
Abwandlungen verwendet werden. Die Begriffe Steuerung und Steuern
können
daher je nach Zusammenhang eine Beeinflussung einer Ausgangsgröße durch eine
Eingangsgröße mit und
ohne Rückführung der Ausgangsgröße an die
Eingangsgröße beinhalten.
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Ausgehend
von dem oben Dargelegten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur Steuerung einer asymmetrischen Bremsvorrichtung
eines Fahrzeugs anzugeben, das ein unerwünschtes Rückwärtsrollen eines Fahrzeugs an
einer Steigung oder ein Anfahren von Hindernissen unterbindet.
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Die
Aufgabe wird gemäß den unabhängigen Ansprüchen der
Erfindung gelöst.
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Die
Erfindung umfasst ein Verfahren zur Steuerung zumindest einer Bremsvorrichtung
eines Fahrzeugs, wobei die Bremsvorrichtung eine erste Betriebsart
mit einer ausschließlich
bei einer Vorwärtsbewegung
des Fahrzeugs selbstverstärkenden Bremswirkung
und eine zweite Betriebsart mit einer ausschließlich bei einer Rückwärtsbewegung
des Fahrzeugs selbstverstärkenden
Bremswirkung aufweist. Das Verfahren umfasst Schritte zum Feststellen
einer unzulässigen
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, und zum Steuern der zumindest einen
Bremsvorrichtung des Fahrzeugs so, dass die zumindest eine Bremsvorrichtung
die erste Betriebsart einnimmt, wenn die unzulässige Bewegungsrichtung mit der
Vorwärtsbewegung
des Fahrzeugs übereinstimmt
und die zweite Betriebsart einnimmt, wenn die unzulässige Bewegungsrichtung
mit der Rückwärtsbewegung
des Fahrzeugs übereinstimmt.
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In
diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die in dieser
Beschreibung und den Ansprüchen
zur Aufzählung
von Merkmalen verwendeten Begriffe "umfassen", "aufweisen", "beinhalten", "einschließen" und "mit", sowie deren grammatikalische
Abwandlungen, generell das Vorhandensein von Merkmalen, wie z.B.
Verfahrensschritten, Einrichtungen, Bereichen, Größen und
dergleichen mehr angeben, jedoch in keiner Weise das Vorhandensein
anderer oder zusätzlicher
Merkmale oder Gruppierungen von anderen oder zusätzlichen Merkmalen ausschließen.
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Die
Erfindung umfasst ferner eine Bremsanlage für ein Fahrzeug mit zumindest
einer Bremsvorrichtung, die eine erste Betriebsart mit einer ausschließlich bei
einer Vorwärtsbewegung
des Fahrzeugs selbstverstärkenden
Bremswirkung und eine zweite Betriebsart mit einer ausschließlich bei
einer Rückwärtsbewegung
des Fahrzeugs selbstverstärkenden
Bremswirkung aufweist. Die Bremsanlage umfasst weiterhin eine Feststellungseinrichtung
zum Feststellen einer unzulässigen
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, und eine Bremssteuereinrichtung zum
Steuern der zumindest einen Bremsvorrichtung, wobei die Bremssteuereinrichtung
hierbei so ausgebildet ist, dass sie die zumindest eine Bremsvorrichtung
zum Einnehmen der ersten Betriebsart ansteuert, wenn die unzulässige Bewegungsrichtung
mit der Vorwärtsbewegung
des Fahrzeugs übereinstimmt
und zum Einnehmen der zweiten Betriebsart ansteuert, wenn die unzulässige Bewegungsrichtung mit
der Rückwärtsbewegung
des Fahrzeugs übereinstimmt.
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Ferner
umfasst die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Steuerung
der Betriebsart der Bremsvorrichtungen eines Fahrzeugs, wobei das Computerprogrammprodukt
eine Reihe physikalisch unterscheidbarer Zustände aufweist, die durch eine zur
Datenverarbeitung ausgebildete Einrichtung lesbar und ausführbar sind,
und die eine Abfolge von Instruktionen darstellen, die auf der zur
Datenverarbeitung ausgerichteten Einrichtung ausgeführt ein
dem oben angegebenen Verfahren entsprechendes Verfahren durchführen und
in der Datenverarbeitungseinrichtung eine Feststellungseinrichtung
und eine Bremssteuereinrichtung wie oben angegeben ausbilden.
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Die
Erfindung wird in ihren abhängigen
Ansprüchen
weitergebildet.
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In
einer vorteilhaften Weiterentwicklung wird die Betriebsart für eine selbstverstärkende Bremswirkung
in unzulässiger
Bewegungsrichtung bei der zumindest eine Bremsvorrichtung wieder
aufgehoben, wenn die tatsächliche
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs nicht mehr mit der zuvor als unzulässig festgestellten
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs übereinstimmt
und ein bestimmter Schwellwert der tatsächlichen Bewegung überschritten
ist. Hierdurch kann die selbstverstärkende Bremswirkung in die
unzulässige Bewegungsrichtung
automatisch aufgehoben werden, wenn ein definierter Schwellwert
der Fahrzeugbewegung in zulässiger
Richtung, wie beispielsweise ein bestimmtes Antriebsmoment oder
eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit überschritten wird. Damit wird
eine Verzögerung
der Bremswirkung bei einem Abbremsen des sich in zulässiger Richtung
bewegenden Fahrzeugs vermieden und dennoch Komfort und Sicherheit
bei Bewegungen unterhalb des Schwellwerts sichergestellt. Denn im
letzteren Fall befindet sich die zumindest eine Bremsvorrichtung auch
bei einem erneuten Anhalten noch in der Betriebsart mit einer Selbstverstärkung für die als
unzulässig
festgestellte Bewegungsrichtung, sodass sich das Fahrzeug bei einer
ungewollten Bewegung in diese Richtung selbstständig, ohne dass der Fahrzeugführer das
Bremspedal wechseln betätigen muss,
abbremst.
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Zur
Realisierung einer Rückrollsperre
kann das Feststellen der unzulässigen
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs in einer vorteilhaften Weiterbildung
die Bestimmung der Neigung des Fahrzeugs gegenüber der Horizontalen umfassen,
wobei die Feststellungseinrichtung vorteilhaft zur Ermittlung der
Neigung des Fahrzeugs gegenüber
der Horizontalen ausgebildet sein kann. Die Feststellungseinrichtung
umfasst zweckmäßig einen
Neigungssensor zur Ermittlung der Neigung des Fahrzeugs gegenüber der
Horizontalen, wobei die Feststellungseinrichtung weiterhin vorteilhaft
so ausgebildet ist, dass sie die Gefällerichtung der Neigung des
Fahrzeugs als unzulässige
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs festzustellen kann.
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Die
unzulässige
Bewegungsrichtung kann zweckmäßig auch
aus einem Zustand oder einer Zustandsänderung eines Bedienelements
des Fahrzeugs ermittelt werden. Geeignete Bedienelemente sind z.B.
Wahlhebel, Pedalerie (Gesamtheit von Gas-, evtl. Kupplungs- und
Bremspedal), eingelegter Gang, oder sonstige vom Fahrzeugführer betätigbare Bedienelemente.
Beispielsweise kann bei eingelegtem Rückwärtsgang eine Vorwärtsbewegung
des Fahrzeugs als unzulässig
festgestellt werden.
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Für die beispielsweise
Realisierung einer Einparkhilfe kann das Feststellen der unzulässigen Bewegungsrichtung
des Fahrzeugs vorteilhaft das Erfassen von Gefahrensituationen in
der Umgebung des Fahrzeugs umfassen. Das Erfassen von Gefahrensituationen
in der Umgebung des Fahrzeugs kann hierbei zweckmäßig das
Erfassen von Gegenständen
in der Umgebung des Fahrzeugs und/oder das Erfassen von Veränderungen
der Fahrbahn oder in der Umgebung der Fahrbahn für das Fahrzeug einschließen. Zur
Implementierung der Einparkhilfe ist die Feststellungseinrichtung
der Bremsanlage vorteilhaft ausgebildet, Gegenstände in der Umgebung des Fahrzeugs
zu erfassen, wozu die Feststellungseinrichtung zweckmäßig einen
oder mehrere Sensoren aufweist, die zum Erfassen von Gegenständen in der
Umgebung des Fahrzeugs ausgebildet sind. In einer vorteilhaften
Weiterentwicklung ist die Feststellungseinrichtung ausgebil det,
Veränderungen
der Fahrbahn oder in der Umgebung der Fahrbahn festzustellen, wobei
die Feststellungseinrichtung auch hierzu zweckmäßig einen oder mehrere Sensoren aufweist,
die zum Erfassen von Veränderungen
der Fahrbahn oder in der Umgebung der Fahrbahn ausgebildet sind.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den Ansprüchen sowie
den Figuren. Die einzelnen Merkmale können bei einer Ausführungsform
gemäß der Erfindung
je für
sich oder zu mehreren verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden Erläuterung
einiger Ausführungsbeispiele
der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen,
von denen
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1 die Funktionsweise einer Keilbremse in
einer Prinzipdarstellung veranschaulicht,
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2 eine
Ausführungsform
einer Bremsanlage in einer Blockdarstellung zeigt, und
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3 die
grundlegenden Verfahrensschritte eines Verfahrens zeigt.
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Die 1 zeigt eine Keilbremse in den drei wesentlichen
Betriebsarten. In der 1a ist die Keilbremse in ihrer
Neutralstellung, in der 1b in
einer Stellung für
eine Selbstverstärkung
bei Vorwärtsbewegung
des abzubremsenden Gegenstands 6 und in der 1c in
einer Stellung für
eine Selbstverstärkung
bei Rückwärtsbewegung
des abzubremsenden Gegenstands 6 dargestellt.
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Die
Keilbremse 10 selbst umfasst zwei Keilplatten 1 und 2,
zwischen denen Elemente 3 angeordnet sind, die eine reibungsarme
Verschiebung der beiden Keilplatten 1 und 2 gegeneinander
ermöglichen.
Eine der Keilplatten ist an einem feststehenden Träger 4, üblicherweise
einem Bremssattel befestigt. Sie wird im Folgenden als passive Keilplatte 2 bezeichnet.
Die andere Keilplatte ist gegenüber
dem feststehenden Träger verschiebbar
angeordnet und wird im Folgenden als aktive Keilplatte 1 bezeichnet. An
der den Elementen 3 abgewandten Seitenfläche trägt die aktive
Keilplatte 1 einen Reibbelag 5.
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Die
einander zugewandten Seitenflächen der
Keilplatten 1 und 2 weisen so genannte Keilflächen auf,
die in den Darstellungen der 1 als
gegenüber
der Horizontalen geneigte Linienzüge erkennbar sind. Die Keilflächen umfassen
an jeder der Keilplatten jeweils ein oder mehrere Paare zueinander
geneigter Einzelflächen.
Dabei sind die Keilflächenpaare
der Keilplatte 1 den Keilflächenpaaren der Keilplatte 2 in
der Neutralstellung im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnet.
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In
den von den Keilflächen
in den jeweiligen Keilplatten gebildeten Vertiefungen befinden sich Elemente 3,
deren Umfangsform ein reibungsarmes Abrollen der Elemente 3 auf
den Keilflächen
erlaubt. Die Elemente 3 bilden so zusammen mit den Keilflächen ein
Wälzlager
aus, mittels dessen die aktive Keilplatte 1 gegenüber der
passiven Keilplatte verschoben werden kann. In der Neutralstellung
von 1a ist die aktive Keilplatte 1 so weit
vom abzubremsenden Gegenstand 6 entfernt, dass der Reibbelag 5 diesen
nicht oder ohne Druckwirkung berührt. Der
abzubremsende Gegenstand 6 ist in der Neutralstellung somit
in Vorwärts-
als auch Rückwärtsrichtung
frei bewegbar.
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In
der, in der 1b gezeigten Betriebsart der
Keilbremse 10 ist die aktive Keilplatte 1 in Richtung
der durch den Pfeil angedeuteten Vorwärtsrichtung des abzubremsenden
Gegenstands gegenüber der
passiven Keilplatte 2 verschoben. Bei dieser Verschiebung
rollen die Wälzelemente 3 auf
den Keilflächen
beider Keilplatten ab. Aufgrund der Neigung der Keilflächen und
der im Wesentlichen spiegelsymmetrischen Gegenüberstellung der Keilflächenpaare
an den Keilplatten, weist die von einem (nicht gezeigten) Bremsaktuator
bewirkte Verschiebung der aktiven Keilplatte eine vertikale Verschiebungskomponente auf.
In der Folge wird der auf der aktiven Keilplatte 1 befindliche
Reibbelag 5 von der passiven Keil platte 2 weg
und zu dem abzubremsenden Gegenstand 6 hin bewegt. Sobald
das Reibglied mit dem abzubremsenden Gegenstand 6 in Kontakt
tritt, wird es von dem Gegenstand 6 in dessen Bewegungsrichtung mitgeführt. Dieses
Mitführen
bewirkt ein weiteres Abrollen der Keilplatte 1 auf den
Wälzelementen 3,
so dass die Keilplatte stärker
gegen den abzubremsenden Gegenstand gedrückt wird, wodurch sich die Bremskraft
der Bremsvorrichtung 10 verstärkt.
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Kehrt
sich die Bewegungsrichtung des abzubremsenden Gegenstands 6 um,
dann bewirkt die Mitnahme der aktiven Keilplatte 1 durch
den abzubremsenden Gegenstand 6 ein Abrollen der Keilplatten
auf den Wälzelementen 3 in
umgekehrter Richtung, wodurch sich die Keilplatte von dem Gegenstand 6 mit
der Folge entfernt, dass sich die Bremskraft verringert. Die mit
einer Keilbremsvorrichtung erzielte Bremswirkung ist daher asymmetrisch
von der Richtung des Bewegungs- bzw. Kraftmoments des abzubremsenden
Gegenstands 6 abhängig.
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Mittels
einer spiegelsymmetrischen Verschiebung der aktiven Keilplatte 1 kann
bei einer Umkehrung des Bewegungsmoments des abzubremsenden Gegenstands 6 wieder
eine selbstverstärkende
Bremswirkung erreicht werden. In der 1c ist
dies für
einen Übergang
von einer Vorwärtsbewegung
in eine Rückwärtsbewegung
des abzubremsenden Gegenstands 6 dargestellt; die Richtung
der Rückwärtsbewegung
ist durch einen Pfeil angezeigt.
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Da
die von einem Aktuator in eine Bremsvorrichtung 10 einzubringende
Kraft um den Selbstverstärkungseffekt
geringer sein kann als die zu erzielende Bremskraft, können elektromechanische
Aktuatoren, üblicherweise
hochdynamische Elektromotoren, zur Verschiebung der aktiven Keilplatte(n)
verwendet werden. Wird die Bremsvorrichtung 10 jedoch nicht
wie in 1 gezeigt in einer der beiden Vorzugsrichtungen
betrieben, d.h. erfolgt die Verschiebung der Keilplatte 1 nicht
in die Bewegungsrichtung des abzubremsenden Gegenstands 6,
dann muss die gesamte Bremskraft von dem Aktuator aufgebracht werden,
so dass diese geringer als in Vorzugsrichtung ausfallen kann.
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Befindet
sich die Bremsvorrichtung 10 in einer Lage, bei der sich
eine Selbstverstärkung
für eine bestimmte
Richtung des Bewegungsmoments des abzubremsenden Gegenstands 6 ergibt,
so führt
die Mitnahme der aktiven Keilplatte 1 durch den Gegenstand 6 bei
umgekehrter Richtung dessen Bewegungsmoments dazu, dass sich die
Keilplatte 1 solange vom Gegenstand 6 entfernt,
bis der Reibbelag auf diese keine Druckwirkung mehr ausübt. Mit
anderen Worten löst
sich die Bremse in diesem Fall selbsttätig.
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Dieser
asymmetrische Effekt wird genutzt um eine Bewegung des abzubremsenden
Gegenstands 6 in einer Richtung zu unterbinden, ohne die Bewegung
des Gegenstands 6 in der entgegengesetzten Richtung zu
behindern. Hierüber
kann die die Fahrtmöglichkeit
eines Fahrzeugs asymmetrisch auf eine Vorwärts- oder auf eine Rückwärtsfahrt beschränkt werden.
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Dies
wird mittels einer Bremsanlage 100 für ein Fahrzeug erreicht, wie
sie in der 2 dargestellt ist.
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Die
in der 2 dargestellte Bremsanlage 100 weist
zwei Bremsvorrichtungen 101 und 102 für eine erste
Fahrzeugachse und zwei weitere Bremsvorrichtungen 103 und 104 für eine weitere
Fahrzeugachse eines Fahrzeugs auf. Bei Zweirädern kann die Bremsanlage 100 auch
nur zwei Bremsvorrichtungen, z.B. 101 und 103 aufweisen.
Bei Werkzeugmaschinen genügt
unter Umständen
eine einzige, asymmetrisch wirkende Bremsvorrichtung. Ohne Einschränkung der
Allgemeinheit wird im Folgenden angenommen, dass sich die Bremsvorrichtungen 101 und 102 an
Rädern
der Vorderachse und die Bremsvorrichtungen 103 und 104 an
Rädern
einer Hinterachse des Fahrzeugs befinden.
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Die
Bremsvorrichtungen 101, 102, 103 und 104 werden
bevorzugt alle von asymmetrisch wirkenden Bremsen, wie z.B. den
zuvor beschriebenen Keilbremsen gebildet. Sie weisen zwei Betriebs arten auf,
wobei die erste Betriebsart eine selbstverstärkende Bremswirkung ausschließlich bei
einer Vorwärtsbewegung
des Fahrzeugs und die zweite Betriebsart eine selbstverstärkende Bremswirkung
ausschließlich
bei einer Rückwärtsbewegung
des Fahrzeugs bewirkt.
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Die
Betriebsarten der Bremsvorrichtungen 101, 102, 103 und 104 werden
von der Bremssteuereinrichtung 105 gesteuert. Die Steuerung
erfolgt unter anderem auf der Grundlage von Eingangssignalen, die
der Bremssteuereinrichtung 105 von der Feststellungseinrichtung 106 zugehen.
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In
der 2 sind nur diejenigen Komponenten der Bremsanlage 100 dargestellt,
die zum Verständnis
der vorliegenden Erfindung erforderlich sind. Auf die Darstellung
weiterer, für
den Betrieb der Bremsanlage 100 erforderlicher oder deren
weiteren Funktionsumfang bestimmender Komponenten wurde im Interesse
einer übersichtlichen
Darstellung verzichtet. Dennoch sind entsprechende Komponenten, wie
beispielsweise etwa eine Bremsanweisungs-Erzeugungseinrichtung als
vorhanden angenommen.
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Die
folgende Erläuterung
der Steuerfunktionen der Bremssteuereinrichtung 105 beschränkt sich auf
das Ansteuern einer oder mehrerer Bremsvorrichtungen 101, 102, 103 und 104 zum
Einnehmen der oben beschriebenen ersten oder zweiten Betriebsart.
Selbstverständlich
kann die Bremssteuereinrichtung 105, auch weitere Steuerfunktionen wahrnehmen,
beispielsweise eine Regelung der an den einzelnen Bremsvorrichtungen
bewirkten Bremskräfte.
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Die
Steuerfunktionen der Bremssteuereinrichtung 105 werden
mittels einer schaltungstechnisch oder programmtechnisch eingerichteten
elektronischen Schaltung realisiert. Die Schaltung ist dazu ausgebildet,
die Steuerung der einen oder mehreren Bremsvorrichtungen 101, 102, 103 und 104 unter
Einbeziehung eines oder mehrerer von der Feststellungseinrichtung 106 erhaltener
Signale vorzunehmen.
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Die
Feststellungseinrichtung 106 ist dazu ausgebildet, eine
unzulässige
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs festzustellen. Als unzulässige Bewegungsrichtung
des Fahrzeugs wird dabei eine Bewegungsrichtung verstanden, bei
der eine Verkehrsgefährdung,
eine Gefährdung
des Fahrzeugs oder von anderen Gegenständen, Tieren und Personen,
oder eine Minderung des Fahrkomforts auftreten könnte.
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Beim
Anhalten an einer Steigung wird die unzulässige Bewegungsrichtung beispielsweise
von der Rückwärtsbewegung
des Fahrzeugs gebildet. Denn werden die Bremsen der Fahrzeugbremsanlage 100 unabsichtlich
gelöst,
wird das Fahrzeug vermittelt durch die Schwerkraft entgegen der
Steigung abwärts
rollen. Dies könnte
zu einem folgenschweren Zusammenstoß mit anderen Fahrzeugen, Personen,
Gegenständen
oder Tieren, aber auch zu einem Abkommen des Fahrzeugs von der Fahrbahn
führen. Werden
die Bremsen absichtlich gelöst
um Anfahren zu können,
rollt das Fahrzeug zunächst
solange zurück,
bis das Antriebsmoment das durch die Schwerkraft vermittelte Rückwärtsmoment überwindet.
Die Fahrzeuginsassen werden dies als unangenehmen Ruck empfinden.
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Beim
Einparken entstehen Gefahrensituationen meist durch die Enge des
zur Verfügung
stehenden Raums und die z.B. über
den 'toten Winkel' eingeschränkte Sicht
des Fahrzeugführers.
So werden hinter das Fahrzeug huschende Kinder oft nicht rechtzeitig
erkannt oder der Abstand zu einem benachbarten Fahrzeug wird falsch
eingeschätzt.
Als unzulässige
Bewegungsrichtung ist dabei die Fahrtrichtung definiert, in der
es zu einer Berührung
mit dem Kind bzw. Fahrzeug kommen kann.
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Die
Feststellungseinrichtung 106 enthält daher vorzugsweise einen
oder mehrere Einrichtungen, die entsprechende Daten oder Signale über die
aktuelle Fahrzeugsituation bereitstellen können.
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Zur
Verwirklichung einer Rückrollsperre
an Steigungen ist eine entsprechende Einrichtung zur Ermittlung
der Neigung des Fahrzeugs gegenüber der
Horizontalen ausgebildet. Diese umfasst bevorzugt einen Neigungssensor 107,
mittels dessen die Neigungsrichtung und eventuell den Neigungswinkel bestimmbar
sind. Neigungssensor und Einrichtung zur Ermittlung der Neigung
des Fahrzeugs müssen nicht
notwendigerweise in einer Einheit mit anderen Einrichtungen der
Feststellungseinrichtung 106 ausgeführt sein. Es können bereits
im Fahrzeug vorhandene Einrichtungen bzw. Sensoren verwendet werden.
Die Neigungsinformationen können
dann vermittelt über
diese Einrichtungen erhalten oder abgefragt werden.
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Mithilfe
der Neigungsinformation ermittelt die Feststellungseinrichtung 106,
ob die Neigungsrichtung, d.h. die Gefällerichtung der Neigung, zu
einem Rollen des Fahrzeugs, wenn ungebremst, in Rückwärtsrichtung
oder in Vorwärtsrichtung
führen
würde. Über weitere
Sensoren, z.B. zur Ermittlung des eingelegten Gangs, wird die vom
Fahrzeugführer
gewünschte
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs bestimmt. Stimmt die ermittelte
Rollrichtung nicht mit der gewünschten
Bewegungsrichtung überein,
wird sie als unzulässige
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs festgestellt.
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Ein
die festgestellte unzulässige
Bewegungsrichtung repräsentierendes
Signal wird dann an die Bremssteuereinrichtung 105 weitergeleitet. Unter
Einbeziehung dieses Signals steuert die Bremssteuereinrichtung 105 zumindest
eine der Bremsvorrichtungen 101, 102, 103 und 104 so
an, dass diese eine Betriebsart einnimmt, bei der eine selbstverstärkende Bremswirkung
in die unzulässige Bewegungsrichtung
erzielt wird. D.h. wird die Vorwärtsrichtung
des Fahrzeugs als unzulässige
Bewegungsrichtung festgestellt, so wird die zumindest eine Bremsvorrichtungen 101, 102, 103 und 104 zum Einnehmen
der ersten Betriebsart angesteuert, bei der eine Selbstverstärkung der
Bremswirkung in Vorwärtsrichtung
besteht; wird jedoch die Rückwärtsrichtung
des Fahrzeugs als unzulässige
Bewegungsrichtung festgestellt, so wird die zumindest eine Bremsvor richtungen 101, 102, 103 und 104 zum
Einnehmen der zweiten Betriebsart angesteuert, bei der eine Selbstverstärkung der
Bremswirkung in Rückwärtsrichtung
besteht. Die Aktivierung der Rückrollsperre
kann dem Fahrer im Fahrgastraum z.B. mittels einer Kontrollleuchte
im Bereich der Armaturen angezeigt oder mittels eines Audiosignals
mitgeteilt werden.
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Zur
Verwirklichung einer Einparkhilfe müssen Parameter wie z.B. Abstände zu benachbarten Gegenständen, Tieren
oder Menschen erfasst werden. Ist oder wird der Abstand zu einem
derartigen Hindernis zu gering um eine Gefährdung auszuschließen, besteht
eine Gefahrensituation, die die Bewegungsrichtung zu dem entsprechenden
Hindernis als unzulässige
Bewegungsrichtung klassifiziert.
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Die
ein Gefahrenmoment bildenden Hindernisse können mithilfe von Sensoren
festgestellt werden, die zum Erfassen der Fahrzeugumgebung ausgebildet
sind. Insbesondere eignen sich hierfür Ultraschallsensoren 108,
Radarsensoren 109, Wärmebildsysteme
und/oder Wärmefühler 110,
Kamerasysteme 111 mit Bildauswertung und auf einer Lichtreflexion
beruhende Systeme 112. Mit einem oder einer Kombination
dieser Sensoren bzw. Sensorsysteme kann die Umwelt abgetastet werden,
so dass sich z.B. die Abstände
zu Hindernissen in der Umgebung des Fahrzeugs bestimmen lassen.
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Besteht
beispielsweise beim Einparken die Gefahr ein gegenständliches
Hindernis, wie z.B. eine Person, ein Tier, ein anderes Fahrzeug,
oder andere Gegenstände,
die z.B. das Fahrzeug oder dessen Reifen beschädigen könnten, anzufahren oder zu überrollen,
so liegt eine Gefahrensituation vor, die ein Bewegen oder Weiterbewegen
des Fahrzeugs in Richtung des Hindernisses unzulässig macht.
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Die
Feststellungseinrichtung 106 ist ausgebildet auf der Grundlage
der Sensorwerte die Abstände
und/oder die Veränderung
der Abstände
zu den gegenständlichen
Hindernissen zu erfassen und, sofern bei einer (weiteren) Bewegung
des Fahr zeugs in deren oder dessen Richtung eine Gefahrensituation entstehen
kann, diese Bewegungsrichtung als unzulässig festzustellen. Diese Feststellung
wird wie oben erläutert
in Form eines oder mehrerer Signale an die Bremssteuereinrichtung 105 weitergeleitet.
Unter Einbeziehung dieses Signals bzw. dieser Signale steuert die
Bremssteuereinrichtung 105 dann zumindest eine der Bremsvorrichtungen 101, 102, 103 und 104 so
an, dass diese eine Betriebsart einnimmt, bei der eine selbstverstärkende Bremswirkung
in die unzulässige
Bewegungsrichtung erzielt wird.
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Die
Feststellungseinrichtung 106 kann weiterhin auch so ausgebildet
werden, dass sie andere Gefahrensituationen, wie z.B. einen Geländeabbruch – beispielsweise
bei einem Parkplatz an einer Klippe – oder einen offenen Kanaldeckel
in der Fahrbahn erkennt und die Bremssteuereinrichtung 105 daraufhin, evtl.
abhängig
von der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit, eine oder mehrere der
Fahrzeugbremsen 101, 102, 103 und 104 in
die Betriebsart für
eine Selbstverstärkung
in Richtung dieser Gefahrensituation stellt.
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Das
Ansteuern der Bremsvorrichtungen 101, 102, 103 und 104 in
die Betriebsart mit einer selbstverstärkenden Bremswirkung in die
unzulässige
Bewegungsrichtung kann bei einer Bremsanlage 100 auf eine
Teilmenge dieser Bremsvorrichtungen beschränkt werden. Beispielsweise
können
nur die Bremsen an der Hinterachse oder nur die Bremsen an der Vorderachse
in die jeweils andere Betriebsart umgestellt werden. Die Umstellung
kann auch auf diagonal angeordnete Bremsvorrichtungen beschränkt werden,
beispielsweise auf eine Bremsgruppe bestehend aus der Bremsvorrichtung
links vorne und der Bremsvorrichtung rechts hinten oder auf eine
Bremsgruppe bestehend aus der Bremsvorrichtung rechts vorne und
der Bremsvorrichtung links hinten.
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Zur
Feststellung einer unzulässigen
Bewegungsrichtung können
von der Feststellungseinrichtung 106 auch die Zustände oder
Zustandsänderungen
geeigneter Bedienelemente des Fahrzeugs verwendet werden. Hierzu
zählen
insbesondere Wahlhebel, die als Pedalerie bezeichnete Gesamtheit
von Gas-, Kupplungs- und Bremspedal, der eingelegte Gang, d.h. die
Stellung des Ganghebels aber auch andere vom Fahrzeugführer zu
bedienende Elemente. Beispielsweise kann über die Stellung des Ganghebels
oder die Veränderung
dessen Stellung festgestellt werden, welche Fahrtrichtung gewünscht ist. Die
entgegengesetzte Fahrtrichtung ist dann als unzulässig zu
behandeln.
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In
der 3 sind die grundlegenden Verfahrensschritte eines
Verfahrens gezeigt, das von der Bremssteuereinrichtung 105 im
Zusammenwirken mit der Feststellungseinrichtung 106, sowie
den Sensoren bzw. Sensorsystemen 107, 108, 109, 110, 111 und 112 ausgeführt werden
kann.
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Nach
dem Beginn des Verfahrens in Schritt S0 wird zunächst in Schritt S1 festgestellt,
ob eine unzulässige
Bewegungsrichtung des Fahrzeugs vorliegt. Die Feststellung erfolgt
wie oben ausgeführt durch
die Feststellungseinrichtung 106.
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Im
folgenden Schritt S2 steuert die Bremsteuereinrichtung 105 zumindest
eine der Bremsvorrichtungen 101, 102, 103 und 104 so
an, dass diese eine Betriebsart einnimmt, bei der eine Selbstverstärkung der
Bremswirkung in die unzulässige
Bewegungsrichtung gegeben ist. Anschließend wird das Verfahren mit
Schritt S1 fortgeführt.
Wird in Schritt S1 ferner festgestellt, dass keine unzulässige Bewegungsrichtung
vorliegt, so wird das Verfahren ebenfalls mit einer Wiederholung
dieses Schritts fortgeführt.
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Die
vorgestellte Erfindung erhöht
den Fahrkomfort und die Verkehrssicherheit eines entsprechend ausgestatteten
Fahrzeugs. Ein Fahrzeugführer
ist nicht mehr gezwungen die Bremsen an einer Steigung permanent
zu betätigen
um ein Zurückrollen
des Fahrzeugs zu verhindern. Fährt
der Fahrzeugführer
wieder an der Steigung an, löst
sich die Keilbremse durch den Mitnahmeeffekt automatisch. Beim Einparken
schützt
die Erfindung den Fahrzeugführer
davor andere Gegenstände
wie benach barte Fahrzeuge, Personen oder Tiere anzufahren oder zu überrollen.
Dennoch kann in einer praktischen Ausführung vorgesehen sein, dem
Fahrzeugführer
das Aktivieren und Deaktivieren der Steuerung der Bremsanlage zu
ermöglichen.
Dies kann z.B. über
einen separaten Schaltknopf realisiert werden. Es können jedoch
auch bereits vorhandene Bedienelemente benutzt werden, wie beispielsweise
das Bremspedal, das die Rückrollsperre über ein
kurzes Antippen deaktivieren kann.
-
Bei
einer programmtechnischen Einrichtung der Bremssteuereinrichtung 105 wird
die Steuerung der Bremsvorrichtungen 101, 102, 103 und 104 vorzugsweise
mittels eines Computerprogramms realisiert, das auf einer zur Datenverarbeitung
ausgebildeten Einrichtung des Fahrzeugs ausgeführt wird, um ein, unter anderem
mit Bezug auf die 3 beschriebenes, Verfahren auszuführen. Die
zur Ausführung
des Verfahrens erforderlichen Anweisungen des Computerprogramms
können
in einer selbstständigen
körperlichen
Form, einem Computerprogrammprodukt bereitgestellt werden. Das Computerprogrammprodukt
ist dabei durch eine Abfolge physikalisch unterscheidbarer Zustände gekennzeichnet,
die durch eine zur Datenverarbeitung ausgebildete Einrichtung lesbar
und ausführbar
sind und ausgeführt die
Anweisungen des Computerprogramms bilden. Das Computerprogrammprodukt
kann die Form eines Datenträgers
mit den entsprechenden physikalisch unterscheidbaren Zuständen annehmen.
Es kann aber auch andere physikalische Erscheinungsformen annehmen,
beispielsweise eine Signalfolge auf einer Datenübertragungsleitung, wobei die,
die Signalfolge repräsentierenden
elektronischen Zustände
auf der Datenübertragungsleitung
bzw. dem Datenübertragungskanal,
die physikalisch unterscheidbaren Zuständen darstellen. Die Ausführung des
Computerprogramms führt
zur Ausbildung der Feststellungseinrichtung 106 und des
beschriebenen Teils der Bremssteuereinrichtung 105.
-
- 1
- aktive
Keilplatte
- 2
- passive
keilplatte
- 3
- Wälzlagerelemente
- 4
- Träger
- 5
- Reibbelag
- 6
- abzubremsender
Gegenstand
- 10
- Bremsvorrichtung,
Keilbremse
- 100
- Bremsanlage
- 101
- Bremsvorrichtung
- 102
- Bremsvorrichtung
- 103
- Bremsvorrichtung
- 104
- Bremsvorrichtung
- 105
- Bremssteuereinrichtung
- 106
- Feststellungseinrichtung
- 107
- Neigunssensor
- 108
- Ultraschallsensor
- 109
- Radar
- 110
- Wärmebildsensor
oder Wärmefühler
- 111
- Kamerasystem
mit Bildauswertung
- 112
- Lichtreflexionssensor
- S0–S2
- Verfahrensschritte