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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Parkbremse für Fahrzeuge.
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Elektrische
Parkbremsen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen
Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise sind elektrische Parkbremsen
vom Typ Motor-on-Calliper bekannt, welche auf einer Hinterachse
an jeder Radbremse Aktuator mit Elektromotor aufweisen. Hierbei
ist für
beide Elektromotoren ein gemeinsames Steuergerät vorgesehen. Dieses Steuergerät beinhaltet
die Aufbereitung des Fahrerwunsches (Verzögerung der Fahrgeschwindigkeit
bzw. Fahrzeughalten im Parkvorgang) sowie die Logik (Stillstandsmanagement,
Koordination mit anderen Systemen und die Regelung der Zuspannkraft
an den Radbremsen) und die Ansteuerung der Elektromotoren.
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße elektrische
Parkbremse mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 weist demgegenüber den
Vorteil auf, dass jeder am Rad zugeordneten Parkbremseinheit eine
separate Steuerung zugewiesen ist. Mit anderen Worten sind jedem
an einer Radbremse angeordneten Aktuator ein separates Steuergerät zugeordnet.
Dabei sind die beiden Aktuatoren an zwei einander gegenüberliegenden
bzw. entgegengesetzten Fahrzeugrädern der
gleichen Achse angeordnet. Hierdurch wird zum einen eine Redundanz
für die
elektrische Parkbremse sichergestellt, da auch bei Ausfalle eines
der Steuergeräte
das Fahrzeug mit dem anderen Steuergerät und dem zugehörigen Aktor
durch die Parkbremse gehalten werden kann. Hierbei funktioniert
die Parkbremse zwar nur an einem Rad, dies ist jedoch zum Halten
des Fahrzeugs ausreichend. Ferner können durch das Vorsehen von
radzugeordneten Steuergeräten
die funktionalen Eigenschaften wie z. B. kleine Systemreaktionszeiten,
höhere
Stellgenauigkeit und geringere Geräusche verbessert werden.
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Die
Unteransprüche
zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Um
einen möglichst
kompakten und kleinbauenden Aufbau aufzuweisen, sind die radzugeordneten
Steuergeräte
an den ihnen zugeordneten Aktuatoren unmittelbar angebaut. Ferner
kann durch die Anordnung der Steuergeräte an den ihnen zugeordneten
Aktuatoren eine kurze Systemreaktionszeit durch eine lokale Zuspann-Kraftregelung
erreicht werden. Die Reduktion des Leistungswiderstands aufgrund
einer Verkürzung
von Leitungen von und zum Aktuator sowie eine Reduktion von elektrischen Trennstellen
können
höhere
Klemmkräfte
während der
Aktivierung der elektrischen Parkbremse erreicht werden.
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Besonders
bevorzugt sind die beiden angesteuerten Aktuatoren jeweils Parkbremsaktuatoren (Feststellbremsaktuatoren),
wobei die beiden Parkbremsaktuatoren an einander gegenüberliegenden Rädern einer
Fahrzeugachse, insbesondere der hinteren Fahrzeugachse, angebracht
sind.
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Um
geringere thermische Belastungen für das Steuergerät zu ermöglichen,
sind die radzugeordneten Steuergeräte jeweils unmittelbar an einem Bremssattel
angeordnet. Der Bremssattel weist dabei eine große Masse auf, so dass eine
Wärmeentwicklung
im Steuergerät
schnell und sicher abgeleitet werden kann.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst
die elektrische Parkbremse ferner ein drittes systemzugeordnetes
Steuergerät,
welches die beiden radzugeordneten Steuergeräte ansteuert. Somit sind zwei
Steuergeräte
direkt an den Radbremsen angeordnet und ein drittes Steuergerät steuert
die beiden radzugeordneten Steuergeräte. Dadurch kann eine funktionale
Integrierbarkeit der elektrischen Parkbremse in bestehende elektronische
Systeme des Fahrzeugs, wie z. B. Bremssteuerungssysteme und Fahrassistenzsysteme,
erleichtert werden. Hierdurch kann auch eine Modularisierung der
Systeme erreicht werden, so dass insbesondere eine einfache Anpassung an
unterschiedliche Fahrzeughersteller möglich ist. Beispielsweise kann
eine Modularisierung derart durchgeführt werden, dass eine Trennung
zwischen einer Aufbereitung eines Fahrerwunsches durch das dritte
Steuergerät
erfolgt und die restlichen Systemfunktionen der elektrischen Parkbremse
jeweils in den radzugeordneten Steuergeräten erfolgt.
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Besonders
bevorzugt umfasst jedes der radzugeordneten Steuergeräte wenigstens
eine Leistungselektronik, einen Bus-Treiber und Logikschaltungen.
Insbesondere durch den Einsatz von Halbleiter-Schaltern können kürzere Systemreaktionszeiten bei
der Ansteuerung der Aktuatoren erreicht werden. Ferner können dadurch
bessere Stellgenauigkeiten und eine höhere Dynamik des Verzögerungsvorgangs
erhalten werden.
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Die
gegebenenfalls getaktete Motoransteuerung mittels einer Halbleiterendstufe
erzeugt ferner ein geringeres Geräusch während des Betriebs der elektrischen
Radbremse.
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Vorzugsweise
ist die Leistungselektronik der radzugeordneten Steuergeräte am Bremssattel und/oder
am Parkbremsaktuator der jeweiligen Parkbremse angebracht. Dadurch
wird eine Reduzierung der thermischen Belastung der Leistungselektronik aufgrund
großer
Bremssattelmassen bzw. großer
Aktuatormassen erreicht.
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Besonders
bevorzugt ist die elektrische Parkbremse eine reine Feststellbremse,
bei welcher eine Betriebsbremse des Fahrzeugs durch eine hydraulische
Bremsanlage realisiert ist. Die elektrische Parkbremse ist somit
vom Typ Motor-on-Calliper.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst
die Leistungselektronik ferner Feldeffekttransistoren.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfassen
die radzugeordneten Steuergeräte
der elektrischen Parkbremse Microcontroller.
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Um
einen Diebstahl des Fahrzeugs zu verhindern, ist jedes der Steuergeräte derart
ausgelegt, dass das Steuergerät
nur nach Übermittlung
eines vorbestimmten Codes aktivierbar ist. Hierdurch kann verhindert
werden, dass beispielsweise durch eine direkte Brems-Bestromung
der Aktuatoren von außen
ein Öffnen
der geschlossenen Parkbremse möglich
ist. Somit kann die elektrische Parkbremse eine Diebstahlverhinderungsfunktion übernehmen,
so dass beispielsweise andere aufwendige Diebstahlsicherungen des
Fahrzeugs, z. B. ein Lenkradschloss o. Ä., entfallen können. Ferner
kann durch die Codierung der Steuergeräte auch verhindert werden,
dass beispielsweise Bauteile aus gestohlenen Fahrzeugen in anderen
Fahrzeugen eingebaut werden, da die jeweilige Codierung fahrzeugspezifisch
ist. Auch kann bei Verwendung der elektrischen Parkbremse beispielsweise
eine Sperrklinke bei Automatikgetrieben entfallen, wenn eine aktorintegrierte
Ansteuerung mit anderen im Fahrzeug vorhandenen Steuergeräten erfolgt.
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Das
dritte Steuergerät
ist vorzugsweise ein ESP-Steuergerät oder ein Getriebe-Steuergerät oder ein
Motor-Steuergerät
oder ein ABS-Steuergerät (ABS
= Anti-Blockier-System) oder ein ASR-Steuergerät (ASR = Anti-Schlupf-Regelung)
oder ein DCU-Steuergerät
(DCU = Domain Control Unit). Das dritte Steuergerät kann auch
irgendein anderes im Fahrzeug vorhandenes Steuergerät sein,
welches zusätzlich
noch die Funktion der Ansteuerung der radzugeordneten Steuergeräte der elektrischen Parkbremse übernimmt.
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Die
elektrische Parkbremse umfasst somit wenigstens zwei intelligente
Radaktuatoren, welchen jeweils ein Steuergerät zugeordnet ist. Die zugeordneten
Steuergeräte
umfassen vorzugsweise Leistungsendstufen und einen Multifunktionschip
sowie gegebenenfalls auch einen Mikrocontroller. Alle Komponenten
sind dabei vorzugsweise in einem Gehäuse des Aktuators an jeder
Fahrzeugseite integriert. Ferner können weitere Funktionen der
Steuergeräte
auch in bereits bestehenden Steuergeräten integriert werden. Eine
Kommunikation zwischen den bestehenden Steuergeräten und den radzugeordneten
Steuergeräten
kann dabei über
eine serielle Schnittstelle und gegebenenfalls wenige weitere Leitungen,
wie z. B. eine Enable-Leitung und eine Status-Leitung, die den Tasterstatus
eines Tasters zur Aktivierung der elektrischen Parkbremse anzeigt, ausgeführt sein
(insbesondere LIN, PSI/PAS, CAN, FlexRay).
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Zeichnung
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im
Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische Darstellung einer elektrischen Parkbremse gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 eine
schematische Darstellung einer elektrischen Parkbremse gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und
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3 eine
schematische Darstellung einer elektrischen Parkbremse gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 1 eine elektrische
Parkbremse 1 gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Detail beschrieben.
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Die
elektrische Parkbremse 1 umfasst ein erstes Steuergerät 2 und
ein zweites Steuergerät 3, welche
jeweils einem Rad an einer Hinterachse 8 zugeordnet sind.
Das erste Steuergerät 2 ist
unmittelbar an einem ersten Aktuator 4 angeordnet. Der
erste Aktuator 4 ist ein Elektromotor, welcher mechanische Bauteile
einer ersten Radbremse 6 betätigt, um die Radbremse in Eingriff
oder außer
Eingriff zu bringen. Das zweite Steuergerät 3 ist unmittelbar
an einem zweiten Aktuator 5 angeordnet, welcher gleich
wie der erste Aktuator 4 aufgebaut ist und mechanische Bauteile
einer zweiten Radbremse 7 betätigt. Das erste Steuergerät 2 ist über eine
Leitung 11 mit einem dritten Steuergerät 10 verbunden und
das zweite Steuergerät 3 ist
eine Leitung 12 ebenfalls mit dem dritten Steuergerät 10 verbunden.
Das dritte Steuergerät 10 ist
in diesem Ausführungsbeispiel
ein Steuergerät
für ein
elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP),
welches schon im Fahrzeug vorhanden ist. Das dritte Steuergerät 10 übernimmt
dabei eine Erfassung eines Fahrerwunsches, d. h. wenn ein Fahrer
einen Taster oder Schalter betätigt,
um eine Parkbremse zu aktivieren bzw. zu deaktivieren, und umfasst
ferner eine Logik für
die elektrische Parkbremse. Das erste Steuergerät 2 und das zweite
Steuergerät 3 sind
gleich aufgebaut und umfassen jeweils einen Mikrocontroller, einen
Multifunktions-Chip (ASCI) sowie Leistungsendstufen. Dadurch können die beiden
Steuergeräte 2, 3 eine
Kraft und eine Leistung der elektrischen Parkbremse regeln. Eine
Stromversorgung des ersten und zweiten Aktuators 4, 5 erfolgt dabei über eine
Leitung 13 von einer Batterie 9 aus.
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Die
für die
elektrische Parkbremse 1 notwendigen zusätzlichen
Funktionen, welche im dritten Steuergerät 10 angeordnet sind,
werden entweder von schon bereits vorhandenen Bauteilen im ESP-Steuergerät übernommen
oder es sind lediglich zusätzliche
Schnittstellen, z. B. eine serielle Schnittstelle zu einem Taster
zur Erfassung des Fahrerwunsches und zur Ausgabe eines Systemzustandes,
beispielsweise einer Parkbremsleuchte im Fahrzeuginneren, ausgestattet.
Die Kommunikation zwischen dem dritten Steuergerät 10 und dem ersten
bzw. zweiten Steuergerät 2, 3 kann
dabei über
LIN, PSI/PAS, CAN oder FlexRay erfolgen.
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Durch
die Anordnung des ersten und zweiten Steuergeräts unmittelbar am ersten bzw.
zweiten Aktuator kann somit einerseits eine thermische Anbindung
der Steuergeräte
an eine große
Aktuatormasse erreicht werden, so dass die Gefahr thermischer Schädigungen
der Steuergeräte
reduziert ist. Ferner kann durch die unmittelbare Anordnung der
Steuergeräte
an den Radbremsen eine Verkürzung
von Leitungen erreicht werden. Darüber hinaus ist eine einfache Modularisierung
des Parkbremssystems möglich,
so dass beispielsweise je nach Fahrzeugtyp lediglich eine Logik
für die
elektrische Parkbremse im dritten Steuergerät 10 geändert werden
muss. Die Anordnung unmittelbar am ersten bzw. zweiten Aktuator
ermöglicht
ferner, dass das erste Steuergerät bzw.
das zweite Steuergerät
unmittelbar im Aktuatorgehäuse
untergebracht werden kann. Durch die Verwendung von Halbleiter-Schaltern
an Stelle von Relais-Ansteuerungen
der Aktuatoren 4, 5 können kürzere Systemreaktionszeiten
und eine bessere Stellgenauigkeit sowie eine höhere Dynamik des Verzögerungsvorganges
erreicht werden. Auch ist eine Geräuschentwicklung reduziert.
Ferner können durch
eine Reduktion des Leistungswiderstands aufgrund einer Verkürzung der
Leitung zu den Aktuatoren 4, 5 höhere Klemmkräfte realisiert
werden. Ferner kann eine Erhöhung
einer Verfügbarkeit
der elektrischen Parkbremse 1 erreicht werden, da auch
bei Ausfall eines Aktuators oder eines Steuergeräts immer noch die Ansteuerung
des anderen Aktuators möglich
ist.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 2 eine elektrische
Parkbremse 1 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Detail beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel
entspricht dabei im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied
zum ersten Ausführungsbeispiel
beim zweiten Ausführungsbeispiel die
Erfassung eines Fahrerwunsches, d. h. ob ein Parkbremse aktiviert
oder deaktiviert werden soll, mittels eines separaten vierten Steuergerätes 14 erfolgt.
Somit umfasst das dritte Steuergerät lediglich noch eine Logik
für die
elektrische Parkbremse. Das vierte Steuergerät 14 ist dabei über eine
Leitung 15 mit dem dritten Steuergerät 10 verbunden. Ansonsten
entspricht dieses Ausführungsbeispiel
dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel,
so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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3 zeigt
eine elektrische Parkbremse 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile
sind dabei wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie im vorhergehenden
Ausführungsbeispiel bezeichnet.
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Das
dritte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied
zum ersten Ausführungsbeispiel beim
dritten Ausführungsbeispiel
im dritten Steuergerät 10 zusätzlich noch
der Kraftregler integriert ist. Dabei erfasst und überträgt das erste
Steuergerät 2 bzw.
das zweite Steuergerät 3 die
für die
Kraftschätzung
erforderlichen Motorzustandsgrößen des
ersten bzw. zweiten Aktuators (Elektromotors) der Radbremsen, wie
beispielsweise Drehzahl, Stromaufnahme, Spannung oder Temperatur
an dem im dritten Steuergerät 10 integrierten
Kraftregler. Die hierfür in
dem ersten bzw. zweiten Steuergerät erforderliche Logik kann
dabei in einem Mikrocontroller oder auch nur in einem ASIC implementiert
sein. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel,
so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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Hinsichtlich
der beschriebenen Ausführungsbeispiele
sei angemerkt, dass selbstverständlich
das dritte Steuergerät
an Stelle eines ESP-Steuergeräts grundsätzlich auch
ein beliebiges anderes Steuergerät
im Fahrzeug sein kann, wie beispielsweise ein Getriebe-Steuergerät oder ein
Motor-Steuergerät oder ein
ABS-Steuergerät
(ABS = Antiblockiersystem) oder ein ASR-Steuergerät (ASR =
Antischlupfregelung).