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Einleitung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb
einer elektromechanischen Feststellbremse für ein Fahrzeug,
insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit den in den Oberbegriffen
der unabhängigen Ansprüche genannten Merkmalen.
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Stand der Technik
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Es
ist bekannt, Fahrzeuge durch die Haltekraft einer Feststellbremse
gegen unbeabsichtigtes Wegrollen zu sichern. So beschreibt die
DE 102 30 007 A1 ein
Verfahren zur Regelung einer Feststellbremse einer elektromechanischen
Fahrzeugbremsanlage. Dabei wird bei betätigter Feststellbremse eine
Bremskraft oder eine von der Bremskraft abhängige Größe
gemessen und bei Abweichung von einem Sollwert die Bremskraft nachgestellt.
Dadurch wird vermieden, dass nach Betätigung der Feststellbremse
durch Abkühlung der Fahrzeugbremsanlage die das Fahrzeug
festhaltende Haltekraft sich ändert.
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Um
dieses Verfahren anwenden zu können, müssen die
für die Bremsensteuerung notwendigen elektrischen Systeme
des Fahrzeuges aktiv sein, selbst dann, wenn das Fahrzeug abgestellt
und vom Fahrzeugführer verlassen ist.
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Aufgabe und Lösung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb
einer elektromechanischen Feststellbremse für ein Fahrzeug
zur Verfügung zu stellen, mit der ein Wegrollen nach einem
Abstellen des Fahrzeugs zuverlässig verhindert wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen
genannten Merkmale gelöst.
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Dabei
beinhaltet das Fahrzeug eine Bremseinrichtung zur Aufbringung einer
Haltekraft auf das Fahrzeug, eine Messeinrichtung zur Erfassung
von Messgrößen,
eine Auswerteeinheit zum
Auswerten von Messdaten der Messeinrichtung,
sowie eine Stelleinheit
zur Aufbringung einer Zuspannkraft auf die Bremseinrichtung.
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Die
Auswerteeinheit ist in der Lage, Messgrößen der
Messeinrichtung zu verarbeiten und daraus abgeleitet der Stelleinheit
Signale zum Zuspannen der Bremseinrichtung zur Verfügung
zu stellen.
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Grundgedanke
der Erfindung ist es, dass während einer Betätigung
der elektromechanischen Feststellbremse die Stelleinheit in Abhängigkeit
von den mittels der Messeinrichtung erfassten Messgrößen
eine gegenüber der Betätigung erhöhte
oder reduzierte Zuspannkraft auf die Bremseinrichtung aufbringt.
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Dadurch
wird ein Wegrollen des Fahrzeuges zuverlässig selbst dann
verhindert, wenn die elektrischen Systeme des Fahrzeuges nach dem
Aufbringen der Zuspannkraft ausfallen sollten oder die Spannungsversorgung
des Fahrzeuges nach dem Abstellen abgeklemmt wird, da der momentane
Zustand des Fahrzeugs beim Abstellen und mögliche zu erwartende
Abweichungen beim Bemessen der auf die Bremseinrichtung aufzubringenden
Zuspannkraft berücksichtigt werden.
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Um
beim Betätigen der Feststellbremse festzustellen, ob es
sich dabei um eine Bremsung aus hoher Geschwindigkeit oder um ein
Anhalten aus niedriger Geschwindigkeit oder um ein Feststellen der
Bremse bei einem Stillstand des Fahrzeugs handelt, beinhalten die über
die Messeinrichtung erfassten Messgrößen die Geschwindigkeit
des Fahrzeuges.
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Liegt
diese beim Betätigen der Feststellbremse unter einem festgelegten
Schwellwert, wird von einem Anhaltevorgang aus niedriger Geschwindigkeit
bzw. von einem Festhalten bei einem Stillstand des Fahrzeugs ausgegangen.
In Folge werden in der Auswerteeinheit Auswertungen der übrigen Messgrößen
vorgenommen, um eine für die gegenwärtige Situation
und den vorherrschenden Umgebungsbedingungen bedarfsgerecht bemessene
Zuspannkraft, die auch mögliche zukünftig zu erwartende
Abweichungen berücksichtigt, auf die Bremseinrichtung aufzubringen.
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Liegt
dagegen die Geschwindigkeit des Fahrzeuges über einem festgelegten
Schwellwert, so kann die Betätigung der Feststellbremse
beispielsweise unbeabsichtigt oder als zusätzliches Notbremsmittel
erfolgen. Da diese Arten der Betätigung im allgemeinen
jeweils unterschiedliche Reaktionen in Bezug auf die Zuspannkraft
der Bremseinrichtung erfordern, können für eine
Entscheidung ebenfalls weitere Messgrößen gemessen
und ausgewertet werden. Wird nun beispielsweise eine Notsituation festgestellt,
kann die Zuspannkraft der Bremseinrichtung mit der maximal möglichen
Schnelligkeit und Stärke erfolgen, um, eventuell zusätzlich
zur Betriebsbremse, eine rasche Verzögerung des Fahrzeugs
zu gewährleisten.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung beinhalten die über die
Messeinrichtung erfassten Messgrößen die Schaltstellung
des Fahrzeuggetriebes, wobei es sich bei dem Getriebe um ein mechanisches
oder automatisches Getriebe handeln kann. Ist beispielsweise bei
einem mechanischen Getriebe ein Gang eingelegt oder steht bei einem
Automatengetriebe der Wählhebel auf Parkstellung, wird
zum sicheren Festhalten des Fahrzeuges eine geringere Zuspannkraft
für die Bremseinrichtung benötigt, als wenn sich
das Getriebe in Leerlaufstellung befinden würde, da ein
Teil der Haltekraft von der Motor-Getriebeeinheit übernommen
wird. Bei einem mechanischen Getriebe ist auch zu berücksichtigen,
in welchem Gang sich das gegen Wegrollen zu sichernde Fahrzeug befindet,
da sich aus der Wahl des eingelegten Ganges unterschiedliche Zuspannkräfte
für die Bremseinrichtung ergeben können, um die
für ein sicheres Festhalten des Fahrzeuges benötigte
Haltekraft zu gewährleisten. So kann die Zuspannkraft für die
Bremseinrichtung geringer sein, wenn sich das Schaltgetriebe beispielsweise
in einem niedrigen Gang befindet, da ein eingelegter kleiner Gang
mit hoher Übersetzung zu einer stärkeren Hemmung
der Motor-Getriebeeinheit führt als ein eingelegter großer Gang
mit niedriger Übersetzung.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beinhalten
die über die Messeinrichtung erfassten Messgrößen
den Beladungszustand des Fahrzeugs sowie die Fahrzeugneigung des
gegen Wegrollen zu sichernden Fahrzeugs. Abhängig von diesen
Messgrößen, die in der Auswerteeinheit entsprechend
bewertet werden, wird beim Betätigen der Feststellbremse
die Stelleinheit zur Aufbringung einer auf die jeweilige Situation
angepassten Zuspannkraft auf die Bremseinrichtung angesteuert, um
die Haltekraft für das Fahrzeug zu gewährleisten.
Beispielsweise benötigt ein voll beladenes, an einer Steigung
oder einem Gefälle abgestelltes Fahrzeug aufgrund der wirkenden
Hangabtriebskraft eine größere Haltekraft als
wenn es mit der gleichen Beladung auf einer Ebene abgestellt wäre.
Ebenso benötigt ein Fahrzeug, das beispielsweise mit voller
Zuladung versehen an einem Hang abgestellt wird, eine höhere Haltekraft
als wenn es mit geringerer Zuladung an dem gleichen Hang abgestellt
wäre.
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Neben
der schonenden Materialbeanspruchung der Bremseinrichtung durch
die Vermeidung zu starker Zuspannkräfte ergeben sich weitere
Vorteile. Beispielsweise ermöglicht eine wohldosierte Zuspannkraft
ein besonders ruckfreies, aber dennoch sicheres Anfahren an Steigungen,
wenn die Feststellbremse gelöst wird.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beinhalten die über
die Messeinrichtung erfassten Messgrößen die Temperatur
der Bremseinrichtung des Fahrzeuges. Der Bereich, in dem die Temperatur
erfasst wird, befindet sich dabei vorzugsweise in der Nähe
der Bauteile, die für die Aufbringung der Zuspannkraft
dienen. Wird beispielsweise die Bremseinrichtung sowohl als Betriebs-
als auch als Feststellbremse benutzt, können nach einem
längeren Bremsvorgang während der Fahrt Teile
der Bremseinrichtung sehr hohe Temperaturen aufweisen. Da eine heiße
Bremse beim Abkühlvorgang an Zuspannkraft verliert, muss
bei einem Betätigen der Feststellbremse die tatsächlich
aufzubringende Zuspannkraft höher gewählt werden,
als dies auf Grund der übrigen, für die Bemessung
der Haltekraft herangezogenen Messgrößen der Fall
wäre.
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So
erfasst bei einer Betätigung der Feststellbremse die Messeinrichtung
neben anderen Messgrößen auch die Temperatur der
Bremseinrichtung, welche anschließend in der Auswerteeinheit
mit den Kennwerten eines Bremsentemperaturmodells verglichen werden,
die vorzugsweise in einem elektronischen Speicher abgelegt sind.
Abhängig davon werden der Stelleinheit Signale zur Verfügung
gestellt, um die Zuspannkraft auf die Bremseinrichtung so hoch einzustellen,
dass nach einem Abkühlen der Bremse immer noch eine ausreichende
Haltekraft vorhanden ist, um ein Wegrollen des Fahrzeugs sicher
zu vermeiden.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung wird eine resultierende
Zuspannkraft auf die Bremseinrichtung aufgebracht, die aus einer Überlagerung
von einzelnen Zuspannkräften gebildet wird.
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In
einer möglichen Darstellung ergibt sich die gesamte, auf
die Bremseinrichtung aufzubringende Zuspannkraft als Addition der
jeweiligen einzelnen Zuspannkräfte, die sich aus den über
die Messeinrichtung erfassten Messgrößen ergeben.
Beispielsweise benötigt das Fahrzeug für eine
ausreichende Haltekraft in seinem aktuellen Beladungszustand auf einer
Neigung die Zuspannkraft FN, die aber bei
einem eingelegten Gang um die die Zuspannkraft FG verringert werden
kann. Nach Messung der Temperatur an der Bremseinrichtung ergibt
sich über ein zugehöriges Bremsentemperaturmodell
beispielsweise ein Erhöhungswert FT.
Die gesamte Zuspannkraft FZ ergibt sich
in dieser Betrachtung als Summe der einzelnen Zuspannkräfte
FZ = FN – FG + FT.
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Daneben
sind aber auch komplexe, beispielsweise linear gewichtete oder nichtlineare
Formen der Überlagerung von einzelnen Zuspannkräften
zur Ermittelung der resultierenden Zuspannkraft möglich.
Diese werden bevorzugt eingesetzt, um die Sicherheit für
eine Komponente der Zuspannkraft zu erhöhen. Wird beispielsweise
das Fahrzeug im abgestellten Zustand häufig bis zum zulässigen
Gesamtgewicht beladen, was durch statistische Auswertung des Beladungszustandes
vor dem Abstellen beziehungsweise nach dem Anfahren ermittelbar
ist, kann der für die Beladung zuständige Teil
der Zuspannkraft stärker gewichtet werden, um die hohe
Beladung, die im allgemeinen erst nach dem Aufbringen der resultierenden
Zuspannkraft auf die Bremseinrichtung erfolgt, zu berücksichtigen.
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Es
gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden
Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden.
Dazu ist einerseits auf die untergeordneten Ansprüche und andererseits
auf die nachfolgende Erläuterung einer Ausführungsform
zu verweisen. Es sollen auch die vorteilhaften Ausgestaltungen einbezogen
sein, die sich aus einer beliebigen Kombination der Unteransprüche
ergeben.
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Im
Sinne einer weiterführenden kosteneffizienten Umsetzung
kann das erfindungsgemäße Verfahren auf bereits
im Fahrzeug vorhandene Messeinrichtungen zur Umfelderfassung, wie
beispielsweise Beschleunigungssensoren, Neigungssensoren, Wegesensoren,
vornehmlich an Federelementen, oder Temperatursensoren, vorzugsweise
im Bereich der Bremseinrichtung, zurückgreifen.
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Beschreibung
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Im
Folgenden soll anhand der Zeichnungen ohne Beschränkung
der Allgemeinheit eine Ausführungsform der Erfindung näher
erläutert werden, wobei
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1 eine
schematische Darstellung einer elektromechanischen Feststellbremse,
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2 und 3 Flussdiagramme
zur Ansteuerung einer Bremseinrichtung zeigen.
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In 1 beinhaltet
die elektromechanische Feststellbremse zumindest eine Messeinrichtung
zur Erfassung von Messgrößen (1), eine
Auswerteeinheit (2) und eine Stelleinheit (3)
zum Aufbringen einer Zuspannkraft auf eine Feststellbremseinrichtung
(4), die in der Zeichnung als Trommelbremsenpaar mit nicht näher
dargestellten Spreizschlössern dargestellt ist. Neben der
Feststellbremseinrichtung (4) ist in der vorliegenden Ausführungsform
auch eine Betriebsbremseinrichtung (5) vorhanden. Die Messeinrichtung
zur Erfassung von Messgrößen (1) ist über
mindestens eine Signalleitung (6) mit der Auswerteeinheit
(2), diese wiederum über mindestens eine Signalleitung
(6') mit der Stelleinheit (3) verbunden. Die Stelleinheit
(3) ist in der Lage, über mindestens eine Steuerleitung
(7) auf die Feststellbremseinrichtung (4) einzuwirken
und situationsbedingt in Abhängigkeit von den, mittels
der Messeinrichtung (1) erfassten Messgrößen
eine gegenüber der Betätigung erhöhte
oder reduzierte Zuspannkraft auf die Feststellbremseinrichtung (4)
aufzubringen.
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In 2 ist
ein Flussdiagramm zur Bestimmung einer gegenüber der Betätigung
erhöhte oder reduzierte, bedarfsgerecht bemessenen Zuspannkraft
auf eine Feststellbremseinrichtung (4) eines Fahrzeuges
dargestellt. Wird die Feststellbremse betätigt (8),
erfolgt die Messung der Fahrzeuggeschwindigkeit (9) mittels
der Messeinrichtung (1). Danach wird die gemessene Geschwindigkeit
mit einem Schwellwert verglichen (10). Ist die gemessene
Geschwindigkeit kleiner als der Schwellwert, geht die Auswerteeinheit
(2) von einem Anhaltevorgang aus niedriger Geschwindigkeit
bzw. von einem Festhalten des Fahrzeugs bei einem Stillstand aus.
Anschließend wird ebenfalls in der Auswerteeinheit (2) überprüft,
welche Schaltstellung das Fahrzeuggetriebe aufweist (11).
Daneben werden die aktuelle Fahrzeugbeladung, die am Ort des Fahrzeugs
vorherrschende Neigung, sowie die Temperatur der Feststellbremseinrichtung
(4) mittels der Messeinrichtung (1) bestimmt (12, 13).
Entsprechend der Messwerte bestimmt die Auswerteeinheit (2)
bedarfsgerecht die resultierende Zuspannkraft auf die Feststellbremseinrichtung
(4) als Funktion der Schaltstellung des Getriebes, der
Fahrzeugbeladung und -Neigung sowie der Temperatur der Feststellbremseinrichtung (4),
(14). Diese gegenüber der Betätigung
erhöhte oder reduzierte Zuspannkraft wird mittels der Stelleinheit
(3) auf die Feststellbremseinrichtung (4) aufgebracht.
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In 3 ist
ein Flussdiagramm zur Bestimmung einer Zuspannkraft auf eine Bremseinrichtung eines
Fahrzeuges dargestellt, falls die über die Messeinrichtung
(1) ermittelte Fahrzeuggeschwindigkeit größer
oder gleich einem Schwellwert ist (10, 2 sowie 16, 3).
Wird eine Notsituation festgestellt (17), kann die Zuspannkraft
der Feststellbremseinrichtung (4) mit der maximal möglichen
Schnelligkeit und Stärke erfolgen (18), um eine
rasche Verzögerung des Fahrzeugs zu gewährleisten.
Ist keine Notsituation vorhanden, kann auf die Feststellbremseinrichtung
(4) eine mittlere Zuspannkraft aufgebracht werden, mit
der das Fahrzeug dann abgebremst wird (19). Das Aufbringen
der Zuspannkraft auf die Feststellbremseinrichtung (4)
kann dabei zusätzlich zur Aktivierung der Betriebsbremseinrichtung
(5) erfolgen. Zyklisch wird nun während des Abbremsvorganges
weiterhin die Fahrzeuggeschwindigkeit gemessen, bis sie unter dem
definierten Schwellwert liegt (20, 21). Sobald
dies der Fall ist, wechselt der Ablauf zu der in 2 mit 11 bezeichneten
Anweisung, um mit der Ermittelung der Schaltstellung des Fahrzeuggetriebes
weiter fortzufahren.
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- 1
- Messeinrichtung
- 2
- Auswerteeinheit
- 3
- Stelleinheit
zum Aufbringen einer Zuspannkraft
- 4
- Feststellbremseinrichtung
- 5
- Betriebsbremseinrichtung
- 6
- Signalleitungen
- 7
- Steuerleitungen
- 8
bis 21
- Positionen
Flussdiagramm
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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