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Die Erfindung bezieht sich auf ein Regel- bzw. Steuergerät für eine Feststellbremse in einem Fahrzeug.
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Stand der Technik
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Bekannt sind Feststell- bzw. Parkbremsen zum Festsetzen des Fahrzeugs im Stillstand. Beispielsweise in der
DE 103 61 042 B3 wird eine elektromechanische Feststellbremse beschrieben, die als Aktuator einen elektrischen Bremsmotor aufweist, bei dessen Betätigung zum Erzeugen einer Klemmkraft ein Bremskolben, welcher Träger eines Bremsbelages ist, axial in Richtung auf eine Bremsscheibe verstellt wird. Der Bremsmotor wird bis zum Erreichen einer Zielklemmkraft betätigt, deren Höhe von der Straßenneigung abhängig sein kann, auf der das Fahrzeug abgestellt ist. Die tatsächliche Klemmkraft kann aus dem Motorstrom abgeleitet werden, welcher sensorisch ermittelt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen die Motorstrommessung in einer elektromechanischen Feststellbremse mit elektrischem Bremsmotor zu überwachen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die Feststellbremse in einem Fahrzeug ist elektromechanisch ausgebildet und umfasst einen elektrischen Bremsmotor, über den eine Klemmkraft erzeugbar ist. Hierbei wird die Rotationsbewegung des Bremsmotors in eine axiale Stellbewegung eines Stellglieds übertragen, bei dem es sich üblicherweise um eine Spindel handelt, die einen Bremskolben, welcher Träger eines Bremsbelages ist, axial gegen eine Bremsscheibe drückt.
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Es kann zweckmäßig sein, die Feststellbremse mit einer Zusatzbremsvorrichtung zu versehen, um bedarfsweise zusätzlich zur elektromechanischen Klemmkraft, die auf den elektrischen Bremsmotor zurückgeht, auch über die Zusatzbremsvorrichtung einen Klemmkraftanteil bereitzustellen. Bei der Zusatzbremsvorrichtung handelt es sich insbesondere um die hydraulische Fahrzeugbremse des Fahrzeugs, deren Hydraulikdruck auf den Bremskolben wirkt.
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Die Feststellbremse weist zwei separate elektrische Bremsmotoren auf, die jeweils an den Radbremsen links und rechts an einer gemeinsamen Achse auf die Bremsscheibe wirken. Die Elektromotoren verstellen ein Stellglied axial, bei dem es sich üblicherweise um eine Spindel handelt, wobei das Stellglied den Bremskolben mit dem Bremsbelag gegen die Bremsscheibe drückt.
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Zur Ansteuerung der beiden Bremsmotoren weist das Regel- bzw. Steuergerät eine Ansteuerschaltung auf, wobei jedem Bremsmotor jeweils eine Ansteuerungseinheit der Ansteuerschaltung zugeordnet ist. Die Ansteuerungseinheiten sind beispielsweise als H-Brücke ausgeführt und können jeweils mehrere, insbesondere vier Transistoren umfassen.
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Die beiden Ansteuerungseinheiten weisen jeweils eine Messeinrichtung zur Ermittlung der Motorspannung bzw. des Motorstroms auf und sind zwischen einer Parallelschaltung und einer Reihenschaltung umschaltbar. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass grundsätzlich genau eine Messeinrichtung pro Ansteuerungseinheit für eine zuverlässige Ermittlung der Motorspannung bzw. des Motorstroms in jedem elektrischen Bremsmotor ausreicht Durch die reduzierte Anzahl der Messeinrichtungen ist auch nur eine entsprechend begrenzte Anzahl von Analog-Digital-Eingängen an einem Controller des Regel- bzw. Steuergerätes erforderlich.
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Bei Messung in Reihenschaltung der Ansteuerungseinheiten stehen zwei Messwerte – jeweils einer pro elektrischer Bremsmotor – zur Verfügung. Aufgrund der Reihenschaltung liegt an den Messeinrichtungen, welche insbesondere als Messwiderstand ausgeführt sind, der gleiche Strom an, was einen direkten Vergleich zwischen den Messeinrichtungen ermöglicht. Insbesondere Fehlfunktionen an einer Messeinrichtung können hierdurch besser delegiert werden.
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Darüber hinaus kommt der Reihenschaltung der Ansteuerungseinheiten ein weiterer Vorteil zu. In Reihenschaltung der elektrischen Bremsmotoren verteilt sich die Spannung gleichmäßig auf beide Bremsmotoren und reduziert sich die Bordnetzbelastung. Erfolgt die Reihenschaltung während des Einschaltens der elektrischen Bremsmotoren, wird der Einschaltstrom der beiden Motoren nahezu halbiert, die Bremsmotoren laufen näherungsweise mit der halben Drehzahl. Zugleich läuft über die beiden Messeinrichtungen der gleiche Strom, so dass Abweichungen detektiert und in einem Fehlersignal weiterverarbeitet werden können. Gegebenenfalls führt eine Fehlermeldung im Falle einer unzulässig hohen Abweichung zwischen den Motorströmen zu einer Systemdegradierung bzw. zu einer Fahrerwarnung.
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Die Ermittlung von Fehlfunktionen der Strommesseinrichtung mit in Reihe geschalteten Ansteuerungseinheiten erfolgt bevorzugt während des Zuspannvorgangs, insbesondere während des Zuspannens der Feststellbremse, bei dem die Klemmkraft aufgebaut wird. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine Ermittlung Fehlfunktionen der Strommesseinrichtung während des Lösens der Feststellbremse mit einem einhergehenden Klemmkraftabbau.
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Die Reihenschaltung der elektrischen Bremsmotoren kann während einer Aufbauphase der Klemmkraft erfolgen, was den Vorteil hat, dass der Strom in den Bremsmotoren bereits auf einen höheren Wert angestiegen ist und damit einen geringeren Messfehler als bei kleinen Strömen aufweist. Möglich ist auch eine Messung mit dem Erreichen der Zielklemmkraft, mit dem Vorteil, dass die Überwachung der Strommesseinrichtung in einem der Zielklemmkraft entsprechenden Messbereich stattfindet.
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Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung, bei dem die Belastung des Bordnetzes im Fahrzeug reduziert ist, wird während eines Einstellvorganges der Feststellbremse zwischen der Parallelschaltung und der Reihenschaltung der beiden Ansteuerungseinheiten umgeschaltet Hierbei können die Vorteile von Parallel- bzw. Reihenschaltung auf die aktuelle Situation in bestmöglicher Weise angepasst werden. So ist es insbesondere zweckmäßig, während des Anlaufvorganges, also zu Beginn eines Einstellvorganges, die Ansteuerungseinheiten in Reihe zu schalten, was zum einen ein gleichmäßiges, sanftes Anlaufen der elektrischen Bremsmotoren ermöglicht und zum anderen aufgrund des reduzierten Stroms die Bordnetzbelastung herabsetzt. Die Reihenschaltung während des Anlaufvorganges besteht zweckmäßigerweise zumindest während eines Zuspannvorganges, gegebenenfalls aber auch während eines Lösevorganges der Feststellbremse.
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Nach Abschluss des Anlaufvorganges werden die Ansteuerungseinheiten vorteilhafterweise parallel geschaltet, um eine hohe Leistung in den elektrischen Bremsmotoren generieren zu können. Insbesondere während des Zuspannvorganges ist dadurch gewährleistet, dass die geforderte Zielklemmkraft erreicht wird.
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Grundsätzlich kann die Reihen- bzw. Parallelschaltung während der verschiedenen Phasen beim Zuspann- bzw. Lösevorgang auch für die Strom- bzw. Spannungsmessung genutzt werden, die immer dann durchgeführt wird, wenn die Ansteuerungseinheiten in Reihe geschaltet sind.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 einen Schnitt durch eine elektromechanische Feststellbremse für ein Fahrzeug, bei der die Klemmkraft über einen elektrischen Bremsmotor erzeugt wird,
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2 eine Ansteuerschaltung mit zwei als H-Brücken ausgeführten Ansteuerungseinheiten für je einen Bremsmotor, dargestellt in Reihenschaltung,
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3 die Ansteuerschaltung gemäß 2 in Parallelschaltung,
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4 ein Schaubild mit dem zeitabhängigen Verlauf des Stroms, der Spannung und der Motordrehzahl beim Zuspannvorgang der Feststellbremse.
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In 1 ist eine elektromechanische Feststellbremse 1 zum Festsetzen eines Fahrzeugs im Stillstand dargestellt. Die Feststellbremse 1 umfasst einen Bremssattel 2 mit einer Zange 9, welche eine Bremsscheibe 10 übergreift Als Stellglied weist die Feststellbremse 1 einen Elektromotor als Bremsmotor 3 auf, der eine Spindel 4 rotierend antreibt, auf der ein Spindelbauteil 5 drehbar gelagert ist. Bei einer Rotation der Spindel 4 wird das Spindelbauteil 5 axial verstellt Das Spindelbauteil 5 bewegt sich innerhalb eines Bremskolbens 6, der Träger eines Bremsbelags 7 ist, welcher von dem Bremskolben 6 gegen die Bremsscheibe 10 gedrückt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe 10 befindet sich ein weiterer Bremsbelag 8, der ortsfest an der Zange 9 gehalten ist.
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Innerhalb des Bremskolbens 6 kann sich das Spindelbauteil 5 bei einer Drehbewegung der Spindel 4 axial nach vorne in Richtung auf die Bremsscheibe 10 zu bzw. bei einer entgegen gesetzten Drehbewegung der Spindel 4 axial nach hinten bis zum Erreichen eines Anschlags 11 bewegen. Zum Erzeugen einer Klemmkraft beaufschlagt das Spindelbauteil 5 die innere Stirnseite des Bremskolbens 6, wodurch der axial verschieblich in der Feststellbremse 1 gelagerte Bremskolben 6 mit dem Bremsbelag 7 gegen die zugewandte Stirnfläche der Bremsscheibe 10 gedrückt wird.
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Die Feststellbremse kann erforderlichenfalls von einer hydraulischen Fahrzeugbremse unterstützt werden, so dass sich die Klemmkraft aus einem elektromotorischen Anteil und einem hydraulischen Anteil zusammensetzt. Bei der hydraulischen Unterstützung wird die dem Bremsmotor zugewandte Rückseite des Bremskolbens 6 mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid beaufschlagt In den 2 und 3 ist jeweils eine Ansteuerschaltung zur Ansteuerung der beiden Bremsmotoren dargestellt, welche Bestandteil der Feststellbremse sind und an den Radbremsen links und rechts einer gemeinsamen Fahrzeugachse angeordnet sind. Die Ansteuerschaltung ist Teil eines Regel- bzw. Steuergeräts, das der Feststellbremse zugeordnet ist und über das die Funktionen der Feststellbremse gesteuert werden.
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Die Ansteuerschaltung 20 umfasst zwei Ansteuerungseinheiten 21 und 22, die jeweils als H-Brücke ausgebildet sind und jeweils vier Transistoren TL1 bis TL4 bzw. TR1 bis TR4 umfassen. Jeder Ansteuerungseinheit 21, 22 ist als Messeinrichtung ein Messwiderstand IL bzw. IR zugeordnet. Die elektrischen Bremsmotoren, welche über die Ansteuerungseinheiten 21 bzw. 22 angesteuert werden, sind mit ML und MR bezeichnet.
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Zwischen den beiden als H-Brücke ausgebildeten Ansteuerungseinheiten 21, 22 ist ein Schalter in Form eines Transistors TRL angeordnet, der zwischen der in 2 dargestellten geschlossenen Position und der in 3 dargestellten geöffneten Position schaltbar ist. In der geschlossenen Position des Transistors TRL befinden sich die beiden Ansteuerungseinheiten 21 und 22 in Reihe geschaltet, in der der Strom IM, der sich aus der Batterie mit Batteriespannung UB speist, wie mit gestrichelter Linie dargestellt, durch beide Ansteuerungseinheiten 21 und 22 fließt. Aufgrund der Reihenschaltung wird der Einschaltstrom im Vergleich zu einer Parallelschaltung nahezu halbiert, die elektrischen Bremsmotoren ML und MR laufen näherungsweise mit der halben Drehzahl. Um die Reihenschaltung zu erreichen, ist in der ersten Ansteuerungseinheit 21 der Transistor TL1 geschlossen, die übrigen Transistoren TL2 bis TL4 sind geöffnet. In der zweiten Ansteuerungseinheit 22 ist der Transistor TR3 geschlossen, die übrigen Transistoren TR1, TR2 und TR4 sind geöffnet. Aufgrund der Reihenschaltung fließt über beide Messwiderstände IL bzw. IR der gleiche Strom, die Ströme können miteinander verglichen und auf zu große Abweichungen überwacht werden.
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In der Parallelschaltung gemäß 3 ist der Schalter bzw. Transistor TRL geöffnet, in der ersten Ansteuerungseinheit 21 sind die beiden Transistoren TL1 und TL3 geschlossen, die beiden übrigen Transistoren TL2 und TL4 geöffnet. In entsprechender Weise sind in der zweiten Ansteuerungseinheit 22 die Transistoren TR1 und TR3 geschlossen und die Transistoren TR2 und TR4 geöffnet. Während die Reihenschaltung gemäß 2 insbesondere während des Anlaufvorganges der Bremsmotoren eingenommen wird, erfolgt die Parallelschaltung gemäß 3 nach Abschluss des Anlaufvorganges, um die maximale Leistung der Bremsmotoren ML und MR zu gewährleisten. Bei der Parallelschaltung der Ansteuerungseinheiten 21, 22 bzw. der elektrischen Bremsmotoren ML, MR fließen unterschiedlich große Ströme IML und IMR in den beiden Zweigen, die vom Arbeitspunkt des Bremsmotors abhängig sind.
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In 4 ist ein Schaubild mit dem Stromverlauf I, der Spannung U und dem Drehzahlverlauf n des elektrischen Bremsmotors zeitabhängig für einen Zuspannvorgang dargestellt. Des Weiteren ist in 2 die elektromechanische Klemmkraft FKl eingetragen, die vom elektrischen Bremsmotor erzeugt wird, sowie der vom Bremsmotor bzw. einem vom Bremsmotor beaufschlagten Stellglied zurückgelegte Weg s während des Zuspannvorgangs.
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Zum Zeitpunkt t1 beginnt der Zuspannvorgang, indem eine elektrische Spannung aufgebracht und der Bremsmotor bei geschlossenem Stromkreis unter Strom gesetzt wird. Die Startphase (Phase I) dauert vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2. Zum Zeitpunkt t2 haben die Spannung U und die Motordrehzahl n ihr Maximum erreicht. Die Phase zwischen t2 und t3 stellt die Leerlaufphase dar (Phase II), in welcher der Strom I sich auf einem Minimumniveau bewegt. Daran schließt sich ab dem Zeitpunkt t3 die Kraftaufbauphase (Phase III) bis zum Zeitpunkt t4 an, in der die Bremsbeläge an der Bremsscheibe anliegen und mitzunehmender Klemmkraft F gegen die Bremsscheibe gedrückt werden. Zum Zeitpunkt t4 erfolgt das Abschalten des elektrischen Bremsmotors durch Öffnen des Stromkreises, so dass im weiteren Verlauf die Drehzahl n des Bremsmotors bis auf Null abfällt (Phase IV).
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Mit der Phase des Kraftaufbaus zum Zeitpunkt t3 fällt der Kraftanstiegspunkt zusammen. Der Kraftaufbau bzw. der Verlauf der Klemmkraft FKl kann beispielsweise anhand des Verlaufs des Strom I des Bremsmotors ermittelt werden, der grundsätzlich den gleichen Verlauf wie die elektromechanische Klemmkraft aufweist Ausgehend von dem niedrigen Niveau während der Leerphase zwischen t2 und t3 steigt der Stromverlauf zu Beginn des Zeitpunktes t3 steil an. Dieser Anstieg des Stroms kann detektiert und zum Bestimmen des Kraftanstiegspunktes herangezogen werden. Grundsätzlich kann der Verlauf des Kraftaufbaus aber auch aus dem Spannungs- oder Drehzahlverlauf bzw. aus einer beliebigen Kombination der Signale Strom, Spannung und Drehzahl bestimmt werden.
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In 4 sind außerdem verschiedene schraffierte Bereiche 30, 31, 32 eingetragen, welche Abschnitte kennzeichnen, in denen die Ansteuerungseinheiten in Reihe geschaltet sind. Dies betrifft zum einen die Phase I zwischen den Zeitpunkten t1 und t2, die die Startphase kennzeichnet; dieser Bereich ist mit Bezugszeichen 30 schraffiert dargestellt.
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Des Weiteren können auch zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 (Phase III) gemäß den schraffiert gekennzeichneten Bereichen 31 und 32 die Ansteuerungseinheiten 21, 22 in Reihe geschaltet werden. Der Bereich 31 kennzeichnet den Kraftaufbau, in welchem die Strommessung genauer ist als dies beispielsweise bei kleinen Strömen der Fall ist. Der Bereich 32 kennzeichnet den Reihenschaltungsabschnitt, in welchem die Zielklemmkraft bereits vollständig oder zumindest annähernd erreicht ist.
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Außerhalb der schraffierten Bereiche 30, 31, 32, insbesondere zwischen den Bereichen 30 und 31 einerseits sowie den Bereichen 31 und 32 andererseits, befinden sich die Ansteuerungseinheiten 21, 22 bzw. die elektrischen Bremsmotoren in Parallelschaltung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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