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Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, aufweisend eine Bremse zum Feststellen des Fahrzeugs und einen Aktuator, der die Bremse betätigt. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit dem Bremssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Lösen der Bremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
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Ein Bremssystem ist bei einem Fahrzeug eine grundlegende Baugruppe. Ein solches Bremssystem kann als Feststellbremse ausgeführt sein, die dazu dient das Fahrzeug in einer Parkposition festzustellen, sodass es nicht unbeabsichtigt bewegt werden kann. In herkömmlichen Fahrzeugen wurde die Feststellbremse durch eine Fuß- oder Handbremse realisiert. Diese herkömmlichen Bremssysteme sind über eine mechanische Vorrichtung durch Seilzüge mit der Bremse verbunden, die, wenn das Bremssystem betätigt wird, das Fahrzeug feststellen, indem wenigstens ein Rad des Fahrzeugs blockiert wird.
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Modernere Fahrzeuge weisen eine elektrische Feststellbremse auf. Das Bremssystem der elektrischen Feststellbremse weist eine Bremse auf, die durch einen elektrisch angetriebenen Aktuator betätigt wird. So kann die Bremse als Knopf im Fahrgastinnenraum ausgebildet sein. Ein Benutzer kann in komfortabler Weise den Knopf betätigen und das Fahrzeug feststellen, ohne selber die Kräfte für das blockieren des Rades aufbringen zu müssen. Das Aufbringen der Kräfte übernimmt nun der Aktuator, der durch elektrische Energie aus dem Bordnetz betrieben wird. Diese elektrische Energie kann aus einer Batterie oder einem durch einen Fahrmotor angetriebenen Generator in das Bordnetz eingespeist werden. Der Fahrmotor kann eine Verbrennungsmaschine oder eine elektrische Maschine sein. Die Batterie und der Generator sind innerhalb des Fahrzeugs fest verbaut, und nicht ohne weiteres zugänglich. Bricht nun die Energieversorgung des Bordnetzes zusammen, zum Beispiel durch eine vollständige Entleerung der Batterie, so ist es nicht mehr möglich die Feststellbremse zu lösen und die Blockierung der Räder zu entfernen. Dies ist insbesondere bei ausgeschalteten Fahrmotor problematisch, da dann auch der Generator keine Energie liefert.
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Solch eine nachteilige elektrische Feststellbremse kann nur noch dadurch gelöst werden, dass in aufwendiger Weise mittels handwerklicher Maßnahmen eine neue Batterie in das Fahrzeug eingebaut wird, oder wenigstens zur entleerten Batterie parallelgeschalten wird. Ebenso ist ein Feststellen der Bremse nicht mehr möglich, falls die hierfür nötige Energie nicht mehr im Bordnetz bereitsteht. Daher beziehen sich nachfolgende Aspekte auch auf ein Feststellen der Bremse aus einem gelösten Zustand der Bremse.
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Aus dem Stand der Technik sind weitere nachteilige elektrische Bremssysteme bekannt. Beispielsweise offenbart die
US 6 499 814 B1 eine automatische elektronische Steuervorrichtung für eine Bremse eines Anhängers für ein Fahrzeug. Diese Bremse stellt keine Feststellbremse dar, sondern eine Bremse für den Fahrbetrieb. Daher sind die grundsätzlichen Voraussetzungen für dieses Bremssystem zu dem Bremssystem einer Feststellbremse unterschiedlich. Diese Steuervorrichtung stellt einen Anschluss bereit, an den eine Energiequelle parallel zur bestehenden Batterie des Bremssystems angeschlossen werden kann. Die nachträglich parallelgeschaltete Energiequelle versorgt dabei das gesamte Bordnetz des Anhängers, sodass die Energiequelle über eine ausreichend hohe Kapazität verfügen muss. Es ist also eine sperrige und schwere Energiequelle notwendig. Ferner wird als Energiequelle beispielsweise eine Batterie von einem Boot vorgeschlagen, das auf den Anhänger aufgeladen ist. Es wird auch vorgeschlagen anderweitige Energiequellen zu nutzen, die allerdings immer „On-Board“ also auf den Anhänger geladen sein müssen. Die in der
US 6 499 814 B1 vorgeschlagene Lösung ist besonders nachteilig, wenn keine Energiequelle aufgeladen und mitgeführt ist, da die vorgeschlagenen sperrigen Energiequellen nicht leicht herangeschafft werden können.
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Die
US 6 702 405 B1 und die
US 5 696 679 A schlagen vor, eine zusätzliche Batterie in das Fahrzeug zu integrieren. Diese zusätzliche Batterie ist fest verbaut, und somit nicht mobil. Darüber hinaus ist die zusätzliche Batterie vollständig in das Bordnetz integriert. Die zusätzliche Batterie soll bei einem Ausfall der bestehenden Batterie nicht nur das Bremssystem aktivieren, sondern auch weitere Funktionen übernehmen, damit ein sicheres Parken des Fahrzeugs gewährleistet ist. Dies setzt wiederum eine Batterie mit einer großen Kapazität voraus, was ein erhöhtes Gewicht und eine verringerte Mobilität bringt. Die zusätzliche Batterie erhöht daher drastisch das Gewicht des Fahrzeugs.
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Weiter sind aus dem Stand der Technik Schriften wie die
EP 2 719 556 A1 und
US 9 260 078 B2 bekannt, die vorschlagen eine Steuereinheit mit einem Anschluss zu versehen, um eine externe Kommunikation zuzulassen. Jedoch bieten diese Schriften keine Lösung bei einem Ausfall der Bordnetzspannung beziehungsweise bei einer leeren Batterie.
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Angesichts des aufgezeigten Stands der Technik ist noch Raum für Verbesserungen. Besonders nachteilig sind die festverbauten oder nicht mobilen Energiequellen, die zudem noch das gesamte Bordnetz mit Energie versorgen müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hilfsmittel zum Lösen einer festgestellten Bremse insbesondere bei einer zusammengebrochenen Bordnetzspannung bereitzustellen, die einfach zu handhaben ist und gleichzeitig eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der für das Lösen nötigen Energiequelle darbietet.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird ferner durch ein Fahrzeug gelöst, welches die Merkmale des Anspruchs 5 aufweist. Weiter wird erfindungsgemäß die Aufgabe durch ein Verfahren zum Lösen einer Bremse eines Bremssystems gemäß Anspruch 8 gelöst.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Das erfindungsgemäße Bremssystem eines Fahrzeugs weist eine Bremse zum Feststellen des Fahrzeugs auf. Diese Bremse ist insbesondere eine Feststellbremse, wobei im Folgenden die Feststellbremse als Bremse bezeichnet wird. Zudem wird das Fahrzeug noch eine Betriebsbremse aufweisen, wobei die Funktion der Feststellbremse in der Betriebsbremse integriert sein kann. Die Bremse wird durch einen Aktuator betätigt. Der Aktuator wirkt mit der Bremse in der Weise zusammen, dass vorzugsweise ein Rad des Fahrzeugs durch die Bremse blockiert wird. Die Bremse kann als Scheiben- oder Trommelbremse ausgeführt sein. Vorzugsweise wird eine Scheibenbremse verwendet, deren Bremssattel mit dem Aktuator mechanisch verbunden ist. Dabei betätigt der Aktuator Bremsbeläge, die im Bremssattel angeordnet sind, welche auf eine Bremsscheibe gepresst werden. Das vorteilhafte erfindungsgemäße Bremssystem weist einen elektrischen Anschluss für externe Energiequellen auf. Der elektrische Anschluss ist direkt mit dem Aktuator verbunden, sodass elektrische Energie von außen insbesondere nur dem Aktuator zuführbar ist. Dadurch wird nur wenig Energie für die Betätigung der Bremse benötigt, was zur Folge hat, dass die externe Energiequelle nur eine geringe Kapazität benötigt. Mit solch einem Bremssystem kann eine festgestellte Bremse gelöst werden, ohne beispielsweise die Zündung eines Fahrzeugs zu starten, um Energie bereitzustellen. Die externe Energiequelle kann somit eine geringe Baugröße und ein geringes Gewicht aufweisen. Solch eine in Hinsicht des Gewichts leichte externe Energiequelle ist sehr mobil. Mit der Erfindung ist es so möglich, bei einem zusammengebrochen Bordnetz dennoch genügend Energie zum Lösen der Bremse bereitzustellen. So könnte das Fahrzeug z.B. dann angeschoben werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann als Anschluss einen seriellen Anschluss aufweisen. Insbesondere ist ein USB-Anschluss denkbar. Ein serieller Anschluss kann mit einer Vielzahl von Geräten kompatibel sein, sodass nicht zwingend eine spezielle Vorrichtung als Energiequelle vorgehalten werden muss. Insbesondere ist ein USB-Anschluss mit den meisten gängigen mobilen Geräten kompatibel, sodass diese Geräte als externe Energiequellen genutzt werden können.
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Als externe Energiequelle kann ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein Laptop, ein Tabletcomputer, eine Smartwatch, Kopfhörer oder ein sonstiges externes mobiles Gerät mit einem Energiespeicher infrage kommen. Solche externen Energiequellen sind hoch mobil und handlich. Diese Geräte weisen einen Akku auf, der über einen Anschluss mittels eines Kabels mit dem Anschluss des Bremssystems verbunden werden kann, um die im Akku befindliche elektrische Energie zum Betätigen der Bremse zu verwenden. Häufig weisen diese Geräte einen seriellen Anschluss, insbesondere einen USB- Anschluss, auf, sodass Sie einfach mit dem Anschluss des Bremssystems zu verbinden sind.
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Es kann ein Kondensator zum Speichern von elektrischer Energie an den Aktuator angeschlossen sein. Dieser Kondensator ist in Reihe zwischen dem Anschluss und dem Aktuator geschaltet. Wird nun eine externe Energiequelle mit dem Anschluss verbunden, dann kann der Kondensator Energie sammeln, bis eine bestimmte Menge Energie im Kondensator akkumuliert ist. Die Ausführung mit einem in Reihe geschalteten Kondensator ist vorteilhaft bei externen Energiequellen, die eine zu geringe Kapazität aufweisen oder ihre Energie nicht schnell genug abgeben können. Wenn die Kapazität solch einer Energiequelle zu gering ist, kann eine zweite externe Energiequelle zusätzlich in den Kondensator geladen werden. Bei einer zu langsamen Entladungsgeschwindigkeit einer externen Energiequelle kann die Energie zuerst in den Kondensator geladen werden, der anschließend mit einer entsprechenden Leistung entladen werden kann. Der Kondensator kann alternativ als ergänzende interne Energiequelle dienen. Der Kondensator ist bei der alternativen Ausführungsform im Fahrzeug verbaut. Im Falle, dass die externe Energiequelle zu wenig Energie gespeichert hat, kann so zusätzliche Energie aus dem Kondensator bereitgestellt werden. Der Kondensator der alternativen Ausführungsform kann über den Generator oder die bestehende Batterie im Fahrzeug geladen werden, wenn er entleert wurde. Dabei ist der Kondensator insbesondere parallel zum Anschluss geschaltet. Durch den Kondensator wird im Notfall eine ausreichende Energieversorgung sichergestellt.
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Erfindungsgemäß ist solch ein Bremssystem in dem Fahrzeug eingebaut. Die externe Energiequelle ist nicht in dem Fahrzeug verbaut und kann deshalb außerhalb des Fahrzeugs sein oder in den Fahrgastraum hineingebracht werden. Es ist von Vorteil, wenn ein Anschluss des Bremssystems innerhalb und/oder außerhalb des Fahrgastraumes angeordnet ist. Insbesondere ist ein Anschluss von außen an der Karosserie des Fahrzeuges zugänglich angebracht. So kann ein Nutzer des Fahrzeugs auf einfache Weise den Aktuator mit elektrischer Energie versorgen, ohne dabei handwerklich tätig werden zu müssen. Er vermeidet beispielsweise ein Öffnen der Motorhaube und das Verwenden von Werkzeug. Zielführend ist, wenn der Anschluss innerhalb des Fahrgastraumes angeordnet ist, um so ein unerwünschtes benutzen des Anschlusses durch unberechtigte zu vermeiden.
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Die elektrische Energie der externen Energiequelle wird insbesondere nur dem Aktuator bereitgestellt, welcher mit der Bremse in Verbindung steht. Vorzugsweise erhalten weitere Systeme des Fahrzeugs wie das ABS, ESP, die zentrale Steuereinheit oder weitere Komponenten des Bremssystems keine elektrische Energie über den Anschluss, also von der externen Energiequelle. Es ist nur ein geringer Betrag an elektrischer Energie im Verhältnis zur üblicherweise aufgewendeten elektrischen Energie des Bordnetzes notwendig, um die Bremse zu betätigen, also zu lösen. Um die direkte Versorgung des Aktuators zu erreichen, kann der Anschluss nur mit dem Aktuator, aber nicht mit dem ABS, ESP, die zentrale Steuereinheit oder weitere Komponenten des Bremssystems verbunden sein. Insofern ist der Anschluss verbindungsfrei zu allen anderen Komponenten.
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Um eine festgestellte Bremse des Bremssystems durch eine externe Energiequelle zu lösen, wird die externe Energiequelle verfahrensgemäß mittels eines Kabels an den Anschluss angeschlossen. Dabei kommt es zu einem direkten Energiefluss aus der Energiequelle zum Aktuator, der die Bremse betätigt, also löst. Die Bremse löst dabei die Blockade des Rades des Fahrzeugs. Vorzugsweise ist ein Schalter oder ein Taster vorgesehen, der betätigt werden muss, um die Bremse zu lösen. Wenn ausreichend Energie durch die externe Energiequelle bereitgestellt ist, beispielsweise indem sie den Kondensator ausreichend gefüllt hat, kann der Schalter oder Taster betätigt werden, und eine elektrische Verbindung zwischen Aktuator und Kondensator geschlossen werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Lösen der festgestellten Bremse erst erfolgen kann, wenn hinreichend Energie für ein Lösen und ein nachfolgerndes Feststellen der Bremse in der externen Energiequelle oder im Kondensator zur Verfügung steht. Es ist von Vorteil Energie zum Feststellen der Bremse nach einem Lösen in Reserve zu haben, um eine ungewollte und/oder unkontrollierte Bewegung des Fahrzeugs nach einem Lösen und/oder Feststellen der Bremse stoppen zu können. Die kann beispielsweise mittels des Schalter oder Tasters erfolgen.
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Entspricht die Spannung der elektrischen Energie der externen Energiequelle nicht der Nennspannung des Aktuators, so kann die Spannung durch ein Spannungsanpassungsmittel angepasst werden. Insbesondere wird die Spannung dabei erhöht, bis die Nennspannung des Aktuators erreicht ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Bremssystem,
- 2 ein Fahrzeug mit dem Bremssystem, und
- 3 ein Ablaufdiagram des Betriebs des Bremssystems.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Bremssystem 10 zum Lösen und/oder Feststellen einer festgestellten Bremse 14 durch eine externe Energiequelle 20.
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Das Bremssystem 10 weist die Bremse 14 auf. Die Bremse 14 beinhaltet wenigstens einen Aktuator 16 und einen Bremssattel 34. Der Bremssattel 34 umgreift wenigstens teilweise eine Bremsscheibe 36. Der Bremssattel 34 wird durch den Aktuator 16 betätigt, sodass in den Bremssattel 34 angeordnete Bremsbeläge im festgestellten Zustand der Bremse 14 auf die Bremsscheibe 36 drücken.
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Zum Lösen und/oder Feststellen der Bremse 14 weist das Bremssystem 10 einen Anschluss 18 auf, der mittels einer Leitung 30 mit dem Aktuator 16 verbunden ist. An den Anschluss 18 wird die externe Energiequelle 20 angeschlossen. Dabei kann die externe Energiequelle 20 durch ein Kabel 32 angeschlossen werden. Der Anschluss 18 ist vorzugsweise ein USB-Anschluss und die Energiequelle 20 ist insbesondere ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein Laptop, ein Tabletcomputer, eine Smartwatch, Kopfhörer oder ein sonstiges externes mobiles Gerät mit einem Energiespeicher.
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Falls die in der externen Energiequelle 20 enthaltene Energiemenge für das Betreiben des Aktuator 16 nicht ausreichend ist, kann optional ein Kondensator 22 zusätzlich zwischen den Aktuator 16 und den Anschluss 18 in Reihe geschaltet werden. Der Kondensator 22 sammelt Energie der externen Energiequelle 20, bis hinreichend Energie für ein Lösen und/oder ein Feststellen der Bremse 14 vorliegt. Das Vorliegen von hinreichend Energie wird durch eine Prüfinstanz 46 geprüft, wie sie in 3 abgebildet ist. Das Feststellen der Bremse 14 kann nach einem Lösen der Bremse 14 in einem Notfall erfolgen, wenn das Fahrzeug 12 aus 2 nachdem Lösen der Bremse 14 beispielsweise eine ungewollte Bewegung ausführt.
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Vorzugsweise ist ein Spannungsanpassungsmittel 28 in der Leitung 30 eingebaut, sodass die Spannung der elektrischen Energie der externen Energiequelle 20 an die Nennspannung des Aktuator 16 angepasst werden kann, sofern die Spannung der externen Energiequelle 20 oder des Kondensators 22 der Nennspannung des Aktuator 16 nicht entspricht. Üblicherweise ist die Spannung solch einer externen Energiequelle 20 beziehungsweise des Kondensators 22 niedriger oder höher als die Spannung eines Aktuator 16 einer Bremse 14 zum Feststellen eines Fahrzeugs 12. Diese zu niedrige oder zu hohe Spannung wird dann durch das Spannungsanpassungsmittel 28 angepasst werden.
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Weiter ist ein Schalter oder Taster 54 in der Leitung 30 eingebaut. Der Schalter oder Taster 54 dient zum Freigeben der Energie zum Lösen und/oder Feststellen der Bremse 14. Der Schalter oder Taster 54 ist vorzugsweise erst betätigbar, wenn hinreichend Energie für sowohl ein Lösen als auch ein Feststellen 44 der Bremse 14 vorliegt.
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In 2 ist solch ein Fahrzeug 12 mit dem Bremssystem 10 gezeigt. Das Bremssystem 10 ist im Bereich eines Rads des Fahrzeugs 12 angeordnet. Dabei ist das Bremssystem 10 über die Leitungen 30 mit wenigstens einem Anschluss 18 verbunden. Der Anschluss 18 ist in einem Fahrgastraum 24 des Fahrzeugs 12 und/oder außerhalb des Fahrgastraums 24 angeordnet. Außerhalb des Fahrgastraums 24 kann der Anschluss 18 im Bereich der Karosserie 26 angeordnet sein. Innerhalb des Fahrgastraumes 24 kann der Anschluss 18 an einer Mittelkonsole oder an einem Armaturenbrett oder sonst geeigneten bevorzugt leicht zugänglichen Stellen angeordnet sein.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben des Bremssystems 10. Das Verfahren umfasst im Wesentlichen die folgenden Maßnahmen:
- - Anschließen 38 der externen Energiequelle 20 an den Anschluss 18.
- - Dies führt zu einem Energiefluss 50 von der Energiequelle 20 in Richtung der Bremse 14 innerhalb des Bremssystems 10.
- - Die elektrische Energie der externe Energiequelle 20 wird in einem Kondensator 22 akkumuliert, bis ausreichend Energie für das Betätigen des Aktuators vorliegt. Falls eine externe Energiequelle 20 nichtausreichend Energie einspeisen kann, so können weitere externe Energiequellen 20 herangezogen werden, um den Kondensator 22 zu füllen.
- - Prüfen 46, ob hinreichend Energie in dem Kondensator 22 für ein Lösen 44 als auch ein Feststellen 44 der Bremse 14 vorliegt.
- - Bevor nun die elektrische Energie des Kondensators die Bremse 14 erreicht, kann ein Anpassen 40 der Spannung durch das Spannungsanpassungsmittel 28 erfolgen. Dieser Schritt ist optional und kann bei passender Spannung entlang des Pfades 47 umgangen werden. Dieser Schritt kann alternativ im Verfahren auch entfallen.
- - Betätigen 48 des Schalters 54 um die Energie für das Lösen und/oder Feststellen 44 freizugeben.
- - Lösen und/oder Feststellen 44 der Bremse 14.
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Die beiden Schritte des Anpassens 40 und eines Ergänzens 42 (Kondensator alternativ als ergänzende interne Energiequelle) können untereinander ausgetauscht werden. Ebenso können beide Schritte anhand des Pfades 47 umgangen werden, falls die Energiemenge und deren Spannung hinreichend für das Betreiben des Aktuators 16 sind.
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Entscheidend ist bei der Erfindung, dass eine Notfalllösung bereitgestellt wird, bei welcher die Bremse 14 mittels der in dem externen Energiespeicher 20 gespeicherten Energie gelöst und/oder festgestellt werden kann, wenn das Bordnetz zusammengebrochen ist, oder zu wenig Energie zum Lösen und/oder Feststellen der Bremse 14 zur Verfügung stellen kann. Weist das Bordnetz die notwendige Energie auf, oder ist nicht zusammengebrochen, wird die Verwendung des externen Energiespeichers 20 nicht notwendig sein.
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Die Erfindung umfasst insofern auch die Verwendung eines Anschlusses 18, bevorzugt eines USB-Anschlusses zum Anschluss der externen Energiequelle 20 an den Aktuator 16, um in einem Notfall, also bei Ausfall des Bordnetzes oder wenn dieses zu wenig Energie bereitstellen kann, den Aktuator 16 mit der notwendigen Energie zu versorgen, um so trotz ausgefallenen Bordnetzes die Bremse 14 dennoch lösen und/oder feststellen zu können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bremssystem
- 12
- Fahrzeug
- 14
- Bremse zum Feststellen
- 16
- Aktuator
- 18
- Anschluss
- 20
- externe elektrische Energiequelle
- 22
- Kondensator
- 24
- Fahrgastraum
- 26
- Karosserie
- 28
- Spannungsanpassungsmittel
- 30
- Leitung
- 32
- Kabel
- 34
- Bremssattel
- 36
- Bremsscheibe
- 38
- Anschließen an den Anschluss
- 40
- Anpassen der Spannung
- 42
- Sammeln von Energie in dem Kondensator
- 44
- Lösen/Feststellen der Bremse
- 46
- Energiemenge Prüfen
- 47
- Umgehen bei hinreichender Spannung
- 48
- Betätigen des Schalters
- 50
- Energiefluss
- 52
- Bordnetz
- 54
- Schalter oder Taster
