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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baugruppe für ein automatisiertes Parkbremssystem eines Fahrzeuges, ein Verfahren zur Absicherung eines automatisierten Parkvorgangs eines Fahrzeuges und ein Fahrzeug.
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Heutzutage existieren unterschiedliche Automatisierungsgrade für verschiedene Fahrsituationen von Fahrzeugen. Jeder Automatisierungsgrad stellt für jede Fahrsituation eine neue Herausforderung hinsichtlich der Entwicklung von Sicherheitssystemen dar. Insbesondere ist es bei einem hochautomatisierten Parkvorgang, der beispielsweise ohne Insassen von dem Fahrzeug durchgeführt werden kann, wichtig, dass eine Ausfallsicherheit gewährleistet wird. Diese Ausfallsicherheit kann insbesondere primär eine Batterie eines Bordnetzes betreffen, durch welche die Energie für einen hochautomatisierten Parkvorgang sichergestellt wird. Insbesondere ist es hier wichtig, im Falle eines Ausfalls dieser Batterie eine Notbremsung während des hochautomatisierten Parkvorgangs durchführen zu können.
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DE 10 2015 110 968 A1 beschreibt diesbezüglich ein Fahrzeugparksystem-Ausfall-Management, bei dem eine erste Energiequelle mit einem automatisierten Antriebsuntersystem und einem Parkuntersystem verbunden ist, welches eingerichtet ist, ein Bremsmodul zu betätigen. Im Falle eines Ausfalls eines ersten Untersystems, welches die vorgenannten Komponenten einschließt, wird ein zweites Untersystem, umfassend ein Bremsuntersystem mit einem Bremsmodul und einer zweiten Energiequelle, aktiviert.
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DE 20 2012 006 323 U1 beschreibt einen Federspeicher, welcher zur temporären Speicherung von elektrischer Energie, die mittels Elektromotor in mechanische Federspannung umgesetzt wird, dient und umgekehrt, durch die Entlastung der mechanischen Federspannung eine elektrische Energie abrufbar bereithält. Der mechanische Federspeicher besteht aus einem Metallzylinder, der eine Feder enthält, die über einen Elektromotor gespannt werden kann. Durch Energieumwandlung der Spannungsenergie des Federspeichers in rotatorische Energie wird das Fahrzeug durch das Bremsmodul in den Stillstand verzögert und dort dauerhaft gehalten.
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Offenbarung der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Baugruppe für ein automatisiertes Parkbremssystem eines Fahrzeuges. Die Baugruppe umfasst hierbei insbesondere einen Bremsaktuator, vorzugsweise einen Bremskolben, der in eine Bremsstellung und eine Nicht-Bremsstellung bewegbar ist. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Baugruppe eine Antriebseinheit mit einem Elektromotor zum Bewegen des Bremsaktuators. Überdies umfasst die erfindungsgemäße Baugruppe einen Federspeicher und eine schaltbare Kupplung, die drehmomentübertragend zwischen dem Federspeicher und der Antriebseinheit angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Baugruppe kann insbesondere an einem Reifen angeordnet sein, um diesen während eines automatisierten Parkvorgangs zu bremsen. Überdies kann die erfindungsgemäße Baugruppe insbesondere an zwei oder drei oder vier oder mehreren Reifen angeordnet sein, um diese zu bremsen. Im Falle eines automatisierten Parkvorganges kann zunächst der Bremsaktuator durch die Antriebseinheit mit dem Elektromotor in die Bremsstellung bewegt werden. Beispielsweise können der Anwender des Fahrzeuges und/oder weitere Insassen des Fahrzeuges aus dem Fahrzeug aussteigen, während sich der Bremsaktuator in einer Bremsstellung befindet. Nach dem Aussteigen kann insbesondere der Anwender des Fahrzeuges den automatisierten Parkvorgang auslösen. Dies kann beispielsweise per Knopfdruck auf einem Funkschlüssel und/oder durch ein Smartphone und/oder durch das Schließen der Türe des Fahrzeuges erfolgen. Auf diese Weise kann der automatisierte Parkvorgang initiiert werden. Nach der Initiierung wird insbesondere die schaltbare Kupplung drehmomentübertragend zwischen dem Federspeicher und der Antriebseinheit eingekuppelt. Anschließend kann insbesondere der Bremsaktuator mittels der Antriebseinheit mit dem Elektromotor in eine Nicht-Bremsstellung bewegt werden. Mithilfe der eingekuppelten schaltbaren Kupplung wird hierbei ein Drehmoment auf den Federspeicher übertragen, wodurch dieser, insbesondere eine darin befindliche Feder, komprimiert werden kann. Die Antriebseinheit mit dem Elektromotor überträgt insbesondere ein Drehmoment auf den Federspeicher, so dass der Federspeicher während des automatisierten Parkvorgangs komprimiert bleibt. Anschließend kann das Fahrzeug den automatisierten Parkvorgang weiter ausführen. Im Falle eines Ausfalles des Bordnetzes und/oder eines Defektes der Antriebseinheit kann diese nicht mehr genug Arbeit aufbringen, um den Federspeicher zu komprimieren. Daher wird der Federspeicher insbesondere bei einem Ausfall des Bordnetzes und/oder des Elektromotors dekomprimiert, um den Bremsaktuator in eine Bremsstellung zu bewegen. Somit wird das Fahrzeug gebremst. Mit anderen Worten wird durch die erfindungsgemäße Baugruppe ein Notbremssystem für einen automatisierten Parkvorgang bereitgestellt, wobei das Fahrzeug im Falle eines Ausfalles des Bordnetzes insbesondere zum Stillstand gebracht werden kann. Durch die vorbeschriebene erfindungsgemäße Baugruppe kann ein Fahrzeug auf die vorbeschriebene Art und Weise sicher in den Stillstand verzögert werden. Dadurch, dass der Federspeicher komprimiert wird, ist stets eine mechanische Energiequelle für eine sichere Verzögerung des Fahrzeuges vorhanden, wodurch die Umgebungssicherheit während des automatisierten Parkvorganges gewährleistet ist. Auf diese Weise kann durch die erfindungsgemäße Baugruppe gegenüber den im Stand der Technik bekannten Anordnungen, welche über einen komplizierten Aufbau verfügen, ein vereinfachtes Notbremssystem für einen automatisierten Parkvorgang bereitgestellt werden, wobei die erfindungsgemäße Baugruppe durch geringe Modifikationen gewöhnlicher Fahrzeuginfrastrukturen realisierbar ist. Somit können gegenüber anderen Notbremssystemen für automatisierte Parkvorgänge Kosten eingespart werden.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Baugruppe ist die Kupplung im geschlossenen Zustand in beide Richtungen drehmomentübertragend. Auf diese Weise kann durch Bewegen des Bremsaktuators in die Nicht-Bremsstellung der Federspeicher komprimiert werden. Ferner ist der komprimierte Federspeicher insbesondere durch ein Bestromen des Elektromotors in dem komprimierten Zustand haltbar. Mit anderen Worten wird die Energie, um den Federspeicher zu komprimieren, durch eine Energiequelle des Elektromotors, insbesondere eine Batterie, aufgebracht. Daher kann bei einem Ausfall des elektromotorseitig aufgebrachten Drehmomentes der sich dekomprimierende Federspeicher schließen und den Bremsaktuator in die Bremsstellung bewegen. Beispielsweise kann die Kupplung in ein Ritzel des Parkbremsen-Aktuatorgetriebes eingekuppelt werden. Weiterhin kann die Einkupplung der Kupplung mit einem Ritzel, welches direkt an dem Elektromotor angeordnet und mit dem Parkbremsen-Aktuatorgetriebe verbunden ist, erfolgen. Die Kupplung kann beispielsweise einen Kupplungskörper umfassen, welcher eine formschlüssige Verbindung mit dem vorgenannten Ritzel eingehen kann. Ferner kann dieser Kupplungskörper direkt mit dem Federspeicher verbunden sein. Somit kann insbesondere durch eine einfache Modifikation des ohnehin in einem Fahrzeug vorhandenen Bremsaktuators und dessen Antriebseinheit durch eine zusätzliche Anordnung einer Kupplung und eines Federspeichers eine verbesserte Absicherung eines automatisierten Parkvorgangs erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Antriebseinheit ein Parkbremsen-Aktuatorgetriebe, wobei der Elektromotor zum Antrieb des Parkbremsen-Aktuatorgetriebes angeordnet ist und wobei das Parkbremsen-Aktuatorgetriebe zum Bewegen des Bremsaktuators angeordnet ist. Beispielsweise kann der Elektromotor ein Ritzel umfassen, welches zum Antreiben des Parkbremsen-Aktuatorgetriebes vorgesehen ist. Der Bremsaktuator, insbesondere der Bremskolben, kann durch den elektromotorseitigen Antrieb über das Parkbremsen-Aktuatorgetriebe demnach in eine Bremsstellung oder eine Nicht-Bremsstellung bewegt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Baugruppe ist die Kupplung zur koaxialen Drehmomentübertragung mit einer Ankerwelle des Elektromotors angeordnet. Auf diese Weise kann insbesondere das Drehmoment, welches über die Ankerwelle des Elektromotors auf die Kupplung übertragen wird, auf den Federspeicher übertragen werden, um den Federspeicher zu komprimieren. Auf diese Weise kann die ohnehin vorhandene Struktur des Elektromotors ausgenutzt werden, um das Fahrzeug über den komprimierten Federspeicher während des automatisierten Parkvorganges abzusichern. Dies reduziert insbesondere die Fertigungskosten für die erfindungsgemäße Baugruppe im Gegensatz zu anderen bekannten Notbremssystemen für einen automatisierten Parkvorgang.
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Der Federspeicher der erfindungsgemäßen Baugruppe kann eine oder mehrere Federn umfassen. Die Feder kann insbesondere eine Spiralfeder und/oder eine Torsionsfeder und/oder eine Blattfeder und/oder eine Tellerfeder und/oder eine Gummifeder und/oder eine Gasdruckfeder umfassen. Insbesondere wird die Arbeit, welche notwendig ist, um die Feder zu komprimieren, im Wesentlichen durch die Antriebseinheit aufgebracht.
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In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Baugruppe umfasst diese einen Kupplungsaktuator zum Schalten der Kupplung. Der Kupplungsaktuator kann insbesondere einen Magnetsteller und/oder eine Pneumatikeinrichtung und/oder eine Hydraulikeinrichtung und/oder einen weiteren Elektromotor umfassen. Beispielsweise kann die Kupplung durch den Kupplungsaktuator während des Bremszustandes des Bremsaktuators geschaltet werden, um die Kupplung einzukuppeln und somit die Drehmomentübertragung zwischen dem Federspeicher und der Antriebseinheit zu ermöglichen. Durch den Kupplungsaktuator kann somit sichergestellt werden, dass der Federspeicher lediglich während des automatisierten Parkvorganges und beispielsweise nicht während einer manuellen Fahrt komprimiert wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Baugruppe ist die Kupplung bistabil ausgebildet, so dass bei einem Ausfall des Kupplungsaktuators der jeweilige Schaltzustand der Kupplung erhalten bleibt. Der Kupplungsaktuator kann insbesondere mit dem Bordnetz des Fahrzeuges verbunden sein. Somit wird durch die bistabile Ausbildung der Kupplung sichergestellt, dass bei einem Bordnetzausfall der Kupplungsaktuator keine Auskupplung der geschlossenen Kupplung veranlasst. Beispielsweise kann die Bistabilität über einen mechanischen Einrastmechanismus, der die Kupplung in der jeweiligen Position hält, realisiert werden.
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Die folgenden erfindungsgemäßen Aspekte weisen die vorteilhaften Ausgestaltungen und Weiterbildungen mit den wie vorstehend genannten Merkmalen sowie die generellen Vorteile der erfindungsgemäßen Baugruppen und die jeweils damit verbundenen technischen Effekte entsprechend auf. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird deshalb auf eine erneute Aufzählung verzichtet.
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Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Absicherung eines automatisierten Parkvorgangs eines Fahrzeuges. Hierbei wird insbesondere in einem ersten Schritt der Bremsaktuator in eine Nicht-Bremsstellung bewegt. Gleichzeitig wird der Federspeicher insbesondere komprimiert. Während das Fahrzeug automatisiert den Parkvorgang ausführt, wird der Federspeicher insbesondere in einem komprimierten Zustand gehalten. Dies wird durch ein Drehmoment, welches durch einen Elektromotor aufgebracht wird, erreicht. Wenn das elektromotorseitig aufgebrachte Drehmoment insbesondere ausfällt, was beispielsweise durch einen Fehler bzw. Ausfall des Bordnetzes erfolgen kann, wird der Bremsaktuator durch den sich dekomprimierenden Federspeicher in die Bremsstellung bewegt, um das Fahrzeug zu bremsen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses den Schritt des Schließens einer Kupplung zur Drehmomentübertragung zwischen dem Elektromotor und dem Federspeicher. Auf diese Weise kann die Wechselwirkung zwischen Federspeicher und Elektromotor, wobei der Elektromotor üblicherweise durch eine Batterie, z.B. eine Traktionsbatterie, versorgt wird, sichergestellt werden. Somit kann bei einem Ausfall des Elektromotors ein Drehmoment, welches durch den Federspeicher verursacht wird, über die Kupplung auf den Bremsaktuator übertragen werden, so dass dieser in eine Bremsstellung bewegt wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses den Schritt eines Bestromens des Elektromotors, um den komprimierten Zustand des Federspeichers zu halten. Das Bestromen kann insbesondere durch eine fahrzeugseitige Energiequelle, beispielsweise eine Traktionsbatterie, erfolgen.
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Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Automobil, umfassend eine Baugruppe gemäß dem ersten Erfindungsaspekt.
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Als Fahrzeuge im Sinne der Erfindung kommen zum Beispiel Automobile, insbesondere PKW und/oder LKW und/oder Motorräder und/oder Flugzeuge und/oder Schiffe in Frage.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
- 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Baugruppe;
- 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung;
- 3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges; und
- 4 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Illustration einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Baugruppe 10. Hierbei ist ein Elektromotor 4 eingerichtet, über eine Ankerwelle 9 ein Parkbrems-Aktuatorgetriebe 8 zu betätigen bzw. ein Drehmoment darauf zu übertragen, um den Bremskolben 11 in eine Bremsstellung oder eine Nicht-Bremsstellung zu bewegen. Über einen Kupplungsaktuator 5, insbesondere einen Magnetsteller, kann eine Kupplung 3 geschaltet werden, indem der Kupplungsaktuator 5 die Kupplung 3 einkuppelt bzw. schließt, oder öffnet bzw. auskuppelt. Im geschlossenen bzw. eingekuppelten Zustand kann der Elektromotor 4 ein Drehmoment durch eine Drehmomentübertragung, welche durch die Rotation der Ankerwelle 9 stattfindet, eine Komprimierung des Federspeichers 1 bzw. der Feder 2 verursachen. Insbesondere kann die Feder 2 eine Spiralfeder sein, welche mit der Kupplungswelle 15 der Kupplung 3 verbunden ist. Hierbei kann die Spiralfeder durch eine Rotation der Kupplungswelle 15 komprimiert bzw. aufgezogen werden. Die Kupplung 3 kann, wie bereits ausgeführt, durch den Kupplungsaktuator 5 geschaltet werden. Hierbei kann die Kupplung 3, welche eine erste Öffnung 6A und eine zweite Öffnung 6B aufweist, über eine Fixiervorrichtung 7, welche beispielsweise elastisches Rückstellelement mit einer Spitze aufweisen kann und welche in die Öffnungen 6A, 6B eingeführt wird, in einem Schaltzustand gehalten werden, falls der Kupplungsaktuator 5 ausfällt. Bei einer Dekomprimierung der Feder 2 während die Kupplung 3 in einem geschlossenen Zustand befindet, kann über die Ankerwelle 9 des Elektromotors 4 das Parkbremsen-Aktuatorgetriebe 8 angetrieben werden, so dass sich der Bremskolben 11 in eine Bremsstellung bewegt. Auf diese Weise kann eine Notbremsung während eines automatisierten Parkvorgangs durchgeführt werden.
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2 zeigt einen Ausschnitt der Kupplung 3 und eine Vorderansicht der Ankerwelle 9. Die Ankerwelle 9 weist an der vorderen Seite eine erste Ankerwellenöffnung 13A und eine zweite Ankerwellenöffnung 13B auf. Die Kupplung 3 weist einen ersten Stift 12A und einen zweiten Stift 12B auf. Dabei können der erste Stift 12A und der zweite Stift 12B mit den der ersten Ankerwellenöffnung 13A und der zweiten Ankerwellenöffnung 13B formschlüssig in Verbindung gebracht werden, wenn die Kupplung 3 geschlossen bzw. gekuppelt wird. Auf diese Weise findet die Drehmomentübertragung zwischen dem Elektromotor 4 und der Kupplung 3 statt.
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3 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 20 in Form eines Automobils. Hierbei können die Hinterräder 17 durch die erfindungsgemäße Baugruppe 10 während des automatisierten Parkvorgangs blockiert werden.
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4 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zunächst wird der Bremskolben 11 in eine Bremsstellung bewegt, damit der Anwender des Fahrzeuges 20 sicher aussteigen kann. Anschließend kann der automatisierte Parkvorgang ausgelöst werden. In einem ersten Schritt 100 wird hierbei die Kupplung 3 zur Drehmomentübertragung zwischen dem Elektromotor 4 und dem Federspeicher 1 geschlossen. In einem zweiten Schritt 200 wird anschließend der Bremskolben 11 in eine Nicht-Bremsstellung bewegt. Gleichzeitig findet ein Komprimieren des Federspeichers 1 statt. In einem dritten Schritt 300 wird der Federspeicher 1 in einem komprimierten Zustand gehalten. Dies erfolgt durch ein Drehmoment, welches durch den Elektromotor 4 aufgebracht wird. In einem vierten Schritt 400 wird der komprimierte Zustand des Federspeichers 1 durch ein Bestromen des Elektromotors 4 aufrechterhalten. In einem fünften Schritt 500 wird der Federspeicher 1, im Falle eines Ausfalls des elektromotorseitig aufgebrachten Drehmoments, dekomprimiert und anschließend wird der Bremskolben 11 durch den sich dekomprimierenden Federspeicher 1 in die Bremsstellung bewegt, um das Fahrzeug 20 zu bremsen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015110968 A1 [0003]
- DE 202012006323 U1 [0004]
