DE19548392A1 - Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug

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Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Personenkraftwagen sind heutzutage beinahe ausschließlich mit hydraulischen Bremsanlagen versehen. Steigende Anforderungen an zusätzliche Bremsfunktionen - wie Antiblockiersysteme, Fahrstabilitätsysteme, Traktionskontrollen und fortschrittli­ che Tempomaten - sowie Forderungen nach einer Verringerung der Montage- und Wartungskosten und einer Verkleinerung der Hydraulikeinrichtungen haben zu der Entwicklung rein elektri­ scher Bremssysteme (auch unter dem Schlagwort "Brake by Wire" bekannt) geführt.
Bei solchen elektrischen Bremssystemen ist das von dem Fahrer betätigte Bremssignal kraftmäßig von den Bremsen getrennt, d. h. die von dem Fahrer ausgehende Bremsmomentanforderung wird nicht mehr direkt als Kraft über ein hydraulisches (oder druckluftbetätigtes) System übertragen, sondern nur noch als elektrisches Signal über elektrische Leitungen. Mit dem elek­ trischen Signal wird ein Bremsaktuator (oder -aktor) gesteu­ ert, der mit einer unabhängigen Energieversorgung das erfor­ derliche Bremsmoment erzeugt. In der Regel erfolgt diese Energieversorgung aus dem elektrischen Bordnetz und das Bremsmoment wird durch einen elektromechanischen oder elek­ trohydraulischen Aktor erzeugt und auf eine Bremsscheibe oder -trommel übertragen (vgl. die ältere Anmeldung DE 19529664.8, unser Zeichen GR 95 P 1763).
Da das Bremssystem eine zentrale Sicherheitsfunktion des Kraftfahrzeugs darstellt, muß es eine weitgehende Ausfallsi­ cherheit gewährleisten, und im Störungsfall zumindest mit verringerter Wirkung ein Abbremsen des Fahrzeugs ermöglichen. Dazu wird vom Gesetzgeber ein zweikreisiges Bremssystem ge­ fordert, das in der Regel durch zwei getrennte hydraulische Bremskreise realisiert ist.
Bei einer bekannten Bremsanlage mit elektrisch gesteuerten Radbremseinrichtungen, die aus je einem Steuerteil und einem Aktor bestehen, durch die die einzelnen Radbremsen unabhängig voneinander und in Abhängigkeit von Betätigungen des Bremspe­ dals aktiviert werden, ist ein Notfallsystem vorgesehen, durch das bei Ausfall eines oder mehrerer Aktoren ein Abbrem­ sen des Kraftfahrzeugs ermöglicht wird (EP-A-0 486 281). Da­ bei werden fehlerhafte Aktoren erkannt und im Falle einer Bremsung die einwandfreien Aktoren oder einige von ihnen nach einem vorgegebenen Schema betätigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Bremsanlage zu schaffen, die dem gesetzlichen Erfordernis nach einer Zweikreis-Bremsanlage entspricht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bremsanlage nach Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß die an die Bremsanlage zu stellenden Sicherheitsanforderungen mit geringem Aufwand und einfachen Mitteln erfüllt werden. Insbe­ sondere benötigt die erfindungsgemäße Bremsanlage keinerlei zusätzliche hydraulische Notfall- oder Ersatzeinrichtungen und kein besonderes ausfallgesichertes zentrales Steuergerät für die normale Bremsfunktion.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an­ hand der Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Bremsanlage gemäß der Erfindung in Blockdiagrammdarstellung.
Eine Bremsanlage 1 weist zwei Bremskreise, einen Kreis A und einen Kreis B auf, die in der Zeichnung durch gestrichelte Umrandungen 2 bzw. 3 angedeutet sind. Sie enthält vier Rad­ bremseinrichtungen 4, 5, 6 und 7 von denen die Radbremsein­ richtungen 4 und 5 Bestandteil des Bremskreises A und die Radbremseinrichtungen 6, 7 Bestandteile des Bremskreises B sind.
Jede Radbremseinrichtung besteht aus einem Aktor (Aktor 1 bis Aktor 4) und einem zugehörigen Steuerteil 10, 11, 12 bzw. 13. Einzelheiten der Aktoren sind hier nicht dargestellt, sie können elektrohydraulisch ausgebildet sein (wie in unserer vorgenannten älteren Anmeldung beschrieben) oder mit einem elektromechanischen Antrieb versehen sein, (wie in der EP-B 0 486 281).
Mit einem Bremspedal 14 des Kraftfahrzeugs ist eine Einrich­ tung - z. B. ein Bremskraftsimulator 15 - verbunden, durch die Betätigungen des Bremspedals 14 erfaßt werden. Der Brems­ kraftsimulator 15 enthält zwei getrennte elektronische Sen­ sorkreise 16 und 17, mit denen der vom Fahrer vorgegebene Pe­ dalweg und/oder die Pedalkraft gemessen werden. Die gemessene Größe wird in Steuersignale umgesetzt, die über eine erste Signalausgangsleitung 19 dem Bremskreis A und über eine zwei­ te Signalausgangsleitung 20 dem Bremskreis B zugeführt wer­ den. Diese Steuersignale stellen die Bremssollwerte dar, sie gelangen zu den Radbremseinrichtungen 4, 5 bzw. 6, 7 und ver­ anlassen dort die zugehörigen Aktoren, die jeweiligen Bremsen zu betätigen. Damit führt die Bremsanlage 1 die von dem Fah­ rer des Kraftfahrzeugs gewünschten Bremsungen durch, und sie entspricht auch, da sie in zwei Bremskreise aufgeteilt ist, der geforderten Ausfallsicherheit.
Die Bremsanlage 1 weist außerdem eine elektronische Steuer­ einrichtung - oder Zusatzsteuereinrichtung 22 (auch als ECU bezeichnet) auf, die lediglich zusätzliche Funktionen der Bremsen steuert, durch die die Sicherheit und/oder Komfort des Kraftfahrzeugs erhöht werden und die eingangs schon auf­ geführt sind (z. B. ABS, Traktionskontrolle usw.). Für eine ausfallsichere Funktion der erfindungsgemäßen Bremsanlage 1 ist die Zusatzsteuereinrichtung 22 nicht notwendig.
Die von der Steuereinrichtung 22 erzeugten Steuersignale ge­ langen zu elektronischen Elementen oder Schaltern 23, in de­ nen sie den vom Bremskraftsimulator 14 erzeugten Steuersigna­ ien oder Bremssollwerten überlagert werden. Diese Überlage­ rung entspricht der Signalüberlagerung in hydraulischen Brem­ sanlagen, ist aber mit elektronischen Elementen sehr einfach zu realisieren. Die Elemente 23 sind so aufgebaut, z. B. als Relais, daß die vom Bremskraftsimulator erzeugten Steuersi­ gnale auch bei einem Ausfall der zusätzlichen elektronischen Steuereinrichtung 22 in allen Fällen zu den Radbremseinrich­ tungen 4 bis 7 gelangen. Bei einem möglichen Ausfall der Steuereinrichtung 22 werden nur die Zusatzfunktionen der Bremsanlage, wie z. B. ABS, beeinträchtigt, nicht aber die normale Bremsfunktion.
Die Energieversorgung der Bremsanlage 1 ist ebenfalls in zwei Kreise unterteilt, die jeweils eine erste Batterie a und eine zweite Batterie b enthalten. Die der Energieversorgung die­ nenden Leitungen sind in der Zeichnung mit dicken Linien dar­ gestellt, während die Signalleitungen mit dünnen Linien ge­ zeichnet sind. Als Energiespeicher 24 und 25 dient im Falle der Batterie a die normale Fahrzeugbatterie, während im Falle der Batterie b eine zusätzliche kleinere, dem Leistungsbedarf des angeschlossenen Bremskreises angepaßte Batterie verwendet wird. Anstelle der Batterie b kann als Energiespeicher 25 auch der Generator 26 des Kraftfahrzeugs mit einer kleinen Batterie als Notfallpuffer verwendet werden, die für einige wenige Bremsvorgänge ausreichend Kapazität hat. Die beiden Energieversorgungskreise sind über eine Sicherung 28 mitein­ ander verbunden, die im Fehlerfall, z. B. bei einem Kurz­ schluß, beide Kreis vollständig voneinander trennt.
Durch die erfindungsgemäße Bremsanlage werden folgende mögli­ che Fehler aufgefangen: ein Ausfall der elektronischen Steu­ ereinrichtung 22 oder eine Unterbrechung der mit ihr verbun­ denen elektrischen Leitungen, ein Ausfall eines oder zweier Aktoren, ein Ausfall einer Energieversorgung, eine Unterbre­ chung der Verbindungsleitungen innerhalb der Bremsanlage und ein Kurzschluß in einem Versorgungskreis oder in dem Genera­ tor 26.
Die Steuerteile 10 bis 13 enthalten zweckmäßigerweise einen Mikroprozessor, sie bilden zusammen mit dem jeweiligen Aktor eine selbständige Einheit. Einzelheiten der Steuerung sind hier nicht dargestellt, da sie für sich bekannt ist und von der Erfindung nicht berührt wird. Werden die Steuersignale des Bremskraftsimulators als pulsweitenmoduliertes Signal übertragen, so wird das Steuerteil 10 bis 13 als PWM-Endstufe mit elektronischer Kommutierung ausgeführt.
Die erfindungsgemäße Bremsanlage stellt eine völlig gleich­ wertige und leistungsfähige Analogie zu den üblichen zwei­ kreisigen hydraulischen Bremsanlagen mit allen Zusatzfunktio­ nen dar. Dies wird aber mit geringerem Aufwand und einfache­ ren Mitteln erreicht.

Claims (4)

1. Bremsanlage (1) für ein Kraftfahrzeug mit elektrisch ge­ steuerten Radbremseinrichtungen (4-7), die aus je einem Steu­ erteil (10-13) und einem Aktor bestehen, durch die die ein­ zelnen Radbremsen unabhängig voneinander und in Abhängigkeit von Betätigungen des Bremspedals aktiviert werden, und mit einer Notfalleinrichtung, durch das bei Ausfall eines oder mehrerer Aktoren ein Abbremsen des Kraftfahrzeugs ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß sie mit zwei getrennten elektrischen Steuerkreisen (2, 3) für je einen Teil der Radbremseinrichtungen (4-7) verse­ hen ist, die beide von einer Betätigungen des Bremspedals (14) erfassenden Einrichtung (15) Steuersignale empfangen und die je eine eigenen Energieversorgungskreis (a, b) auf­ weisen, und
  • - daß sie eine zentrale Steuereinrichtung (22) aufweist, die mit allen Radbremseinrichtungen (4-7) verbunden ist und durch die der Sicherheit oder dem Komfort des Kraftfahr­ zeugs dienende Bremszusatzfunktionen gesteuert werden.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Energieversorgungskreis von der Fahrzeugbatterie (Batterie a) und ein zweiter Energieversorgungskreis von einer Zusatzbatterie (Batterie b) mit einer an den Lei­ stungsbedarf des Bremskreises angepaßten Kapazität gespeist wird.
3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Energieversorgungskreis von der Fahrzeugbatterie (Batterie a) und ein zweiter Energieversorgungskreis von dem Generator (26) des Kraftfahrzeugs und einer Zusatzbat­ terie mit einer für einige Bremsungen genügenden Kapazität gespeist wird.
4. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerteile (10-13) für die Aktoren mikroprozessorge­ steuert sind.
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