DE19738877C2 - Feststellbremsanlage für Fahrzeuge - Google Patents
Feststellbremsanlage für FahrzeugeInfo
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- DE19738877C2 DE19738877C2 DE19738877A DE19738877A DE19738877C2 DE 19738877 C2 DE19738877 C2 DE 19738877C2 DE 19738877 A DE19738877 A DE 19738877A DE 19738877 A DE19738877 A DE 19738877A DE 19738877 C2 DE19738877 C2 DE 19738877C2
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Description
Die Erfindung betrifft eine Feststellbremsanlage für Fahrzeuge,
insbesondere Personenkraftwagen, mit einer fremdkrafterzeugenden
Stelleinheit zum Anziehen oder Lösen wenigstens eines
Betätigungszuges für eine Bremseinrichtung des Fahrzeuges, mit
einer elektronischen Steuervorrichtung, deren Ausgangsgröße zur
Betätigung der Stelleinheit dient, wobei der Steuervorrichtung
Eingangsgrößen, insbesondere von einer Bedienungseinrichtung,
von Sensoren und/oder Schaltern o. dgl., zugeführt werden und
die Ausgangsgröße in Abhängigkeit der Eingangsgröße veränderbar
ist, wobei dem Betätigungszug ein Kraftsensor zugeordnet ist,
der die auf den Betätigungszug ausgeübte Kraft erfaßt und die
Signale des Kraftsensors der Steuervorrichtung als Eingangsgröße
zugeführt werden.
Aus den Patent-Abstracts of Japan JP 5-286424 A ist bereits eine
Feststellbremsanlage mit den eingangs genannten Merkmalen
bekannt. In diesem Abstract ist eine Feststellbremsanlage
offenbart, mit der die Bremse auf eine richtige Bremskraft
einstellbar ist. Nachdem der Handbremshebel durch den Fahrer
betätigt worden ist, erfaßt ein Drucksensor die auf ein
Gleitstück wirkende Reaktionskraft der Feststellbremse. Wenn
diese Bremskraft einen vorgegebenen Sollwert unterschreitet,
werden mittels eines Motors und geeigneter Übertragungsmittel
der Handbremshebel wie auch das Gleitstück verstellt. Hierdurch
wird der Betätigungszug weiter gespannt und die Bremskraft
erhöht. Sobald der Drucksensor einen Kraft-Istwert erfaßt, der
gleich dem vorgegebenen Kraft-Sollwert ist, wird der Motor
gestoppt.
Weiterhin ist aus der DE 42 05 590 A1 bereits eine
Feststellbremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem fußbetätigten
Bremspedal bekannt. Dabei ist eine zusätzliche elektromotorische
Stelleinheit vorgesehen, die über eine Kopplungsvorrichtung
direkt auf das Bremspedal wirkt. Durch Drücken eines Tasters,
der sich bspw. im Bediengriff des Fahrzeuggetriebes befindet,
wird die Drehrichtung des Elektromotors der Stelleinheit jeweils
umgekehrt, so daß das Bremspedal elektromotorisch nach unten
verschwenkt bzw. wieder nach oben freigegeben wird. Die
mechanische Arretierung des Bremspedals erfolgt über das
selbsthemmend ausgelegte Getriebe der Stelleinheit. Weiterhin
ermöglicht die Ausgestaltung der Kopplungsvorrichtung zu jedem
Zeitpunkt das Niederdrücken des Bremspedals durch den Bediener.
Die Feststellbremsanlage weist eine elektronische
Steuerungseinrichtung auf, mit der Zusatzfunktionen realisiert
werden können. So kann z. B. die Sicherung gegen ein
unbeabsichtigtes Lösen der fremdkraftbetätigten Feststellbremse
dadurch erfolgen, daß nach Abschalten der Zündung die
Stelleinheit elektrisch nicht mehr angesteuert wird. Auch kann
durch die Erfassung des Betriebsstroms des Elektromotors und des
Verdrehwinkels des Getriebestirnrades eine Aussage über die
Bremskraft und den momentanen Hub des Bremsseilweges gewonnen
werden, woraus Aussagen über den Zustand der Reibbeläge der
Feststellbremse und den Zustand der bremskraftübertragenden
Verbindungselemente möglich sind. Weiterhin kann auch die
Bremskraft kennfeldgesteuert über den Betriebsstrom des
Elektromotors aufgebracht werden, wobei ferner eine von dem Hub
des Bremsseiles abhängige Betätigungsgeschwindigkeit
realisierbar ist.
Die bekannte Feststellbremsanlage erweist sich jedoch insoweit
als nachteilig, daß sie recht unflexibel zu handhaben ist und
die einzelnen Lastzustände des Betätigungszuges bzw. der
Bremseinrichtung wenig oder nur kaum berücksichtigt. Weiterhin
erweist es sich als nachteilig, daß die auf den Betätigungszug
bzw. die Bremse wirkende Betätigungskraft indirekt über eine
Messung des in den Elektromotor der Stelleinheit fließenden
Stromes erfolgt. Zum einen ist diese Meßmethode recht ungenau,
da der in den Elektromotor der Stelleinheit fließende Strom auch
von Umwelteinflüssen, wie Temperatur o. dgl., abhängig ist. Zum
anderen ist eine Kraftmessung jedenfalls dann nicht möglich,
wenn der Elektromotor außer Betrieb ist.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Feststellbremsanlage für Fahrzeuge mit den eingangs genannten
Merkmalen dahingehend weiterzubilden, daß eine flexible
Handhabung gewährleistet ist und die einzelnen Lastzustände der
Feststellbremsanlage sicher und genau erfaßbar sind.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei der
Feststellbremsanlage mit den eingangs genannten Merkmalen i. w.
dadurch gelöst, daß dem Betätigungszug ein Wegsensor zum
Erfassen des Hubes des Betätigungszuges zugeordnet ist, wobei
die Signale des Wegsensors der Steuervorrichtung als
Eingangsgröße zugeführt werden.
Die Stellbewegung der fremdkrafterzeugenden Stelleinheit wird in
eine Translationsbewegung zum Spannen bzw. Anziehen oder Lösen
des Betätigungszuges für eine Bremseinrichtung umgesetzt. An
oder in dem Betätigungszug ist ein Kraftsensor angeordnet, der
die auf den Bremszug bzw. die Bremse einwirkende Kraft
unmittelbar mißt und diese als Istwert an die Steuervorrichtung
weitergibt. Insbesondere ist mit der Feststellbremsanlage nach
der Erfindung auch eine direkte Kraftmessung bei stillstehendem
Fahrzeug möglich, so daß eine ständige Kontrolle bzw.
Überwachung der aktuellen Bremskraft ermöglicht ist, ohne daß
die fremdkrafterzeugende Stelleinheit in Betrieb genommen werden
müßte. Dies ist bei der Feststellbremsanlage nach dem Stand der
Technik nicht möglich. Somit kann die erfindungsgemäße
Feststellbremsanlage bei einem etwaigen Abfall der Bremskraft
automatisch nachgestellt werden, auch wenn das Fahrzeug für
längere Zeit im ausgeschalteten Zustand geparkt ist. Weiterhin
ist es nach der Erfindung vorgesehen, daß dem Betätigungszug ein
Wegsensor zum Erfassen des Hubes des Betätigungszuges zugeordnet
ist, dessen Signale der Steuervorrichtung als Eingangsgröße
zugeführt werden. Somit kann sowohl beim Feststellen als auch
beim Lösen der Bremse bzw. des Betätigungszuges der Hub bzw.
Verstellweg mittels des Wegsensors erfaßt und ggf. zur Bewertung
des Bremsverhaltens und zur möglichen Fehlerdiagnose
herangezogen werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß
durch den Einsatz des Wegsensors eine zusätzliche
Positionserkennung, bspw. mittels Endschaltern o. dgl., nicht
erforderlich ist.
Von Vorteil wird die auf den Betätigungszug ausgeübte Kraft von
dem Kraftsensor unmittelbar erfaßt.
Dabei besteht nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung die
Möglichkeit, daß die Steuervorrichtung eine
Speichervorrichtung und eine Vergleichsvorrichtung aufweist,
wobei in der Speichervorrichtung wenigstens Wertepaare "Hub des
Betätigungszuges/auf den Betätigungszug wirkende Kraft" als
Referenzwerte abgelegt sind und in der Vergleichsvorrichtung
die Referenzwerte mit den aktuellen Werten bzw. Istwerten
verglichen werden. Z. B. kann der durch den Wegsensor
ermittelten Position des Betätigungszuges der entsprechende
Ausgangswert des Kraftsensors zugeordnet werden, wobei
sämtliche Daten eines Bremsvorganges in der Speichervorrichtung
abgelegt werden. Bei einem erneuten Feststellbremsvorgang
werden diese abgelegten Daten als Referenzwerte herangezogen.
Bei Abweichungen der gemessenen Werte (Istwerte) von den
Referenzwerten (Sollwerte) kann dann auf ein Fehlverhalten der
Feststellbremsanlage geschlossen werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist von der
Vergleichsvorrichtung eine Signalvorrichtung betätigbar, sofern
die Referenzwerte und aktuellen Werte oberhalb einer
Toleranzschwelle liegende Abweichungen voneinander aufweisen.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß die in der
Speichervorrichtung abgelegten Referenzwerte aktualisiert bzw.
adaptiv nachgeführt werden, so daß kontinuierliche bzw.
langfristige Veränderungen der Bremsanlage in den
Referenzwerten Berücksichtigung finden. Hierdurch ist eine
Anpassung der Referenzwerte, bspw. an das Setzverhalten der
Gesamtanlage, Verschleiß der Bremsbeläge, Längung der
Betätigungszüge o. dgl., möglich. Somit ist eine erheblich
verbesserte Diagnosefähigkeit der erfindungsgemäßen
Feststellbremsanlage gegeben.
Desweiteren bietet es sich nach einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung an, daß der Steuervorrichtung als
Eingangsgröße Signale für die auf den Betätigungszug
auszuübende Kraft zugeführt werden, wobei als Sollwertgeber
bevorzugt ein mit dem Bremspedal des Fahrzeuges gekoppelter
Kraftaufnehmer zur Anwendung kommt. Es besteht jedoch auch die
Möglichkeit, daß als Sollwertgeber übliche elektronische
Bedienungselemente, wie bspw. Potentiometer, Schalter,
Wippschalter, Taster o. dgl., Anwendung finden, welche an
beliebiger Stelle im Zugriffsbereich des Fahrers angeordnet
werden können. Ebenso ist es denkbar, den Bremskraftsollwert
durch einen in dem Bremspedal integrierten Kraftsensor zu
realisieren, der die Betätigungskraft des Bremspedals durch den
Fahrer ermittelt und an die Steuervorrichtung weitergibt. Der
eigentliche Bremsvorgang wird dann entweder selbsttätig, bspw.
bei Stillstand des Fahrzeuges, oder durch eine Betätigung einer
Bedienungseinrichtung bzw. eines Betätigungselementes, wie
Schalter, Wipptaster o. dgl., ausgelöst. Dies ist sowohl im
Stillstand des Fahrzeuges, also bspw. beim Parken möglich, als
auch während der Fahrt, wenn die Feststellbremsanlage als
Hilfsbremse, bspw. bei Ausfall der Hauptbremse eingesetzt
werden soll.
Alternativ besteht die Möglichkeit, daß der Steuervorrichtung
als Eingangsgröße Signale eines Neigungssensors zugeführt
werden. Hierdurch kann die Bremskraft der Feststellbremsanlage
in Abhängigkeit von der Neigung des Fahrzeuges als Sollwert
vorgegeben werden, wodurch eine optimale Anpassung an die
jeweils erforderliche Bremskraft gewährleistet ist. Der
eigentliche Bremsvorgang wird dann entweder selbsttätig im
Stillstand des Fahrzeuges oder aber durch eine Betätigung der
Bedienungseinrichtung oder durch Ausschalten der Zündung o.
dgl. ausgelöst. Es versteht sich, daß bspw. durch ein
nochmaliges Betätigen des Bedienungselementes diese
Sollwertvorgabe des Neigungssensors ausgeschaltet und die
Bremskraft, bspw. auf einen Maximalwert eingestellt werden
kann.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die
Stelleinheit als Gleichstrommotor mit angeschlossenem oder
integrierten Getriebe ausgebildet ist.
Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
ist der zur Ausübung eines vorbestimmten maximalen Kraftwertes
erforderliche Hubwert des Betätigungszuges während des
Anziehens der Bremse in einer Speichervorrichtung abgelegt,
wobei der Betätigungszug zum Lösen der Bremse um diesen
gespeicherten, bevorzugt konstanten, Hubwert mittels der
Stelleinheit verfahren wird. Aufgrund dieser Maßnahmen ist es
möglich, einen selbsttätigen bzw. automatischen Längenausgleich
des Betätigungszuges zu realisieren. Hat sich bspw. bei
angezogener Feststellbremse der Betätigungszug um einen
gewissen Wert, bspw. 0,5 mm verlängert, so wird diese
Verlängerung dadurch aus dem System genommen, daß der
Betätigungszug zum Lösen lediglich um den zuvor zum Spannen
erforderlichen Hub verfahren wird. Hierdurch wird der Nullpunkt
des Systems um die Seillängung verschoben, so daß die Lose aus
dem System herausgenommen ist. Es versteht sich, daß das Lösen
der Bremse auch kraftgeregelt durchgeführt werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an einen
Ausgang der Steuervorrichtung eine Anzeigevorrichtung, wie eine
optische Anzeige, bspw. ein LED-Band, oder eine akustische
Anzeige angeschlossen, mit der die aktuelle Bremskraft
darstellbar ist.
Weiterhin kann die Bedienungseinrichtung von Vorteil als
digitaler Signalgeber oder auch mehrstufiger oder als
stufenloser Geber nach einer Servo-Steuerung ausgebildet sein.
Bei gestufter, wie auch stufenloser Betriebsweise läßt sich ein
dosiertes Feststellen und Lösen der Feststellbremsanlage
erreichen, was auch bei Einsatz der Feststellbremsanlage als
Hilfsbremseinrichtung, bspw. für den Fall, daß die
Hauptbremsanlage ausgefallen ist, von Vorteil ist. Durch den
Wegfall einer mechanischen Betätigungseinrichtung und den
Einsatz der elektrischen Bedienungseinrichtung wird als
weiterer Vorteil erreicht, daß eine erhebliche Raumeinsparung
und eine beliebige Anordnung der elektrischen
Bedienungseinrichtung möglich ist, da diese nicht an das
mechanische Bedienungselement der Feststellbremsanlage
gekoppelt sein muß. Zusätzlich ist ein Kraftaufwand zum
Betätigen der Feststellbremsanlage nicht mehr erforderlich.
Die Servosteuerung kann auf folgende Arten erfolgen:
- - durch Pulsweitenmodulation (PWM),
- - durch Regelung der Amplitude der Motorspannung,
- - durch getaktete Motorspannung mit konstantem Puls-Pausen- Verhältnis,
- - durch Ein-Aus-Betrieb, z. B. Einschalten des Motors bei Änderung des Sollwertes und Ausschalten, wenn Istwert und Sollwert übereinstimmen.
Es versteht sich, daß die Bedienungseinrichtung auch als
mechanisches Bedienelement zum Anziehen oder Lösen des
Betätigungszuges ausgebildet sein kann.
Nach einer anderen besonders vorteilhaften Ausführungsform
besteht die Möglichkeit, daß bei Ausfall der
Betriebsbremsanlage eine Hilfsbremsvorrichtung zum Umschalten
der Feststellbremse in einen Hilfsbremsmodus vorgesehen ist,
wobei das Bremspedal einen Kraftaufnehmer als Sollwertgeber für
die Feststellbremse aufweist.
In Verbindung mit einem doppelt belegten Pedal ist eine
Notbetätigung der Feststellbremsanlage möglich, so daß
zusätzliche mechanische Betätigungseinrichtungen, wie
Handbremshebel oder ein zusätzliches Pedal, entfallen können.
Eine derartige Doppelbelegung eines Pedals ist in der
Patentanmeldung 197 26 188.4 näher beschrieben, die durch
ausdrücklichen Verweis in den Offenbarungsgehalt der
vorgehenden Anmeldung aufgenommen wird. Die Notbetätigung der
elektrischen Feststellbremse kann nicht nur als mechanische
Version, z. B. doppeltes Pedal, sondern auch als elektrische
Version durch Einsatz eines zusätzlichen Steuergerätes und ggf.
einer zusätzlichen Stelleinheit (Motor mit Getriebe) sowie
evtl. einer zusätzlichen Batterie ausgebildet sein.
Es bietet sich auch an, daß der Steuervorrichtung als
Eingangsgröße wenigstens eines oder mehrere der folgenden
Signale zugeführt werden: Signal des Zündschalters, Signal der
Wegfahrsperrvorrichtung, Signal des Geschwindigkeitsmessers,
Signal eines Bremslichtschalters, Signale des
Antiblockiersystems, Signale eines Türschloßkontaktes, Signale
einer Diagnosevorrichtung. Aufgrund dieser Maßnahmen sind
verschiedene Ausgestaltungen der Feststellbremsanlage möglich.
Zum Beispiel läßt sich eine Sicherheitsstellung, bspw. als
Kindersicherung dadurch realisieren, daß die
Feststellbremsanlage bzw. die Bedienungseinrichtung
insbesondere nur bei eingeschalteter Zündung bzw. im Zündschloß
befindlichem Schlüssel betätigt werden kann bzw. an die
Wegfahrsperrvorrichtung gekoppelt ist. Hierdurch ist auch eine
gewisse Diebstahlsicherung gegeben. Es versteht sich, daß das
Feststellen der Feststellbremsanlage natürlich jederzeit,
unabhängig von der Stellung des Zündschlüssels möglich ist.
Dabei besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß ggf. zusätzlich
die Fahrzeuggeschwindigkeit zur Unterscheidung zwischen Fahrt
und Stillstand des Fahrzeuges erfaßt wird, um zwischen den
Betriebsarten "Feststellbremsung" und "Hilfsbremsung", bspw. im
Falle eines Ausfalles der Betriebsbremsanlage des Fahrzeuges,
zu unterscheiden.
Auch kann die Betätigung des Bremspedals, bspw. über einen
Bremslichtschalter mit der eigentlichen Bedienungseinrichtung
logisch verknüpft bzw. gekoppelt werden, so daß eine
unbeabsichtigte Betätigung der Feststellbremseinrichtung
während der Fahrt vermieden oder verhindert ist, falls die
Bedienungseinrichtung einmal aus Versehen betätigt werden
sollte. Dabei besteht auch die Möglichkeit, daß zunächst bei
einer unbeabsichtigten Betätigung ein optisches oder
akustisches Warnsignal abgegeben wird, ohne daß bereits die
Feststellbremsung aktiviert wird. Dies könnte dann bspw. bei
einer nochmaligen Betätigung des Bedienungselementes geschehen.
Auch kann die Feststellbremsanlage selbsttätig gelöst werden
und/oder ein akustisches Signal bei Fahrantritt abgegeben, wenn
die Feststellbremse vor Beginn der Fahrt noch nicht gelöst
wurde. Das Kriterium hierzu kann bspw. von dem
Geschwindigkeitssensor abgeleitet werden, wobei dann zwischen
den Zuständen des Fahrzeuges mit der Geschwindigkeit Null und
der Geschwindigkeit größer als Null zu unterscheiden ist.
Dadurch, daß der Steuervorrichtung auch Signale des
Antiblockiersystems zugeführt werden, besteht die Möglichkeit,
eine Überbremsung in gewissen Situationen mittels der
Feststellbremsanlage zu vermeiden. Desweiteren kann auch eine
optische Anzeige vorgesehen sein, welche das Erreichen der
vorgegebenen Bremskraft, bspw. mittels einer Signalleuchte o.
dgl. anzeigt.
Die erfindungsgemäße Feststellbremsanlage ermöglicht auch eine
umfangreiche Diagnosefähigkeit durch die Erfassung des
Verstellweges des Betätigungszuges und der auf diesen
Betätigungszug wirkenden Kraft. Bspw. kann hierdurch ein Defekt
der Stelleinheit, der Sensorik, der Betätigung oder auch ein
Riß des Betätigungszuges ohne weiteres erkannt werden. Zur
Fehlererkennung und zur Strombregrenzung werden der Motorstrom
gemessen oder die Dauer eines Bremsvorganges ermittelt. Es kann
aber auch ein Zeitfenster vorgegeben werden, in welchem der
Bremsvorgang abgeschlossen sein muß.
Nach einer weiteren Ausgestaltung bietet es sich an, daß bei
der Diagnose eines Fehlers in der Betriebsbremsanlage des
Fahrzeuges die Feststellbremsanlage selbsttätig von der
Hilfsbremsvorrichtung in den Hilfsbremsmodus überführt wird.
Sollte ein Defekt der eigentlichen Betriebsbremse von der
Diagnosevorrichtung erkannt werden, läßt sich eine
Hilfsbremsung mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Feststellbremsanlage selbsttätig durch die Betätigung des
Bremspedals durchführen. Dies ist insbesondere bei Einsatz
eines im oder am Bremspedal integrierten oder angeordneten
Kraftsensors zur Ermittlung der auf das Pedal wirkenden
Betätigungskraft realisierbar. Bei der selbsttätigen
Umschaltung auf die elektrische Feststellbremsanlage lassen
sich natürlich auch die Einflüsse des Antiblockiersystems bei
der Erzielung der gewünschten Bremswirkung mit verarbeiten. Der
Vorteil besteht darin, daß ein Zeitverlust durch Umdenken
(Reaktionszeit) nicht auftritt.
Es bietet sich auch an, daß die von der Stelleinheit auf den
Betätigungszug ausgeübte Kraft mittels einer
Begrenzungsvorrichtung auf einen oberen Grenzwert beschränkt
wird. Somit kann durch den Einsatz des Kraftsensors die auf den
Betätigungszug bzw. die Bremse wirkende Kraft zur Vermeidung
eines Überspannens des Betätigungszuges begrenzt werden.
Hierdurch wird die erfindungsgemäße Feststellbremsanlage als
sicherheitsrelevantes Bauteil in ihrer Funktion über den
üblichen Sicherheitsstandard weiter verbessert. Selbstredend
wird durch diese Maßnahme auch die Lebensdauer des
Betätigungszuges zwischen dem Geber und dem Nehmer weiter
erhöht.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.
Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten
Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den
Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren
Rückbeziehung.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Feststellbremsanlage,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Blockschaltbildes der
Steuervorrichtung für die erfindungsgemäße
Feststellbremsanlage,
Fig. 3 ein beispielhaftes Struktogramm bzw. Flußdiagramm
der Funktionsweise der elektronischen
Steuervorrichtung, welche bspw. mittels eines
Mikrocontrollers realisiert werden kann und
Fig. 4 ein weiteres Struktogramm bzw. Flußdiagramm eines
weiteren Ausführungsbeispiels der elektronischen
Steuervorrichtung.
Wie Fig. 1 zu entnehmen, ist weist die Feststellbremsanlage 10
eine fremdkrafterzeugende Stelleinheit 12 zum Anziehen oder
Lösen wenigstens eines Betätigungszuges 14 für eine
Bremsvorrichtung 16 eines Fahrzeuges, insbesondere eines
Kraftfahrzeuges auf. Eine elektronische Steuervorrichtung 18
dient zur Betätigung der Stelleinheit 12, wobei der
Steuervorrichtung 18 Eingangsgrößen, insbesondere von einer
Bedienungseinrichtung 20 und einem Kraftsensor 22 zuführbar
sind. Die Ausgangsgröße der Steuervorrichtung 18 ist in
Abhängigkeit der Eingangsgrößen veränderbar. Der Kraftsensor 22
ist dem Betätigungszug 14 zugeordnet und erfaßt die auf den
Betätigungszug 14 mittels der Stelleinheit 12 ausgeübte Kraft
unmittelbar. Die Signale des Kraftsensors 22 werden der
Steuervorrichtung 18 als Eingangsgröße zugeführt.
Die Bedienungseinrichtung 20 kann als elektrischer Signalgeber
40 oder aber auch als mechanisches Bedienelement 42 zum Lösen
und Feststellen der Feststellbremsanlage 10 ausgebildet sein.
Die Stelleinheit 12 besteht vorliegend aus einem
Gleichspannungselektromotor, an dem ein Getriebe 36
angeschlossen ist. Die Bedienungseinrichtung 20 kann von dem
Fahrer des Fahrzeuges, bspw. per Hand, zum Steuern der
Feststellbremsanlage 10 betätigt werden. Eine mechanische
Notbetätigung der Feststellbremsanlage 10 kann über ein Pedal
44 o. dgl. erfolgen. Durch die Bedienungseinrichtung 20 kann
die Feststellbremsanlage 10 festgestellt oder gelöst werden.
Zusätzlich oder alternativ ist ein Signalgeber 40 vorgesehen,
mit dem eine Eingabe des Sollwertes für die von der
Stelleinheit 12 einzustellende Bremskraft erfolgen kann. Der
Signalgeber 40 und die Bedienungseinrichtung 20 können bspw.
auch in dem Bedienelement 42 integriert sein. Die Notbetätigung
ist somit Ersatzfunktion der elektrischen Feststellbremse.
Weiterhin ist dem Betätigungszug 14 ein Wegsensor 24 zum
Erfassen des Hubes des Betätigungszuges 14 zugeordnet, dessen
Signale, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, der
Steuervorrichtung 10 als Eingangsgröße zugeführt werden. Die
Steuervorrichtung 18 weist eine Speichervorrichtung 26 sowie
eine Vergleichsvorrichtung 28 auf, wobei in der
Speichervorrichtung 26 Daten oder Datenpaare bzgl. des "Hubes"
des Betätigungszuges 14 und der auf den Betätigungszug 14
wirkenden Kraft als Referenz- oder Sollwerte abgelegt sind und
in der Vergleichsvorrichtung 28 die Referenzwerte mit den
aktuellen Werten verglichen werden. Sofern die Referenzwerte
und aktuellen Werte bzgl. des Hubes bzw. der Kraft oberhalb
einer Toleranzschwelle liegende Abweichungen voneinander
aufweisen, ist eine Signalvorrichtung 30 von der
Vergleichsvorrichtung 28 betätigbar. Es besteht auch die
Möglichkeit, die in der Speichervorrichtung 26 abgelegten
Referenzwerte zu aktualisieren bzw. adaptiv anzupassen, so daß
kontinuierliche bzw. langfristige Veränderungen der Bremsanlage
in den Referenzwerten Berücksichtigung finden.
Der Steuervorrichtung 18 werden als Eingangsgröße Signale für
die auf dem Betätigungszug auszuübende Kraft als Sollwerte
zugeführt, wobei als Sollwertgeber bevorzugt ein mit dem
Bremspedal des Fahrzeuges gekoppelter Kraftaufnehmer 32 oder
ein Potentiometer, eine Wippe o. dgl. zur Anwendung kommt.
Weiterhin können der Steuervorrichtung 18 als Eingangsgröße
Signale eines Neigungssensors 34 zugeführt werden, so daß der
Sollwert die auf den Betätigungszug 14 auszuübende Kraft bzw.
Bremskraft eine Abhängigkeit von der Lage des Fahrzeuges
aufweisen kann. Der zur Ausübung eines nicht dem Maximalkraft
entsprechenden Kraftwertes erforderliche Hubwert des
Betätigungszuges 14 wird während des Anziehens der Bremse bzw.
Betätigungszuges 14 mittels der Stelleinheit 12 in einer
Speichervorrichtung 26 abgelegt, so daß der Betätigungszug 14
zum Lösen der Bremse um den gespeicherten Hubwert mittels der
Stelleinheit 12 verfahren wird.
An einem Ausgang der Steuervorrichtung 18 ist eine
Anzeigevorrichtung 38, bspw. ein LED-Band oder eine akustische
Anzeige angeschlossen, mit der die aktuelle Bremskraft
darstellbar ist.
Die Bedienungseinrichtung 20 kann bspw. als mehrstufiger,
stufenloser oder digitaler Signalgeber 40 ausgebildet sein. Es
besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, daß die
Bedienungseinrichtung 20 als mechanisches Bedienelement 42
lediglich zum Anziehen oder Lösen des Betätigungszuges 14
ausgelegt ist.
Bei einem Ausfall der Betriebsbremse des Fahrzeuges ist eine
Bremsvorrichtung zum Umschalten der Feststellbremse in ein
Hilfsbremsmodus vorgesehen, wobei das Bremspedal einen
Kraftaufnehmer 32 als Sollwertgeber für die Feststellbremse
aufweist. Der Steuervorrichtung 18 können als weitere
Eingangsgrößen eine oder mehrere der folgenden Signale
zugeführt werden: Signal des Zündschalters 48, Signal der
Wegfahrsperre 50, Signal des Geschwindigkeitsmessers 52, Signal
des Bremslichtschalters 54, Signal des Antiblockiersystems 56,
Signale eines Türschloßkontaktes 58 oder auch Signale einer
Diagnosevorrichtung 60. Bei Diagnose eines Fehlers in der
Betriebsbremsanlage des Fahrzeuges besteht dann die
Möglichkeit, die Feststellbremsanlage 10 selbsttätig von der
Hilfsbremsvorrichtung in den Hilfsbremsmodus zu überführen.
Schließlich kann die von der Stelleinheit 12 auf den
Betätigungszug 14 ausgeübte Kraft mittels einer
Begrenzungsvorrichtung 62 auf einen oberen Grenzwert beschränkt
werden.
Nach dem in Fig. 3 darstellten Struktogramm oder Flußdiagramm
einer möglichen Auslegung der Steuervorrichtung 18 wird
zunächst festgestellt, ob eine Betätigung der
Feststellbremsanlage 10 mittels der Bedienungseinrichtung 20
angefordert wird. Ist dies der Fall, wird geprüft, ob die
Feststellbremsanlage 10 angezogen oder gelöst werden soll,
wobei jeweils zunächst ein gewünschter Sollwert, bspw. für die
Bremskraft oder auch der Hub des Betätigungszuges 14 erfaßt
wird. Die Stelleinheit 12 wird dann dementsprechend betätigt
und zwar so lange, bis über den Kraftsensor 22, den Wegsensor
24 oder sonstige Sensoren der erfaßte Istwert mit dem Sollwert
übereinstimmt. Sobald der Sollwert erreicht ist, wird die
Stelleinheit 12 bzw. der Motor ausgeschaltet. Ist der Sollwert
noch nicht erreicht, wird die Stelleinheit 12 weiter im
eingeschalteten Zustand belassen, der aktuelle Istwert, bspw.
der Bremskraft oder des Verfahrweges des Betätigungszuges
gemessen, mit dem jeweils erfaßten Sollwert verglichen und auf
Übereinstimmung überprüft. Ist Überstimmung zwischen Soll- und
Istwert erreicht, wird die Stelleinheit wieder ausgeschaltet.
Nach dem in Fig. 4 dargestellten Struktogramm oder
Flußdiagramm einer weiteren möglichen Auslegung der
Steuervorrichtung 18 wird zunächst festgestellt, ob eine
Betätigung der Feststellbremsanlage 10 mittels der
Bedienungseinrichtung 20 angefordert wird. Ist dies der Fall,
wird geprüft, ob die Feststellbremsanlage 10 angezogen oder
gelöst werden soll, wobei jeweils zunächst ein gewünschter
Sollwert, bspw. für die Bremskraft oder auch der Hub des
Betätigungsweges 14 erfaßt wird. Nun wird der entsprechende
Istwert ermittelt und geprüft, ob der gewünschte Sollwert
erreicht ist. Ist dies nicht der Fall, wie z. B. aus Soll- und
Istwert eine Regeldifferenz ermittelt und daraus eine
Stellgröße z. B. ein pulsweitenmoduliertes Signal, eine
Regelspannung oder ein Taktsignal gewonnen, mit welcher die
Servosteuerung der Stelleinheit vorgenommen wird. Die
Stelleinheit 12 wird dann dementsprechend betätigt, und zwar so
lange, bis über den Kraftsensor 22, den Wegsensor 24 oder
sonstige Sensoren der erfaßte Istwert mit dem Sollwert
übereinstimmt. Sobald der Sollwert erreicht ist, wird die
Stelleinheit 12 bzw. der Motor ausgeschaltet. Ist der Sollwert
noch nicht erreicht, wird die Stelleinheit 13 weiter im
eingeschalteten Zustand belassen, der aktuelle Istwert, bspw.
der Bremskraft oder des Verfahrweges des Betätigungszuges
gemessen, mit dem jeweils erfaßten Sollwert verglichen und auf
Übereinstimmung überprüft. Hierbei wird bei jedem Durchlauf der
Regelschleife die Stellgröße neu berechnet. Ist Übereinstimmung
zwischen Soll- und Istwert erreicht, wird die Stelleinheit
wieder ausgeschaltet.
Zur Betätigung der Feststellbremse sind grundsätzlich zwei
Eingangsgrößen erforderlich. Diese Eingangsgrößen werden durch
die Auslösevorrichtung und die Sollwertvorgabe geliefert.
Während die Auslösevorrichtung als Taster, Schalter,
Bremslichtkontakt, Wippe o. dgl. ausgebildet ist, geschieht die
Sollwertvorgabe durch ein Potentiometer, einem Neigungssensor,
Kraftaufnehmer im Bremspedal o. dgl. Die Auslösevorrichtung und
Sollwertvorgabe können getrennt ausgebildet sein, z. B. als
Taste und Neigungssensor, aber auch gemeinsam durch ein
Bedienungselement, z. B. Potentiometer, realisiert sein.
Grundsätzlich können drei Arten der elektrischen
Feststellbremsen vorgesehen sein:
Bei der Digitalfeststellbremse wird die Bremse auf eine
vorgegebene, vom Fahrer nicht veränderbare, Maximalkraft
festgestellt. Gelöst wird die elektrische Feststellbremse um
einen ebenfalls vom Fahrer nicht veränderbaren vorgegebenen
Weg, der entweder in einer Initialisierungsroutine ermittelt
wird oder fest vorgegeben ist, als Konstante in einem
nichtflüchtigen Speicher. Aber nur dann, wenn die oben erwähnte
nicht veränderbare Maximalkraft eingestellt war. Hierdurch wird
der Längenausgleich vorgenommen. Wird die Bremse aber gelöst,
bevor diese Kraft erreicht ist, wird der bis dahin, beim
jeweiligen Feststellen, gemessene Weg zum Lösen herangezogen.
Hier findet kein Längenausgleich statt. Als Bedienung genügt
eine Auslösevorrichtung (Taster, Schalter o. ä.), da der
Sollwert ja fest vorgegeben ist.
Bei der stufenlosen elektrischen Feststellbremse
(servogesteuert) wird ein Feststellen auf eine durch den
Sollwertgeber vorgegebene Kraft durchgeführt. Ein Lösen um den
fest vorgegebenen Weg (s. digitale elektrische Feststellbremse)
wird durchgeführt, wenn der Sollwert der Maximalkraft
entspricht. Hierdurch wird der Längenausgleich vorgenommen. In
allen anderen Fällen wird der beim jeweiligen Feststellen
gemessene Weg zurückgelegt. Zur Bedienung werden eine
Auslösevorrichtung und ein Sollwertgeber benötigt.
Eine gestufte elektrische Feststellbremse (servogesteuert) ist
ähnlich der stufenlosen Version, allerdings mit groberer
Abstufung der möglichen Bremskräfte.
Die Notbetätigung ist die Ersatzfunktion der elektrischen
Feststellbremse, nicht der Betriebsbremse. Diese kann rein
mechanisch ausgelegt sein (doppeltbelegtes Pedal), aber auch
eine zweite elektrische Feststellbremse sein.
Der Kraftaufnehmer im Bremspedal dient der Erfassung der
Betätigungskraft des Fahrers auf das Bremspedal und wird als
Sollwertvorgabe herangezogen. Dies entspricht nicht der
Doppelbelegung eines Pedals, ist auch nicht für das
Kupplungspedal vorgesehen.
Ein Längenausgleich erfolgt durch Lösen um einen konstanten
Weg, aber nur dann, wenn die elektrische Feststellbremse auf
die Maximalkraft festgestellt war. Dieser konstante Weg wird
entweder in einer Initialisierungsroutine ermittelt und dann
nicht mehr verändert oder ist schon vor der Erstinbetriebnahme
des Fahrzeuges in einem nichtflüchtigen Speicher (EPROM,
EEPROM) abgelegt.
10
- Feststellbremsanlage
12
- Stelleinheit
14
- Betätigungszug
16
- Bremseinrichtung
18
- Steuervorrichtung
20
- Bedienungseinrichtung
22
- Kraftsensor
24
- Wegsensor
26
- Speichervorrichtung
28
- Vergleichsvorrichtung
30
- Signalvorrichtung
32
- Kraftaufnehmer
34
- Neigungssensor
36
- Getriebe
38
- Anzeigevorrichtung
40
- Signalgeber
42
- Bedienelement
44
- Pedal
46
- Hilfsbremsvorrichtung
48
- Zündschalter
50
- Wegfahrsperrvorrichtung
52
- Geschwindigkeitssensor
54
- Bremslichtschalter
56
- Antiblockiersystem
58
- Türschloßkontakt
60
- Diagnosevorrichtung
62
- Begrenzungsvorrichtung
Claims (20)
1. Feststellbremsanlage (10) für Fahrzeuge, insbesondere
Personenkraftwagen, mit einer fremdkrafterzeugenden
Stelleinheit (12) zum Anziehen oder Lösen wenigstens eines
Betätigungszuges (14) für eine Bremseinrichtung (16) des
Fahrzeuges, mit einer elektronischen Steuervorrichtung (18),
deren Ausgangsgröße zur Betätigung der Stelleinheit (12)
dient, wobei der Steuervorrichtung (18) Eingangsgrößen,
insbesondere von einer Bedienungseinrichtung (20), von
Sensoren und/oder Schaltern o. dgl., zugeführt werden und
die Ausgangsgröße in Abhängigkeit der Eingangsgröße
veränderbar ist, wobei dem Betätigungszug (14) ein
Kraftsensor (22) zugeordnet ist, der die auf den
Betätigungszug (14) ausgeübte Kraft erfaßt und die Signale
des Kraftsensors (22) der Steuervorrichtung (18) als
Eingangsgröße zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Betätigungszug (14) ein Wegsensor (24) zum Erfassen des
Hubes des Betätigungszuges (14) zugeordnet ist, dessen
Signale der Steuervorrichtung (18) als Eingangsgröße
zugeführt werden.
2. Feststellbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kraftsensor (22) die auf den
Betätigungszug (14) ausgeübte Kraft unmittelbar erfaßt.
3. Feststellbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (18) eine
Speichervorrichtung (26) und eine Vergleichsvorrichtung (28)
aufweist, wobei in der Speichervorrichtung (26) wenigstens
Wertepaare oder Datenpaare "Hub des Betätigungszuges (14)/auf
den Betätigungszug (14) wirkende Kraft" als Referenzwerte
abgelegt sind und in der Vergleichsvorrichtung (28) die
Referenzwerte mit den aktuellen Werten verglichen werden.
4. Feststellbremsanlage nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Signalvorrichtung (30) von der
Vergleichsvorrichtung (28) betätigbar ist, sofern die
Referenzwerte und aktuellen Werte oberhalb einer
Toleranzschwelle liegende Abweichungen voneinander
aufweisen.
5. Feststellbremsanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die in der Speichervorrichtung (26)
abgelegten Referenzwerte aktualisiert bzw. adaptiv
nachgeführt werden, so daß kontinuierliche bzw. langfristige
Veränderungen der Bremsanlage in den Referenzwerten
Berücksichtigung finden.
6. Feststellbremsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuervorrichtung
(18) als Eingangsgröße Signale für die auf den
Betätigungszug (14) auszuübende Kraft zugeführt werden,
wobei als Sollwertgeber bevorzugt ein mit dem Bremspedal des
Fahrzeuges gekoppelter Kraftaufnehmer (32) zur Anwendung
kommt.
7. Feststellbremsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuervorrichtung
(18) als Sollwertgeber Signale eines Neigungssensors (34)
zugeführt werden.
8. Feststellbremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß als Sollwertgeber ein Potentiometer, die
Betätigungsdauer eines Tasters, einer Wippe o. dgl. dient.
9. Feststellbremsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheit (12)
als Gleichstrommotor mit angeschlossenem oder integrierten
Getriebe (36) ausgebildet ist.
10. Feststellbremsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der zur Ausübung eines
vorbestimmten Kraftwertes erforderliche Hubwert des
Betätigungszuges (14) während des Anziehens der Bremse in
einer Speichervorrichtung (26) abgelegt ist und der
Betätigungszug (14) zum Lösen der Bremse um einen bevorzugt
konstanten Hubwert mittels der Stelleinheit (12) verfahren
wird.
11. Feststellbremsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Ausgang der
Steuervorrichtung (18) eine Anzeigevorrichtung (38), wie
eine optische Anzeige, bspw. ein LED-Band, oder eine
akustische Anzeige angeschlossen ist, mit der die aktuellen
Bremskraftwerte darstellbar sind.
12. Feststellbremsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bedienungseinrichtung (20) als einstufiger, mehrstufiger
oder stufenloser Signalgeber (40) ausgebildet ist.
13. Feststellbremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bedienungseinrichtung (20)
als mechanisches Bedienelement (42) zum Anziehen oder Lösen
des Betätigungszuges (14) ausgebildet ist.
14. Feststellbremsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall der
Betriebsbremsanlage eine Hilfsbremsvorrichtung (46) zum
Umschalten der Feststellbremse in einen Hilfsbremsmodus
vorgesehen ist, wobei ggf. ein Pedal (44), bevorzugt das
Bremspedal einen Kraftaufnehmer (32) als Sollwertgeber für
die Feststellbremse bzw. die einzustellende Bremskraft
aufweist oder ein zusätzliches Steuergerät und/oder eine
zusätzliche Stelleinheit (12) und/oder eine zusätzliche
Batterie vorgesehen sind.
15. Feststellbremsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuervorrichtung
(18) als Eingangsgröße wenigstens eines der folgenden
Signale zugeführt wird: Signal des Zündschalters (48),
Signal der Wegfahrsperrvorrichtung (50), Signal des
Geschwindigkeitsmessers (52), Signal eines
Bremslichtschalters (54), Signale des
Antiblockiersystems(56), Signale eines Türschloßkontaktes
(58), Signale einer Diagnosevorrichtung (60).
16. Feststellbremsanlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch
gekennzeichnet, daß bei Diagnose eines Fehlers in der
Betriebsbremsanlage des Fahrzeuges die Feststellbremsanlage
(10) selbsttätig von der Hilfsbremsvorrichtung (46) in den
Hilfsbremsmodus überführt wird.
17. Feststellbremsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der
Stelleinheit (12) auf den Betätigungszug (14) ausgeübte
Kraft mittels einer Begrenzungsvorrichtung (62) auf einen
oberen Grenzwert beschränkt wird.
18. Feststellbremsanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Diagnose eines Fehlers der
Motorstrom der Stelleinheit (12), die Dauer eines
Bremsvorganges oder das Überschreiten einer vorgegebenen
Dauer des Bremsvorganges gemessen werden.
19. Feststellbremsanlage nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der
Stelleinheit (12) servogesteuert erfolgt.
20. Feststellbremsanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß die Servosteuerung durch Pulsweitenmodulation, durch
Regelung der Amplitude der Motorspannung, durch getaktete
Motorspannung mit konstantem
Puls-Pausen-Verhältnis oder durch Ein-Aus-Betrieb des
Motors der Stelleinrichtung (12) erfolgt.
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