DE19800643C2

DE19800643C2 - Electrically operated service and parking brake for a motor vehicle

Info

Publication number: DE19800643C2
Application number: DE1998100643
Authority: DE
Inventors: Rainer Schmid
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2018-01-10
Also published as: DE19800643A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch betätigte Be triebs- und Feststellbremse für ein Kraftfahrzeug gemäß Pa tentanspruch 1.The invention relates to an electrically operated Be drive and parking brake for a motor vehicle according to Pa Claim 1.

Feststellbremsen für Kraftfahrzeuge dienen dazu, ein halten des oder abgestelltes Fahrzeug gegen Wegrollen zu sichern. Insbesondere bei geneigter Fahrbahn muß das Wegrollen sicher verhindert werden.Parking brakes for motor vehicles serve to hold one to secure the or parked vehicle against rolling away. Rolling away must be safe, especially on sloping roads be prevented.

Ausgehend von einer Trommel-Betriebsbremse sind bei herkömm lichen Feststellbremsen zwei Bremsbacken der hydraulischen Betriebsbremse mechanisch gegen die Innenwand einer Brems trommel gedrückt; im Falle der DE 196 20 344 A1 bzw. der DE 39 41 400 C2 sind dazu die Bremsbacken zur Feststellbrem sung in einer Bremsstellung durch elektrische Betätigung me chanisch verriegelbar. Ausgehend von einer Scheiben-Betriebs bremse sind herkömmlich die Feststellbremsen als zusätzlich angebrachte Bremssättel realisiert, die von Hand über Seilzü ge und Spannhebel gegen die Bremsscheibe gedrückt und in die ser Stellung arretierbar sind.Starting from a drum service brake, convention parking brakes two brake shoes of the hydraulic Service brake mechanically against the inner wall of a brake drum pressed; in the case of DE 196 20 344 A1 or DE 39 41 400 C2 are the brake shoes for the parking brake solution in a braking position by electrical actuation me can be locked mechanically. Starting from a disc operation Parking brakes are conventional as additional attached brake calipers realized by hand over cable pulls ge and clamping lever pressed against the brake disc and into the water position can be locked.

Der Aufwand für solche Feststellbremsen, die ausschließlich über die Reibkraft wirken, ist relativ hoch.The effort for such parking brakes is exclusive act through the frictional force is relatively high.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Auf wand eine zuverlässige und wirksame Feststellbremse für Kraftfahrzeuge zu schaffen. The invention is based, with little on the task turned a reliable and effective parking brake for To create motor vehicles.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die elektrisch betä tigte Betriebs- und Feststellbremse nach Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is actuated by the electrically Tigt service and parking brake solved according to claim 1. Appropriate developments of the invention are the subject of Subclaims.

Erfindungsgemäß ist durch die von der elektrisch betätigten Betriebsbremse konstruktiv und funktionell unabhängige Fest stellbremse mit einfachen Mitteln, insbesondere unter Mitbe nutztung einer an sich bereits vorhandenen Raddrehsignal-Er fassung, eine Sicherung gegen ein ungewolltes Wegrollen des Fahrzeuges gewährleistbar. Bevor das Kraftfahrzeug sich in Bewegung setzt, müssen die Feststellbremsen von der Bremsen steuerung durch ein elektrisches Steuersignal gelöst werden. Es ist gewährleistet, daß das Kraftfahrzeug sich auch bei einem Stromausfall nicht unbeab sichtigt in Bewegung setzen kann.According to the invention is by the electrically operated Service brake constructively and functionally independent fixed Parking brake with simple means, especially with Mitbe use of an already existing wheel rotation signal Er version, a safeguard against unintentional rolling away of the Guaranteed vehicle. Before the motor vehicle is in Movement sets, the parking brakes off the brakes control by an electric Control signal can be solved. It is guaranteed that Motor vehicle is not uncommon even in the event of a power failure can set in motion.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are described below the drawing explained. Show it:

Fig. 1: eine elektrische Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs mit einer Feststellbremse; FIG. 1 shows an electric brake system of a motor vehicle with a parking brake;

Fig. 2: ein erstes Ausführungsbeispiel einer Feststellbremse in einer auseinander geklappten Darstellung; FIG. 2 shows a first embodiment of a parking brake in an unfolded representation;

Fig. 3: die Feststellbremse nach Fig. 2 in einer seitlichen Teilansicht; Fig. 3: The parking brake of Figure 2 in a lateral sectional view;.

Fig. 4: ein zweites Ausführungsbeispiel einer Feststellbremse in einer seitlichen Teilan sicht und Fig. 4: a second embodiment of a parking brake in a lateral view and Teilan

Fig. 5: die Feststellbremse nach Fig. 4 in einer Teilan sicht von vorn. Fig. 5: the parking brake of FIG. 4 in a partial view from the front.

Eine Bremsanlage 1 (Fig. 1) für ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern, das hier nicht weiter dargestellt ist, schließt vier Bremsen 2 ein, die je eine Bremsscheibe 3 und eine Betäti gungsvorrichtung in Gestalt eines Radbremsaktors 4 - im fol genden auch als Radbremsaktuator oder nur Aktor bezeichnet - aufweisen. Die Radbremsaktoren 4 sind in je einen zugehörigen Bremssattel 5 integriert, das heißt mit ihm zu einer Einheit zusammengefaßt. Der Bremssattel 5 ist als Schwimmsattel aus gebildet, über Bremsbeläge 6 wird bei Betätigung des Rad bremsaktors 4 ein Bremsmoment auf die Bremsscheibe 3 ausge übt. Die Bremsanlage 1 kann aber - ohne die Erfindung zu be einträchtigen - auch anders ausgebildet sein.A brake system 1 ( Fig. 1) for a motor vehicle with four wheels, which is not shown here, includes four brakes 2 , each with a brake disc 3 and a actuating device in the form of a wheel brake actuator 4 - in the fol lowing also as a wheel brake actuator or only called actuator - have. The wheel brake actuators 4 are each integrated in an associated brake caliper 5 , that is, combined with it to form a unit. The brake caliper 5 is formed as a floating caliper, via brake pads 6 , when the wheel brake actuator 4 is actuated, a braking torque is exerted on the brake disc 3 . However, the brake system 1 can also be designed differently without impairing the invention.

Die Radbremsaktoren 4 werden von einer Batterie 8 über Ver sorgungsleitungen 9 mit elektrischer Energie versorgt. Ein elektronisches Steuergerät (ECU) 10 wertet Signale von Rad drehzahlsensoren 12 aus, die an jedem Rad vorgesehen sind. Deren Signale gelangen über Signalleitungen 14 zu dem Steuer gerät 10.The wheel brake actuators 4 are supplied with electrical energy by a battery 8 via supply lines 9 . An electronic control unit (ECU) 10 evaluates signals from wheel speed sensors 12 , which are provided on each wheel. The signals arrive at the control device 10 via signal lines 14 .

Das Steuergerät 10 ist auch mit einem Bremswertgeber oder Pe dalsimulator 15 verbunden, der von dem Fahrer des Kraftfahr zeugs über ein Pedal 16 betätigt wird. Der Pedalkraftsimula tor 15 setzt die Bewegung des Bremspedals 16, das heißt die von dem Fahrer wie gewohnt ausgeübte Kraft, und den Pedalweg in elektrische Signale um. Die Pedalbetätigung wird durch mehrere Sensoren, zum Beispiel einem oder zwei Wegsensoren 18 und einem oder zwei Drucksensoren 19 in elektrische Signale umgewandelt, die über Signalleitungen 20 zu dem Steuergerät 10 gelangen und dort ausgewertet werden.The control unit 10 is also connected to a brake value transmitter or Pe dalsimulator 15 , which is operated by the driver of the motor vehicle via a pedal 16 . The pedal force simulator 15 converts the movement of the brake pedal 16 , that is to say the force exerted by the driver as usual, and the pedal travel into electrical signals. The pedal actuation is converted into electrical signals by a plurality of sensors, for example one or two displacement sensors 18 and one or two pressure sensors 19 , which reach control unit 10 via signal lines 20 and are evaluated there.

Das Steuergerät 10 ermittelt aus den Sensorsignalen Sollwerte für die Bremsbetätigung und übermittelt sie über Steuerlei tungen 22 an die einzelnen Radbremsaktoren 4. Zum Berechnen der Sollwerte für die Radbremsaktoren bei einem Eingriff von Antiblockier- oder Fahrstabilitätsregelungen werden von dem Steuergerät 10 weitere Sensorsignale ausgewertet, zum Bei spiel die Signale der Raddrehzahlsensoren 12 und Signale von Querbeschleunigungs- und Gierwinkelgeschwindigkeitssensoren, die hier, da sie für sich bekannt sind, nicht weiter erläu tert werden.The control unit 10 determines target values for the brake actuation from the sensor signals and transmits them via control lines 22 to the individual wheel brake actuators 4 . To calculate the target values for the wheel brake actuators in the event of an intervention of anti-lock or driving stability controls, the control unit 10 evaluates further sensor signals, for example the signals from the wheel speed sensors 12 and signals from lateral acceleration and yaw rate sensors, which are known here because they are known per se. not be explained further.

Die Radbremsaktoren 4 können an jedem Rad oder auch nur an Gruppen von Rädern vorgesehen sein. Sie werden elektrisch kontinuierlich betätigt oder gestellt und sie erzeugen für jedes Rad oder für jede Radgruppe einen unabhängigen Brems druck.The wheel brake actuators 4 can be provided on each wheel or only on groups of wheels. They are operated or set electrically continuously and they generate an independent brake pressure for each wheel or for each wheel group.

In dem elektronischen Steuergerät 10 werden auch Befehle des Fahrers ausgewertet, die dieser über einen Schalter oder der gleichen eingibt, um die Feststellbremse (siehe Fig. 2 bis 5) zu betätigen oder um sie wieder zu lösen. Bei Empfang ei nes Einrückbefehls für die Feststellbremse prüft das Steuer gerät 10, ob das Kraftfahrzeug sich nicht mehr bewegt, und gibt erst dann einen Steuerbefehl an die Feststellbremse, um diese zu betätigen oder einzurücken.In the electronic control unit 10 , commands of the driver are also evaluated, which the driver inputs via a switch or the like, in order to actuate the parking brake (see FIGS. 2 to 5) or to release it again. Upon receipt of an engagement command for the parking brake, the control device 10 checks whether the motor vehicle is no longer moving and only then issues a control command to the parking brake in order to actuate or engage it.

Bei einem ersten Beispiel einer Feststell bremse 24 (Fig. 2 und 3) ist die Bremsscheibe 3 an einer Radnabe 25 befestigt. Diese Radnabe weist an ihrer Stirnseite 26 entlang ihres äußeren Umfangs verteilte Vertiefungen oder Bohrungen 28 auf. Ein Verriegelungsbolzen, im folgenden als Bolzen 29 bezeichnet, wird durch eine Feder 30 in Richtung auf die Radnabe 25 gedrückt und kann in eine der Vertiefungen oder Bohrungen 28 eindringen, wenn diese ihm gegenübersteht.In a first example of a parking brake 24 ( Fig. 2 and 3), the brake disc 3 is attached to a wheel hub 25 . This wheel hub has depressions or bores 28 distributed along its outer circumference on its end face 26 . A locking bolt, hereinafter referred to as bolt 29 , is pressed by a spring 30 in the direction of the wheel hub 25 and can penetrate into one of the recesses or bores 28 if it faces it.

An einem Radträger oder Bremsenträger 34 ist ein Elektro-Hub magnet 32 mit magnetischer Haltung befestigt, in dem der Bol zen 29 beweglich geführt ist. Der Bolzen ist gegen die magne tische Haltung durch die Feder 30 vorgespannt. Wird der Hub magnet ausgelöst, drückt die Feder 30 den Bolzen 29 gegen die Radnabe 25. Trifft der Bolzen nicht direkt in eine Vertiefung oder Bohrung 28, kann sich das Rad nach dem Lösen der Be triebsbremse nur noch ein kleine Stück weiterdrehen, bis der federbelastete Bolzen in die nächste Vertiefung oder Bohrung 28 einrastet.On a wheel carrier or brake carrier 34 , an electric lifting magnet 32 is attached with a magnetic posture in which the Bol zen 29 is guided. The bolt is biased against the magnetic table posture by the spring 30 . If the stroke magnet is triggered, the spring 30 presses the bolt 29 against the wheel hub 25 . If the bolt does not hit a recess or bore 28 directly, the wheel can only turn a little further after releasing the service brake until the spring-loaded bolt engages in the next recess or bore 28 .

Die Form des Bolzens 29 und die der Vertiefungen oder Bohrun gen 28 ist so ausgebildet, daß die Reibkraft zwischen Bolzen und Vertiefung zusammen mit der Druckkraft der Feder 30 ein selbsthemmendes System bilden; damit ist gewährleistet, daß sich einerseits die Verriegelung nicht selbsttätig öffnen kann und andererseits zum Entriegeln nur eine geringe Kraft benötigt wird, die der Hubmagnet 32 ohne weiteres aufbringen kann. Vor dem Aktivieren der Feststellbremse 24, muß das Steuergerät 10 sicher festgestellt haben, daß sich die Räder nicht mehr drehen. Zum Lösen der Feststellbremse wird der Hubmagnet 32 aktiviert und zieht den Bolzen 29 gegen die Fe derkraft aus der Vertiefung oder Bohrung 28 heraus, um ihn dann in seiner Ruhestellung mit magnetischer Haltung zu arre tieren.The shape of the bolt 29 and that of the recesses or Bohrun conditions 28 is designed so that the frictional force between the bolt and recess together with the pressure force of the spring 30 form a self-locking system; this ensures that, on the one hand, the lock cannot open automatically and, on the other hand, only a small force is required for unlocking, which the lifting magnet 32 can easily apply. Before activating the parking brake 24 , the control device 10 must have reliably determined that the wheels are no longer rotating. To release the parking brake, the solenoid 32 is activated and pulls the bolt 29 against the Fe derkraft out of the recess or bore 28 , in order to arre then in its rest position with arre tiere.

Die Funktion der magnetischen Haltung in Ruhestellung und Verriegelungskraft mit Feder kann auch umgekehrt werden, so daß die Ruhestellung durch die Federkraft gehalten und die Verriegelung durch die magnetische Haltung bewirkt wird.The function of the magnetic posture at rest and Locking force with spring can also be reversed, so that the rest position is held by the spring force and the Locking is effected by the magnetic posture.

Die Bremsscheibe 3 und die Radnabe 25 sind an eine Achswelle 33 befestigt und drehen sich mit dem zugehörigen (hier nicht dargestellten) Rad. Der Hubmagnet 32 und der Bolzen 29 hinge gen sind an einem sich nicht drehenden Teil des Fahrgestells, zum Beispiel an einem Radträger oder Bremsenträger 34, befe stigt.The brake disc 3 and the wheel hub 25 are fastened to an axle shaft 33 and rotate with the associated wheel (not shown here). The lifting magnet 32 and the bolt 29 are hung on a non-rotating part of the chassis, for example on a wheel carrier or brake carrier 34 , BEFE Stigt.

Bei einer anderen Feststellbremse 36 (Fig. 4 und 5) weist eine mit der Bremsscheibe 3 und der Achs welle 33 verbundene Radnabe 38 an ihrem äußeren Umfang eine Verzahnung 39 auf. Eine schwenkbar gelagerte Sperrklinke 40 wird durch eine Feder 41 von außen in Richtung auf die Ver zahnung 39 gedrückt. Sie weist einen Vorsprung 42 auf, der in eine Zahnlücke 44 eindringen kann, wenn er ihr gegenüber liegt. Die Sperrklinke 40 wird mit ihrem Vorsprung 42 erst dann in eine Zahnlücke 44 eindringen, wenn ein Hubmagnet mit magnetischer Haltung 45 elektrisch ausgelöst wird.In another parking brake 36 ( FIGS. 4 and 5), a wheel hub 38 connected to the brake disc 3 and the axle shaft 33 has teeth 39 on its outer circumference. A pivotally mounted pawl 40 is pressed by a spring 41 from the outside in the direction of the teeth 39 Ver. It has a projection 42 which can penetrate into a tooth gap 44 if it is opposite it. The pawl 40 will only penetrate into a tooth gap 44 with its projection 42 when a lifting magnet with magnetic holder 45 is triggered electrically.

Sowohl bei der Feststellbremse 24 als auch bei der Feststell bremse 36 werden die Hubmagneten 32 bzw. 45 von dem Steuerge rät 10 gesteuert. Dieses wertet die Signale der Raddrehzahl sensoren 12 aus und ist deshalb jederzeit darüber informiert, ob sich die Räder noch drehen oder ob das Kraftfahrzeug stillsteht. Nur bei Stillstand gibt das Steuergerät 10 die Hubmagneten 32 oder 45 frei. Der Bolzen 29 wird dann durch die Feder 30 in eine der Bohrungen 28 hinein gedrückt, wo durch das Kraftfahrzeug in einfacher und wirksamer Weise ge gen ein Wegrollen gesichert ist.Both the parking brake 24 and the parking brake 36 , the solenoids 32 and 45 are advised by the Steuerge 10 . This evaluates the signals from the wheel speed sensors 12 and is therefore always informed whether the wheels are still turning or whether the motor vehicle is stationary. The control unit 10 only releases the solenoids 32 or 45 when it is at a standstill. The bolt 29 is then pressed by the spring 30 into one of the bores 28 , where ge is secured by the motor vehicle in a simple and effective manner against rolling away.

Bei der Feststellbremse 36 gibt das Steuergerät 10, wenn es einen Stillstand des Kraftfahrzeugs erkennt und einen ent sprechenden Fahrerbefehl erhält, den Hubmagneten 45 frei und damit kann der Vorsprung 42 der Sperrklinke 40 in eine Zahn lücke 44 eindrücken, wodurch das Kraftfahrzeug ebenfalls ge gen ein Wegrollen gesichert ist.In the parking brake 36 , the control unit 10 , when it detects a standstill of the motor vehicle and receives a corresponding command from the driver, releases the solenoid 45 and thus the projection 42 of the pawl 40 can press into a tooth gap 44 , which also causes the motor vehicle to be subjected to a condition Rolling away is secured.

Vor dem Wiederanfahren muß die Feststellbremse durch einen Fahrerbefehl gelöst werden. Das Steuergerät 10 empfängt den Fahrerbefehl und steuert den Hubmagneten 32 oder den Hubma gneten 45. Damit werden der Bolzen 29 oder die Sperrklinke 40 von der Radnabe 25 bzw. 38 weggezogen und das Rad kann sich wieder frei drehen.The parking brake must be released by a driver command before starting again. The control unit 10 receives the driver command and controls the solenoid 32 or the solenoid 45 . Thus, the bolt 29 or the pawl 40 are pulled away from the wheel hub 25 or 38 and the wheel can turn freely again.

In der Regel genügt es, zwei der Räder des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise die hinteren Räder, mit einer Feststellbremse 24 oder 36 zu versehen. Da der Aufwand für diese Bremsen aber gering ist, kann jedes Rad mit einer solchen Feststellbremse versehen werden.As a rule, it is sufficient to provide two of the wheels of the motor vehicle, preferably the rear wheels, with a parking brake 24 or 36 . However, since the effort for these brakes is low, each wheel can be equipped with such a parking brake.

Im Falle eines Stromausfalls im Kraftfahrzeug können die Hub magneten 32 und 45 nicht ausgelöst oder bestromt werden, die Feststellbremse bleibt eingerückt und das Kraftfahrzeug kann sich nicht ungewollt in Bewegung setzen.In the event of a power failure in the motor vehicle, the lifting magnets 32 and 45 cannot be triggered or energized, the parking brake remains engaged and the motor vehicle cannot move unintentionally.

Ein Vorteil der Feststellbremsen 24 und 36 ist, daß sie eine formschlüssige und nicht nur eine reibschlüssige Verbindung zwischen den Rädern und dem Fahrgestell ergeben, und daß da durch die Feststellbremse wartungsfrei und zuverlässiger so wie nicht so störanfällig wie herkömmliche Feststellbremsen ist. Sie kann an jeder beliebigen Stelle der Radnaben eines Kraftfahrzeugs angebracht werden. Der zusätzliche Einbau ei ner Handbremse entfällt.An advantage of the parking brakes 24 and 36 is that they provide a positive and not only a frictional connection between the wheels and the chassis, and that the parking brake is maintenance-free and more reliable and less prone to failure than conventional parking brakes. It can be attached to any location on the wheel hubs of a motor vehicle. The additional installation of a handbrake is not necessary.

Claims

1. Electrically operated service and parking brake for a motor vehicle

1. with an electrically controlled service brake ( 2 ) and an electronic control unit ( 10 ) which evaluates wheel rotation signals and controls the service brake ( 2 ),
2. with a parking brake ( 24 ), when actuated a chassis-side projection ( 29 ) is guided into at least one recess ( 28 ; 39 ) of a part connected to a wheel,
3. with a by the control device ( 10 ) prevented insertion of the projection ( 29 ) into the recess ( 28 ; 39 ) at a wheel rotation signal signaling the rotation of the wheel.

2. Electrically operated service and parking brake according to claim 1

1. with recesses distributed over the circumference of a wheel hub ( 25 ) in the form of depressions or bores ( 28 ),
2. with a design of the projection ( 29 ) in the form of a bolt which can be pushed forward by a spring ( 30 ) in the direction of the recess or bore ( 28 ) and by an electric lifting magnet ( 32 ) from the recess or bore ( 28 ) is retractable.

3. Electrically operated service and parking brake according to claim 1

1. with recesses in the form of toothings ( 39 ) distributed over the outer circumference of a wheel hub ( 25 ),
2. with a design of the projection ( 29 ) in the form of a pawl ( 40 ) which can be pushed forward by a spring ( 41 ) in the direction of the toothing ( 39 ) and by an electrical lifting magnet ( 45 ) from the toothing ( 39 ) is draggable.

4. Electrically operated service and parking brake according to claim 3

1. with a design of the solenoid ( 32 ; 45 ) in the form of an electromagnet with a magnetic posture.