DE19906646A1 - Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer elektromechanisch betätigbaren Kraftfahrzeug-Bremsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage (1) für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei voneinander unabhängigen Bremsvorrichtungen (2, 3), welche voneinander unabhängig betätigbar sind. Zumindest eine der Bremsvorrichtungen (2, 3) verfügt über elektromechanische Servomittel (4), welche elektromechanisch ansteuerbar sind. Bei bekannten derartigen Bremsanlagen besteht die Gefahr, daß infolge der fehlenden Bremskraftrückwirkung die Bremsvorrichtungen bestimmungswidrig, d. h. für den falschen Zweck eingesetzt werden. Zur Lösung dieses Problems ist eine elektrische Warnvorrichtung (9) vorgesehen, welche übermäßigen Verschleiß oder Temperaturentwicklung einer Bremsvorrichtung (3) auf optischem und/oder akustischem Wege anzeigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer elektromechanisch betätigbaren Kraftfahrzeug- Bremsvorrichtung.

Bremsanlagen für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei voneinander unabhängigen Bremsvorrichtungen, welche voneinander unabhängig betätigbar sind, sind grundsätzlich bekannt. Die gesetzlichen Vorschriften der Straßenverkehrsordnung erfordern grundsätzlich zwei unabhängige Bremsen, welche unabhängig voneinander betätigbar sind. Bei den bekannten Kraftfahrzeugen erfolgt dies grundsätzlich durch eine zumeist pedalbetätigbare hydraulische Betriebsbremsvorrichtung und eine zumeist hebelbetätigbare mechanische Feststellbremsvorrichtung. Bei derartigen Bremsvorrichtungen erhält der Fahrzeugführer generell eine Kraftrückwirkung, so daß die physikalischen Folgen der Handlung eingeordnet werden können. Mit anderen Worten ist die aufbringbare Bremszuspannkraft durch die Körperkraft des Fahrzeugführers begrenzt.

Es wird nun an einer Elektrifizierung der Feststellbremse gearbeitet, so daß deren Bedienung durch den Fahrzeugführer einfach und bequem erfolgen kann. In einem solchen Fall sind elektrische Schalt- und/oder Steuermittel, insbesondere ein Taster und elektromechanische Servomittel zum Erzeugen der Bremskraft vorgesehen. Vorzugsweise wird für die Erzeugung der Bremskraft ein Elektromotor-Getriebe-Aggregat vorgesehen. Mit dem genannten elektrischen Taster kann der Fahrzeugführer einen Stromkreis für die Elektromotor- Getriebe-Kombination schließen bzw. unterbrechen und auf diesem Wege das gewünschte Bremsergebnis erzielen. Ganz grundsätzlich wäre eine analoge Vorgehensweise für die Betriebsbremse ebenfalls denkbar.

Weil bei den beschriebenen Vorrichtungen nicht der Fahrzeugführer die notwendige Betätigungskraft aufbringt, sondern diese im wesentlichen von elektromechanischen Servomitteln erbracht wird, erhält der Fahrzeugführer keine Kraftrückwirkung über die Folgen seines Tuns. Außerdem ist die maximale Bremszuspannkraft nicht durch die Körperkraft des Fahrzeugführers sondern durch elektromechanische Servomittel begrenzt.

Es ist zu berücksichtigen, daß die Betriebsbremsvorrichtung für wesentlich stärkeren und häufigeren Gebrauch ausgelegt ist als eine Feststellbremsvorrichtung. Mit anderen Worten würde ein zu häufiger, bestimmungswidriger Einsatz der Feststellbremsvorrichtung in relativ kurzer Zeit zu erhöhtem Verschleiß oder sogar zum Totalausfall führen.

Andererseits ist, insbesondere bei sehr komfortabler Tastbetätigung, nicht ausschließbar, daß einige Fahrzeugführer eine elektromechanische betätigbare Feststellbremsvorrichtung auch für normale Betriebsbremsungen jenseits eines Notfalls und somit bestimmungswidrig einsetzen.

An dieser Stelle setzt die Erfindung ein.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bremsanlage und ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage bereitzustellen, mit denen der bestimmungswidrige Gebrauch einer elektromechanisch betätigbaren Bremsvorrichtung vermieden werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß eine elektrische Steuervorrichtung für elektromechanische Servomittel vorgesehen ist, welche mit den Schalt- und/oder Steuermitteln elektrisch verbunden ist, mit einer Verbindung zu wenigstens einem elektrischen Sensor insbesondere für die Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Verbindung zu einer elektrischen Warnvorrichtung, so daß diese im Falle einer möglichen Überbeanspruchung oder überschrittenen Verschleißgrenze einer Bremsvorrichtung ein Warnsignal abgibt. Die Erfindung ermöglicht es folglich, beispielsweise kritische Belastungszustände einer Feststellbremsvorrichtung zu erkennen und den Fahrzeugführer darauf aufmerksam zu machen. Mit diesen Mitteln wird beispielsweise auch eine nicht vollständig gelöste Feststellbremse im Fahrbetrieb bemerkt und der Fahrzeugführer entsprechend darauf aufmerksam gemacht. In der Konsequenz führt die Erfindung zu einer erhöhten aktiven Sicherheit und zu einer erhöhten Lebensdauer sowie geringerem Verschleiß bei der Feststellbremsvorrichtung.

Weitere Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung und der Zeichnung hervor.

Die einzige Zeichnung zeigt in stark vereinfachtem und schematisiertem Aufbau eine Bremsanlage gemäß der Erfindung.

Die Figur zeigt eine Bremsanlage 1 mit zwei voneinander unabhängigen Bremsvorrichtungspaaren 2, 3, welche unabhängig voneinander betätigbar sind. Beispielsweise kommt als Bremsvorrichtungspaar 2 ein Scheibenbremspaar und als Bremsvorrichtungspaar 3 ein Trommelbremspaar zum Einsatz. Es ist allerdings ebenso denkbar, bei beiden Vorrichtungen Scheibenbremsen vorzusehen. Das Bremsvorrichtungspaar 3 ist mit elektromechanischen Servomitteln 4 zum Erzeugen der Bremskraft ausgerüstet. Die elektromechanischen Servomittel 4 bestehen vorzugsweise aus einer Elektromotor-Getriebe- Kombination mit hohem Untersetzungsverhältnis und einer selbstsperrenden Mechanik. Der Figur ist ferner eine Elektronikeinheit 5 zu entnehmen, in der neben anderen elektrischen Schaltkreisen und insbesondere einer Einheit zur Steuerung und Regelung der Bremskraftverteilung eine Steuervorrichtung 6 für die elektromechanischen Servomittel 4 vorgesehen. Die Steuervorrichtung 6 ist nicht nur mit den elektromechanischen Servomitteln 4 elektrisch verbunden, sondern ebenfalls mit Schalt- und/oder Steuermitteln 7 zum Inbetriebnehmen oder Abschalten der Bremsvorrichtung 3. Die Steuervorrichtung 6 ist ferner mit wenigstens einem elektrischen Sensor 8 verbunden, welcher zur Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit herangezogen wird. Sofern eine Antiblockiereinrichtung mit einem elektrischen Steuergerät und einer elektrischen Verbindung zu Raddrehzahlsensoren vorgesehen ist, kann das in diesem Steuergerät vorliegende Signal auch in der Elektronikeinheit 5 verarbeitet werden. Es bietet sich für diesen Fall an, daß die Elektronikeinheit 5 in das Steuergerät der ABS-Einrichtung integriert ist. Auch in einem solchen Fall ist also eine Verbindung der Steuervorrichtung 6 mit einem elektrischen Sensor vorgesehen. In der Figur ist schließlich noch eine Warnvorrichtung 9 erkennbar, die ebenfalls elektrisch mit der Steuervorrichtung 6 verbunden ist. Für die Weiterleitung der in der Elektronikeinheit 5 bzw. der Steuervorrichtung 6 ermittelten und errechneten Daten empfiehlt sich ein elektrischer Bus-Anschluß 10 vorzugsweise ein CAN-Bussystem, unter Verwendung eines bestimmten Übertragungsprotokolls, vorzugsweise des CAN-Protokoll. Natürlich sind in Abwandlung der Erfindung andere Protokolle oder auch eine Steuerung mittels Pulsweitenmodulation denkbar.

Die Steuervorrichtung 6 ist nun mit wenigstens einem Mikroprozessor ausgerüstet, in den ein Algorithmus zur Ermittlung der Bremsvorrichtungserwärmung und/oder des Bremsvorrichtungsverschleißes, zumindest in Hinblick auf die Feststellbremsvorrichtungen 3 implementiert ist. Zu diesem Zweck wird in dem Mikroprozessor auf Basis der vorliegenden Daten, nämlich der nachgefragten Bremszuspannkraft (ermittelt mit Hilfe der Schalt- und/oder Steuermittel 7), der mit Hilfe des Sensors 8 ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit sowie der temperaturrelevanten Bremsenparameter Reibwert, thermischer Widerstand und Radradius die Bremsvorrichtungserwärmung und/oder der Bremsvorrichtungsverschleiß errechnet. Sobald ein vorher bestimmter Temperaturgrenzwert und/oder Verschleißgrenzwert überschritten wird, gibt die elektrische Steuervorrichtung 6 ein Warnsignal an die Warnvorrichtung 9, die vorzugsweise als Warnlampe ausgeführt ist. Für Sonderzwecke kann anstelle einer optischen Warnvorrichtung eine akustische Warnvorrichtung mit einem Lautsprecher vorgesehen sein. Schließlich bietet sich für Sonderzwecke eine Kombination von optischen und akustischen Warnvorrichtungen an.

Bei der vorstehenden Beschreibung wurden die beiden Bremsvorrichtungen 2 nur kurz erwähnt. Dies liegt darin begründet, daß diese, wenn es sich um hydraulisch betätigte Scheibenbremsen handelt, nur begrenzt in eine elektrische Steuervorrichtung 6 mit einbezogen werden können. Es sind allerdings Fälle denkbar, bei denen auf eine hydraulische Bremsbetätigung vollständig verzichtet wird, und ausschließlich elektromechanisch betätigbare Bremsvorrichtungen 2, 3 zum Einsatz kommen. Für einen solchen Fall liegt es auf der Hand, daß die Elektronikeinheit 5 mit der Steuervorrichtung 6 das Management aller Bremsvorrichtungen 2, 3 übernimmt und in diesem Zusammenhang auch vor einer Überhitzung oder einem übermäßigen Verschleiß hinsichtlich der Betriebsbremsvorrichtungen 2 übernimmt. Für den Fall, daß ausschließlich elektromechanisch betätigbare Bremsvorrichtungen 2, 3 vorgesehen sind, ist die Elektronikeinheit 5 für eine sichere und zuverlässige Funktionsweise redundant vorgesehen, so daß der Ausfall einer Elektronikeinheit durch die zusätzlich vorgesehene zweite Elektronikeinheit kompensiert werden kann. Die vollständige elektromechanische Ausführung gestattet es darüber hinaus, daß im Falle einer detektierten bestimmungswidrigen Betätigung zusätzlich oder ergänzend zu dem Warnsignal ein elektrisches Betätigungssignal an die korrekte Bremsvorrichtung 2 gesendet wird. Mit anderen Worten gibt die Elektronikeinheit 5 im Falle einer Feststellbremsbetätigung innerhalb einer Betriebsbremssituation letztlich ein Betätigungssignal an die elektromechanische Betriebsbremsvorrichtung 2 ab. Zusätzlich oder ergänzend hierzu kann eine Warnung über die Warnvorrichtung 9 erfolgen.

Für alle Ausführungsformen der Erfindung gilt, daß im Rahmen des Betriebs der elektromechanischen Kraftfahrzeug- Bremsvorrichtungen 3 in einem Datenverarbeitungskreis der Elektronikeinheit 5 die durch die Betätigung bewirkte Erwärmung und/oder der Verschleiß der Bremsvorrichtung 3 ermittelt und bei Überschreiten eines vorgegebenen Erwärmungsgrenzwertes und/oder Verschleißgrenzwertes ein Warnsignal an eine Warnvorrichtung 9 abgegeben wird. Die errechneten Daten können beispielsweise in einem Speicher in der Elektronikeinheit 5 abgelegt werden, welcher im Rahmen eines Werkstattaufenthaltes auslesbar ist.

Eine weiter vereinfachte Bauweise wäre dadurch möglich, daß alleine der Sensor 8 zur Ermittlung einer Raddrehzahl und ein elektrischer Schalter zur Ermittlung einer Tasterbetätigung an die Elektronikeinheit 5 angeschlossen wird, wobei die nachgefragte Bremzuspannkraft außer acht gelassen wird. Mit anderen Worten würde in einem solchen Fall in der Elektronikeinheit 5 eine logische Entscheidung getroffen werden, ob die betätigte (elektromechanische Feststellbrems-)Vorrichtung 3 dem Betriebsfall gewachsen ist oder nicht. Eine schnelle Raddrehzahl entspricht dabei einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit deren Reduktion normalerweise nicht mit der elektromechanisch betätigten Feststellbremsvorrichtung 3 sondern mit der Betriebsbremsvorrichtung 2 verringert werden sollte. Mit anderen Worten würde die Elektronikeinheit 5 immer ein Warnsignal emittieren, wenn die Feststellbremsvorrichtung 3 bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit betätigt wird.

Für alle Ausführungsformen gilt ferner, daß eine Notbremssituation beispielsweise dadurch ermittelt werden kann, daß die Betätigungsgeschwindigkeit, wie bei den sogenannten Bremsassistenten, erfasst wird, wobei ein Sensor zur Ermittlung der Betätigungsgeschwindigkeit ein Signal an die Steuervorrichtung abgibt. Für den Fall, daß eine Notbremssituation mit besonders schneller Betätigungsgeschwindigkeit vorliegt, unterdrückt die Steuervorrichtung das Warnsignal. Mit anderen Worten wird der bestimmungswidrige Gebrauch nur dann toleriert.

Claims (8)

1. Bremsanlage 1 für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei voneinander unabhängigen Bremsvorrichtungen (2, 3), welche voneinander unabhängig betätigbar sind, beispielsweise ein Scheibenbremspaar und ein Trommelbremspaar, wobei wenigstens einer der Bremsvorrichtungen (3) elektrische Schalt- und/oder Steuermittel (7), insbesondere ein Taster und elektromechanische Servomittel (4) zum Erzeugen der Bremskraft, vorzugsweise eine Elektromotor-Getriebe- Kombination aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Steuervorrichtung (6) für die elektromechanischen Servomittel (4) vorgesehen ist, welche mit den Schalt- und/oder Steuermitteln (7) elektrisch verbunden ist, mit einer Verbindung zu wenigstens einem elektrischen Sensor (8) für die Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit und mit einer Verbindung zu einer elektrischen Warnvorrichtung (9), so daß diese im Falle einer möglichen Überbeanspruchung oder überschrittenem Verschleißgrenzwert einer Bremsvorrichtung (3) ein Warnsignal abgibt.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuervorrichtung (6) einen Busanschluß (10) aufweist.

3. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtungen (2, 3) elektromechanisch betätigbar sind, und daß deren elektrische Steuerung mittels einer redundanten elektrischen Steuervorrichtung (6) erfolgt.

4. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuervorrichtung (6) wenigstens einen Mikroprozessor aufweist, welcher mit einem Algorithmus zur Ermittlung der Bremsvorrichtungserwärmung und/oder des Bremsvorrichtungsverschleiß versehen ist.

5. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Verschleißwerte in einem Speicher abgelegt werden, welcher in der Steuervorrichtung (6) vorgesehen ist.

6. Bremsanlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrische Warnvorrichtung (9) eine optische Anzeigevorrichtung, insbesondere eine Warnlampe und/oder ein akustischer Melder, insbesondere ein Lautsprecher, vorgesehen ist.

7. Verfahren zum Betreiben einer elektromechanisch betätigbaren Kraftfahrzeug-Bremsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Datenverarbeitungskreis die durch die Bremsbetätigung bewirkte Erwärmung der Bremsvorrichtung (3) ermittelt und bei Überschreiten eines vorgegebenen Erwärmungsgrenzwertes ein Warnsignal abgegeben wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Steuervorrichtung (6) ermittelten Erwärmungs- und/oder Verschleißwerte in einem Speicher abgelegt werden, welcher während einem Diagnosevorgang auslesbar ist.