DE10006656C1

DE10006656C1 - Feststellbremsanlage für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10006656C1
Application number: DE10006656A
Authority: DE
Inventors: Willibald Engelhard
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2000-02-15
Filing date: 2000-02-15
Publication date: 2001-06-07
Anticipated expiration: 2020-02-16
Also published as: US6447074B2; US20010023799A1

Abstract

Eine Feststellbremsanlage für ein Kraftfahrzeug weist auf: ein Bedienelement (1) zum Betätigen der Feststellbremse, eine EPB-Steuereinheit (3) zum Steuern von Bremsmitteln (8), die der Feststellbremse zugeordnet sind, eine BAF-Steuereinheit (5) zum Steuern von dem Fahrkomfort oder der Sicherheit dienenden Bremsassistenzfunktionen. Bei Betätigen des Bedienelements (1) bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit werden die der Betriebsbremse zugeordneten Bremsmittel durch die BAF-Steuereinheit (5) abhängig von der durch die EPB-Steuereinheit (3) erreichten Bremswirkung gesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Feststellbremsanlage für Kraft fahrzeuge nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Zusätzlich zu einer bekannten fußpedalbetätigten Betriebs bremsanlage (Betriebsbremse) ist vom Gesetzgeber eine Fest stellbremsanlage (Feststellbremse) - häufig auch als Hand bremse oder Parkbremse bezeichnet - vorgeschrieben.

Die Fest stellbremse ist dabei weitgehend unabhängig von der Betriebs bremse des Kraftfahrzeuges ausgebildet und dient einerseits zum Feststellen des Kraftfahrzeugs im Stillstand (statische Betätigung) und kann andererseits auch zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs während der Fahrt herangezogen werden (dynamische Betätigung). Eine dynamische Betätigung kann beispielsweise bei Ausfall der Betriebsbremse notwendig sein.

Herkömmliche Fahrzeuge sind zum überwiegenden Teil mit handbetätigten Feststellbremsen ausgerüstet. Mit ei nem Bremshebel, der üblicherweise in der Mittelkonsole ange ordnet ist, wird die Feststellbremse über einen Seilzug (Bow denzug) dosiert zugespannt oder gelöst. Ebenso bekannt sind fußbetätigte Feststellbremsen, die über ein Fußpedal dosiert zugespannt und über einen Entriegelungshebel schlagartig ge löst werden. Ein dosiertes Lösen der Feststellbremse ist bei fußbetätigten Systemen nicht möglich.

Sowohl handbetätigte als auch fußbetätigte Feststellbremsen weisen den Nachteil auf, dass zumindest zum Zuspannen der Feststellbremse vom Bediener des Kraftfahrzeuges ein nennens werter Kraftaufwand aufgebracht werden muss. Außerdem ist für den Bremshebel oder das Fußpedal ein hoher Platzbedarf in der Mittelkonsole bzw. im Pedalbereich notwendig.

Um diesen Nachteil zu überwinden, sind elektrische Feststell bremsen - im folgenden als elektrische Parkbremsen oder kurz EPB bezeichnet - bekannt, die mit geringem Kraftaufwand über Bedienelemente, z. B. Schalttasten, betätigt werden. Die Be dienelemente sind dabei vorteilhaft im Bereich des Armaturen bretts oder des Lenkrades angeordnet. Eine derartige elektri sche Parkbremse ist aus DE 198 38 886 A1 bekannt.

Bei dynamischer Betätigung der Feststellbremse, also Betäti gen des Bedienelements während der Fahrt, ist eine geregelte Abbremsung des Fahrzeugs auch bei hoher Fahrzeuggeschwindig keit und auftretendem Radschlupf zu gewährleisten. Die Fest stellbremse muss somit zwangsläufig fahrsituationsabhängig gesteuert werden. Bei der bekannten Feststellbremse werden hierzu die Raddrehzahlen an das Steuergerät der Feststell bremse übermittelt und dort ausgewertet. Eine wirkungsvolle Steuerung ist dabei nur durch aufwendige Algorithmen zu er reichen, wie sie aus Antiblockiersystemen bekannt sind. Hier für ist aber ein hoher zusätzlicher Kostenaufwand erforder lich.

Aus der Druckschrift DE 198 26 687 A1 ist ein elektrisch be tätigbares Bremssystem für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem durch Betätigen eines Feststellbremsbedienelements oberhalb einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit die Betriebsbrems anlage und unterhalb der vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit die Feststellbremsanlage aktiviert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Fest stellbremsanlage für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei der ein geregeltes Abbremsen des Kraftfahrzeugs bei dynamischer Betätigung der Feststellbremse mit geringem Kostenaufwand ge währleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Feststellbremsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiter bildungen sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Im Hinblick auf eine kontinuierliche Verbesserung der aktiven Sicherheit und Erhöhung des Fahr- und Bedienkomforts werden immer mehr Fahrzeuge mit Bremsassistenzfunktionen, wie elekt rischem Stabilitätsprogramm (ESP), Antriebsschlupfregelung (ASR) oder elektrischer Differenzialsperre (EBS), ausgerüs tet. Mit Hilfe derartiger Assistenzfunktionen kann auch ohne Betätigung des Betriebsbremspedals eine Bremskraft oder ein Bremsdruck an den Bremsmitteln der Betriebsbremse aufgebaut werden und somit eine Bremswirkung erzielt werden. In den Steuereinheiten derartiger Bremsassistenzfunktionen werden Auswertungen, z. B. der Raddrehzahlen, die ein fahrsituations abhängiges Abbremsen des Kraftfahrzeugs ermöglichen, ohnehin durchgeführt.

Erfindungsgemäß werden bei Betätigen des Be dienelements der Feststellbremse während der Fahrt die der Betriebsbremse zugeordneten Bremsmittel durch die Steuerein heit einer derartigen Bremsassistenzfunktion aktiviert. Hier zu werden die für den Aufbau der Bremskraft oder des Brems drucks an den Bremsmitteln verantwortlichen Bremsaktuatoren gesteuert. Dadurch wird auf einfache Art und Weise das Signal für die Fest stellbremsfunktion während der Fahrt durch die Betriebs bremse umgesetzt. Insbesondere wird dabei die Funktio nalität der Steuereinheiten einer Bremsassistenzfunktion aus genützt, die Aktuatoren für ein Bremsmittel individuell und fahrsituationsabhängig zu steuern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Fest stellbremse mit einer hydraulischen Betriebsbremse und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Fest stellbremse für ein Kraftfahrzeug mit einer elektri schen Betriebsbremse.

Die erfindungsgemäße Feststellbremse weist ein Bedienelement 1 zum Aktivieren der Feststellbremsfunktion auf. Dieses Be dienelement 1 kann beispielsweise als Einfachtaster, der le diglich die Zustände "betätigt" und "nicht betätigt" unter scheidet, ausgeführt sein. Ebenso kann das Bedienelement 1 als Doppeltaster mit den Zuständen "Zuspannen", "Lösen" sowie einer "Nullstellung" ausgeführt sein. Die Wahl des Bedienele ments ist dabei ebenso wie dessen Anordnung im Fahrzeuginnen raum hauptsächlich von komfortbezogenen und ergonomischen Ge sichtspunkten abhängig. Aus Sicherheitsgründen ist das Kraft fahrzeug vorzugsweise mit einem weiteren, nicht dargestellten, Bedienelement ausgestattet (Redundanzprinzip). Über eine Signalleitung 2 wird der durch Betätigen des Bedienelements 1 signalisierte Feststell-Bremswunsch des Fahrers an eine erste Steuereinheit 3 - elektrische Parkbrems-Steuereinheit oder kurz EPB-Steuereinheit - übermittelt. Über eine Signalleitung 4 wird der Feststellbremswunsch des Fahrers vom Bedienelement 1 an eine zweite Steuereinheit 5 - Bremsassistenzfunktions- Steuereinheit oder kurz BAF-Steuereinheit - übermittelt. Alternativ zum parallelen Einlesen des Feststellbremswunsches durch die EPB-Steuereinheit 3 und die BAF-Steuereinheit 5 kann der Feststellbremswunsch auch von der EPB-Steuereinheit 3 über eine weitere Signalleitung, z. B. in Form eines CAN- Busses, an die BAF-Steuereinheit 5 weitergeleitet werden.

Mit Hilfe der BAF-Steuereinheit 5 werden der Sicherheit oder dem Komfort des Kraftfahrzeugs dienende Bremsassistenzfunkti onen, wie elektrisches Stabilitätsprogramm (ESP) und/oder An triebsschlupfregelung (ASR) und/oder elektrische Differenti alsperre (EDS), gesteuert. Für die Steuerung derartiger Bremsassistenzfunktionen sind weitere, die Fahrsituation cha rakterisierende Signale, wie z. B. die Raddrehzahlen, erfor derlich. Diese Informationen werden der BAF-Steuereinheit 5 über eine oder mehrere Signalleitungen 6 von nicht darge stellten Sensoren oder anderen Steuereinheiten übermittelt. Über eine oder mehrere Signalleitungen 7 (Redundanzprinzip) wird eine die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs charakteri sierende Größe, z. B. die Raddrehzahlen oder die daraus be rechnete Fahrzeug-Istgeschwindigkeit, von der BAF- Steuereinheit 5 an die EPB-Steuereinheit 3 übermittelt. Durch die BAF-Steuereinheit 5 wird ein Betriebsbrems-Aktuator 8 ge steuert, durch den ein gewünschter Bremsdruck oder eine ge wünschte Bremskraft an Bremsmitteln 9 eingestellt wird. Bei einer hydraulischen Betriebsbremse ist der Betriebsbrems- Aktuator 8 beispielsweise als Hydraulikaggregat ausgeführt, über das der Hydraulikdruck an den Bremsmitteln 9 gesteuert wird. Die Bremsmittel 9 können dabei als Scheibenbremsen oder Trommelbremsen ausgeführt sein. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in der Figur beispielhaft nur ein einziges Bremsmittel 9 dargestellt. In der Realität ist aber vorzugs weise jedem Rad des Kraftfahrzeugs ein derartiges Bremsmittel 9 zugeordnet.

Bei Kraftfahrzeugen mit hydraulischer Betriebsbremse werden üblicherweise mechanisch betätigte Feststellbremsen verwen det. Dabei steuert die EPB-Steuereinheit 3 einen Feststell brems-Aktuator 10, der über Seilzüge (Bowdenzüge) mit zumin dest zwei der Bremsmittel 9 des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Üblicherweise handelt es sich dabei um die Bremsmittel an den beiden Vorderrädern oder an den beiden Hinterrädern. Der Feststellbrems-Aktuator 10 ist z. B. als kostengünstiger DC-Bürstenmotor mit selbsthemmendem Spindelgetriebe ausge führt. Durch die Selbsthemmung des Spindelgetriebes wird auch die vom Gesetzgeber geforderte Haltewirkung einer Feststell bremse mit mechanischen Mitteln sichergestellt.

Bei Kraftfahrzeugen mit elektrischer Betriebsbremse (Fig. 2) - auch unter dem Schlagwort "brake by wire" bekannt - sind keine getrennten Aktuatoren für die Betätigung der Betriebs bremse und der Feststellbremse notwendig. Sowohl die EPB- Steuereinheit 3 als auch die BAF-Steuereinheit 5 sind in der artigen Bremssystemen mit Radbremsaktuatoren 11 verbunden. Vereinfachend ist in der Figur nur ein einzelner Radbremsak tuator mit dem zugehörigen Bremsmittel 9 dargestellt. Die Radbremsaktuatoren 11 sind üblicherweise als selbsthemmende Elektromotor/Getriebe-Einheiten ausgebildet, die vorzugsweise unmittelbar an den Rädern angeordnet sind. Ein Bremssystem mit derartigen Radbremsaktuatoren ist beispielsweise aus der DE 196 15 186 C1 bekannt.

Nachfolgend ist die Funktion der erfindungsgemäßen Feststell bremsanlage näher beschrieben.

Nach kurzzeitigem Betätigen des Bedienelements 1 im Fahrzeug stillstand werden die der Feststellbremse zugeordneten Bremsmittel mit Hilfe der EPB-Steuereinheit 3 über den Feststell brems-Aktuator 10 - oder die Radbremsaktuatoren 11 bei elek trischen Bremsanlagen - mit vorgegebenem zeitlichen Verlauf und mit vorgegebener Maximalkraft zugespannt. Um ein Wegrol len des Fahrzeugs, z. B. beim Parken an einer Steigung zu verhindern, wird dabei eine hohe Aktuatorgeschwindigkeit vor gegeben, die zu einem raschen Zuspannen der Bremsmittel führt. Die Maximalkraft wird vorteilhaft in Abhängigkeit von der Hangneigung festgelegt. Nach erneuter kurzzeitiger Betä tigung des Bedienelements 1 werden die der Festtstellbremse zugeordneten Bremsmittel 9 schlagartig gelöst. Um ein unbeab sichtigtes Lösen der Feststellbremse im Stillstand zu vermei den, kann in der EPB-Steuereinheit 3 zusätzlich beispielswei se der Zustand der Zündungsvorrichtung ausgewertet werden.

Nach kurzzeitigem Betätigen des Bedienelements 1 bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die unterhalb einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit (z. B. im Bereich von 3 bis 5 km/h) liegt, werden die der Feststellbremse zugeordneten Bremsmit tel analog zur Betätigung des Bedienelements im Stillstand zugespannt. Nach erneutem Betätigen des Bedienelements werden die Bremsmittel 9 schlagartig gelöst. Die Mindestgeschwindig keit kann dabei fahrzeugindividuell vorgegeben werden, ist aber abhängig vom Meßbereich der verwendeten Geschwindig keits- oder Raddrehzahlsensoren. Mit zukünftigen aktiven, d. h. bis Geschwindigkeit 0 km/h erfassenden Sensoren, ist auch eine strenge Trennung der Betätigung der Feststellbremse im "Stillstand" und während der "Fahrt" möglich. Hierzu wird die Mindestgeschwindigkeit einfach auf den Wert 0 km/h fest gelegt.

Nach Betätigen des Bedienelements 1 bei einer Fahrzeugge schwindigkeit oberhalb der vorgegebenen Mindestgeschwindig keit werden die der Betriebsbremse zugeordneten Bremsmittel über die Dauer der Betätigung durch die BAF-Steuereinheit 5 über den Betriebsbrems-Aktuator 8 - oder die Radbremsaktuato ren 11 bei elektrischen Bremsanlagen - zugespannt. Dabei wird der Bremsdruck oder die Bremskraft für die einzelenen Brems mittel abhängig von den Raddrehzahlen und vom auftretenden Radschlupf individuell festgelegt. Auf diese Weise wird ein kontrolliertes Abbremsen des Kraftfahrzeugs auch bei Betäti gen des Bedienelements 1 bei höheren Fahrzeuggeschwindigkei ten gewährleistet. Sobald das Bedienelement nicht mehr betä tigt ist, werden die Bremsmittel 9 schlagartig gelöst. In ei ner weiteren Ausführungsform können die der Betriebsbremse zugeordneten Bremsmittel 9 auch nach einer kurzzeitigen Betä tigung des Bedienelements bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit oberhalb der vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit durch die BAF-Steuereinheit 5 über die Betriebsbrems-Aktuatoren 8 oder Radbremsaktuatoren 11 zugespannt werden. In diesem Fall wer den die Bremsmittel 9 erst bei erneuter Betätigung des Be dienelements 1 wieder gelöst.

Vorteilhaft werden bei Betätigen des Bedienelements bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die oberhalb der vorgegebenen Min destgeschwindigkeit aber unterhalb einer vorgegebenen Maxi malgeschwindigkeit (z. B. im Bereich von 7 bis 10 km/h) lie gen, die der Feststellbremse zugeordneten Bremsmittel zusätz lich durch die EPB-Steuereinheit 3 aktiviert. Dabei wird die Funktionalität der BAF-Steuereinheit 5 dahingehend ausge nutzt, dass die durch die BAF-Steuereinheit 5 vorgegebenen Bremsdrücke oder die vorgegebenen Bremskräfte abhängig von der durch die EPB-Steuereinheit 3 erreichten Bremswirkung festgelegt werden. Eine derartige überlappende Steuerung der Aktuatoren für die Bremsmittel hat den Vorteil, daß keine Kommunikation, z. B. zur gegenseitigen Funktionsüberwachung, zwischen der EPB-Steuereinheit 3 und der BAF-Steuereinheit 5 notwendig ist.

Claims

1. Feststellbremsanlage für ein Kraftfahrzeug, die aufweist:

- ein Bedienelement (1) zum Aktivieren der Feststellbrems funktion,
- eine erste Steuereinheit (3) zum Aktivieren von Bremsmit teln (9), die der Feststellbremse zugeordnet sind,
- eine zweite Steuereinheit (5) zum Aktivieren von Bremsmit teln (9), die einer Betriebsbremse zugeordnet sind, und zum Steuern von dem Fahrkomfort oder der Sicherheit die nenden Bremsassistenzfunktionen,

dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigen des Bedienelements (1) bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die oberhalb einer vorgegebenen Mindestgeschwindigkeit und unterhalb einer vor gegebenen Maximalgeschwindigkeit liegt, die der Feststell bremse zugeordneten Bremsmittel (9) sowohl durch die erste Steu ereinheit (3) als auch durch die zweite Steuereinheit (5) ak tiviert werden, wobei von der zweiten Steuereinheit (5) Bremsdrücke oder Bremskräfte erzeugt werden abhängig von der durch die erste Steuereinheit (3) erreichten Bremswir kung.

2. Feststellbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass durch die zweite Steuereinheit (5) eine oder mehre re folgender Funktionen gesteuert werden:

- elektrisches Stabilitätsprogramm,
- Antriebsschlupfregelung und
- elektrische Differentialsperre

3. Feststellbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das Bedienelement (1) über eine Signallei tung (2) mit der ersten Steuereinheit (3) und über eine Sig nalleitung (4) mit der zweiten Steuereinheit (5) verbunden ist.

4. Feststellbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das Bedienelement (1) über eine Signalleitung (2) mit der ersten Steuereinheit (3) verbunden ist und dass die erste Steuereinheit (3) über eine weitere Signallei tung (7) mit der zweiten Steuereinheit (5) verbunden ist, wobei ein durch Betätigen des Bedienelements (1) signalisierter Feststell-Bremswunsch über die weitere Signalleitung (7) von der ersten Steuereinheit (3) an die zweite Steuereinheit (5) ü bermittelt wird.