DE10038786C2 - Elektronisch gesteuertes Feststellbremsaggregat für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Feststellbremsanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Feststellbremsen sind in nahezu allen Kraftfahrzeugen instal­ liert, vorwiegend um das Fahrzeug gegen ein unbeabsichtigtes Wegrollen zu sichern. Zusätzlich übernimmt die Feststellbremse die Sicherheitsfunktion, um bei einem Ausfall der konventio­ nellen Bremsen das Fahrzeug zum Stehen zu bringen.

Aus der DE 198 59 804 A1 ist eine Feststellbremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, umfassend eine hebelartig verstell­ bare Betätigungseinrichtung, durch die wenigstens eine Fahr­ zeugbremse betätigbar ist, wobei die Betätigungskraft der Fahrzeugbremse der Verstellposition der Betätigungseinrichtung proportional ist, und die Betätigungseinrichtung ein veränder­ bares elektrisches Schaltelement umfaßt, abhängig von dessen Stellung eine hydraulische Bremseinrichtung über ein elekt­ risch ansteuerbares Ventil mit einem unter Druck stehenden Hydraulikfluid beaufschlagbar ist. Das Anlegen der Bremsen im Feststellbetrieb wird, mittels Zugfedern wirkend, auf einen mit den Bremsbelägen in Wirkverbindung stehenden, Kolben durchge­ führt, sodaß die Feststellbremse als Federspeicherbremse wirkt. Mittels einer zusätzlichen Hydraulikverbindung zum Bremsmodul kann eine gegen die Zugfedern wirkende Kraft er­ zeugt werden, welche die entsprechende Bremskraft der Zugfe­ dern gesteuert herabsetzt oder eliminiert.

Nachteilig wirkt sich bei einer derartigen Feststellbremsan­ ordnung aus, daß bei einem Ausfall des zusätzlichen Hydrau­ likkreises automatisch durch die Zugfedern eine unkontrollierte Bremsung ausgelöst wird und daß diese Gestaltung viele Bau­ teile benötigt.

Aus der DE 30 27 745 C2 ist ein elektrisch geregeltes, hydrauli­ sches Druckmittelbremssystem für Fahrzeuge bekannt, wobei der hydraulische Bremsdruck von zwei Kreisen der Betriebsbremse auf eine Kolbenanordnung zur Betätigung der Radbremse ein­ wirkt. Dabei besteht die Kolbenanordnung aus zwei koaxial hin­ tereinander angeordneten Druckkolben, die einzeln von den bei­ den Bremskreisen der Betriebsbremse beaufschlagt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrisch gesteuerte, hyd­ raulisch betätigbare Feststellbremsanordnung zu schaffen, mit einem einfachen und sicheren Aufbau, durch die variable hyd­ raulische Bremsdrücke unabhängig vom Betriebsbrems-System er­ zeugt und von der Radbremse aufgebracht werden können, wobei Parameter des Fahrzeugzustandes sowie der Fahrbahn be­ rücksichtigt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhaft ist der Verzicht auf einen sonst üblichen Betäti­ gungshebel, der im Fahrgastraum einen erheblichen Platzbedarf hat, sowie die von dem Betriebsbrems-System getrennte Druck­ versorgung, welche es auch bei dem kompletten Ausfall der kon­ ventionellen Bremsanlage ermöglicht, das Fahrzeug zum Stehen zu bringen.

In einer weiteren Fortbildung wird der Druckzustand der Rad­ bremsmodule mittels geeigneter Sensoren ständig überwacht. Zu dieser Überwachung können auch die Sensorsignale einer heutzu­ tage üblichen Druckregelvorrichtung (ABS) zusätzlich Verwendung finden, wobei anhand der Sensorsignale der dynamische so­ wie statische Fahrzeugzustand erkannt werden kann. Dies kann z. B. die Erkennung des Stillstandes des Fahrzeug in einer Schräge oder das Wegrollen des Fahrzeugs sein.

Auch wird es hierdurch möglich das Anfahren im Berg zu erleichtern, in dem über eine Motorzugkrafterkennung nach dem Überschreiten einer definierten Schwelle die Feststellbremse geöffnet wird.

Je nach Fahrzeugzustand kann im Rahmen der Steuerung durch va­ riable Bremsdruckgestaltung bzw. -reduktion flexibel reagiert werden.

Weitere Merkmale und Vorteile sind Gegenstand der nachfolgen­ den Beschreibung und der Darstellung in den Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung in der Lösestel­ lung.

Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung während der Betäti­ gung der Feststellbremse.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung mit der Feststell­ bremse in Haltestellung.

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung beim Lösen der Feststellbremse.

Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung während einer Betä­ tigung der Betriebsbremse.

Fig. 6 Zeigt die Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung in Wirkverbindung mit einer Druckregelvorrichtung (ABS).

Beschreibung

Die Erfindung wird der Einfachheit halber anhand der Anwendung an einem Bremsmodul 2 erklärt, da der Aufbau und das Verfahren für das/die weitere(n) Bremsmodule gleich ist.

Das erfindungsgemäße elektronisch gesteuerte Feststellbremsag­ gregat weist eine Feststellanordnung 1 auf, welche über hyd­ raulische Druckleitungen 18, 19 an die Radbremsmodule 2 ange­ schlossen ist. Die Bremsmodule sind dabei z. B. die Radbremsen der Hinterachse und/oder der Vorderachse eines Kraftfahrzeuges oder eine geeigneten Kombination dieser Radbremsen, welche in der Lage ist das Fahrzeug in seiner jeweiligen Position fest­ zustellen.

Das Gehäuse des Radbremsmoduls 2 ist im weitesten Sinne aus dem Stand der Technik bekannt bzw. wird als sogenannte Schwimmsattelbremse in Kraftfahrzeugen bereits millionenfach verbaut und ist so gestaltet, daß es eine Bohrung aufweist, die jeweils einen vorderen Druckkolben 4 und einen hinteren Druckkolben 5 aufnimmt, wobei die Druckkolben von Dichtelemen­ ten 6, 7 umfaßt und gegen das Gehäuse abgedichtet sind. Zwi­ schen dem vorderen Druckkolben 4 und dem hinteren Druckkolben 5 ist mittels eines jeweiligen Distanzfortsatzes 8 angeformt an den vorderen Druckkolben 4 oder wahlweise auch angeformt an den hinteren Druckkolben 5, eine Zwischenkammer 9 gebildet. Diese hydraulisch isolierte Zwischenkammer 9 ist über eine Zu­ laufbohrung direkt mit der Druckleitung 19 der elektronisch gesteuerten Feststellanordnung 1 hydraulisch verbunden und kann von dieser beaufschlagt werden, während die rückwärtige Stirnfläche des hinteren Druckkolbens 5 über die Druckleitung 22 mit einem üblichen Hauptbremszylinder 23 in hydraulischer Wirkverbindung steht.

Dem Druckkolben 4 vorgelagert befindet sich ein üblicher Bremsbelag 10, der unter Druckbeaufschlagung auf die Brems­ scheibe 3 einwirkt bzw. diese über die bekannte Schwimmsattel­ bremse in Zusammenspiel mit dem gegenüberliegenden Bremsbelag 10 zur Erzeugung einer Reibkraft einspannt.

Zur wahlweisen Druckbeaufschlagung der Radbremsmodule 2 ist eine Feststellanordnung 1 vorgesehen, welche einen Druckerzeu­ ger 14, einen Druckspeicher 16, ein Schaltventil 11, ein Schaltventil 12 und ein Flüssigkeitsreservoir 21 aufweist. Ei­ ne Ansaugleitung 13 angeschlossen an den Druckerzeuger 14 (z. B. Motor/Pumpeneinheit)erlaubt dabei dem Druckerzeuger 14 ein Entnahme von Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsreser­ voir 21.

Der Druckerzeuger 14 füllt über die Druckleitung 15 einen Druckspeicher 16, der wiederum über eine Druckleitung 17 mit dem Schaltventil 11 hydraulisch verbunden ist. Das Schaltven­ til 11 steuert die Druckabgabe aus dem Druckspeicher 16 in die Druckleitung 18 bzw. in die angeschlossene Druckleitung 19 zur Zwischenkammer 9 der Radbremsmodule 2. Das Schaltventil 11 ist dabei als elektromagnetisch schaltbares 2/2-Wegeventil ausge­ bildet. Das Schalten des Schaltventils 11 erfolgt dabei in Ab­ hängigkeit der Steuersignale eines angeschlossenen elektroni­ schen Steuergeräts 25, welches unter anderem die Schaltbefehle des Fahrers in elektrische Signale umsetzt.

Ebenfalls der Druckleitung 18 zugeordnet befindet sich ein weiteres Schaltventil 12, das wahlweise den Druck in der Druckleitung 18 über die Rücklaufleitung 20 zum Flüssigkeits­ reservoir 21 entlasten kann. Das Schaltventil 12 ist dabei ebenfalls als elektromagnetisch schaltbares 2/2-Wegeventil ausgebildet. Das Schalten des Schaltventils 12 erfolgt dabei in Abhängigkeit der Steuersignale eines angeschlossenen elekt­ ronischen Steuergeräts 25, welches unter anderem die Schaltbe­ fehle des Fahrers in elektrische Signale umsetzt.

Zur Überwachung des Ladezustandes des Druckspeichers 16, weist dieser einen Drucksensor 26 auf, dessen Signale vom elektroni­ schen Steuergerät 25 verarbeitet werden, worauf bei einem Ab­ fall des Druckniveaus im Druckspeicher 16 unter einen defi­ nierten Wert, der Druckerzeuger 14 im Gang gesetzt wird um den Druck im Druckspeicher 16 wieder auf seinen Nennwert zu brin­ gen.

Des weiteren ist ein Drucksensor 27 an die Druckleitung 18 an­ geschlossen, dessen Signale den Druckzustand in der Zwischen­ kammer 9 des Radbremsmoduls 2 repräsentieren. Dieses Signal kann von dem elektronischen Steuergerät 25 als die tatsächlich auf das Rad wirkende Bremsgröße interpretiert werden. Ein Ab­ fall dieser Bremsgröße unter einen definierten Mindestwert kann eine automatische Regelung in Gang setzen, welche in Ab­ hängigkeit von dem vorhandenen Druck in dem Radbremsmodul 2 ein Öffnen des Schaltventils 11 auslöst, um den Druck im Rad­ bremsmodul 2 wieder auf einen Sollwert zu erhöhen.

Wird das Gefälle oder die Steigung an dem das Fahrzeug geparkt werden soll erkannt, so wählt in Abhängigkeit das elektroni­ sches Steuergerät 25 automatisch einen höheren oder niedrige­ ren Drucksollwert und veranlaßt über die o. g. Regelung die Einstellung dieser Druckgröße am Radbremsmodul 2.

Zur weiteren Absicherung gegen ein unbeabsichtigtes Wegrollen des Fahrzeugs können zusätzlich die Signale des Raddrehzahlsensors 24 einer Druckregelvorrichtung (ABS) genutzt werden. Dabei wird ein erhöhter Druck im Radbremsmodul 2 automatisch erzeugt, wenn ein Wegrollen des Fahrzeugs über die Raddreh­ zahlsensoren 24 erkannt wird. Um Fehlsignale auszuschließen, wird die hierdurch initiierte Druckerhöhung beim Erreichen ei­ nes definierten Maximalwertes unterbrochen.

In der in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung des Systems sind die beiden Schaltventile 11, 12 geschlossen, d. h. die Verbindung des Druckspeichers 16 zur Druckleitung 18 sowie die Verbindung dieser zum Flüssigkeitsreservoir 21 ist unterbrochen und die Zwischenkammer 9 drucklos.

Wird nun vom Fahrer die Feststellbremse aktiviert (Fig. 2) so wird von dem elektronisches Steuergerät 25 das Schaltventil 11 in eine Durchlaßstellung geschaltet und eine Verbindung der Zwischenkammer 9 zum Druckspeicher 16 hergestellt. Um einen kontrollierten Druckaufbau zu erreichen kann das Schaltventil 11 auch einem Pulsratenmodell folgend im kurzen Zeitabschnit­ ten geöffnet und wieder geschlossen werden und zwar solange bis der gewünschte Druck in der Zwischenkammer 9 eingestellt ist. Der Druck wird dabei mittels eines Drucksensors 27 fest­ gestellt.

Durch den Druckanstieg in der Zwischenkammer 9 werden die Druckkolben 4, 5 auseinander gedrängt, wobei der Druckkolben 5 notwendigerweise bis zu seinem Anschlag im Bohrungsgrund ver­ schoben werden muß. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn vor dem Auslösen der Feststellbremse über das Bremspedal bereits ein Bremsdruck im System erzeugt wurde, z. B. halten am Berg.

Der Druckkolben 4 wirkt dabei im üblicher Weise auf einen Bremsbelag 10 ein, der eine Bremsscheibe 3 gemäß einer Schwimmsattelbremse einspannt.

Nach Erreichen eines definierten Drucks in der Zwischenkammer 9, gemessen mittels des Drucksensors 27, schaltet das elektro­ nisches Steuergerät 25 das Schaltventil 11 in eine Sperrstel­ lung gemäß Fig. 3. Da auch das Schaltventil 12 sich in einer Sperrstellung befindet ist somit der Druck im Radbremsmodul 2 eingekammert. Beide Schaltventile 11, 12 sind sogenannte stromlos geschlossene Magnetventile, d. h. das zur Erhaltung dieser Schaltpositionen, Druck eingekammert, keine Strombeauf­ schlagung der Schaltventile 11, 12 notwendig ist.

Auch während dieser Parkstellung ist die Feststellanordnung 1 noch aktiv, d. h. es kann weiterhin permanent der Druckzustand über den Drucksensor 27 überprüft werden. Sollte der Druck un­ ter einen definierten Sollwert fallen, so kann automatisch ei­ ne Druckerhöhung durch ein Öffnen des Schaltventils 11 initi­ iert werden.

Wird nun vom Fahrer die Feststellbremse deaktiviert (Fig. 4), so schaltet das elektronisches Steuergerät 25 das Schaltventil 12 in eine Durchlaßstellung wodurch der vorher eingespannte Druck der Zwischenkammer 9 über die Rücklaufleitung 20 in das Flüssigkeitsreservoir 21 entlastet werden kann. Mittels des Drucksensors 27 wird dabei die vollständige Entlastung über­ wacht. Erst anschließend wird das Schaltventil 12 vom elektro­ nisches Steuergerät 25 in seine Sperrstellung zurückgeschal­ tet. Damit ist sichergestellt, daß die Feststellbremse voll­ ständig entlastet wurde.

In Fig. 5 ist die Bewegung der Druckkolben 4, 5 bei einer nor­ malen Bremsbetätigung gezeigt. Dabei wurde über den Hauptbremszylinder 23 und die Druckleitung 22 hinter dem Druckkol­ ben 5 ein Bremsdruck eingespeist. Mittels der mechanischen Kopplung über einen Fortsatz des Druckkolbens 4 werden die Druckkräfte auf den Druckkolben 4 übertragen, der darauf in üblicher Weise seine Kräfte auf die, die Bremsscheibe 3 ein­ spannenden, Bremsbelag 10 überträgt.

Wird aus der normalen Bremsstellung gemäß Fig. 5 heraus die Feststellbremse aktiviert, so wird von dem einströmenden Druck in die Zwischenkammer 9 der Druckkolben 5 gegen seine Betäti­ gungsrichtung bis zum Anschlag zurückverschoben. Normalerweise bewirkt diese Rückverschiebung eine äquivalente Rückbewegung des Bremspedals gegen den Fahrerfuß, was u. U. als negativ emp­ funden werden könnte.

Um dies zu vermeiden kann z. B. das in den meisten Fahrzeugen bereits vorhandene Druckregelsystem (ABS) verwendet werden. Hierbei ist es notwendig das dieses System zumindest ein Um­ schaltventil 30, 32, 33 sowie eine Expansionskammer 31 aufweist. Durch umschalten des Umschaltventils 30 in eine Durchlaßstel­ lung sowie das schalten der Umschaltventile 32, 33 in eine Sperrstellung kann der o. g., vorher eingespeiste Bremsdruck in die Expansionskammer 31 entlastet werden. Durch die Sperrstel­ lung der Umschaltventile 32, 33 wird dabei das Bremspedal hyd­ raulisch entkoppelt und die o. g. Rückverschiebung des Bremspe­ dals vermieden.

Claims (13)

1. Elektronisch gesteuertes Feststellbremsaggregat für ein Kraftfahrzeug mit einer Feststellanordnung (1) mit
einer Einschaltvorrichtung zur Erzeugung eines elektroni­ schen Aktivierungssignals
einer Lösevorrichtung zur Erzeugung eines elektronischen De-aktivierungssignals
einem diese Signale verarbeitenden elektronischen Steuerge­ rät (25), das Signale zur Steuerung des Bremsdrucks abgibt,
einem Druckspeicher (16) zur Speicherung eines Flüssig­ keitsdrucks
einem Druckerzeuger (14) zum Füllen des Druckspeichers (16)
einem Flüssigkeitsreservoir (21)
an den Druckspeicher (16) wahlweise anschließbaren Bremsmo­ dulen (2) zur Erzeugung der Bremskräfte am Rad und
Schaltventilen (11; 12) zur Steuerung des Bremsdrucks anhand von Signalen des elektronisches Steuergeräts (25)
wobei die Feststellanordnung (1) des Feststellbremsaggregates als separater, eigenständiger Hydraulikkreis ausgebildet ist und über zu den Druckkolben (5) der Betriebsbremse koaxiale, eigenständige Druckkolben (4) in den Zuspannorganen (2, 4, 5) der Radbremsmodule (2) in Betätigungsrichtung wirkt.

2. Elektronisch gesteuertes Feststellbremsaggregat für ein Kraft­ fahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die über den Hydraulikkreis beaufschlagbaren Radbremsmodule (2), separate, vom konventionellen Bremskreis getrennte, je­ weils zwischen dem Druckkolben (4) und dem Druckkolben (5) an­ geordnete Zwischenkammern (9) aufweisen.

3. Elektronisch gesteuertes Feststellbremsaggregat für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hydraulikkreis zumindest ein Schaltventil (11) angeord­ net ist, welches den Druckausgang des Druckspeichers (16) mit den Zwischenkammern (9) in den Zuspannorganen der Radbremsmodule (2) und zumindest ein Schaltventil (12), welches die Zwischenkammer (9) der Rad­ bremsmodule (2) mit einem Flüssigkeitsreservoir (21) wahlweise verbinden kann.

4. Elektronisch gesteuertes Feststellbremsaggregat für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltventile (11; 12) als 2/2-wege Magnetventile ausgebil­ det sind und eine Durchlaß- oder eine Sperrstellung einnehmen können, welche durch ein elektronisches Steuergerät (25) ange­ steuert werden können.

5. Elektronisch gesteuertes Feststellbremsaggregat für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltventile (11; 12) stromlos eine Sperrstellung anneh­ men.

6. Elektronisch gesteuertes Feststellbremsaggregat für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der eingespeiste Druck im Radbremsmodul (2) mittels eines Drucksensor (27) überwacht wird.

7. Elektronisch gesteuertes Feststellbremsaggregat für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß der eingespeiste Druck mindestens einem definierten Sollwert entspricht.

8. Elektronisch gesteuertes Feststellbremsaggregat für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert des Druckes in Abhängigkeit der Fahrbahnneigung gebildet wird und beim Unterschreiten des Sollwerts automatisch der Druck durch Öffnen des Schaltventils (11) solange angehoben wird bis der Sollwert mindestens wieder erreicht ist.

9. Elektronisch gesteuertes Feststellbremsaggregat für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert auch bei abgestelltem Fahrzeug permanent über­ wacht und bei Bedarf nachgeregelt wird.

10. Elektronisch gesteuertes Feststellbremsaggregat für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß bei aktivierter Feststellbremsanordnung über die Raddrehzahl­ sensoren (24) einer über die Raddrehzahl gesteuerten Druckregelvorrichtung (ABS) permanent die Fahrzeugräder auf Bewegung überwacht werden und daß bei Erken­ nung einer Bewegung der Sollwert für den Druck im Radbremsmodul (2) im elektronischen Steuergerät (25) erhöht und der Druck entsprechend nachgeregelt wird.

11. Verfahren zur Steuerung des elektronisch gesteuerten Feststellbremsaggregates für ein Kraftfahrzeug zumindest eines der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß beim Auslösen der Feststellbremsanordnung (1) der Hauptbremszylin­ der (23) vom zugehörigen Bremskreis (z. B. Leitung 22) hydraulisch getrennt wird.

12. Verfahren zur Steuerung des elektronisch gesteuerten Feststellbremsaggregates für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß die zum Hauptbremszylinder (23) zugehörigen Bremskreise mit­ tels Schaltventilen (32; 33) einer Druckregelvorrichtung (ABS) abgetrennt werden (Fig. 6).

13. Verfahren zur Steuerung des elektronisch gesteuerten Feststellbremsaggregates für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß nach Trennung des Hauptbremszylinders (23) der gegebenenfalls durch den Hauptbrems­ zylinder (23) erzeugte Druck in den Radbremsmodulen (2) durch Öffnen des Schaltventils (30) der Druckre­ gelvorrichtung (ABS) in dessen Expansionskammer (31) entlastet wird (Fig. 6).