DE102009037949B4

DE102009037949B4 - Bremsanlage und Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102009037949B4
Application number: DE102009037949.5A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Kreutz Stephan; Dipl.-Ing. Riedel Stephan; Dr.-Ing. Barthenheier Thomas
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2022-11-03
Anticipated expiration: 2029-08-19
Also published as: DE102009037949A1

Abstract

Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges mit einer hydraulisch betätigbaren Betriebsbremse, einer elektromechanischen Feststellbremse und einer Steuereinheit, wobei die Steuereinheit anhand mindestens eines Systemszustandes des Kraftfahrzeuges auf einen Zustand „erwartetes Anfahren“ des Kraftfahrzeuges schließt, wobei bei einem erkannten Zustand „erwartetes Anfahren“ in einer Parkstellung eine Haltefunktion von der elektromechanischen Feststellbremse an die hydraulisch betätigbare Betriebsbremse übergeben wird, die dann beim Anfahren gelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Systemzustand des Kraftfahrzeuges die Betätigung eines Bremspedals (BP) ist, wobei der dabei aufgebaute hydraulische Druck von der hydraulisch betätigbaren Betriebsbremse (BB) übernommen wird, wobei der übernommene hydraulische Druck gehalten oder erhöht wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage und ein Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges.
Kraftfahrzeuge weisen aus Sicherheitsgründen eine von der Betriebsbremse unabhängige Feststellbremse auf. Letztere wird auch als „Handbremse“ oder „Parkbremse“ bezeichnet. Im Unterschied zur üblicherweise hydraulischen Betriebsbremse erfordert die Feststellbremse nach dem Betätigen keine weitere Aktivierung. Vielmehr dient diese dazu, ein abgestelltes Fahrzeug ohne zusätzlichen Energieeintrag gegen Wegrollen zu sichern. Die Feststellbremse ist jedoch so auszulegen, dass mit dieser bei einem Ausfall der Betriebsbremse das Fahrzeug zum Stillstand gebracht werden kann.
Herkömmlicherweise werden an Kraftfahrzeugen eigene Betätigungsorgane für die Feststellbremse vorgesehen, wie beispielsweise Handbremshebel oder Fußhebel, die über Seilzüge mit eigenen Zuspannorganen gekoppelt sind.
Bei neueren Feststellbremssystemen wird die Betätigung durch Muskelkraft zunehmend durch eine automatisierbare, in der Regel elektromechanische Betätigungseinheit ersetzt. Ein Spannen oder Lösen der Feststellbremse kann hierbei z.B. durch eine Schalterbetätigung veranlasst werden. Verbreitung fanden bisher zwei unterschiedliche Betätigungsprinzipien, um die Zuspannkraft darstellen und dauerhaft halten zu können.
Bei Trommel-Scheibenbremsen wird die Feststellbremsfunktion mittels einer Duo-Servo-Trommelbremse dargestellt. Das Spannen der Bremsbeläge erfolgt mittels der bereits bei konventionellen Feststellbremssystemen vorhandenen Seilzüge, die z.B. elektromotorisch gespannt werden. Der Spannantrieb ist dabei in der Regel selbsthemmend ausgeführt, so dass dieser in der statischen Halteposition energielos geschaltet werden kann. Diese so genannten Seilreckersysteme weisen zumeist einen Zentralaktuator auf, der über eine Seiltrommel wechselseitig die Spannseile zu zwei Radbremsen betätigt. Bei den Duo-Servo-Trommelbremsen wird der hohe Selbstverstärkungseffekt genutzt, um mit geringer Kraft hohe Haltemomente zu ermöglichen. Daher werden insbesondere schwere Fahrzeuge mit diesem Typ Feststellbremse ausgerüstet. Allerdings ist der Komfort beim Anfahren aus der Feststellbremse gering, da durch das anliegende Antriebsmoment das Abstützmoment der Backen der Duo-Servo-Bremse zunächst überproportional erhöht wird. Das Lösen der Feststellbremse wird durch diesen Effekt erschwert und führt zu einem ruppigen und späten Lösen der Feststellbremse beim Anfahrvorgang.
Darüber hinaus sind Kombi-Bremssattel-Konstruktionen bekannt, bei denen die Energie zum Zuspannen der Bremsbeläge an die Bremsscheibe durch eine direkt an dem Bremssattel vorgesehene bzw. in diesen integrierte Aktuatoreinheit erfolgt. Dadurch können die Seilzüge entfallen. Jedoch werden dann für die Feststellbremsfunktion mehrere Aktuatoreinheiten an den betreffenden Rädern benötigt.
Eine solche Kombi-Bremssattel-Bremsanlage ist aus der DE 103 45 485 A1 bekannt. Bei dieser kommt eine elektromechanische Parkbremse zum Einsatz, bei der die Zuspannkraft an den Bremsbelägen mittels eines motorgetriebenen selbsthemmenden Spindeltriebs erzeugt und über einen hydraulischen Bremskolben an den Bremsbelägen zur Wirkung gebracht wird.
Wegen der für Feststellbremssysteme geltenden gesetzlichen Anforderungen ist zur Gewährleistung der Fahrzeugstandsicherung an einer schiefen Ebene (20 % Hang) sowie der geforderten Fahrzeugverzögerung durch eine Feststellbremse eine fahrzeug- und radbremsenspezifische Mindestzuspannkraft in den Radbremsen der Hinterachse erforderlich. Diese Zuspannkraft muss in allen Betriebszuständen und über die gesamte Fahrzeuglebensdauer durch die Feststellbremse bereitgestellt werden, woraus hohe Anforderungen an die mechanische Festigkeit der Bauteile resultieren.
Darüber hinaus sind im Hinblick auf den Komfort etwaige Betriebsgeräusche bei Spann- und Lösevorgängen möglichst gering zu halten. Diese entstehen insbesondere beim Erzeugen der für die Spann- und Lösevorgänge erforderlichen Kräfte in der Aktuatoreinheit der Feststellbremse. Durch die Positionierung der zugehörigen Aktuatoreinheit im hinteren Radhaus und die direkte Verschraubung des Gehäuses auf dem Bremssattel werden die Betriebsgeräusche deutlich an das Fahrzeugumfeld weitergeleitet. Eine Kapselung der Aktuatoreinheit an der Radbremse würde einen erhöhten Aufwand sowie zusätzliche Bauteile erfordern und ist daher unerwünscht.
Insbesondere das automatisierte Öffnen der Feststellbremse beim Anfahren ist in dieser Hinsicht kritisch, da hierfür ein möglichst schnelles Lösen der Bremse benötigt wird. Ansonsten kann es sein, dass der Fahrer beim Anfahren aufgrund der noch nicht vollständig gelösten Feststellbremse einen Widerstand oder Ruck verspürt.
Feststellbremsen weisen jedoch eine im Vergleich zur Betriebsbremse geringe Dynamik auf. Die Zeitspanne zwischen einem Lösebefehl und dem tatsächlichen Lösen der Bremse ist für eine elektromechanische Feststellbremse um ein Vielfaches größer als für eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse. Würde man jedoch die Aktuatoreinheit der Feststellbremse für eine höhere Dynamik auslegen, ergäben sich zum einen deutlich größere Abmessungen. Zum anderen würden durch einen schnelllaufenden Elektromotor die Geräuschemissionen beim Lösen der Feststellbremse weiter erhöht. Dies ist jedoch aus Komfortgründen nicht wünschenswert.
Aus der EP 0 825 081 B1 ist zur Verbesserung der Dynamik bekannt, bei Erkennen eines Anfahrwunsches aus der Parkstellung des Fahrzeugs die Haltefunktion von der elektromechanischen Feststellbremse zunächst an die hydraulisch betätigbare Betriebsbremse zu übergeben. Hierzu wird zu einem geeigneten Zeitpunkt, der Rückschlüsse auf einen Anfahrwunsch erlaubt, wie beispielsweise die Aktivierung des fahrerseitigen Türschlosses, die Belegung des Fahrersitzes oder das Einschalten der Zündung, die hydraulisch betätigbare Betriebsbremse vorsorglich aktiviert. Dazu ist ein unabhängig vom Fahrzeugantrieb arbeitender hydraulischer Druckerzeuger vorgesehen, der im Hydrauliksystem der Betriebsbremse automatisch einen ausreichenden Bremsdruck erzeugt. Nachdem die Haltefunktion an die Betriebsbremse übergeben worden ist, wird die Feststellbremse automatisch gelöst. Dies hat den Vorteil, dass zum einen die zum Anfahren benötigte Dynamik zur Verfügung steht und zum anderen die Feststellbremse nicht auf eine höhere Dynamik ausgelegt werden muss.
Unter dem Gesichtpunkt der Geräuschemissionen der Feststellbremse und der Bauteilabmessungen derselben ist diese Lösung zwar befriedigend, sie besitzt jedoch die folgenden Nachteile. Für die Bereitstellung des Bremsdrucks wird zusätzliche Energie benötigt, der in der Betriebsbremse beispielsweise über eine ESP-Pumpe erzeugt werden kann. Diese ESP-Pumpe stellt eine zweite Geräuschquelle dar, die vor allem deswegen problematisch ist, weil sich der Betrieb der ESP-Pumpe zeitlich mit dem Betrieb der Aktuatoreinheit der Feststellbremse überschneidet. Überdies erhöht der Anlauf der ESP-Pumpe die Lastkollektive, was aus Sicht der Bauteilauslegung unerwünscht ist.
Weiterhin wird in der EP 0 825 081 B1 ausgeführt, bei Inbetriebnahme eines abgestellten Fahrzeugs sei es in der Regel von Vorteil, die elektromechanisch gespannte Feststellbremse ohne den Umweg über den Wechsel auf die hydraulische Betätigung direkt zu lösen, da dies in der Ebene kein Problem darstelle. In dieser Situation ist allerdings davon auszugehen, dass das Fahrzeug bis zum eigentlichen Anfahren nicht gehalten wird.
Aus der DE 10 2005 042 282 A1 ist eine Bremsanlage mit einer hydraulisch betätigbaren Betriebsbremse und einer elektromechanischen Feststellbremse als Kombi-Bremssattel-Konstruktion bekannt, die derart angesteuert sind, dass in einer Parkstellung die Haltefunktion von der elektromechanischen Feststellbremse zunächst an die hydraulisch betätigbare Betriebsbremse übergeben und beim Anfahren die hydraulisch betätigbare Betriebsbremse gelöst wird, wobei der Energieinhalt der Zuspannung beim Lösen der elektromechanischen Feststellbremse in die hydraulisch betätigbare Betriebsbremse eingebracht, dort gespeichert und beim Lösen der hydraulisch betätigbaren Betriebsbremse abgebaut wird. Diese Vorgehensweise ist jedoch für Duo-Servo-Trommelbremsen nicht möglich.
Weiter sind Automatik-Getriebe mit einer Parksperre bekannt, wobei beispielsweise auf die DE 10 2007 007 681 A1 verwiesen wird, in der verschiedene Ausführungen dargestellt sind.
Aus der WO 99/38738 A1 ist ein Verfahren zur fahrsituationsabhängigen Steuerung eines Kraftfahrzeugbremssystems mit einer elektrisch steuerbaren Feststellbremsanlage und mit einer Betriebsbremsanlage bekannt, die eine regelbare aktive Betriebsbremsvorrichtung aufweist, die geeignet ist zum Fremdbremskraftaufbau an zumindest einer Radbremse.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Bremsanlage sowie ein Verfahren zur Ansteuerung einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, bei der für verschiedene Feststellbremsen ein dynamisches Anfahren ohne störende Geräuschentwicklung erreicht wird.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 4. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu umfasst die Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse, eine elektromechanische Feststellbremse und eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit anhand mindestens eines Systemzustandes des Kraftfahrzeuges auf einen Zustand „erwartetes Anfahren“ des Kraftfahrzeugs schließt, wobei bei einem erkannten Zustand „erwartetes Anfahren“ in einer Parkstellung eine Haltefunktion von der elektromechanischen Feststellbremse an die hydraulisch betätigbare Betriebsbremse übergeben wird, die dann beim Anfahren gelöst wird, wobei der mindestens eine Systemzustand des Kraftfahrzeuges die Betätigung eines Bremspedals ist, wobei der dabei aufgebaute hydraulische Druck von der hydraulisch betätigbaren Betriebsbremse übernommen und gehalten oder gegebenenfalls durch die Hydraulikpumpe der hydraulisch betätigbaren Betriebsbremse erhöht wird. Hierdurch kann ohne störende Betriebsgeräusche ein dynamisches Anfahren aus einer Parkstellung gewährleistet werden. Insbesondere bei Automatik-Getrieben lässt sich die Erfindung besonders vorteilhaft einsetzen, da dort ohnehin ein Bremspedal betätigt werden muss, um einen Fahrgang einzulegen. Die Erfindung lässt sich insbesondere bei Duo-Servo-Trommelbremsen als elektromechanische Feststellbremse einsetzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich mit der Übergabe der Haltefunktion auf die hydraulisch betätigbare Betriebsbremse eine Parksperre eines Automatik-Getriebes eingelegt bzw. die Parksperre bleibt eingelegt, wobei die Parksperre beim Anfahren gelöst wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird bei mindestens einer Abbruchbedingung des Zustandes „erwartetes Anfahren“ die Haltefunktion wieder auf die elektromechanische Feststellbremse übertragen. Eine solche Abbruchbedingung ist beispielsweise „das Ausschalten der Zündung“, „das Öffnen eines Gurtschlosses oder einer Tür“ oder ein Zeitablauf ohne Anfahren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges und
2 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrensablaufes.

Die Bremsanlage 1 eines Kraftfahrzeuges umfasst eine Steuereinheit 2, eine elektromechanische Feststellbremse EFB, eine Parksperre PS eines Automatik-Getriebes, eine hydraulisch betätigbare Betriebsbremse BB, ein Bremspedal BP und einen Sensor 3 zur Erfassung einer Bremspedalbetätigung BPB. Dabei ist die Steuereinheit 2 ausgangsseitig mit der elektromechanischen Feststellbremse EFB und der Parksperre PS verbunden. Dabei kann die Verbindung direkt erfolgen oder aber über ein Bussystem. Eingangsseitig erhält die Steuereinheit 2 weiterhin Triggersignale TR1, TR2. Die Triggersignale TR1, TR2 sind beispielsweise das Motorzündungssignal, der Schließzustand einer Fahrertür etc. Des Weiteren umfasst die Steuereinheit 2 einen internen Timer zur Erfassung einer Zeit t ab einer erfassten Bremsbetätigung BPB.
Das Verfahren soll nun anhand von 2 erläutert werden. In der Ausgangssituation ist das Kraftfahrzeug abgestellt und die elektromechanische Feststellbremse gespannt (EFB aktiv). Tritt der Fahrer dann das Bremspedal BP, so wird eine Bremspedalbetätigung BPB von der Steuereinheit 2 erfasst. Dieses Signal Bremspedalbetätigung BPB dient der Steuereinheit 2 als auslösendes Signal „erwartetes Anfahren“. Die Steuereinheit 2 steuert die hydraulisch betätigbare Betriebsbremse BB derart an, dass der durch die Bremspedalbetätigung BPB aufgebaute hydraulische Druck gehalten wird. Des Weiteren startet die Steuereinheit 2 ihren internen Timer.
Erfolgt dann ein Anfahrvorgang, so wird die hydraulisch betätigbare Betriebsbremse BB gelöst und der hydraulische Druck abgebaut sowie die Parksperre gelöst (PS inaktiv).
Erfolgt hingegen bis zu einer Zeit t_gr. seit der Bremspedalbetätigung BPB kein Anfahrvorgang, so wird die elektromechanische Feststellbremse wieder gespannt (EFB aktiv). Gleiches gilt, wenn nach der Bremspedalbetätigung BPB mindestens eine Abbruchbedingung TK1, TK2 erfüllt ist (z.B. Öffnen der Fahrertür, Abschalten der Zündung). Nachdem die elektromechanische Feststellbremse wieder gespannt wurde, kann auch wieder der hydraulische Druck abgebaut und die Parksperre gelöst werden.

Claims

Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges mit einer hydraulisch betätigbaren Betriebsbremse, einer elektromechanischen Feststellbremse und einer Steuereinheit, wobei die Steuereinheit anhand mindestens eines Systemszustandes des Kraftfahrzeuges auf einen Zustand „erwartetes Anfahren“ des Kraftfahrzeuges schließt, wobei bei einem erkannten Zustand „erwartetes Anfahren“ in einer Parkstellung eine Haltefunktion von der elektromechanischen Feststellbremse an die hydraulisch betätigbare Betriebsbremse übergeben wird, die dann beim Anfahren gelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Systemzustand des Kraftfahrzeuges die Betätigung eines Bremspedals (BP) ist, wobei der dabei aufgebaute hydraulische Druck von der hydraulisch betätigbaren Betriebsbremse (BB) übernommen wird, wobei der übernommene hydraulische Druck gehalten oder erhöht wird.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mit der Übergabe der Haltefunktion auf die hydraulisch betätigbare Betriebsbremse (BB) eine Parksperre (PS) eines Automatik-Getriebes eingelegt wird oder eingelegt bleibt, die beim Anfahren gelöst wird.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einer Abbruchbedingung (TR1, TR2, tgr.) des Zustandes „erwartetes Anfahren“ die Haltefunktion wieder auf die elektromechanische Feststellbremse (EFB) übertragen wird.
Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges mit einer hydraulisch betätigbaren Betriebsbremse, einer elektromechanischen Feststellbremse und einer Steuereinheit, wobei die Steuereinheit anhand mindestens eines Systemzustandes des Kraftfahrzeuges auf einen Zustand „erwartetes Anfahren“ des Kraftfahrzeuges schließt, wobei bei einem erkannten Zustand „erwartetes Anfahren“ in einer Parkstellung eine Haltefunktion von der elektromechanischen Feststellbremse an die hydraulisch betätigbare Betriebsbremse übergeben wird, die dann beim Anfahren gelöst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Systemzustand des Kraftfahrzeuges die Betätigung eines Bremspedals (BP) ist, wobei der dabei aufgebaute hydraulische Druck von der hydraulisch betätigbaren Betriebsbremse (BB) übernommen wird, wobei der übernommene Druck gehalten oder erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mit der Übergabe der Haltefunktion auf die hydraulisch betätigbare Betriebsbremse (BB) eine Parksperre (PS) eines Automatik-Getriebes eingelegt wird oder eingelegt bleibt, die beim Anfahren gelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einer Abbruchbedingung (TR1, TR2, tgr.) des Zustandes „erwartetes Anfahren“ die Haltefunktion wieder auf die elektromechanische Feststellbremse (EFB) übertragen wird.