DE19836690A1 - Pedaleinheit für eine elektromechanische Bremsanlage - Google Patents

Abstract

Es handelt sich um eine Pedaleinheit, insbesondere für eine elektromechanische Bremsanlage, zum Beispiel ABrake-By-Wire (BBW) DOLLAR I1 -Bremsanlage. Diese weist zumindest eine Bremsbetätigungsvorrichtung (1) und zumindest einen Wegsensor (8a) an der Bremsbetätigungsvorrichtung (1) sowie wenigstens eine zugehörige Bremsauswerteeinheit (8b) auf. Der Wegsensor (8a) gibt bei Beaufschlagung der Bremsbetätigungsvorrichtung (1) ein Sensorsignal zur Auslösung eines oder mehrerer Aktuatoren ab. Es sind zwei oder mehr voneinander unabhängige Wegsensoren (8a) mit zugehöriger, jeweils getrennt ausgeführter, Bremsauswerteeinheit (8b) in einem gemeinsamen Pedalgehäuse (5), vorzugsweise in getrennten Kammern, angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pedaleinheit, insbesondere für eine elektromechanische Bremsanlage, z. B. Brake-by-Wire (BbW)-Bremsanlage, mit zumindest einer Bremsbetätigungsvor­ richtung, und mit zumindest einem Wegsensor an der Brems­ betätigungsvorrichtung sowie wenigstens einer zugehörigen elektronischen Bremsauswerteeinheit, wobei der Wegsensor bei Beaufschlagung der Bremsbetätigungsvorrichtung ein Sensor­ signal zur Auslösung eines oder mehrerer Aktuatoren abgibt.

Eine Pedaleinheit des eingangs beschriebenen Aufbaus ist aus der EP-A-07 71 705 bekannt geworden. Bei dem einen oder mehreren Aktuatoren handelt es sich regelmäßig um eine Bremse bzw. eine Vorrichtung zur Betätigung einer nach­ geschalteten Bremse. Derartige elektromechanische Brems­ anlagen werden üblicherweise verfolgt, um eine Fahrzeug­ bremsanlage von hydraulischer auf elektrische Betätigung umzustellen. Die hiermit verbundenen Vorteile sind im we­ sentlichen in einer besseren Umweltverträglichkeit, geringe­ ren Wartungsanfälligkeit und (vom Prinzip) besseren und genaueren Bedienbarkeit zu sehen.

Bei elektromechanischen Bremsanlagen bzw. elektronischen Bremssystemen des eingangs angegebenen Aufbaus betätigt der Fahrer beim Bremsen lediglich die Bremsbetätigungsvorrich­ tung, welche als elektromechanisches Pedal oder entsprechen­ de Fußplatte ausgeführt sein kann. Die hierzu korrespondie­ renden sensorischen Informationen bzw. Sensorsignale werden an die elektronische Auswerteeinheit bzw. Bremsauswerteein­ heit übermittelt, woraus Bremssollwerte für die Aktuatoren bzw. die Bremse abgeleitet werden. Beim Ausfall der Aus­ werteelektronik bzw. des Sensors ist in der Regel kein weiterer Fahrbetrieb möglich, weil die Auswerteeinheit in einem solchen Fall eine entsprechende Fehlermeldung abgibt.

Zu diesem Zweck hat man in der WO 92/05 482 bereits vor­ geschlagen, eine Datenverarbeitungsstufe redundant auf­ zubauen. Außerdem ist es hieraus bekannt, daß sowohl die Betätigungsvorrichtung für den Fahrantrieb wie auch die Betätigungsvorrichtung für die Bremsanlage voneinander unabhängig erzeugte Signale abgibt. Zu diesem Zweck sind jedem Pedal zwei unterschiedliche Potentiometer zugeordnet. Die vorgenannte Lösung kann nicht in allen Punkten befriedi­ gen, insbesondere was deren komplizierten und ausladenden Aufbau angeht. Hier setzt die Erfindung ein.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Pedaleinheit des eingangs beschriebenen Aufbaus so weiter­ zubilden, daß ein vollständiger Schutz der Sensorik sowie Elektronik bei gleichzeitig kompaktem Aufbau gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen Pedaleinheit vor, daß zwei oder mehr vonein­ ander unabhängige Wegsensoren mit zugehöriger, jeweils getrennt ausgeführter, Bremsauswerteeinheit in einem gemein­ samen Pedalgehäuse, vorzugsweise in getrennten Kammern, angeordnet sind. Folglich schützt das Pedalgehäuse vor mechanischer Krafteinwirkung, Schmutz, Feuchtigkeit, elek­ tromagnetischer Strahlung und hohen Temperaturschwankungen. Im übrigen wird hierdurch eine kompakte, in sich geschlosse­ ne Einheit zur Verfügung gestellt, die als gleichsam ferti­ ges Modul im Fahrzeug eingebaut werden kann.

Zur weiteren Erhöhung der Kompaktheit kann darüber hinaus im Pedalgehäuse eine von der Bremsbetätigungsvorrichtung beauf­ schlagbare Rückstelleinrichtung angeordnet sein. Diese Rückstelleinrichtung dient in bekannter Weise zur Darstel­ lung eines vorzugsweise progressiven Bremskraftverlaufes mit zunehmendem Betätigungsweg. Sie ist vorzugsweise als Schraubenfeder-/Dämpfereinheit ausgeführt. Darüber hinaus ist es möglich, zusätzlich eine Gasbetätigungsvorrichtung sowie gegebenenfalls eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung mit zugehörigen Gas- und Kupplungssensoren sowie Gas- und Kupplungsauswerteeinheiten vorzusehen. Diese Gas- und Kupp­ lungssensoren, sowie die Gas- und Kupplungsauswerteeinheiten sind jeweils zumindest doppelt und getrennt voneinander ausgeführt wie dies bereits bei den Wegsensoren und den Bremsauswerteeinheiten verfolgt wird.

Außerdem sind sowohl der Gasbetätigungsvorrichtung als auch der Kupplungsbetätigungsvorrichtung jeweilige Rückstellein­ richtungen zugeordnet. Diese dienen zur Darstellung eines Betätigungskraft/-wegverlaufes für das Gaspedal und/oder das Kupplungspedal - ähnlich wie beim Bremspedal. Sämtliche vorgenannten Sensoren und Auswerteeinheiten sind in dem gemeinsamen Pedalgehäuse angeordnet. Dabei kann wiederum - wie bereits beschrieben - mit getrennten Kammern gearbeitet werden.

Die Ausfallsicherheit läßt sich noch weiter dadurch erhöhen, daß vorzugsweise zwei oder mehr voneinander unabhängige Energieversorgungen mit Energieversorgungsleitungen für die Auswerteeinheiten sowie gegebenenfalls für die Sensoren vorgesehen werden. Wenn ferner zumindest zwei voneinander getrennte Signal-/Steuerleitungen, insbesondere Busleitun­ gen, mit jeweils Stecker und Buchse an dem Pedalgehäuse verwirklicht werden, ist ein insgesamt durchgängig redundan­ ter Aufbau gewährleistet. Denn die kompletten Sensoriken und zugehörigen elektronischen Auswerteeinheiten sind mit den korrespondierenden Energieversorgungen und Zuleitungen völlig getrennt voneinander aufbaut. Selbst ein Ausfall eines oder mehrerer Glieder dieser Kette führt durch die konsequent doppelte Ausgestaltung nicht zum Ausfall der erfindungsgemäßen Pedaleinheit.

Schließlich lassen sich die Energieversorgungsleitungen und die Signal-/Steuerleitungen jeweils zu kombinierten Versorgungs-/Steuerleitungen (mit einem jeweiligen Stecker und einer zugeordneten Buchse) zusammenfassen, so daß der Einbau und ein eventueller Ersatz unschwer möglich sind. Vorteilhafterweise läßt sich das Pedalgehäuse im Fußraum eines Kraftfahrzeuges (Kfz) befestigen, und zwar insbesonde­ re an der Spritzwand, welche Fahrgastraum und Motorraum voneinander trennt. Das heißt, die Pedaleinheit wird in unmittelbarer Nähe der Bremsbetätigungsvorrichtung bzw. des Bremspedales, der Gasbetätigungsvorrichtung bzw. des Gaspe­ dales sowie der Kupplungsbetätigungsvorrichtung bzw. des Kupplungspedales angeordnet.

Im Ergebnis wird ein redundanter Aufbau von Sensorik und zugehöriger elektronischer Auswertung in einem einzigen Pedalgehäuse zur Verfügung gestellt. Dementsprechend ist im Rahmen der Erfindung eine kompakte, in sich geschlossene Einheit verwirklicht, an die lediglich noch die entsprechen­ den Betätigungsvorrichtungen angeschlossen zu werden brau­ chen. Gleiches gilt für eventuelle (Bus-)Leitungen. Das Pedalgehäuse läßt sich unschwer mit geringem Aufwand ferti­ gen und abdichten, so daß weder Schmutz noch Feuchtigkeit eindringen können. Hierdurch wird die Sicherheit erhöht. Gleichzeitig sorgen die unabhängigen (externen oder inter­ nen) Energieversorgungen zur Erhöhung der Ausfallsicherheit. Die Signal-/Steuerleitungen bzw. Busleitungen verbinden die Betätigungseinrichtung als einen einzelnen Teilnehmer im Controler Area Network (CAN) mit anderen Teilnehmern. Schließlich ist als Bussystem auch das TTP (Time Triggered Protokoll) denkbar. Als Auswerteeinheit dient üblicherweise eine sogenannte Electronic Control Unit (ECU) in Mikro­ prozessorbauweise. Dadurch, daß insbesondere Wegsensor­ signale in elektronischer Form vorliegen, lassen sich diese hinsichtlich der Bremscharakteristik auswerten. So kann durch Differenzieren des Bremskraftverlaufes über der Zeit auf einfache Weise zwischen einer sogenannten Normalbremsung und Panikbremsung unterschieden werden.

Bei der beschriebenen Rückstelleinrichtung kann es sich um eine mit einem hydraulischen Dämpfer kombinierte (Schrauben-) Federeinheit handeln. Auch ist die Verwirklichung eines Metallfaltenbalges als kombiniertes Feder- und Dämpfer­ element denkbar. Daneben kann auch eine sogenannte "Magnet­ feder" zum Einsatz kommen, welche zwei sich abstoßende Magnete aufweist. Durch die sich bei Annäherung aufbauenden Abstoßungskräfte wird der gewünschte (progressive) Brems­ kraftverlauf mit zunehmendem Betätigungsweg erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren ist eine Pedaleinheit für eine elektromecha­ nische Bremsanlage, nach dem Ausführungsbeispiel eine so­ genannte "Brake-by-Wire (BbW)"-Bremsanlage gezeigt. Diese besitzt eine Bremsbetätigungsvorrichtung 1, im Ausführungs­ beispiel nach der Fig. 1 ein Bremspedal oder eine Fußplatte 1. Zusätzlich ist eine von der Bremsbetätigungsvorrichtung 1 bzw. der Fußplatte 1 beaufschlagbare Rückstelleinrichtung 2 zur Darstellung eines vorzugsweise progressiven Bremskraft­ verlaufes mit zunehmenden Betätigungsweg s zu erkennen. Vorliegend weist die Rückstelleinrichtung 2 eine (Schrauben-) Feder-/Dämpfereinheit 3, 4 zur Darstellung eines vorzugs­ weise progressiven Verlaufes der Bremskraft F mit zunehmen­ dem Betätigungsweg s auf. Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind eine Feder 3 sowie ein Dämpfer 4 je Pedal 1, 15, 16 vorgesehen. Denn neben dem Bremspedal 1 sind zusätz­ lich ein Gaspedal 15 und/oder ein Kupplungspedal 16 dar­ gestellt. Diese weisen ebenfalls eine zugehörige Rückstell­ einrichtung 2 auf.

Zusätzlich finden sich ein Pedalgehäuse 5 sowie eine von der Bremsbetätigungsvorrichtung 1 beaufschlagbare Pedalstange 6. Neben dem vorgenannten Pedalgehäuse 5 ist ein Federgehäuse 7 verwirklicht, welches die Schraubenfeder-/Dämpfereinheit 3, 4 aufnimmt. Zusätzlich sind Wegsensoren 8a sowie eine Brems­ auswerteelektronik 8b verwirklicht. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind die Wegsensoren 8a nicht ausdrücklich dargestellt und praktisch der Bremsauswerteelektronik 8b zugeordnet. Sie dienen dazu, den Betätigungsweg s bzw. Pedalweg der Bremsbetätigungsvorrichtung 1 zu erfassen. Die Wegsensoren 8a sowie die Bremsauswerteelektronik 8b sind jeweils doppelt ausgeführt, und zwar aus Gründen der Redun­ danz. Die Bremsauswerteelektronik 8b kann mit einem im einzelnen nur angedeuteten Datenbus und einer Energieversor­ gung über jeweilige Anschlußbuchsen 9 verbunden sein. Schließlich ist noch ein Anschlag 10 für die Pedalstange 6 verwirklicht, welcher den Hub der Pedalstange 6 begrenzt. Hierzu dient ein Gummiring 11 als Anschlagdichtung, an welchen sich der Anschlag 10 anlegt. Die Pedalstange 6 ist durch ein Gleitlager 12 aus dem Gehäuse 5 herausgeführt und mit der Fußplatte 1 verbunden, welche wiederum über einen Schutzbalg 13 mit dem Gehäuse 5 in Verbindung steht. Ein bzw. zwei Flansche 14 dienen zur Befestigung des Gehäuses 5 an einer Kraftfahrzeugspritzwand und zur Abstützung der auftretenden Biegemomente.

Wie die Zeichnungen deutlich machen, sind die Wegsensoren 8a, die Auswerteeinheit bzw. Bremsauswerteeinheit 8b sowie die Rückstelleinrichtung 2 in dem gemeinsamen Pedalgehäuse 5 angeordnet. Die Wegsensoren 8a sind ebenso wie die zugehöri­ gen Bremsauswerteeinheiten 8b jeweils getrennt ausgebildet und können in nicht dargestellten Kammern spritzwasserdicht untergebracht werden.

Nach dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 kann zusätzlich eine Gasbetätigungsvorrichtung 15 sowie gegebenenfalls eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung 16 mit zugehörigen Gassenso­ ren 17a und Kupplungssensoren 18a sowie Gasauswerteeinheiten 17b und Kupplungsauswerteeinheiten 18b vorgesehen sein. Die Gassensoren 17a und Kupplungssensoren 18a sind ebenso wie die Gasauswerteeinheiten 17b und Kupplungsauswerteeinheiten 18b jeweils zumindest doppelt und getrennt voneinander ausgeführt. Sämtliche Sensoren 8a, 17a und 18a sowie die Auswerteeinheiten 8b, 17b und 18b sind in dem gemeinsamen Pedalgehäuse 5, gegebenenfalls in getrennten Kammern an­ geordnet. Zusätzlich ist zu erkennen, daß zwei voneinander unabhängige Energieversorgungen mit Energieversorgungs­ leitungen 20 für die Auswerteeinheiten 8b, 17b und 18b sowie gegebenenfalls die Sensoren 8a, 17a und 18a vorgesehen sind.

Im einzelnen sind zumindest zwei voneinander getrennte Signal-/Steuerleitungen 19, im Ausführungsbeispiel Buslei­ tungen, verwirklicht. Diese sind jeweils mit einem Stecker an die jeweiligen Anschlußbuchsen 9 angeschlossen. Der bzw. die Gassensoren 17a und der bzw. die Kupplungssensoren 18a sind vorliegend als Drehwinkelsensoren ausgeführt, und nehmen Drehbewegungen der Gasbetätigungseinrichtung und Kupplungsbetätigungseinrichtung auf. Auch der Wegsensor 8a ist nach dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ein Drehwinkel­ aufnehmer bzw. Wegsensor. Die Energieversorgungsleitungen 20 sind mit den Signal-/Steuerleitungen 19 jeweils zu einer kombinierten Versorgungs-/Steuerleitung 19, 20 zusammenge­ faßt, welche ihrerseits an die Anschlußbuchsen 9 mittels eines Steckers 21 angeschlossen ist. Bei den nicht dar­ gestellten Energieversorgungen kann es sich neben der gene­ rell vorgesehenen Fahrzeugbatterie insbesondere um eine in die Betätigungsvorrichtung integrierte, exklusive sowie zusätzliche Batterie handeln, welche die Ausfallsicherheit erhöht. Generell sind aber auch zwei mit dem Bordnetz ver­ bundene, externe Batterien möglich. Wesentlich ist aller­ dings die Redundanz der Energieversorgung.

Claims (8)

1. Pedaleinheit, insbesondere für eine elektromechanische- Bremsanlage, z. B. "Brake-By-Wire (BBW)"-Bremsanlage, mit zumindest einer Bremsbetätigungsvorrichtung (1), und mit zumindest einem Wegsensor (8a) an der Brems­ betätigungsvorrichtung (1) sowie wenigstens einer zu­ gehörigen Bremsauswerteeinheit (8b), wobei der Wegsen­ sor (8a) bei Beaufschlagung der Bremsbetätigungsvor­ richtung (1) ein Sensorsignal zur Auslösung eines oder mehrere Aktuatoren abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr voneinander unabhängige Wegsensoren (8a) mit zugehöriger, jeweils getrennt ausgeführter Brems­ auswerteeinheit (8b) in einem gemeinsamen Pedalgehäuse (5) angeordnet sind.

2. Pedaleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Pedalgehäuse (5) eine von der Bremsbetätigungs­ vorrichtung (1) beaufschlagbare Rückstelleinrichtung (2), insbesondere Schraubenfeder-/Dämpfereinheit (3,4), zur Darstellung eines vorzugsweise progressiven Ver­ laufes der Bremskraft (F) mit zunehmendem Betätigungsweg (s) angeordnet ist.

3. Pedaleinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet,daß zusätzlich eine Gasbetätigungsvorrichtung (15) sowie ggf. eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung (16) mit zugehörigen Gas- und Kupplungssensoren (17a, 18a) sowie Gas- und Kupplungsauswerteeinheiten (17b, 18b) vorgesehen sind, wobei die Gas- und Kupplungs­ sensoren (17a, 18a) und die Gas- und Kupplungsauswerte­ einheiten (17b, 18b) wie die Wegsensoren (8a) und die Bremsauswerteeinheiten (8b) - jeweils zumindest doppelt und getrennt voneinander ausgeführt sind, und wobei sämtliche Sensoren (8a, 17a, 18a) und Auswerteeinheiten (8b, 17b, 18b) in dem gemeinsamen Pedalgehäuse (5) an­ geordnet sind.

4. Pedaleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Auswerteeinheiten (8b, 17b, 18b) sowie ggf. die Sensoren (8a, 17a, 18a) je­ weils in getrennten spritzwassergeschützten Kammern angeordnet sind.

5. Pedaleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr voneinander unabhän­ gige Energieversorgungen mit Energieversorgungsleitungen (20) für die Auswerteeinheiten (8b, 17b, 18b) sowie ggf. die Sensoren (8a, 17a, 18a) vorgesehen sind.

6. Pedaleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei voneinander getrennte Signal-/Steuerleitungen (19), insbesondere Busleitungen, mit jeweils Stecker und Buchse an dem Pedalgehäuse (5) verwirklicht sind.

7. Pedaleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgungsleitungen (20) und die Signal-/Steuerleitungen (19) jeweils zu kombi­ nierten Versorgungs-/Steuerleitungen (19, 20) zusammenge­ faßt sind.

8. Pedaleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Pedalgehäuse (5) im Fußraum eines Kfz, insbesondere an der Spritzwand, befestigt ist.