DE19836692A1 - Elektromechanische Bremsanlage, insbesondere "Brake-by-Wire (BBW)" -Bremsanlage - Google Patents

Abstract

Es handelt sich um eine elektromechanische Bremsanlage, insbesondere "Brake-by-Wire (BbW)"-Bremsanlage, mit einer Bremsbetätigungsvorrichtung (1), und mit zumindest mit einem Sensor (2) an der Bremsbetätigungsvorrichtung (1). Der Sensor (2) gibt bei Beaufschlagung der Bremsbetätigungsvorrichtung (1) ein Sensorsignal zur Auslösung wenigstens eines angeschlossenen Aktuators ab. Vorliegend sind zwei oder mehr Sensoren verwirklicht, wobei die durch Beaufschlagung der Bremsbetätigungsvorrichtung (1) hervorgerufenen Sensorsignale für eine genaue und/oder zweifelsfreie Auslösung des Aktuators mathematisch/logisch verknüpft werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Bremsanlage, insbesondere "Brake-by-wire (BbW)"- Bremsanlage, mit einer Bremsbetätigungsvorrichtung, und mit zumindest einem Sensor an der Bremsbetätigungsvorrichtung, wobei der Sensor bei Beaufschlagung der Bremsbetätigungsvorrichtung ein Sensorsignal zur Auslösung wenigstens eines angeschlossenen Aktuators abgibt. - Bei dem vorgenannten Aktuator handelt es sich im allgemeinen um die Bremse bzw. eine Vorrichtung zur Auslösung der Bremse. Die Bremsbetätigungsvorrichtung kann als Bremspedal oder als simple Fußplatte ausgeführt sein.

Elektromechanische Bremsanlagen, insbesondere "Brake-by-Wire (BbW)"-Bremsanlagen sind generell bekannt (vergleiche EP-A- 0 771 705). Hier wird regelmäßig so vorgegangen, daß eine Bedienperson beim Bremsen die vorgenannte Bremsbetätigungsvorrichtung beaufschlagt, deren sensorische Informationen (insbesondere Betätigungskraft und Betätigungsweg) einer elektronischen Auswerteeinheit übermittelt werden. Diese Auswerteeinheit bestimmt aus den vorgenannten Meßwerten Bremssollwerte für den oder die Aktuatoren.

Bei einer elektromechanischen Bremsanlage des eingangs beschriebenen Aufbaus besteht ein Problem darin, daß der dort vorgesehene Sensor unterschiedlich stark ausgelöst wird, je nach dem wie die zugehörige Bremsbetätigungsvorrichtung, im beschriebenen Fall das Bremspedal, ausgelöst wird. D.h., es besteht ein Unterschied, ob mit von vorne oder von der Seite ausgeübter Fußkraft gearbeitet wird (vergleiche US-PS 3 726 369). - Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine elektromechanische Bremsanlage des eingangs beschriebenen Aufbaus so weiterzubilden, daß die Betätigungskraft (und natürlich auch der Betätigungsweg) unter allen Umständen möglichst genau ermittelt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen elektromechanischen Bremsanlage, insbesondere "Brake-By-Wire (BbW)"-Bremsanlage, vor, daß zwei oder mehr - regelmäßig über die Bremsbetätigungsvorrichtung verteilte - Sensoren verwirklicht sind, wobei die bei Beaufschlagung der Bremsbetätigungsvorrichtung hervorgerufenen Sensorsignale für eine genaue und/oder zweifelsfreie Auslösung des Aktuators mathematisch/logisch verknüpft werden. Die beiden vorgenannten Sensoren sind im allgemeinen unterhalb einer beweglichen Fußplatte der Betätigungsvorrichtung in gleichmäßiger Verteilung, insbesondere spiegelsymmetrisch zur Symmetrieachse der Fußplatte, angeordnet. Alternativ oder ergänzend hierzu besteht auch die Möglichkeit, die beiden Sensoren hintereinander in Tandemausbildung unterhalb der Fußplatte zu befestigen. Um eine Bewegung der Fußplatte mit lediglich einem Freiheitsgrad zu verwirklichen, weist diese Führungen zur ausschließlichen Bewegung in Bremsbetätigungsrichtung auf. An dieser Stelle sind im allgemeinen zwei Führungsnuten mit hierin eingreifenden Führungsstegen verwirklicht, um ein Verdrehen der Fußplatte zu verhindern.

Zusätzlich besitzt die Fußplatte üblicherweise eine unterseitig angeschlossene Hohlstange, z. B. Pedalstange, wobei Sensor zu- und/oder -ableitungen durch die Hohlstange zu den unterhalb der Fußplatte befindlichen Sensoren geführt sind. Folglich dient die Hohlstange bzw. Pedalstange zur einwandfreien und geschützten Einhausung der vorgenannten Leitungen. Bei den Sensoren kann es sich um Kraftsensoren, z. B. Subminiaturkraftmeßdosen, handeln. Selbstverständlich sind auch Drucksensoren denkbar. Außerdem können an dieser Stelle abgeschlossene, mit einem Druckmedium gefüllte, Druckräume mit jeweils angeschlossener Druckmeßeinrichtung bzw. angeflanschtem Drucksensor zum Einsatz kommen. Als Druckmedium empfiehlt sich die Verwendung von Materialien, welche die aufgebrachte Betätigungskraft fehlerfrei (möglichst linear) weiterleiten. Denkbar ist hier der Einsatz von Elastomeren, Gummipolstern, Flüssigkeiten, aber auch von Kunststoffkugeln oder dergleichen Schüttgut, solange eine einwandfreie Kraftübertragung auf die angeschlossene Druckmeßeinrichtung gewährleistet ist. D.h., es kommt darauf an, daß das Druckmedium die aufgebrachte Fußkraft ohne Verfälschung an die vorgenannte Druckmeßeinrichtung weiterleitet. Bei dieser Druckmeßeinrichtung kann es sich um übliche Drucksensoren handeln, welche beispielsweise auf Basis von (Halbleiter-) Dehnungsmeßstreifen arbeiten.

Zur Auswertung der Sensorsignale wird in der Regel eine Mittelwertbildung unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Signalabweichung durchgeführt. Im einzelnen führt die arithmetische Mittelwertbildung zu rechnerischen Abweichungen jedes Sensorsignalwertes von dem angesprochenen Mittelwert. Solange diese Abweichungen innerhalb eines vorgegebenen Bereiches für die Signalabweichung liegt, ist davon auszugehen, daß die zugehörigen Sensoren zuverlässig (und richtig) arbeiten. Jedenfalls besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, vorgegebene prozentuale Signalabweichungen für die eingesetzten Sensoren anzugeben, so daß automatisch eine durchgängige Überprüfung der Sensorsignale hinsichtlich auftretender Fehler bzw. zu großer Abweichungen erfolgen kann.

Darüber hinaus besteht zusätzlich oder unabhängig von der vorgenannten Mittelwertbildung die Möglichkeit, die Sensorsignale im Sinne einer logischen UND-Verknüpfung miteinander zu verbinden. D.h., die Auslösung des Aktuators erfolgt nur bei einem Sensorsignal von beiden Sensoren. Ein redundanter Betrieb ist für den Fall möglich, daß die Sensorsignale im Sinne einer logischen ODER-Verknüpfung miteinander verbunden werden. Denn in einem solchen Fall ist ein ungefährdeter Betrieb auch bei vollständigem Ausfall eines Sensors möglich. Man kann hier auch mit einer EXKLUSIV ODER-Verknüpfung arbeiten.

Insgesamt wird im Rahmen der Erfindung eine einwandfreie Betätigungskraftmessung zur Verfügung gestellt, weil die mindestens zwei Sensoren in der beschriebenen weise angeordnet und miteinander verknüpft werden können. - selbstverständlich ist in gleicher weise auch eine Betätigungswegmessung denkbar.

Dabei macht sich die Erfindung zunächst einmal die Erkenntnis zunutze, daß die Kraftmessung um so zuverlässiger mit der tatsächlichen Fußkraft übereinstimmt, je näher sich die beiden Sensoren im Vergleich zum betätigenden Fuß befinden. Dementsprechend empfiehlt die Erfindung die Plazierung der Sensoren direkt unterhalb der lediglich in Bremsbetätigungsrichtung bewegbaren Fußplatte.

Durch die Verknüpfung der Sensorsignale ist nicht nur eine gleichsam on-line Überprüfung der Sensoren möglich, sondern gleichzeitig auch ein insgesamt redundanter Aufbau der erfindungsgemäßen elektromechanischen Bremsanlage verwirklicht. Denn bei Ausfall eines Sensors ist unverändert eine einwandfreie Bremsbetätigung in der gewünschten Art und weise möglich. Durch den geschützten Einbau der Sensorzu- und/oder -ableitungen innerhalb der Hohlstange lassen sich Beschädigungen - auch bei großen Hüben der Fußplatte - zuverlässig ausschließen. Immer wird die aufgebrachte Fußkraft bzw. Bremskraft zuverlässig ermittelt, auch wenn diese schräg (und nicht vertikal) auf die Fußplatte bzw. die Bremsbetätigungsvorrichtung aufgebracht wird. Gleichzeitig lassen sich durch das Vorliegen elektrischer Sensorsignale Rückschlüsse über die Geschwindigkeit der Bremsbetätigung ziehen. Dies gelingt im einfachsten Fall durch Differenzieren des durch Beaufschlagen der Bremsbetätigungsvorrichtung hervorgerufenen Sensorsignals. Jedenfalls ermöglicht die vorgenannte Vorgehensweise auch Aussagen darüber, ob es sich vorliegend um eine "normale" Bremsung oder eine sogenannte "Panik-"Bremsung handelt. Ein Maß hierfür ist der Bremskraftverlauf über die Zeit, welcher dem Anstieg des Sensorsignals über der Zeit entspricht. Dieser Anstieg läßt sich auf einfachem wege elektronisch ermitteln, so daß entsprechende Rückschlüsse für die Betätigung der Aktuatoren aus dem (differenzierten) Signal gezogen werden können.

Im Ergebnis ist die Sicherheit deutlich erhöht, wobei zusätzliche Vorteile darin zu sehen sind, daß gleichsam unterschiedliche Bremsarten in der vorgenannten weise unterschieden werden können.

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

Fig. 1a und 1b einen Schnitt und eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2a und 2b einen Schnitt und eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren ist eine elektromechanische Bremsanlage, im einzelnen eine sogenannte "Brake-By-Wire (BbW)"-Bremsanlage gezeigt. Diese weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau eine Bremsbetätigungsvorrichtung 1 sowie zumindest einen Sensor 2 an der Bremsbetätigungsvorrichtung 1 auf. Vorliegend sind zwei Sensoren 2 verwirklicht. Selbstverständlich können auch drei, vier oder noch mehr Sensoren 2 zum Einsatz kommen.

Die Bremsbetätigungsvorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einer beweglichen Fußplatte 3 sowie einer an die Fußplatte 3 unterseitig angeschlossenen Hohlstange 4, im Ausführungsbeispiel Pedalstange 4. Die Pedalstange 4 ist in einer Pedalstangenaufnahme 6b geführt. Diese Pedalstangenaufnahme 6b ist unterseitig an eine (feststehende) Pedalplatte 6a angeschlossen. In der Hohlstange bzw. Pedalstange 4 sind Sensorzu- bzw. -ableitungen 5, 10 zu den unterhalb der Fußplatte 3 befindlichen Sensoren 2 geführt. Bei diesen Sensorzuleitungen bzw. Sensorableitungen 5, 10 kann es sich um elektrische (Versorgungs- und/oder Signal-) Leitungen 5 handeln (vergleiche Fig. 1). Alternativ oder zusätzlich hierzu können aber auch von den Sensoren 2 abgehende Anschlußschläuche 10 gemeint sein (vergleiche Fig. 2).

Die vorgenannte Pedalstange 4 weist innenseitige Führungsnuten 7 auf, welche in korrespondierende Führungsstege 8 der Pedalstangenaufnahme 6b eingreifen, oder umgekehrt. Auf diese weise ist eine Führung der Fußplatte 3 zur ausschließlichen Bewegung in Bremsbetätigungsrichtung V verwirklicht. Außerdem werden hierdurch Drehungen der Fußplatte 3 vermieden (vergleiche Fig. 1b).

Die vorgenannten Sensoren 2 geben bei Beaufschlagung der Bremsbetätigungsvorrichtung 1 ein Sensorsignal zur Auslösung wenigstens eines angeschlossenen (und nicht gezeigten) Aktuators ab. Im einfachsten Fall handelt es sich bei dem Aktuator um eine oder mehrere Fahrzeugradbremsen. Nach den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die beiden Sensoren 2 über die Bremsbetätigungsvorrichtung 1 verteilt. Vorliegend wird eine gleichmäßige Verteilung verfolgt, da die beiden Sensoren 2 spiegelsymmetrisch zur Symmetrieachse S der Fußplatte 3 angeordnet sind. Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, die beiden Sensoren 2 hintereinander in einer Art Tandemausbildung unterseitig der Fußplatte 3 zu befestigen. Dies ist jedoch nicht dargestellt.

Bei den Sensoren 2 handelt es sich nach dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 um Kraftsensoren, insbesondere Subminiaturkraftmeßdosen. Diese arbeiten in üblicher Weise beispielsweise dergestalt, daß der piezoelektrische Effekt ausgenutzt wird oder kraftabhängige Verformungen von Dehnungsmeßstreifen registriert werden. Bei den Sensoren 2 gemäß der Fig. 2 handelt es sich um Drucksensoren 2. Im einzelnen finden sich abgeschlossene Druckräume 9, welche mit einem Druckmedium (beispielsweise Fluid oder Elastomer) gefüllt sind. Durch Bewegen der Fußplatte 3 in Bremsbetätigungsrichtung V werden die Druckräume 9 jeweils komprimiert. Dies führt dazu, daß das hierin eingeschlossene Druckmedium in Anschlußschläuche 10 ausweicht, die an die Drucksensoren bzw. Sensoren 2 angeschlossen sind. Folglich registrieren die vorgenannten Drucksensoren 2 entsprechende Drucksignale. Aus diesen Drucksignalen lassen sich Kraftsignale bei Kenntnis der Fläche der Fußplatte 3 unschwer ableiten.

Bei dem Druckmedium handelt es sich nach dem Ausführungsbeispiel um eine übliche Hydraulikflüssigkeit, während die Druckräume 9 als Kunststoffhohlkammern ausgeführt sind. Selbstverständlich ist an dieser Stelle auch der Einsatz eines Elastomers, zum Beispiel in Form eines Gummipolsters, denkbar. Die Sensoren 2 bzw. Drucksensoren sind ebenso wie die Anschlußschläuche 10 innerhalb der Hohlstange bzw. Pedalstange 4 angeordnet, um vor äußeren Einflüssen geschützt zu sein.

Die durch Beaufschlagung der Bremsbetätigungsvorrichtung 1 hervorgerufenen Sensorsignale werden für eine genaue und/oder zweifelsfreie Auslösung des Aktuators mathematisch/logisch verknüpft. Im einzelnen können die Sensorsignale im Sinne einer arithmetischen Mittelwertbildung unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Signalabweichung miteinander verknüpft werden. Alternativ oder zusätzlich ist eine Verknüpfung im Sinne einer logischen UND-Verbindung oder einer logischen ODER- bzw. EXKLUSIV ODER-Verbindung denkbar. Dies ist im einzelnen bereits beschrieben worden.

Claims (10)

1. Elektromechanische Bremsanlage, insbesondere "Brake-by- Wire (BbW)"-Bremsanlage, mit einer Bremsbetätigungs­ vorrichtung (1), und mit zumindest einem Sensor (2) an der Bremsbetätigungsvorrichtung (1), wobei der Sensor (2) bei Beaufschlagung der Bremsbetätigungsvorrichtung (1) ein Sensorsignal zur Auslösung wenigstens eines angeschlossenen Aktuators abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Sensoren (2) verwirklicht sind, wobei die durch Beaufschlagung der Bremsbetätigungsvorrichtung (1) hervorgerufenen Sensorsignale für eine genaue und/oder zweifelsfreie Auslösung des Aktuators mathematisch/logisch verknüpft werden.

2. Elektromechanische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren (2) unterhalb einer beweglichen Fußplatte (3) der Betätigungsvorrichtung in gleichmäßiger Verteilung , insbesondere spiegelsymmetrisch zur Symmetrieachse (S) der Fußplatte (3), angeordnet sind.

3. Elektromechanische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren (2) hintereinander in Tandemausbildung angeordnet sind.

4. Elektromechanische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußplatte (3) Führungen (6, 7) zur ausschließlichen Bewegung in Bremsbetätigungsrichtung (V) aufweist.

5. Elektromechanische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußplatte (3) eine unterseitig angeschlossene Hohlstange (4), zum Beispiel Pedalstange (4), aufweist, wobei Sensorzu- und/oder -ableitungen (5, 10) durch die Hohlstange (4) zu den Sensoren (2) geführt sind.

6. Elektromechanische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (2) als Kraftsensoren, zum Beispiel Subminiaturkraftmeßdosen, ausgebildet sind.

7. Elektromechanische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (2) als Drucksensoren, zum Beispiel abgeschlossene, mit einem Druckmedium gefüllte, Druckräume (9) mit jeweils angeschlossener Druckmeßeinrichtung, ausgebildet sind.

8. Elektromechanische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorsignale im Sinne einer Mittelwertbildung unter Berücksichtigung einer gegebenen Signalabweichung miteinander verknüpft werden.

9. Elektromechanische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorsignale im Sinne einer logischen UND-Verbindung miteinander verknüpft werden.

10. Elektromechanische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorsignale im Sinne einer logischen EXKLUSIV ODER oder einer ODER- Verbindung miteinander verknüpft werden.