DE19838886A1

DE19838886A1 - Elektrische Feststellbremse (EPB)

Info

Publication number: DE19838886A1
Application number: DE19838886A
Authority: DE
Inventors: Juergen Balz; Alfred Eckert; Bernhard Kant; Peter Skotzek
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 1999-10-07
Also published as: DE59902267D1

Abstract

Bei einer elektrischen Feststellbremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Steuereinrichtung (4) zur Ansteuerung einer Bremseinrichtung (9) und einem Bedienelement (1) zur Betätigung der elektrischen Feststellbremsanlage ergibt sich eine erweiterte Funktionalität, eine erhöhte Sicherheit und verbesserter Komfort dadurch, daß im ruhenden Zustand des Kraftfahrzeugs eine Betätigung des Bedienelementes (1) die elektrische Feststellbremsanlage alternierend spannt und löst.

Description

Die vor liegende Erfindung betrifft eine elektrische Fest stellbremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer elektro nischen Steuereinrichtung zur Ansteuerung einer Radbrems einrichtung und einem Bedienelement zur Betätigung der elektrischen Feststellbremsanlage.

Eine derartige elektrische Feststellbremsanlage ist aus der DE 41 29 919 A1 bekannt. In dieser Druckschrift ist eine als Fremdkraftbremsanlage ausgebildete Feststellbremse mit elektromotorischer Bremsenbetätigung und einem elektro nischen Steuergerät beschrieben, wobei das Steuergerät mit Sensoren, welche Betriebszustände des Kraftfahrzeuges erfassen, elektrisch verbunden ist. Das elektronische Steuergerät steuert das Spannen und Lösen der Radbremsen in Abhängigkeit von Signalen einer Bremsenbetätigungsein richtung und/oder der Sensoren.

Es sei bemerkt, daß die für Genehmigungen ab dem 22. Februar 1997 gültige gesetzliche Bestimmung ECE R 13.09 5.2.1.26.2 fordert, daß bei Feststellbremsanlagen (EPB) mit elektri scher Übertragungseinrichtung, bei elektrischem Fehler, diese EPB vom Fahrersitz aus betätigbar sein muß. Dabei muß eine vorgeschriebene Feststellwirkung erreicht werden. Die vorgeschriebene Feststellwirkung bezieht sich auf den stati schen Test auf einer schiefen Ebene mit achtzehnprozentiger Hangneigung. Bei den, sich aus den gesetzlichen Bestimmungen ergebenden Fahrzeugklassen M1 und N1 darf die Getriebebrems wirkung mitbenutzt werden. Weiterhin muß eine den gesetzli chen Bestimmungen genügende EPB mit im Fahrzeug mitgeführten Einrichtungen lösbar sein.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine elektrische Feststellbremsanlage mit erweiterter Funktiona lität, erhöhter Sicherheit und verbessertem Komfort zu schaffen. Insbesondere soll durch die Erfindung eine Fest stellbremsanlage vorgesehen werden, durch die Fremd bremsungen, insbesondere auch während der Fahrt, mit hoher Dynamik, feiner Dosierbarkeit und unter Einbeziehung von Schlupfregelvorgängen möglich sind.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bei einer elektrischen Feststellbremsanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß im ruhenden Zustand des Kraftfahrzeugs eine Betätigung des Bedienelements die elektrische Feststell bremsanlage je nach Fahrerwunsch alternierend spannt und löst.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung spannt im fahrenden Zustand des Kraftfahrzeugs eine Betätigung des Bedienelements die elektrische Feststellbremsanlage über die Dauer der Betätigung. Dadurch kann eine dosierte Bremsung unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrsituation vor genommen werden.

Aus Sicherheitsgründen ist es vorteilhaft, wenn die erfin dungsgemäße elektrische Feststellbremse wenigstens einen Sensor aufweist, der ein Blockieren eines Rades detektiert und darauf ansprechend ein Signal an die elektrische Steuer einrichtung liefert. Zur Vermeidung einer unkontrollierten Fahrsituation löst die elektrische Steuereinrichtung an sprechend auf das Signal des wenigstens einen Sensors einen Bremseingriff des Rads.

Aus Gründen des Komforts ist zur Weiterbildung der vorlie genden Erfindung eine Park-Betriebsart der erfindungsge mäßen Feststellbremsanlage vorgesehen, bei der die Steuer einrichtung die elektrische Feststellbremsanlage beim Parken automatisch feststellt.

Eine komfortable und sichere weitere Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht eine erste Anfahr-Betriebsart der erfindungsgemäßen Feststellbremsanlage vor, bei der die elektrische Steuereinrichtung die Feststellbremsanlage automatisch beim Anfahren nach dem Parken löst.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung der vorliegenden Erfin dung ist eine zweite Anfahr-Betriebsart der erfindungs gemäßen Feststellbremsanlage vorgesehen, bei der die elek trische Steuereinrichtung auf eine Betätigung des Bedien elements hin die Feststellbremsanlage vor dem Anfahren spannt und während des Anfahrvorganges mit einer geeigneten Dynamik wieder löst.

Vorteilhafterweise ist eine dritte Anfahr-Betriebsart vor gesehen, bei der die elektrische Steuereinrichtung die elektrische Feststellbremsanlage selbststätig vor dem An fahren spannt und während des Anfahrvorganges wieder löst. Dabei wird ein Wegrollen des Fahrzeuges entgegen der Anfahr richtung vermieden wobei die gewünschte Anfahrrichtung z. B. aus der Gangwahl ermittelt werden kann (Hillholder).

Vorzugsweise weist die elektrische Feststellbremsanlage wenigstens einen Neigungswinkelsensor auf, der die Neigung des Fahrzeugs detektiert und darauf ansprechend ein Signal an die elektronische Steuereinrichtung liefert. Auf diese Weise kann die Feststellbremsanlage aufgrund einer Hangnei gung einen Bremsvorgang einleiten bzw. unterstützen, ohne daß der Fahrer einen gesonderten Bremsvorgang initiieren muß.

Gerade beim Einparken muß der Fahrer eine Vielzahl von Tätigkeiten durchführen, weshalb sich ein besonders sicherer und komfortabler Betrieb der erfindungsgemäßen Feststell bremsanlage und eine Entlastung des Fahrers durch eine Einpark-Betriebsart, bei der die elektronische Steuerein richtung die elektrische Feststellbremsanlage automatisch beim Einparken betätigt, ergibt.

Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Feststellbremsanlage wenigstens einen Abstandssensor auf, der den Abstand des Kraftfahrzeugs zu einem Hindernis, insbesondere zu einem anderen Kraftfahrzeug, bestimmt, und darauf ansprechend ein Signal an die elektrische Steuerein richtung liefert. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Feststellbremsanlage eine Kollision mit dem Hindernis, insbesondere beim Einparken, verhindern.

Die Erfindung sowie weitere vorteile und Ausgestaltungen derselben wird bzw. werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm, das den Aufbau der erfin dungsgemäßen elektrischen Feststellbremsanlage zeigt;

Fig. 2 eine schematische Übersicht, welche die Funktions merkmale der erfindungsgemäßen elektrischen Feststellbrems anlage im Hinblick auf die Mensch-Maschine-Interaktion darstellt; und

Fig. 3 eine schematische Übersicht zur Veranschaulichung der funktionalen Merkmale einer erfindungsgemäßen elektrischen Feststellbremsanlage.

In Fig. 1 ist das Systemkonzept einer erfindungsgemäßen elektrischen Feststellbremsanlage (EPB) schematisch dar gestellt. Ein Tastschalter 1 ist als Bedienelement für die elektrische Feststellbremsanlage vorgesehen. Der Tastschal ter 1 weist einen vom Fahrer betätigbaren Einfachtaster 2 auf, der lediglich die Zustände "betätigt" und "nicht be tätigt" unterscheidet. Analog dazu kann der Tastschalter 1 auch als Zweifach- oder Wipptaster 2 ausgeführt sein, der die Zustände "Nullstellung" (Ruheposition), "Betätigen" und "Lösen" unterscheidet und entsprechend dem Fahrerwunsch eine Ansteuerung der Radbremseinrichtung ermöglicht. Ergänzend dazu besitzt das Bedienelement vorzugsweise eine permanente Statusanzeige 3, die insbesondere als eine rote Fahne ausge bildet ist. Der Tastschalter 1 dient zur Fahrerwunscherfas sung und zur Zustandsrückmeldung. Die Grundfunktion der erfindungsgemäßen Feststellbremsanlage ist das Betätigen bzw. Lösen der Feststellbremse im Stillstand des Fahrzeugs durch Bedienung des Tastschalters 1. Dies bedeutet ein zeitlich und in der Maximalkraft vordefiniertes Zuspannen und Lösen (An/Aus-Funktion) der Feststellbremsanlage. Zu dieser Grundfunktion kommt die Bedienung des Tastschalters 1 während der Fahrt hinzu. Über die Dauer der Betätigung des Tastschalters 1 wird die Zuspannkraft entlang einer vor gegebenen Rampe hochgefahren und über eine vorgegebene Funktion der Zeit gelöst. Aus Sicherheitsgründen (Redundanz prinzip) kann die erfindungsgemäße elektrische Feststell bremsanlage einen weiteren, nicht dargestellten Tastschalter aufweisen. Der Tastschalter 1 ist mit einer Steuereinrich tung 4, die auch als EPB-ECU (ECU = "electronic control unit" elektronische Steuer- oder Regeleinheit) bezeichnet werden kann, über eine Leitung 5 verbunden. Die Information über den Betriebszustand des Tastschalters 1 und über die Leitung 5 an die Steuereinrichtung 4 übertragen. Die wesent liche Aufgabe der Steuereinrichtung 4 besteht darin, neben der Realisierung einer Steuer- bzw. Regelungsstrategie zur Ansteuerung der elektrischen Feststellbremsanlage, den mittels des Tastschalters 1 signalisierten Fahrerwunsch in entsprechende Steuersignale, die Sollwerte für die Steue rung/Regelung der elektrischen Feststellbremsanlage sind, umzusetzen. Die Steuereinrichtung 4 weist eine elektronische Regeleinheit mit Weckfunktion, insbesondere zur Regelung der Zuspannkraft, und der Belagverschleißerkennung, sowie Dia gnosemittel und- eine Sicherheitslogik auf. Raddrehzahlsenso ren 6 sind über einen CAN-Bus mit der Steuereinrichtung 4 verbunden. Durch die von den Raddrehzahlensoren 6 erfaßte Raddrehzahl erkennt die Steuereinrichtung 4 die Fahrzeug geschwindigkeit. Über den CAN-Bus wird der aktuelle Be tätigungszustand der Betriebsbremse 7 (Bremslichtschalter) an die Steuereinrichtung 4 übertragen. Durch die Information über die Fahrzeuggeschwindigkeit und den Betätigungszustand der Betriebsbremsanlage wird die elektrische Feststellbrems anlage fahrsituationsabhängig betrieben, was aus Gründen des Fahrkomforts einer EPB-Bremsung und der Fahrstabilität während eines EPB-Bremsvorgangs vorteilhaft ist. Damit bei ausgeschalteter Zündungsvorrichtung 8 kein unbeabsichtigtes Lösen der Radbremsen 9, die vorzugsweise als Duo-Servo- Topfbremse oder Kombisattelbremse ausgebildet sind, statt finden kann, was beispielsweise als Kindersicherung dient, ist der Betriebs Zustand der Zündungsvorrichtung 8 über den CAN-Bus ebenfalls ein Eingangssignal für die Steuerein richtung 4. Wenn von der Zündungsvorrichtung 8 ein Signal an die Steuereinrichtung 4 geliefert wird, das anzeigt, daß die Zündungsvorrichtung 8 ausgeschaltet ist, wird nur ein Span nen der Radbremsen 9 zugelassen. Es sei bemerkt, daß die Radbremsen 9 durch zwei selbsthemmend ausgelegte Elektromotor-/Getriebe-Einheiten zur Erreichung der Fest stellbremswirkung angesteuert werden. Die erfindungsgemäße Feststellbremsanlage erreicht daher die bekannte Funktiona lität einer konventionellen mechanischen Feststellbremse durch elektromechanische Mittel, wobei die bremsenden Teile der elektrischen Feststellbremsanlage alleine durch mecha nische Selbsthemmung in der Bremsstellung festgehalten werden. Die Steuereinrichtung 4 steuert über den CAN-Bus eine Kontrollampe 10 an, die anzeigt, ob sich die elek trische Feststellbremsanlage in einem gespannten Zustand befindet. Ferner steuert die Steuereinrichtung 4 über den CAN-Bus eine Warnlampe 11 an, die einen Fehler oder einen Betriebsausfall der elektrischen Feststellbremsanlage an zeigt. Zur Energieversorgung der Steuereinrichtung 4 ist eine Fahrzeugbatterie 15 vorgesehen. Darüber hinaus enthält die elektrische Feststellbremsanlage vorzugsweise eine Notbatterie 16, die insbesondere als Batteriepack ausge bildet ist. Die Notbatterie 16 stellt eine Überbrückung der Fahrzeugbatterie 15 für mindestens einen Zuspannvorgang über den Tastschalter 1 sicher. Falls ein Ausfall der Fahrzeug batterie 15 zur Folge hat, daß die Zündungsvorrichtung 8 nicht als eingeschaltet erkannt werden kann, z. B. bei einem Ausfall des CAN-Busses oder falls kein Zündungssignal vor liegt, führt dies im Sinne einer "Kindersicherung" zu einem einmaligen Zuspannvorgang über die Notbatterie 16. Alterna tiv dazu kann die Notbatterie 16 bevorzugt derart ausgelegt sein, daß im Falle des Bordnetzausfalles auch eine Lösen der Feststellbremse mittels der Notbatterie 16 ermöglicht wird. Hierbei ist es allerdings erforderlich, daß die Notbatterie stark genug dimensioniert ist, um nach dem Lösen der Fest stellbremse ein erneutes Zuspannen zu ermöglichen, damit ein zuverlässiges Abstellen des Fahrzeuges im geparkten Zustand sichergestellt wird. Insbesondere ist gleich einer mecha nischen Feststellbremse die erfindungsgemäße Feststellbrems anlage derart ausgelegt, daß ein Zuspannen der Feststell bremsanlage auch bei ausgeschalteter Zündungsvorrichtung 8 erfolgen kann. Hierzu ist es nötig, daß die Steuereinrich tung 4 bzw. die elektrische Regeleinheit geweckt wird, und der Status des Zuspannvorgangs dem Fahrer mittels einer (nicht dargestellten) permanenten Statusanzeige mitgeteilt wird, da die Kontrollampe 10 und die Warnlampe 11 und gege benenfalls zusätzliche Cockpitanzeigen nicht permanent sichtbar sind. Somit ist bei der erfindungsgemäßen Fest stellbremsanlage gewährleistet, daß der Fahrer auch bei deaktivierter Zündungsvorrichtung 8, und bei leerer oder auch ausgebauter Fahrzeugbatterie 15 Informationen dahinge hend erhält, daß eine Betätigung oder ein Lösen der Brems anlage erfolgt ist, oder daß eine Betätigung oder ein Lösen der Bremsanlage nicht erfolgt ist, und was der aktuelle Betätigungsstatus (unbetätigt, teilbetätigt oder vollbetä tigt) der Bremsanlage ist. Ein Neigungswinkelsensor 20 ist in der Elektronik der Steuereinrichtung 4 integriert und liefert der Steuereinrichtung 4 ein auf den Neigungswinkel des Fahrzeugs ansprechendes Signal. Der Neigungswinkelsensor 20 ist insbesondere zur Erzielung der Funktionalität einer aktiven Anfahrhilfe bevorzugt. Über den CAN-Bus ist eine Schnittstelle zur externen Ansteuerung und zur Kommunika tion, beispielsweise durch bzw. mit einer hydraulischen, schlupfgeregelten Bremsanlage 21 oder einer fremdansteuer baren, aktiven Betriebsbremse vorgesehen. Für Kraftfahrzeuge mit Schaltgetriebe ist vorzugsweise eine Notbetätigungsein richtung 25 vorgesehen, durch die sichergestellt wird, daß das Kraftfahrzeug bei einer, z. B. achtzehnprozentigen, Hangneigung auch bei einem Fehler der elektrischen Fest stellbremsanlage zum Stillstand gebracht werden kann. Dazu weist die Notbetätigungseinrichtung 25 ein separates Bedien element auf, das in dem Tastschalter 1 integriert oder an einem geeigneten Platz im Innenraum (vom Fahrersitz aus bedienbar) versteckt angeordnet sein kann. Tritt ein Fehler in der Steuereinrichtung 4 oder im Tastschalter 1 auf, wird die Notbetätigungseinrichtung 25 freigeschaltet und kann zum Zuspannen der Aktuatoren der elektrischen Feststellbremse verwendet werden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Übersicht, welche die Mensch- Maschine-Interaktion (MMI) einer, von Hand, sowie einer, mit dem Fuß betätigten Feststellbremsanlage im Hinblick auf die Status-, Wirk- und Fehlerrückmeldung darstellt. Beiden Typen von Bremsanlagen ist gemeinsam, daß sie dosiert betätigbar sind. Im Gegensatz zu einer von Hand betätigten Feststell bremsanlage, die auch dosiert lösbar ist, ist eine mit dem Fuß betätigbare Feststellbremsanlage nur schlagartig lösbar. Eine mit einem Hebel konventionell von Hand betätigte Fest stellbremsanlage besitzt durch die Hebelposition eine opti sche Statusrückwirkung. Beide Typen von Bremsanlagen besit zen durch die Kraftrückwirkung eine direkte oder scheinbare Wirk- bzw. Fehlerrückwirkung. Ferner stellt der Bewegungs zustand des Kraftfahrzeugs eine indirekte Wirk- bzw. Fehler rückwirkung dar. Schließlich gibt, bei eingeschalteter Zündungsvorrichtung 8, die Kontrollampe 10 eine scheinbare Wirkrückwirkung an.

Schließlich ist in Fig. 3 schematisch der Übergang von der Grundfunktion einer elektrischen Feststellbremse zu der erfindungsgemäßen elektrischen Feststellbremsanlage mit erweiterter Funktionalität, die auch als aktive Feststell bremsanlage (APB) bezeichnet werden kann, in einer zusammen fassenden Übersicht dargestellt.

Bezugszeichenliste

1

Tastschalter

2

Einfach-/Zweifachtaster

3

Statusanzeige

4

Steuereinrichtung

5

Leitung

6

Raddrehzahlsensoren

7

Betriebsbremse

8

Zündungsvorrichtung

9

Bremseinrichtung oder Radbremsen

10

Kontrollampe

11

Warnlampe

15

Fahrzeugbatterie

16

Notbatterie

20

Neigungswinkelsensor

21

hydraulische, schlupfgeregelte Bremsanlage

25

Notbetätigungseinrichtung

Claims

1. Elektrische Feststellbremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Steuereinrichtung (4) zur An steuerung einer Bremseinrichtung (9) und einem Bedien element (1) zur Betätigung der elektrischen Feststell bremsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß im ruhenden Zustand des Kraftfahrzeugs eine Betätigung des Bedien elements (1) die elektrische Feststellbremsanlage je nach Fahrerwunsch alternierend entweder spannt oder löst.

2. Elektrische Feststellbremsanlage nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß im fahrenden Zustand des Kraftfahrzeugs eine Betätigung des Bedienelements (1) die elektrische Feststellbremsanlage über die Dauer der Betätigung dosierbar spannt.

3. Elektrische Feststellbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch wenigstens einen Sensor (6), der ein Blockieren eines Rades detektiert und darauf ansprechend ein Signal an die elektrische Steuerein richtung (4) liefert.

4. Elektrische Feststellbremsanlage nach Anspruch 3, da durch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuerein richtung (4) ansprechend auf das Signal des wenigstens einen Sensors (6) einen Bremseingriff des Rads löst.

5. Elektrische Feststellbremsanlage nach einem der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Park-Be triebsart, bei der die Steuereinrichtung (4) die elek trische Feststellbremsanlage beim Parken automatisch feststellt.

6. Elektrische Feststellbremsanlage nach einem der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste Anfahr-Betriebsart, bei der die elektrische Steuerein richtung (4) die Feststellbremsanlage automatisch beim Anfahren nach dem Parken löst.

7. Elektrische Feststellbremsanlage nach einem der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite Anfahr-Betriebsart, bei der die elektrische Steuerein richtung (4) auf eine Betätigung des Bedienelements (1) hin die Feststellbremsanlage vor dem Anfahren spannt und während des Anfahrvorganges löst.

8. Elektrische Feststellbremsanlage nach einem der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine dritte Anfahr-Betriebsart, bei der die elektrische Steuerein richtung (4) selbsttätig die elektrische Feststell bremsanlage vor dem Anfahren spannt und während des Anfahrvorganges löst.

9. Elektrische Feststellbremsanlage nach einem der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen Neigungswinkelsensor (20), der die Neigung des Fahrzeugs detektiert und darauf ansprechend ein Signal an die elektrische Steuereinrichtung (4) liefert.

10. Elektrische Feststellbremsanlage nach einem der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einpark- Betriebsart, bei der die elektronische Steuereinrich tung (4) die elektrische Feststellbremsanlage automa tisch beim Einparken betätigt.

11. Elektrische Feststellbremsanlage nach einem der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen Abstandsensor, der den Abstand des Kraftfahrzeugs zu einem Hindernis, insbesondere einem anderen Kraft fahrzeug, bestimmt, und darauf ansprechend ein Signal an die elektrische Steuereinrichtung (4) liefert.