DE19962556A1 - Vorrichtung zur Betätigung einer elektrischen Feststellbremse eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zur Betätigung einer elektrischen Feststellbremse eines Fahrzeugs mit einem manuell verstellbaren Bedienungselement, dessen Stellung in ein Steuersignal für die Erzeugung einer Bremskraft umwandelbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung der Betätigungszustände Zuspannen und Lösen der Feststellbremse für jeden der beiden Betätigungszustände Zuspannen und Lösen jeweils wenigstens zwei in eine Bewegungsrichtung mechanisch entkoppelte, redundante elektrische Schaltmittel vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung einer elektrischen Feststellbremse eines Fahrzeugs nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine Vorrichtung zur Betätigung einer elektrischen Festellbremse eines Fahrzeugs geht beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten DE 198 31 072.2 hervor. Bei dieser Vorrichtung wird die Auslenkung eines drehbar gelagerten Griffs aus der Ruhelage in ein Steuersignal für die Erzeugung einer Bremskraft umgewandelt.

Bei einer derartigen Vorrichtung sind die Betätigungszustände Zuspannen und Lösen der Feststellbremse nicht mechanisch entkoppelt. Die Schaltzustände Zuspannen und Lösen der Feststellbremse sind vielmehr überlagert. Hierdurch können hinsichtlich der Zuordnung des Fahrerwunsches Probleme entstehen. Probleme treten insbesondere bei einem Ausfall oder Teilausfall der die Stellung des Bedienelementes erfassenden Sensoren auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Betätigung einer elektrischen Feststellbremse eines Fahrzeugs der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, dass eine eindeutige Fahrerwunscherkennung jederzeit - das heisst auch bei Auftreten eines Einfachfehlers, z. B. bei Auftreten eines Kurzschlusses, einer Leistungsunterbrechung oder eines Kontaktfehlers möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Betätigung einer elektrischen Feststellbremse eines Fahrzeugs durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass zur Erkennung der Betätigungszustände Lösen und Zuspannen der Feststellbremse jeweils für jeden der beiden Betätigungszustände Lösen und Zuspannen wenigstens zwei in eine Bewegungsrichtung mechanisch entkoppelte, redundante elektrische Schaltmittel vorgesehen sind, ist eine eineindeutige Fahrerwunscherkennung selbst bei Auftreten eines Einfachfehlers möglich.

Von besonderem Vorteil ist es dabei auch, dass durch derartige, klein bauende Schaltmittel auch an sich bekannte Betätigungselemente für Fahrzeugfeststellbremsen leicht ersetzt werden können.

So kann beispielsweise bei Fußfeststellbremsen, welche mit einem Fußpedal zugespannt und durch ein schubladenartiges, am Armaturenbrett angeordnetes Griffelement gelöst werden, dieses Griffelement mit Schaltmitteln versehen werden und neben einer Zugbeanspruchung auch auf eine Druckbeanspruchung ausgelegt werden, so dass beispielsweise ein Zuspannen der Feststellbremse bei dieser Ausführungsform durch Hineindrücken des Griffelements und ein Lösen der Feststellbremse durch Ziehen des Griffelements definiert und realisiert werden. Das Fußpedal zum Zuspannen der Feststellbremse kann in diesem Falle entfallen.

Rein prinzipiell genügen jeweils wenigstens zwei in einer Bewegungsrichtung mechanisch entkoppelte, redundante elektrische Schaltmittel zur Feststellung des Fahrerwunsches Zuspannen oder Lösen der Feststellbremse. Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß für die Realisierung der eineindeutigen Betätigungszustände Zuspannen und Lösen jeweils drei Schaltmittel vorgesehen sind.

Vorzugsweise sind die drei Schaltmittel matrixförmig angeordnet und es wird deren Schaltstellung sequentiell abgefragt. Diese Ausführungsform ermöglicht bei einer geringstmöglichen Anzahl von zu einem Steuergerät führenden Leitungen bei einem Kontaktfehler, bei einer Leitungsunterbrechung oder bei einem Kurzschluss in einer Leitung eine eindeutige Erkennung des Fahrerwunsches.

Die Feststellbremswirkung wird vorteilhafterweise im Betriebszustand Zuspannen bei nicht stillstehendem Fahrzeug zunächst durch Aufbau eines vorgebbaren Zuspanngradienten mittels der Feststell- oder Betriebsbremse einschließlich an sich bekannter stabilisierender Bremsregelsysteme (dynamisch stabiles Abbremsen) und bei einem Stillstand des Fahrzeugs durch ein Zuspannen der Feststellbremse mit höherem Zuspanngradienten (statische Abbremsung; Halten des Fahrzeugs) erzielt.

Die Feststellbremse umfaßt des weiteren vorteilhafterweise eine Steuereinrichtung, welche Signale über die Schaltstellungen der Schaltmittel zusammen mit weiteren das Fahrzeug und/oder den Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder den Fahrzustand charakterisierenden Signalen verarbeitet und in Steuersignale für die Erzeugung einer Bremskraft umwandelt.

Die Datenübertragung der Fahrzeugsignale und/oder das Fahrzeug und/oder der Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder der Fahrzustand charakterisierenden Signale erfolgt vorzugsweise über einen CAN-Bus.

Die Datenübertragung vom Bedienelement zu der Steuereinrichtung erfolgt über wenigstens eine Leitung, die nicht Teil des CAN- Datenbusses ist.

Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Datenübertragung vom Bedienungselement zu der Steuereinrichtung über Leitungen erfolgt, wobei ein Teil der Leitungen unabhängig vom CAN-Datenbus und der andere Teil der Leitungen Teil des CAN-Datenbus ist.

Als Schaltmittel werden sehr vorteilhaft als Silikonschaltmatten ausgeführte Taster verwendet, die einen kleinen Bauraum und eine lange Lebensdauer aufweisen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch eine elektrische Feststellbremse eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Betätigung der elektrischen Feststellbremse;

Fig. 2 einen elektrischen Schaltplan einer elektrischen Festellbremse mit einem von der Erfindung Gebrauch machenden Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Betätigung der elektrischen Feststellbremse;

Fig. 3 schematisch das Schaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Betätigung einer elektrischen Feststellbremse eines Fahrzeugs gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine Fehlertabelle zu der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung zur Betätigung einer elektrischen Feststellbremse.

Eine elektrische Feststellbremse, auch als Parkbremse bezeichnet, eines Fahrzeugs, schematisch dargestellt in Fig. 1, umfaßt ein Bedienelement 10 mit einem beispielsweise durch Ziehen und Drücken entgegen der Rückstellkraft von Federn 11, 12 betätigbaren Griffelement 17, das in seiner Ausgangslage durch die Federn 11, 12 in einer mit N bezeichneten Ruheposition steht. Das Griffelement 17 kann beispielsweise als Schiebeelement ähnlich einer Schublade ausgebildet und im Armaturenbrett angordnet sein. Es kann in diesem Falle einen Lösegriff einer an sich bekannten Fußfeststellbremse, der ebenfalls im Armaturenbrett angeordnet ist, ersetzen. Durch Drücken oder Ziehen an dem Griffelement 17 des Bedienelements 10 werden Taster 14, 15 betätigt, die ein Zuspannen oder Lösen der Feststellbremse signalisieren und deren Ausgangssignale einer Steuereinheit 20 zugeführt werden. In Fig. 1 ist der Übersichtlichkeit halber jeweils nur ein Taster dargestellt. Es sind wenigstens zwei vorgesehen. Die Steuereinheit 20 steuert unabhängig von diesen Signalen Aktoren 30 zur Betätigung der Feststell- oder Parkbremse an. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, kann die Steuereinheit (ECU-Electronic Control Unit) der Feststell- oder Parkbremse durch eine weitere Batterie 22 (Batterie Backup) vom Bordnetz unabhängig gespeist werden.

Der Steuereinheit 20 werden durch einen an sich bekannten CAN- Bus 50 weitere das Fahrzeug und/oder den Fahrzustand und/oder dem Betriebszustand des Fahrzeugs chrakterisierende Größen, wie die Raddrehzahl, das Motoristmoment, die Getriebestellung, die Stellung der Motorhaube, eine Baureihencodierung oder die Schlüsselstellung des Zündschlüssels zugeführt. Ferner kann ein Signal für eine eventuelle externe Ansteuerung verarbeitet werden. Die Datenübertragung vom Bedienelement 10 zum Steuergerät 20 erfolgt über Leitungen.

Die Steuereinheit 20 gibt das Fahrzeug und/oder den Fahrzustand und/oder den Betriebszustand des Fahrzeugs chrakterisierende Größen an den CAN-Bus 50 aus, diese können beispielsweise der Neigungswinkel, der Belagverschleiss, Diganosesignale der Feststellbremse, ein Signal zur Ansteuerung des Bremslichts und ein Signal zur Ansteuerung einer Funktionslampe und eines Warntons sein. Eine Betätigung der Feststellbremse kann in einem Anzeigeinstrument 60 angezeigt werden.

Die Bedienfunktion des Lösegriffs des Bedienelements 10 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Teilfunktion Zuspannen und Lösen der Feststellbremse abhängig von den Fahrzuständen statisch oder dynamisch, teilweise oder vollständig automatisierbar erfolgt. Ausgehend von dem neutralen Zustand N erfolgt eine Betätigung der Feststellbremse über die redundant ausgeführten wenigstens zwei Taster 14, 15, von denen in Fig. 1 jeweils nur einer dargestellt ist. Zur Realisierung einer eineindeutigen Fahrerwunscherkennung erfolgt die Betätigung der Feststellbremse über die jeweils wenigstens zwei in einer Bewegungsrichtung mechanisch entkoppelten Taster 14, 15, wobei sowohl für das Lösen als auch für das Zuspannen jeweils zwei Taster vorgesehen sind, so daß beim Ausfall eines Tasters immer noch eine Erkennung des Fahrerwunsches möglich ist.

Ein in Fig. 2 dargestelltes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Feststellbremse umfaßt neben dem Steuergerät 20, Aktuatoren in Form von Motoren 31, 32. Die Übertragung der das Fahrzeug und/oder den Fahrzustand und/oder den Betriebszustand des Fahrzeugs charakterisierenden Daten erfolgt wie oben beschrieben über einen CAN-Bus. Das Steuergerät 20 wird von einer Fahrzeugbatterie 25 und von einer eventuell vorhandenen zweiten redundanten Batterie 26 gespeist.

Das Bedienelement 100 umfaßt jeweils drei Schalter 102, 104, 106 für das Lösen der Feststellbremse und weitere drei Schalter 103, 105, 107 für das Zuspannen, die so geschaltet sind, dass bei Ausfall eines Schalters oder einer Leitungsunterbrechung oder bei Kurzschluss jederzeit eine eineindeutige Fahrerwunscherkennung möglich ist, das heisst erkennbar ist, ob der Fahrer ein Lösen oder ein Zuspannen der Bremse beabsichtigt.

In Fig. 3 ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform vorgesehen, bei der das Bedienelement 130 sechs Schalter, drei Schalter 132, 134, 136 zum Lösen der Bremse und drei Schalter 133, 135, 137 zum Zuspannen der Bremse umfaßt. Die zu diesen Schaltern führenden Leitungen werden von dem Steuergerät 20 mit jeweils zeitversetzten Pulsen, beispielsweise Rechteckpulsen beaufschlagt. Der Schaltzustand in den sechs Schaltleitungen wird sequentiell abgefragt und der Steuereinheit 20 zugeführt. Mit 7.1, 7.2, 7.3 sowie 8.1, 8.2, 8.3 sind Steckverbindungen bezeichnet. Wie insbesondere in Fig. 1 dargestellt ist, sind die von dem Bedienelement 10 zu der Steuereinheit 20 führenden Leitungen von dem CAN-Datenbus 50 unabhängig. Darüber hinaus kann aber auch vorgesehen sein, dass ein Teil der CAN-Leitungen Teil des CAN-Datenbusses sind. Der andere Teil muss auch in diesem Falle vom CAN-Datenbus unabhängig sein, um beispielsweise bei einem Fehler des Datenbusses eine Signalübertragung jederzeit noch zu ermöglichen.

Fig. 4 zeigt eine Fehlertabelle der in Fig. 3 dargestellten Schaltung. Wie Fig. 4 entnommen werden kann, sind Fehler wie zum Beispiel ein Lösen einer Steckverbindung durch Abziehen eines Steckers, eine Unterbrechung einer Steckverbindung oder ein Kurzschluß zwischen den Steckverbindungen 7.1, 7.2, 7.3, 8.1, 8.2, 8.3 durch die matrixartige redundante Anordnung der sechs Schalter erkennbar. Der Fahrerwunsch ist in diesem Fall immer noch übertragbar. Die Schalter 132, 133, 134, 135, 136, 137 werden vorteilhafterweise als Taster in Form von Silikonschaltmatten ausgeführt, welche einen kompakten Aufbau des Bedienelements 130 ermöglichen. Das Bedienelement 130 kann auf diese Weise einen an sich bekannten Lösegriff einer Fußfeststellbremse, der am Armaturenbrett angeordnet ist, ersetzen. Der Lösegriff ist vom Fahrer mit einer Hand komfortabel und ergonomisch einfach bedienbar. Ein Fußfeststellpedal wie es aus an sich bekannten Fußfeststellbremsen bekannt ist kann dabei entfallen.

Die Funktion der Feststellbremse ist folgende:
Durch das Steuergerät 20 wird bei einem nicht stillstehenden Fahrzeug (V < 0 Km/h) eine dynamische Abbremsung durch Aufbau eines geeigneten Zuspanngradienten oder Ansteuern der Betriebsbremse zur Erzeugung eines Zuspanngradienten erzielt, wohingegen bei einem stillstehenden Fahrzeug (V = 0 Km/h) eine statische Abbremsung durch Zuspannen der Feststellbremse mit höherem Zuspanngradienten erfolgt.

Zur eindeutigen Zustandserkennung wird das Geschwindigkeitssignal im Übergangsbereich der auflösbaren Raddrehzahl auf V = 0 Km/h extrapoliert.

Der Übergang zwischen einem nicht stillstehenden und einem stillstehenden Fahrzeug erfolgt fliessend, so dass keine Lücke entsteht.

Neben der oben beschriebenen Funktionsleuchte, welche eine Rückmeldung des Systemzustands ermöglicht, kann eine Rückmeldung haptisch oder akustisch erfolgen. Bei einer dynamischen Abbremsung erfolgt bei dem Fahrerwunsch Zuspannen zusätzlich zur optischen Anzeige durch die Funktionsleuchte ein akustischer Warnton.

Eine automatische Funktion der Vorrichtung kann dadurch vorgesehen sein, dass bei einem Stillstand des Fahrzeugs und dann, wenn der Fahrer das Fahrzeug verlässt, ein automatisches Zuspannen erfolgt.

Darüber hinaus können die oben bereits erwähnten Neigungswinkelsignale zu einem automatischen Zuspannen der Feststellbremse herangezogen werden. In diesem Falle wird ein Wegrollen des Fahrzeugs am Berg verhindert.

Ferner kann die Vorrichtung gekoppelt sein mit einem elektromechanisch schaltbaren Getriebe. In diesem Falle erfolgt ein Zuspannen, wenn der Wählhebel des Getriebes in eine Parkstellung gestellt wird. Ein automatisches Lösen erfolgt bei Verlassen des Wählhebels aus der Parkstellung. Eine Rückrollverhinderungsfunktion kann dadurch realisiert werden, dass beim Anfahren am Berg, abhängig vom Neigungswinkelsignal und von der Motormomentenschnittstelle ein automatisches Zuspannen und Lösen der Feststellbremse erfolgt.

Ausserdem lässt sich auch eine Abschleppschutzfunktionen in Verbindung mit einer elektronischen Wegfahrsperre durch selbsttätiges Zuspannen der Feststellbremse realisieren.

Zur Realisierung einer teil- oder vollautomatischen Funktion der Vorrichtung ist vorgesehen, dass sie mit einer fremdkraftbetätigten Betriebsbremse so gekoppelt ist, dass bei "Zuspannen" bei einer eingeschalteten Zündschlüsselposition und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs V < 0 km/h bei gleichzeitiger Anzeige der Betätigung eine Ansteuerung der Betriebsbremse erfolgt, mit der das Fahrzeug, wenn erforderlich, mit Hilfe aller an sich bekannter stabilisierender Bremsregelsysteme abgebremst wird und eine unterlagerte Ansteuerung "Zuspannen" der Parkbremse bei Erreichen eines Geschwindigkeitswerts V = 0 km/h oder nach einer zu definierenden Zeit erfolgt.

Eine derartige Systemverknüpfung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem vorgebbaren Zeitintervall durch Erkennung der Zustände "Fahrer verlässt das Fahrzeug", "Störung Betriebsbremse" und "Motor aus" eine unmittelbare Funktion "Zuspannen" bei gleichzeitiger Anzeige an der Betätigungseinrichtung selbst erfolgt.

Darüber hinaus kann zur Realisierung einer teil- oder vollautomatischen Funktion der Vorrichtung vorgesehen sein, dass sie mit einer direkten oder indirekten, über Hilfsgrössen bestimmten Motormomentenschnittstelle und einem Neigungswinkelsignal so gekoppelt ist, dass die Funktion "Lösen" beim Anfahren aus einem Zustand, bei der der Zündschlüssel in einer Schaltstellung ist und die Geschwindigkeit V = 0 km/h ist, zusätzlich zu einem mechanischen Taster "Lösen" auch durch ein Betätigen eines Pedalwertgebers (z. B. Betätigen eines E-Gas) möglich ist, wobei die Rückmeldung durch die Deaktivierung einer Funktionsleuchte geschieht (vergleiche Fig. 1).

Eine solche Funktion dient insbesondere zur Realisierung einer Anfahrhilfe am Berg.

Ferner ist die Funktion "Lösen" in einem Zustand, bei der der Zündschlüssel in einer Schaltstellung ist und die Geschwindigkeit größer als 0 km/h ist, zusätzlich zu einem mechanischen Taster "Lösen" auch eine Betätigung des Pedalwertgebers (z. B. E-Gas) möglich. Ein solches Lösen tritt beispielsweise ein, wenn der Fahrer eine Notbremssituation, in der er die Feststellbremse zur Durchführung einer Notbremsung verwendet hat, beenden will.

In beiden Fällen muss der Taster nicht betätigt werden, sondern es erfolgt ein Lösen der Feststellbremse durch Betätigen des Pedalwertgebers, beispielsweise durch Betätigen eines E-Gaspedals.

Darüber hinaus ist eine Kombination mit einer Einparkhilfe denkbar, wobei bei Erfassung eines Hindernisses mittels an sich bekannter Sensoren eine Ansteuerung der Betriebsbremse erfolgt und die Feststellbremse daraufhin nach einer bestimmten vorgebbaren Zeit aktiviert wird, wenn der Fahrer das Fahrzeug verlässt oder den Motor abschaltet.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Betätigung einer elektrischen Feststellbremse eines Fahrzeugs mit einem manuell verstellbaren Bedienungselement (10), dessen Stellung in ein Steuersignal für die Erzeugung einer Bremskraft umwandelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung der Betätigungszustände Zuspannen und Lösen der Feststellbremse für jeden der beiden Betätigungszustände Zuspannen und Lösen jeweils wenigstens zwei in eine Bewegungsrichtung mechanisch entkoppelte, redundante elektrische Schaltmittel (14, 15; 102, 103, 104, 105, 106, 107; 132, 133, 134, 135, 136, 137) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Betätigungszustände Zuspannen und Lösen jeweils drei Schaltmittel (102, 104, 106, 103, 105, 107; 132, 134, 136, 133, 135, 137) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils drei Schaltmittel (132, 134, 136, 133, 135, 137) matrixförmig angeordnet sind und deren Schaltstellung sequentiell abfragbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feststellbremswirkung in dem Betätigungszustand "Zuspannen" bei nicht stillstehendem Fahrzeug zunächst durch Aufbau eines vorgebbaren Zuspanngradienten mittels der Feststell- und/oder der Betriebsbremse einschließlich stabilisierender Bremsregelsysteme (dynamisch stabiles Abbremsen) erfolgt und bei stillstehendem Fahrzeug daraufhin ein Zuspannen der Feststellbremse mit höherem Zuspanngradienten (statisches Abbremsen; Halten des Fahrzeugs).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (20) vorgesehen ist, welche Signale über die Schaltstellung der Schaltmittel (14, 15; 102, 103, 104, 105, 106, 107; 132, 133, 134, 135, 136, 137) zusammen mit weiteren, das Fahrzeug und/oder den Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder den Fahrzustand chrakterisierende Größen verarbeitet und in ein Steuersignal für die Erzeugung einer Bremskraft umwandelt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung der Signale über einen CAN-Bus (50) erfolgt.

7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung vom Bedienungselement (10) zu der Steuereinrichtung (20) über wenigstens eine vom CAN-Datenbus unabhängige Leitung erfolgt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung vom Bedienungselement (10) zu der Steuereinrichtung (20) über Leitungen erfolgt, deren einer Teil unabhängig vom CAN- Datenbus (50) und deren anderer Teil Teil des CAN- Datenbusses (50) ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmittel (14, 15; 102, 103, 104, 105, 106, 107; 132, 133, 134, 135, 136, 137) als Silikonschaltmatten ausgeführte Taster sind.