DE4143667C2 - Feststellbremsanlage für Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromotorisch betätigte Feststellbremsanlage für Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, mit einem elektronischen Steuergerät, das mit einer Bremsenbetätigungseinrichtung und einem oder mehreren Elektromotor(en) und mit Sensoren elektrisch verbunden ist und ein Spannen und Lösen der Radbremsen in Abhängigkeit von Signalen der Bremsenbetätigungseinrichtung und/oder der Sensoren durch den oder die Elektromotor(en) steuert. Erfindungsgemäß ist bei Kraftwagen mit einer auf die Hinterachse wirkenden Feststellbremse durch das elektronische Steuergerät selbsttätig eine Bremsenspannkraft der Feststellbremse bewirkbar, wenn bei Rückwärtsfahrt die von der Feststellbremse im wesentlichen unabhängige Betriebsbremse des Kraftwagens gespannt wird. Dabei kann die Größe der Bremsenspannkraft durch das elektronische Steuergerät in Abhängigkeit von der Größe der Betriebsbremsenspannkraft und der Längsneigung des Kraftwagens bestimmbar sein. Ferner kann ein Antiblockiersystem vorgesehen sein, das verhindert, daß bei Betätigungen der Feststellbremse während der Fahrt durch das elektronische Steuergerät die derart gebremsten Räder blockieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Feststellbremsanlage für Kraftwagen, insbesonde­ re Personenkraftwagen, mit einem elektronischen Steuergerät, das mit einer Bremsenbetätigungseinrichtung und einem oder mehreren Elektromotor(en) und mit Sensoren elektrisch verbunden ist und ein Spannen und Lösen der Radbremsen in Abhängigkeit von Signalen der Bremsenbetätigungseinrich­ tung und/oder der Sensoren durch den oder die Elektromotoren(en) steuert. Eine derartige Feststellbremsanlage ist bspw. aus der WO 90/157 43 A1 bekannt. Ferner wird noch beispielshalber auf die DE-OS 31 13 362 verwiesen, aus der es bekannt ist, bei einer als Muskelkraftbremsanlage ausgebildeten Feststellbremsanlage zusätzlich eine elektromotorische Bremsenbetätigung vorzusehen.

Grundsätzlich kann bei diesen bekannten Feststellbremsanlagen ein Elektromotor, der über Seilzüge und ein Gestänge mit den Seilzügen der Muskelkraftbremsanlage verbunden ist, in Abhängigkeit von diversen Randbedingungen gesteuert werden. Beim Stand der Technik nach der zweitgenannten Schrift erfolgt bspw. eine Steuerung entsprechend dem Betrieb des Fahrzeugmotors derart, dass bei Stillsetzung des Fahrzeugmo­ tors selbsttätig ein Spannen und bei Inbetriebsetzung des Fahrzeugmotors selbsttätig ein Lösen der Feststellbremse erfolgt.

Als Aufgabe der vorliegenden Erfindung soll nun aufgezeigt werden, wie eine Feststellbremse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 noch weiter günstig genutzt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Kraftwagen mit einer (wie üblich) auf die Hinterachse wirkenden Feststellbremse durch das elektronische Steuergerät selbsttätig (und zwar insbesondere zur Verhinderung eines Blockierens der lenkbaren Vorderräder) eine Bremsen­ spannkraft der Feststellbremse bewirkbar ist, wenn bei Rückwärtsfahrt die von der Feststellbremse im wesentlichen unabhängige Betriebsbremse des Kraftwagens gespannt wird. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Grundsätzlich ermöglicht das elektronische Steuergerät bei entsprechender Programmierung neben der von dem Fahrer des Kraftwagens mittels eines üblichen Betätigungselements für die Feststellbremse bewirkten willkürlichen Bremsenbetätigung eine Bremsenbetätigung in Abhängigkeit von unter­ schiedlichen Betriebszuständen des Kraftwagens, ohne dass der Fahrer diese Betätigung willkürlich auslöst bzw. beeinflusst. Nun sind bekannterma­ ßen bei Kraftwagen die sog. Betriebsbremsen, mit denen der Kraftwagen im üblichen Fahrbetrieb abgebremst wird, und die - auch aus Sicherheitsgrün­ den - im wesentlichen unabhängig von der Feststellbremsanlage sind, derart ausgelegt, dass an den Vorderrädern des Kraftwagens, insbesondere PKW's, eine höhere Bremskraft aufgebracht wird, als an den Hinterrädern des Kraftwagens.

Wird der Kraftwagen in üblicher Fahrtrichtung bewegt, so ist diese ungleiche Bremskraftverteilung in der Betriebsbremsanlage im Hinblick auf die Fahrstabilität des Kraftwagens sinnvoll und vorteilhaft, jedoch kehren sich bei einer Rückwärtsfahrt des Kraftwagens diese Bedingungen selbstverständlich um. Dann körnen - insbesondere aufgrund der ungleichen Bremskraftvertei­ lung - die (nunmehr in Rückwärts-Fahrtrichtung betrachtet hinteren) Vorder­ räder sehr schnell blockieren, was insbesondere dann, wenn gleichzeitig ein Lenkeinschlag der (üblicherweise lenkbaren) Vorderräder auf die Fahrbahn­ oberfläche übertragen werden soll, ungünstig ist.

Hier setzt nun die Erfindung ein, nach der bei einer Rückwärtsfahrt des Kraftwagens eine auf die Hinterräder oder Kraftwagen-Hinterachse wirkende Feststellbremse als zusätzliche Betriebs­ bremse eingesetzt werden kann. Hierdurch kann wieder die übliche Bremskraft-Verteilung zumindest annähernd oder im wesentlichen erreicht werden, nämlich dass an den dann in Fahrtrichtung vorne liegenden Hinterrädern eine höhere (oder zumindest gleich hohe) Bremskraft aufge­ bracht wird, wie an den dann (nämlich bei einer Rückwärtsfahrt) in Fahrtrich­ tung hinten liegenden Vorderrädern. Wenn also bei einer Rückwärtsfahrt mit der Feststellbremse auf die Hinterräder eingewirkt wird, kann hierdurch nicht nur ein Blockieren der lenkbaren Vorderräder verhindert, sondern zugleich die Fahrstabilität des Kraftwagens bei einem Bremsvorgang während einer Rückwärtsfahrt erhöht werden.

Grundsätzlich kann das Bremsen bei Rückwärtsfahrt alleine durch die Feststellbremsanlage vorgenommen werden, es kann aber auch die Feststellbremsanlage bei einer Rückwärtsfahrt zusätzlich zur normalen Betriebsbremse gespannt werden. Bevorzugt kann dabei die Größe der Bremsenspannkraft (der Feststellbremse) durch das elektronische Steuerge­ rät in Abhängigkeit von der Größe der Betriebsbremsenspannkraft bestimmt werden. Zusätzlich kann die Größe der Bremsenspannkraft (der Feststell­ bremse) durch das elektronische Steuergerät in Abhängigkeit von der Längsneigung des Kraftwagens bestimmbar sein, was insbesondere bei Bergfahrten vorteilhaft ist. Schließlich kann ein an sich bekanntes Antiblo­ ckiersystem vorgesehen sein, welches verhindert, dass bei Betätigungen der Feststellbremse während der Fahrt durch das elektronische Steuergerät die derart gebremsten Räder blockieren.

Grundsätzlich kann für die elektromotorische Feststell-Bremsenbetätigung ein gemeinsamer Elektromotor für Radbremsen an den beiden Kraftwagen­ seiten vorgesehen sein. Zwischen Elektromotor und Radbremsen kann eine Bowdenzugverbindung vorgesehen sein. Dies ermöglicht eine Übertragung der Fremdkraft von dem Elektromotor zu den Radbremsen mit geringem Aufwand.

Es ist jedoch auch möglich, voneinander gesonderte Elektromoto­ ren für Radbremsen an den beiden Kraftwagenseiten vorzusehen. Dies ergibt eine hohe Funktionssicherheit, weil die beiden Bremsenantriebe unabhängig voneinander wirken können. Es sind nur kleinere Elektromotoren erforderlich, die wenig Platz beanspruchen und an dem Kraftwagen günstig angeordnet werden können. Beispielsweise können die Elektromotoren der jeweils zugeordneten Radbremse benachbart angeordnet sein. Bei einer derartigen Anordnung der Elektromotoren in der Nähe der Radbremsen ist eine Einrichtung zur Kraftübertragung nur in geringem Umfang und mit geringem Aufwand erforderlich. Hierfür wird nur ein geringer Raum benötigt. Die Elektromotoren können auch eine Baueinheit mit den Radbremsen bilden, z. B. mit dem Bremssattel baulich vereinigt sein.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Feststellbremsanlage mit einem Elektromotor für beide Kraftwagenseiten und

Fig. 2 eine Feststellbremsanlage mit jeweils einem Elektromotor für jede der beiden Kraftwagenseiten.

Nach Fig. 1 weist die elektromechanische Feststellbremsanlage eines nicht weiter dargestellten Personenkraftwagens als Stellmotor einen Elektromotor 1 auf, der mit einer Gewindespindel 2 mit Selbsthemmung antriebsmäßig verbunden ist. Die Gewindespindel 2 ist über einen als Spindelmutter wirkenden Waagebalken 3 mit einem Bowdenzug 4 für die linke Kraftwagen­ seite und mit einem Bowdenzug 5 für die rechte Kraftwagenseite verbunden. Die beiden Bowdenzüge 4, 5 sind jeweils mit einer Radbremse 6 verbunden, die als Duo-Servo-Trommelbremse ausgebildet ist und nicht als Betriebs- oder Hilfsbremse, sondern ausschließlich als Feststellbremse dient. Die Radbremsen 6 sind an den Rädern der als Antriebsachse ausgebildeten Hinterachse des Personenkraftwagens angeordnet.

Über Elektroleitungen ist der Elektromotor 1 mit einer Energieversorgungsanlage 7 des Fahrzeugstromnetzes verbunden, die die Fahrzeugbatterie 8 und einen Generator 9 (Lichtmaschine) umfaßt. Zur und einen Generator 9 (Lichtmaschine) umfaßt. Zur Steuerung des Elektro­ motors 1 ist eine Betätigungseinrichtung 15 vorgesehen, die als Sollwertge­ ber ein Betätigungselement 16 aufweist. Dieses ist als Handhebel ausgebil­ det und in Griffweite des Fahrers des Kraftwagens angeordnet. Das Betätigungselement 16 kann aus der in der Zeichnung dargestellten Ruhelage gegen die Kraft einer Feder in einem konstruktiv vorgegebenen Schwenkbereich mehr oder weniger weit in eine Wirklage verschwenkt werden. Für das Halten des Betätigungselements in der jeweils eingestellten Schwenklage ist eine von Hand lösbare Verriegelungseinrichtung vorgese­ hen. Das Betätigungselement 16 ist als Schleifkontakt ausgebildet, der entlang einer kreissektorförmigen Widerstandsbahn verschiebbar ist, so daß das Betätigungselement 16 und die Widerstandsbahn Teile eines Potentio­ meters bilden, das über elektrische Leitungen über ein elektronisches Steuergerät 14, auf das später noch näher eingegangen wird, letztlich mit dem Elektromotor 1 verbunden ist.

Zum Spannen der beiden Radbremsen 6 wird das Betätigungselement 16 nach Lösen der Verriegelungseinrichtung aus der Ruhelage an der Wider­ standsbahn entlang verschwenkt. Entsprechend der zugehörigen Signalver­ arbeitung im elektronischen Steuergerät 14 wird dadurch der Elektromotor 1 im Sinne eines Spannens der Radbremsen 6 in Bewegung gesetzt. Die Größe der Bremsenspannkraft wird durch den Schwenkwinkel bestimmt, um den das Betätigungselement 16 aus der Ruhelage heraus verschwenkt wird. Wird das Betätigungselement 16 um den maximal möglichen Schwenkwinkel verschwenkt, wird die maximal mögliche Bremsenspannkraft erzeugt. Bei Zwischenstellungen des Betätigungselements 16 ergibt sich eine entspre­ chend bemessene Bremsenspannkraft. Es ist ein dosierbares Bremsen möglich. Dadurch, daß das Betätigungselement 16 durch die Kraft einer Rückstellfeder beaufschlagt ist, ist an dem Betätigungselement 16 eine veränderbare Kraft spürbar, die der jeweils aktuellen Bremsenspannkraft proportional ist.

Zum Lösen der Radbremsen 6 wird das Betätigungselement 16 zurückver­ schwenkt. Dadurch wird der letztlich Elektromotor 1 im Sinne eines Lösens der Radbremsen 6 in Bewegung gesetzt. Das Ausmaß des Lösens wird durch das Ausmaß des Zurückverschwenkens bestimmt. Auch das Lösen der Radbremsen 6 ist demgemäß dosierbar. Zum vollständigen Lösen der Radbremsen 6 wird das Betätigungselement 16 in die Ruhelage zurückver­ schwenkt.

Bezugnehmend auf das bereits genannte elektronische Steuergerät 14, das über Elektroleitungen mit dem als Stellmotor dienenden Elektromotor 1 verbunden ist, ist mit diesem elektronischen Steuergerät 14 auch die bereits genannte Betätigungseinrichtung 15 über Elektroleitungen verbunden. Die Betätigungseinrichtung 15 weist dabei - wie bereits erläutert - als Sollwertge­ ber ein als schwenkbarer Handhebel ausgebildetes Betätigungselement 16 auf, das innerhalb eines konstruktiv festgelegten Schwenkbereichs aus der in der Zeichnung dargestellten Ruhelage mehr oder weniger weit in eine Wirklage verschwenkt werden. Ein Handhebelweggeber 17 liefert ein der je­ weiligen Schwenkstellung entsprechendes Signal (Sollwert) an das elektroni­ sche Steuergerät 14. Eine nicht dargestellte Kraftmeßvorrichtung, z. B. an dem die Gewindespindel 2 aufweisenden Spindeltrieb, liefert ein der aktuell vorhandenen Bremsenspannkraft proportionales elektrisches Signal (Istwert) an das elektronische Steuergerät 14. In diesem kann demgemäß ein Vergleich von Sollwert und Istwert erfolgen und bei unzulässigem Abweichen des Istwertes von dem Sollwert ein Steuersignal zum Angleichen des Istwertes an den Sollwert ausgelöst werden.

Das elektronische Steuergerät 14 erhält ferner Informationen über eine Reihe von Betriebszuständen des Personenkraftwagens. Zu diesen gehört die Information, ob das Bremspedal 18 der Betriebsbremse aus seiner Ruhelage verschwenkt ist, ob also die Betriebsbremse betätigt ist. Ferner meldet ein Pedalweggeber 19 die Stellung des Gaspedals 20. Falls ein Kupplungspedal 21 vorhanden ist, wird an das elektronische Steuergerät gemeldet, ob sich das Kupplungspedal 21 in der Ruhelage befindet, also die Fahrkupplung geschlossen ist. Außerdem erhält das elektronische Steuerge­ rät 14 Informationen über die Motordrehzahl und über die Fahrgeschwindig­ keit und die Raddrehungen, die von Sensoren erfaßt werden. Auch die Werte eines Neigungsgebers 22, der die Längsneigung des Personenkraft­ wagens erfaßt, werden an das elektronische Steuergerät 14 geliefert.

Im übrigen ist eine von Hand betätigbare mechanische Hilfslöseeinrichtung 23 mit dem Elektromotor 1 verbunden, mit Hilfe derer - falls dessen Energie­ versorgung gestört sein sollte - ein Lösen der gespannten Radbremsen 6 durch die Hilfslöseeinrichtung 13 von Hand bewirkt werden kann.

Zusätzlich kann das Betätigen der Radbremsen 6 durch das elektronische Steuergerät 14 in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Personenkraft­ wagens gesteuert werden, wobei grundsätzlich vielfältige Betätigungen möglich sind, die weitgehend miteinander kombiniert werden können, und von denen die für die vorliegende Erfindung wesentlichen in den Patentan­ sprüchen niedergeschrieben sind und vor dieser Figurenbeschreibung ausführlich erläutert wurden.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß gesonderte Elektromotoren 24, 25 für die beiden Seiten des Personenkraftwagens vorgesehen sind. Die als Stellmoto­ ren wirkenden Elektromotoren 24, 25 sind jeweils in der Nähe der zugeord­ neten Radbremse 6 in oder an dem Fahrzeugrad angeordnet. Außerdem ist ein elektronisches Steuergerät 26 vorgesehen. Dieses erhält auch ein Signal, wenn das Bremspedal 18 der Betriebsbremse bis zum Anschlag aus der Ruhelage verschwenkt ist, wozu ein Bremspedal-Endschalter 31 vorgesehen ist. Mit diesem wird ein Ausfall der hydraulischen Betriebs­ bremsanlage angezeigt. Ferner ist eine Muskelkrafthilfslöseeinrichtung 27 vorgesehen, die durch ein Betätigungselement 28 einer Betätigungseinrich­ tung 29 betätigbar ist. Zudem ist zusätzlich eine Fremdkrafthilfslöseeinrich­ tung 30 vorgesehen, die durch das elektronische Steuergerät 26 steuerbar ist.

Das Spannen und Lösen der Radbremsen 6 kann durch das als Sollwertge­ ber dienende Betätigungselement 28, an dem ebenfalls eine Betätigungs­ kraft spürbar sein kann, in gleicher Weise wie durch das Betätigungselement 16 nach Fig. 1 erfolgen. Das Betätigungselement 28 kann jedoch aus seiner Ruhelage nicht nur in eine Wirklage zum Erzeugen der Bremsenspannkraft, sondern auch in entgegengesetzter Richtung verschwenkt werden und dabei die Muskelkrafthilfslöseeinrichtung 27 betätigen. Die Radbremsen 6 können auch durch die Fremdkrafthilfslöseeinrichtung 30 gelöst werden, sofern das elektronische Steuergerät 26 hierfür den Auslösebefehl gibt und eine entsprechende Schaltung auslöst.

Claims (3)

1. Elektromotorisch betätigte Feststellbremsanlage für Kraftwagen, insbe­ sondere Personenkraftwagen, mit einem elektronischen Steuergerät, das mit einer Bremsenbetätigungseinrichtung und einem oder mehre­ ren Elektromotor(en) und mit Sensoren elektrisch verbunden ist und ein Spannen und Lösen der Radbremsen in Abhängigkeit von Signalen der Bremsenbetätigungseinrichtung und/oder der Sensoren durch den oder die Elektromotoren(en) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass bei Kraftwagen mit einer auf die Hinter­ achse wirkenden Feststellbremse durch das elektronische Steuergerät selbsttätig eine Bremsenspannkraft der Feststellbremse bewirkbar ist, wenn bei Rückwärtsfahrt die von der Feststellbremse im wesentlichen unabhängige Betriebsbremse des Kraftwagens gespannt wird.

2. Feststellbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Bremsenspannkraft der Feststellbremse durch das elektronische Steuergerät in Abhängigkeit von der Größe der Betriebsbremsenspannkraft und der Längsneigung des Kraftwagens bestimmbar ist.

3. Feststellbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antiblockiersystem vorgesehen ist, das verhindert, daß bei Betätigungen der Feststellbremse während der Fahrt durch das elektronische Steuergerät die derart gebremsten Räder blockieren.