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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen des Verriegelungszustands einer Feststellbremse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein entsprechend eingerichtetes Feststellbremssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.
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Moderne Fahrzeuge werden immer häufiger mit elektrisch betätigten Feststellbremsen ausgestattet, die auch als automatische Parkbremsen (APB) bezeichnet werden. Derartige Systeme umfassen in der Regel ein Bedienelement, wie z.B. einen Druckknopf, mit dem die Feststellbremse verriegelt und/oder gelöst werden kann. Ein mit dem Bedienelement verbundenes Steuergerät erkennt den Feststellbremswunsch und steuert entsprechend ein Stellglied, wie z.B. eine Hydraulikpumpe, an, um Bremsdruck in der Feststellbremse aufzubauen. Bei Erreichen eines bestimmten Bremsdrucks wird die Feststellbremse dann verriegelt.
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Bekannte Feststellbremsen umfassen hierzu eine mechanische Verriegelungseinrichtung, die die Bremszangen in der angezogenen Stellung verriegelt. Die Verriegelungseinrichtung wird in der Regel ebenfalls durch hydraulischen oder pneumatischen Druck betätigt oder motorisch angetrieben. Die betreffenden Elemente, wie z.B. eine Hydraulikpumpe und Magnetventile oder ein Elektromotor werden vom Steuergerät entsprechend angesteuert.
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1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Feststellbremssystem in schematischer Darstellung. Das Feststellbremssystem umfasst im wesentlichen ein Bedienelement 8 (Druckknopf), ein Steuergerät 7, ein Hydroaggregat 6 und eine Radbremse 12 mit Verriegelungseinrichtung 13. Bei einer Betätigung des Bedienelements 8 steuert das Steuergerät 7 das Hydroaggregat bzw. eine darin enthaltene Hydraulikpumpe derart an, dass sie in einer Hydraulikleitung 10 Druck aufbaut. Bei Erreichen eines vorgegebenen Bremsdrucks steuert das Steuergerät 7 einen Elektromotor der Verriegelungseinrichtung 13 an, um die Bremsbacken zu verriegeln. Danach wird der Bremsdruck wieder abgebaut. Zum Lösen der Feststellbremse wird der Bremsdruck zunächst wiederum aufgebaut, um die Verriegelungseinrichtung freizugeben. Danach wird die Verriegelungseinrichtung 13 in die entriegelte Stellung zurück bewegt.
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Bekannte Feststellbremssysteme sind üblicherweise mit einer Notentriegelung ausgestattet, die es dem Fahrer ermöglicht, die Feststellbremse bei einer Fehlfunktion manuell zu lösen, z.B. wenn nicht ausreichend Energie zur Verfügung steht, um die Feststellbremse automatisch zu lösen. Der entriegelte Zustand nach einer Notentriegelung wird vom System aber üblicherweise nicht erkannt, da eine entsprechende Sensorik aus Kostengründen i.d.R. nicht implementiert ist. In diesem Fall wäre trotz einer Notentriegelung immer noch der Zustand „Feststellbremse aktiv“ im System gespeichert, so dass die Feststellbremsen-Warnleuchte fälschlicherweise aufleuchten würde.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, den Verriegelungszustand der Feststellbremse mittels einer an der Radbremse angeordneten Kraftmesssensorik zu erkennen. Eine solche Sensorik ist jedoch relativ aufwändig, kompliziert und teuer.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2004 032 717 A1 ist ferner ein Verfahren zum Überprüfen des Verriegelungszustands einer elektrisch betätigten Feststellbremse bekannt, bei dem der nach dem Verriegeln der Feststellbremse herrschende Bremsdruck geringfügig reduziert und dann versucht wird, die Feststellbremse zu lösen. Gelingt dies, war die Feststellbremse nicht ordnungsgemäß verriegelt. Mit diesem Verfahren ist es allerdings nicht möglich, in jedem beliebigen Zustand - also auch bei vollständig abgebautem Bremsdruck - zu überprüfen, ob sich die Feststellbremse noch in der im zugehörigen Steuergerät zuletzt gespeicherten Position (verriegelt oder entriegelt) befindet.
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Aus der
DE 198 26 785 A1 ist eine kombinierte Betriebs- und Feststellbremsanlage bekannt, die allerdings keine weitergehenden Hinweise auf ein Verfahren zum Überprüfen des Verriegelungszustands der Feststellbremse enthält.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Verriegelungszustand einer Feststellbremse mit einfachen Mitteln zu erkennen, insbesondere für den Fall, dass der Fahrer eine Notentriegelung vorgenommen hat.
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Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie in Patentanspruch 4 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, die Verriegelungseinrichtung anzusteuern und dabei zu versuchen, diese zu bewegen, indem sie zunächst in eine erste Bewegungsrichtung und danach in die Gegenrichtung angesteuert wird, und in Abhängigkeit davon, ob die Verriegelungseinrichtung bewegbar war oder nicht, den Verriegelungszustand der Feststellbremse zu bestimmen. Herkömmliche Feststellbremsen sind derart konstruiert, dass die Verriegelungseinrichtung im verriegelten Zustand durch die Klemmkraft des Bremskolbens blockiert ist. Die Verriegelungseinrichtung lässt sich nur bei einem Bremsdruck wieder lösen, der etwa dem maximalen Bremsdruck beim Verriegeln entspricht. Ist es dagegen möglich, die Verriegelungseinrichtung bei einem niedrigeren Bremsdruck zu bewegen, ist dies ein Zeichen dafür, dass die Feststellbremse nicht oder nur sehr schwach verriegelt war. Ist die Verriegelungseinrichtung dagegen blockiert, kann davon ausgegangen werden, dass die Feststellbremse ordnungsgemäß verriegelt ist. Somit kann der Verriegelungszustand der Feststellbremse durch kurzes Ansteuern der Verriegelungseinrichtung überprüft werden.
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Dabei ist jedoch folgendes zu beachten: Wenn sich die Verriegelungseinrichtung in einer Endposition (an einem Anschlag) befindet, kann sie aus mechanischen Gründen nicht über den Anschlag hinaus bewegt werden. Die Verriegelungseinrichtung ist dann blockiert, genauso wie bei ordnungsgemäßer Verriegelung. Um den Verriegelungszustand in diesem Fall richtig überprüfen zu können, wird die Verriegelungseinrichtung in einer Vorwärts- als auch in einer Rückwärtsrichtung betätigt. Eine Betätigung in die Gegenrichtung wird vorzugsweise nur dann durchgeführt, wenn die Verriegelungseinrichtung in der ersten versuchten Richtung blockiert war.
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Die Überprüfung des Verriegelungszustands wird vorzugsweise im Stillstand des Fahrzeugs durchgeführt, wie z.B. nach einem Bremsmanöver oder nach einem Neustart des Fahrzeugs, da in diesem Zustand die Fahrsicherheit am wenigsten gefährdet wird.
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Ein typisches Feststellbremssystem, an dem das erfindungsgemäße Testverfahren durchgeführt werden kann, umfasst neben einem Bedienelement zum Feststellen und/oder Lösen der Feststellbremse, einer Verriegelungseinrichtung und einem Stellglied zum Variieren des an der Feststellbremse wirkenden Bremsdrucks auch ein Steuergerät, das zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens entsprechend programmiert ist.
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Die Reaktion der Verriegelungseinrichtung auf eine Ansteuerung wird erfindungsgemäß durch eine einfache Sensorik erkannt. Bei einer elektromotorisch angetriebenen Verriegelungseinrichtung kann z.B. der vom Elektromotor benötigte Strom ausgewertet werden, um die Drehung oder den blockierten Zustand des Motors zu erkennen. Alternativ könnte die Position des Verriegelungselements z.B. auch mittels eines Positionssensors erfasst werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Feststellbremssystems;
- 2a die Bremsanordnung der Feststellbremse in entriegeltem Zustand;
- 2b die Bremsanordnung in verriegeltem Zustand;
- 2c die Bremsanordnung nach einer Notentriegelung;
- 3a den Verlauf des Motorstroms bei einseitig blockiertem Motor;
- 3b den Verlauf des Motorstroms bei beidseitig blockiertem Motor;
- 3c den Verlauf des Motorstroms bei frei drehbarem Motor; und
- 4 die wesentlichen Verfahrensschritte zur Überprüfung des Verriegelungszustands einer Feststellbremse.
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Bezüglich der Erläuterung von 1 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
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2a zeigt eine Radbremse 12 mit elektromotorisch betriebener Verriegelungseinrichtung 13. Die Verbindung zum Hydroaggregat 6 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen. Die Feststellbremse 12,13 umfasst einen Bremskolben 17 mit einem Bremsbelag 18, der bei einer Erhöhung des Bremsdrucks in Richtung des Pfeils A gegen eine Bremsscheibe (nicht gezeigt) gedrückt wird. Die Verriegelungseinrichtung 13 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen Elektromotor 23, der eine Gewindehülse 24 betätigt. Der Motor 23 treibt eine Gewindespindel 25 an, mit der die Gewindehülse 24 in Richtung des Pfeils B vor- und zurück bewegt werden kann.
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Bei einem herkömmlichen Verriegelungsvorgang wird zunächst mittels des Hydroaggregats 6 Bremsdruck aufgebaut, wodurch sich die Radbremse 12 in Richtung des Pfeils A nach vorne bewegt. Der Elektromotor 23 fährt dann die Gewindehülse 24 ebenfalls nach vorne, bis diese am Bremskolben 17 ansteht. Der verriegelte Zustand ist in 2b dargestellt.
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Wird der Bremsdruck nach der Verriegelung wieder abgebaut, so wird die Einheit aus Bremskolben 17 und Bremsbelag 18 durch die Verriegelungseinrichtung 13 daran gehindert, zurück in die Ausgangsposition zu gehen. Die Feststellbremse 12,13 ist damit verriegelt. Nach dem Druckabbau ist es nicht mehr möglich, die Gewindehülse 24 motorisch zu betätigen, da diese aufgrund der hohen Spannkraft festgeklemmt ist.
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2c zeigt eine Notlöseeinrichtung 22, die es dem Fahrer ermöglicht, die Feststellbremse bei einer Fehlfunktion manuell zu lösen, wenn z.B. nicht ausreichend elektrische Energie zur Verfügung steht. Die Notlöseeinrichtung umfasst ein Werkzeug, wie z.B. einen Schraubenschlüssel 22, mit dem die Gewindehülse 24 manuell zurück bewegt werden kann. Die Feststellbremse kann damit gelöst werden und steht wieder für Bremsungen bereit.
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Um in einem solchen Fall den geänderten Verriegelungszustand erkennen zu können, wird nun das in 4 dargestellte Verfahren durchgeführt.
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In einem ersten Schritt 30 steuert das Steuergerät 7 zunächst den Elektromotor 23 an, um zu versuchen, die Gewindehülse 24 in eine erste Richtung (vorzugsweise vom Bremskolben 17 weg) zu bewegen. Dies ist nur dann möglich, wenn die Feststellbremse relativ schwach verriegelt ist und sich die Gewindehülse 24 in einer Zwischenposition befindet (wie in 2c). Im verriegelten Zustand (2b) besteht dagegen zwischen Gewindehülse 24 und Bremskolben 17 zu viel Reibung, so dass sich die Gewindehülse nicht bewegen lässt. Und in der entriegelten Position (2a) steht die Gewindehülse 24 an einem hinteren Anschlag an, so dass sie sich ebenfalls nicht weiter zurückbewegen lässt. Die Bewegbarkeit der Gewindehülse 24 wird in Schritt 31 abgefragt.
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Falls sich die Verriegelungseinrichtung 13 bewegen lässt (Fall J), kann bereits entschieden werden, dass die Verriegelungseinrichtung 13 nicht bzw. nicht ausreichend stark verriegelt war. Dieses Ergebnis ist in Block 32 dargestellt. Eine weitere Betätigung der Verriegelungseinrichtung 13 ist dann nicht mehr nötig und das Verfahren damit beendet.
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Falls sich die Verriegelungseinrichtung 13 nicht bewegen lässt (Fall N), ist die Feststellbremse 12,13 entweder ordnungsgemäß verriegelt (2b) oder die Verriegelungseinrichtung 13 steht am hinteren Anschlag an (2a), so dass sie sich ebenfalls nicht weiter zurückbewegen lässt. Um diese beiden Zustände unterscheiden zu können, wird die Gewindehülse 24 in Schritt 33 noch in die Gegenrichtung bewegt und in Schritt 34 nochmals die Bewegbarkeit der Gewindehülse 24 abgefragt.
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Sofern sich der Motor 23 drehen lässt (Fall J), war die Verriegelungseinrichtung in der Endposition. Der entriegelte Zustand wird in Block 35 erkannt. Andernfalls war die Verriegelungseinrichtung verriegelt. Dies wird in Block 36 erkannt.
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Die Bewegbarkeit des Verriegelungseinrichtung 13 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch Auswertung des Strombedarfs des Elektromotors 23 festgestellt. Solange sich der Motor 23 dreht, benötigt der Elektromotor 23 einen relativ geringen Betriebsstrom. Wenn der Motor 23 blockiert ist, benötigt er einen maximalen Blockierstrom.
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Der Stromverlauf am Elektromotor 23 ist in den 3a-3c korrespondierend zu den Zuständen der Fig. 2a-2c, dargestellt.
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3a zeigt den Stromverlauf des Elektromotors 23 bei vollständig entriegelter Feststellbremse, korrespondierend zu 2a. Wird die Gewindehülse 24 gegen den Anschlag am Bremssattelgehäuse 19 gedreht, zeigt der Stromverlauf den maximalen Stromwert (Blockierstrom). Bei einer Drehung in die entgegengesetzte Richtung (I < 0) zeigt der Stromverlauf zunächst einen Peak (den sogenannten Anlaufstrom). Danach läuft der Elektromotor 23 solange, bis die Gewindehülse am vorderen Anschlag am Bremskolben 17 angekommen ist. Der Motorstrom I ist entsprechend zunächst relativ gering (Betriebsstrom) und zeigt danach wieder einen maximalen Wert (Blockierstrom).
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3b zeigt den Motorstrom bei ordnungsgemäß verriegelter Feststellbremse, korrespondierend zu 2b. Da der Elektromotor vollständig blockiert ist, zeigt der Stromverlauf in beiden Drehrichtungen des Elektromotors einen maximalen Stromwert (den Blockierstrom).
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3c zeigt den Motorstrom bei gelöster Feststellbremse, deren Verriegelungseinrichtung sich in einer Zwischenposition befindet, korrespondierend zu 2c. In diesem Fall kann sich der Elektromotor in beide Richtungen drehen und benötigt zunächst nur einen geringen Betriebsstrom. Beim Anstoßen an einem Anschlag springt der Motorstrom dann jeweils auf den maximalen Wert.
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Der Motorstrom I wird mittels eines Stromsensors 16 gemessen und vom Steuergerät 7 ausgewertet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fuß-Bremspedal
- 2
- Bremskraftverstärker
- 3
- Bremsflüssigkeitsbehälter
- 4
- Hauptbremszylinder
- 5
- Umschaltventil
- 6
- Hydraulikeinheit
- 7
- Steuergerät
- 8
- Bedienelement
- 9
- Batterie
- 10
- Hydraulikleitung
- 12
- Radbremse
- 13
- Verriegelungseinrichtung
- 14
- Bremsscheibe
- 15
- Drucksensor
- 16
- Stromsensor
- 17
- Bremskolben
- 18
- Bremsbelag
- 19
- Bremssattelgehäuse
- 22
- Werkzeug
- 23
- Elektromotor
- 24
- Gewindehülse
- 25
- Gewindespindel
- 26
- Positionssensor
- 30-36
- Verfahrensschritte
- I
- Motorstrom
- t
- Zeit