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Title:
ELECTRIC PARKING BRAKE (EPB)
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/050112
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric parking brake system for a motor vehicle, comprising an electric control device (4) for controlling a braking device (9) and an operating element (1) for activating the electric parking brake system. The invention provides extended functionality, greater security and improved comfort since when the motor vehicle is parked, the activation of the operating element (1) alternately tightens and releases the electric parking brake system.

Inventors:
Balz, Jürgen (Birkenstrasse 20 Hünstetten-Oberlibbach, D-65510, DE)
Eckert, Alfred (Lion-Feuchtwanger Strasse 137 Mainz-Hechtsheim, D-55129, DE)
Kant, Bernhard (Friedrich-Ebert-Strasse 37 Hochheim, D-65239, DE)
Skotzek, Peter (Dorfwiesenweg 7 Frankfurt am Main, D-60439, DE)
Application Number:
PCT/EP1999/002096
Publication Date:
October 07, 1999
Filing Date:
March 26, 1999
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG (Guerickestrassse 7 Frankfurt am Main, D-60488, DE)
Balz, Jürgen (Birkenstrasse 20 Hünstetten-Oberlibbach, D-65510, DE)
Eckert, Alfred (Lion-Feuchtwanger Strasse 137 Mainz-Hechtsheim, D-55129, DE)
Kant, Bernhard (Friedrich-Ebert-Strasse 37 Hochheim, D-65239, DE)
Skotzek, Peter (Dorfwiesenweg 7 Frankfurt am Main, D-60439, DE)
International Classes:
B60T7/12; B60T7/02; B60T7/10; B60T13/74; (IPC1-7): B60T7/10; B60T13/74
Foreign References:
DE4129919A1
US4629043A
DE4129919A1
Attorney, Agent or Firm:
CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG (Guerickestrasse 7 Frankfurt am Main, D-60488, DE)
CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG (Guerickestrasse 7 Frankfurt am Main, D-60488, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Elektrische Feststellbremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Steuereinrichtung (4) zur Ansteuerung einer Bremseinrichtung (9) und einem Bedienelement (1) zur Betätigung der elektrischen Feststellbremsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß im ruhenden Zustand des Kraftfahrzeugs eine Betätigung des Bedienelements (1) die elektrische Feststellbremsanlage je nach Fahrerwunsch alternierend ent weder spannt oder löst.
2. Elektrische Feststellbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im fahrenden Zustand des Kraftfahrzeugs eine Betätigung des Bedienelements (1) die elektrische Feststellbremsanlage über die Dauer der Betätigung dosier bar 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 Steuereinrichtung (4) lie fert.
4. Elektrische Feststellbremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinrichtung (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 ParkBe triebsart, bei der die Steuereinrichtung (4) die elek trische Feststellbremsanlage beim Parken automatisch fest stellt.
6. Elektrische Feststellbremsanlage nach einem der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste Anfahr Betriebsart, bei der die elektrische Steuereinrichtung (4) die Feststellbremsanlage automatisch beim Anfahren nach dem Parken löst.
7. Elektrische Feststellbremsanlage nach einem der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite An fahrBetriebsart, bei der die elektrische Steuereinrichtung (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 An fahrBetriebsart, bei der die elektrische Steuereinrichtung (4) selbsttätig die elektrische Feststellbremsanlage 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 elek trische Steuereinrichtung (4) liefert.
10. Elektrische Feststellbremsanlage nach einem der vorher gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine EinparkBe triebsart, bei der die elektronische Steuereinrichtung (4) die elektrische Feststellbremsanlage automatisch beim Ein parken 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 Kraftfahrzeug, be stimmt, und darauf ansprechend ein Signal an die elektri sche Steuereinrichtung (4) liefert.
Description:
Elektrische Feststellbremse (EPB) Die vorliegende 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 er- fassen, elektrisch verbunden ist. Das elektronische Steuer- gerät steuert das Spannen und Lösen der Radbremsen in Ab- hängigkeit von Signalen einer Bremsenbetätigungseinrichtung 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, die- se 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 ge- löst, daß im ruhenden Zustand des Kraftfahrzeugs eine Betä- tigung 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 vor- liegenden Erfindung sieht eine erste Anfahr-Betriebsart der erfindungsgemäßen Feststellbremsanlage vor, bei der die elektrische Steuereinrichtung die Feststellbremsanlage auto- matisch 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 elek- trische Feststellbremsanlage selbsttätig vor dem Anfahren 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 we- nigstens 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 Hangneigung einen Bremsvorgang einleiten bzw. unterstützen, ohne daß der Fahrer einen gesonderten Bremsvorgang initiieren muß.

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

Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Feststellbrem- sanlage 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 Steuereinrichtung liefert. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Feststellbremsanlage eine Kollision mit dem Hindernis, insbesondere beim Einpar- ken, verhindern.

Die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ausgestaltungen derselben wird bzw. werden nachfolgend anhand der Zeichnun- gen 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 dar- stellt ; 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 betä- tigt"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 er- findungsgemäßen 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 Grund- funktion kommt die Bedienung des Tastschalters 1 während der Fahrt hinzu. über die Dauer der Betätigung des Tastschalters 1 wird die Zuspannkraft entlang einer vorgegebenen Rampe hochgefahren und über eine vorgegebene Funktion der Zeit gelöst. Aus Sicherheitsgründen (Redundanzprinzip) kann die erfindungsgemäße elektrische Feststellbremsanlage einen wei- teren, nicht dargestellten Tastschalter aufweisen. Der Tast- schalter 1 ist mit einer Steuereinrichtung 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 Betriebszu- stand des Tastschalters 1 und über die Leitung 5 an die Steuereinrichtung 4 übertragen. Die wesentliche Aufgabe der Steuereinrichtung 4 besteht darin, neben der Realisierung einer Steuer-bzw. Regelungsstrategie zur Ansteuerung der elektrischen Feststellbremsanlage, den mittels des Tast- schalters 1 signalisierten Fahrerwunsch in entsprechende Steuersignale, die Sollwerte für die Steuerung/Regelung der elektrischen Feststellbremsanlage sind, umzusetzen. Die Steuereinrichtung 4 weist eine elektronische Regeleinheit mit Weckfunktion, insbesondere zur Regelung der Zuspann- kraft, 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 Betäti- gungszustand 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 wäh- rend eines EPB-Bremsvorgangs vorteilhaft ist. Damit bei aus- geschalteter 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 Betriebszustand 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 Elektromo- tor-/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 wer- den. Die Steuereinrichtung 4 steuert über den CAN-Bus eine Kontrollampe 10 an, die anzeigt, ob sich die elektrische 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 anzeigt. Zur Energie- versorgung der Steuereinrichtung 4 ist eine Fahrzeugbatterie 15 vorgesehen. Darüber hinaus enthält die elektrische Fest- stellbremsanlage vorzugsweise eine Notbatterie 16, die ins- besondere als Batteriepack ausgebildet ist. Die Notbatterie 16 stellt eine Überbrückung der Fahrzeugbatterie 15 für min- destens einen Zuspannvorgang über den Tastschalter 1 sicher.

Falls ein Ausfall der Fahrzeugbatterie 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 vorliegt, führt dies im Sinne ei- ner"Kindersicherung"zu einem einmaligen Zuspannvorgang über die Notbatterie 16. Alternativ dazu kann die Notbatte- rie 16 bevorzugt derart ausgelegt sein, daß im Falle des Bordnetzausfalles auch ein Lösen der Feststellbremse mittels der Notbatterie 16 ermöglicht wird. Hierbei ist es aller- dings erforderlich, daß die Notbatterie stark genug dimen- sioniert ist, um nach dem Lösen der Feststellbremse ein er- neutes Zuspannen zu ermöglichen, damit ein zuverlässiges Abstellen des Fahrzeuges im geparkten Zustand sichergestellt wird. Insbesondere ist gleich einer mechanischen Feststell- bremse die erfindungsgemäße Feststellbremsanlage derart aus- gelegt, daß ein Zuspannen der Feststellbremsanlage auch bei ausgeschalteter Zündungsvorrichtung 8 erfolgen kann. Hierzu ist es nötig, daß die Steuereinrichtung 4 bzw. die elektri- sche Regeleinheit geweckt wird, und der Status des Zuspann- vorgangs dem Fahrer mittels einer (nicht dargestellten) per- manenten Statusanzeige mitgeteilt wird, da die Kontrollampe 10 und die Warnlampe 11 und gegebenenfalls zusätzliche Cock- pitanzeigen nicht permanent sichtbar sind. Somit ist bei der erfindungsgemäßen Feststellbremsanlage gewährleistet, daß der Fahrer auch bei deaktivierter Zündungsvorrichtung 8, und bei leerer oder auch ausgebauter Fahrzeugbatterie 15 Infor- mationen dahingehend erhält, daß eine Betätigung oder ein Lösen der Bremsanlage erfolgt ist, oder daß eine Betätigung oder ein Lösen der Bremsanlage nicht erfolgt ist, und was der aktuelle Betätigungsstatus (unbetätigt, teilbetätigt oder vollbetätigt) der Bremsanlage ist. Ein Neigungswinkel- sensor 20 ist in der Elektronik der Steuereinrichtung 4 in- tegriert und liefert der Steuereinrichtung 4 ein auf den Neigungswinkel des Fahrzeugs ansprechendes Signal. Der Nei- gungswinkelsensor 20 ist insbesondere zur Erzielung der Funktionalität einer aktiven Anfahrhilfe bevorzugt. über den CAN-Bus ist eine Schnittstelle zur externen Ansteuerung und zur Kommunikation, beispielsweise durch bzw. mit einer hy- draulischen, schlupfgeregelten Bremsanlage 21 oder einer fremdansteuerbaren, aktiven Betriebsbremse vorgesehen. Fur Kraftfahrzeuge mit Schaltgetriebe ist vorzugsweise eine Not- betätigungseinrichtung 25 vorgesehen, durch die sicherge- stellt wird, daß das Kraftfahrzeug bei einer, z. B. acht- zehnprozentigen, Hangneigung auch bei einem Fehler der elek- trischen Feststellbremsanlage zum Stillstand gebracht werden kann. Dazu weist die Notbetätigungseinrichtung 25 ein sepa- rates Bedienelement auf, das in dem Tastschalter 1 inte- griert oder an einem geeigneten Platz im Innenraum (vom Fah- rersitz 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 Fest- stellbremse 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 Zün- dungsvorrichtung 8, die Kontrollampe 10 eine scheinbare Wir- krückwirkung an.

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

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