Titel

Fahrzeug- Feststellbremse

Die Erfindung bezieht sich auf eine Feststellbremse für ein Fahrzeug mit einem ersten und einem zweiten elektrischen Bremsaktuator zur Erzeugung von Bremskraft.

Stand der Technik

Aus der DE 10 2004 004 992 AI ist ein Bremssystem für ein Fahrzeug bekannt, das eine hydraulische Fahrzeugbremse und eine elektromechanische

Feststellbremse mit einem elektrischen Bremsmotor umfasst. Der Bremsmotor der Feststellbremse ist in eine Radbremseinheit der hydraulischen

Fahrzeugbremse integriert, wobei der elektrische Bremsmotor einen

Bremskolben in Richtung einer Bremsscheibe verstellt, um das Fahrzeug im Stillstand festzusetzen. Bei einem Bremsvorgang während der Fahrt wird der Bremskolben bei einer Betätigung der hydraulischen Fahrzeugbremse vom Bremsdruck beaufschlagt.

Der elektrische Bremsmotor wird von einem Steuergerät angesteuert, bei dem es sich um das ESP-Steuergerät (elektronisches Stabilitätsprogramm) handelt.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Feststellbremse kann in Kraftfahrzeugen wie

beispielsweise Personenkraftwagen eingebaut werden und dient zum

dauerhaften Festsetzen des Fahrzeugs im Stillstand. Gegebenenfalls ist es auch möglich, mithilfe der Feststellbremse die Geschwindigkeit eines fahrenden Fahrzeuges zu verringern, insbesondere im niedrigen Geschwindigkeitsbereich während des Parkierens, beispielsweise während eines automatisch

durchgeführten Parkvorgangs.

Die Feststellbremse weist einen ersten elektrischen Bremsmotor und einen zweiten elektrischen Bremsmotor auf, mit denen jeweils eine Bremskraft erzeugt werden kann. Jeder Bremsmotor ist bevorzugt in jeweils einer Radbremseinheit angeordnet und verstellt einen Bremskolben gegen eine Bremsscheibe.

Vorteilhafterweise ist die Radbremseinheit Bestandteil einer hydraulischen Fahrzeugbremse im Fahrzeug, wobei bei einer Betätigung der hydraulischen Fahrzeugbremse der Kolben von dem hydraulischen Bremsdruck gegen die Bremsscheibe verstellt wird. In einer weiteren Ausführung ist die Feststellbremse unabhängig und separat von der hydraulischen Fahrzeugbremse ausgebildet.

Zur Ansteuerung des ersten und des zweiten elektrischen Bremsmotors der Feststellbremse sind mindestens zwei Steuergeräte vorhanden, wodurch im Hinblick auf die Ansteuerung der Bremsmotoren eine redundante Auslegung erreicht wird. Jedes Steuergerät ist mit zumindest einem Bremsmotor verbunden, um diesen anzusteuern. Somit ist auch bei einem Ausfall eines Steuergerätes gewährleistet, dass über die Ansteuerung durch das zweite Steuergerät zumindest mithilfe eines Bremsmotors eine Bremskraft in der Feststellbremse erzeugt werden kann. Die Feststellbremse ist insbesondere in der Weise ausgelegt, dass bei einem Ausfall des ersten oder alternativ des zweiten

Steuergerätes über das verbleibende intakte Steuergerät zumindest ein

Bremsmotor der Feststellbremse noch angesteuert werden kann. Die

Ausfallsicherheit ist hierdurch erhöht, so dass beispielsweise auch bei einem Entfall einer getriebeseitigen Haltefunktion, beispielsweise einem Entfall einer Getriebsperrklinke, die Fahrzeugsicherung selbst bei einem Ausfall eines Steuergerätes gewährleistet ist.

Es kommen verschiedene Ausführungen in Betracht, wie die Verschaltung der Steuergeräte mit den Bremsmotoren realisiert ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist jedem elektrischen Bremsmotor genau ein Steuergerät zugeordnet, so dass dieser Bremsmotor ausschließlich von dem zugeordneten Steuergerät angesteuert wird. Diese Ausführung zeichnet sich durch einen verhältnismäßig einfachen Aufbau aus, da in jedem Steuergerät nur die Leistungselektronik, beispielsweise eine einzige H-Brücke zur Ansteuerung eines einzigen elektrischen Bremsmotors vorhanden sein muss. Zudem ist der Koordinierungsaufwand zwischen den Steuergeräten geringer, da bei einem Ausfall eines Steuergeräts das verbleibende, intakte Steuergerät prinzipiell wie im Normalfall - bei zwei funktionstüchtigen Steuergeräten - weiterarbeiten kann.

In einer alternativen Ausführung ist mindestens ein Steuergerät mit beiden elektrischen Bremsmotoren verbunden und kann entsprechend beide

Bremsmotoren ansteuern. Vorteilhafterweise steuert dieses Steuergerät im Normalfall beide Bremsmotoren an, wobei nur bei Ausfall dieses Steuergerätes das zweite Steuergerät zum Einsatz kommt, das entweder ebenfalls mit beiden Bremsmotoren verbunden ist oder mit nur einem Bremsmotor. Bei einem Ausfall des ersten Steuergerätes übernimmt entsprechend das intakte, zweite

Steuergerät die Ansteuerungsfunktion für einen oder für beide Bremsmotoren.

Möglich ist auch eine Verschaltung in der Weise, dass zumindest ein Steuergerät mit beiden Bremsmotoren verbunden ist und das zweite Steuergerät entweder nur mit einem Bremsmotor oder ebenfalls mit beiden Steuergeräten verbunden ist, wobei im Normalfall das erste Steuergerät den ersten Bremsmotor und das zweite Steuergerät den zweiten Bremsmotor ansteuert und beim Ausfall eines

Steuergerätes das verbliebene, intakte Steuergerät entweder nur einen

Bremsmotor oder beide Bremsmotoren ansteuert.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist ein Auslösesignal, mit dem die beiden Bremsmotoren in Gang gesetzt werden, beiden Steuergeräten zuführbar. Hierdurch ist gewährleistet, dass bei einem Ausfall eines

Steuergerätes das verbliebene, intakte Steuergerät das Auslösesignal empfängt und den Bremsmotor zur Erzeugung einer Bremskraft ansteuert. Gemäß einer weiteren Ausführung wird das Auslösesignal zum Ingangsetzen der

Bremsaktuatoren im Normalfall, bei Funktionstüchtigkeit beider Steuergeräte, einem ersten Steuergerät zugeführt und von dem ersten auf das zweite

Steuergerät übertragen, entweder unmittelbar von Steuergerät zu Steuergerät oder über ein Bussystem wie zum Beispiel einen CAN-Bus im Fahrzeug. Diese Ausführung eignet sich insbesondere für eine Master-Slave-Architektur der Steuergeräte, bei dem das erste, das Auslösesignal empfangende Steuergerät die Funktion eines Master- Steuergerätes und das zweite Steuergerät die

Funktion eines Slave-Steuergerätes übernimmt, wobei dem Master- Steuergerät gegebenenfalls zusätzlich zum Auslösesignal auch weitere Signale wie zum Beispiel aktuelle Fahrzustandsgrößen zuführbar sind.

Bei einem Ausfall des ersten Steuergerätes wird dem zweiten Steuergerät ein alternatives Auslösesignal zugeführt, bei dem es sich beispielsweise um

Sensorinformationen über den aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs handelt oder das aus derartigen, den aktuellen Fahrzustand kennzeichnenden Größen abgeleitet werden kann. So ist es beispielsweise möglich, dem zweiten, intakten Steuergerät Informationen über den Bewegungszustand des Fahrzeugs zuzuführen, zum Beispiel über den aktuellen Zustand eines Antriebsmotors im Fahrzeug oder Informationen aus einer Umfeldsensorik des Fahrzeugs wie zum Beispiel Radarinformationen, aus denen über den aktuellen Fahrzustand geschlossen werden kann. Wird beispielsweise aus derartigen Informationen festgestellt, dass sich das Fahrzeug im Stillstand befindet, kann - gegebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer Informationen - die Feststellbremse durch Ansteuerung über das verbliebene, intakte Steuergerät aktiviert werden.

Bei zumindest einem Steuergerät handelt es sich vorzugsweise um ein

Steuergerät, das Bestandteil der hydraulischen Fahrzeugbremse ist,

beispielsweise um das ESP-Steuergerät (elektronisches Stabilitätsprogramm), über das Ventile in der hydraulischen Fahrzeugbremse und eine hydraulische Pumpe im Bremssystem angesteuert werden können. Das ESP-Steuergerät übernimmt zusätzlich die Funktion, zumindest einen elektrischen Bremsmotor der Feststellbremse anzusteuern. In bevorzugter Ausführung handelt es sich bei dem ESP-Steuergerät in seiner Funktion als Steuergerät für die Feststellbremse um das Master- Steuergerät, dem vorteilhafterweise das Auslösesignal für die Aktivierung der Feststellbremse zuführbar ist. Das weitere Steuergerät übernimmt dann beispielhaft die Funktion eines Slave-Steuergerätes, das im Normalfall den zweiten Bremsmotor ansteuert und im Normalfall das

Auslösesignal von dem Master- Steuergerät direkt oder indirekt empfängt. Bei dem zweiten Steuergerät handelt es sich vorzugsweise ebenfalls um ein Steuergerät der hydraulischen Fahrzeugbremse, beispielsweise um ein

Steuergerät eines elektrisch betätigbaren Bremskraftverstärkers in der hydraulischen Fahrzeugbremse wie zum Beispiel einem iBooster.

Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Steuergerätesystem mit einem ersten und einem zweiten Steuergerät zur Ansteuerung der einstellbaren

Komponenten der Feststellbremse, insbesondere der beiden elektrischen Bremsmotoren.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Fahrzeugbremse mit Radbremseinheiten, die zusätzlich mit einem elektrischen Bremsmotor als Teil einer Feststellbremse ausgestattet sind,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Feststellbremse mit einem elektrischen

Bremsmotor,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung der Feststellbremse mit zwei elektrischen

Bremsmotoren und jeweils einem Steuergerät.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Das in Fig. 1 dargestellte Bremssystem für ein Fahrzeug umfasst eine

hydraulische Fahrzeugbremse 1 mit einem Vorderachs- Bremskreis 2 und einem Hinterachs- Bremskreis 3 zur Versorgung und Ansteuerung von

Radbremseinheiten 9 an jedem Rad des Fahrzeugs mit einem unter

Hydraulikdruck stehenden Bremsfluid. Die Bremskreise können auch als zwei Diagonalbremskreise mit jeweils einem Vorderrad und einem diagonal dazu angeordneten Hinterrad ausgebildet sein.

Die beiden Bremskreise 2, 3 sind an einen gemeinsamen Hauptbremszylinder 4 angeschlossen, der als Tandemzylinder ausgeführt ist und über einen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 5 mit Bremsfluid versorgt wird. Der

Hauptbremszylinderkolben innerhalb des Hauptbremszylinders 4 wird vom Fahrer über das Bremspedal 6 betätigt, der vom Fahrer ausgeübte Pedalweg wird über einen Pedalwegsensor 7 gemessen. Zwischen dem Bremspedal 6 und dem Hauptbremszylinder 4 befindet sich ein Bremskraftverstärker 10, der beispielsweise einen Elektromotor umfasst, welcher über ein Getriebe den Hauptbremszylinder 4 betätigt (iBooster). Der Bremskraftverstärker 10 stellt eine aktive Bremskomponente zur Beeinflussung des hydraulischen Bremsdrucks dar.

Die vom Pedalwegsensor 7 gemessene Stellbewegung des Bremspedals 6 wird als Sensorsignal an ein Steuergerät 11 des Bremssystems übermittelt, in welchem Stellsignale zur Ansteuerung des Bremskraftverstärkers 10 erzeugt werden. Die Versorgung der Radbremseinheiten 9 mit Bremsfluid erfolgt in jedem Bremskreis 2, 3 über verschiedene Schaltventile, die gemeinsam mit weiteren Aggregaten Teil einer Bremshydraulik 8 sind. Zur Bremshydraulik 8 gehört des Weiteren eine Hydraulikpumpe, die Bestandteil eines elektronischen

Stabilitätsprogramms (ESP) ist, dem ein weiteres Steuergerät zugeordnet ist. Auch die Hydraulikpumpe ist eine aktive Bremskomponente zur Beeinflussung des hydraulischen Bremsdrucks.

In Fig. 2 ist eine Radbremseinheit 9, die an Rädern an der Hinterachse des Fahrzeugs angeordnet ist, im Detail dargestellt. Die Radbremseinheit 9 ist Teil der hydraulischen Fahrzeugbremse 1 und wird aus dem Hinterachs-Bremskreis mit Bremsfluid 22 versorgt. Die Radbremseinheit 9 weist außerdem eine elektromechanische Bremsvorrichtung auf, die Teil einer Feststell- bzw.

Parkbremse zum Festsetzen eines Fahrzeugs ist, jedoch auch bei einer

Bewegung des Fahrzeugs, insbesondere bei kleineren

Fahrzeuggeschwindigkeiten unterhalb eines Geschwindigkeits-Grenzwerts zum Abbremsen des Fahrzeugs eingesetzt werden kann. Derartige

Radbremseinheiten 9 können gegebenenfalls auch an den Rädern der

Vorderachse des Fahrzeugs angeordnet sein.

Die elektromechanische Bremsvorrichtung umfasst einen Bremssattel 12 mit einer Zange 19, welche eine Bremsscheibe 20 übergreift. Als Stellglied weist die Bremsvorrichtung eine Motor-Getriebe-Einheit mit einem Gleichstrom- Elektromotor als Bremsmotor 13 auf, dessen Rotorwelle eine Spindel 14 rotierend antreibt, auf der eine Spindelmutter 15 rotationsfest gelagert ist. Bei einer Rotation der Spindel 14 wird die Spindelmutter 15 axial verstellt. Die Spindelmutter 15 bewegt sich innerhalb eines Bremskolbens 16, der Träger eines Bremsbelags 17 ist, welcher von dem Bremskolben 16 gegen die

Bremsscheibe 20 gedrückt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite der

Bremsscheibe 20 befindet sich ein weiterer Bremsbelag 18, der ortsfest an der Zange 19 gehalten ist. Der Bremskolben 16 ist auf seiner Außenseite über einen umgreifenden Dichtring 23 druckdicht gegenüber dem aufnehmenden Gehäuse abgedichtet.

Innerhalb des Bremskolbens 16 kann sich die Spindelmutter 15 bei einer

Drehbewegung der Spindel 14 axial nach vorne in Richtung auf die

Bremsscheibe 20 zu bzw. bei einer entgegen gesetzten Drehbewegung der Spindel 14 axial nach hinten bis zum Erreichen eines Endanschlags 21 bewegen. Zum Erzeugen einer Klemmkraft beaufschlagt die Spindelmutter 15 die innere Stirnseite des Bremskolbens 16, wodurch der axial verschieblich in der

Bremsvorrichtung gelagerte Bremskolben 16 mit dem Bremsbelag 17 gegen die zugewandte Stirnfläche der Bremsscheibe 20 gedrückt wird. Die Spindelmutter 15 stellt ein Übertragungsglied zwischen dem Bremsmotor und dem

Bremskolben dar.

Für die hydraulische Bremskraft wirkt auf den Bremskolben 16 der hydraulische Druck des Bremsfluids 22 aus der hydraulischen Fahrzeugbremse 1 . Der hydraulische Druck kann auch im Fahrzeugstillstand bei Betätigung der elektromechanischen Bremsvorrichtung unterstützend wirksam sein, so dass sich die Gesamt-Bremskraft aus dem elektromotorisch gestellten Anteil und dem hydraulischen Anteil zusammensetzt. Während der Fahrt des Fahrzeugs ist entweder nur die hydraulische Fahrzeugbremse aktiv oder sowohl die

hydraulische Fahrzeugbremse als auch die elektromechanische

Bremsvorrichtung oder nur die elektromechanische Bremsvorrichtung, um Bremskraft zu erzeugen. Die Stellsignale zur Ansteuerung sowohl der

einstellbaren Komponenten der hydraulischen Fahrzeugbremse 1 als auch der elektromechanischen Bremsvorrichtung werden in dem Steuergerät 11, 24 erzeugt, bei dem es sich um das Steuergerät 11 des Bremskraftverstärkers 10 (iBooster) bzw. um das ESP-Steuergerät 24 handelt.

Die Feststellbremse umfasst jeweils eine elektromechanische Bremsvorrichtung gemäß Fig. 2 an den beiden Hinterrädern des Fahrzeugs. Einer

Bremsvorrichtung, beispielsweise am linken Hinterrad, ist das ESP-Steuergerät 24 zugeordnet, der anderen Bremsvorrichtung das Steuergerät 11 des

Bremskraftverstärkers 10.

In Fig. 3 ist die Feststellbremse schematisch dargestellt. Die Feststellbremse umfasst die beiden elektromechanischen Bremsvorrichtungen 25a und 25b am linken und rechten Hinterrad des Fahrzeugs, wobei zu jeder

elektromechanischen Bremsvorrichtung 25a, 25b jeweils ein elektrischer Bremsmotor 13a, 13b gehört. Bei der Bremsvorrichtung 25a handelt es sich beispielsweise um die Bremsvorrichtung am linken Hinterrad und bei der Bremsvorrichtung 25b um die Bremsvorrichtung am rechten Hinterrad des Fahrzeugs.

Zur Bremsvorrichtung 25a gehört das ESP-Steuergerät 24, zur Bremsvorrichtung 25b das iBooster- Steuergerät 11, um die jeweiligen Bremsmotoren 13a bzw. 13b anzusteuern. Jedes Steuergerät 11, 24 umfasst eine

Stillstandsmanagementeinheit 26a, 26b, eine Logikeinheit 27a, 27b sowie eine Hardwareeinheit 28a, 28b. Die Stillstandsmanagementeinheit 26a, 26b empfängt Signale von weiteren Einheiten 29 und 30 im Fahrzeug, wobei es sich bei der Einheit 29 um einen Feststellbremsen-Schalter und bei der Einheit 30 um eine Fahrzeug- bzw. Fahrzeug-Umfeldsensorik handelt. Die

Stillstandsmanagementeinheit 26a im ESP-Steuergerät 24 empfängt sowohl Signale des Feststellbremsen-Schalters 29 als auch der Sensorik 30. Die Stillstandsmanagementeinheit 26b des iBooster- Steuergerätes 11 empfängt dagegen nur Signale der Sensorik 30, nicht jedoch des Feststellbremsen- Schalters 29.

Die Logikeinheit 27a, 27b im Steuergerät 11, 24 enthält die Ansteuerungslogik zur Ansteuerung der jeweiligen Bremsmotoren 13a, 13b und ist insbesondere als Software in den Steuergeräten realisiert. Die Hardwareeinheiten 28a, 28b umfassen die Leistungselektronik zur

Beaufschlagung der Bremsmotoren 13a, 13b, beispielsweise H-Brücken.

Über eine Betätigung des Feststellbremsen-Schalters 29 kann der Fahrer manuell ein Auslösesignal zur Aktivierung der Feststellbremse mit beiden elektromechanischen Bremsvorrichtungen 25a und 25b erzeugen. Das

Auslösesignal des Feststellbremsen-Schalters 29 wird der

Stillstandsmanagementeinheit 26a im ESP-Steuergerät 24 als Eingangssignal zugeführt. Das Auslösesignal wird im Normalfall - bei voller Funktionstüchtigkeit beider Steuergeräte 11, 24 - von der Stillstandsmanagementeinheit 26a des ESP-Steuergerätes 24 zu der Stillstandsmanagementeinheit 26b des iBooster- Steuergerätes 11 übertragen, so dass das Auslösesignal in beiden

Steuergeräten 11, 24 zur Verfügung steht und entsprechend über beide

Steuergeräte 11, 24 die betreffenden elektrischen Bremsmotoren 13a, 13b angesteuert werden.

Bei einem Ausfall eines Steuergerätes fällt entsprechend auch der jeweilige Bremsmotor aus, es bleibt jedoch die Funktionalität der jeweils anderen elektromechanischen Bremsvorrichtung erhalten, sofern das zweite Steuergerät intakt bleibt.

Bei einem Ausfall des iBooster- Steuergerätes 11 wird die erste

elektromechanische Bremsvorrichtung 25a bei Vorliegen eines Auslösesignals vom ESP-Steuergerät 24 angesteuert, das über die Leistungselektronik 28a den elektrischen Bremsmotor 13a beaufschlagt.

Bei einem Ausfall des ESP-Steuergerätes 24 kann der zweite elektrische Bremsmotor 13b der zweiten elektromechanischen Bremsvorrichtung 25b von dem iBooster- Steuergerät 11 gesteuert werden. Allerdings steht in diesem Fall das Auslösesignal des Feststellbremsen-Schalters 29 nicht zur Verfügung, so dass ein alternatives Auslösesignal erzeugt werden muss, das aus der Fahrzeug bzw. Fahrzeugumfeldsensorik 30 gewonnen wird. Beispielsweise können Informationen über den Fahrzeugstillstand vom Antriebsmotor des Fahrzeugs oder aus der Umfeldsensorik gewonnen und als Auslösesignal herangezogen werden.

Gegebenenfalls umfasst die Sensorik 30 auch ein weiteres Eingabesystem im Fahrzeug, beispielsweise einen berührempfindlichen Bildschirm, über den der Fahrer unabhängig von dem Feststellbremsen-Schalter 29 die Aktuierung der Feststellbremse auslösen kann.

Über die Steuergeräte 11, 24 sind außerdem noch verschiedene weitere Einheiten ansteuerbar. Beispielsweise können Bremslichter 31a, 31b bei einer Betätigung einer oder beider elektromechanischer Bremsvorrichtungen 25a, 25b betätigt werden. Eine weitere Kommunikation zwischen den Bremsvorrichtungen 25a, 25b findet über Schnittstelleneinheiten 32a, 32b statt. Jedes Steuergerät liefert außerdem Informationen an jeweils eine Diagnoseeinheit 33a, 33b. Bei einem automatisch durchzuführenden Einparkvorgang oder gegebenenfalls auch bei sonstigen Bremsvorgängen kann über das ESP-Steuergerät 24 eine hydraulische Bremskraftunterstützung über die ESP-Pumpe 34 und über das iBooster- Steuergerät 11 eine elektromechanische Unterstützung über den Bremskraftverstärker bzw. iBooster 10 erfolgen.