PRODUKT EFA Kurz-Info PRINZIP EFA EPB FUNKTIONEN GRUNDLAGEN TEMPERATURVERLAUF KURVEN FAHRVERSUCH KURVENANALYSEN BREMBO SICHERHEITSANALYSEN PRODUKTINFO PS60 Stand 28.07.06
Elektronisch hydraulische gesteuertes Feststellbrems-Aggregat Präamble: Die im Nachgang beschriebene Feststellbremse kann serienmäßig oder nachträglich in jedes Fahrzeug mit hydraulischer Betriebsbremsanlage eingebaut werden. Sie ist unabhängig von Hersteller und Art der Betriebsbremsanlage und eignet sich insbesondere zum Einbau in PKW und leichte LKW ( > 5,0 to ). Sie wirkt auf alle zu bremsenden Räder am Fahrzeug, Das Fahrzeug wird auch im Hängerbetrieb bei Steigungen >30 % festgestellt und übertrifft somit die Anforderungen (ECE) des Gesetzgebers bei weiten. Die Bremsanlage besteht aus folgenden Komponenten: 1. Druckeinheit(Pumpe) 2. Steuereinheithydraulisch 3. Hydraulikeinheit (Kolbenmodul) 4. Steuereinheit (ECU (elektronisch) 5. Aktivierungsschalter 6. Allgemeine Hinweise 1. Druckeinheit Die Druckeinheit ( 5) (Pumpe) besteht aus einer hydraulischen Pumpe mit angeschlossenem Hydrospeicher (A), der ein Vorratsvolumen (>300 ccm³) und einen Vorratsdruck zwischen 120 und 160 bar aufnehmen kann. Der Hydrospeicher (A) ist über das Ventil (3) der Steuereinheit (EFA Group) direkt mit der Hydraulikeinheit (Kolbenmodul) verbunden. 2. Steuereinheit hydraulisch (EFA Group) Die Einheit besteht aus zwei stromlos geschlossenen (1)+(2) und zwei stromlos geöffneten (3)+(4) Hydraulik-Ventilen. Des Weiteren gehört ein Hydrospeicher (B) sowie ein federbelastetes Absperrventil (AS) in diese Gruppe (EFA Group) 1
2.1 Funktion: Durch zeitlich definiertes öffnen des Ventils (1) [ Aktivieren der Feststellbremse] werden in den Zylindern (8)+(9) die Kolben (10)+(11) über den Anschluss (E1) der Hydraulikeinheit (Kolbenmodul), mit Druck beaufschlagt. Gleichzeitig wird der Hydrospeicher (B) über Ventil (4) und das federbelasteten Absperrventil (AS), mit Druck und Volumen versorgt. Dieser Druck steht auch bei Ventil (2) an. Beim öffnen des Ventils (2) [Deaktivieren der Feststellbremse] werden die beiden stromlos offenen Ventile (3) + (4) geschlossen, der beaufschlagte Druck in der Hydraulikeinheit (Kolbenmodul) wird über den Anschluss (E1) in den Vorratstank (T) entspannt. Gleichzeitig wird der Druck im Hydrospeicher (B) durch das Absperrventil (AS) eingesperrt. Der Kolben im Absperrventil (AS) verriegelt durch die Federbelastung automatisch. Der Hydrospeicher (B) dient zum Druck- und Fluidausgleich bei auftretender Thermodynamik.. 3.0 Hydraulikeinheit (Kolbenmodul) Das Modul besteht aus zwei Zylindern (8)+(9) mit jeweils einem Kolben (10)+(11). Es ist in zwei Kreise aufgeteilt und den jeweiligen Betriebsbremskreisen, entweder schwarzweiß oder X-split angepasst. Die Zylinder sind mit jeweils drei Dichtringen (N1)+(N2)+(N3) versehen. Die Einheit ist mit 2 Druckeingängen (E1)+(E2) und 2 Druckausgängen zur ABS Group (A1)+(A2) versehen. Die Anschlüsse (MC1) + (MC2) sind dem primär und sekundär Kreis des Hauptbremszylinders zugeordnet. Im deaktivierten Zustand sind jeweils die Anschlüsse (MC1)+(A1) sowie der Anschluss (MC2)+(A2) verbunden. Außerdem ist (MC1)+(A1) und (MC2)+A2) über jeweils ein Rückschlagventil (R1)+(R2) parallel verbunden. 3.1 Funktion (drucklos) Ist das Modul im drucklosen Zustand, werden die Kolben durch Druckfedern in ihrer Endposition gehalten. Über die Anschlüsse (MC1)+(MC2) kann das Fluid uneingeschränkt vom Hauptbremszylinder am Dichtring (N3) zu den Ausgängen (A1)+(A2) und dann zu den Eingängen des ABS Moduls gelangen. Alle Funktionen der Betriebsbremse bleiben somit gewährleistet. Der Dichtring (N2) trennt die Betriebsbremse zur Feststellbremse hin, so dass es zu keiner Mischung derer Fluid s kommt. In dieser Position umschließt Dichtring (N1) den Kolben. Der anstehende Druck von Hydrospeicher (A) an (E2) hat also keinen Einfluss auf die Kolben. 3.2. Funktion (druckbeaufschlagt) Ist das Modul druckbeaufschlagt, werden beide Kolben simultan entgegen dem Federdruck verschoben. Die Anschlüsse (MC1)+(MC2) werden beim Überfahren des Dichtrings (N3) verschlossen. Durch weiteres Verfahren des Kolbens wird Druck über das ABS Modul zu den Radbremszylindern aufgebaut, solange, bis der durch die elektronische Steuereinheit vorgegebene Betriebsdruck (ca. 50 bar) der Feststellbremse erreicht ist. 2
4.0 Steuereinheit ECU (elektronisch) Die ECU verfügt über zwei redundant arbeitende Prozessoren verschiedener Familien (Anlage EFA-Control Unit) und entspricht somit den Richtlinien für automotive Steuergeräte. Die Steuereinheit ist einerseits über CAN-Bus, K-Line oder flex rate mit dem Fahrzeug verbunden, anderseits werden die Daten der Drucksensoren (PS1)+(PS2)+(PS3) überwacht und im System verarbeitet. Bei Deaktivierung oder Aktivierung der Feststellbremse werden die jeweils benötigten Ventile (1), (2), (3) oder (4) angesteuert. Über einen zweiachsigen Neigungswinkelsensor ist es möglich, die derzeitige Stellung des Fahrzeugs (Hang oder Gerade) für die Berechnung eines variablen eingespeisten Drucks heranzuziehen. Durch die variable Steuerung des eingespeisten Drucks ist es möglich, das Fahrzeug auch mit Anhängerlast an Steigung > 30% festzustellen. Außerdem ist die Steuereinheit mit dem Bremslicht und dem Aktivierungsschalter (S1) verbunden. Durch die Überwachung der CAN-Bus, K-Line oder flex-rate Daten des Fahrzeugs können Komfortfunktionen wie hill-hold, Fahrersitzbelegung, Gurtschlossüberwachung, offene Türen, offener Motorraum oder Gepäckraum sowie Notbremsfunktion errechnet und durchgeführt werden. 5. Aktivierungsschalter (S1) Die Feststellbremse wird über den Aktivierungsschalter ( S1) der im Fahrgastraum installiert ist, aktiviert oder deaktiviert. Handbremsstock, Seilsysteme oder spezielle, für Feststellbremsen geeignete, Bremszangen werden nicht mehr benötigt und entfallen ganz. Bei einer Geschwindigkeit > 8 km/h und gleichzeitig gezogenem Schalter ( S1), wirkt der vorgegebene eingespeiste Druck des Kolbenmoduls, solange auf alle Räder, bis die gewünschte Verzögerung des Fahrzeuges erreicht ist. Bleibt die Geschwindigkeit größer 8 km/h bei gleichzeitigem loslassen der Schalters ( S1), wird der Bremsvorgang sofort unterbrochen und man kann die Fahrt fortsetzten. Liegt die Geschwindigkeit unterhalb 8 km/h, wird durch einmaliges betätigen des Schalters ( S1) das Fahrzeug bis zum Stillstand gebremst und die Feststellbremse ist aktiviert. In beiden Fällen, würde die Regelfunktionen von ABS und ESP zum tragen kommen, vorausgesetzt dass diese Systeme einwandfrei funktionieren. Ein blockieren der Räder währe somit ausgeschlossen selbst bei schwierigen Verhältnissen wie µ-split kommt das Fahrzeug sicher zum stehen. 3
Allgemeine Sicherheitskriterien zur EFA-Feststellbremse Ausfall eines Bremskreises Bei Ausfall eines Bremskreises bei Aktivierung oder aktivierter Feststellbremse verschiebt sich der Kobeln (10) oder (11) eines defekten Bremskreises bis zum Anschlag, da radseitig kein Gegendruck mehr aufgebaut werden kann. Gleichzeitig überfährt der Kolben des defekten Bremskreises auf dem Weg den Dichtring (N1). Hierdurch wird der Eingang (E2), der über das stromlos offene Ventil (3) direkt mit dem Vorratsdruck (Hydrospeicher A) beaufschlagt ist, geöffnet, und es wird der komplette Vorratsdruck in das Kolbenmodul eingeleitet. Durch diese Maßnahme wird der noch intakte Bremskreis mit dem Mischdruck aus Vorratsdruck (Hydrospeicher A) und eingespeisten Druck Hydrospeicher (B) beaufschlagt. Das Feststellen des Fahrzeugs wird durch den erhöhten Mischdruck auch bei Ausfall eines Bremskreises gewährleistet. Thermodynamik: Das System unterliegt den Gesetzen der Thermodynamik. Durch die Temperaturveränderungen während der Feststellzeit ist mit Volumensänderungen des eingesperrten Fluids zwischen den Arbeitskolben (10)+(11) und Bremszangen mit bis zu 10% zu rechnen. Diese Volumensänderungen werden im Normalbereich (ca. Temperaturveränderungen von 40 50 Grad K) durch den in diesem Kreis angeschlossenen Hydrospeicher ausgeglichen. Bei extremer Abkühlung wird aufgrund der Volumens Änderung des vor den Kolben (10)+(11) eingesperrten Volumens ein Verfahren der Kolben wie bei Ausfall eines Bremskreises stattfinden. Wie bereits im oberen Absatz beschrieben, wird nach Überfahren des Dichtrings (N1) der komplette Vorratsdruck zum Mischdruck in das Kolbenmodul eingespeist und wird zum Ausgleich des durch die Thermodynamik verlorenen Volumens eingesetzt. Diese o. g. Vorgänge sind rein mechanisch und thermisch bedingt und benötigen keinerlei Elektrizität, arbeiten also komplett stromlos automatisch. Fahrerwunschprivileg Wie in 3.2 beschrieben, werden bei Betätigung der Feststellbremse, die Anschlüsse ( MC1)+(MC2) zu Hauptbremszylinder hin, verriegelt. Bei Bedarf, hat der Fahrzeugführer, jederzeit die Möglichkeit, den eingespeisten Druck der Feststellbremse, über das Bremspedal zu korrigieren. Dies ist durch die in 3.0 beschriebenen Rückschlagventile ( R1)( R2) möglich
5 Walter Geltermair Komfortmöglichkeiten Auf die Möglichkeit der vom Kunden gewünschten Komfortmöglichkeiten wurde bereits unter >>Elektronische Steuereinheit<< eingegangen. Die Abfrage des Gurtschlosses, Fahrersitzbelegung, Öffnen der Motor- und Heckklappe, Abstellen am Berg (Neigungswinkelsensor), werden über durch die elektronische Steuereinheit kundenspezifisch über CAN-Bus, K-Line oder Flex-Rate abgefragt. Verwendetes Material Wir verweisen auf die Ihnen vorliegenden Hydraulikschemas und Druckverlaufsbilder in der Anlage. Bezüglich der elektronischen Steuereinheit verweisen wir auf die in der Anlage beigefügten Blockschaltdiagramme und Leistungsdaten. Bei den verwendeten Drucksensoren handelt es sich um Drucksensoren (PS1, PS2, PS3) aus dem Automotive - Bereich. Die verwendeten elektro-hydraulischen Ventile (1,2, 3 und 4) stammen ebenfalls aus dem Automotive - Bereich. Bisherige Testverfahren Bisher wurden folgende Testverfahren durchgeführt: Test der Ventile (EFA-Group) mit Ventilblock mehrmals 120.000 Lastwechsel Test der Ventile auf Dichtigkeit: 90 Tage Arbeitstest des Kolbenmoduls mehrmals über 120.000 Lastwechsel Test am Fahrzeug Mercedes A 160 Version 1 Vorstellung des Fahrzeugs bei Daimler-Chrysler ( Dieter Jurkschat ) TÜV Bayern (Dieter Reiser) und bei Brembo/Italien. ( Fahrversuch Ing. Serge Tempestini) Laufzeit ca. 9 Monate
Lamborghini Murciélago Version 2 und 3 (unterscheiden sich durch eine neuere Generation des elektronischen Steuergeräts) Fahrversuch ca. 5000 Kilometer Seit November 2005 Einsatz bei der Entwicklungsabteilung Audi Ingolstadt ( Anton Hünnerkopf Technischer Direktor Lamborghini ) Renault Mascott, Leichter LKW 6,5 to Version 2, 3 und aktuelle Version 4 (2 und 3 unterscheiden sich durch andere Varianten des elektronischen Steuergeräts. Bei der aktuellen Version 4 wurde zusätzlich ein neues Kolbenmodul und ein neuer Ventilblock eingesetzt.) Fahrversuch ca. 10.000 Kilometer Vorstellung und Befundung beim BWB Koblenz, (Dipl.Ing Bernhard Jansen Teamleiter Herr Gernot Schwingler Technischer Regierungsamtmann, Dipl. Ing. Paul Schneider Daimler Chrysler HPC 162, Peter Leis Einsatzleiter Kraus Maffei Wegmann,) Vorstellung und Befundung bei der Erprobungsstelle der Bundeswehr KFZ in Trier (Martin Gemmel Technischer Regierungsamtmann Bremsanlagen ) Vorführung bei Fahrzeughersteller für Sonderfahrzeuge auf der Basis T5 (Volkswagen) (Dr. rer.nat.dipl. Phys. Bernd Georgi Leiter Tech nologie Zentrum VW Peter Seikel Geschäftsführer Entwicklung Sonderfahrzeuge Auto Seikel) Vorstellung bei Daimler Chrysler Dieter Jurkschat Seit April 2006 in Italien bei der Firma Brembo im Dauertest /Fahrversuch ( Dipl. Ing. Serge Tempestini) Vorstellung des Bremssystems anlässlich eines Meetings bei Kraus Maffei Wegmann In München wegen Einsatz im Unimog ( Dipl. Ing. Projektleiter Raiko Trostorf, Dipl. Ing. Maximilian Hiebl, Peter Leis Einsatzleiter) Auswertungen (beiliegend) Testdiagramme über Prüfstandläufe, Druckverlauf und Temperaturkurven am Fahrzeug Der aktuelle Entwicklungsstand ist durch angemeldete Patente gesichert. Die Patente sind angemeldet für die Europäische Gemeinschaft, USA, Mexiko, Brasilien, Korea, Japan. Sollten Sie noch weitere Auskünfte benötigen, können Sie uns jederzeit über Email info@efa-deutschland.de kontaktieren. Wir werden uns bemühen, Sie sofort ausreichend zu informieren. 6
Stand: 15. Juli 2006 7
A 3 AS B 5 Max Min 4 PS3 T 1 2 PS2 EFA Group MC2 MC1 E2 R1 7 E1 10 11 8 9 A1 R2 A2 N1 N2 N3 Kolben Modul PS1 S1 ECU ABS Group FA RA 8