DE102004050103B4 - Electromechanical brake booster with contact damping - Google Patents

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Abstract

Elektromechanischer Bremskraftverstärker gemäß Patent Nr. 103 27 553, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Spindelschraube (9) und dem Mitnehmer (10) der Kolbenstange (4) eines oder mehrere Feder- und/oder Dämpferelemente (30) vorgesehen sind oder deren Kontaktbereich federelastisch und/oder dämpfend ausgebildet ist.Electromechanical brake booster according to Patent No. 103 27 553, characterized in that between the spindle screw (9) and the driver (10) of the piston rod (4) one or more spring and / or damper elements (30) are provided or their contact area resilient and is formed or damped.

Description

Die Erfindung bezieht sich gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 auf einen elektromechanischen Bremskraftverstärker. Dieser ist gemäß dem deutschen Patent Nr. 103 27 553 ausgebildet, wobei bei diesem die Verstärkungskraft ausschließlich elektrisch erzeugt wird.The invention relates according to the preamble of claim 1 to an electromechanical brake booster. This is in accordance with the German Patent No. 103 27 553 formed, wherein in this the boosting force is generated only electrically.

Dieser Bremskraftverstärker umfasst eine Kolbenstange zur direkten Verbindung eines Bremspedals mit einem Kolben eines Hauptbremszylinders, einen elektrischen Motor mit einem Stator und einem Rotor, die konzentrisch um die Kolbenstange angeordnet sind, und einen Spindeltrieb mit einer drehfest gelagerten, axial bewegbaren Spindelschraube, welche über den Rotor des Motors angetrieben ist und bei Aktivierung des Motors zur Bremskraftverstärkung gegen einen Mitnehmer anläuft und diesen in Richtung des Hauptbremszylinders drückt.This brake booster comprises a piston rod for direct connection of a brake pedal to a piston of a master cylinder, an electric motor with a stator and a rotor, which are arranged concentrically around the piston rod, and a spindle drive with a rotatably mounted, axially movable spindle screw which, via the rotor is driven by the motor and starts when activating the motor for brake booster against a driver and pushes it in the direction of the master cylinder.

Elektromechanische Bremskraftverstärker sind bereits seit langem aus dem Stand der Technik bekannt. So werden beispielsweise in US 4,858,436 A und US 4,812,723 A Spindeltriebe ohne Mitnehmer beschrieben, die unmittelbar mit der Kolbenstange kämmen oder bei denen die Spindelschraube fest mit der Kolbenstange verbunden ist. Ist der Motor deaktiviert, so wird dort im Unterschied zu der vorstehend genannten Konfiguration bei einer Pedalbetätigung der Rotor stets mitgedreht. Electromechanical brake booster have long been known from the prior art. For example, in US 4,858,436 A and US 4,812,723 A Spindle drives described without a driver, which mesh directly with the piston rod or in which the spindle screw is firmly connected to the piston rod. If the motor is deactivated, then, in contrast to the above-mentioned configuration, the rotor is always rotated during a pedal actuation.

Weiterhin ist aus DE 199 39 950 A1 ein elektromechanischer Bremskraftverstärker der eingangs genannten Art bekannt, der zusammen mit dem angeschlossenen Hauptbremszylinder eine Einheit bildet. Zwar ist hier eine Trennung zwischen der Spindelschraube und der Kolbenstange vorgesehen, so dass bei einem Abschalten der motorischen Unterstützung der Rotor nicht mehr zwangsweise mitgedreht wird. Um den Primärkolben zu betätigen, ist dieser jedoch mit einem Absatz versehen, gegen den eine integral mit der Spindelschraube ausgebildete Hülse anschlägt. Durch die spezielle Anpassung lässt sich der Hauptbremszylinder nicht ohne weiteres mit einem anderen, beispielsweise einem unterdruckgesteuerten Bremskraftverstärker koppeln. Die Schnittstellengestaltung zwischen dem Hauptbremszylinder und Bremskraftverstärker ist daher im Vergleich zu der in DE 103 27 553 A1 vorgeschlagenen Lösung nicht optimal. Furthermore, it is off DE 199 39 950 A1 an electromechanical brake booster of the type mentioned above, which forms a unit together with the connected master cylinder. Although here is a separation between the spindle screw and the piston rod provided so that when switching off the motor support the rotor is no longer forcibly rotated. In order to operate the primary piston, however, this is provided with a shoulder against which an integrally formed with the spindle screw sleeve abuts. Due to the special adaptation, the master brake cylinder can not easily be coupled with another, for example, a vacuum-controlled brake booster. The interface design between the master cylinder and brake booster is therefore compared to the in DE 103 27 553 A1 proposed solution is not optimal.

Durch die Anordnung eines Mitnehmers an der Kolbenstange, d.h. im Bereich des Bremskraftverstärkers und nicht im Bereich des Hauptbremszylinders lassen sich derartige Probleme jedoch beheben. By the arrangement of a driver on the piston rod, i. However, such problems can be eliminated in the region of the brake booster and not in the region of the master brake cylinder.

Beim Anlaufen der Spindel gegen eine Mitnehmerfläche kann es unter Umständen zu einem zu harten Aufprall kommen, der Schwingungen im Hydrauliksystem verursacht. Diese können als Druck gemessen über den Elektromotor wiederum rückgekoppelt werden. When starting the spindle against a driving surface may lead to a hard impact under certain circumstances, causing vibrations in the hydraulic system. These can be fed back as pressure measured via the electric motor.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem elektromechanischen Bremskraftverstärker nach dem deutschen Patent Nr. 103 27 553 das Entstehen von Schwingungen im Hydrauliksystem zu unterdrücken. The invention is therefore based on the object, in an electromechanical brake booster after the German Patent No. 103 27 553 to suppress the occurrence of vibrations in the hydraulic system.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein elektromechanischer Bremskraftverstärker mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 vorgeschlagen, der sich dadurch auszeichnet, dass zwischen der Spindelschraube und dem Mitnehmer der Kolbenstange Feder- und/oder Dämpferelemente vorgesehen oder deren Kontaktbereich federelastisch und/oder dämpfend ausgebildet ist.To solve this problem, an electromechanical brake booster with the features of claim 1 is proposed, which is characterized in that between the spindle screw and the driver of the piston rod spring and / or damper elements provided or their contact area is designed to be resilient and / or damping.

Hierdurch wird auf einfache Weise das Einstehen von Schwingungen und Geräuschen im System verhindert.As a result, the presence of vibrations and noise in the system is prevented in a simple manner.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the claims.

So kann zwischen der Spindelschraube und dem Mitnehmer ein Feder- und/oder Dämpferelement aus einem Elastomermaterial angeordnet werden, das beispielsweise als Unterlegscheibe oder Distanzring aus Gummi oder Kunststoff ausgebildet ist.Thus, a spring and / or damper element made of an elastomeric material can be arranged between the spindle screw and the driver, which is formed for example as a washer or spacer ring made of rubber or plastic.

Auch kann zwischen der Spindelschraube und dem Mitnehmer eine Feder vorgesehen werden. Gegebenenfalls wird neben der Feder ein zusätzliches Dämpfungsglied angeordnet.Also, a spring can be provided between the spindle screw and the driver. Optionally, an additional attenuator is arranged in addition to the spring.

Alternativ kann der Kontaktbereich auch so gestaltet werden, dass elastische und/oder dämpfende Eigenschaften durch die Materialauswahl und/oder Formgebung der Spindelschraube und/oder des Mitnehmers erzielt werden. Alternatively, the contact region can also be designed so that elastic and / or damping properties are achieved by the material selection and / or shaping of the spindle screw and / or the driver.

Durch diese Maßnahmen wird die Modularisierung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers nicht beeinträchtigt. Damit kann in der Serienfertigung von Kraftfahrzeugen, unabhängig vom ausgewählten Verbrennungsmotor, der gleiche Hauptbremszylinder mit anschließendem Bremssystem eingesetzt werden. Bei Motoren, die keinen ausreichenden Unterdruck erzeugen, lässt sich anstelle eines mit Unterdruck arbeitenden Bremskraftverstärkers der erfindungsgemäße, elektromechanische Bremskraftverstärker einbauen, ohne dass dies mit einem zusätzlichen Anpassungsaufwand verbunden wäre. Der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker ist ohne weiteres an herkömmliche Hauptbremszylinder anschließbar. These measures do not affect the modularization of the electromechanical brake booster. This can be used in series production of motor vehicles, regardless of the selected internal combustion engine, the same master cylinder with subsequent braking system. In engines that do not generate sufficient negative pressure, instead of a working with vacuum brake booster, the inventive, electromechanical brake booster can be installed without this would be associated with an additional adjustment effort. The brake booster according to the invention is readily connectable to conventional master cylinder.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in: The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. The drawing shows in:

1 eine schematische Längsschnittansicht eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers nach der Erfindung im Verbund mit einem an sich bekannten Bremssystem, 1 a schematic longitudinal sectional view of an electromechanical brake booster according to the invention in conjunction with a brake system known per se,

2 eine Darstellung der Regelung des Elektromotors des elektromechanischen Bremskraftverstärkers, 2 a representation of the control of the electric motor of the electromechanical brake booster,

3 eine Detailansicht des Mitnehmers aus 1, 3 a detailed view of the driver from 1 .

4 eine Detailansicht einer zweiten Ausgestaltungsform des Mitnehmers, 4 a detailed view of a second embodiment of the driver,

5 eine Detailansicht einer dritten Ausgestaltungsform des Mitnehmers, und in 5 a detailed view of a third embodiment of the driver, and in

6 eine Detailansicht einer vierten Ausgestaltungsform des Mitnehmers. 6 a detailed view of a fourth embodiment of the driver.

Das Ausführungsbeispiel in 1 zeigt einen elektromechanischen Bremskraftverstärker 1 im Einbauzustand zwischen einem Bremspedal 2 und einem Tandem-Hauptbremszylinder 3. Dabei weist der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 eine durchgängige Kolbenstange 4 zur direkten Verbindung des Bremspedals 2 mit einem Primärkolben 5 des Hauptbremszylinders 3 auf.The embodiment in 1 shows an electromechanical brake booster 1 when installed between a brake pedal 2 and a tandem master cylinder 3 , In this case, the electromechanical brake booster 1 a continuous piston rod 4 for direct connection of the brake pedal 2 with a primary piston 5 of the master cylinder 3 on.

Weiterhin weist der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 einen bürstenfreien elektrischen Motor 6 mit einem Stator 7 und einem Rotor 8 auf, die jeweils in der Art einer Hülse konzentrisch um die Kolbenstange 4 angeordnet sind, so dass sich ein geringer Außendurchmesser ergibt. Zur Übertragung der Antriebskraft des Motors auf die Kolbenstange dient ein Rot-Trans-Getriebe, wie z. B. eine Kugelumlaufspindel oder einen Rollen-Gewindetrieb. Auf ein Zwischengetriebe wird dabei verzichtet. Vielmehr treibt der Elektromotor 6 das Rot-Trans-Getriebe direkt an.Furthermore, the electromechanical brake booster 1 a brushless electric motor 6 with a stator 7 and a rotor 8th on, each in the manner of a sleeve concentrically around the piston rod 4 are arranged so that there is a small outer diameter. To transmit the driving force of the motor to the piston rod is a red-trans-transmission, such. B. a ball screw or a roller screw drive. On an intermediate gear is omitted. Rather, the electric motor is driving 6 the red-trans gearbox directly to.

Dessen koaxial zu der Kolbenstange 4 angeordneter Spindeltrieb umfasst eine drehfest gelagerte, jedoch axial bewegbare Spindelschraube 9, die über den Rotor 8 des Motors 6 angetrieben ist. Bei einer Aktivierung des Motors 6 zur Bremskraftverstärkung läuft die Spindelschraube 9 gegen einen Mitnehmer 10 an. Der Mitnehmer 10 ist an seiner zu der Kolbenstange 4 weisenden Seite konvex ausgebildet, um Winkelbewegungen der Kolbenstange 4 in Abhängigkeit des Pedalwegs auszugleichen.Its coaxial with the piston rod 4 arranged spindle drive comprises a rotatably mounted, but axially movable spindle screw 9 passing over the rotor 8th of the motor 6 is driven. When the motor is activated 6 For the brake booster the spindle screw runs 9 against a driver 10 at. The driver 10 is at its to the piston rod 4 facing side convex to angular movements of the piston rod 4 compensate for the pedal travel.

Im Verstärkerbetrieb drückt die Spindelschraube 9 auf den an der Kolbenstange 4 vorgesehenen Mitnehmer 10 und damit die Kolbenstage 4 und das Bremspedal 2 in Richtung des Hauptbremszylinders 3, d. h. in 1 nach links. Dazu wird die vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft mit einem Kraftsensor 11 an der Kolbenstange 4 gemessen. In Abhängigkeit der erfassten Kraft werden die Spulen des Stators 7 des Elektromotors 6 bestromt. Infolgedessen beginnt der Rotor 8, der hier mit Permanentmagneten versehen ist, zu rotieren. Über die mit dem Rotor 8 fest verbundene oder auch einstückig ausgebildete Außenhülse 12 und Kugeln 13 des Kugelspindeltriebs bewegt sich die Spindelschraube 9 in einer Translationsbewegung in Richtung auf den Tandem-Hauptbremszylinder 3 zu. Die Spindelschraube 9 ist dazu rotationsfest, jedoch translationsfrei gegenüber dem Aufbau gelagert. Sobald die Spindelschraube 9 den innerhalb der Außenhülse 12 auf der Kolbenstange 4 angeordneten Mitnehmer 10 berührt, drückt sie diesen zusammen mit der Fußkraft der Kolbenstange 4 in Richtung des Primärzylinders 5. Ein Schwimmkolben 14 überträgt in bekannter Weise den Druck vom Primärkreis in den Sekundärkreis des Bremssystems. An die zugehörigen Ausgänge 15 und 16 des Tandem-Hauptbremszylinders 3 ist eine bekannte ESP-Hydraulikeinheit 17, wie z. B. das System 8.0 der Fa. Bosch angeschlossen. Die ESP-Hydraulikeinheit 17 umfasst einen Drucksensor 18, mit dem der an ihrem Einlass anliegenden Vordruck erfasst wird.In amplifier mode, the spindle screw presses 9 on the at the piston rod 4 provided driver 10 and thus the piston days 4 and the brake pedal 2 in the direction of the master cylinder 3 ie in 1 to the left. For this purpose, the driver applied pedal force with a force sensor 11 on the piston rod 4 measured. Depending on the detected force, the coils of the stator 7 of the electric motor 6 energized. As a result, the rotor starts 8th , which is provided here with permanent magnets to rotate. About with the rotor 8th firmly connected or integrally formed outer sleeve 12 and bullets 13 of the ball screw drive moves the spindle screw 9 in a translational movement in the direction of the tandem master cylinder 3 to. The spindle screw 9 is rotationally fixed, but stored without translation to the structure. Once the spindle screw 9 within the outer sleeve 12 on the piston rod 4 arranged driver 10 touches it pushes it together with the foot force of the piston rod 4 in the direction of the primary cylinder 5 , A floating piston 14 transfers in known manner the pressure from the primary circuit in the secondary circuit of the brake system. To the associated outputs 15 and 16 of the tandem master cylinder 3 is a well-known ESP hydraulic unit 17 , such as B. the system 8.0 Fa. Bosch connected. The ESP hydraulic unit 17 includes a pressure sensor 18 with which the pre-pressure applied to its inlet is detected.

Sollte der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 nicht arbeiten oder stromlos werden, kann der Fahrer mit seinem Fuß die Bremse allein betätigen. Da der Mitnehmer 10 lediglich Druckkräfte überträgt, stört der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 hierbei nicht. Should the electromechanical brake booster 1 not working or de-energized, the driver can press the brake with his foot alone. Because the driver 10 transmits only compressive forces, disturbs the electromechanical brake booster 1 not here.

Im Gegensatz zu Unterdruck-Bremskraftverstärkern arbeitet der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 auch dann, wenn der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist. In diesem Fall erhält er seine elektrische Energie aus der Starterbatterie. In contrast to vacuum brake boosters, the electromechanical brake booster works 1 even if the combustion engine is switched off. In this case, he receives his electrical energy from the starter battery.

Um ein stets sicheres Reduzieren des Bremsdrucks auf Null zu ermöglichen, ist der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 bzw. dessen Getriebe selbsthemmungsfrei ausgebildet. Andernfalls würde bei einem Stromausfall im Bremsbetrieb der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 in der Position beim Stromausfall verharren und weiterhin Bremsdruck aufbauen. Dementsprechend ist der Spindeltrieb so ausgelegt, dass bereits durch den hydraulischen Gegendruck und/oder eine Pedalrückholfeder eine ausreichende Rückstellkraft aufgebaut wird, welche den elektromechanischen Bremskraftverstärker 1 in die Nulllage zurückfährt. Es kann jedoch auch eine zusätzliche Rückholfeder am Bremskraftverstärker 1 vorgesehen werden.To enable always safe reducing the brake pressure to zero, is the electromechanical brake booster 1 or its transmission formed self-locking. Otherwise, in the event of a power failure in braking mode, the electromechanical brake booster would 1 remain in position during power failure and continue to build up brake pressure. Accordingly, the spindle drive is designed so that already by the hydraulic back pressure and / or a pedal return spring sufficient restoring force is built up, which the electromechanical brake booster 1 moves back to zero position. However, it can also be an additional return spring on the brake booster 1 be provided.

Um bei einer Betätigung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 1 einen zu harten Aufprall der Spindelschraube 9 auf den Mitnehmer 10 zu vermeiden, ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen diesen ein Element 30 mit federelastischen und/oder dämpfenden Eigenschaften vorgesehen. Hierdurch wird das Entstehen unerwünschter Schwingungen im Hydrauliksystem sowie deren Rückkopplung über die weiter unten erläuterten Sensoren und den Elektromotors 6 vermieden. To when actuating the electromechanical brake booster 1 too hard impact of the spindle screw 9 on the driver 10 to avoid is in the embodiment shown here between these an element 30 provided with resilient and / or cushioning properties. As a result, the occurrence of unwanted vibrations in the hydraulic system and their feedback via the below-explained sensors and the electric motor 6 avoided.

In einfachster Ausgestaltung kann das Feder- und/oder Dämpferelement 30 zwischen der Spindelschraube 9 und dem Mitnehmer 10 der Kolbenstange 4 als Ring oder Scheiben aus einem Elastomermaterial, beispielsweise Gummi oder Kunststoff ausgebildet werden. Zweckmäßigerweise wird man das Feder- und/oder Dämpferelement 30 an der Spindelschraube 9 oder dem Mitnehmer 10 befestigen. 3 zeigt dies beispielhaft anhand eines an den Mitnehmer 10 anvulkanisierten Gummirings 31.In the simplest embodiment, the spring and / or damper element 30 between the spindle screw 9 and the driver 10 the piston rod 4 be formed as a ring or discs of an elastomeric material, such as rubber or plastic. Appropriately, one becomes the spring and / or damper element 30 at the spindle screw 9 or the driver 10 Fasten. 3 shows this example with reference to one of the driver 10 vulcanised rubber ring 31 ,

Denkbar ist auch, zwischen der Spindelschraube 9 und dem Mitnehmer 10 eine Feder, beispielsweise eine Tellerfeder 32 einzugliedern (vgl. 4). Zur Verbesserung der Dämpfungseigenschaften kann zusätzlich ein Dämpfungsglied vorgesehen werden. It is also conceivable between the spindle screw 9 and the driver 10 a spring, for example a plate spring 32 to incorporate (cf. 4 ). To improve the damping properties, an attenuator can additionally be provided.

Weiterhin kann zur Anschlagsdämpfung die Spindelschraube 9 und/oder der Mitnehmer 10' zumindest im Kontaktbereich mit einer elastischen Beschichtung 33 versehen sein, wie dies in 5 angedeutet ist. Furthermore, the spindle screw can be used for impact damping 9 and / or the driver 10 ' at least in the contact area with an elastic coating 33 be provided, as in 5 is indicated.

Alternativ hierzu besteht die Möglichkeit, den Mitnehmer 10 oder auch die Spindelschraube 9 aus einem Material zu fertigen, das entsprechende Feder- und Dämpfungseigenschaften besitzt (vgl. 6). Alternatively, there is the possibility of the driver 10 or the spindle screw 9 made of a material that has appropriate spring and damping properties (see. 6 ).

Auch über die Formgebung der Kontaktbereiche an dem Mitnehmer 10 und/oder der Spindelschraube 9 lassen sich Feder- und Dämpfungseffekte erzielen und unerwünschte Schwingungen oder Geräuschbildung vermeiden. Also on the shape of the contact areas on the driver 10 and / or the spindle screw 9 can achieve spring and damping effects and avoid unwanted vibrations or noise.

Für den Motor können anstelle des oben erläuterten Motors auch ein bürstenloser Gleichstrommotor, ein Drehstrommotor, ein Asynchronmotor, ein Schrittmotor oder ein konventioneller Gleichstrommotor verwendet werden. Zur Bestimmung der durch den Motor erzeugten Verstärkung wird als Systemeingangsgröße zunächst die Information benötigt, wie stark der Fahrer ohne Hilfe der Verstärkung bremsen möchte. Hierzu kann im Prinzip der Pedalweg oder die Pedalkraft des Bremspedals gemessen werden. Bevorzugt wird man die Pedalkraft auswählen, weil durch die feste Verbindung des Pedals 2 mit der Kolbenstange 4 der Pedalweg immer die Verschiebung aus Fußkraft und Verstärkerkraft repräsentieren würde. Auch wäre bei Ausfall eines hydraulischen Kreises des Tandem-Hauptbremszylinders 3 das Pedal 2 nach vorne verschwenkt und würde fälschlicherweise einen Bremswunsch des Fahrers signalisieren. For the motor, instead of the above-mentioned motor, a brushless DC motor, a three-phase motor, an asynchronous motor, a stepping motor or a conventional DC motor may also be used. In order to determine the amplification produced by the engine, the information needed first of all as information about how much the driver would like to brake without the assistance of the amplification is input as a system input variable. For this purpose, in principle, the pedal travel or the pedal force of the brake pedal can be measured. Preferably, one will select the pedal force, because by the firm connection of the pedal 2 with the piston rod 4 the pedal travel would always represent the displacement of foot force and amplifier power. Also would be in case of failure of a hydraulic circuit of the tandem master cylinder 3 the pedal 2 pivoted forward and would falsely signal a braking request from the driver.

Für einen reinen Vorsteuerbetrieb wird ein festes Verhältnis aus Fußkraft FF und Verstärkerkraft FV vorgegeben. Dazu wird z. B. der Strom i des Elektromotors 6 proportional zur Fahrerfußkraft FF eingestellt. Wie unten noch näher erläutert wird, kann der Proportionalitätsfaktor k in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und/oder der Beladung verändert werden. Er muss nicht notwendigerweise konstant sein, sondern kann bei hohen Pedalkräften oder hohen Pedalgeschwindigkeiten erhöht werden, wie z. B. bei einer Panikbremsung oder mit einem Bremsassistent. For a pure pre-control operation, a fixed ratio of foot force F F and gain force F V is given. This is z. B. the current i of the electric motor 6 adjusted in proportion to the driver's foot force F F. As will be explained in more detail below, the proportionality factor k can be changed as a function of the speed and / or the loading. It does not necessarily have to be constant, but can be increased at high pedal forces or high pedal speeds, such. B. in a panic braking or with a brake assistant.

Alternativ kann an dem elektromechanischen Bremskraftverstärker 1 auch eine Kraftregelung vorgesehen werden, wie dies in 2 dargestellt ist. In diesem Fall wird ein weiterer Sensor benötigt, der die Ist-Summenkraft FIst aus Fußkraft FF und Verstärkerkraft FV misst, oder aber nur die Verstärkerkraft FV allein. Bevorzugt wird hierzu das Signal des Vordrucksensors 18 der ESP-Einheit 17 verwendet, dessen gemessener Druck proportional zur Ist-Summenkraft FIst ist. Aus Sicherheitsgründen kann zwecks Redundanz im zweiten Bremskreis ebenfalls ein Bremsdrucksensor eingebaut sein, auf den bei Ausfall des ersten Kreises zurückgegriffen wird. Alternatively, at the electromechanical brake booster 1 also be provided a force control, as in 2 is shown. In this case, another sensor is needed which measures the actual sum force F actual from foot force F F and amplifier force F V , or only the amplifier force F V alone. For this purpose, the signal of the admission pressure sensor is preferred 18 the ESP unit 17 used, the measured pressure is proportional to the actual sum force F Ist . For safety reasons, for the purpose of redundancy in the second brake circuit also a brake pressure sensor may be installed, which is used in case of failure of the first circle.

Bei der Regelung wird die Fußkraft FF des Fahrers mit dem Sensor 11 gemessen. Diese wird mit einem gegebenenfalls variablen Verstärkungsfaktor k bzw. k(v) multipliziert. Die Summe aus Fahrerfußkraft FF und Verstärkungskraft FV ist der Regelungssollwert FSoll. Istwert ist die tatsächliche Summenkraft FIst oder eine aus dem ESP-Vordruck errechnete Kraft. Aus beiden kann die Regeldifferenz bestimmt werden. Die elektrische Leistung des Elektromotors 6 wird über einen Regler 19 gemäß der Regeldifferenz geregelt.In the regulation, the foot force F F of the driver with the sensor 11 measured. This is multiplied by an optionally variable amplification factor k or k (v). The sum of driver's foot force F F and boosting force F V is the control setpoint F setpoint . Actual the actual sum force F is or calculated from the ESP-form power. From both the control difference can be determined. The electric power of the electric motor 6 is via a regulator 19 regulated according to the rule difference.

Die Bremskraftverstärkung k ist im Vorsteuerbetrieb und im Regelungsbetrieb variabel möglich. So kann beispielsweise in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit bei hohen Fahrgeschwindigkeiten eine hohe Verstärkung k(v) eingestellt werden. Damit erhält der Fahrer das Gefühl einer kräftig zupackenden, gut verzögernden Bremse. Bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten, insbesondere beim Parkieren, kann die Verstärkung k(v) verringert werden, um die Feindosierbarkeit für den Fahrer zu verbessern. Etwaige Fehler in der Bremsanlage können durch eine leichte Verringerung des Verstärkungsfaktors (z. B. von 5 auf 4) dem Fahrer angezeigt werden. Er wird dies dadurch bemerken, dass er für die gleiche Abbremsung eine höhere Pedalkraft aufbringen muss. Alternativ kann der Verstärkungsfaktor k leicht pulsieren.The brake booster k is variably possible in pilot control operation and in control operation. Thus, for example, depending on the driving speed at high driving speeds, a high gain k (v) can be set. This gives the driver the feeling of a powerful, well-decelerating brake. At low driving speeds, especially when parking, the gain k (v) may be reduced to improve the driver's ability to fine tune. Any faults in the brake system can be indicated to the driver by a slight reduction in the gain factor (eg from 5 to 4). He will notice this by having to apply a higher pedaling force for the same deceleration. Alternatively, the gain k may easily pulsate.

Der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 kann außerdem als komfortable Fremdkraftbremsanlage benutzt werden, d. h. der Elektromotor 6 kann eine Bremsung auslösen und regeln, ohne dass der Fahrer das Bremspedal überhaupt betätigt. Unabhängig von der Betätigung durch den Fahrerfuß kann durch eine erhöhte oder verringerte Verstärkung k der Gesamtbremsdruck stufenlos erhöht oder abgesenkt werden. Die Verstärkung k kann im Minimalfall auf Null abgesenkt werden, da bei einer negativen Kraft der Spindelschraube 9 diese vom Mitnehmer 10 abhebt und Zugkräfte nicht übertragen werden. Alle Bremszusatzfunktionen einer EHB, die mit einer konventionellen Bremsanlage aus technischen oder Komfortgründen nicht darstellbar sind, sind hier darstellbar, solange nicht, wie beim ESP, in die Bremskraftverteilung zwischen den einzelnen Rädern LR, RF, LF und RR eingegriffen wird, sondern lediglich eine globale Vorgabe des Bremsdrucks für alle vier Räder LR, RF, LF und RR erwünscht ist. Insbesondere sind komfortabel darstellbar:

  • – ein Smart-Stop (Verringerung des Bremsrucks beim Übergang in den Stillstand),
  • – ein Trockenbremsen der Bremsen bei Nässe, und
  • – eine Anfahrhilfe/Drive-Off-Assist am Berg.
The electromechanical brake booster 1 Can also be used as a comfortable power brake system, ie the electric motor 6 can trigger and regulate a brake without the driver pressing the brake pedal at all. Regardless of the operation by the driver's foot can be continuously increased or decreased by an increased or reduced gain k of the total brake pressure. The gain k can be lowered to zero in the minimum case, since with a negative force of the spindle screw 9 this from the driver 10 lifts and pulling forces are not transferred. All auxiliary brake functions of an EHB that can not be displayed with a conventional brake system for technical or comfort reasons can be represented here, as long as the ESP does not intervene in the braking force distribution between the individual wheels LR, RF, LF and RR, but only a global one Preset the brake pressure for all four wheels LR, RF, LF and RR is desired. In particular, it is easy to display:
  • - a smart stop (reduction of the braking pressure during the transition to standstill),
  • - a dry braking of the brakes in wet conditions, and
  • - A traction help / drive-off assist on the mountain.

Der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 kann beim ESP-Eingriff bei niedrigen Temperaturen die erhöhte Viskosität der Bremsflüssigkeit ausgleichen wie bislang ein aktiver Bremskraftverstärker bei dem System ESP MK20 von Conti-Teves. Alternativ kann die Vorladepumpe einer Bosch 5.7 ersetzt werden, ohne dass es zu Performanceeinbußen kommt. Durch geschickte Ansteuerung der Einlass- und Auslassventile im ESP kann der Eingriff auf ausgewählte Räder beschränkt werden.The electromechanical brake booster 1 can compensate for the increased viscosity of the brake fluid when ESP intervention at low temperatures as previously an active brake booster in the ESP MK20 system from Conti-Teves. Alternatively, the precharge pump of a Bosch 5.7 can be replaced without sacrificing performance. Through skillful control of the intake and exhaust valves in the ESP, the intervention on selected wheels can be limited.

Auch kann z. B. bei Beladung oder im Gespannbetrieb die Verstärkung k erhöht werden. Damit ist gegenüber dem leeren Fahrzeug durch eine reine Vorsteuerung in Abhängigkeit von der geschätzten Masse des Fahrzeugs bzw. des Zuges immer die gleiche Pedalkraft-Verzögerungs-Funktion darstellbar.Also, z. B. when loading or in the team operation, the gain k can be increased. Thus, compared to the empty vehicle by a pure feedforward control in dependence on the estimated mass of the vehicle or train always the same pedal force delay function can be displayed.

Viele Funktionen einer EHB sind darstellbar, ohne dass deren Pumpen-Speicher-Einheit benötigt wird. Auch werden keine analogisierten Ventile mit Raddrucksensoren an jedem Rad benötigt. Die notwendige Druckregelung kann über eine Regelung des mit dem Sensor 18 gemessenen ESP-Vordrucks erfolgen. Hierbei wird die Verstärkerkraft so eingeregelt, dass der vom Verstärker und Fahrerfuß erzeugte Vordruck so groß ist, dass er dem Maximum aller vier gewünschten Raddrücke entspricht. An den drei übrigen Rädern können über ein Druckmodell geregelt durch Takten ihrer Ventile geringere Raddrücke eingestellt werden. Many functions of an EHB can be displayed without the need for its pump storage unit. Also, no analogized valves with wheel pressure sensors are needed on each wheel. The necessary pressure control can be controlled by the sensor 18 measured ESP form. Here, the amplifier power is adjusted so that the form generated by the amplifier and driver's foot is so large that it corresponds to the maximum of all four desired wheel pressures. At the three remaining wheels can be adjusted via a pressure model controlled by clocking their valves lower wheel pressures.

Der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 ermöglicht es weiterhin, das Bremssystem bei einem Frontalcrash künstlich nachgiebig zu machen. Dazu kann, ausgelöst durch einen Crashsensor 22, z. B. einen Airbagsensor, durch den elektromechanischen Bremskraftverstärker 1 Druck im Bremssystem aufgebaut werden. Bei einem Unfall werden die Kolbenstange 4 und das Bremspedal 2 nach vorne gezogen. Das Pedal 2 gibt für den Fahrerfuß damit nach und kann die Verletzungsschwere am Bein reduzieren. Zusätzlich wird das Fahrzeug künstlich und über den eigentlichen Unfall hinaus weiter verzögert, um das Risiko eventueller Sekundärkollisionen zu vermindern. Der Druck kann anschließend über eine Rampe wieder abgebaut werden, so dass sich das Pedal 2 langsam wieder in seine Nulllage zurückbewegt. The electromechanical brake booster 1 also makes it possible to make the braking system artificially yielding in a frontal crash. This can be triggered by a crash sensor 22 , z. B. an airbag sensor, through the electromechanical brake booster 1 Pressure to be built in the brake system. In an accident, the piston rod 4 and the brake pedal 2 pulled forward. The pedal 2 gives way to the driver's foot and can reduce the severity of injury to the leg. In addition, the vehicle is artificially delayed further beyond the actual accident in order to reduce the risk of possible secondary collisions. The pressure can then be reduced again via a ramp, so that the pedal 2 slowly moved back to its zero position.

Durch eine leicht geänderte Verbohrung innerhalb der ESP-Einheit 17 können in diesem Betriebszustand die Niederdruckspeicher 24 der ESP-Einheit 17 als zusätzliche Elastizitäten mit benutzt werden. Die Bremsflüssigkeit wird so leichter verdrängt, wodurch das Bremspedal weiter nach vorn schwenkt. Through a slightly changed bore within the ESP unit 17 can in this operating condition, the low-pressure accumulator 24 the ESP unit 17 to be used as additional elasticities. The brake fluid is displaced more easily, causing the brake pedal continues to pivot forward.

Die Ansteuerung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 1 kann vom ESP-Steuergerät direkt erfolgen, oder aber auch mittels eines eigenen Bremskraftverstärker-Steuergeräts 23. Vorzugsweise werden die notwendigen Berechnungen zur Ansteuerung des Elektromotors 6 von einem der Prozessoren des ESP-Steuergeräts vorgenommen.The control of the electromechanical brake booster 1 can be done directly from the ESP control unit or by means of a separate brake booster control unit 23 , Preferably, the necessary calculations for driving the electric motor 6 made by one of the processors of the ESP controller.

Ein wesentlicher Vorteil des erläuterten elektromechanischen Bremskraftverstärkers 1 besteht unter anderem darin, dass dieser keine Modifikationen an den bisher verwendeten Bremssystemen erfordert. Eingriffe in die Hydraulik sind nicht nötig. Der erläuterte Bremskraftverstärker 1 ist als Modul an herkömmliche Hauptbremszylinder anschließbar. Er ist in seinen Außenabmessungen kompakt und weist einen einfachen Aufbau auf. Zudem zeichnet sich dieser durch ein in Hinblick auf Geräuschemissionen und Rückkopplungseffekte gutes Betriebsverhalten aus. A significant advantage of the described electromechanical brake booster 1 consists, inter alia, that this does not require any modifications to the braking systems previously used. Interventions in the hydraulics are not necessary. The illustrated brake booster 1 is connectable as a module to conventional master cylinder. It is compact in its external dimensions and has a simple structure. In addition, this is characterized by a good operating behavior with regard to noise emissions and feedback effects.

Jedoch ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst alle in den Patentansprüchen angegeben Ausgestaltungen. However, the invention is not limited to the illustrated embodiment, but includes all stated in the claims embodiments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
elektromechanischer Bremskraftverstärker  electromechanical brake booster
22
Bremspedal brake pedal
33
Hauptbremszylinder Master Cylinder
44
Kolbenstange piston rod
55
Primärkolben primary piston
66
Motor engine
77
Stator stator
88th
Rotor rotor
99
Spindelmutter spindle nut
10, 10'10, 10 '
Mitnehmer takeaway
11 11
Kraftsensorforce sensor
12 12
Außenhülseouter sleeve
1313
Kugel Bullet
1414
Sekundärkolben secondary piston
1515
Ausgang des ersten Bremskreises Output of the first brake circuit
1616
Ausgang des zweiten Bremskreises Output of the second brake circuit
1717
Bremssystem mit ESP (elektronischem Stabilitätsprogramm) Brake system with ESP (electronic stability program)
1818
Vordrucksensor form sensor
1919
Regler regulator
2121
Pedalrückholfeder pedal return spring
2222
Crashsensor crash sensor
2323
Steuergerät control unit
24 24
NiederdruckspeicherLow-pressure accumulator
3030
Feder- und/oder Dämpferelement Spring and / or damper element
3131
Gummiring rubber ring
3232
Tellerfeder Belleville spring
33 33
elastische Beschichtungelastic coating
FF F F
Fußkraft foot force
FV F V
Verstärkungskraft boosting force
FSoll F target
Soll-Summenkraft Target total force
FIst F is
Ist-Summenkraft Actual total force
ii
Strom electricity
k k
Verstärkungsfaktorgain
k(v)k (v)
Verstärkungsfaktor (fahrgeschwindigkeitsabhängig) Gain factor (driving speed dependent)
vv
Fahrgeschwindigkeit driving speed

Claims (10)

Elektromechanischer Bremskraftverstärker gemäß Patent Nr. 103 27 553, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Spindelschraube (9) und dem Mitnehmer (10) der Kolbenstange (4) eines oder mehrere Feder- und/oder Dämpferelemente (30) vorgesehen sind oder deren Kontaktbereich federelastisch und/oder dämpfend ausgebildet ist.Electromechanical brake booster according to Patent No. 103 27 553, characterized in that between the spindle screw ( 9 ) and the driver ( 10 ) of the piston rod ( 4 ) one or more spring and / or damper elements ( 30 ) are provided or the contact area is formed resilient and / or damping. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Feder- und/oder Dämpferelement (30) ein Ring (31) aus einem Elastomermaterial vorgesehen ist.Electromechanical brake booster according to claim 1, characterized in that as a spring and / or damper element ( 30 ) a ring ( 31 ) is provided of an elastomeric material. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Spindelschraube (9) und dem Mitnehmer (10) der Kolbenstange (4) eine Feder vorgesehen ist.Electromechanical brake booster according to claim 1 or 2, characterized in that between the spindle screw ( 9 ) and the driver ( 10 ) of the piston rod ( 4 ) A spring is provided. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine Tellerfeder (32) ist.Electromechanical brake booster according to claim 3, characterized in that the spring is a plate spring ( 32 ). Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Feder ein zusätzliches Dämpfungsglied vorgesehen ist.Electromechanical brake booster according to claim 3 or 4, characterized in that in addition to the spring, an additional attenuator is provided. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelschraube (9) und/oder der Mitnehmer (10) im Kontaktbereich mit einem elastischen Material (33) beschichtet sind.Electromechanical brake booster according to one of claims 1 to 5, characterized in that the spindle screw ( 9 ) and / or the driver ( 10 ) in the contact area with an elastic material ( 33 ) are coated. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (10) aus einem Kunststoff besteht.Electromechanical brake booster according to one of claims 1 to 5, characterized in that the driver ( 10 ) consists of a plastic. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelschraube (9) aus einem Kunststoff besteht. Electromechanical brake booster according to one of claims 1 to 7, characterized in that the spindle screw ( 9 ) consists of a plastic. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich des Mitnehmers (10) eine federelastische und/oder dämpfende Formgebung aufweist.Electromechanical brake booster according to one of claims 1 to 8, characterized in that the contact region of the driver ( 10 ) has a resilient and / or damping shape. Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich der Spindelschraube (9) eine federelastische und/oder dämpfende Formgebung aufweist.Electromechanical brake booster according to one of claims 1 to 9, characterized in that the contact region of the spindle screw ( 9 ) has a resilient and / or damping shape.
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