DE102007016861A1 - Brake booster for use in power braking system of vehicle i.e. passenger car, has lever arrangement designed such that pedal force and auxiliary force produced at two coupling points produce brake force at third coupling point - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und von einem korrespondierenden Hilfskraftbremssystem für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 8.The Invention is based on a brake booster for a vehicle according to the preamble of the independent claim 1 and a corresponding auxiliary power brake system for a Vehicle according to the preamble of the independent claim 8th.
Durch die Definition Brake-by-Wire-Bremssystem wird ein so genanntes Fremdkraftbremssystem beschrieben, bei dem ohne eine direkte Übertragung der Muskelkraft des Fahrers auf das bremsmomenterzeugende Element mit einem Bremskraftverstärker das erforderliche Bremsmoment erzeugt wird. Bremsanlagen, bei denen die Fußkraft zusätzlich zu einer von einem Bremskraftverstärker erzeugten Verstärkungskraft eingesetzt wird, sind so genannte Hilfskraftbremsanlagen, die im Pkw-Sektor zu den meist verbreiteten Bremsanlagen gehören.By the definition brake-by-wire braking system becomes a so-called power-assisted braking system described in which without a direct transfer of Muscle force of the driver on the braking torque generating element with a brake booster the required braking torque is produced. Braking systems in which the foot force in addition to an amplifying force generated by a brake booster are used, so-called auxiliary power brake systems that are in Passenger car sector among the most widely used brake systems.
Ein
herkömmliches Hilfskraftbremssystem mit einem elektromechanischen
Bremskraftverstärker wird beispielsweise in der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Übertragungsvorrichtung als Hebelanordnung ausgeführt ist, wobei ein erstes Hebelende über einen ersten Hebelarm und einen ersten Kopplungspunkt mit einer Kopplungsstange gekoppelt ist und über einen dritten Hebelarm und einen dritten Kopplungspunkt mit einem Kolben eines Hauptbremszylinders gekoppelt ist, und ein zweites Hebelende über einen zweiten Hebelarm und einen zweiten Kopplungspunkt mit einem Energiespeicherelement gekoppelt ist. Die Hebelanordnung ist so ausgeführt, dass die von einem Bremspedal am ersten Kopplungspunkt erzeugte Pedalkraft und die vom Energiespeicherelement am zweiten Kopplungspunkt erzeugte zusätzliche Hilfskraft korrespondierend mit den Hebelgesetzen am dritten Kopplungspunkt gemeinsam eine Bremskraft erzeugen, die auf den Kolben des Hauptbremszylinders wirkt, um im Hauptbremszylinder einen Bremsdruck aufzubauen und/oder abzubauen. Über die Kopplungsstange wird das Bremspedal mit dem Kolben des Hauptbremszylinders gekoppelt, um die am Bremspedal wirkende Pedalkraft zu übertragen. Zudem wird die Übertragungsvorrichtung zur Bremskraftverstärkung von einem Antriebselement, vorzugsweise einem Elektromotor, angetrieben. Aufgrund der erfindungsgemäßen Hebelanordnung und der Verwendung des Energiespeichers kann zur Erzeugung der zusätzlichen Hilfskraft ein gegenüber dem Stand der Technik leistungsreduziertes Antriebselement verwendet werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Energie, die zum Betätigen des Bremssystems aufgewendet wird, teilweise wieder in den Energiespeicher zurückgeführt werden kann. Der Energiespeicher kann beispielsweise als Schraubenfeder, Torsionsstabfeder, Elastomerelement usw. ausgeführt werden.Of the inventive brake booster for a vehicle having the features of the independent claim 1 has the advantage that a transmission device is designed as a lever assembly, wherein a first end of the lever over a first lever arm and a first coupling point with a Coupling rod is coupled and via a third lever arm and a third coupling point with a piston of a master cylinder coupled, and a second end of the lever via a second Lever and a second coupling point with an energy storage element is coupled. The lever arrangement is designed so that the pedal force generated by a brake pedal at the first coupling point and generated by the energy storage element at the second coupling point additional assistant corresponding to the leverage laws at the third coupling point together generate a braking force, the acts on the piston of the master cylinder to the master cylinder build up and / or reduce a brake pressure. About the Coupling rod becomes the brake pedal with the piston of the master cylinder coupled to transmit the pedal force acting on the brake pedal. In addition, the transmission device for brake booster of a drive element, preferably an electric motor driven. Due to the lever arrangement according to the invention and the use of the energy store can be used to generate the additional Auxiliary power over the prior art reduced power Drive element can be used. Another advantage is that the energy spent to operate the brake system is, partially returned to the energy storage can be. The energy store can be used, for example, as a helical spring, Torsion bar spring, elastomer element, etc. are executed.
Der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker kann über die Kopplung mit dem Bremspedal fahrerabhängige Bremsvorgänge und über das von einer Auswerte- und Steuereinheit gesteuerte Antriebselement und den Energiespeicher fahrerunabhängige Bremsvorgänge ausführen. Dadurch können verschiedene Komfort- und Sicherheitsfunktionen umgesetzt werden, wie beispielsweise eine Bremsassistenzfunktion, eine ACC-Funktion (Adaptiv Cruise Control), d. h. eine adaptive Geschwindigkeitsregelungsfunktion, eine Soft-Stop-Funktion, d. h. eine Verringerung des Bremsrucks beim Übergang in den Stillstand, eine Hill-Hold-Funktion, d. h. das Fahrzeug wird bei einem Stillstand an einem Berg automatisch in seiner augenblicklichen Position gehalten, eine APB-Funktion (Automatische Parkbremsfunktion) usw. Des Weiteren ist es dem Fahrer im Falle einer Störung des Bremskraftverstärkers oder bei einem Spannungsausfall durch die Kopplung zwischen dem Kolben des Hauptbremszylinders und dem Bremspedal über die Kopplungsstange möglich, das erfindungsgemäße Hilfskraftbremssystem nur per Muskelkraft zu betätigen.Of the inventive brake booster can over the coupling with the brake pedal driver-dependent braking and controlled by an evaluation and control unit Drive element and the energy storage driver-independent braking To run. This allows various comfort and security features are implemented, such as a Brake Assist Function, an ACC (Adaptive Cruise Control) function, d. H. an adaptive cruise control function, a soft-stop function, d. H. a reduction of the braking pressure during the transition into the stoppage, a hill hold function, d. H. the vehicle will at a standstill on a mountain automatically in its current one Position, an APB function (automatic parking brake function), etc. Furthermore, it is in the event of a fault in the driver Brake booster or in the event of a power failure the coupling between the piston of the master cylinder and the Brake pedal over the coupling rod possible, the Auxiliary power brake system according to the invention only by To apply muscle power.
Das erfindungsgemäße Hilfskraftbremssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 8 hat den Vorteil, dass durch die reduzierte Leistungsaufnahme des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers auch die Leistungsaufnahme des erfindungsgemäßen Hilfskraftbremssystems, in dem der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker implementiert ist, in vorteilhafter Weise deutlich reduziert wird.The Auxiliary power brake system according to the invention for a vehicle having the features of the independent claim 8 has the advantage that due to the reduced power consumption of the brake booster according to the invention also the power consumption of the invention Auxiliary power brake system, in which the brake booster according to the invention is implemented, is advantageously significantly reduced.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Bremskraftverstärkers und des im unabhängigen Patentanspruch 8 angegebenen Hilfskraftbremssystems möglich.By the measures and refinements recited in the dependent claims Advantageous improvements of the independent claim 1 brake booster and specified in the independent claim 8 auxiliary power brake system possible.
Besonders vorteilhaft ist, dass eine Schwenkachse der Hebelanordnung, die Ausgangspunkt der Hebelarme ist, durch ein Übertragungselement verstellbar ist. Das Übertragungselement wird zur Einstellung von verschiedenen Hebelarmen vom Antriebselement angetrieben, das von einer Auswerte- und Steuereinheit gesteuert ist. Durch die Einstellung von verschiedenen Hebelarmen können am dritten. Kopplungspunkt verschiedene Bremskräfte erzeugt werden, die auf den Kolben des Hauptbremszylinders wirken. Das Antriebselement und das Übertragungselement können als eine beliebige Antriebs-Getriebe-Kombination ausgeführt werden, die in der Lage ist, die Schwenkachse der Hebelanordnung zu verstellen. Das Antriebselement kann beispielsweise als Elektromotor ausgeführt werden und das Übertragungselement kann als Translation-Translations-Getriebe, Rotations-Translations-Getriebe, als Gewindetrieb usw. ausgeführt werden. Die Hebelanordnung kann beispielsweise einen Kipphebel umfassen, der über die als Kippachse ausgeführte Schwenkachse gekippt wird.Especially It is advantageous that a pivot axis of the lever arrangement, the The starting point of the lever arms is, by a transmission element is adjustable. The transmission element becomes the setting driven by various lever arms of the drive element, the is controlled by an evaluation and control unit. By the attitude of different lever arms can on the third. coupling point Different braking forces are generated on the piston the master cylinder act. The drive element and the transmission element Can be considered any drive-gearbox combination be executed, which is capable of the pivot axis to adjust the lever assembly. The drive element can, for example be executed as an electric motor and the transmission element can be used as translation-translation gearbox, rotational-translation gearbox, be executed as a threaded drive, etc. The lever arrangement For example, may include a rocker arm over the pivot axis designed as a tilting axis is tilted.
Bei einem fahrerabhängigen Bremsvorgang kann die entsprechende Bremskraft aus der am ersten Kopplungspunkt wirkenden Pedalkraft und aus der am zweiten Kopplungspunkt wirkenden zusätzlichen Hilfskraft erzeugt werden. Die Anteile der Pedalkraft und der zusätzlichen Hilfskraft an der entsprechenden Bremskraft können korrespondierend mit den Hebelgesetzen durch Verschieben der Schwenkachse der Hebelanordnung eingestellt werden. Das bedeutet, dass durch Verschieben der Schwenkachse ein beliebiger Verstärkungsfaktor für die Hilfskraft im Verhältnis zur Pedalkraft eingestellt werden kann. Die Auswerte- und Steuereinheit kann beispielsweise die aktuell wirkende Pedalkraft über entsprechende Sensoreinheiten ermitteln und die gewünschte korrespondierende Hilfskraft über die Verschiebung der Schwenkachse einstellen. Alternativ kann bei einem fahrerunabhängigen Bremsvorgang die entsprechende Bremskraft nur aus der am zweiten Kopplungspunkt wirkenden zusätzlichen Hilfskraft erzeugt werden. Das bedeutet, dass die Auswerte- und Steuereinheit durch Verschieben der Schwenkachse der Hebelanordnung die mit den Hebelgesetzen korrespondierende gewünschte Bremskraft einstellt.at a driver-dependent braking, the corresponding Braking force from the pedal force acting on the first coupling point and from the additional coupling point acting on the second coupling point Assisting power can be generated. The proportions of the pedal force and the additional Assistive force to the corresponding braking force can correspond with the leverage laws by moving the pivot axis of the lever assembly be set. This means that by moving the pivot axis an arbitrary gain factor for the assistant can be adjusted in relation to the pedal force. The Evaluation and control unit, for example, the currently acting Determine pedal force via corresponding sensor units and the desired corresponding auxiliary power over adjust the displacement of the pivot axis. Alternatively, at a driver-independent braking the corresponding Braking force only from acting on the second coupling point additional Assisting power can be generated. This means that the evaluation and Control unit by moving the pivot axis of the lever assembly the desired with the leverage laws desired Braking force sets.
Zusätzlich oder alternativ kann die Auswerte- und Steuereinheit während eines Bremsschlupfregelvorgangs und/oder eines Bremsdruckregelvorgangs über mindestens eine Sensoreinheit einen aktuellen Bremsdruck im Hilfskraftbremssystem ermitteln und die Schwenkachse der Hebelanordnung über das vom Antriebselement angetriebene Übertragungselement entsprechend dem von der Auswerte- und Steuereinheit ermittelten Bremsdruck einstellen. Dadurch kann am dritten Kopplungspunkt eine entsprechende Bremskraft erzeugt werden und der aktuelle Bremsdruck im Bremssystem kann erhöht oder reduziert werden. Dies ermöglicht insbesondere eine Reduzierung des Vordrucks bei Bremsschlupfregelvorgängen, wodurch eine Rückförderleistung einer ABS/ESP-Rückförderpumpe reduziert werden kann und somit ein ABS/ESP-Pumpenmotor mit einer reduzierten Leistung eingesetzt werden kann.additionally or alternatively, the evaluation and control unit during a brake slip control operation and / or a brake pressure control operation via at least one sensor unit a current brake pressure in the auxiliary power brake system determine and the pivot axis of the lever assembly over the drive element driven by the transmission element according to the determined by the evaluation and control unit Adjust brake pressure. As a result, at the third coupling point a corresponding braking force can be generated and the current brake pressure in the brake system can be increased or decreased. This allows in particular a reduction of the form in brake slip control operations, creating a return capacity an ABS / ESP return pump can be reduced can and therefore an ABS / ESP pump motor with a reduced power can be used.
Die Auswerte- und Steuereinheit ermittelt den Bremsdruck beispielsweise aus einem einzelnen Sensorsignal oder aus einer Kombination von mehreren Sensorsignalen. Der aufgebaute Bremsdruck kann beispielsweise aus einem über einen Wegsensor an der Kopplungsstange erfassten Betätigungsweg geschätzt werden und/oder über eine von einem Kraftsensor am Bremspedal oder an der Kopplungsstange erfasste Kraft berechnet werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Bremsdruck durch einen von einem Winkelsensor am Bremspedal erfassten Betätigungswinkel geschätzt werden. Des Weiteren kann der Bremsdruck direkt an einem in den Zuleitungen zu einem Fluidblock und/oder im Hauptbremszylinder angeordneten Drucksensor erfasst oder über einen Wegsensor am Hauptbremszylinder geschätzt werden.The Evaluation and control unit determines the brake pressure, for example from a single sensor signal or from a combination of several sensor signals. The built-up brake pressure can, for example from a detected via a displacement sensor on the coupling rod Activation are estimated and / or over one of a force sensor on the brake pedal or on the coupling rod detected force can be calculated. Additionally or alternatively can brake pressure by one of an angle sensor on the brake pedal estimated operating angle are estimated. Furthermore, the brake pressure can be applied directly to one in the supply lines too a fluid block and / or arranged in the master cylinder pressure sensor detected or via a displacement sensor on the master cylinder to be appreciated.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers ist die Schwenkachse bei einem Notbetrieb so eingestellt, dass die Wirkachse des zweiten Kopplungspunktes auf eine Ebene mit der Schwenkachse gesetzt ist, so dass die entsprechende Bremskraft nur aus der am ersten Kopplungspunkt wirkenden Pedalkraft erzeugt wird. Während des Notbetriebs wird die Schwenkachse beispielsweise über ein Rückstellelement auf die Ebene der Wirkachse des zweiten Kopplungspunktes gesetzt. Das Rückstellelement kann beispielsweise als Schraubenfeder, Torsionsstabfeder, Elastomerelement usw. ausgeführt werden.In Embodiment of the brake booster according to the invention the pivot axis is set in an emergency operation so that the Action axis of the second coupling point on a plane with the pivot axis is set so that the corresponding braking force only from the am first coupling point acting pedal force is generated. While of emergency operation, the pivot axis, for example, over a return element to the plane of the axis of action of the second Coupling point set. The reset element can, for example designed as a coil spring, torsion bar spring, elastomer element, etc. become.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers können die Wirkachse des ersten Koppelpunkts und die Wirkachse des dritten Kopplungspunkts auf einer Ebene liegen. Alternativ können die Wirkachse des ersten Koppelpunkts und die Wirkachse des dritten Kopplungspunkts parallel zueinander liegen und um einen vorgegebenen Abstand versetzt angeordnet werden. Durch den Versatz der Wirkachse der Kopplungsstange zur Wirkachse des Kolbens des Hauptbremszylinders kann eine zusätzliche mechanische Kraftverstärkung der Fahrerbetätigung auf den Kolben des Hauptbremszylinders hervorgerufen werden. Dieser Effekt ist vor allem während des Notbetriebs von Vorteil, bei dem die Bremskraft nur durch die Pedalkraft erzeugt wird.In further embodiment of the brake booster according to the invention can the axis of action of the first coupling point and the axis of action of the third coupling point lie on one level. Alternatively you can the axis of action of the first coupling point and the axis of action of the third Coupling point are parallel to each other and by a predetermined distance be arranged offset. By the offset of the axis of action of Coupling rod to the axis of action of the piston of the master cylinder can be an additional mechanical power boost the driver operation on the piston of the master cylinder be caused. This effect is mostly during of emergency operation advantageous in which the braking force only by the Pedal force is generated.
Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.Advantageous, Embodiments of the invention described below are shown in the drawings.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente bzw. Komponenten, welche gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.In In the drawings like reference numerals designate elements or components, which perform the same or analog functions.
Wie
aus
Die
Kippachse
Bei
einem fahrerabhängigen Bremsvorgang kann die entsprechende
am dritten Kopplungspunkt
Die
Auswerte- und Steuereinheit
Bei
einem fahrerunabhängigen Bremsvorgang, d. h. während
einer ACC-Funktion, einer Hill-Hold-Funktion, einer APB-Funktion
usw., wird die entsprechende Bremskraft am dritten Kopplungspunkt
Durch
das Verstellen der Kippachse
Bei
Ausfall des Antriebselements
Der
in
Durch
den Versatz der Wirkachse der Kopplungsstange
Durch die reduzierte Leistungsaufnahme des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers, der eine Hebelanordnung und einen Energiespeicher umfasst, kann auch die Leistungsaufnahme des erfindungsgemäßen Hilfskraftbremssystems, in dem der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker implementiert ist, in vorteilhafter Weise deutlich reduziert werden.By the reduced power consumption of the invention Brake booster, the lever assembly and a Energy storage includes, and the power consumption of the invention Auxiliary power brake system, in which the inventive Brake booster is implemented in advantageous Be significantly reduced.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20121101 |