DE102007016867A1 - Brake booster for vehicle, has transfer device implemented as lever arrangement, where brake pedal is mechanically decoupled by piston of main brake cylinder during mode of operation - 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 Fremdkraftbremssystem 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 from a corresponding 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.
In
der Offenlegungsschrift
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 einem Kolben eines Hauptbremszylinders gekoppelt ist, und ein zweites Hebelende über einen zweiten Hebelarm und einen zweiten Kopplungspunkt mit einem Energiespeicherelement gekoppelt ist. Während einer ersten Betriebsart, vorzugsweise einer Break-by-Wire-Betriebsart, erzeugt die Energiespeichereinheit über die Übertragungsvorrichtung, die von einer Auswerte- und Steuereinheit korrespondierend mit den Hebelgesetzen gesteuert ist, am ersten Kopplungspunkt eine Bremskraft, die auf den Kolben des Hauptbremszylinders wirkt, um im Hauptbremszylinder einen Bremsdruck aufzubauen und/oder abzubauen. Während der ersten Betriebsart ist ein mit einem Pedalsimulator gekoppeltes Bremspedal mechanisch vom Kolben des Hauptbremszylinders entkoppelt. 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 Bremskraft ein gegenüber dem Stand der Technik leistungsreduziertes Antriebselement verwendet werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Energie, welche zum Betätigen des Bremssystems verwendet 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 Piston of a master cylinder is coupled, and a second Lever end via a second lever arm and a second Coupling point is coupled to an energy storage element. While a first mode, preferably a break-by-wire mode, generates the energy storage unit via the transfer device, that of an evaluation and control unit corresponding to the Hebelgesetzen is controlled, at the first coupling point a braking force, which acts on the piston of the master cylinder to the master cylinder build up and / or reduce a brake pressure. While the first mode is coupled to a pedal simulator Brake pedal mechanically decoupled from the piston of the master cylinder. 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 storage can be used to generate the braking force a performance reduced compared to the prior art Drive element can be used. Another advantage is that the energy needed to operate the braking system is used, 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 den mit dem Bremspedal gekoppelten Pedalsimulator fahrerabhängige Bremswünsche erfassen und erkennen und über das von einer Auswerte- und Steuereinheit gesteuerte Antriebselement und den Energiespeicher sowohl fahrerabhängige als auch 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), eine fahrerunabhängige Notbremsfunktion usw.Of the inventive brake booster can over Driver-dependent pedal simulator coupled to the brake pedal Capture and detect braking requests and about the controlled by an evaluation and control unit drive element and the energy storage both driver-dependent and Run driver-independent braking. Thereby can have different comfort and security features be 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 to standstill, a hill hold function, d. H. the vehicle is at a standstill automatically held in its current position on a mountain, an APB (Automatic Park Brake) function, a driver independent Emergency brake function etc.
Das erfindungsgemäße Fremdkraftbremssystem 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 Fremdkraftbremssystems, in dem der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker implementiert ist, in vorteilhafter Weise deutlich reduziert wird.The Inventive power brake system 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 Fremdkraftbremssystems, 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 Fremdkraftbremssystems möglich.By the in the dependent claims listed measures and developments are advantageous improvements of the independent claim 1 brake booster and specified in the independent claim 8 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 ersten 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 at the first 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.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers ist das Bremspedal mit dem Pedalsimulator und einer Kopplungsstange verbunden, deren Stirnseite während der ersten Betriebsart durch einen vorgebbaren Abstand mechanisch von einem dritten Kopp lungspunkt am ersten Hebelende entkoppelt ist. Der Pedalsimulator erfasst während der ersten Betriebsart und bei einem fahrerabhängigen Bremsvorgang einen Verzögerungswunsch am Bremspedal und ermittelt eine korrespondierende Pedalkraft und leitet das Erfassungs- und/oder Ermittlungsergebnis an die Auswerte- und Steuereinheit weiter, welche die Übertragungsvorrichtung zur Erzeugung der entsprechenden Bremskraft ansteuert, die mit der ermittelten Pedalkraft korrespondiert. Zudem erzeugt der Pedalsimulator eine entsprechende haptische Rückmeldung und gibt diese an das Bremspedal aus. Bei einem fahrerunabhängigen Bremsvorgang erhält die Auswerte- und Steuereinheit die entsprechenden Vorgaben von anderen Fahrzeugsystemen und stellt die entsprechende Bremskraft am ersten Kopplungspunkt über die Übertragungseinheit ein. Die Höhe der am ersten Kopplungspunkt wirkenden Bremskraft kann korrespondierend mit den Hebelgesetzen durch Verschieben der Schwenkachse der Hebelanordnung eingestellt werden. Das bedeutet, dass durch Verschieben der Schwenkachse ein beliebiger Verstärkungsfaktor für die Fremdkraft im Verhältnis zur Pedalkraft eingestellt werden kann bzw. eine beliebige Bremskraft gemäß den Vorgaben von anderen Fahrzeugsystemen eingestellt werden kann. Die Auswerte- und Steuereinheit kann beispielsweise die aktuell wirkende Pedalkraft über entsprechende Sensoreinheiten ermitteln und die gewünschte korrespondierende Fremdkraft über die Verschiebung der Schwenkachse einstellen.In Embodiment of the brake booster according to the invention is the brake pedal with the pedal simulator and a coupling rod connected, the front side during the first mode by a predetermined distance mechanically from a third Kopp ment point is decoupled at the first end of the lever. The pedal simulator detects during the first mode and a driver-dependent braking a deceleration request on the brake pedal and determines a corresponding pedal force and directs the detection and / or Determination result to the evaluation and control unit on which the transmission device for generating the corresponding Braking force that corresponds to the determined pedal force. moreover The pedal simulator generates a corresponding haptic feedback and outputs it to the brake pedal. In a driver-independent braking process the evaluation and control unit receives the corresponding Specifications of other vehicle systems and provides the appropriate braking force at the first coupling point via the transmission unit one. The height of the braking force acting on the first coupling point can correspond to the leverage laws by moving the Swivel axis of the lever assembly can be adjusted. That means, by shifting the pivot axis any gain factor for the external force is adjusted in relation to the pedal force can be or any braking force according to the Presets can be set by other vehicle systems. The Evaluation and control unit, for example, the currently acting Determine pedal force via corresponding sensor units and the desired corresponding foreign force on adjust the displacement of the pivot axis.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers ist die Kopplungsstange so ausgeführt, dass diese während einer zweiten Betriebsart, vorzugsweise einer Notbetriebsart, den vorgegebene Abstand überwindet, so dass die Stirnseite der Kopplungsstange am dritten Kopplungspunkt anliegt, um die am Bremspedal erzeugte Pedalkraft auf den Kolben des Hauptbremszylinders zu übertragen. Während der zweiten Betriebsart ist der Pedalsimulator deaktiviert und/oder überbrückt. Dadurch ist es dem Fahrer im Falle einer Störung des Bremskraftverstärkers oder bei einem Spannungsausfall möglich, durch die Kopplung zwischen dem Kolben des Hauptbremszylinders und dem Bremspedal über die Kopplungsstange das erfindungsgemäße Fremdkraftbremssystem nur per Muskelkraft zu betätigen. Die Schwenkachse kann während des Notbetriebs so eingestellt werden, 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 further embodiment of the brake booster according to the invention the coupling rod is designed so that this during a second mode, preferably an emergency mode, the predetermined Distance overcomes, leaving the front side of the coupling rod at the third coupling point is applied to the brake pedal To transmit pedal force to the piston of the master cylinder. During the second mode is the pedal simulator deactivated and / or bypassed. That's it the driver in the event of a malfunction of the brake booster or in the event of a power failure, through the coupling between the piston of the master cylinder and the brake pedal the coupling rod, the power brake system according to the invention to operate only by muscle power. The pivot axis can be set during 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.
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 ersten 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 first 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 über den Pedalsimulator und/oder 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, der den zurückgelegten Weg des Kolbens erfasst.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 via the pedal simulator and / or estimated from an actuating travel detected via a displacement sensor on the coupling rod and / or calculated by a force detected by a force sensor on the brake pedal or on the coupling rod. Additionally or alternatively, the brake pressure can be estimated by an operating angle detected by an angle sensor on the brake pedal. Furthermore, the brake pressure can be detected directly at a pressure sensor arranged in the supply lines to a fluid block and / or in the master brake cylinder, or can be estimated via a travel sensor on the master brake cylinder, which detects the distance traveled by the piston.
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 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 power amplification of the driver's operation be caused on the piston of the master cylinder. This Effect is especially beneficial during emergency operation, in which the braking force is generated only by the pedal force.
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
Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Fremdkraftbremssystems, das eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers umfasst.The single figure shows a schematic block diagram of an inventive Fremdkraftbremssystems, which is an embodiment of an inventive Includes brake booster.
Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention
Wie
aus der einzigen Figur ersichtlich ist, umfasst ein erfindungsgemäßes
Fremdkraftbremssystem
Wie
aus der Figur weiter ersichtlich ist, umfasst der erfindungsgemäße
Bremskraftverstarker
Während
der ersten Betriebsart erfasst der Pedalsimulator
Während
einer zweiten Betriebsart, vorzugsweise einer Notbetriebsart, überwindet
die Kopplungsstange
Die
Kippachse
Bei
einem fahrerabhängigen Bremsvorgang kann die entsprechende
am ersten 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 ersten Kopplungspunkt
Durch
das Verstellen der Kippachse
Bei
Ausfall des Antriebselements
Bei
einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform,
können eine Wirkachse des ersten Koppelpunkts
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 Fremdkraftbremssystems, 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 Fremdkraftbremssystems, 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
- - WO 2005/014351 A1 [0003] WO 2005/014351 A1 [0003]
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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 |