DE102007045292B4

DE102007045292B4 - Fahrzeugbremsanlage mit einem elektromechanischen Bremskraftverstärker und einem Schlupfregelsystem

Info

Publication number: DE102007045292B4
Application number: DE102007045292.8A
Authority: DE
Inventors: Dr. Ing. Witte Bastian
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-09-22
Filing date: 2007-09-22
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2027-09-23
Also published as: DE102007045292A1

Abstract

Fahrzeugbremsanlage mit einem elektromechanischen Bremskraftverstärker (1; 1'), der einen Elektromotor (6) aufweist, und einem Schlupfregelsystem, wobei bei einem Bremskrafteingriff durch das Schlupfregelsystem der Elektromotor (6) des elektromechanischen Bremskraftverstärkers (1) derart angesteuert wird, dass ein vibrationsartiges Motormoment erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Motormoment des elektromechanischen Bremskraftverstärkers einen von einer Bremspedalbetätigung durch den Fahrer abhängigen Anteil (M_F) und einen bei Vorliegen eines Bremskrafteingriffs des Schlupfregelsystems aufschaltbaren Vibrationsanteil (M_vib) aufweist, wobei der Vibrationsanteil (M_vib) des Motormoments eine Frequenz im Bereich von 2 bis 50 Hz und/oder eine Amplitude im Bereich von 0,5 bis 2 Nm aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugbremsanlage mit einem elektromechanischen Bremskraftverstärker und einem Schlupfregelsystem.
Eine derartige Fahrzeugbremsanlage ist beispielsweise aus der DE 103 38 046 A1 bekannt. Dabei können Funktionalitäten, welche primär auf einer Bremsdruckerhöhung beruhen, wie beispielsweise eine elektronische Differenzialsperre (EDS) eine Antriebsschlupfregelung (ASR) oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) über den elektromechanischen Bremskraftverstärker dargestellt werden. Die Funktionalität eines Antiblockiersystems (ABS) wird hierdurch nicht beeinträchtigt und weiterhin über eine den Radbremsen vorgeschaltete Hydraulikeinheit realisiert.
Aufgrund der Massenträgheiten des elektromechanischen Bremskraftverstärkers sind bei einem Regeleingriff des Antiblockiersystems auftretende Pulsationen des Bremsdrucks in der Hydraulikeinheit am Bremspedal kaum oder nicht mehr spürbar. Für den Fahrer ist daher schwer zu erkennen, ob in einer möglicherweise stabilitätskritischen Fahrsituation das Antiblockiersystem anspricht oder nicht, da für diesen die haptische Rückmeldung am Bremspedal fehlt. Damit aber fehlt dem Fahrer die Möglichkeit, aus kritischen Fahrsituationen zu lernen und sein Verhalten anzupassen.
Die DE 10 2004 012 674 A1 offenbart eine Bremsanlage, insbesondere eine elektrohydraulische Bremsanlage, für ein Fahrzeug, mit einer Pedaleinheit und mit einer Hydraulikeinheit, wobei die Hydraulikeinheit einerseits mit der Pedaleinheit und andererseits mit wenigstens einer Radbremse des Fahrzeugs verbunden ist. Dabei ist es vorgesehen, dass an der Pedaleinheit eine Antriebseinrichtung angeordnet ist, um eine Kraft auf die Pedaleinheit auszuüben. Die Kraft der Antriebseinrichtung kann in Betätigungsrichtung eines Pedals und/oder entgegen der Betätigungsrichtung des Pedals wirken. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung im normalen Bremsbetrieb des Fahrzeugs eine haptische Rückmeldung von tatsächlichen Bremsvorgängen an das Pedal durch Bewegen des Pedals ausführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, eine Fahrzeugbremsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein Bremskrafteingriff durch das Schlupfregelsystem dem Fahrer am Bremspedal haptisch angezeigt wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeugbremsanlage gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass bei einem Bremskrafteingriff durch das Schlupfregelsystem der Elektromotor des elektromechanischen Bremskraftverstärkers derart angesteuert wird, dass ein vibrationsartiges Motormoment erzeugt wird.
Das Erzeugen einer solchen künstlichen Vibration über den Elektromotor des Bremskraftverstärkers, über die dem Fahrer ein Bremskrafteingriffs fühlbar anzeigt werden kann, lässt sich ohne großen zusätzlichen Aufwand realisieren. Insbesondere sind hierbei keine Eingriffe in die Hardware der Bremsanlage erforderlich.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Motormoment des elektromechanischen Bremskraftverstärkers einen von einer Bremspedalbetätigung durch den Fahrer abhängigen Anteil und einen bei Vorliegen eines Bremskrafteingriffs des Schlupfregelsystem aufschaltbaren Vibrationsanteil aufweist.
Versuche haben gezeigt, dass die Frequenz des Vibrationsanteils des Motormoments vorzugsweise im Bereich von 2 bis 50 Hz liegen sollte und eine Amplitude im Bereich von 0,5 bis 2 Nm aufweisen sollte. Somit ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Vibrationsanteil des Motormoments eine Frequenz im Bereich von 2 Hz bis 5 Hz und/oder eine Amplitude im Bereich von 0,5 Nm bis 2 Nm aufweist.
Weiterhin ist es denkbar, über unterschiedliche Frequenzen und/oder Amplituden unterschiedliche Arten von Bremskrafteingriffen zu identifizieren.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein:
1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeugbremsanlage mit einem elektromechanischen Bremskraftverstärker und einem Schlupfregelsystem nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Darstellung einer Fahrzeugbremsanlage mit einem alternativen elektromechanischen Bremskraftverstärker und einem Schlupfregelsystem nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und in
3 den Verlauf des Motorsmoments bzw. Motorstroms des Elektromotors bei einem Bremskrafteingriffs des Schlupfregelsystems.
Das Ausführungsbeispiel in 1 zeigt eine Fahrzeugbremsanlage mit einem elektromechanischen Bremskraftverstärker 1 im Einbauzustand zwischen einem Bremspedal 2 und einem Hauptbremszylinder 3. Der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 weist eine durchgängige Kolbenstange 4 zur direkten Verbindung des Bremspedals 2 mit einem Primärkolben 5 des Hauptbremszylinders 3 auf. Weiterhin weist der elektromechanische Bremskraftverstärker 1 einen Elektromotor 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 Kugelgewindetrieb. Dieser 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. Im Verstärkerbetrieb drückt die Spindelschraube 9 auf den an der Kolbenstange 4 vorgesehenen Mitnehmer 10 und damit die Kolbenstange 4 und das Bremspedal 2 in Richtung des Hauptbremszylinders 3. Dazu wird die vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft z.B. mit einem Kraftsensor 11 an der Kolbenstange 4 gemessen. In Abhängigkeit der erfassten Kraft werden die Spulen des Stators 7 des Elektromotors 6 bestromt, wodurch der Rotor 8 in Drehung versetzt wird. Über die mit dem Rotor 8 fest verbundene oder auch einstückig ausgebildete Außenhülse 12 und die Kugeln 13 des Kugelgewindetriebs bewegt sich die Spindelschraube 9 in einer Translationsbewegung in Richtung auf den 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 Hauptbremszylinders 3 ist eine an sich bekannte ESP-Hydraulikeinheit 17 angeschlossen. Die ESP-Hydraulikeinheit 17 umfasst einen Drucksensor 18, mit dem der an ihrem Einlass anliegende Vordruck erfasst wird.
Anstelle einer ESP-Hydraulikeinheit 17 kann auch eine ABS-Hydraulikeinheit zum Einsatz kommen, die ohne den Drucksensor 18 auskommt.
In Abwandlung von 1 können der Mitnehmer 10 und die Spindelschraube 9 zu einer starren Einheit 9' zusammengefasst sein, wie dies in 2 für einen alternativen Bremskraftverstärker 1' dargestellt ist. Dieser entspricht im Übrigen dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass für gleichartige Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Überdies kann zur Einkopplung der Motorkraft anstelle des Kugelgewindetriebs auch ein anderes Rot-Trans-Getriebe zum Einsatz kommen, wie beispielsweise eine Kombination aus einem Ritzel und einer Zahnstange.
Über die ESP-Hydraulikeinheit 17 können in Verbindung mit einem Steuergerät 19 unterschiedliche Funktionalitäten wie ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), eine elektronische Differenzialsperre (EDS), eine Antriebsschlupfregelung (ASR) und/oder Antiblockiersystem (ABS) dargestellt werden.
3 zeigt den Verlauf des Motorsmoments bzw. Motorstroms des Elektromotors 6 bei einem Bremskrafteingriff des Schlupfregelsystems, der dem Fahrer am Bremspedal 2 durch eine Vibration haptisch angezeigt werden soll.
Typischerweise weisen elektromechanische Bremskraftverstärker eine interne Kennlinie für das Motormoment M des Elektromotors 6 bzw. den Motorstrom i desselben in Abhängigkeit einer Pedalkraft F auf. Hiernach wird der vom Fahrer aufgebrachten Pedalkraft F über den elektromechanischen Bremskraftverstärker an der Kolbenstange 4 eine Hilfskraft überlagert.
Wie 3 zeigt, weist das Motormoment M des elektromechanischen Bremskraftverstärkers einen von einer Bremspedalbetätigung durch den Fahrer abhängigen Anteil M_F und einen bei Vorliegen eines Bremskrafteingriffs des Schlupfregelsystems aufschaltbaren Anteil M_vib auf.
Der Vibrationsanteil M_vib wird vorliegend lediglich im ABS-Fall generiert und vorzugsweise für den gesamten Zeitraum des entsprechenden Bremskrafteingriffs aufrechterhalten.
Der Vibrationsanteil M_vib des Motormoments weist eine Frequenz im Bereich von 2 bis 50 Hz, vorzugsweise etwa 10 Hz auf. Die Amplitude des Vibrationsanteils M_vib liegt im Bereich von 0,5 bis 2 Nm, beispielsweise bei etwa 1Nm.
In 3 ist für den Vibrationsanteil M_vib beispielhaft eine Rechteckschwingung dargestellt. Selbstverständlich können auch andere Schwingungsformen wie beispielsweise eine sinoidale Schwingung oder einen Dreiecksschwingung verwendet werden.
In Abwandlung des Ausführungsbeispiels können auch andere, definierte Bremskrafteingriffe des Schlupfregelsystems durch eine über den Elektromotor des Bremskraftverstärkers erzeugte Vibration am Bremspedal 2 haptisch angezeigt werden. Ferner ist es möglich, unterschiedliche Arten von Bremskrafteingriffen über die Frequenz und Amplitude zu unterscheiden.
Bezugszeichenliste

1, 1': elektromechanischer Bremskraftverstärker
2: Bremspedal
3: Hauptbremszylinder
4: Kolbenstange
5: Primärkolben
6: Motor
7: Stator
8: Rotor
9, 9': Spindelmutter
10: Mitnehmer
11: Kraftsensor
12: Außenhülse
13: Kugel
14: Sekundärkolben
15: Ausgang des ersten Bremskreises
16: Ausgang des zweiten Bremskreises
17: ESP-Hydraulikeinheit
18: Vordrucksensor
19: Steuergerät
F: Pedalkraft
i: Motorstrom
M: Motormoment
M_F: Motormomentanteil in Abhängigkeit der Pedalkraft
M_vib: Vibrationsanteil des Motormoments
p: Bremsdruck
φ: Motorwinkel

Claims

Fahrzeugbremsanlage mit einem elektromechanischen Bremskraftverstärker (1; 1'), der einen Elektromotor (6) aufweist, und einem Schlupfregelsystem, wobei bei einem Bremskrafteingriff durch das Schlupfregelsystem der Elektromotor (6) des elektromechanischen Bremskraftverstärkers (1) derart angesteuert wird, dass ein vibrationsartiges Motormoment erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Motormoment des elektromechanischen Bremskraftverstärkers einen von einer Bremspedalbetätigung durch den Fahrer abhängigen Anteil (M_F) und einen bei Vorliegen eines Bremskrafteingriffs des Schlupfregelsystems aufschaltbaren Vibrationsanteil (M_vib) aufweist, wobei der Vibrationsanteil (M_vib) des Motormoments eine Frequenz im Bereich von 2 bis 50 Hz und/oder eine Amplitude im Bereich von 0,5 bis 2 Nm aufweist.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibration für den Zeitraum des Bremskrafteingriffs aufrechterhalten wird.
Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vibration lediglich bei definierten Bremskrafteingriffen des Schlupfregelsystems generiert wird.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vibration im ABS-Fall generiert wird.
Fahrzeugbremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vibration lediglich im ABS-Fall generiert wird.