DE102013105377A1 - Actuating device for a vehicle brake system - Google Patents
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- B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
- B60T13/745—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on a hydraulic system, e.g. a master cylinder
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- B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
- B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
- B60T8/34—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
- B60T8/40—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition comprising an additional fluid circuit including fluid pressurising means for modifying the pressure of the braking fluid, e.g. including wheel driven pumps for detecting a speed condition, or pumps which are controlled by means independent of the braking system
- B60T8/4072—Systems in which a driver input signal is used as a control signal for the additional fluid circuit which is normally used for braking
- B60T8/4077—Systems in which the booster is used as an auxiliary pressure source
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeug-Bremsanlage, mit einer ersten Kolben-Zylinder-Einheit, deren mindestens einer Arbeitsraum über zumindest eine Hydraulikleitung mit mindestens einer Radbremse des Fahrzeuges zu verbinden ist, ferner mit einer elektro-mechanischen Antriebseinrichtung und einer Betätigungseinrichtung, insbesondere einem Bremspedal und mit einer weiteren Kolben-Zylinder-Einheit, deren Kolben mittels der Betätigungseinrichtung betätigbar ist und der über eine hydraulische Leitung mit einem Wegsimulator verbunden ist und wobei ein Arbeitsraum der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit (28, 30) über eine hydraulische Leitung (60), in die zumindest ein Magnetventil (64, 66) geschaltet ist, mit zumindest einem Bremskreis verbunden ist und mit einer elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung (ECU). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zum Zwecke der Steuerung des Leerweges zwischen einem Kolben (4) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) (2) und dem Kolben der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit (Hilfskolben) (30) eine Einrichtung vorgesehen ist, um bei Ausfall der Antriebseinrichtung bei einem Auftreffen des Kolbens (30) der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit bzw. eines damit verbunden Teiles auf den Kolben (4) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (2) bzw. eines damit verbundenen Teiles oder kurz davor ein Magnetventil (70) zu öffnen, über das Hydraulikmedium aus dem Hilfskolbenkreis abgeführt werden kann.The invention relates to an actuating device for a vehicle brake system, with a first piston-cylinder unit, the at least one working space of which is to be connected to at least one wheel brake of the vehicle via at least one hydraulic line, furthermore with an electro-mechanical drive device and an actuating device, in particular a brake pedal and with a further piston-cylinder unit, the piston of which can be actuated by means of the actuating device and which is connected to a path simulator via a hydraulic line, and a working space of the further piston-cylinder unit (28, 30) via a hydraulic line (60), into which at least one solenoid valve (64, 66) is connected, is connected to at least one brake circuit and to an electronic control and regulating device (ECU). According to the invention, a device is provided for the purpose of controlling the free travel between a piston (4) of the first piston-cylinder unit (master cylinder) (2) and the piston of the further piston-cylinder unit (auxiliary piston) (30) , in the event of failure of the drive device when the piston (30) of the further piston-cylinder unit or a part connected to it hits the piston (4) of the first piston-cylinder unit (2) or a part connected thereto or shortly before opening a solenoid valve (70), through which hydraulic medium can be discharged from the auxiliary piston circuit.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeug-Bremsanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. The present invention relates to an actuating device for a vehicle brake system according to the preamble of
Stand der Technik State of the art
Moderne Bremssysteme haben einen Wegsimulator (WS), um einerseits die gewünschte Rückwirkung auf das Bremspedal zu erzeugen; andererseits ist der Wegsimulator u. a. für Hybrid- und Elektrofahrzeuge mit Rekuperation notwendig. Hierbei steuert der Fahrer das Bremspedal und das Bremsenmanagement steuert den Bremsdruck abhängig vom Generatorbremsmoment. Hierbei darf der Pedalstößel nicht auf den Hauptzylinder-Kolben stoßen. Es ist deshalb bei diesen Systemen eine Leerwegsteuerung vorgesehen zusätzlich mit einer Arretierung des Pedalstößels bei voller Ansteuerung des Wegsimulators. Modern brake systems have a waysimulator (WS), on the one hand to produce the desired reaction to the brake pedal; On the other hand, the path simulator u. a. necessary for hybrid and electric vehicles with recuperation. Here, the driver controls the brake pedal and the brake management controls the brake pressure depending on the generator braking torque. The pedal plunger must not hit the master cylinder piston. It is therefore provided in these systems a Leerwegsteuerung in addition to a lock of the pedal plunger with full control of the path simulator.
Hierzu sind elektromechanische Lösungen aus den
Weiterhin haben diese bekannten Konzepte eine gute Rückfallebene bei Ausfall der Bremskraftverstärkung (BKV) mit relativ kleinem Hauptzylinder-Kolben. Da der Weg des Hauptzylinder-Kolbens und damit das Volumen begrenzt ist, sind Vorrichtungen durch zusätzlichen Plunger aus der
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, den Aufwand für die Leerwegsteuerung zu reduzieren. Object of the present invention is to reduce the cost of the Leerwegsteuerung.
Lösung der Aufgabe Solution of the task
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. The object of the invention is solved by the features of
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird auf überraschend einfache Weise eine Betätigungsvorrichtung geschaffen, bei der, insbesondere bei Ausfall der Antriebseinrichtung bzw. der Bremskraftverstärkung (BKV) mit geringem Aufwand eine Steuerung des Leerweges vorgenommen werden kann. Bei bekannten hydraulischen Leerwegfreischaltungen entstehen Schaltgeräusche durch die Magnetventile. Dies wird infolge des bei der Erfindung vorgesehenen festen Leerweges verhindert. With the solution according to the invention an actuating device is provided in a surprisingly simple manner, in which, in particular in case of failure of the drive device or the brake booster (BKV) with little effort, a control of the free travel can be made. In known hydraulic Leerwegfreischaltungen switching noise caused by the solenoid valves. This is prevented as a result of the fixed free travel provided by the invention.
Bei Ausfall des BKV wird mittels des (Hilfs-)Kolbens der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit, der mit dem Pedalstößel verbunden ist, Hydraulikmittel über die zumindest ein Magnetventil (ESU1, ESU2) direkt in den bzw. die Bremskreis(e) eingesteuert. Hierzu muss der Kolben entsprechend dimensioniert werden, dass er z. B. die gleiche Querschnittsfläche wie der Hauptzylinderkolben besitzt, abhängig von der gewünschten Pedalcharakteristik in der Rückfallebene. Damit wird ein Pedaldurchfall vermieden. Wenn der Pedalstößel bzw. der Hilfskolben auf den Kolben des Hauptzylinders bzw. dessen Fortsatz trifft, so entsteht ein Kraftsprung, da dann die Druckkräfte des Hauptzylinder-Kolbens und des Hilfskolbens auf den Pedalstößel wirken. In case of failure of the BKV is by means of the (auxiliary) piston of the further piston-cylinder unit which is connected to the pedal plunger, hydraulic means via the at least one solenoid valve (ESU1, ESU2) directly into the or the brake circuit (s) controlled. For this purpose, the piston must be dimensioned accordingly that he z. B. has the same cross-sectional area as the master cylinder piston, depending on the desired pedal characteristics in the fallback level. This avoids pedal diarrhea. When the pedal plunger or the auxiliary piston strikes the piston of the master cylinder or its extension, the result is a jump in force, since then the pressure forces of the master cylinder piston and the auxiliary piston act on the pedal plunger.
Um einen derartigen Kraftsprung weitegehend zu vermeiden, sind gemäß weiteren Patentansprüchen zwei Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen:
Bei einer ersten Ausführungsform ist eine Sensoreinrichtung vorgesehen, mittels der der Pedal- oder Kolbenhub gemessen werden kann, wobei ferner, insbesondere aus der Dimensionierung der weiteren Kolben-Zylinder Einheit (Hilfskolben), welche Druckmittel über ein Magnetventil (Einspeiseventil) in den bzw. die Bremskreis(e) einspeist der Weg bestimmt wird, bei dem ein Auftreffen der Kolben erfolgt und wobei die ECU kurz vor dem Auftreffen ein Magnet-Trennventil öffnet und das Einspeiseventil schließt und wobei zumindest ein Magnet-Trennventil vorgesehen ist, das in eine hydraulische Leitung geschaltet ist, die den bzw. die Arbeits- bzw. Druckraum der ersten Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Ausgleichsbehälter verbindet. In der Phase des kurzen Weges oder Abstandes bis zum Auftreffen der Kolben kann die Pedalkraft abfallen. Beim Auftreffen der Kolben wirkt bei der vorgenannten Ventilschaltung (Einspeisen beendet, Trennventil geöffnet) die Pedalkraft voll auf den Hauptzylinderkolben. Damit in der Einspeisephase das Druckmittel nicht über das offene Schnüffelloch des Hauptzylinders in den Vorratsbehälter abfließt, ist ein Magnetventil zum Vorratsbehälter geschlossen. In order to largely avoid such a force jump, two embodiments of the invention are provided according to further claims:
In a first embodiment, a sensor device is provided, by means of which the pedal or piston stroke can be measured, wherein furthermore, in particular from the dimensioning of the further piston-cylinder unit (auxiliary piston), which pressure means via a solenoid valve (feed valve) in the or the Brake circuit (s) feeds the way is determined, in which an impact of the piston takes place and wherein the ECU opens shortly before striking a solenoid-separating valve and the feed valve closes and wherein at least one solenoid-separating valve is provided, which is connected in a hydraulic line is that connects the or the working or pressure chamber of the first piston-cylinder unit with a surge tank. In the phase of the short path or distance to the impact of the piston, the pedal force may drop. Upon impact of the piston acts in the aforementioned valve circuit (feeding finished, separating valve open) the pedal force fully on the master cylinder piston. So that in the feed phase, the pressure medium does not flow through the open beak hole of the master cylinder in the reservoir, a solenoid valve to the reservoir is closed.
Beim Einspeisen, d. h. wenn bei einem Ausfall der BKV Hydraulikmedium vom Hilfskolben direkt in zumindest einen Bremskreis gefördert wird, verbleiben die beiden Kolben in der bekannten Ausgangsposition, die aus Bremsungen vor dem BKV-Ausfall bekannt ist. Andererseits wird der Pedalhub über einen Sensor gemessen. Aus der Kolbendimensionierung des Hilfskolbens lässt sich der Weg bestimmen, bei dem ein Auftreffen stattfindet oder das Einspeisen beendet wird. Kurz vor dem Auftreffen wird das (WA-)Ventil geöffnet, was bewirkt, dass kein Druck mehr auf den Hilfskolben wirkt und er ohne Kraftsprung bzw. Pedalkrafterhöhung auf den Hauptzylinder-Kolben trifft. When feeding, ie if in a failure of the BKV hydraulic medium is conveyed from the auxiliary piston directly into at least one brake circuit, the two pistons remain in the known starting position, which is known from braking before the BKV failure. On the other hand, the pedal stroke is measured by a sensor. From the piston dimensioning of the auxiliary piston, the way can be determined, at which an impact takes place or the feeding is terminated. Shortly before hitting the (WA) valve is opened, which causes no pressure on the auxiliary piston acts and he without Force jump or pedal force increase hits the master cylinder piston.
Bei der zweiten Ausführungsform ist eine Sensoreinrichtung vorgesehen, die eine Kraft-Weg-Messung ermöglicht und wobei beim mittels der Sensoreinrichtung festgestellten Auftreffen der Kolben das Trennventil öffnet und das Einspeiseventil schließt. In the second embodiment, a sensor device is provided, which allows a force-displacement measurement and wherein when detected by means of the sensor device impingement of the piston opens the separating valve and closes the feed valve.
Der Vorteil dieser Lösung besteht in kleiner Druckaufbauunterbrechung bis die Pedalkraft auf den Kolben wirkt. The advantage of this solution is a small pressure build-up interruption until the pedal force acts on the piston.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Übertragungseinrichtung mit einem elastischen Glied vorgesehen wie sie in
Eine andere sehr zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht einen Zusatzkolben vor der vom Antrieb, insbesondere der Spindel des Getriebes bewegt wird (
Die Lösung mit Zusatzkolben und Ventilschaltung mit Multiplex, d.h. mit vier Ventilen, wobei in der Bremsleitung jeweils nur ein Magnetventil pro Rad vorgesehen ist, hat den Vorteil eines größeren Fördervolumens, so dass kein Nachfördern erforderlich ist und bei allen Funktionen der Bremskreis immer geschlossen bleibt. Sollte im Grenzfall von starkem Fading doch noch zusätzliches Volumen erforderlich werden, so kann durch entsprechende Motorsteuerung über die Hauptzylinderkolben und deren Dichtmanschetten bei geschlossenen Magnetventilen zusätzliches Volumen angesaugt werden. Weitere Ausführungsformen bzw. Ausgestaltungen der Erfindung und deren Vorteile sind in den weiteren Ansprüchen enthalten und sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. The solution with auxiliary piston and valve circuit with multiplex, i. with four valves, wherein in the brake line only one solenoid valve per wheel is provided, has the advantage of a larger delivery volume, so that no Nachfördern is required and in all functions of the brake circuit always remains closed. Should additional volume be required in the extreme case of heavy fading, additional volume can be drawn in by appropriate engine control via the master cylinder pistons and their sealing collars with closed solenoid valves. Further embodiments or embodiments of the invention and their advantages are contained in the further claims and are described in more detail below with reference to the drawing.
Es zeigen: Show it:
Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der Erfindung, zeigen Betätigungsvorrichtungen für Bremssysteme, mit einer ersten Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder), einem Antrieb mit Motor und Getriebe, eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit (Hilfskolben), einem Wegsimulator, einer Betätigungseinheit, sowie diversen Ventilen und Sensoren (eine ferner vorgesehene elektronische Steuer- bzw. Regeleinrichtung ist nicht dargestellt). Diese Komponenten sind auch in der
Der Kolben
Eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit
Zwischen einem Bremspedal
Der Hilfskolben
Eine hydraulische Leitung
Von der Leitung
Das elastische Glied
Das Bremspedal
Tritt nun ein Fehler, z.B. Ausfall der Bremskraftverstärkung (BKV) auf, der von der Diagnoseschaltung über den Motorsensor
Für Fahrzeuge mit großem Volumenbedarf kann Volumen über Magnetventile
Bei der Erfindung ist für alle Funktionen Bremskraftverstärkung (BKV) und Druckregelung für ABS/ESP und Assistenzfunktionen der Bremskreis immer geschlossen, was einen großen Sicherheitsvorteil darstellt. Nur bei seltenem Ausfall des Bremskraftverstärkers, z.B. im Bereich von 50 ppm tritt dann die Hilfsfunktion über das Einspeisen in Kraft. Bei einem noch selteneren Ausfall des Bordnetzes, bei dem Motor, Getriebe und alle elektrischen Funktionen ausfallen ist die Hilfsfunktion nicht möglich mit der komfortablen Rückfallebene (RFE) bei der fast die 3-fache der vom Gesetzgeber geforderten Bremswirkung erreicht wird. Aber selbst in diesem Fall wird mit Pedaldurchfall = Lw mehr als das Doppelte erreicht. In the invention, the brake booster (BKV) and pressure control for ABS / ESP and assistance functions of the brake circuit is always closed for all functions, which is a great safety advantage. Only in case of rare failure of the brake booster, e.g. in the range of 50 ppm, the auxiliary function then comes into force via the feed. In the event of an even more rare failure of the vehicle electrical system, in which the engine, transmission and all electrical functions fail, the auxiliary function is not possible with the comfortable fallback level (RFE) at which almost 3 times the braking effect required by law is achieved. But even in this case, more than double is achieved with pedal diarrhea = Lw.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 2 2
- Kolben-Zylinder-Einheit (Hauptzylinder) Piston-cylinder unit (master cylinder)
- 4 4
- erster Kolben (DK) first piston (DK)
- 4a 4a
- Feder feather
- 4b 4b
- Zwischenboden false floor
- 5 5
- Arbeits- bzw. Druckkammer Working or pressure chamber
- 6 6
- zweiter Kolben (SK) second piston (SK)
- 6a 6a
- Feder feather
- 7 7
- Arbeits- bzw. Druckkammer Working or pressure chamber
- 9 9
- hydraulische Leitung hydraulic line
- 10 10
- Verstärkungseinrichtung reinforcing device
- 11 11
- hydraulische Leitung hydraulic line
- 12 12
- Stator stator
- 14 14
- Rotor rotor
- 15 15
- Magnetventil magnetic valve
- 16 16
- Getriebe transmission
- 17 17
- Magnetventil magnetic valve
- 18 18
- Kugelumlaufspindel Ball screw
- 18a 18a
- Ende der Kugelumlaufspindel End of the ball screw
- 19 19
- Gehäuse casing
- 20 20
- Magnetkupplung magnetic coupling
- 22 22
- Stößel tappet
- 24 24
- Drehwinkelsensor Rotation angle sensor
- 26 26
- zweite Kolben-Zylinder-Einheit second piston-cylinder unit
- 28 28
- Zylinder bzw. Gehäuse Cylinder or housing
- 30 30
- Kolben (Hilfskolben) Piston (auxiliary piston)
- 30a 30a
- Fortsatz extension
- 31 31
- Fortsatz extension
- 40 40
- Bremspedal brake pedal
- 42 42
- Stößel tappet
- 44 44
- Übertragungseinrichtung transmission equipment
- 46 46
- Übertragungselement transmission element
- 46a 46a
- Fortsatz extension
- 47 47
- Fortsatz extension
- 50 50
- elastisches Glied bzw. Feder elastic member or spring
- 52 52
- Wegsensor displacement sensor
- 53 53
- Wegsensor displacement sensor
- 54 54
- hydraulische Leitung hydraulic line
- 56 56
- Wegsimulator travel simulator
- 57 57
- Drossel throttle
- 58 58
- Kolben piston
- 59 59
- Rückschlagventil check valve
- 60 60
- Feder feather
- 62 62
- hydraulische Leitung hydraulic line
- 64 64
- Magnetventil magnetic valve
- 66 66
- Magnetventil magnetic valve
- 68 68
- hydraulische Leitung hydraulic line
- 70 70
- Magnetventil magnetic valve
- 72 72
- Vorratsbehälter reservoir
- 74 74
- hydraulische Leitung hydraulic line
- 76 76
- Rückschlagventil check valve
- 78 78
- hydraulische Leitung hydraulic line
- 80 80
- hydraulische Leitung hydraulic line
- 82 82
- Magnetventil magnetic valve
- 84 84
- Magnetventil magnetic valve
- 86 86
- Zusatzkolben additional piston
- 88 88
- Zusatzkolben additional piston
- 90 90
- Bohrung drilling
- 92 92
- Bohrung drilling
- 94 94
- Durchgangsöffnung Through opening
- 96 96
- Durchgangsöffnung Through opening
- Lw lw
- Leerweg leerweg
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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