DE102014216341A1 - Hydraulic brake booster and method for its operation - Google Patents
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Abstract
Hydraulischer Bremskraftverstärker zur Betätigung eines Arbeitskolbens (12) eines Hauptbremszylinders (9) eines hydraulischen Bremssystems für Kraftfahrzeuge, mit einem Gehäuse (5), in welchem ein Verstärkerkolben (2) verschiebbar geführt ist, wobei der Verstärkerkolben (2) mit dem Gehäuse (5) eine Verstärkerkammer (13) begrenzt, einer elektrisch ansteuerbaren Druckmittelquelle (11), welche mit der Verstärkerkammer (13) verbunden ist, wobei durch einen Aufbau eines Druckes in der Verstärkerkammer (13) mittels der Druckmittelquelle (11) der Verstärkerkolben (2) in einer Bremsbetätigungsrichtung verschiebbar ist, einem mit einem Bremspedal (4) gekoppelten Betätigungskolben (1), einem Betätigungselement (18) zur Betätigung des Arbeitskolbens (12), und einem Körper (3) aus elastischem Material, welcher zwischen dem Betätigungskolben (1) und dem Verstärkerkolben (2) einerseits und dem Betätigungselement (18) andererseits angeordnet ist, wobei die Verstärkerkammer (13) bei unbetätigtem Betätigungskolben (1) mit einem Rücklaufanschluss (25) zu einem Druckmittelvorratsbehälter (16) hydraulisch verbunden ist, wobei bei einer Betätigung des Betätigungskolbens in Bremsbetätigungsrichtung der Betätigungskolben (1) an den Verstärkerkolben (2) anlegbar ist, um die Verstärkerkammer (13) von dem Rücklaufanschluss zu trennen, sowie Verfahren zu dessen Betrieb.Hydraulic brake booster for actuating a working piston (12) of a master brake cylinder (9) of a hydraulic brake system for motor vehicles, comprising a housing (5) in which a booster piston (2) is displaceably guided, the booster piston (2) being connected to the housing (5). a booster chamber (13) bounded, an electrically controllable pressure medium source (11) which is connected to the booster chamber (13), wherein by building up a pressure in the booster chamber (13) by means of the pressure medium source (11) of the booster piston (2) in one Brake operation direction is displaceable, one with a brake pedal (4) coupled actuating piston (1), an actuating element (18) for actuating the working piston (12), and a body (3) made of elastic material, which between the actuating piston (1) and the booster piston (2) on the one hand and the actuating element (18) on the other hand is arranged, wherein the booster chamber (13) b ei unactuated actuating piston (1) with a return port (25) to a pressure medium reservoir (16) is hydraulically connected, wherein upon actuation of the actuating piston in the brake actuation direction of the actuating piston (1) to the booster piston (2) can be applied to the booster chamber (13) to separate from the return port, and method for its operation.
Description
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Bremskraftverstärker zur Betätigung eines Hauptbremszylinders eines hydraulischen Bremssystems für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb.The invention relates to a hydraulic brake booster for actuating a master cylinder of a hydraulic brake system for motor vehicles according to the preamble of claim 1 and a method for its operation.
Aus der Offenlegungsschrift
In der
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hydraulischen Bremskraftverstärker mit einer Druckmittelquelle sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb bereitzustellen, welcher einfach aufgebaut und somit kostengünstig herstellbar ist und möglichst wenig Bauraum benötigt.It is therefore an object of the present invention to provide a hydraulic brake booster with a pressure medium source and a method for its operation, which is simple in construction and thus inexpensive to produce and requires as little space as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen hydraulischen Bremskraftverstärker gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 14 gelöst.This object is achieved by a hydraulic brake booster according to claim 1 and a method according to
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass bei einem hydraulischen Bremskraftverstärker mit einem Verstärkerkolben, einem mit einem Bremspedal gekoppelten Betätigungskolben, einem Betätigungselement zur Betätigung des Hauptbremszylinders und einem Körper aus elastischem Material, welcher zwischen dem Betätigungskolben und dem Verstärkerkolben einerseits und dem Betätigungselement andererseits angeordnet ist, die Verstärkerkammer zur Betätigung des Verstärkerkolbens bei unbetätigtem Betätigungskolben mit einem Rücklaufanschluss zu einem Druckmittelvorratsbehälter hydraulisch verbunden ist, wobei bei einer Betätigung des Betätigungskolbens in Bremsbetätigungsrichtung der Betätigungskolben an den Verstärkerkolben anlegbar ist, um die Verstärkerkammer von dem Rücklaufanschluss zu trennen. Mit anderen Worten ausgedrückt, die hydraulische Verbindung zwischen der Verstärkerkammer und dem Rücklaufanschluss ist bei einer Bewegung des Betätigungskolbens in Richtung auf den Verstärkerkolben durch ein Anlegen des Betätigungskolbens an den Verstärkerkolben trennbar.The invention is based on the idea that in a hydraulic brake booster with a booster piston, a brake pedal coupled to an actuating piston, an actuator for actuating the master cylinder and a body of elastic material, which is arranged between the actuating piston and the booster piston on the one hand and the actuator on the other in that, when the actuating piston is operated, the booster piston is hydraulically connected to a return port to a pressure medium reservoir, wherein upon actuation of the actuating piston in the brake actuation direction the actuating piston can be applied to the booster piston to separate the booster chamber from the return port. In other words, the hydraulic connection between the booster chamber and the return port is separable upon application of the actuating piston to the booster piston upon movement of the actuating piston toward the booster piston.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass der Bremskraftverstärker einen einfachen und kompakten Aufbau besitzt, und daher kostengünstig hergestellt werden kann. Dabei ist der Bremskraftverstärker robust und zuverlässig.The invention has the advantage that the brake booster has a simple and compact structure, and therefore can be produced inexpensively. The brake booster is robust and reliable.
Der bremspedalbetätigte Betätigungskolben wirkt praktisch als bremspedalbetätigter Schließkörper eines Regelventils zur Einstellung eines betätigungskraftproportionalen Druckes in der Verstärkerkammer. Zusätzliche Bauelemente, wie z.B. im Stand der Technik ein Doppelhebelmechanismus, ein Steuerschieber, Sitzventile oder mehrere koaxial angeordnete Kolben, sind zur Regelung des Drucks in dem Verstärkerraum nicht notwendig.The brake pedal actuated actuating piston acts practically as a brake pedal-operated closing body of a control valve for setting an actuating force proportional pressure in the booster chamber. Additional components, such as In the prior art, a double lever mechanism, a spool valve, poppet valves or a plurality of coaxially arranged pistons are not necessary for controlling the pressure in the booster chamber.
Der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge benötigt keinen Unterdruck.The brake booster according to the invention for motor vehicles requires no negative pressure.
Bevorzugt ist in dem Verstärkerkolben eine Bohrung angeordnet, über welche die Verstärkerkammer bei unbetätigtem Betätigungskolben mit dem Rücklaufanschluss verbunden ist. Besonders bevorzugt ist eine von dem Gehäuse und dem Verstärkerkolben begrenzte Ringkammer vorgesehen, so dass die Verstärkerkammer bei unbetätigtem Betätigungskolben über die Bohrung im Verstärkerkolben und die Ringkammer mit dem Rücklaufanschluss verbunden ist. Preferably, in the booster piston, a bore is arranged, via which the booster chamber with unconfirmed actuating piston with the Return connection is connected. Particularly preferred is a limited by the housing and the booster piston annular chamber is provided so that the booster chamber is connected to the return port with unconfirmed actuating piston via the bore in the booster piston and the annular chamber.
Vorteilhafterweise ist die Ringkammer unabhängig von dem Betätigungszustand des Verstärkerkolbens mit dem Rücklaufanschluss verbunden, so dass bei einem Abheben des Betätigungskolbens von dem Verstärkerkolben, unabhängig von der Stellung des Verstärkerkolben relativ zum Gehäuse, Druckmittel aus der Verstärkerkammer in den Druckmittelvorratsbehälter ablaufen kann.Advantageously, the annular chamber is connected to the return port regardless of the operating state of the booster piston, so that when lifting the actuating piston of the booster piston, regardless of the position of the booster piston relative to the housing, pressure medium from the booster chamber can drain into the pressure fluid reservoir.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers ist der Betätigungskolben gestuft ausgeführt, wobei die Stufe eine Dichtkante darstellt, welche bei einer Bewegung des Betätigungskolbens in Richtung auf den Verstärkerkolben auf eine rampenförmige Ausformung des Verstärkerkolbens geschoben wird, so dass die Verbindung zwischen der Verstärkerkammer und dem Rücklaufanschluss getrennt wird.According to a preferred embodiment of the brake booster according to the invention, the actuating piston is stepped, wherein the step is a sealing edge which is pushed on a movement of the actuating piston in the direction of the booster piston on a ramp-shaped formation of the booster piston, so that the connection between the booster chamber and the return port is disconnected.
Bevorzugt ist an der Dichtkante des Betätigungskolbens ein Dichtelement angeordnet. Das Dichtelement wird bei der Bewegung des Betätigungskolbens in Richtung auf den Verstärkerkolben auf die rampenförmige Ausformung des Verstärkerkolbens abdichtend geschoben, so dass die Verbindung zwischen der Verstärkerkammer und dem Rücklaufanschluss getrennt wird. Das Dichtelement ist besonders bevorzugt elastisch ausgeführt, um eine gute Dichtwirkung zu erzielen.Preferably, a sealing element is arranged on the sealing edge of the actuating piston. The sealing element is sealingly pushed upon the movement of the actuating piston in the direction of the booster piston on the ramp-shaped formation of the booster piston, so that the connection between the booster chamber and the return port is disconnected. The sealing element is particularly preferably made elastic, in order to achieve a good sealing effect.
Zwischen dem Betätigungskolben und über dem Körper aus elastischem Material ist bevorzugt eine Übersetzungsscheibe angeordnet, um möglichst einfach das geometrische Verstärkungsverhältnis und das Ansprechverhalten des Bremskraftverstärkers einstellen zu können.Between the actuating piston and over the body of elastic material, a transmission disc is preferably arranged in order to be able to easily adjust the geometric amplification ratio and the response of the brake booster.
Bei dem Körper aus elastischem Material handelt es sich bevorzugt um eine an sich bekannte Gummireaktionsscheibe.The body of elastic material is preferably a known rubber reaction disc.
Der Körper aus elastischem Material ist bevorzugt in einer Bohrung des Verstärkerkolbens angeordnet, um die Baulänge des Verstärkers zu reduzieren. Besonders bevorzugt ist auch die Übersetzungsscheibe in einer Bohrung des Verstärkerkolbens angeordnet.The body of elastic material is preferably disposed in a bore of the booster piston to reduce the overall length of the booster. Particularly preferably, the translation disc is arranged in a bore of the booster piston.
Zwischen Betätigungskolben und Verstärkerkolben ist bevorzugt ein elastisches Element angeordnet, so dass der Betätigungskolben gegen den Druck des unter Vorspannung stehenden elastischen Elements auf die rampenförmige Ausformung des Verstärkerkolbens geschoben wird.Between the actuating piston and booster piston an elastic element is preferably arranged, so that the actuating piston is pushed against the pressure of the prestressed elastic element on the ramp-shaped formation of the booster piston.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Abschnitt des Betätigungskolbens mit größerem Durchmesser verschiebbar und gedichtet in dem Gehäuse geführt und ein Abschnitt des Betätigungskolbens mit geringerem Durchmesser gedichtet in einer Bohrung des Verstärkerkolbens verschiebbar geführt. So ist der Verstärkerraum auch bei unbetätigtem Betätigungskolben gedichtet. According to a preferred embodiment, a portion of the larger diameter actuating piston is slidably and sealingly guided in the housing and a portion of the smaller diameter actuating piston is slidably guided in a bore of the booster piston in sealed fashion. Thus, the booster chamber is sealed even with unactuated actuating piston.
Der Betätigungskolben besitzt in dem Bereich zwischen dem Dichtelement und der gehäuseseitigen Dichtung bevorzugt einen konstanten Durchmesser. Hierdurch wirken durch den Aufbau eines Druckes in der Verstärkerkammer keine Kräfte entgegen der Bremsbetätigungsrichtung auf den Betätigungskolben.The actuating piston preferably has a constant diameter in the region between the sealing element and the housing-side seal. As a result, act by the construction of a pressure in the booster chamber no forces against the brake actuation direction on the actuating piston.
Bevorzugt ist die Verstärkerkammer unabhängig von einem Betätigungszustand des Betätigungskolbens mit der Druckquelle verbunden, wobei in der Verbindung ein in Richtung der Verstärkerkammer öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist.The booster chamber is preferably connected to the pressure source independently of an actuation state of the actuation piston, wherein a check valve which opens in the direction of the booster chamber is arranged in the connection.
Die Druckquelle wird bevorzugt durch eine mittels eines Elektromotors angetriebene hydraulische Pumpe gebildet. Besonders bevorzugt ist deren Saugseite mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden, an welchen der Rücklaufanschluss angeschlossen ist.The pressure source is preferably formed by a driven by an electric motor hydraulic pump. Particularly preferably, the suction side is connected to the pressure fluid reservoir, to which the return port is connected.
An dem Betätigungskolben oder an dem Verstärkerkolben ist bevorzugt ein Mitnahmemittel angeordnet, mittels welchem bei einer Verschiebung des Verstärkerkolbens in Bremsbetätigungsrichtung der Betätigungskolben mitgeführt wird.On the actuating piston or on the booster piston, a driving means is preferably arranged, by means of which during a displacement of the booster piston in the brake actuation direction of the actuating piston is carried.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Schaltmittel oder ein Erfassungsmittel vorgesehen, welches eine Bewegung des Betätigungskolbens erfasst. Hierdurch kann die Druckquelle bedarfsgerecht, erst bei einer Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer aktiviert werden. So wird der Energiebedarf des Bremskraftverstärkers gering gehalten.According to a preferred embodiment, a switching means or detecting means is provided, which detects a movement of the actuating piston. As a result, the pressure source can be activated as needed, only upon actuation of the brake pedal by the driver. Thus, the energy consumption of the brake booster is kept low.
Um eine Fremdansteuerung des Bremskraftverstärkers zu erreichen, ist der Rücklaufanschluss bevorzugt über eine Rücklaufleitung, in der ein elektrisch betätigbares, vorteilhafterweise stromlos offenes, Ventil angeordnet ist, mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden.In order to achieve an external control of the brake booster, the return port is preferably via a return line in which an electrically operable, advantageously normally open, valve is arranged, connected to the pressure fluid reservoir.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen hydraulischen Bremskraftverstärkers. Hierbei wird eine Bewegung des Betätigungskolbens erfasst und die Druckquelle aktiviert, so dass Druckmittel in die Verstärkerkammer gefördert wird, sobald eine Bewegung erkannt wird.The invention also relates to a method for operating a hydraulic brake booster according to the invention. In this case, a movement of the actuating piston is detected and the pressure source activated, so that pressure medium in the Booster chamber is promoted as soon as a movement is detected.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren. Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the subclaims and the following description with reference to figures.
Es zeigenShow it
In
An den Hauptbremszylinder
Bevorzugt wird der Bremskraftverstärker in Bremssystemen mit konventionellen hydraulischen Radbremsen eingesetzt.Preferably, the brake booster is used in brake systems with conventional hydraulic wheel brakes.
Zur Realisierung einer Parkbremsfunktion können die Radbremsen an zumindest einer Fahrzeugachse als Kombisättel mit elektrischer Parkbremsfunktion, insbesondere mit integrierter elektromechanischer Aktuatorik, ausgeführt sein.To realize a parking brake function, the wheel brakes can be embodied on at least one vehicle axle as a combination saddle with an electric parking brake function, in particular with integrated electromechanical actuators.
Das Gehäuse
Bremskraftverstärker
Im Gehäuse
Bei unbetätigtem (d.h. unverschobenem) Betätigungskolben
Die Verstärkerkammer
Druckmittelquelle
Vorzugsweise ist der Bremskraftverstärker mit einer elektrisch angetriebenen hydraulischen Pumpe ausgeführt. Die konstruktive Ausgestaltung der Pumpe-Verstärkereinheit ermöglicht eine extrem leise Funktion. Bevorzugt umfasst die Druckmittelquelle
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung von Pumpen mit geringen Pulsationen, z.B. Zahnrad-, Innenzahnrad-, oder Flügelzellenpumpen. Particularly advantageous is the use of pumps with low pulsations, such as gear, Innenzahnrad-, or vane pumps.
In der hydraulischen Verbindungsleitung zwischen der Druckmittelquelle
Der Raumbereich
Die Verstärkerkammer
Die rampenförmige Ausformung
Zur Ansteuerung der Druckmittelquelle
Innerhalb des Verstärkerkolbens
Mit dem Durchmesser und der Dicke der Übersetzungsscheibe
Durch eine von dem Betätigungskolben
Zur Rückstellung des Verstärkerkolbens
In der Bohrung des Verstärkerkolbens
Beispielsgemäß ist an dem Betätigungskolben
Der Verstärkerkolben
Anhand der
Bei Betätigung des Bremspedals
Schließt der Betätigungskolben
Der Druck in der Verstärkerkammer
Über die Gummireaktionsscheibe
Der Regelausgleich zwischen Fahrerkraft FFahrer und Verstärkungskraft FVerst über die an sich bekannte Gummireaktionsscheibe
Eine Reaktionskraft, die auf den bremspedalverbundenen Betätigungskolben
Betätigung der Fahrer das Bremspedal
Das in
Ventil
Die Ergänzung zur Fremdansteuerung erfordert weiterhin die Erfassung weiterer physikalischer Größen, deren Auswertung und die bedarfsgeregelte Ansteuerung der Druckmittelquelle
Zusammenfassend kann man sagen, dass durch die Erfindung mit sehr einfachen Mitteln ein energieeffizienter hydraulischer Bremskraftverstärker bereitgestellt wird. Der niedrige Energiebedarf ist dadurch bedingt, dass Energie nur im Bedarfsfall und nur im aktuell erforderlichen Ausmaß verbraucht wird.In summary, it can be said that the invention provides an energy-efficient hydraulic brake booster with very simple means. The low energy requirement is due to the fact that energy is consumed only when needed and only to the extent currently required.
Die Erfindung bietet den Vorteil eines vakuumfreien „on-demand“ Bremskraftverstärkers.The invention offers the advantage of a vacuum-free "on-demand" brake booster.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Bremskraftverstärkers ist der besonders einfache Ausbau. Weiterhin besitzt der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker eine hohe Verfügbarkeit.An advantage of the brake booster according to the invention is the particularly simple removal. Furthermore, the brake booster according to the invention has a high availability.
Der erfindungsgemäße Bremskraftverstärker besitzt insbesondere ein einfaches Steuerventilprinzip. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind keine elektrisch schaltbaren Ventile erforderlich.The brake booster according to the invention has in particular a simple control valve principle. According to the first embodiment, no electrically switchable valves are required.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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