DE19718168A1 - Bremskraftverstärker für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bremskraftverstärker nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein solcher Bremskraftverstärker, teilweise auch als Booster bezeichnet, erleichtert die Bedie­ nung eines Kraftfahrzeugs, indem er die zum Betätigen des Bremspedals erforderliche Kraft an das körperliche Leistungs­ vermögen des Fahrers anpaßt. Dadurch wird sowohl die Sicher­ heit als auch der Komfort beim Fahren eines Kraftfahrzeugs erhöht.

Bei einem bekannten Unterdruck-Bremskraftverstärker (Fahrwerktechnik, Hrsg. Jörnsen Reimpell, 1991, Vogel-Fachbuch, Seiten 311 bis 315) hängt die Reaktionskraft des Bremspedals auf die Betätigung durch den Fahrer, die soge­ nannte Fahrervorgabe, zum einen von dem mechanischen Aufbau des Bremssystems mit einem Hauptbremszylinder, Bremsleitungen und Bremssätteln an den Rädern und zum anderen von der Unter­ stützung durch ein Unterdruckreservoir ab. Der Unterdruck in diesem Reservoir wird von dem Motor des Kraftfahrzeugs er­ zeugt. Deshalb hängt die Unterstützung der Bremskraft im we­ sentlichen von dem Saugrohrdruck des Motors ab, der wiederum von der Motordrehzahl abhängig ist. Dies kann durch Verschie­ ben des Arbeitspunkts des Bremskraftverstärkers spürbar ge­ macht werden, indem das Bremspedal mehrmals durchgetreten wird (sog. Pumpen). Außerdem kann die Unterstützung der Pe­ dalkraft nicht eingestellt werden, was bei sehr kräftigen Be­ nutzern zu Problemen bei der Dosierbarkeit führen kann. Ein etwas "härteres" Pedal könnte dies beheben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bremskraft­ verstärker zu schaffen, der über einen definierten Ar­ beitspunkt verfügt, der aber auch individuell einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Bremskraftver­ stärker nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß sie es ermöglicht, die Bremskraft in einem Kraftfahrzeug genauer zu dosieren und besser zu reproduzieren. Sie ermöglicht es auch, eine statische und eine dynamische Pedalkennlinie zu ändern. Die Unterstützungskraft des erfindungsgemäßen Brems­ kraftverstärkers ist vom Ansaugdruck des Motors unabhängig und gibt dem Fahrer ein keinen Schwankungen unterliegendes Bremsgefühl.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Bremskraftverstärker gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines in dem Bremskraftverstär­ ker nach Fig. 1 verwendeten Regelkreises;

Fig. 3 eine geschlossene Regelschleife des Bremskraftver­ stärkers nach Fig. 1 und

Fig. 4 das Blockschaltbild eines anderen in dem Brems­ kraftverstärker nach Fig. 1 verwendeten Regelkrei­ ses.

Ein Bremskraftverstärker 1 verstärkt die von dem Fahrer eines Kraftfahrzeugs auf ein Bremspedal 2 ausgeübte Kraft und wirkt damit auf einen Hauptbremszylinder 4 ein. Der Hauptbremszy­ linder 4 ist mit einem Bremsflüssigkeitsbehälter 5 verbunden (Fig. 1). Der mechanische Aufbau des Bremskraftverstärkers 1, der einen durch eine Membran abgeschlossenen Innenraum 6 aufweist ist allgemein bekannt (siehe die eingangs genannte Druckschrift) und wird deshalb hier nicht in weiteren Einzel­ heiten beschrieben.

In dem Innenraum 6 herrscht ein Unterdruck oder Vakuum, das üblicherweise in dem Ansaugtrakt des Motors erzeugt wird, das aber auch durch eine getrennte Unterdruckpumpe erzeugt werden kann. Der Unterdruck liefert die zum Verstärken der Brems­ kraft erforderliche Energie.

Der Innen- oder Unterdruckraum 6 ist durch eine Leitung 8 an ein erstes Ventil oder Druckaufbauventil 9 angeschlossen, durch das er mit dem Umgebungsdruck verbunden werden kann. Durch eine Leitung 10 ist der Innenraum 6 an ein zweites Ven­ til oder Druckabbauventil 11 angeschlossen, durch das er mit dem Saugrohr des Motors (hier nicht dargestellt) verbunden werden kann. Das Druckaufbau- und das Druckabbauventil sind als Magnetventile realisiert. Sie können auch zu einem Vier­ wegeventil zusammengefaßt werden. Der in dem Innenraum 6 des Bremskraftverstärkers herrschende Druck wird durch einen Drucksensor 14 erfaßt, während der Weg des Bremspedals mit einem Pedalwegsensor 15 erfaßt wird.

Wenn das Druckabbauventil 11 den Bremskraftverstärker mit dem Saugrohr des Motors verbindet, wird der Druck in dem Innen­ raum 6 kleiner (oder: der Unterdruck wird verstärkt), und dies bewirkt eine größere Unterstützung oder Verstärkung der Pedalkraft. Wenn das Druckaufbauventil 9 den Bremskraftver­ stärker oder Booster mit dem Umgebungsdruck verbindet, wird der Druck in dem Innenraum 6 erhöht und damit die Unterstüt­ zung der Bremskraft vermindert. Werden beide Ventil 9 und 11 geschlossen, so ergibt ein sich ein dritter Zustand des Bremskraftverstärkers, in dem der Druck gehalten wird. Es handelt sich dann um ein geschlossenes System, bei dem der Bremskraftverstärker- oder Boosterdruck eine Funktion des Pe­ dalwegs ist.

Ein Druckregler 18 (Fig. 2) - im folgenden auch Booster­ druckregler genannt - regelt den Unterdruck in dem Brems­ kraftverstärker 1. An einem ersten Signaleingang 19 empfängt er den Pedalweg, der von dem Pedalwegsensor geliefert wird. An einem zweite Signaleingang 20 empfängt er den Druck in dem Innenraum 6 - auch Boosterdruck -, den der Drucksensor 14 liefert.

Der Boosterdruck wird durch den Druckregler 18 auf einen vor­ gegebenen Sollwert geregelt und damit die Bremskraftunter­ stützung festgelegt. Der Sollweg wird dabei aus einer vorge­ gebenen Druckkonstante, die den eigentlichen Sollwert - die sogenannte Basisunterstützung - darstellt, dem Pedalweg und dem aktuellen Boosterdruck gewonnen. Die Druckkonstante und die Abhängigkeit von den beiden Eingangsgrößen Pedalweg und Boosterdruck sind in einem Kennfeldspeicher 22, der auch als Tabelle ausgeführt sein kann, abgelegt. Von dem so gewonnenen Sollwert wird in einem logischen Verknüpfungsglied 23 der Boosterdruck subtrahiert und als Regelabweichung Δp an eine Ventilansteuerung 24 gegeben. Diese erzeugt ein erstes Steu­ ersignal, das von einem ersten Signalausgang 26 zu dem Druck­ abbauventil 11 gelangt und den Druck in dem Innenraum ab­ senkt, oder ein zweites Steuersignal, das von einem zweiten Signalausgang 27 zu dem Druckaufbauventil 9 gelangt und einen Aufbau des Drucks in dem Innenraum 6 bewirkt. Die in der Ven­ tilansteuerung 24 anhand der Sollwert-Istwert-Differenz Δp erzeugten Signale werden dann als Steuerstrom an die Ventile 9 und 11 übermittelt.

Der Vorteil der Abhängigkeit des Boosterdrucks von dem Pedal­ weg liegt darin, daß die Unterstützungskraft von der Art der Bremsung - zum Beispiel Normalbremsung oder Notbremsung - ab­ hängig gemacht werden kann. Auch kann ein Nachziehen des Pe­ dals, das bei herkömmlichen Bremsanlagen bei einem schnellen Niederdrücken des Pedals auftritt und das von der langsamen Dynamik der Absaugung durch den Motor herrührt, durch das Einziehen des Pedalwegs in die Regelung gemindert werden. Durch Bilden der zeitlichen Ableitung des Pedalwegs kann eine Panik- oder Notbremsung erkannt werden und daraufhin die Bremskraftunterstützung auf den möglichen Maximalwert erhöht werden.

Aus Fig. 3 ist ein geschlossener Regelkreis ersichtlich, der aus dem Boosterdruckregler 18 und einem Aktor 30 besteht. In dem Aktor 30 sind die beiden Sensoren 14 und 15 und die bei­ den Ventile 9 und 11 zusammengefaßt.

Aus Fig. 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines Regel­ kreises 34 ersichtlich. Zusätzlich zu den Bestandteilen des Regelkreises 18 weist er ein Differenzierglied 36 auf, in dem die zeitliche Ableitung des Pedalwegs s, d. h. die Pedalge­ schwindigkeit v = ds/dt, gebildet wird. Das Ausgangssignal des Differenziergliedes wird an eine Ventilansteuerung 37 weiter­ geleitet und dort jeweils an den Eingang eines NAND-Gliedes 38 und eines AND-Gliedes 39 gegeben. Auf den jeweils anderen Eingang des NAND-Gliedes 38 wird die von dem Verknüpfungs­ glied 23 abgegebene Regeldifferenz Δp, falls Δp < 0 ist, oder an den des AND-Gliedes 39, falls Δp ≧ 0 ist, gegeben.

Anhand des Reglerdiagramms von Fig. 4 wird nun der Ablauf eines Regelvorgangs erläutert. Aus dem aktuellen Pedalweg an dem Signaleingang 19 wird in dem Kennfeldspeicher 22 ein Sollwert für den Boosterdruck abgeleitet. Die Regelabweichung Δp aus diesem Solldruck und aus dem an dem Signaleingang 20 anliegenden Istwert des Boosterdrucks wird in der Ventilan­ steuerung 37 ausgewertet und ein Druckabbau-Steuerstrom über den Signalausgang 26 oder ein Druckaufbau-Steuerstrom über den Signalausgang 27 an die Ventile 11 beziehungsweise 9 übermittelt.

Die Regelung erfolgt nur dann, wenn die Pedalgeschwindigkeit kleiner oder gleich null ist. Dies ist erforderlich, um eine Pedalrückmeldung zu vermeiden. Da das Druckabbauventil 11 als Ventil ausgeführt ist, das im stromlosen Zustand offen ist, erfolgt die logische Verknüpfung über ein NAND-Glied. Die Re­ gelung des Boosterdrucks erfolgt somit nur bei einer negati­ ven oder kleinen Pedalgeschwindigkeit. Bei einer positiven Pedalgeschwindigkeit erfolgt weder ein Druckabbau noch ein Druckaufbau: Das System ist geschlossen. Der Druck in dem Booster, das heißt in dem Innenraum 6 des Bremskraftverstär­ kers stellt sich nach der jeweils anzuwendenden Gasgleichung - zum Beispiel für eine adiabatische oder eine isotherme Zu­ standsänderung - ein.

Claims (3)

1. Bremskraftverstärker (1) für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Innenraum (6) enthaltenen Druckmedium, das bei Betä­ tigung des Bremspedals (2) durch den Fahrer die Bremskraft erhöht, dadurch gekennzeichnet,

• - daß er mit mindestens einem Ventil (9, 11) versehen ist, durch das der in dem Innenraum (6) herrschende Arbeitsdruck erhöht und verringert werden kann, und
• - daß die Stellung des Ventils (9, 11) durch einen Druckreg­ ler (18) auf einen Sollwert eingestellt wird, der von einer vorgegebenen Größe der Bremskraftunterstützung abhängt.

2. Bremskraftverstärker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druckregler (18) mit einem Kennfeldspeicher (22) versehen ist, dessen Eingangssignale (19, 20) der Betä­ tigungsweg des Bremspedals und der Arbeitsdruck sind, und in dem ein Sollwert des Arbeitsdrucks erzeugt und zum Steuern des Ventils (9, 11) verwendet wird.

3. Bremskraftverstärker (1) nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet,

• - daß er als Unterdruckverstärker ausgebildet ist, und
• - daß er mit einem seinen Innenraum (6) mit der Umgebung ver­ bindenden Druckaufbauventil (9) sowie mit einem seinen Innen­ raum (6) mit einer Unterdruckquelle verbindenden Druckabbau­ ventil (11) versehen ist.