DE19822411A1 - Actuator for an electronically controllable brake actuation system - Google Patents

Actuator for an electronically controllable brake actuation system

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Ronald Bayer
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Abstract

The invention relates to an actuation unit for an electronically regulated braking system for automobiles. The inventive actuation unit consists of a pressure generator which is actuated by means of an operating pedal and a simulator which interacts with the pressure generator and which has a simulator spring. The aim of the invention is to produce a harmonic pedal characteristic and to considerably improve the haptic feel of the pedal so that it corresponds to a large extent with human ergonomics. To this end, the simulator (15) is formed by metallic bellows (17) which are impinged upon by the hydraulic pressure controlled in the pressure generator (2). The area inside the bellows accommodates the simulator spring (18) and can be connected to a reservoir (7) for the pressure means.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für ein elektronisch regelbares Bremssystem für Kraftfahrzeuge, die aus einem mittels eines Betätigungspedals betätigbaren Druckgeber sowie einem mit dem Druckgeber zusammenwirkenden Simulator besteht.The invention relates to an actuating device for a electronically controllable braking system for motor vehicles, the from an actuatable by means of an actuation pedal Pressure sensor and one cooperating with the pressure sensor Simulator exists.

Bei einem Bremssystem dieses Typs ist zu unterscheiden zwischen dem normalen Betriebsfall und dem Betrieb ohne Servofunktion, im weiteren Verlauf als Notfunktion bezeichnet, wie er zum Beispiel beim Ausfall der Elektronik eintritt.A distinction must be made in this type of braking system between normal operation and operation without Servo function, hereinafter referred to as an emergency function, such as what happens if the electronics fail.

Eine derartige Betätigungseinrichtung ist z. B. aus der internationalen Patentanmeldung WO 95/28307 bekannt. Der Simulator der vorbekannten Betätigungseinrichtung, deren Druckgeber als ein Tandemhauptbremszylinder ausgeführt ist, ist im Hauptzylindergehäuse ausgebildet und besteht im wesentlichen aus einer Simulatorkammer, die von einem Simulatorkolben begrenzt und als Bestandteil eines Hauptbremszylinder-Druckraums ausgebildet ist. Der Simulatorkolben-, der mittels einer Simulatorfeder vorgespannt ist, ist dabei vorzugsweise in einem Hauptzylinderkolben geführt und begrenzt darin eine hydraulische Kammer, die mit einem dem Tandemhauptzylinder zugeordneten drucklosen Druckmittelvorratsbehälter in Verbindung steht.Such an actuator is such. B. from the international patent application WO 95/28307 known. Of the Simulator of the known actuator, the Pressure sensor is designed as a tandem master brake cylinder, is formed in the master cylinder housing and consists of essentially from a simulator chamber by a Limited and as part of a simulator piston Master cylinder pressure chamber is formed. Of the Simulator piston, which is biased by means of a simulator spring is preferably in a master cylinder piston  guided and delimited therein a hydraulic chamber with an unpressurized associated with the tandem master cylinder Pressure medium reservoir is connected.

Weniger vorteilhaft ist bei der vorbekannten Betätigungs­ einrichtung die Vorspannung der Simulatorfeder anzusehen, die erforderlich ist, um den bzw. die Hauptzylinderkolben in ihre Ausgangslage zurückzustellen, und die eine Unstetigkeit in der Pedalcharakteristik zur Folge haben kann. Außerdem besteht bei der bekannten Anordnung keine Möglichkeit, die vom Simulatorkolben begrenzte hydraulische Simulatorkammer abzusperren, so daß ein optimiertes Pedalverhalten (härteres Pedal, verkürzter Pedalweg) in der Notfunktion nicht gewährleistet werden kann.Is less advantageous in the previously known actuation device to see the preload of the simulator spring is required to insert the master cylinder piston (s) into their Starting position to reset, and the one discontinuity in the pedal characteristics can result. Furthermore there is no possibility in the known arrangement that hydraulic simulator chamber delimited by the simulator piston shut off, so that an optimized pedal behavior (harder Pedal, shortened pedal travel) not in the emergency function can be guaranteed.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Betätigungseinrichtung für ein elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, die die Realisierung einer harmonischen Pedalcharakteristik und somit eine erhebliche Verbesserung des haptischen Pedalgefühls ermöglicht, das der menschlichen Ergonomie weitgehend entspricht.It is therefore an object of the present invention Actuating device for an electronically controllable Brake actuation system of the type mentioned propose the realization of a harmonious Pedal characteristics and thus a significant improvement of the haptic pedal feel, that of the human Ergonomics largely corresponds.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Simulator durch einen mit dem im Druckgeber eingesteuerten hydraulischen Druck beaufschlagbaren reibungsfreien metallischen Faltenbalg gebildet ist, dessen Innenraum die Simulatorfeder aufnimmt und mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter verbindbar ist. Die Simulatorfeder, die eine progressive Kraft-Weg-Kennlinie aufweist, ist dabei vorzugsweise im Faltenbalg vorspannungsfrei angeordnet. Durch diese Maßnahmen wird eine ideale Pedalkraft-Weg-Kennlinie dargestellt.This object is achieved in that the Simulator by one with the one controlled in the pressure transmitter hydraulic pressure applied frictionless metallic bellows is formed, the interior of which Simulator spring takes up and with an unpressurized Pressure medium reservoir is connectable. The Simulator spring, which has a progressive force-displacement characteristic  has, is preferably in the bellows arranged without tension. Through these measures, a ideal pedal force-displacement curve is shown.

Eine wesentliche Verbesserung des Pedalgefühls wird bei einer vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Betätigungs­ einrichtung dadurch erreicht, daß in der Verbindung zwischen dem Innenraum des Faltenbalges und dem Druckmittelvorrats­ behälter eine Blende eingefügt ist. Die Blende, die vorteilhafterweise im Inneren des Faltenbalgs angeordnet sein kann, ist dabei als eine variable Blende ausgeführt, deren Durchflußquerschnitt vom Betätigungspedalweg und der -antrittsgeschwindigkeit abhängig ist. Die erwähnte Abhängigkeit wird bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß die Blende durch einen in einer Bohrung verschiebbaren Blendenstift variablen Querschnitts gebildet ist.A significant improvement in the pedal feeling is in a advantageous embodiment of the actuation according to the invention device achieved in that in the connection between the interior of the bellows and the pressure medium supply container an aperture is inserted. The aperture, the advantageously be arranged inside the bellows can, is designed as a variable aperture, the Flow cross section from the actuation pedal travel and the - speed of arrival is dependent. The one mentioned In an advantageous further development, dependence becomes Invention achieved in that the aperture by a a bore adjustable aperture pin variable Cross-section is formed.

Um in der Notbremsfunktion ein optimiertes Pedalverhalten gewährleisten zu können sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes vor, daß die Verbindung zwischen dem Innenraum des Faltenbalges und dem Druckmittelvorratsbehälter mittels einer Ventileinrichtung absperrbar ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Simulator in einem Notfall, in dem der Bremsdruck zum Zweck einer Bremsung durch Betätigung des Druckerzeugers aufgebaut wird, kein Druckmittelvolumen mehr aufnehmen kann. Das Absperren der vorhin erwähnten hydraulischen Verbindung hat ein verbessertes Pedalverhalten (härteres Pedal, verkürzter Pedalweg) bei Systemausfall zur Folge. Die Ventileinrichtung ist dabei mechanisch, vorzugsweise durch die Betätigungsbewegung eines Druckgeberkolbens, betätigbar.To optimize pedal behavior in the emergency braking function To be able to guarantee sees another advantageous Design of the subject matter of the invention that Connection between the interior of the bellows and the Pressure medium reservoir by means of a valve device is lockable. This measure ensures that the Simulator in an emergency where the brake pressure is for the purpose braking by operating the pressure generator will no longer be able to hold the pressure medium volume. The Shutting off the hydraulic connection mentioned above an improved pedal behavior (harder pedal, shortened Pedal travel) in the event of a system failure. The valve device  is mechanical, preferably by Actuating movement of a pressure sensor piston, actuatable.

Dabei ist es besonders sinnvoll, wenn der Druckgeber als ein Tandemhauptzylinder ausgeführt ist, und die Betätigung der Ventileinrichtung durch den Sekundärkolben des Tandemhauptzylinders, beispielsweise mittels eines drehbar gelagerten zweiarmigen Hebels erfolgt.It is particularly useful if the pressure sensor as a Tandem master cylinder is executed, and the actuation of the Valve device through the secondary piston of the Tandem master cylinder, for example by means of a rotatable one stored two-armed lever.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung zeigt.The invention is described in the following description of a Embodiment with reference to the accompanying Drawing explained in more detail, the only figure one schematic sectional view of the invention Actuator shows.

Die in der Zeichnung dargestellte Betätigungseinrichtung besteht im wesentlichen aus einem mittels eines Betätigungs­ pedals 1 betätigbaren, zweikreisigen Druckerzeuger bzw. Tandemhauptzylinder 2, der durch zwei Kolben 3, 4 begrenzte, voneinander getrennte Druckräume 5, 6 aufweist, die mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter 7 in Verbindung stehen. An die beiden Druckräume (Primärdruckraum 5, Sekundärdruck­ raum 6) sind mittels absperrbarer hydraulischer Verbindungen 8, 9 nicht gezeigte, den Fahrzeugachsen zugeordnete hydraulische Radbremsen angeschlossen. Außerdem begrenzen die Kolben 3, 4 im Gehäuse 10 des Tandemhauptzylinders 2 Nachlaufräume 11, 12, die einerseits über in den Kolben 3, 4 angeordnete Zentralventile 13, 14 mit den zugeordneten Druckräumen 5, 6 und andererseits über im Hauptzylinder­ gehäuse 10 ausgebildete Kanäle 28, 29 mit dem Druckmittel­ vorratsbehälter 7 in Verbindung stehen.The actuating device shown in the drawing consists essentially of a two-circuit pressure generator or tandem master cylinder 2 which can be actuated by means of an actuating pedal 1 and which has pressure chambers 5 , 6 which are delimited and separated from one another by two pistons 3 , 4 and which are connected to an unpressurized pressure medium reservoir 7 stand. At the two pressure chambers (primary pressure chamber 5 , secondary pressure chamber 6 ) are connected hydraulic hydraulic brakes, not shown, associated with the vehicle axles by means of lockable hydraulic connections 8 , 9 . In addition, the pistons 3 , 4 in the housing 10 of the tandem master cylinder 2 limit trailing chambers 11 , 12 , which on the one hand have central valves 13 , 14 arranged in the pistons 3 , 4 with the associated pressure chambers 5 , 6 and on the other hand have channels 28 formed in the master cylinder 10 , 29 are in communication with the pressure medium reservoir 7 .

Wie der Zeichnung weiter zu entnehmen ist, ist an den ersten bzw. Primärdruckraum 5 eine hydraulische Kammer 16 angeschlossen, die einen metallischen Faltenbalg 17 aufnimmt, der eine Begrenzung der Kammer 16 bildet, so daß er mit dem im Primärdruckraum 5 durch die Betätigung des Pedals 1 eingesteuerten Druck beaufschlagbar ist. Der Faltenbalg 17 bildet zusammen mit einer in seinem Inneren angeordneten Simulatorfeder 18 einen Pedalsimulator 15, der beim Absperren der Druckräume 5, 6 dem Fahrer ein angenehmes, der menschlichen Ergonomie entsprechendes Pedalgefühl vermittelt. Außerdem ist im Innenraum des Faltenbalges 17 ein hülsenförmiges Teil 21 angeordnet, das eine Öffnung 22 aufweist. Die Öffnung 22 bildet zusammen mit einem in die Öffnung 22 einführbaren, mit dem Faltenbalg 17 in Verbindung stehenden Blendenstift 23 mit variablem Querschnitt eine Blende 20, die als Dämpfungselement dient. In dem Innenraum des vorhin erwähnten Teiles 21 mündet ein hydraulischer Kanal 24, der über den Nachlaufraum 12 des Sekundärdruckraumes 6 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 7 in Verbindung steht. Eine in den Kanal 24 eingefügte Ventileinrichtung 25 ermöglicht ein Absperren der fluidischen Verbindung zwischen dem Innenraum 19 des Faltenbalgs 17 und dem Druckmittelvorratsbehälter 7, so daß der Pedalsimulator 15 in der Notbremsfunktion, bei der ein hydraulischer Druck in den nicht gezeigten Radbremsen des Fahrzeuges durch Verschieben der Hauptzylinderkolben 3, 4 aufgebaut wird, kein Druckmittelvolumen mehr aufnehmen kann. Dabei ist es besonders sinnvoll, wenn die Ventileinrichtung 25 durch die Bewegung des Sekundärkolbens 4 mechanisch betätigt wird. Zu diesem Zweck ist ein drehbar gelagerter zweiarmiger Hebel 26 vorgesehen, der einerseits an einem Schließglied 27 der Ventileinrichtung 25 anliegt und andererseits mit dem Sekundärkolben 4 zusammenwirkt. Eine das Schließglied 27 in der Schließrichtung der Ventileinrichtung 25 vorspannende Ventilfeder 28 sorgt dabei für spielfreies Anliegen des Hebels 26 am Sekundärkolben 4.As can be seen from the drawing, a hydraulic chamber 16 is connected to the first or primary pressure chamber 5 , which receives a metallic bellows 17 , which forms a boundary of the chamber 16 , so that it with the in the primary pressure chamber 5 by pressing the pedal 1 controlled pressure can be applied. The bellows 17 , together with a simulator spring 18 arranged in its interior, forms a pedal simulator 15 which , when the pressure chambers 5 , 6 are shut off, gives the driver a pleasant pedal feeling which corresponds to human ergonomics. In addition, a sleeve-shaped part 21 is arranged in the interior of the bellows 17 , which has an opening 22 . The opening 22 forms, together with an insertable in the opening 22 associated with the bellows 17 diaphragm pin 23 with a variable cross-section, a diaphragm 20, which serves as a damping element. In the interior of the previously mentioned part 21 , a hydraulic channel 24 opens, which is connected to the pressure medium reservoir 7 via the trailing chamber 12 of the secondary pressure chamber 6 . A valve device 25 inserted into the channel 24 enables the fluidic connection between the interior 19 of the bellows 17 and the pressure medium reservoir 7 to be shut off, so that the pedal simulator 15 has the emergency braking function, in which a hydraulic pressure in the wheel brakes, not shown, of the vehicle by shifting the Master cylinder piston 3 , 4 is built up, can no longer accommodate pressure medium volume. It is particularly useful if the valve device 25 is actuated mechanically by the movement of the secondary piston 4 . For this purpose, a rotatably mounted two-armed lever 26 is provided, which on the one hand abuts a closing member 27 of the valve device 25 and on the other hand interacts with the secondary piston 4 . A the closure member 27 biasing in the closing direction of the valve device 25 Valve spring 28 ensures for play-free fitting of the lever 26 on the secondary piston. 4

Die Funktionsweise derartiger Betätigungseinheiten ist dem auf dem einschlägigen technischen Gebiet tätigen Fachmann bekannt, so daß sie im vorliegenden Zusammenhang nicht ausführlich erklärt zu werden braucht.The operation of such actuators is the specialist working in the relevant technical field known so that they are not in the present context needs to be explained in detail.

Claims (11)

1. Betätigungseinrichtung für ein elektronisch regelbares Bremssystem für Kraftfahrzeuge, die aus einem mittels eines Betätigungspedals betätigbaren Druckerzeuger sowie einem mit dem Druckerzeuger zusammenwirkenden, eine Simulatorfeder aufweisenden Simulator besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Simulator (15) durch einen mit dem im Druckerzeuger (2) eingesteuerten hydraulischen Druck beaufschlagbaren metallischen Faltenbalg (17) gebildet ist, dessen Innenraum die Simulatorfeder (18) aufnimmt und mit einem drucklosen Druckmittelvorratsbehälter (7) verbindbar ist.1. Actuating device for an electronically controllable braking system for motor vehicles, which consists of a pressure generator which can be actuated by means of an actuating pedal and a simulator which interacts with the pressure generator and has a simulator spring, characterized in that the simulator ( 15 ) is provided with a pressure generator in the pressure generator ( 2 ). Controlled hydraulic pressure actable metallic bellows ( 17 ) is formed, the interior of which receives the simulator spring ( 18 ) and can be connected to an unpressurized pressure medium reservoir ( 7 ). 2. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Simulatorfeder (18) im Faltenbalg (17) vorspannungsfrei angeordnet ist.2. Actuating unit according to claim 1, characterized in that the simulator spring ( 18 ) in the bellows ( 17 ) is arranged without bias. 3. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung zwischen dem Innenraum (19) des Faltenbalges (17) und dem Druckmittelvorratsbehälter (7) eine Blende (20) eingefügt ist.3. Actuating unit according to claim 1, characterized in that an aperture ( 20 ) is inserted in the connection between the interior ( 19 ) of the bellows ( 17 ) and the pressure medium reservoir ( 7 ). 4. Betätigungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (20) als eine variable Blende gestaltet ist, deren Durchflußquerschnitt vom Betätigungspedalweg und/oder -antrittsgeschwindigkeit abhängig ist.4. Actuating unit according to claim 3, characterized in that the diaphragm ( 20 ) is designed as a variable diaphragm, the flow cross-section of which is dependent on the actuation pedal travel and / or approach speed. 5. Betätigungseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (20) durch einen in einer Bohrung (22) verschiebbaren Blendenstift (23) variablen Querschnitts gebildet ist.5. Actuating unit according to claim 3, characterized in that the diaphragm ( 20 ) is formed by a variable cross-section in a bore ( 22 ) displaceable diaphragm pin ( 23 ). 6. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (20) im Innenraum (19) des Faltenbalges (17) angeordnet ist.6. Actuating unit according to one of claims 3 to 5, characterized in that the diaphragm ( 20 ) in the interior ( 19 ) of the bellows ( 17 ) is arranged. 7. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Innenraum (19) des Faltenbalges (17) und dem Druckmittelvorratsbehälter (7) mittels einer Ventileinrichtung (25) absperrbar ist.7. Actuating unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the connection between the interior ( 19 ) of the bellows ( 17 ) and the pressure medium reservoir ( 7 ) can be shut off by means of a valve device ( 25 ). 8. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (25) mittels eines Druckerzeugerkolbens (4) betätigbar ist.8. Actuating device according to claim 7, characterized in that the valve device ( 25 ) can be actuated by means of a pressure generator piston ( 4 ). 9. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckerzeuger (2) als Tandemhauptzylinder ausgeführt ist, und daß die Betätigung der Ventileinrichtung (25) durch den Sekundärkolben (4) des Tandemhauptzylinders (2) erfolgt. 9. Actuating device according to claim 8, characterized in that the pressure generator ( 2 ) is designed as a tandem master cylinder, and that the actuation of the valve device ( 25 ) by the secondary piston ( 4 ) of the tandem master cylinder ( 2 ). 10. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Ventileinrichtung (25) mittels eines drehbar gelagerten zweiarmigen Hebels (26) erfolgt.10. Actuating device according to claim 9, characterized in that the actuation of the valve device ( 25 ) by means of a rotatably mounted two-armed lever ( 26 ). 11. Betätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Simulatorfeder (18) eine progressive Kraft-Weg- Kennlinie aufweist.11. Actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the simulator spring ( 18 ) has a progressive force-displacement characteristic.
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