DE19838568C1 - Brake pedal unit, especially for a vehicle with electrically actuatable wheel brakes, comprises a brake pedal, sensors, and an elastic reaction unit. - Google Patents

Brake pedal unit, especially for a vehicle with electrically actuatable wheel brakes, comprises a brake pedal, sensors, and an elastic reaction unit.

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Abstract

A brake pedal unit (1), especially for a vehicle with electrically actuatable wheel brakes, comprises a brake pedal (2) with sensors (16,17), and an elastic reaction unit which exerts a resisting force on the brake pedal. The reaction unit (5) consists of a pressure rod (4) connected to the pedal, and a rubber block to take up forces on the pedal.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremspedaleinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine solche Bremspedaleinrichtung ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit elektrisch betä­ tigten Radbremsen vorgesehen. Sie erfaßt Betätigungen eines Bremspedals mit Sensoren und sie ist mit einer elastischen Reaktionsanordnung versehen, die auf das Bremspedal ausgeüb­ ten Bremsbetätigungskräften eine Widerstandskraft entgegen­ setzt die eine nicht lineare Kraft-/Weg-Kennlinie aufweist.The invention relates to a brake pedal device according to the The preamble of claim 1. Such a brake pedal device is especially betä for a motor vehicle with electrically approved wheel brakes provided. It records operations of one Brake pedals with sensors and it is with an elastic Provide reaction arrangement that applied to the brake pedal a resistance force against brake actuation forces sets which has a non-linear force / displacement characteristic.

Bei herkömmlichen Kraftfahrzeug-Bremsanlagen wird die Brems­ kraft von dem Fahrer über das Bremspedal erzeugt, in der Re­ gel verstärkt und über hydraulische Druckleitungen auf die Radbremszylinder übertragen. Bei Fremdkraftbremsanlagen be­ steht zwischen der Betätigungseinheit, das heißt dem Bremspe­ dal, und den Radbremsen keine mechanische, pneumatische oder hydraulische Verbindung. Der Fahrer kann durch Betätigen des Bremspedals zwar die Bremskraft mittels geeigneter Steuervor­ richtungen beeinflussen, aber seine Muskelkraft beim Betäti­ gen des Bremspedals wird weder ganz noch teilweise zum Erzeu­ gen der Bremskraft genutzt.In conventional motor vehicle brake systems, the brake generated by the driver via the brake pedal in the right gel reinforced and via hydraulic pressure lines on the Transfer wheel brake cylinder. For power brake systems be stands between the actuation unit, that is, the brake dal, and the wheel brakes no mechanical, pneumatic or hydraulic connection. The driver can by pressing the Brake pedal does the braking force by means of a suitable control affect directions, but his muscular strength when actuating The brake pedal is neither wholly nor partially generated used against the braking force.

Wird die Fremdkraftbremsanlage elektronisch gesteuert und werden die Radbremsen mit elektrischer Energie betätigt, so ist zum Erfassen des Verzögerungswunsches des Fahrers eine spezielle Bremspedaleinrichtung nötig, die Betätigungen des Bremspedals mit Sensoren erfaßt und elektrische Signale er­ zeugt, die in elektronischer Form an ein Bremsensteuergerät übermittelt werden (DE 196 29 936 C1).Is the power brake system electronically controlled and the wheel brakes are actuated with electrical energy, so is one for detecting the driver's deceleration request special brake pedal device necessary, the actuations of the Brake pedals with sensors and electrical signals testifies in electronic form to a brake control unit are transmitted (DE 196 29 936 C1).

Bei herkömmlichen hydraulischen Bremssystemen ist die Pedal­ kennlinie nur in sehr engen Grenzen veränderbar, da sie auf­ grund der hydraulischen Kopplung zwischen der Betätigungsein­ heit und den Radbremsen von dem Aufbau des Bremssystems - das heißt der Größe der Radbremszylinder, der Auslegung des Bremskraftverstärkers und des Hydraulikflüssigkeitvolumens - abhängt.In conventional hydraulic brake systems, the pedal is Characteristic curve can only be changed within very narrow limits, since it is based on due to the hydraulic coupling between the actuators unit and the wheel brakes from the structure of the brake system - that  is called the size of the wheel brake cylinder, the design of the Brake booster and hydraulic fluid volume - depends.

Die Kraft-/Weg Charakteristik eines bekannten Bremspedals zum Ansteuern einer elektrischen Bremsanlage wird durch einen Tellerfederstapel erzeugt, der über eine gelenkig gelagerte Stange mit dem Bremspedal verbunden ist (DE 195 40 705 A1). Dazu ist der Tellerfederstapel aus Tellerfedern mit unter­ schiedlicher Kennung zusammengesetzt.The force / travel characteristic of a known brake pedal for An electric brake system is controlled by a Disc spring stack generated, the one articulated Rod is connected to the brake pedal (DE 195 40 705 A1). For this purpose, the plate spring stack made of plate springs with under different identifier composed.

Bei einer ebenfalls bekannten Bremspedalanordnung für elek­ trische Bremsanlagen (EP 0 708 006 A1) wird die Reaktions­ kraft auf eine Bremspedalbetätigung durch zwei Schraubenfe­ dern mit unterschiedlichen Federkennlinien erzeugt, die eine gelenkig mit dem Bremspedal verbundene Kolbenstange umschlie­ ßen.In a known brake pedal arrangement for elec trical braking systems (EP 0 708 006 A1) is the reaction force on a brake pedal actuation by two screw generated with different spring characteristics, the one enclose the piston rod articulated to the brake pedal eat.

Bei einer weiteren bekannten Bremspedaleinrichtung für eine elektrische Bremsanlage (DE 44 25 477 C2) wird die auf das Bremspedal einwirkende Kraft vollständig auf einen Gummiblock übertragen. Das Bremspedal ist in einem ortsfesten Drehlager schwenkbar mit einem längeren, die Trittplatte des Bremspe­ dals aufnehmenden Hebelarm und einem kürzeren Hebelarm aufge­ hängt; der kürzere Hebelarm des Bremspedals betätigt einen Wegsensor, der den Abstand zwischen dem Ende des kürzeren He­ belarmes und einem ortsfest angebrachten Bauteil erfaßt und in ein elektrisches Signal umsetzt. Zwischen dem ortsfesten Bauteil und dem kürzeren Hebelarm ist eine Druckfeder aus ei­ nem vollen Elastomerkörper angeordnet. Diese Druckfeder wirkt gegen die Fußkraft des Fahrzeugführers beim Betätigen des Bremspedals mittels der Trittplatte und gibt aufgrund ihrer Kraft-Weg-Kennlinie ein für den Fahrer angenehmes Pedalge­ fühl.In another known brake pedal device for a electric brake system (DE 44 25 477 C2) is based on the Brake pedal force fully on a rubber block transfer. The brake pedal is in a fixed pivot bearing swiveling with a longer one, the tread plate of the brake dals receiving lever arm and a shorter lever arm hangs; the shorter lever arm of the brake pedal operates one Displacement sensor that measures the distance between the end of the shorter He belarmes and a fixed component and converted into an electrical signal. Between the stationary Component and the shorter lever arm is a compression spring made of egg arranged a full elastomer body. This compression spring works against the foot force of the driver when operating the Brake pedals by means of the step plate and there due to their Force-displacement characteristic is a pedal pedal that is comfortable for the driver feel

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Auf­ wand eine Bremspedaleinerichtung zu schaffen, die eine ergo­ nomisch günstige Betätigung der Bremsen ermöglicht und die insbesondere eine sehr feinfühlige Dosierung der Bremswirkung ermöglicht.The invention is based, with little on the task wall to create a brake pedal device that ergo enables nomically favorable actuation of the brakes and the especially a very sensitive dosage of the braking effect enables.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bremspedalein­ richtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.According to the invention, this object is achieved by a brake pedal solved according to claim 1. Advantageous further training the invention are laid down in the subclaims.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß die Bremspedaleinrichtung ohne jegliche mechanische, hydraulische oder pneumatische Hilfsenergie auskommt. Elektrische Hilfse­ nergie wird nur für den Betrieb der Sensoren benötigt. Ein weiterer Vorteil ist der einfache, billige, wartungs- und verschleißfreie Aufbau der erfindungsgemäßen Bremspedalein­ richtung. Diese Einheit kann als komplettes Modul in das Kraftfahrzeug eingebaut werden, wobei der Aufwand für die Montage und den Anschluß sehr gering ist. The advantages of the invention are in particular that the Brake pedal device without any mechanical, hydraulic or pneumatic auxiliary energy. Electrical aid Energy is only required to operate the sensors. On Another advantage is the simple, cheap, maintenance and wear-free construction of the brake pedal according to the invention direction. This unit can be integrated into the Motor vehicle are installed, the effort for Assembly and connection is very low.  

Da die Spritzwand für die Befestigung der Bremspedaleinrich­ tung nicht durchbrochen werden muß, bewirkt die Erfindung ei­ ne deutliche Verbesserung gegenüber herkömmlichen Bremsein­ richtungen im Hinblick auf die Crash-Sicherheit, die Ge­ räuschdämmung und die Abdichtung des Fahrzeuginnenraums. Au­ ßerdem wird der Einbauraum frei, den herkömmlicherweise der Hauptbremszylinder und der Bremskraftverstärker einnehmen.Since the bulkhead for attaching the brake pedal tion does not have to be broken, the invention causes egg ne significant improvement over conventional brakes directions with regard to crash safety, the Ge noise insulation and the sealing of the vehicle interior. Au In addition, the installation space that is conventionally the Take the master brake cylinder and the brake booster.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Brems­ pedaleinerichtung gemäß der Erfindung in einer geschnittenen Seitenansicht.Exemplary embodiments of the invention are described below the drawing explained. The only figure shows a brake Pedal device according to the invention in a cut Side view.

Eine Bremspedaleinrichtung 1 weist ein Bremspedal 2 auf, das über ein Gelenk 3 mit einer Druckstange 4 verbunden ist. Die Druckstange 4 ragt mit ihrem anderen Ende in eine Reakti­ onsanordnung 5 hinein. Diese Reaktionsanordnung erfüllt den Zweck, dem Fuß des Fahrers beim Betätigen des Bremspedals 2 eine Widerstands- oder Reaktionskraft entgegen zu setzen, die der Reaktionskraft bei herkömmlichen hydraulischen Bremssy­ stemen entspricht. Eine solche Reaktionsanordnung wird auch als Pedalkraftsimulator bezeichnet.A brake pedal device 1 has a brake pedal 2 , which is connected to a push rod 4 via a joint 3 . The push rod 4 protrudes with its other end into a reaction arrangement 5 . This reaction arrangement serves the purpose of opposing a resistance or reaction force to the driver's foot when the brake pedal 2 is actuated, which corresponds to the reaction force in conventional hydraulic braking systems. Such a reaction arrangement is also referred to as a pedal force simulator.

Die Reaktionsanordnung 5 stützt sich. - zweckmäßigerweise über ein Gelenk 6 - an dem Bodenblech oder der Spritzwand 8 des Kraftfahrzeugs ab, die somit die ganze Reaktionskraft aufnimmt.The reaction arrangement 5 is supported. - Appropriately via a hinge 6 - on the floor panel or the bulkhead 8 of the motor vehicle, which thus absorbs the entire reaction force.

Wesentliches Bestandteil der Reaktionsanordnung 5 ist ein Gummiblock 10, der in einem Gehäuse 11 aufgenommen ist. Er weist eine axiale Aushöhlung oder Bohrung 12 auf, in die die Druckstange 4 hineinragt. Die Druckstange 4 ist mit einer Druckplatte 13 versehen, die stirnseitig an dem Gummiblock 10 anliegt und auf diesen die beim Niederdrücken durch den Fah­ rer auf das Bremspedal 2 einwirkende Kraft überträgt. Der Gummiblock 10 wird dabei zusammengedrückt und erzeugt die er­ forderliche Widerstandskraft. Der Gummiblock 10, das Gehäuse 11 und die Druckplatte 13 haben vorzugsweise einen kreisför­ migen Querschnitt.An essential component of the reaction arrangement 5 is a rubber block 10 , which is accommodated in a housing 11 . It has an axial cavity or bore 12 into which the push rod 4 protrudes. The push rod 4 is provided with a pressure plate 13 which abuts the end face of the rubber block 10 and on this transmits the force acting on the brake pedal 2 when depressed by the driver. The rubber block 10 is compressed and generates the necessary resistance. The rubber block 10 , the housing 11 and the pressure plate 13 preferably have a circular cross-section.

Der Gummiblock 10 kann zwar aus Naturkautschuk hergestellt sein, zweckmäßigerweise wird er aber aus einem Synthesekau­ tschuk bestehen, insbesondere aus einem Polymerisat von Die­ nen, d. h. aus einem Dienelelastomer. Diene sind bekanntlich Verbindungen mit zwei konjugierten Doppelbindungen.The rubber block 10 can indeed be made of natural rubber, but it will expediently consist of a synthetic rubber, in particular of a polymer of dies, ie of a diene elastomer. Dienes are known to be compounds with two conjugated double bonds.

Es hat sich herausgestellt, daß derartige Elastomere eine Kraft-/Wegkennlinie aufweisen, wie sie für ein Bremspedal wünschenswert ist. Die Kennlinie ist nicht linear sondern progressiv, d. h. in dem ersten Teil des Pedalwegs steigt die Widerstandskraft nur mäßig an, bei dem weiteren Pedalweg steigt sie zunehmend stark an. Diese Kennlinie ermöglicht zu­ erst ein sehr feinfühliges und anschließend ein wirksames Be­ tätigen der Fahrzeugbremse.It has been found that such elastomers Have force / displacement characteristic, as for a brake pedal is desirable. The characteristic is not linear but progressive, d. H. in the first part of the pedal travel the Resistance only moderately on the further pedal travel it rises increasingly sharply. This characteristic enables too first a very sensitive and then an effective Be apply the vehicle brake.

Beim Betätigen des Bremspedals taucht das in der Zeichnung rechts liegende Ende 14 der Druckstange 4 in einen in der Bohrung 12 enthaltenen zylinderhülsenförmigen Wegsensor 16 ein, der den Pedalweg mißt und an ein hier nicht dargestell­ tes Bremssteuergerät zur Auswertung weiterleitet. Der Wegsen­ sor 16 ist vorzugsweise als GMR (Giant-Magneto Resistance)- Sensor ausgeführt.When the brake pedal is actuated, the end 14 of the push rod 4 located on the right in the drawing plunges into a cylindrical sleeve-shaped displacement sensor 16 contained in the bore 12 , which measures the pedal travel and forwards it to a brake control unit (not shown here) for evaluation. The Wegsen sensor 16 is preferably designed as a GMR (Giant Magneto Resistance) sensor.

Zwischen der von dem Bremspedal abgewandten Stirnfläche des Gummiblocks und der zugehörigen Stirnwand 15 des Gehäuses 11 ist ein Drucksensor 17 angeordnet, der den auf ihm von dem Gummiblock 10 beim Niedertreten des Bremspedals 2 ausgeübten Druck und damit die (über den Flächeninhalt umzurechnende) Bremskraft mißt und ebenfalls an das Bremsensteuergerät zur Auswertung weiterleitet. Der Drucksensor 17 kann zum Beispiel als kapazitiver Drucksensor ausgebildet sein. Between the end face of the rubber block facing away from the brake pedal and the associated end wall 15 of the housing 11 , a pressure sensor 17 is arranged, which measures the pressure exerted on it by the rubber block 10 when the brake pedal 2 is depressed and thus the braking force (to be converted via the area) and also forwarded to the brake control unit for evaluation. The pressure sensor 17 can be designed, for example, as a capacitive pressure sensor.

Der GMR-Sensor ermöglicht eine berührungslose Wegmessung. Um die Sicherheit der Drucksensorsignale zu erhöhen, kann ein zweiter Drucksensor 17 zwischen der anderen Stirnfläche des Gummiblocks 10 und der Druckplatte 13 eingefügt werden.The GMR sensor enables non-contact distance measurement. In order to increase the security of the pressure sensor signals, a second pressure sensor 17 can be inserted between the other end face of the rubber block 10 and the pressure plate 13 .

Die Erfindung sei nun wie folgt kurz zusammengefaßt wiederge­ geben. Eine Bremspedaleinrichtung 1 für elektrisch betätigte Kraftfahrzeugbremsen erfaßt Betätigungen eines Bremspedals 2 mit Sensoren 16, 17. Sie ist mit einer elastischen Reakti­ onsanordnung 5 versehen, die auf das Bremspedal 2 ausgeübten Betätigungskräften eine Widerstandskraft mit nicht linearer Kraft-/Weg-Kennlinie entgegensetzt. Die Reaktionsanordnung 5 schließt eine gelenkig mit dem Bremspedal 2 verbundene Druck­ stange 4 ein, die mit einem Gummiblock 10 derart verbunden ist, daß sie die auf das Bremspedal 2 einwirkende Kraft voll­ ständig auf dem Gummiblock 10 überträgt, der ein ergonomi­ sches Betätigen der Fahrzeugbremse ermöglicht.The invention will now be summarized briefly as follows. A brake pedal device 1 for electrically operated motor vehicle brakes detects actuations of a brake pedal 2 with sensors 16 , 17 . It is provided with an elastic reaction arrangement 5 which opposes actuating forces exerted on the brake pedal 2 by a resistance force with a non-linear force / displacement characteristic. The reaction arrangement 5 includes an articulated with the brake pedal 2 pressure rod 4 , which is connected to a rubber block 10 such that it fully transmits the force acting on the brake pedal 2 force on the rubber block 10 , which enables an ergonomic operation of the vehicle brake .

Claims (7)

1. Bremspedaleinrichtung (1), insbesondere für ein Kraftfahr­ zeug mit elektrisch betätigten Radbremsen, die Betätigungen eines Bremspedals (2) mit Sensoren (16, 17) erfaßt, die mit einer elastischen Reaktionsanordnung (5) versehen ist, die auf das Bremspedal (2) ausgeübten Bremsbetätigungskräften ei­ ne Widerstandskraft entgegensetzt und eine nicht lineare Kraft-/Weg-Kennlinie aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsanordnung (5) eine gelenkig mit dem Bremspedal (2) verbundene Druckstange (4) einschließt, die mit einem Gummiblock (10) derart verbunden ist, daß sie die auf das Bremspedal (2) einwirkende Kraft vollständig auf dem Gummi­ block (10) überträgt.1. Brake pedal device ( 1 ), in particular for a motor vehicle with electrically operated wheel brakes, the actuations of a brake pedal ( 2 ) with sensors ( 16 , 17 ), which is provided with an elastic reaction arrangement ( 5 ), which on the brake pedal ( 2 ) applied brake actuation forces opposing a resistance force and having a non-linear force / displacement characteristic, characterized in that the reaction arrangement ( 5 ) includes a push rod ( 4 ) which is articulated to the brake pedal ( 2 ) and which is connected to a rubber block ( 10 ) is connected such that it transmits the force acting on the brake pedal ( 2 ) completely on the rubber block ( 10 ). 2. Bremspedaleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gummiblock (10) in einem Gehäuse (11) un­ tergebracht ist, das sich an der als Widerlager dienenden Spritzwand (8) eines Kraftfahrzeugs abstützt.2. Brake pedal device according to claim 1, characterized in that the rubber block ( 10 ) in a housing ( 11 ) is housed un, which is supported on the abutment serving as a bulkhead ( 8 ) of a motor vehicle. 3. Bremspedaleinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstange (4) mit einer Druckplatte (13) versehen ist, deren Querschnitt in et­ wa dem Stirnquerschnitt des Gummiblocks (10) entspricht.3. Brake pedal device according to one of the preceding claims, characterized in that the push rod ( 4 ) is provided with a pressure plate ( 13 ) whose cross section in et wa corresponds to the end cross section of the rubber block ( 10 ). 4. Bremspedaleinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Bremspedal (2) entfernte Stirnwand (15) des Gehäuses (11) mit einem Drucksensor (17) versehen ist.4. Brake pedal device according to one of the preceding claims, characterized in that the end wall ( 15 ) of the housing ( 11 ) removed from the brake pedal ( 2 ) is provided with a pressure sensor ( 17 ). 5. Bremspedaleinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstange (4) an ihrem freien Ende (14) in einen zylinderhülsenförmigen Weg­ sensor (16) eintaucht. 5. Brake pedal device according to one of the preceding claims, characterized in that the push rod ( 4 ) at its free end ( 14 ) is immersed in a cylindrical sleeve-shaped displacement sensor ( 16 ). 6. Bremspedaleinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummiblock (10) aus einem weichen Gummimaterial hergestellt ist.6. Brake pedal device according to one of the preceding claims, characterized in that the rubber block ( 10 ) is made of a soft rubber material. 7. Bremspedaleinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummiblock (10) aus einem elastischen polymeren Kunststoff, insbesondere aus ei­ nem Dienelastomer, hergestellt ist.7. Brake pedal device according to one of the preceding claims, characterized in that the rubber block ( 10 ) is made from an elastic polymeric plastic, in particular from egg nem elastomer.
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