DE3231353C2

DE3231353C2 -

Info

Publication number: DE3231353C2
Application number: DE19823231353
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Phys. 6072 Dreieich De Ostwald
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1982-08-24
Filing date: 1982-08-24
Publication date: 1989-12-21
Also published as: DE3231353A1; FR2532263B1; GB8315282D0; FR2532263A1; GB2125913B; GB2125913A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektro-mechanischen Bremskraftverstärker der in dem Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Art.The invention relates to an electro-mechanical Brake booster in the preamble of claim 1 described type.

Nach der DE 27 58 644 A1 ist ein solcher Bremskraftverstärker bekannt, bei dem der die Verstärkerleistung aufbringende Elektromotor mit Hilfe eines Schalters, dessen Betätigungs element am Bremspedal sitzt, erst bei Bremsbetätigung einge schaltet wird. Die volle Leistung des Elektromotors steht da her nicht sofort bei Pedalbetätigung, sondern erst nach einer bestimmten Ansprechzeit zur Bremskraftverstärkung zur Verfü gung. Diese Ansprechverzögerung ist vor allem bei Notbremsun gen sehr nachteilig, weil sie zu einer Verlängerung des Bremsweges führt.Such a brake booster is according to DE 27 58 644 A1 known in which the amplifier power Electric motor with the help of a switch, its actuation element on the brake pedal, only switched on when the brake is applied is switched. The full power of the electric motor is there not immediately after pressing the pedal, but only after one certain response time for brake booster available supply. This delay in response is especially in the case of emergency braking very disadvantageous because they lead to an extension of the Braking distance leads.

In der DE 26 40 768 A1 ist eine elektro-mechanische Servo-Einrichtung zur Bremskraftverstärkung beschrieben, bei der der elektromotorische Antrieb, solange das Fahrzeug in Bewegung ist, eingeschaltet bleibt. Bei Betätigung des Brems pedales wird der Elektromotor an das Gestänge der Bremsanlage angekoppelt. Hierzu ist eine aufwendige Kupplungsanordnung notwendig. Außerdem hat das ständige Mitlaufen des nur bei Bremsbetätigung benötigten Elektromotors unter voller Be triebsspannung einen unnötigen Energieverbrauch, hohen Ver schleiß und störende Geräusche zur Folge.DE 26 40 768 A1 describes an electro-mechanical Servo device for brake booster described, at the the electric motor drive as long as the vehicle is in Movement is on, stays on. When the brake is applied The electric motor is pedals to the linkage of the brake system coupled. This is a complex coupling arrangement necessary. In addition, the constant tracking of only has Brake actuation required electric motor under full load drive voltage an unnecessary energy consumption, high ver wear and annoying noises.

Es ist auch schon bekannt (DE 30 31 643 Al), in das Gestänge, über das die Pedalkraft auf den Bremskraftverstärker übertra gen wird, einen druckempfindlichen Meßfühler einzufügen, der bei Bremsbetätigung den Elektromotor einschaltet und mit Hil fe einer entsprechenden Elektronik in Abhängigkeit von der auf das Pedal ausgeübten Fußkraft die Höhe der an den Elektromotor angelegten Spannung steuert. Mit wachsender Fuß-Pedalkraft steigt die Betriebsspannung an. Der Elektro motor dreht sich so lange, bis er durch die Gegenkraft des Bremssystems blockiert ist.It is also already known (DE 30 31 643 Al), in the linkage, via which the pedal force is transferred to the brake booster to insert a pressure-sensitive sensor that switches on the electric motor when the brake is applied and with Hil corresponding electronics depending on the Foot force exerted on the pedal is the height of the Electric motor applied voltage controls. With growing Foot pedal force increases the operating voltage. The electric motor turns until it is counteracted by the Brake system is blocked.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen elektro-mechanischen Bremkraftverstärker der eingangs ge nannten Art so zu gestalten, daß er bei geringer Geräuschent wicklung und langer Lebendauer eine verringerte Ansprechzeit aufweist, wobei auf einem möglichst geringen Herstellungsaufwand ebenfalls Wert gelegt wird. The invention is based on the object electro-mechanical brake booster of the beginning ge named type so that it is low noise winding and long life a reduced response time has, with the least possible manufacturing effort value is also attached.

Diese Aufgabe wird durch die kenn zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Elektromotor und die zugehörige Schaltung ist so di mensioniert, daß im Leerlauf- bzw. Bereitschafts-Schaltzu stand der Elektromotor einem auf die Lebensdauer der übrigen Aggregate des Kraftfahrzeuges abgestimmten Verschleiß unter liegt. Ferner wird darauf geachtet, daß im Leerlauf der Energieverbrauch niedrig und die Geräuschentwicklung des ständig mitlaufenden Motors gering sind. This task is carried out by the kenn Drawing features of claim 1 solved. The Electric motor and the associated circuit is so di dimensioned that in the idle or standby mode the electric motor stood out for the life of the rest Aggregates of the motor vehicle matched wear lies. It is also ensured that the idle Low energy consumption and the noise level of the constantly running motor are low.

Bei der Bremsbetätigung und somit bei der Umschaltung aus dem Leerlauf- in den Brems-Schaltzustand steht jedoch in ver gleichsweise sehr kurzer Zeit bzw. nach minimaler Verzögerung das volle Drehmoment der Hilfsquelle, nämlich des Elektromo tors, am Bremszylinder zur Verfügung, weil bei dem Einschal ten des Leerlaufs bereits die mechanischen und elektrischen Trägheiten (z. B. Induktivitäten) des Bremsverstärker-Systems weitgehend überwunden werden.When applying the brake and thus when switching from Idle in the brake switching state is in ver equally very short time or after a minimal delay the full torque of the auxiliary source, namely the electromo tors, available on the brake cylinder, because with the scarf the idle already the mechanical and electrical Inertia (e.g. inductances) of the brake booster system be largely overcome.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung ist der Bereitschafts-Schaltzustand der Servo-Energiequelle, nämlich des Elektromotors, durch die Zündung des Kraftfahrzeuges ge schaltet. Eine logische Verknüpfung mit anderen Schalt kriterien ist in Sonderfällen ebenfalls denkbar.According to an advantageous embodiment of the invention Standby switching state of the servo power source, namely of the electric motor, by the ignition of the motor vehicle ge switches. A logical link with other switching criteria is also conceivable in special cases.

Am einfachsten läßt sich nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung der Bereitschafts-Schaltzustand durch Einfügung eines Vorschaltwiderstandes in die Anschlußleitung zur Batterie entsprechend Anspruch 3 realisieren. Zur Umschaltung in den Brems-Schaltzustand genügt dann ein Überbrücken bzw. ein Kurzschließen des Vorschalt-Widerstandes.The easiest way to do this is by another embodiment the invention of the standby switching state by insertion a ballast resistor in the connecting line to realize the battery according to claim 3. To switch to the A brake switching state then suffices to bypass or on Short circuit of the ballast resistor.

Nach Unteranspruch 4 kann als Widerstand ein elektronisch gesteuerter Widerstand verwendet werden. Dabei ist im Bereit schafts-Schaltzustand die an dem elektromotorischen Antrieb anliegende Versorgungsspannung durch Einfügung eines solchen Widerstandes auf 20% bis 50% der Betriebsspannung begrenzt. Nach Anspruch 5 läßt sich dies durch getaktete Spannungsversorgung, z. B. mit Hilfe eines in Serie und mit variablem Impuls-Pausenver hältnis zwischen den beiden Einschaltzuständen geschalteten Transistors, erreichen. Wegen der Eigeninduktivität des Elektromotors ist in diesem Fall nicht einmal ein Kondensator zur Glättung, d. h. zur Überbrückung der Impuls-Pausen, erfor derlich.According to subclaim 4 can as Resistance an electronically controlled Resistance can be used. It is ready shaft switching state on the electromotive drive supply voltage by inserting one Resistance limited to 20% to 50% of the operating voltage. According to claim 5, this can be done by clocked voltage supply, for. B. with the help of a series and with variable pulse pause ver Ratio switched between the two switch-on states Transistor. Because of the self-inductance of the In this case, the electric motor is not even a capacitor for smoothing, d. H. to bridge the pulse breaks, expl such.

Ferner ist es auch möglich, für den elektromotorischen An trieb einen Nebenschlußmotor mit mehreren Erregerwicklungen einzusetzen und durch Umschaltung dieser Wicklungen in be kannter Weise den Übergang vom Leerlauf in den Brems-Schalt zustand zu verwirklichen. Beispielsweise kann durch Pa rallelschaltung zweier in Serie geschalteter Erreger-Wick lungen die Drehzahl eines Nebenschlußmotors erhöht werden.Furthermore, it is also possible for the electromotive powered a shunt motor with multiple field windings use and by switching these windings in be knew the transition from idle to the brake shift to realize state. For example, by Pa parallel connection of two excitation winds connected in series lungs, the speed of a shunt motor can be increased.

Wird gemäß einer noch weiteren Ausführungsart der Erfindung in den Übertragungsweg der Fuß-Pedalkraft auf den me chanischen Teil des Bremskraftverstärkers ein druckempfind licher Sensor eingefügt, so läßt sich mit diesem Sensor im Brems-Schaltzustand die Versorgungsspannung des Elektromotors und damit das für den Verstärker zur Verfügung stehende Dreh moment (zusätzlich) steuern. Der Zusammenhang zwischen Pedal kraft und Versorgungsspannung wird hierbei je nach den spe ziellen Gegebenheiten linear oder progressiv ansteigend ge wählt. Auf Ausführungsbeipiele dieser Art beziehen sich die Unteransprüche 7 bis 9.According to yet another embodiment of the invention in the transmission path of foot pedal force to me chanic part of the brake booster a pressure sensitive Licher sensor inserted, can be with this sensor in Brake switching state the supply voltage of the electric motor and thus the rotation available for the amplifier control (additional) moment. The relationship between pedal The power and supply voltage depend on the spe particular circumstances linearly or progressively increasing chooses. The execution examples refer to this type Subclaims 7 to 9.

Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung der Zeichnung hervor. Embodiments of the invention go from the description below the drawing.

Es zeigen in schematisch vereinfachter DarstellungThey show a schematically simplified representation

Fig. 1 eine Ausführungsart des erfindungsgemäßen Brems kraftverstärkers und Fig. 1 shows an embodiment of the brake booster according to the invention and

Fig. 2 eine weitere Auführungsart des Bremskraftverstär kers in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 1. Fig. 2 shows another type of performance of the brake booster kers in the same representation as Fig. 1st

Nach Fig. 1 besteht ein elektro-mechanischer Bremskraftverstär ker im wesentlichen aus einem die Verstärkerleistung auf bringenden elektromotorischen Antrieb (Elektromotor) 1 und einer mechanischen Einrich tung 2, auf deren Eingangsschubstange 6, die sich in der Darstellung auf der rechten Seite befindet, die auf das Bremspedal 3 ausge übte Fußkraft F übertragen wird. Am Ausgang des mechanischen Teils dieses Bremskraftverstärkers wird eine der Kraft F proportionale verstärkte Kraft in Richtung des Pfeiles 4 auf die Abtrieb-Schubstange 5 ausgeübt. An diesen Ausgang wird unmittelbar ein hier nicht dargestellter Bremszylin der angeschlossen.According to Fig. 1, an electro-mechanical brake booster ker essentially consists of an amplifier power to bring an electric motor drive (electric motor) 1 and a mechanical device 2 , on the input connecting rod 6 , which is located on the right side in the illustration, on the brake pedal 3 exercised foot force F is transmitted. At the output of the mechanical part of this brake booster, an increased force proportional to the force F is exerted in the direction of arrow 4 on the output push rod 5 . A brake cylinder (not shown here) is connected directly to this output.

Zur Übertragung der Motorkraft des Antriebs 1 auf die Me chanik 2 und zur Erzeugung der Bremskraftverstärkung sind mehrere Prinzipien bekannt, die hier wahlweise zur Anwen dung kommen können. Beispielsweise läßt sich das Drehmo ment des Motors 1 über ein Ritzel auf ein, Schneckenrad und von diesem über eine Reibkupplung auf die Abtrieb-Schubstange 5 übertragen, wobei die von der Kupplung übertragbare Kraft von der auf Schubstange 6 am Eingang des Verstärkers aus geübten Kraft F abhängig ist.To transfer the engine power of the drive 1 to the mechanics 2 and to generate the brake booster, several principles are known, which can optionally be used here. For example, the torque of the motor 1 can be transmitted via a pinion to a worm wheel and from there via a friction clutch to the output push rod 5 , the force which can be transmitted from the clutch being exerted by the force F on the push rod 6 at the input of the amplifier is dependent.

Die Energiequelle, z. B., der üblicherweise in PKW's einge baute Bleiakkummulator, und deren Spannung sind mit U _B symbolisiert. Durch Ein schalten der Zündung wird in dem hier beschriebenen Aus führungsbeispiel der Erfindung der Kontakt s₁ geschlossen und dadurch der Elektromotor 1 in Lauf gesetzt. Die Höhe der Versorgungsspannung U _V und der zugeführten Energie wird außer von der Batteriespannung U _B noch von dem in Serie ge schalteten ohmschen Widerstand (Vorschaltwiderstand) R bestimmt, solange Schalter s₂ offen ist. Durch Schließen des Kontaktes s₁ wird also der Bereit schafts- oder Leerlauf-Schaltzustand des elektromotorischen Antriebs 1 hergestellt. The energy source, e.g. B., which is usually built in cars lead accumulator, and their voltage are symbolized by U _B. By switching on the ignition is closed in the exemplary embodiment of the invention described here, the contact s ₁ and thereby the electric motor 1 is started. The level of the supply voltage U _V and the energy supplied is not only on the battery voltage U _B of the still ge in series switched resistor (ballast) R determined as long as switch S ₂ is open. By closing the contact s ₁ so the ready shaft or idle switching state of the electric motor drive 1 is made.

Sobald nun das Bremspedal 3 betätigt wird, schließt Schalter s₂ und überbrückt den Vorwiderstand R. An dem Elektromotor 1 liegt nunmehr die volle Akkumulatorspannung U _B, die wegen des geringen inneren Widerstandes des bei Kraftfahrzeugen über die Lichtmaschine ständig nachgeladenen Akkumulators einen hohen Strom ohne Reduzierung der Spannung abzugeben vermag. Das Schließen des Schalters s₂ führt somit zum Um schalten des elektromotorischen Antriebs 1 vom Leerlauf- in den Brems-Schaltzustand.As soon as the brake pedal 3 is operated, switch s ₂ closes and bridges the series resistor R. The full battery voltage U _B is now present at the electric motor 1 and , owing to the low internal resistance of the battery which is constantly recharged in motor vehicles via the alternator, is able to deliver a high current without reducing the voltage. Closing the switch s ₂ thus leads to switching the electromotive drive 1 from the idle to the brake switching state.

Anstelle des ohmschen Widerstandes R kann auch eine getak tete Stromversorgung, z. B. ein mit variablem Impuls-Pau sen-Verhältnis geschalteter Transistor, eingesetzt werden. Die Verlustleistung im Leerlauf-Schaltzustand, die in der Ausführungsart nach Fig. 1 von dem Widerstand R in Wärme um gesetzt wird, läßt sich auf diese Weise auf ein Minimum re duzieren.Instead of the ohmic resistor R , a clocked power supply, e.g. B. with a variable pulse-Pau sen ratio switched transistor can be used. The power loss in the idle switching state, which is converted into heat by the resistor R in the embodiment according to FIG. 1, can be reduced to a minimum in this way.

Ferner ist es in einer nicht gezeigten Ausführungsart der Erfindung vorgesehen, als elektromotorischen Antrieb einen Nebenschlußmotor mit mehreren Erregerwicklungen vorzusehen und über diese je nach Charakteristik des Motors die Um schaltung aus dem Leerlauf- in den Brems-Schaltzustand herbeizuführen. Erforderlichenfalls könnte der Schalter s₂ durch einen entsprechenden Umschalter ersetzt werden; der Schalter s₁ zum Einschalten des Leerlauf-Schaltzustandes beim Einschalten der Zündung wird dabei weiterhin benötigt.Furthermore, it is provided in an embodiment of the invention, not shown, to provide a shunt motor with a plurality of excitation windings as the electromotive drive and to bring about the circuit from the idle to the brake switching state, depending on the characteristics of the motor. If necessary, the switch s ₂ could be replaced by a corresponding switch; the switch s ₁ to turn on the idle switching state when turning on the ignition is still needed.

In der Ausführungsart der Erfindung nach Fig. 2 wurde in die Schubstange 6 am Eingang des mechanischen Verstärkerteils 2 ein druckempfindlicher Sensor 7, z. B. ein druckabhängiger elek trischer Widerstand, eingefügt und über die Doppelleitung 9 elektrisch mit einem Regler 8 verbunden. Die Höhe (des Mit telwertes) der Versorgungsspannung U _V und der dem Elektro motor 1 zugeführten Energie ist in diesem Fall abhängig von der auf das Pedal 3 ausgeübten Kraft F, wobei nicht nur mehrere Schaltzustände, sondern sogar auf den jeweili gen Motortyp abgestimmte Regelkennlinien realisiert wer den können. Der Mindestwert der Versorgungsspannung U _V ist, wie in Beispiel nach Fig. 1, durch den Vorwiderstand R festgelegt, der Maximalwert durch die Batteriespannung U _B.In the embodiment of the invention shown in Fig. 2, a pressure-sensitive sensor was 7, z in the push rod 6 at the entrance of the mechanical amplifier section 2. B. a pressure-dependent electrical resistance, inserted and electrically connected to a controller 8 via the double line 9 . The level (of the mean value) of the supply voltage U _V and the energy supplied to the electric motor 1 is dependent in this case on the force F exerted on the pedal 3 , with not only several switching states, but also control characteristics which are coordinated with the respective engine type who can. The minimum value of the supply voltage U _V is, as in the example according to FIG. 1, determined by the series resistor R , the maximum value by the battery voltage U _B.

Eine (hier nicht dargestellte) Kombination der Ausführungs arten nach Fig. 1 und Fig. 2 bzw. die zusätzliche Einfü gung des Kurzschlußkreises über den Schalter s₂ ist von Vorteil, wenn z. B. in der Endstellung des Pedals 3, d. h. bei hoher Fußkraft F, wie sie für Notbremsungen erforderlich ist, die niederohmige Überbrückung des Vorwiderstandes R gewährleistet oder wenn andererseits der Sensor 7 erst bei Pedalbetätigung an den Regler 8 angeschaltet werden soll.A (not shown here) combination of the execution types according to Fig. 1 and Fig. 2 or the additional insertion of the short circuit via the switch s ₂ is advantageous if, for. B. in the end position of the pedal 3 , ie with high foot force F , as is required for emergency braking, ensures the low-resistance bridging of the series resistor R or, on the other hand, the sensor 7 should only be switched on when the pedal is actuated to the controller 8 .

Claims

1.Electro-mechanical brake booster, in particular for motor vehicles, consisting essentially of an electric motor drive switched by means of a brake pedal and a mechanical transmission device with an input element acted upon by the brake pedal force and an output element acting on a brake cylinder, with the From the gear element, a force dependent on the brake pedal force and amplified by the electromotive drive acts, characterized in that the electromotive drive ( 1 ) has at least two switch-on states, whereby when the brake pedal is not actuated ( 3 ) it is in an idle or standby mode is operated and when the brake pedal ( 3 ) is actuated in a brake switching state with increased power output.

2. Electro-mechanical brake booster according to claim 1, characterized in that the ready switching state by the ignition of the motor vehicle stuff is switched.

3. Electro-mechanical brake booster according to claim 1 or 2, characterized in that in the standby switching state of the electromotive drive ( 1 ) is connected via a series resistor ( R ) to the vehicle battery (voltage U _B ) and that the on-resistance ( R ) is short-circuited when the brake is actuated.

4. Electro-mechanical brake booster according to claim 1 or 2, characterized in that in the stand-by switching state the supply voltage ( U _V ) applied to the electromotive drive ( 1 ) is limited to 20% to 50% of the operating voltage by inserting an electronically controlled resistor is.

5. Electro-mechanical brake booster according to claim 4, characterized in that the supply voltage applied in the standby switching state ( U _V ) by clocked voltage supply, for. B. with Hil fe one in series and with variable pulse-pause ratio between the two switched-on transistors, is limited to 20 to 50% of the operating voltage.

6. Electro-mechanical brake booster according to claim 1 or 2, characterized in that the electromotive drive ( 1 ) is a shunt motor with a plurality of excitation windings, via which the switchover from the standby to the brake switching state takes place.

7. Electro-mechanical brake booster according to one of claims 1 to 6, characterized in that the force exerted on the brake pedal ( 3 ) ( F ) can be transmitted to a pressure-sensitive sensor ( 7 ) which is a function of the force ( F ) Height of the supply voltage ( U _V ) applied to the electromotive drive ( 1 ) controls.

8. Electro-mechanical brake booster according to claim 7, characterized in that the increase in the supply to the electromotive drive ( 1 ) Ver supply voltage ( U _V ) is approximately linear to the force ( F ).

9. Electro-mechanical brake booster according to claim 7, characterized in that the supply voltage applied to the electromotive drive ( 1 ) ( U _V ) increases depending on the force ( F ) per gressive.