WO2000034097A1 - Als druckverstärker arbeitender hydraulikverstärker - Google Patents

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WO2000034097A1
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Hans-Jörg Feigel
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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Definitions

  • Hydraulic amplifiers are becoming increasingly important in technology. This applies in particular to amplifiers in motor vehicles in which the amplifiers to be installed are to be as compact as possible.
  • the vacuum amplifiers that have been used regularly up to now can often no longer be used effectively, because on the one hand they require a considerable amount of space and on the other hand the vacuum required for amplification is no longer available in more modern vehicles.
  • Another advantage of hydraulic boosters, particularly in connection with brake systems, is that there is no longer any break with regard to the working medium (liquid), that is to say, air and liquid are not used simultaneously within the control device.
  • the use of hydraulic boosters in controlled brake systems is known per se.
  • the known hydraulic amplifiers were comparatively complex and could only be regulated relatively inaccurately.
  • the present invention is therefore based on a hydraulic amplifier, in particular for controlled brake systems.
  • the object of the present invention is to improve such amplifiers with regard to their control behavior, their dimensions and their smoothness.
  • the present invention therefore consists in continuously promoting hydraulic amplification Use positive displacement pump.
  • the force exerted on the displacers due to the inlet pressure is amplified by a connected electric motor until the outlet pressure at the pump corresponds to the desired pressure which is dependent on the inlet pressure.
  • the brake booster according to the invention also makes it possible to dispense with the known vacuum brake boosters and the brake booster according to the invention is furthermore particularly suitable for modern injection engines in that the vacuum required for the conventional vacuum booster is no longer available.
  • the present brake booster does not need a separate hydraulic accumulator and, for the reasons mentioned above, does not require a separate vacuum pump and is therefore very inexpensive overall.
  • gear pumps, vane cell pumps and spindle pumps have proven to be particularly suitable as continuously demanding displacement pumps.
  • the brake booster according to the invention can be simplified by the use of a brushless, permanently excited DC motor and the admissibility increased.
  • a check valve In order to prevent that the pressurized liquid, in particular brake liquid, present in the brake circuits can be reclaimed via the pump to the actuating element (THZ), it is advisable in a further development of the invention to incorporate a check valve into the input and / or output line of the pump.
  • the brushless, permanently excited DC motor it must also be added that it can be operated at idle even when the brake pressure is not required, so that it is generally not necessary to start the motor when the brake pressure is required.
  • valve device there is a special structure by using the combination of features according to claim 7. It is particularly important that the valve device must be controllable in an analog manner in order to obtain a simple structure of the brake booster according to the invention and to achieve a comfortable pressure reduction.
  • the feature combination according to claim 8 is recommended in a further development of the invention measured at the inlet and at the outlet of the pump and determined the desired pressure at the outlet of the pump as a function of the inlet pressure.
  • a particularly simple and mechanically operating device for determining the torque to be exerted on the pump by the electric motor can be seen from the combination of features according to claim 9.
  • the pressure compensator described there compares output pressure and input pressure via two pistons which are driven in opposite directions and are coupled to one another, the transmission ratio being determined by the differently sized piston surfaces are introduced into the comparison process within the scale.
  • the pressure compensator is in its balanced state when the outlet pressure of a pump is equal to the inlet pressure of the same pump, which is increased by the amplification factor. If the pressure compensator deviates from its balanced state or its position describing this state, this positional deviation serves as a measure of the control deviation of the pump pressure, the positional deviation of the pump being able to actuate an electrical actuator at the same time.
  • Another solution already proposed above is to use transducers to generate electrical output voltages which correspond to the inlet pressure or the outlet pressure of the pump in order to readjust the motor force exerted on the pump via the voltage difference.
  • the combination of features according to claim 12 is recommended. If one wants to ensure that the very high brake pressure desired by the driver is really the one for If the brake system reaches the maximum possible brake pressure on the brakes, then in a further development the combination of features according to claim 13 is recommended. It is taken into account that the driver is either psychologically or physically unable to specify the maximum possible brake pressure despite the recognized large dangerous situation.
  • a further improvement of the brake booster according to the invention can be achieved by using the features according to claim 14.
  • the brake pressure generated by the pump is not only that of Driver caused input pressure but also the speed with which this brake pressure is built up at the input.
  • the control algorithm on which this is based assumes that if the brake is actuated quickly, there is also a particular risk potential for the driver.
  • the feature combination according to claim 15 is recommended in a further development of the invention.
  • the valve device has SO valves which are opened in the event of a desired brake pressure reduction.
  • the output of the pump is either returned to its input and thus the pump is short-circuited or, if necessary, the pump input is connected to the brake pressure transmitter, which at least partially reclaims the brake fluid in it.
  • the brake booster according to the invention is excellently suited to be interconnected with an ABS control device in accordance with the combination of features according to claim 16. The advantage here is that by interconnecting the output of the ABS pump with the input of the booster pump, only small pressures have to be generated by the ABS pump, so that the ABS pump can be dimensioned weak.
  • the electric motor of the ABS pump is omitted and the ABS pump is additionally driven by the electric motor of the brake booster.
  • a further simplification of the brake system can be achieved by using the features according to claim 18.
  • the pump of the brake booster is also used as an ABS pump, which is done with the help of a Switching valve between the brake pressure sensor and the pump input of the brake pump can be effected.
  • a particular advantage of using the brake booster with the aid of an ABS system can be achieved by using the features according to claim 19, in that the low-pressure accumulators are omitted and the connection of these low-pressure accumulators is connected to the container.
  • the feature combination according to claim 20 can be achieved in a further development, in that the brake booster and the ABS system are structurally combined in a common assembly, which further saves connection lines and installation space.
  • the present amplifier is also excellently suited to be used not only in connection with ABS but also in connection with ESP systems for performing their functions.
  • Fig. 2 shows the same structure as in Fig. 1, the
  • FIG. 3 shows the structure of FIG. 2, the task of ABS-Pu taken over by the booster pumps and at the same time the
  • FIG. 4 shows the structure according to FIG. 3, the assemblies of the ABS device and the brake booster being spatially combined in a common assembly and the low-pressure accumulator of the ABS device being added,
  • Fig. 5 shows the structure of Fig. 3, wherein in Fig. 5, the low pressure accumulator was added and
  • Fig. 6 shows the structure and operation of the sensor devices not shown in detail in the previous figures.
  • Fig. 1 the brake system shown there is divided into two brake circuits. Since these brake circuits are shown symmetrically in FIG. 1, only the right-hand brake circuit in FIG. 1 will be stated below.
  • em brake pressure sensor 4 is shown in the form of a tandem main cylinder, on the first piston 5 with the help of a pedal lever 6 a force and thus em pressure in the cylinder chamber 7 is applied.
  • This pressure is fed to a brake booster 8 as input pressure pF and is fed from this brake booster via an ABS device 9 to brakes HL, VR.
  • the ABS device 9 is not absolutely necessary and can therefore be omitted.
  • the pressure generated in the cylinder space 7 is thus applied to the brakes HL, VR.
  • the following considerations also assume that the ABS device 9 has been removed, so that the output line 11 of the brake booster is connected to the brake lines 13, 14 of the brakes HL and VR. It is thus always possible, by actuating the pedal lever 6, to exert a braking effect on the brakes HL, VR.
  • Brake booster 1 is switched on, ie the motor 2 can be supplied with current by a control device, so that it can drive the pump 1.
  • a possible embodiment of the control device not shown in FIG. 1 is shown in FIG. 6.
  • the force to be exerted by the engine and thus the driving torque of the engine is determined as follows: It is measured as the input pressure, the pressure pF generated in the cylinder space via the pedals 6 via a converter 15 and at the same time the increased pressure pV at the output of the Pump measured with the converter 16.
  • the resulting voltages uF and uV are fed to a comparator VG, the voltage uF reaching the comparator VG by the amplification factor, for example the amplification factor 4, via a multiplier MU.
  • the comparator compares the two voltages and thus measures the voltage uD which is fed into an electronic circuit ECU. Because of the size of UD, the ECU determines the voltage uM or the corresponding current to be supplied to the motor, as a result of which torque is exerted by the motor on the pump P. The torque amplifies the output voltage uV and thus UV2, which makes the Differential voltage uD is reduced and the torque is adjusted to the target voltage uV2.
  • a prerequisite for the correct execution of the process described is that the SO valve of the valve device 3 is closed, so that the pump 1 is not operated in idle mode, but rather requires pressure medium from the cylinder space 7 in the direction of the brakes HL, VR.
  • the switchover of the SO valve in the valve device 3, in its actuation, can be triggered, for example, by a change in pressure at the input of the pump 1 due to the change in force on the pedal lever 6.
  • ABS-ASR device 9 between amplifiers and brakes HL, VR is connected, as shown in FIG. 1.
  • the brake booster described is excellent for working together suitable with the facility mentioned. 1 has the structure known per se, in which the input line 11 of the ABS-ASR device is connected as usual to the output line 19 of the master cylinder. The brake fluid is reclaimed via line 10 back into the cylinder space 7 of the master cylinder. Since the ABS-ASR device 9 has the usual structure, it will not be described in more detail here.
  • FIG. 2 shows that the work of the motor 22 in the ABS / ASR device 9 in FIG. 1 can also be carried out by the motor 2 in FIG. 1 or FIG. 2 .
  • FIG. 3 a step further is taken compared to FIG. 2 in that not only the motor 2 of the
  • Brake booster 8 but also the pump 1 or both pumps of the brake booster 8 take over the task of the motor and pumps in the ABS-ASR device 9.
  • motor 2 and pumps 1 not only start up when the pressure on the brakes HL, VR for braking the vehicle increases, but also start up when in the ASR case motor 2 and pump 1 act on them, when the wheels spin in the ASR case.
  • the control for the second case is done by the ECU of the ABS-ASR device 9.
  • a further difference from FIG. 3 is that the low-pressure accumulators 23, 24 have been omitted in FIG. 1, so that the brake fluid in the ABS case passes from the brakes HL into the container 25 via corresponding accesses within the brake pressure transmitter 4.
  • check valves SG valve
  • FIG. 4 differs from FIG. 3 essentially in that, on the one hand, the low-pressure accumulators 23, 24 have been reinserted, but on the other hand, the amplifier 8 and the ABS-ASR device 9 have been structurally combined.
  • the result is a combined ABS / ASR amplifier device 30, which essentially works like the circuit arrangement according to FIG. 3 in connection with FIG. 2.
  • the pump 1 starting in the ASR case can take the necessary liquid from the associated low-pressure container 23, the liquid then reaching the brakes HL and VR from the outlet of the pump.
  • FIG. 5 shows the structure corresponding to FIG. 4, except that the components in question are divided into two assemblies, which can be referred to as brake booster 8 and ABS / ASR device 9.
  • brake booster 8 brake booster
  • ABS / ASR device 9 ABS / ASR device 9.
  • Another particular advantage of the present invention is that the pump is connected in parallel Valve device 3 with the help of the valve control and thus the connection of the valves, the pressure reduction can be carried out very quickly, while at the same time the pressure build-up via the pump is sufficiently fast. By using a continuously demanding pump, the device is also quite quiet and the pedal feel very even.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Verstärker, insbesondere für ABS-Systeme. Um einen geräuscharmen, einfach aufgebauten und präzise zu regelnden hydraulischen Verstärker (8) anzugeben, wird vorgeschlagen, diesen mit einer kontinuierlich fördernden Verdrängerpumpe (1) zu versehen. Die Regelung geschieht mit Hilfe einer Sensoreinrichtung, bei der der um den Verstärkungsfaktor (MU) vergrößerte Eingangsdruck (pF) der Pumpe (1) mit dem Ausgangsdruck (pV) der Pumpe verglichen wird. Die Druckdifferenz (uD) dient zur Bestimmung eines durch einen Motor ausgeübten Drehmoments, welches auf die Pumpe einwirkt und somit die Druckverstärkung herbeiführt.

Description

Als Druckverstärker arbeitender Hydraulikverstärker
In der Technik erhalten Hydraulikverstärker immer größere Bedeutung. Das gilt insbesondere für Verstarker in Kraftfahrzeugen, bei denen die einzubauenden Verstärker möglichst kompakt sein sollen. Die bisher regelmäßig verwendeten Vakuumverstarker sind vielfach effektiv nicht mehr einsetzbar, da sie zum Einen einen erheblichen Platz benotigen und zum Anderen bei moderneren Fahrzeugen das zur Verstärkung benotigte Vakuum nicht mehr zur Verfügung steht. Ein weiterer Vorteil von Hydraulikverstärkern, insbesondere in Verbindung mit Bremssystemen besteht darin, dass hinsichtlich des Arbeitsmediums (Flüssigkeit) kein Bruch mehr besteht, also nicht gleichzeitig innerhalb der Regeleinrichtung mittels Luft und Flüssigkeit gearbeitet wird .
Die Verwendung von Hydraulikverstarkern in geregelten Bremsanlagen ist an sich bekannt. Die bekannten Hydraulikverstärker waren aber vergleichsweise aufwendig und nur relativ ungenau regelbar. Die vorliegende Erfindung geht daher aus von einem Hydraulikverstärker, insbesondere für geregelte Bremsanlagen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, derartige Verstärker hinsichtlich ihres Regelverhaltens, ihrer Abmessungen und ihrer Laufruhe zu verbessern .
Die Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebende Merkmalskombination gelöst. Die vorliegende Erfindung besteht im Prinzip also darin, für die Hydraulikverstarkung eine kontinuierlich fördernde Verdrängerpumpe einzusetzen. Dabei wird die auf Grund des Eingangsdrucks resultierende Kraft an den Verdrangerkorpern durch einen angeschlossenen Elektromotor ausgeübte Kraft so weit verstärkt, bis der Ausgangsdruck an der Pumpe dem gewünschten und von dem Eingangsdruck abhangigen verstärkten Druck entspricht.
Besonders vorteilhaft bei einer derartigen Pumpe ist es, dass ein pulsationsarmer und leiser Druckaufbau zur Betätigung angeschlossener Betatigungsemrichtungen, beispielsweise hydraulisch betätigter Scheibenbremsen erreicht wird. Dabei findet innerhalb des gesamten Regelkreises kein Medienbruch statt, da sowohl der Verstarker als auch die Betatigungskreise der Bremsen hydraulisch arbeiten. Durch den erfindungsgemaßen Bremskraftverstarker kann man auch auf die bekannten Vakuum-Bremskraftverstarker (Booster) verzichten und der erfindungsgemaße Bremskraftverstarker ist weiterhin insbesondere für moderne Einspritzmotoren geeignet, indem das für die üblichen Vakuumverstarker benotigte Vakuum nicht mehr zur Verfugung steht. Der vorliegende Bremskraftverstarker kommt auch ohne gesonderten Hydraulikspeicher aus und benotigt aus den oben erwähnten Gründen auch keine gesonderte Vakuumpumpe und ist somit insgesamt sehr kostengünstig.
Als besonders geeignete kontinuierlich fordernde Verdrängerpumpen haben sich in Weiterbildung der Erfindung insbesondere Zahnradpumpen, Flugelzellenpumpen und Spindelpumpen bewahrt. Hinsichtlich des Elektromotors lasst sich in Weiterbildung der Erfindung der erfindungsgemaße Bremskraftverstarker durch die Verwendung eines burstenlosen permanent erregten Gleichstrommotors vereinfachen und die Zulassigkeit erhohen. Um zu verhindern, αass die in αen Bremskreisen anliegende unter Druck steherαe Flüssigkeit, insbesondere Bremsflüssigkeit, über die Pumpe zu dem Betatigungsglied (THZ) zurückgefordert werden kann, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung in die Eingangs- und/oder Ausgangsleitung der Pumpe ein Rückschlagventil einzubringen. Hinsichtlich des burstenlosen permanent erregten Gleichstrommotors ist noch nachzutragen, dass dieser auch bei nicht benötigtem Bremsdruck im Leerlauf betrieben werden kann, sodass ein Anfahren des Motors bei benötigtem Bremsdruck in der Regel nicht notwendig ist.
Für die Ventilemrichtung ergibt sich ein besonderer Aufbau durch Anwendung der Merkmalskombination nach Anspruch 7. Dabei ist besonders wichtig, dass die Ventilemrichtung analog ansteuerbar sein muss, um einen einfachen Aufbau des erfmdungsgemaßen Bremskraftverstarkers zu erhalten und die einen komfortablen Druckabbau zu erreichen.
Wahrend es an sich möglich ist, das von dem Elektromotor auf die Pumpe ausgeübte Drehmoment Abhängigkeit von dem durch den Eingangsdruck der Pumpe ausgeübten Drehmoment auf die Verdrangerkorper der Pumpe zu regeln, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombmation nach Anspruch 8. Dabei wird der Druck am Eingang und am Ausgang der Pumpe gemessen und in Abhängigkeit von dem Eingangsdruck der am Ausgang der Pumpe erwünschte Solldruck bestimmt. Eine besonders einfach und mechanisch arbeitende Einrichtung zur Bestimmung des auf die Pumpe von dem Elektromotor auszuübenden Drehmoments ist aus der Merkmalskombmation nach Anspruch 9 ersichtlich. Die dort beschriebene Druckwaage vergleicht über zwei gegenläufig angetriebene, miteinander gekoppelte Kolben Ausgangsdruck und Eingangsdruck, wobei das Übersetzungsverhältnis durch die unterschiedlich großen Kolbenflachen in den Vergleichsvorgang innerhalb der Waage eingebracht wird. Die Druckwaage befindet sich in ihrem ausgeglichenen Zustand, wenn der Ausgangsdruck eine Pumpe gleich dem um den Verstärkungsfaktor verstärkten Eingangsdruck der gleichen Pumpe ist. Weicht die Druckwaage von ihrem ausgeglichenen Zustand bzw. ihrer diesen Zustand beschreibenden Lage ab, so dient diese Lageabweichung als Maß für die Regelabweichung des Pumpendrucks, wobei die Lageabweichung der Pumpe gleichzeitig ein elektrisches Stellglied betätigen kann. Eine andere weiter oben schon vorgeschlagene Losung besteht darin, über Messwandler elektrische Ausgangsspannungen zu erzeugen, die dem Eingangsdruck bzw. dem Ausgangsdruck der Pumpe entsprechen, um über die Spannungsdifferenz die auf die Pumpe ausgeübte Motorkraft nachzuregeln .
Um die Betätigung der Bremsen schneller anlaufen zu lassen und um die anfänglichen Reibungswiderstände in der Bremsenmechanik schneller zu überwinden, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombination nach Anspruch 12. Will man sicherstellen, dass bei von dem Fahrer gewünschtem sehr hohem Bremsdruck auch wirklich der für das Bremssystem mögliche maximale Bremsdruck auf die Bremsen gelangt, so empfiehlt sich in Weiterbildung die Merkmalskombination nach Anspruch 13. Dabei wird berücksichtigt, dass der Fahrer trotz erkannter großer Gefahrensituation entweder psychisch oder physisch nicht in der Lage ist, den maximal möglichen Bremsdruck vorzugeben.
Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Bremskraftverstarkers lasst sich durch die Verwendung der Merkmale nach Anspruch 14 erreichen. Dabei ist für den durch die Pumpe erzeugten Bremsdruck nicht nur der von dem Fahrer veranlasste Eingangsdruck sondern auch die Geschwindigkeit maßgebend, mit der dieser Bremsαruck am Eingang aufgebaut wird. Der dem zu Grunde liegenden Regelalgorithmus geht dabei davon aus, dass bei einer schnellen Betätigung der Bremse auch ein besonderes Gefahrenpotential für den Fahrer vorliegt.
Um die Bremsdruckreduzierung besonders schnell durchzufuhren, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merkmalskombmation nach Anspruch 15. Das bedeutet mit anderen Worten, dass die Ventilemrichtung SO- Ventile besitzt, die im Falle einer gewünschten Bremsdruckreduzierung geöffnet werden. Hierdurch wird der Ausgang der Pumpe entweder auf deren Eingang zurückgeführt und somit die Pumpe kurzgeschlossen oder ggf. der Pumpeneingang mit dem Bremsdruckgeber verbunden, der die Bremsflüssigkeit zumindest teilweise in diesen zurückfordert. Der erfindungsgemaße Bremskraftverstarker ist hervorragend geeignet, mit einer ABS-Regelemrichtung entsprechend der Merkmalskombmation nach Anspruch 16 zusammengeschaltet zu werden. Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass durch das Zusammenschalten des Ausgangs der ABS-Pumpe mit dem Eingang der Verstarkerpumpe von der ABS- Pumpe nur kleine Drucke erzeugt werden müssen, so dass die ABS-Pumpe schwach dimensioniert werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung lasst sich auch erreichen, dass der Elektromotor der ABS-Pumpe weggelassen wird und die ABS-Pumpe zusätzlich von dem Elektromotor des Bremskraftverstarkers angetrieben wird. Eine weitere Vereinfachung des Bremsensystems lasst sich dadurch erreichen, dass man die Merkmale nach Anspruch 18 anwendet. Dabei wird die Pumpe des Bremskraftverstarkers gleichzeitig als ABS-Pumpe angewendet, was mit Hilfe eines Umschaltventils zwischen dem Bremsdruckgeber und dem Pumpeneingang der Bremskraftpumpe bewirkt werden kann.
Ein besonderer Vorteil der Verwendung des Bremskraftverstarkers mit Hilfe eines ABS-Systems lasst sich durch die Anwendung der Merkmale nach Anspruch 19 erreichen, indem die Niederdruckspeicher weggelassen werden und der Anschluss dieser Niederdruckspeicher mit dem Behalter verbunden wird.
Aus den genannten Vereinfachungen und Zusammenfassungen lasst sich in Weiterbildung die Merkmalskombmation nach Anspruch 20 erzielen, indem der Bremskraftverstarker und das ABS-Syste baulich in einer gemeinsamen Baugruppe vereint sind, wodurch sich weiter Verbmdungsleitungen und Bauraum einsparen lassen.
Entsprechend der Weiterbildung nach Anspruch 21 ist der vorliegende Verstarker auch hervorragend geeignet, nicht nur in Verbindung mit ABS sondern auch in Verbindung mit ESP-Systemen zur Durchfuhrung von deren Funktionen eingesetzt zu werden.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1 einen für zwei Kreise aufgebauten
Bremskraftverstarker mit einer nachgeschalteten ABS-Emrichtung,
Fig. 2 den gleichen Aufbau wie in Fig. 1, wobei der
Motor des Bremskraftverstarkers gleichzeitig die ABS-Pumpen betreibt, Fig. 3 den Aufbau nach Fig. 2, wobei die Aufgabe der ABS-Pu pen durch die Verstarkerpumpen mit übernommen und gleichzeitig die
Niederdruckverstarker des ABS-Systems weggelassen wurden
Fig. 4 den Aufbau nach Fig. 3, wobei die Baugruppen der ABS-Emrichtung und des Bremskraftverstarkers raumlich in einer gemeinsamen Baugruppe vereint und die Niederdruckspeicher der ABS-Emrichtung hinzugefügt wurden,
Fig. 5 den Aufbau nach Fig. 3, wobei in Fig. 5 die Niederdruckspeicher hinzugefügt wurden und
Fig. 6 den Aufbau und die Wirkungsweise der in den vorangegangenen Figuren nicht naher dargestellten Sensoreinrichtungen .
In Fig. 1 ist das dort dargestellte Bremsensystem zwei Bremskreise aufgeteilt. Da diese Bremskreise in der Fig. 1 symmetrisch dargestellt sind, wird nachfolgend nur zu dem in Fig. 1 rechten Bremskreis Stellung genommen.
In Fig. 1 ist em Bremsdruckgeber 4 in Form eines Tandem- Hauptzylmders dargestellt, auf dessen ersten Kolben 5 mit Hilfe eines Pedalhebels 6 eine Kraft und damit em Druck im Zylinderraum 7 aufgebracht wird. Dieser Druck wird einem Bremskraftverstarker 8 als Eingangsdruck pF zugeführt und von diesem Bremskraftverstarker über eine ABS-Emrichtung 9 Bremsen HL, VR zugeführt. Zum Verständnis der Erfindung ist die ABS-Einrichtung 9 nicht unbedingt notwendig und kann som^t weggelassen werden. Für den Fall, dass der Bremskraftverstarker unwirksam ist, wirα somit der in dem Zylinderraum 7 erzeugte Druck auf die Bremsen HL, VR gegeben. Die nachfolgenden Betrachtungen gehen ebenfalls davon aus, dass die ABS-Einrichtung 9 entfernt wurde, so dass die Ausgangsleitung 11 des Bremskraftverstarkers mit den Bremsleitungen 13,14 der Bremsen HL und VR verbunden sind. Es ist somit durch Betätigung des Pedalhebels 6 immer möglich, eine Bremswirkung auf die Bremsen HL, VR auszuüben.
In Fig. 1 wird nun angenommen, dass der
Bremskraftverstarker 1 eingeschaltet ist, d.h. der Motor 2 kann von einer Steuereinrichtung mit Strom versorgt werden, so dass er die Pumpe 1 anzutreiben vermag. Eine mögliche Ausfuhrungsform der in Fig. 1 nicht gezeigten Steuereinrichtung ist in Fig. 6 dargestellt. Die von dem Motor auszuübende Kraft und damit das antreibende Drehmoment des Motors wird wie folgt ermittelt: Es wird als Eingangsdruck, der über die Pedale 6 in den Zylinderraum erzeugte Druck pF über einen Wandler 15 gemessen und es wird gleichzeitig der verstärkte Druck pV am Ausgang der Pumpe mit dem Wandler 16 gemessen. Die sich ergebenden Spannungen uF und uV werden, wie aus Fig. 6 ersichtlich, einem Vergleicher VG zugeführt, wobei über einen Multiplizierer MU die Spannung uF um den Verstärkungsfaktor, z.B. den Verstärkungsfaktor 4, verstärkt als Spannung uV2 an den Vergleicher VG gelangt. Der Vergleicher vergleicht die beiden Spannungen und misst somit die Spannung uD, die in eine Elektronikschaltung ECU gegeben wird. Auf Grund der Große von UD bestimmt die ECU die dem Motor zuzuführende Spannung uM bzw. den entsprechenden Strom, wodurch em Drehmoment von dem Motor auf die Pumpe P ausgeübt wird. Das Drehmoment verstärkt die Ausgangsspannung uV und damit UV2, wodurch die Differenzspannung uD vermindert und damit das Drehmoment an die Sollspannung uV2 angepasst wird.
Voraussetzung für den ordnungsgemäßen Ablauf des beschriebenen Vorgangs ist, dass das SO-Ventil der Ventileinrichtung 3 geschlossen wird, so dass die Pumpe 1 nicht im Leerlauf betrieben wird, sondern Druckmittel von dem Zylinderraum 7 Richtung zu den Bremsen HL, VR fordert. Die Umschaltung des SO-Ventils in der Ventilemrichtung 3, in dessen Spemchtung kann beispielsweise durch eine Druckanderung am Eingang der Pumpe 1 auf Grund der Kraftanderung an dem Pedalhebel 6 ausgelost werden. Es kann sich aber auch als vorteilhaft erweisen, mit dem Kolben 5 bzw. dessen Betatigungsstoßel einen in Fig. 1 nicht dargestellten Wegsensor zu kombinieren, bei dessen Betätigung die Ventilemrichtung 3 sperrt .
Soll der durch die Pumpe 1 aufgebaute Bremsdruck in den Bremsen HL, VR abgebaut werden, so ist es notwendig, die Ventilemrichtung 3 durchzuschalten, also zu offnen, so dass Em- und Ausgang der Pumpe 1 kurzgeschlossen werden und das Druckmittel aus den Bremsen in den Zylinderraum 7 zurückgefordert werden kann. Auf diese Weise kann die Richtung des Druckmittels umgekehrt werden, ohne die Drehrichtung der Pumpe andern zu müssen. Somit wird der Pumpenaufbau und auch der Aufbau des Motors sehr einfach, da es genügt sie nur stets in der gleichen Richtung drehen.
Bei der Wirkungsweise des oben beschriebenen Verstärkers ist es nicht notwendig, dass eine ABS-ASR-Emrichtung 9zwιschen Verstarker und Bremsen HL, VR geschaltet ist, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Der beschriebene Bremsverstarker ist aber hervorragend zum Zusammenwirken mit der genannten Einrichtung geeignet. Die ABS-ASR- Einrichtung gemäß Fig. 1 hat den ansich bekannten Aufbau, bei dem die Eingangsleitung 11 der ABS-ASR-Emrichtung wie üblich mit der Ausgangsleitung 19 des Hauptzylinders verbunden ist. Die Ruckforderung der Bremsflüssigkeit geschieht über die Leitung 10 zurück m den Zylinderraum 7 des Hauptzylinders. Da die ABS-ASR-Emrichtung 9 den üblichen Aufbau hat, soll sie an dieser Stelle nicht naher beschrieben werden.
Die nachfolgenden Figuren 2 bis 5 werden nur insoweit beschrieben, als Abweichung gegenüber den jeweils vorangegangenen Figuren festzustellen sind. Aus Fig. 2 ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung zu entnehmen, dass die Arbeit des Motors 22 in der ABS-/ASR-Emrιchtung 9 in Fig. 1 auch durch den Motor 2 in Fig. 1 bzw. Fig. 2 mit übernommen werden kann. In diesem Fall muss allerdings darauf geachtet werden, dass der Motor 2 die Pumpe bzw. die Pumpen des ABS-ASR-Systems nur dann antreibt, wenn Bedarf besteht. Dies kann zum Einen durch em entsprechendes Schaltgetriebe geschehen, falls der Motor standig lauft oder aber dadurch, dass der Motor außer bei den Verstärkung benötigenden Bremsvorgangen nur dann eingeschaltet wird, wenn die Pumpen der ABS-ASR-Emrichtung 9 anlaufen sollen.
In Fig. 3 wird gegenüber Fig. 2 insofern ein Schritt weiter gegangen, als nicht nur der Motor 2 des
Bremskraftverstarkers 8 sondern auch die Pumpe 1 bzw. beide Pumpen des Bremskraftverstarkers 8 die Aufgabe von Motor und Pumpen in der ABS-ASR-Emrichtung 9 mit übernehmen. Das bedeutet, dass Motor 2 und Pumpen 1 nicht nur anlaufen, wenn der Druck auf die Bremsen HL, VR zum Bremsen des Fahrzeugs erhöht sondern auch dann anlaufen, wenn im ASR- Fall dann durch Motor 2 und Pumpe 1 beaufschlagt werden, wenn die Rader im ASR-Fall durchdrehen. Die Ansteuerung für den zweiten Fall geschieht dabei durch die ECU der ABS-ASR- Emrichtung 9. E weiterer Unterschied von Fig. 3 besteht darin, dass die Niederdruckspeicher 23, 24 in Fig. 1 weggelassen wurden, so dass die Bremsflüssigkeit im ABS- Fall von der Bremsen HL über entsprechende Zugange innerhalb des Bremsdruckgebers 4 in den Behalter 25 gelangt. Um zu verhindern, dass dabei die abströmende Flüssigkeit in die Pumpe 1 gelangt, sind Sperrventile (SG- Ventil) vorgesehen.
Fig. 4 unterscheidet sich von Fig. 3 im Wesentlichen dadurch, dass zum Einen zwar wieder die Niederdruckspeicher 23, 24 eingeführt wurden, andererseits aber der Verstarker 8 und die ABS-ASR-Emrichtung 9 baulich vereint wurden. Es ergibt sich somit eine kombinierte ABS-/ASR- Verstarkereinrichtung 30, die im Wesentlichen wie die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 Verbindung mit Fig. 2 arbeitet. Die im ASR-Fall anlaufende Pumpe 1 kann die notwendige Flüssigkeit dem zugeordneten Niederdruckbehalter 23 entnehmen, wobei die Flüssigkeit dann von dem Ausgang der Pumpe zu den Bremsen HL und VR gelangt.
Das Ablassen der Flüssigkeit aus der Bremse HL, HR verlauft in den zugehörigen Niederdruckspeicher oder falls kein Niederdruckspeicher vorhanden ist, über den THZ in den Behalter 25.
In Fig. 5 ist em der Fig. 4 entsprechender Aufbau dargestellt, nur dass die betreffenden Bauelemente in zwei Baugruppen aufgeteilt sind, die als Bremskraftverstarker 8 und ABS-/ASR-Eιnπchtung 9 bezeichnet werden können. Em besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt auch darin, dass über die der Pumpe parallel geschaltete Ventilemrichtung 3 mit Hilfe der Ventilsteuerung und somit der Durchschaltung der Ventile der Druckabbau sehr schnell durchgeführt werden kann, wahrend gleichzeitig der Druckaufbau über die Pumpe hinreichend schnell ist. Durch die Verwendung einer kontinuierlich fordernden Pumpe wird die Einrichtung auch recht gerauscharm und das Pedalgefuhl sehr gleichmäßig.

Claims

Patentansprüche
1. Bremskraftverstärker (8) bestehend aus einer mit einem Elektromotor (2) rotatorisch angetriebenen Pumpe (1), deren Eingang (19) mit einem vom Fahrer betätigten Bremsdruckgeber (4) verbunden ist und deren Ausgang (11) mit den Radbremsen (HL; VR) verbunden ist einer mit einer Ventileinrichtung (3, VE) abgesperrbaren hydraulischen Verbindung zwischen dem Pumpeneingang (19) und dem Pumpenausgang (11) einer elektrischen Sensoreinrichtung (WF, Wv; Mu; VG) einer den Elektromotor (M) und die Ventileinrichtng (3;VE) ansteuernden Elektronik (ECU) dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) als kontinuierlich fördernde Verdrängerpumpe ausgebildet ist, bei der das durch die Eingangsdruckwirkung (pF) auf die Verdrängerkörper entstehende Moment durch das vom Elektromotor (2) aufgebrachte Antriebsmoment verstärkt wird (Fig. 1 bis Fig. 6).
2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) eine Zahnradpumpe ist. (Fig. 1 bis Fig. 5)
3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) eine Flügelzellenpumpe ist. (Fig. 1 bis Fig. 5).
4. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (1) eine Spindelpumpe ist. (Fig. 1 bis Fig. 5) .
5. Bremskra verstarker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein burstenloser permanentmagneterregter -Gleichstrommotor ist. (Fig. 1 bis Fig. 5)
6. Bremskraftverstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Eingangs- und/oder Ausgangsleitung (19 bzw. 11) ein Rückschlagventil (31,32) eingebracht ist, welches die Ruckstromung zum Bremsdruckgeber verhindert. (Fig. 1 bis Fig. 5)
7. Bremskraftverstarker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung aus einem analog ansteuerbaren Ventil in Schieber- oder Sitzbauart ausgebildet ist.
(Fig. 1 bis Fig. 5)
8. Bremskraftverstarker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (VE; 3; 15,16) Drucksensoren (15,16) umfasst, die den Druck (PV) im Pumpenausgang (11) und im Pumpeneingang (19) sensieren. (Fig. 1 bis Fig. 6) .
9. Bremskraftverstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung aus einer mit einem Positionssensor überwachten, dem Verstarkungsverhaltnis angepassten, unsymmetrischen Druckwaage besteht (Fig. 1 bis Fig. 5]
10. Bremskraftverstarker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die 15
Komponenten des Bkv (8) in einer Baugruppe zusammengefasst sind. (Fig. 1 bis Fig. 3, Fig. 5)
11. Bremskraftverstarker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Bkv
(8) und Radbremsen (HL, VR) em ABS-System (9) mit dem Ruckforderprmzip zwischengeschaltet ist. (Fig. 1 bis Fig. 5)
12. Bremskraftverstarker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Niedrigdruckbereich der Eingangsdruck uberproportional verstärkt wird (für eine Springerfunktion, gerundeter Springer). (Fig. 1
Figure imgf000017_0001
13. Bremskraftverstarker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Hochdruckbereich der Eingangsdruck zur Reduzierung der Betatigungskrafte uberproportional verstärkt wird. (Fig. 1 bis Fig. 5).
14. Bremskraftverstarker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei schneller Bremsdruckbetatigung der Eingangsdruck uberproportional verstärkt wird (zur Erzielung einer Bremsassistentfunktion). (Fig. 1 bis Fig. 5)
15. Bremskraftverstarker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsdruckreduzeirung über das Offnen der SO-Ventilemrichtung erfolgt. (Fig. 1 bis Fig. 5)
16. Bremskraftverstarker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der ABS-Pumpe mit dem Eingang der Pumpe verbunden ist. (Fig. 1 bis Fig. 2)
17. Bremskraftverstarker nach Anspruch 11 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ABS-Pumpe (35,36) von dem Elektromotor (2) des Bkv (8) angetrieben wird. (Fig. 1 bis Fig. 5)
18. Bremskraftverstarker nach Anspruch 11 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ABS-Pumpen-Funktion durch ein Umschaltventil (28) zwischen Bremsdruckgeber (4) und Pumpeneingang (31) von der Bkv-Pumpe übernommen werden kann. (Fig. 3 bis Fig. 5)
19. Bremskraftverstarker nach Anspruch 11 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckspeicher (23,24) entfallen und deren Anschluss mit dem Behalter (25) verbunden ist. (Fig. 22)
20. Bremskraftverstarker nach Ansprüchen 11 und 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Bkv (8) und ABS-
Einheit (9) baulich m einer Baugruppe (10) zusammengeführt sind. (Fig. 20 bis Fig. 24)
21. Bremskraftverstarker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (VB, 15,1, VG; Mu) und die Pumpe für eine ESP-Funktion genutzt werden. (Fig. 1 bis Fig. 5)
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