DE19538974A1 - Braking system - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage gemäß dem Ober begriff des Anspruchs 1.The invention relates to a brake system according to the Ober Concept of claim 1.
Eine derartige Bremsanlage ist aus der GB PS 1597930 bekannt.Such a brake system is known from GB PS 1597930.
Die Patentschrift beschreibt, daß ein Antriebskolben vorgesehen ist, der elektrisch steuerbar mit einem hydraulischen Druck belastet wird, um eine zusätzliche Betätigungskraft für einen Hauptzylinder zur Verfügung zu stellen.The patent describes that a drive piston is provided which is electrically controllable with a hydraulic pressure is charged to an additional operating force for one To provide master cylinders.
Die vorliegende Erfindung schlägt vor, eine derartige Antriebs einheit zur gezielten Pedalkraftverstärkung zu nutzen, wozu ein Pedalsensor vorgesehen ist, der zumindest den Pedalweg erfaßt. Der in die Antriebskammer einzusteuernde Druck wird dabei be stimmt von dem Pedalweg.The present invention proposes such a drive use unit for targeted pedal force amplification, for which a Pedal sensor is provided which detects at least the pedal travel. The pressure to be controlled in the drive chamber is thereby agrees with the pedal travel.
Die Druckquelle kann aber auch dazu genutzt werden, um unabhän gig von einer Pedalbetätigung einen Betätigungsdruck für den Hauptzylinder aufzubauen. Ein derartiges System wird als Fremd kraftbremsanlage bezeichnet. The pressure source can also be used to gig of a pedal actuation an actuation pressure for the To build the master cylinder. Such a system becomes foreign called power brake system.
Die Grundidee besteht somit darin, eine einfache Antriebsein heit derart über eine elektrisch steuerbare Druckquelle mit Druckmittel zu versorgen, daß diese sowohl als Verstärker für die Pedalkraft als auch als alleinige Betätigungskraftquelle für den Hauptzylinder arbeiten kann.The basic idea is therefore a simple drive unit with an electrically controllable pressure source To supply pressure medium that this both as an amplifier for the pedal force as well as the sole source of actuation force can work for the master cylinder.
Ein derartiges System kann auch dahingehend erweitert werden, daß die steuerbare Druckquelle dazu genutzt wird, die Kupplung zu betätigen und zwar nicht nur in den Fällen, die im Stand der Technik beschrieben sind, nämlich im Falle einer Antriebs schlupfregelung die angetriebenen Räder vom Motor zu trennen, sondern auch auf Grund von Steuersignalen der Steuerung eines halbautomatisches Getriebes.Such a system can also be expanded to that the controllable pressure source is used for the clutch to operate and not only in the cases that are in the state of the Technology are described, namely in the case of a drive slip control to separate the driven wheels from the engine, but also based on control signals of the control of a semi-automatic transmission.
Zur Steuerung der Pedalkraftverstärkung können in vorteilhafter Weise sowohl die Signale eine Pedalwegsensors als auch die Signale eine Pedalkraftsensors in Kombination herangezogen werden.To control the pedal force amplification can be advantageous Way both the signals of a pedal travel sensor and the Signals of a pedal force sensor used in combination will.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprü chen entnommen werden.Further refinements of the invention can be found in the dependent claims Chen be removed.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von zwei Ausführungsbei spielen näher erläutert werden. Dabei zeigtThe invention is based on two exemplary embodiments play will be explained in more detail. It shows
Fig. 1 das Grundsystem einer fremdbetätigbaren Bremsanlage, und die Fig. 1 shows the basic system of an externally actuated brake system, and
Fig. 2 eine Ausführungsform, bei der zusätzlich zur Grundaus führung eine Kupplungsbetätigung vorgesehen ist. Fig. 2 shows an embodiment in which a clutch actuation is provided in addition to the basic implementation.
Es soll zunächst auf die Fig. 1 Bezug genommen werden. Das Grundsystem besteht aus einem Hauptzylinder 1, der in diesem Ausführungsbeispiel als Tandem-Hauptzylinder ausgeführt ist. Dem Hauptzylinder 1 ist eine Antriebseinheit 2 mechanisch vor geschaltet, die über eine elektrisch steuerbare Druckquelle 3 mit hydraulischer Energie versorgt wird. Die Antriebseinheit enthält, was hier nicht näher dargestellt ist, einen Antriebs kolben, der am Arbeitskolben des Hauptzylinders abgestützt ist. Der Antriebskolben begrenzt weiterhin eine Antriebskammer, die über eine Leitung 4 mit der elektrisch steuerbaren Druckquelle 3 verbunden ist.Reference should first be made to FIG. 1. The basic system consists of a master cylinder 1 , which in this embodiment is designed as a tandem master cylinder. The master cylinder 1 is mechanically connected to a drive unit 2 , which is supplied with hydraulic energy via an electrically controllable pressure source 3 . The drive unit contains, which is not shown here, a drive piston which is supported on the working piston of the master cylinder. The drive piston further delimits a drive chamber which is connected via a line 4 to the electrically controllable pressure source 3 .
Die Antriebseinheit ist damit so gestaltet, daß der Hauptzylin der betätigt wird, wenn Druckmittel unter Druck aus der Druck quelle 3 in die Antriebskammer einströmt.The drive unit is designed so that the Hauptzylin which is actuated when pressure medium under pressure from the pressure source 3 flows into the drive chamber.
Um die Druckquelle 3 steuern zu können, und um ggf., das heißt bei Ausfall der Druckquelle 3, den Hauptzylinder 1 mechanisch betätigen zu können, ist ein Pedal 5 vorgesehen, das über einen Pedalkolben 6 mit der Antriebseinheit zusammenwirkt. Dies kann in unterschiedlicher Weise erfolgen.In order to be able to control the pressure source 3 and to be able to mechanically actuate the master cylinder 1 if necessary, that is if the pressure source 3 fails, a pedal 5 is provided which interacts with the drive unit via a pedal piston 6 . This can be done in different ways.
Eine erste Möglichkeit besteht darin, daß der Pedalkolben 6 fest mit dem Antriebskolben verbunden ist. Eine weitere Mög lichkeit besteht darin, daß der Pedalkolben 6 lediglich am Antriebskolben anliegt. Außerdem kann vorgesehen sein, daß der Pedalkolben 6 lediglich mit einer Wirkfläche in die Antriebs kammer eintaucht, was dazu führt, daß der in der Antriebskammer eingesteuerte Druck der vom Fahrer ausgeübten entgegenwirkt. Desweiteren ist es denkbar, daß der Pedalkolben 6 lediglich an einer Simulationsfeder abgestützt ist. A first possibility is that the pedal piston 6 is firmly connected to the drive piston. Another possibility is that the pedal piston 6 abuts only on the drive piston. In addition, it can be provided that the pedal piston 6 is immersed only in the drive chamber with an active surface, which leads to the fact that the pressure applied in the drive chamber counteracts the pressure exerted by the driver. Furthermore, it is conceivable that the pedal piston 6 is supported only on a simulation spring.
Entscheidend ist, daß ein Pedalsensor 7 vorgesehen ist, der in dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 einen Wegsensor umfaßt. Dieser Sensor erfaßt den Verschwenkweg des Pedals 5, den es unter Einwirkung der Pedalkraftdurch zurücklegt.It is crucial that a pedal sensor 7 is provided, which in the exemplary embodiment according to FIG. 1 comprises a displacement sensor. This sensor detects the pivoting path of the pedal 5 , which it travels under the influence of the pedal force.
Zusätzlich kann, was in dieser Figur nicht dargestellt ist, der Pedalsensor einen Kraftsensor enthalten, der die auf das Pedal ausgeübte Kraft mißt.In addition, what is not shown in this figure, the Pedal sensor included a force sensor that applied to the pedal exerted force measures.
Die Signale des Pedalsensors 7 werden einer elektronischen Steuereinheit 8 zugeführt, die aufgrund bestimmter Algorithmen den Druck errechnet, den die Druckquelle 3 der Antriebskammer zur Verfügung stellen soll. Dazu errechnet die Steuereinheit 8 entsprechende Stellsignale, die am Ausgang 9 zur Verfügung gestellt werden.The signals of the pedal sensor 7 are fed to an electronic control unit 8 which , on the basis of certain algorithms, calculates the pressure which the pressure source 3 is to make available to the drive chamber. For this purpose, the control unit 8 calculates corresponding control signals that are made available at the output 9 .
Die Form der Signale am Ausgang 9 hängt von der Art der Druck quelle ab. Beinhaltet die Druckquelle eine Pumpe, deren Druck mittelabgabe über ein Ventil gesteuert wird, so stehen am. Aus gang 9 entsprechende Schaltsignale für das Ventil zur Verfü gung. Wird die Druckquelle von einem Stellzylinder gebildet, dessen Kolben von einem Motor angetrieben wird, so liegen am Ausgang 9 entsprechende Signale für den Stellmotor vor.The shape of the signals at the output 9 depends on the type of pressure source. Includes the pressure source is a pump, the pressure agent release is controlled by a valve, as is possible on. For gear 9 corresponding switching signals for the valve are avail. If the pressure source is formed by an actuating cylinder, the piston of which is driven by a motor, corresponding signals for the servomotor are present at output 9 .
An den Hauptzylinder 1 sind zwei Bremskreise, die mehrere Rad bremsen 12, 13, 14, 15 umfassen, angeschlossen.To the master cylinder 1 , two brake circuits, which comprise several wheel brakes 12 , 13 , 14 , 15 , are connected.
Die Bremskreise 10, 11 enthalten eine hydraulische Steuereinheit 16, die Ein- und Auslaßventile sowie Rückförderpumpen enthält. Hier sind verschiedene hydraulische Schaltungsmöglichkeiten bekannt, die an dieser Stelle nicht näher erläutert werden brauchen. Entscheidend ist, daß mit Hilfe der Ventile die Drüc ke in den Radbremsen individuell und unabhängig vom Druck im Hauptzylinder eingestellt werden können.The brake circuits 10 , 11 contain a hydraulic control unit 16 , which contains inlet and outlet valves and return pumps. Various hydraulic circuit options are known here, which need not be explained in more detail here. It is crucial that the pressure in the wheel brakes can be set individually and independently of the pressure in the master cylinder with the help of the valves.
Die elektronische Steuereinheit 8 sieht nun mindestens zwei Algorithmen vor, die unterschiedlichen Betriebsarten zugeordnet sind.The electronic control unit 8 now provides at least two algorithms which are assigned to different operating modes.
Im Verstärkermodus wird in Abhängigkeit von den Signalen des Pedalsensors, insbesondere von den Signalen des Wegsensors ein Druck für die Antriebseinheit zum Betätigen des Hauptzylinders 1 ermittelt. Der Betätigungsdruck wird dabei so ermittelt, das mit größerwerdendem Pedalweg die Betätigungskraft überpropor tional ansteigt, was in etwa der Kraft-Wegcharakteristik eines Pedals für eine herkömmliche Bremsanlage entspricht. In dieser Betriebsart arbeitet das System im Endeffekt wie ein mechanisch betätigtes Proportionalventil eines üblichen hydraulischen Verstärkers.In the booster mode, a pressure for the drive unit for actuating the master cylinder 1 is determined as a function of the signals from the pedal sensor, in particular from the signals from the displacement sensor. The actuation pressure is determined so that the actuation force increases proportionally with increasing pedal travel, which corresponds approximately to the force-travel characteristic of a pedal for a conventional brake system. In this operating mode, the system ultimately works like a mechanically operated proportional valve of a conventional hydraulic amplifier.
Um den in der Steuereinheit 8 errechneten Druck in der An triebskammer einstellen zu können, schließt an die Kammer bzw. an die Druckleitung 4 ein Drucksensor 17 an, dessen Signal an die elektronische Steuereinheit 8 gegeben wird, so daß ein un terlagerter Druckregler realisiert werden kann.In order to be able to set the pressure calculated in the control unit 8 in the drive chamber, a pressure sensor 17 connects to the chamber or to the pressure line 4 , the signal of which is given to the electronic control unit 8 , so that a subordinate pressure regulator can be realized .
Die mit den Radbremsen 12-15 versehenen Räder des Fahrzeuges sind mit Drehzahlsensoren 18, 19, 20, 21 versehen, die ihre Signale ebenfalls an die elektronische Steuereinheit 8 geben.The wheels of the vehicle provided with the wheel brakes 12-15 are provided with speed sensors 18 , 19 , 20 , 21 , which also send their signals to the electronic control unit 8 .
Die Radsensoren ermöglichen es, den Schlupf der Räder zu er mitteln, so daß für den Fall, daß eine oder mehrere Räder zu blockieren drohen, eine Bremsschlupfregelung stattfinden kann. The wheel sensors make it possible for the wheels to slip average, so that in the event that one or more wheels block, a brake slip control can take place.
Dazu werden Steuersignale an die hydraulische Steuereinheit 16 gegeben.For this purpose, control signals are given to the hydraulic control unit 16 .
Eine Bremsschlupfregelung läuft dabei unabhängig von der Steue rung der Antriebseinheit 2.A brake slip control runs independently of the control of the drive unit 2 .
Die hydraulische Steuereinheit 16 kann aber nicht nur einge setzt werden, um den Bremsschlupf zu regeln, also ein Blockie ren der Räder zu vermeiden, sondern auch um den Antriebsschlupf zu begrenzen, oder aber gezielt Bremskräfte aufzubauen, um ein Schleudern des Fahrzeuges zu verhindern. Diese und weitere Systeme werden unter dem Begriff "fremdbetätigt" zusammenge faßt, da in diesem Fall ein Bremsdruck in den Radbremsen aufge baut wird, auch ohne daß das Pedal 5 betätigt wird. Dazu weist die elektronische Steuereinheit 8 eine Schnittstelle 22 zu weiteren elektronischen Reglern auf, die entsprechende Regel algorithmen aufweisen und über die elektronische Steuereinheit 8 die Druckquelle 3 derart steuern, daß unabhängig von einer Pedalbetätigung im Hauptzylinder 1 ein Druck aufgebaut wird, der anschließend durch eine Ansteuerung der hydraulischen Steu ereinheit 16 entsprechend der in den weiteren elektronischen Steuereinheiten abgelegten Regelalgorithmen modifiziert wird.The hydraulic control unit 16 can not only be used to regulate the brake slip, ie to avoid blocking the wheels, but also to limit the drive slip, or to build up braking forces in a targeted manner to prevent the vehicle from skidding. These and other systems are summarized under the term "externally actuated", since in this case a brake pressure in the wheel brakes is built up, even without the pedal 5 being actuated. For this purpose, the electronic control unit 8 has an interface 22 to further electronic controllers, which have corresponding control algorithms and control the pressure source 3 via the electronic control unit 8 in such a way that pressure is built up in the master cylinder 1 independently of a pedal actuation, which pressure is then triggered the hydraulic control unit 16 is modified in accordance with the control algorithms stored in the further electronic control units.
Die Besonderheit der Bremsanlage liegt somit darin, daß sowohl im Fall einer Pedalbetätigung als auch im Falle einer Fremdbe tätigung der Betätigungsdruck in der Antriebseinheit 2 über eine elektrisch steuerbare Druckquelle 3 eingespeist wird. Damit kann auf ein mechanisch arbeitendes Proportionalventil in der Antriebseinheit 2 verzichtet werden.The peculiarity of the brake system is thus that both in the case of pedal actuation and in the case of a third party actuation, the actuation pressure in the drive unit 2 is fed via an electrically controllable pressure source 3 . This means that a mechanically operating proportional valve in the drive unit 2 can be dispensed with.
Die Fig. 2 zeigt eine Erweiterung des Systems nach Fig. 1 mit einer Kupplungsbetätigung 30. FIG. 2 shows an extension of the system according to FIG. 1 with a clutch actuation 30 .
Weiterhin ist die elektronische Steuereinheit 8 für die Druck quelle 3 räumlich integriert mit der elektronischen Steuerung für die hydraulische Steuereinheit 16.Furthermore, the electronic control unit 8 for the pressure source 3 is spatially integrated with the electronic control for the hydraulic control unit 16 .
Weiterhin wird diese kombinierte elektronische Steuereinheit räumlich zusammengeführt mit der hydraulischen Steuereinheit 16.Furthermore, this combined electronic control unit is spatially combined with the hydraulic control unit 16 .
Der Pedalsensor 7 besteht hier, wie schon angedeutet, aus einem Wegsensor 31 sowie einem Kraftsenor 32. Die Felder 33 und 34 deuten weitere Sensoren an, die notwendig sind, um verschiedene Regelaufgaben erledigen zu können.As already indicated, the pedal sensor 7 consists of a displacement sensor 31 and a force sensor 32 . Fields 33 and 34 indicate further sensors that are necessary in order to be able to perform various control tasks.
Die elektrisch steuerbare Druckquelle 3 besteht hier aus einer Pumpe 35 und einem Speicher 36, die über zwei durch Druckstel ler 37, 38 getrennte Ausgänge 39 und 40 verfügt. Während der eine Ausgang 39 über die Druckleitung 4 zur Antriebseinheit 2 geführt ist, führt der zweite Ausgang 46 über eine Druckleitung 41 zu einer Kupplungsbetätigung 30. Das heißt für die Antriebs einheit 2 sowie für die Kupplungsbetätigung 30 ist ein gemein samer hydraulischer Antrieb vorgesehen.The electrically controllable pressure source 3 here consists of a pump 35 and a memory 36 , which has two outputs 39 and 40 separated by pressure actuators 37 , 38 . While one outlet 39 is led to the drive unit 2 via the pressure line 4 , the second outlet 46 leads to a clutch actuation 30 via a pressure line 41 . That means for the drive unit 2 and for the clutch actuation 30 , a common hydraulic drive is provided.
Grundsätzlich können natürlich anstelle einer gemeinsamen Druckquelle 35 auch getrennte Druckquellen vorgesehen werden, die z. B. als Stellaktuatoren ausgebildet sein können.Basically, of course, instead of a common pressure source 35 , separate pressure sources can also be provided, which, for. B. can be designed as actuators.
Der von der Pumpe zur Verfügung gestellt Druck liegt bei ca. 50 bar. Dies ist ein üblicher Betätigungsdruck für Kupplungen in Personenkraftwagen, der es ermöglicht Stellzylinder aus Kunst stoff zu verwenden. Die Antriebseinheit 2 kann nun ebenfalls diesem Druckniveau angepaßt werden, so daß ein integriertes Druckversorgungssystem auf niedrigen Druckniveau entsteht.The pressure provided by the pump is approx. 50 bar. This is a common actuation pressure for clutches in passenger cars, which makes it possible to use actuating cylinders made of plastic. The drive unit 2 can now also be adapted to this pressure level, so that an integrated pressure supply system is created at a low pressure level.
Zur Betätigung der Drucksteller 37 und 38 ist eine elektroni sche Steuereinheit 8′ vorgesehen, die neben den Signalen der Pedalsensoren 31, 32 Signale von Sensoren 42 erhält, die not wendig sind, die Steuerung der Kupplungsbetätigung durchzu führen.To actuate the pressure adjusters 37 and 38 , an electronic control unit 8 'is provided which, in addition to the signals from the pedal sensors 31 , 32, receives signals from sensors 42 which are neces sary to carry out the control of the clutch actuation.
Die Steuereinheit 8′ enthält auch Unteralgorithmen, die dafür sorgen, daß die Antriebseinheit 2 zur Betätigung der Bremse mit Priorität mit Druckmittel versorgt wird.The control unit 8 'also contains sub-algorithms, which ensure that the drive unit 2 is supplied with pressure medium for actuating the brake with priority.
Das beschriebene System ist insbesondere dann von Interesse, wenn im Fahrzeug auf ein Kupplungspedal verzichtet wird, und die Kupplung somit nicht vom Fahrer sondern automatisch auf grund von Signalen einer entsprechenden Sensorik betätigt wird. Auf diese Weise kann ein halbautomatisches Getriebe realisiert werden.The system described is of particular interest if there is no clutch pedal in the vehicle, and the clutch does not open automatically, but from the driver is actuated on the basis of signals from a corresponding sensor system. In this way, a semi-automatic transmission can be realized will.
Für den eingangs erwähnten Verstärkermodus hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, mit zwei Pedalsensoren zu arbeiten, wobei der eine Sensor als Wegsensor und der andere Sensor als Kraftsensor ausgebildet ist.For the amplifier mode mentioned at the beginning, it turned out to be advantageously shown to work with two pedal sensors, one sensor as a displacement sensor and the other sensor as Force sensor is formed.
Eine übliche Pedalcharakteristik ist nämlich dadurch gekenn zeichnet, daß in einer Anfangsphase große Pedalwege zurückge legt werden, ohne daß der Druck in den Bremskreisen überpro portional ansteigt. Sobald aber ein bestimmter Druck aufgebaut worden ist, lassen sich schon mit kleinen zusätzlichen Pedalwe gen überproportionale Drucksteigerungen erreichen. This is because a common pedal characteristic is known records that in an initial phase large pedal travel back be placed without the pressure in the brake circuits overpro increases proportionally. But as soon as a certain pressure is built up has been, can be with little additional Pedalwe reach disproportionate pressure increases.
Die Drucksteuerung bzw. -regelung im Verstärkermodus läßt sich damit am einfachsten durchführen, indem bei kleinen Drücken die Steuerung auf die Weginformation aufbaut, während bei hohen Drücken die Kraftinformation genutzt wird.The pressure control or regulation in the booster mode can be The easiest way to do this is by pressing the Control is based on the route information, while at high Press the force information is used.
Claims (6)
mit einer Antriebseinheit (2), die einen Antriebskolben aufweist, der am Arbeitskolben abgestützt ist, und der eine Antriebskammer begrenzt,
und mit einer elektronisch steuerbaren Druckquelle, die hydraulisch mit der Antriebskammer verbunden ist, mit einer elektronischen Steuereinrichtung, die einen Druck für die Antriebskammer ermittelt und entsprechende Signale an die Druckquelle (3) abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pedalsensor (7, 31, 32) vorgesehen ist, der zumindest den Pedalweg erfaßt, wobei aufgrund der Pedalweginformation der Druck in der Antriebskammer ermittelt wird und wobei der Druck in der Antriebskammer ausschließlich aufgrund eines elektronischen Steuersignals bestimmt und eingestellt wird.1. brake system with a master cylinder ( 1 ) which has a working chamber which is delimited by a working piston and is connected to the brake circuits with wheel brakes,
with a drive unit ( 2 ) which has a drive piston which is supported on the working piston and which delimits a drive chamber,
and with an electronically controllable pressure source which is hydraulically connected to the drive chamber, with an electronic control device which determines a pressure for the drive chamber and emits corresponding signals to the pressure source ( 3 ), characterized in that a pedal sensor ( 7 , 31 , 32 ) is provided, which detects at least the pedal travel, the pressure in the drive chamber being determined on the basis of the pedal travel information and the pressure in the drive chamber being determined and set solely on the basis of an electronic control signal.
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