DE102005063691B3 - Brake system with an electric motor-driven piston-cylinder system - Google Patents

Brake system with an electric motor-driven piston-cylinder system Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage mit einer elektromotorischen Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a),wobei die elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) einen Kolben (1) eines Kolben-Zylinder-Systems über eine nicht-hydraulische Getriebevorrichtung verstellt, so dass sich in einem Arbeitsraum (4', 4a', 4b') des Zylinders ein Druck einstellt,wobei unter Verwendung einer Sensorik sowie eines Wegsimulators eine variable Pedalcharakteristik eingeregelt wird,wobei eine Zuordnung des Drucks zu einer Pedalkraft frei variabel ist und bei einem rekuperierbaren Bremsen mittels eines Generators unter Berücksichtigung eines Korrekturwerts erfolgt, so dass die Bremswirkung des Generators berücksichtigt wird,wobei die Antriebsvorrichtung der Bremsanlage ein bürstenloser Elektromotor ist, bei dem unter Berücksichtigung einer Positionsbestimmung des Kolbens sowie einer Strommessung drei Stränge mittels eines Microcontrollers angesteuert werden.Method for controlling a brake system with an electromotive drive device (5c, 6, 7, 7a), the electromotive drive device (5c, 6, 7, 7a) adjusting a piston (1) of a piston-cylinder system via a non-hydraulic transmission device , so that a pressure is set in a working space (4 ', 4a', 4b ') of the cylinder, with a variable pedal characteristic being adjusted using a sensor system and a travel simulator, with an assignment of the pressure to a pedal force being freely variable and with recuperable braking by means of a generator, taking into account a correction value, so that the braking effect of the generator is taken into account, the drive device of the braking system being a brushless electric motor in which three strings are controlled by means of a microcontroller, taking into account a position determination of the piston and a current measurement.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage sowie eine entsprechend ausgebildete Steuer- und Regeleinheit.The present invention relates to a method for controlling a brake system and a correspondingly designed control and regulating unit.

Stand der Technik:State of the art:

Moderne Bremsanlagen enthalten Bremskraftverstärker, d. h. es erfolgt eine Umsetzung der Pedalkraft in ein entsprechendes verstärktes Bremsmoment an den Radbremsen und Bremskraftregelung über offene oder geschlossene Regel- und Steuerkreise. Als Übertragungsmittel zur Erzeugung des Bremsdruckes aus der Pedalkraft wird bis auf wenige Ausnahmen im PKW-Bereich die hydraulische Leitung eingesetzt.
Weit verbreitet ist eine Aufteilung in Baueinheiten zwischen Bremskraftverstärkung (BKV) oder Bremskraftsteuerung und Bremskraftregelung in einer Hydraulikeinheit (HE). Diese Konfiguration wird vorwiegend eingesetzt bei Systemen wie Antiblockiersystem (ABS), Antischlupfsystem (ASR), Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) oder auch elektrohydraulischer Bremse (EHB).Modern brake systems contain brake boosters, ie the pedal force is converted into a correspondingly increased braking torque on the wheel brakes and braking force control via open or closed control loops. With a few exceptions in the passenger car sector, the hydraulic line is used as the transmission medium for generating the brake pressure from the pedal force.
A division into structural units between brake force boosting (BKV) or brake force control and brake force regulation in a hydraulic unit (HE) is widespread. This configuration is mainly used in systems such as anti-lock braking systems (ABS), anti-slip systems (ASR), electronic stability programs (ESP) or electro-hydraulic brakes (EHB).

Die Hydraulikeinheit (HE) besteht gewöhnlich aus Magnetventilen, Mehrkolbenpumpen für 2-Kreis-Bremssyteme (Vorderachse und Hinterachse), Elektromotor zum Pumpenantrieb, hydraulischem Speicher und mehreren Druckgebern. Die Druckregelung erfolgt in der Weise, dass zur Bremsmomentreduzierung Druckmittel über Magnetventile aus den Radbremsen in einen Speicher abgelassen wird und von der Pumpe in den Hauptbremszylinder zurückgepumpt wird, was eine Pedalbewegung bewirkt. Ein entsprechendes System ist aus US 4057301 A bekannt.The hydraulic unit (HE) usually consists of solenoid valves, multi-piston pumps for 2-circuit brake systems (front axle and rear axle), an electric motor for the pump drive, hydraulic accumulator and several pressure transducers. The pressure control is carried out in such a way that, in order to reduce the braking torque, pressure medium is drained from the wheel brakes into a reservoir via magnetic valves and is pumped back into the master brake cylinder by the pump, which causes a pedal movement. A corresponding system is out US 4057301 A known.

Sowohl Druckanstieg als auch -abfall wird über Magnetventile gesteuert, bei der teilweise Druckgeber für die Magnetventilsteuerung verwendet werden.Both rise and fall in pressure are controlled by solenoid valves, some of which use pressure transducers for solenoid valve control.

Außer bei der EHB erfolgt die Bremskraftverstärkung mit dem Vakuum-BKV, welcher teilweise Schaltmittel und Sensoren beinhaltet zur sog. Bremsassistentfunktion und auch zur Erkennung des sog. Ansteuerpunktes. Als Energiequelle für das Vakuum wird bei Ottomotoren der Verbrennungsmotor genutzt, der aber als Direkteinspritzer, insbesondere bei größerer Höhe, nur noch ein schwaches Vakuum liefert. Bei Dieselmotoren wird eine mechanische oder elektrisch angetriebene Vakuumpumpe eingesetzt. Neueste ESP-Systeme sind in der Lage, durch Schaltung der Magnetventile und Pumpe eine zusätzliche Bremskraftverstärkung oder bei Ausfall des BKV eine Bremskraftverstärkung mit größerer Zeitkonstante zu erzielen. Die Beschreibung dieser Systeme und Funktionen ist ausführlich im Bremsenhandbuch Vieweg Verlag, Ausgabe 2003, beschrieben.With the exception of the EHB, the brake force amplification takes place with the vacuum BKV, which partly contains switching means and sensors for the so-called brake assistant function and also for the detection of the so-called control point. The internal combustion engine is used as the energy source for the vacuum in gasoline engines, but as a direct injection engine, especially at higher altitudes, it only supplies a weak vacuum. A mechanical or electrically driven vacuum pump is used in diesel engines. The latest ESP systems are able to achieve additional brake force boosting by switching the solenoid valves and pump or, if the BKV fails, brake force boosting with a larger time constant. The description of these systems and functions is described in detail in the brake manual Vieweg Verlag, edition 2003.

Mitte der 1980er Jahre wurde von Teves das sog. Mark II und von Bosch das ABS3 eingesetzt, welche als integrierte Einheiten alle Komponenten für Bremskraftverstärkung und Regelung beinhalteten mit hydraulischem BKV, s. Kraftfahrtechnisches Handbuch Bosch 1986, 20. Auflage. Aus Kostengründen haben sich diese Systeme nicht durchgesetzt, bis auf die Anwendung bei Sonderschutzfahrzeugen. Dasselbe gilt für voll elektrische Bremssysteme, sog. EMB, mit E-Motoren an den Radbremsen, die intensiv in Verbindung mit dem 42-V-Bordnetz entwickelt wurden. Neben den Mehrkosten ist hier ein neues redundantes Bordnetz für die Energieversorgung notwendig, um im Fehlerfall die Bremsfähigkeit eines Bremskreises sicherzustellen.In the mid-1980s, Teves used the so-called Mark II and Bosch used the ABS3, which as integrated units contained all the components for brake booster and control with a hydraulic brake system, see Bosch Automotive Manual 1986, 20th edition. For reasons of cost, these systems have not caught on, except for use in special protection vehicles. The same applies to fully electric brake systems, so-called EMB, with electric motors on the wheel brakes, which were developed intensively in connection with the 42 V on-board network. In addition to the additional costs, a new redundant on-board network is necessary for the energy supply in order to ensure the braking capability of a brake circuit in the event of a fault.

Zur Gattung der EMB-Systeme zählt auch die Keilbremse mit elektromotorischem Antrieb. Hierfür ist ebenfalls ein redundantes Bordnetz trotz des geringeren Energiebedarfes notwendig. Die konstruktive Realisierung der Keilbremse, welche aus Hysteresegründen zusätzliche Rollen benötigt, welche eine Integration in den Bremssattel erfordern, ist im Augenblick nicht gelöst. Die Keilbremse mit ihren elektromotorischen Antrieben mit Sensoren muss den harten Umgebungsbedingungen (Staub, Wasser, hohe Temperaturen) standhalten.The type of EMB systems also includes the wedge brake with an electric motor drive. A redundant on-board network is also necessary for this despite the lower energy requirement. The constructive implementation of the wedge brake, which for reasons of hysteresis requires additional roles, which require integration into the brake caliper, has not been solved at the moment. The wedge brake with its electromotive drives with sensors has to withstand the harsh environmental conditions (dust, water, high temperatures).

Die Systeme für BKV und HE sind sehr weit entwickelt, insbesondere die Steuer- und Regelfunktionen für ABS bis ESP. Z. B. ist durch die druckgeführte Steuerung der Magnetventile eine sehr feine Dosierung des Bremsdruckes möglich, mit dem auch eine variable Bremskraftabstimmung EBV möglich ist. Die Druckabbaugeschwindigkeit ist noch nicht optimal, da sie stark nichtlinear ist. Außerdem wird bei einem µ-Sprung oder bei kleinem Reibbeiwert die Druckabbaugeschwingkeit durch die relative geringe Pumpleistung bestimmt, was zu großen Regelabweichungen führt und damit einen Bremswegverlust zur Folge hat.The systems for BKV and HE are very well developed, especially the control and regulation functions for ABS to ESP. For example, the pressure-controlled control of the solenoid valves enables very fine metering of the brake pressure, with which variable brake force adjustment EBV is also possible. The rate of pressure reduction is not yet optimal because it is strongly non-linear. In addition, in the event of a µ jump or a small coefficient of friction, the pressure reduction rate is determined by the relatively low pump power, which leads to large control deviations and thus a loss of braking distance.

Ein Bremssystem ist aus der DE 33 42 552 A1 bekannt. Bei diesem Bremssystem dient der Hauptbremszylinder zur Erzeugung eines pedalabhängigen Drucks, der als Führungsgröße für eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung dient, welche den Ausgangsdruck einer unmittelbar mit dem Bremskreis verbundenen elektrohydraulischen Servoeinrichtung auf einen durch die Führungsgröße bestimmten Wert regelt. Bei Ausfall der Regeleinrichtung oder der Servoeinrichtung selbst wird der Druck im Bremskreis vom Hauptzylinder erzeugt. Anstelle der im Normalbetrieb mittels des Hauptbremszylinders erzeugten Führungsgröße, ist es möglich, eine im Rahmen eines Antiblockiersystems oder im Rahmen einer Schlupfregelung der Antriebsregelung des Kraftfahrzeuges erzeugte Führungsgröße auf die elektronische Steuer- und Regeleinrichtung und somit auf die elektrohydraulische Servoeinrichtung einwirken lassen. Die Servoeinrichtung weist eine elektrisch betätigte hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit auf, deren Arbeitsraum mit dem Bremskreis in Verbindung steht und deren Kolben mittels eines Elektromotors axial verstellbar ist. Die Drehbewegung des Elektromotors wird dabei über eine mit dem Kolben verbundene Spindel in eine Längsbewegung des Kolbens umgesetzt.A braking system is out of the DE 33 42 552 A1 known. In this brake system, the main brake cylinder is used to generate a pedal-dependent pressure, which serves as a reference variable for an electronic control and regulating device that directly connects the output pressure to the brake circuit connected electrohydraulic servo device to a value determined by the reference variable. If the control device or the servo device itself fails, the pressure in the brake circuit is generated by the master cylinder. Instead of the reference variable generated by the master brake cylinder during normal operation, it is possible to have a reference variable generated in the context of an anti-lock braking system or in the context of a slip control of the drive control of the motor vehicle act on the electronic control and regulation device and thus on the electrohydraulic servo device. The servo device has an electrically operated hydraulic piston-cylinder unit, the working space of which is connected to the brake circuit and the piston of which is axially adjustable by means of an electric motor. The rotary movement of the electric motor is converted into a longitudinal movement of the piston via a spindle connected to the piston.

Aus WO2004/005095 A1 ist eine Bremsanlage vorbekannt, bei der ein Elektromotor über einen Spindelantrieb die Kolben eines Kolbenzylindersystems antreibt. Die Kolben sind dabei nicht mit der Spindel fest gekoppelt, so dass die maximale Kolbengeschwindigkeit beim Zurückfahren der Spindel und damit die maximale Druckabbaugeschwindigkeit von der Stärke der Druckfedern im Kolbenzylindersystem bestimmt ist. Der einzustellende Bremsdruck in den Radbremsen wird mittels eines Drucksensors ermittelt, wobei der Druck die Regelgröße der Bremsdruckregelung ist.Out WO2004 / 005095 A1 a brake system is previously known in which an electric motor drives the pistons of a piston-cylinder system via a spindle drive. The pistons are not permanently coupled to the spindle, so that the maximum piston speed when the spindle retracts and thus the maximum pressure reduction speed is determined by the strength of the compression springs in the piston-cylinder system. The brake pressure to be set in the wheel brakes is determined by means of a pressure sensor, the pressure being the control variable of the brake pressure control.

Die DE 3723916 A1 und DE 3440972 A1 zeigen Systeme mit einem hydraulischen Bremskraftverstärker, welcher neben der reinen Bremskraftverstärkung auch die ABS-Funktion realisiert. In der Druckleitung, welche das Kolbenzylindersystem und die jeweilige Radbremse verbindet ist jeweils nur ein Ventil angeordnet, welches zum Ändern des Druckes in der Radbremse geöffnet und zum Halten des Radbremsendruckes geschlossen ist. Auch bei dieser Bremsdruckregelung ist der Druck die Regelgröße.The DE 3723916 A1 and DE 3440972 A1 show systems with a hydraulic brake booster which, in addition to pure brake booster, also implements the ABS function. In the pressure line, which connects the piston-cylinder system and the respective wheel brake, only one valve is arranged, which is opened to change the pressure in the wheel brake and closed to maintain the wheel brake pressure. With this brake pressure control, too, the pressure is the controlled variable.

Aus DE 19500544 A1 ist ein elektronisch regelbares Bremsbetätigungssystem für blockiergeschützte Kraftfahrzeugbremsanlagen vorbekannt, bei dem mittels eines Bremspedals ein Hauptbremszylinder betätigbar ist. Mittels eines Sensors wird der Betätigungsweg des Bremspedals ermittelt, welcher eine Eingangsgröße für eine Steuereinheit darstellt, welche mehrere Bremsdruckgeber ansteuert, an welche die Fahrzeugbremsen direkt oder über Magnetventile mittels Hydraulikleitungen angeschlossen sind. Die Verbindung der Hydraulikleitungen zu dem Hauptbremszylinder ist durch eine Ventileinrichtung absperrbar. Um eine Erhöhung der Funktionssicherheit, insbesondere bei einem elektrischen Defekt bzw. Ausfall der Fahrzeugelektronik zu erreichen, kann der Kolben des Hauptbremszylinders in der Rückfallebene direkt mittels des Bremspedals zum Druckaufbau in den Radbremsen verstellt werden, wobei hierzu die Ventileinrichtung geöffnet ist. Die Bremsdruckgeber weisen jeweils einen elektrischen Antrieb auf, welcher einen Kolben in einem Zylinder verstellt, so dass sich im Bremskreis ein Druck einstellt, welcher mittels eines Drucksensors ermittelt wird und der Steuereinheit als Eingangsgröße zugeführt wird. Der Druck ist auch bei dieser Bremsdruckregelung die Regelgröße. Eine ähnlich arbeitende Bremsanlage ist aus DE 4239386 A1 , DE 10304145 A1 und der DE 19543583 C1 vorbekannt.Out DE 19500544 A1 an electronically controllable brake actuation system for anti-lock motor vehicle brake systems is previously known, in which a master brake cylinder can be actuated by means of a brake pedal. The actuation path of the brake pedal is determined by means of a sensor, which represents an input variable for a control unit which controls several brake pressure transducers to which the vehicle brakes are connected directly or via solenoid valves by means of hydraulic lines. The connection of the hydraulic lines to the master brake cylinder can be shut off by a valve device. In order to increase the functional reliability, especially in the event of an electrical defect or failure of the vehicle electronics, the piston of the master cylinder can be adjusted in the fallback level directly by means of the brake pedal to build up pressure in the wheel brakes, the valve device being open for this purpose. The brake pressure transducers each have an electric drive which adjusts a piston in a cylinder so that a pressure is established in the brake circuit which is determined by means of a pressure sensor and fed to the control unit as an input variable. The pressure is also the controlled variable in this brake pressure control. A similar braking system is off DE 4239386 A1 , DE 10304145 A1 and the DE 19543583 C1 previously known.

Aus DE 4445975 A1 ist eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der der Bremsdruck in einer Radbremse mittels eines elektromotorisch angetriebenen Kolbens eines Kolben-Zylinder-Systems eingeregelt wird, wobei auch bei dieser Bremsanlage ein Drucksensor zur Messung der Regelgröße vorgesehen ist. Zum Halten des Bremsdrucks in der Radbremse dient ein 2/2-Wegventil, mittels dem die Hydraulikleitung zwischen dem Kolben-Zylinder-System und der Radbremse absperrbar ist.Out DE 4445975 A1 a brake system for motor vehicles is known in which the brake pressure in a wheel brake is regulated by means of an electric motor-driven piston of a piston-cylinder system, a pressure sensor for measuring the controlled variable also being provided in this brake system. A 2/2-way valve is used to hold the brake pressure in the wheel brake, by means of which the hydraulic line between the piston-cylinder system and the wheel brake can be shut off.

DE 10318401 A1 offenbart eine motorgetriebene Fahrzeugbremsvorrichtung, bei der die Stellung des Bremspedals mittels eines Wegsensors ermittelt und an eine Steuereinheit übermittelt wird. Die Steuereinheit steuert in Abhängigkeit des Fahrzustandes und der Bremspedalstellung einen elektromotorischen Antrieb eines Kolben-Zylinder-Systems, welches zum Druckaufbau in den Bremskreisen dient. Eine mechanische Verbindung zwischen dem Kolben des Kolben-Zylinder-Systems und des Bremspedals ist nicht vorgesehen, so dass in der Rückfallebene kein Druck in den Radbremsen mittels des Bremspedals aufbaubar ist. Mittels den jeweiligen Radbremsen zugeordneten Ein- und Auslassventilen wird der Druck in den Radbremsen eingeregelt. Eine ähnlich arbeitende Bremsanlage ist aus DE 3241662 A1 und DE 19750977 A1 bekannt. DE 10318401 A1 discloses a motor-driven vehicle brake device in which the position of the brake pedal is determined by means of a travel sensor and transmitted to a control unit. Depending on the driving condition and the brake pedal position, the control unit controls an electromotive drive of a piston-cylinder system, which is used to build up pressure in the brake circuits. A mechanical connection between the piston of the piston-cylinder system and the brake pedal is not provided, so that in the fall-back level no pressure can be built up in the wheel brakes by means of the brake pedal. The pressure in the wheel brakes is regulated by means of the inlet and outlet valves assigned to the respective wheel brakes. A similar braking system is off DE 3241662 A1 and DE 19750977 A1 known.

Die US 6079792 zeigt ein herkömmliches hydraulisch wirkendes Bremssystem, bei dem die durch einen Aktor betätigte Kolbenzylindereinheit durch mechanisches Einwirken entlang der Kolben-Zylinder Achse die Radbremsen auslösen kann.The US 6079792 shows a conventional hydraulically acting brake system in which the piston-cylinder unit actuated by an actuator can trigger the wheel brakes by mechanical action along the piston-cylinder axis.

DE 19936433 A1 und DE 10057557 A1 offenbaren Bremsanlagen bei denen auf den von Bremspedal verstellbaren Kolben des Hauptbremszylinders mittels elektromagnetischer Antriebe eine unterstützende Kraft aufbringbar ist. Auch bei diesen Bremsanlagen ist der Druck im Hauptbremszylinder die Regelgröße des Bremsdruckregelvorganges. DE 19936433 A1 and DE 10057557 A1 disclose brake systems in which on the piston of the master cylinder, which can be adjusted by the brake pedal, by means of electromagnetic drives, a supporting Force can be applied. In these brake systems, too, the pressure in the master cylinder is the controlled variable of the brake pressure control process.

Aus der DE 69515272 T2 ist ein Bremssteuerverfahren zum Steuern eines Aktuators zur elektrohydraulischen Bremsdruckmodulation bekannt, bei dem der ein Bremsdruck ausschließlich mittels des Aktuators über eine Spindel und Kolben-Zylinder-Einheit eingestellt wird und Effekte aus der Regelstrecke ausgeregelt werden können.From the DE 69515272 T2 a brake control method for controlling an actuator for electrohydraulic brake pressure modulation is known, in which the brake pressure is set exclusively by means of the actuator via a spindle and piston-cylinder unit and effects from the controlled system can be adjusted.

Ferner ist aus der EP 0840441 B1 eine feldorientierte Regelung bekannt, die es erlaubt, eine Drehfeldmaschine die sowohl im Antriebs- wie auch Generatorbetrieb arbeitet so zu regeln, dass unvorteilhafte Überströme vermieden werden. Sie beschreibt Möglichkeiten einer Regler-basierten Lösung zur Einregelung eines vorgegebenen Generator-(Brems)-moments. Damit ist es möglich bei einer Drehfeldmaschine in Kenntnis der Statorströme, der Motordrehzahl, der Rotordrehzahl, sowie der flussabhängigen Induktivitäten mittels der Spannungskomponenten ein Wunschbremsmoment einzustellen.Furthermore, from the EP 0840441 B1 a field-oriented control is known which allows a rotary field machine that works in both drive and generator mode to be controlled in such a way that disadvantageous overcurrents are avoided. It describes the possibilities of a controller-based solution for regulating a specified generator (braking) torque. In this way, it is possible in the case of a rotary field machine, knowing the stator currents, the motor speed, the rotor speed and the flux-dependent inductances, to set a desired braking torque by means of the voltage components.

Weiterhin wird auf die DE 19939950 A1 und die DE 4239386 A1 verwiesen.Furthermore, the DE 19939950 A1 and the DE 4239386 A1 referenced.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage bereitzustellen.The present invention has the object of providing an improved method for controlling a brake system.

Diese Aufgabe wird vorteilhaft durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Bremsanlage nach Anspruch 1 ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.This object is advantageously achieved by a method having the features of claim 1. Further advantageous embodiments of the brake system according to claim 1 result from the features of the subclaims.

Das erfindungsgemäße Bremssystem zeichnet sich vorteilhaft dadurch aus, dass eine variable Pedalcharakteristik eingeregelt wird, eine Zuordnung zwischen Druck und Pedalkraft frei variabel ist, bei einem rekuperierbaren Bremsen mittels eines Generators eine Berücksichtigung mittels eines Korrekturwertes erfolgt, die Bremswirkung des Generators berücksichtigt wird und die Antriebsvorrichtung der Bremsanlage eine bürstenloser Elektromotor ist, bei dem unter Berücksichtigung einer Positionsmessung des Rotors des Elektromotors sowie einer Strommessung drei Stränge mittels eines Microcontrollers angesteuert werden. Die Kolben-Zylinder-Einheit kann gleichsam für den Bremsdruckaufbau und Bremsdruckabbau, zur Realisierung der ABS- und Antischlupfregelung sowie bei Ausfall der Energieversorgung oder Fehlfunktion der Antriebsvorrichtung dienen. Somit ergibt sich vorteilhaft eine kleine integrierte und kostengünstige Baueinheit für die Bremskraftverstärkung (BKV) und Regelung, womit eine Einsparung von Bauraum, Montagekosten und zusätzlichen hydraulischen und Vakuum-Verbindungsleitungen einhergeht. Zudem wirkt aufgrund der kurzen Baulänge, vorteilhaft z.B. der Federdom bei einem Frontcrash nicht auf den Hauptzylinder und das Pedalwerk ein.The braking system according to the invention is advantageously characterized in that a variable pedal characteristic is regulated, an association between pressure and pedal force is freely variable, in the case of recuperable braking by means of a generator, a correction value is taken into account, the braking effect of the generator is taken into account and the drive device of the The braking system is a brushless electric motor, in which three strings are controlled by means of a microcontroller, taking into account a position measurement of the rotor of the electric motor and a current measurement. The piston-cylinder unit can also be used to build up and reduce brake pressure, to implement ABS and anti-slip control, as well as in the event of failure of the power supply or malfunction of the drive device. This advantageously results in a small, integrated and cost-effective structural unit for the brake booster (BKV) and control, which is associated with savings in installation space, assembly costs and additional hydraulic and vacuum connecting lines. In addition, due to the short overall length, the spring dome, for example, does not have an advantageous effect on the master cylinder and the pedals in the event of a frontal crash.

Durch das vorteilhafte Vorsehen einer Sensorik sowie eines Wegsimulators, kann eine variable Pedalcharakteristik wie Brake-by-wire-Funktion, d.h. Bremsdruckanstieg unabhängig von Pedalbetätigung frei variabel, auch unter Berücksichtigung der Bremswirkung des Generators bei rekuperierbaren Bremsen, eingeregelt werden.Thanks to the advantageous provision of a sensor system and a travel simulator, variable pedal characteristics such as brake-by-wire function, i.e. brake pressure increase independently of pedal actuation, can be regulated in a freely variable manner, also taking into account the braking effect of the generator in the case of regenerative brakes.

Aus der Fachliteratur, z.B. Schröder D., Elektrische Antriebe- Regelung von Antriebssystemen, 2. Auflage, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2001 ist bekannt, dass unter Kenntnis der festen, geometrischer Größen (Polpaarzahl), den motortypischen Induktivitäten (aus Datenblatt des Motors) sowie den messbaren Strömen IE (bzw.ψPM);Iq; Id eine Generatorbremsmoment abgeschätzt werden kann. Ein ähnliches Bremssystem, dass ein regeneratives Bremsmoment berücksichtigt ist aus der DE 19939950 A1 bekannt.From the specialist literature, e.g. Schröder D., Electrical Drives Regulation of Drive Systems, 2nd Edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2001, it is known that, with knowledge of the fixed, geometric variables (number of pole pairs), the motor-typical inductances (from the data sheet of the motor ) as well as the measurable currents I E (or PM ); I q ; I d a generator braking torque can be estimated. A similar braking system that takes a regenerative braking torque into account DE 19939950 A1 known.

Ebenso erfolgt bei der entsprechenden Ausführung kein nachteiliges Durchfallen des Bremspedals bei Ausfall des Antriebs, da das Pedal direkt auf den Kolben des Systems wirkt. Vorteilhaft ergeben sich hierdurch gleichfalls geringere Pedalkräfte bei Ausfall der Energieversorgung, da die Kolben eine kleinere Wirkfläche haben als konventionelle Hauptbremszylinder. Dies ist möglich durch Trennung des Kolbenweges bei intakter und ausgefallener Verstärkung. Man spricht hier von einem Übersetzungssprung, der die Pedalkraft für dieselbe Bremswirkung um bis zu 40 % reduziert. Durch die Reduzierung des Gesamtaufwandes einschließlich der elektrischen Anschlüsse, ergibt sich zudem vorteilhaft eine Reduzierung der Ausfallrate.
Durch den elektromotorischen Antrieb ist weiterhin eine Verbesserung der ABS/ESP Regelung durch fein dosierte Drucksteuerung mit variablen Druckanstiegs- und insbesondere Druckabfallsgeschwindigkeiten realisierbar. Auch ist eine Druckabsenkung unter 1 bar im Bereich des Vakuums für Funktion bei kleinsten Reibkraftbeiwerten, z. B. nassem Eis, möglich. Ebenso ist ein schneller Druckanstieg bei Bremsbeginn z.B. 0 - 100 bar in weniger als 50 ms erzielbar, was eine erhebliche Bremswegverkürzung zur Folge hat.Likewise, with the corresponding design there is no disadvantageous dropping of the brake pedal if the drive fails, since the pedal acts directly on the piston of the system. This also advantageously results in lower pedal forces if the power supply fails, since the pistons have a smaller effective area than conventional master brake cylinders. This is possible by separating the piston path when the reinforcement is intact and the reinforcement has failed. One speaks here of a gear ratio jump, which reduces the pedal force for the same braking effect by up to 40%. The reduction in the overall effort, including the electrical connections, also results in an advantageous reduction in the failure rate.
The electromotive drive can furthermore improve the ABS / ESP control by means of finely metered pressure control with variable pressure increase and, in particular, pressure decrease speeds. A pressure drop below 1 bar in the area of the vacuum is also essential for the smallest ones to function Frictional force coefficients, e.g. B. wet ice, possible. A rapid pressure increase at the start of braking, for example 0-100 bar, can also be achieved in less than 50 ms, which results in a considerable reduction in the braking distance.

Durch das vorteilhafte Vorsehen eines 2/2-Wegeventils für die Bremskraftverstärkung und die Regelfunktion benötigt die erfindungsgemäße Bremsanlage erheblich weniger Energie.Due to the advantageous provision of a 2/2-way valve for the brake booster and the control function, the brake system according to the invention requires considerably less energy.

Es ist ferner möglich, für jeden Bremskreis oder jede Radbremse ein eigenes Kolben-Zylinder-System mit jeweils dazugehörigem Antrieb vorzusehen. Ebenso ist es möglich, ein Kolben-Zylinder-System zu verwenden, bei dem zwei Kolben in einem Zylinder axial verschiebbar angeordnet sind, wobei die Zylinder hydraulisch gekoppelt sind und lediglich ein Kolben mechanisch von der Antriebsvorrichtung elektromotorisch angetrieben ist.It is also possible to provide a separate piston-cylinder system with an associated drive for each brake circuit or each wheel brake. It is also possible to use a piston-cylinder system in which two pistons are arranged axially displaceably in a cylinder, the cylinders being hydraulically coupled and only one piston being driven mechanically by the drive device by an electric motor.

Nachfolgend werden verschiedene Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bremsanlage anhand von Zeichnungen näher erläutert.Various configurations of the brake system according to the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Es zeigen:

  • 1: Eine erste Ausführungsform einer Bremsanlage mit einem Bremskreis für zwei Radbremsen;
  • 2: eine zweite Ausführungsform der Bremsanlage mit zwei Kolben-Zylinder-Systemen für zwei Bremskreise für jeweils zwei Radbremsen;
  • 3: einen Wegsimulator für das erfindungsgemäße Bremssystem;
  • 4: ein Kolben-Zylinder-System mit einem Zylinder und zwei Kolben;
  • 5 und 5a: Verbindung zwischen Betätigungseinrichtung und Kolben-Zylinder-Systemen;
  • 6: eine Seitenansicht der integrierten Baueinheit mit Gehäuse;
  • 7: Kennlinien des Bremssystems;
  • 8 und 8a: Kolbenantrieb über eine Kurbelschwinge
  • 9: Kolbenantrieb über eine Spindel
  • 10: Kolbenbetätigung mit überlagerter Pedalkraft
Show it:
  • 1 : A first embodiment of a brake system with a brake circuit for two wheel brakes;
  • 2 : a second embodiment of the brake system with two piston-cylinder systems for two brake circuits for two wheel brakes each;
  • 3 : a travel simulator for the braking system according to the invention;
  • 4th : a piston-cylinder system with one cylinder and two pistons;
  • 5 and 5a : Connection between actuation device and piston-cylinder systems;
  • 6th : a side view of the integrated unit with housing;
  • 7th : Characteristics of the braking system;
  • 8th and 8a : Piston drive via a crank arm
  • 9 : Piston drive via a spindle
  • 10 : Piston actuation with superimposed pedal force

Die 1 zeigt einen Ausschnitt aus der integrierten Einheit, die für die Druckerzeugung bzw. Bremskraftverstärkung zuständig ist. Hierbei wird der Kolben 1 mit den üblichen Dichtungen 2 und 3 im Zylindergehäuse 4 parallel zum Kolben über eine speziell gestaltete Zahnstange 5a bewegt. Die Dichtung 2 ist so konzipiert, dass sie auch bei Unterdruck in der Kolbenkammer 4' abdichtet. Diese Zahnstange 5a überträgt die Kraft auf das vordere ballige Ende des Kolbens 1. Dieser hat an dieser Stelle einen Bundbolzen 1a, über den die Zahnstange 5a mit Rückstellfeder 9 den Kolben in die Ausgangsstellung bringt. Hier liegt die Zahnstange am Zylindergehäuse 4a an. Diese außenliegende Feder hat den Vorteil, dass der Zylinder kurz baut und wenig Totraum hat, was für die Entlüftung vorteilhaft ist. Die Zahnstange hat wegen der Querkräfte eine Lagerung in den Rollen 10 und 11 mit Gleitstück 12. Die 1 zeigt deutlich, dass die parallele Anordnung der Zahnstange zum Kolben eine kurze Baulänge bewirkt. Die Baueinheit muss sehr kurz bauen, um außerhalb der Crashzone zu sein. Die Zahnstange ist durch ein in 5a dargestelltes H-Profil sehr biegesteif. Die Anordnung der Rollen ist so gewählt, dass die Zahnstange in der Endstellung 5b (gestrichelt dargestellt) mit der größten Biegekraft durch die versetzt angreifende Druckkraft eine relativ kleine Biegelänge hat. Die Zahnstange wird über Zahnprofil 5a' und Zahnrad 6 über das Getrieberad 7 vom Ritzel des Motors 8 angetrieben. Dieser Motor mit kleiner Zeitkonstante ist vorzugsweise ein bürstenloser Motor als Glockenläufer mit eisenloser Wicklung oder vorzugsweise ein Motor entsprechend der PCT-Patentanmeldungen WO 2006/000259 A1 und WO 2006/000260 A1. Dieser wird von den Endstufen 21 vorzugsweise über drei Stränge von einem Microcontroller (MC) 22 gesteuert. Hierfür misst ein Shunt 23 den Strom und ein Sensorsignal 24 und gibt die Position des Rotors und über entsprechende Zähler die Position des Kolbens an. Die Strom- und Positionsmessung wird neben der Motorsteuerung zur indirekten Druckmessung genutzt, da das Motormoment proportional zur Druckkraft ist. Hierfür muss im Fahrzeug bei Inbetriebnahme und auch während des Betriebs ein Kennfeld angelegt werden, in dem den verschiedenen Strömstärken die Position des Kolbens zugeordnet wird. Im Betrieb wird dann entsprechend der später beschriebenen Verstärkerkennlinie eine Position des Kolbens angefahren, die entsprechend dem Kennfeld einem bestimmten Druck entspricht. Stimmen Position und Motormoment nicht ganz überein, z. B. durch Temperatureinfluss, so wird das Kennfeld im Betrieb adaptiert. Dadurch wird das Kennfeld laufend adaptiert. Das Ausgangskennfeld wird gebildet aus vorzugsweise Druck-Volumen-Kennlinie der Radbremse, Motorkennwert, Getriebewirkungsgrad und Fahrzeugverzögerung. Mit letzterer kann eine pedalkraftproportionale Fahrzeugverzögerung erreicht werden, damit sich der Fahrer nicht auf unterschiedliche Bremswirkungen einstellen muss.The 1 shows a section of the integrated unit that is responsible for generating pressure or boosting the brake force. This is where the piston 1 with the usual seals 2 and 3 in the cylinder housing 4th parallel to the piston via a specially designed rack 5a emotional. The seal 2 is designed in such a way that it can also operate when there is negative pressure in the piston chamber 4 ' seals. This rack 5a transfers the force to the front, spherical end of the piston 1 . This has a collar bolt at this point 1a over which the rack 5a with return spring 9 brings the piston to the starting position. Here the rack is on the cylinder housing 4a at. This external spring has the advantage that the cylinder is short and has little dead space, which is advantageous for ventilation. Because of the transverse forces, the rack has a bearing in the rollers 10 and 11 with slide 12th . The 1 clearly shows that the parallel arrangement of the rack to the piston results in a short overall length. The structural unit must be very short in order to be outside the crash zone. The rack is through an in 5a The H-profile shown is very rigid. The arrangement of the rollers is chosen so that the rack is in the end position 5b (shown in dashed lines) with the greatest bending force due to the offset pressure force has a relatively small bending length. The rack is over tooth profile 5a ' and gear 6th about the gear wheel 7th from the pinion of the motor 8th driven. This motor with a small time constant is preferably a brushless motor as a bell-shaped rotor with ironless winding or preferably a motor according to PCT patent applications WO 2006/000259 A1 and WO 2006/000260 A1 . This is from the power amplifiers 21 preferably via three lines from a microcontroller (MC) 22nd controlled. A shunt measures for this 23 the current and a sensor signal 24 and indicates the position of the rotor and, via corresponding counters, the position of the piston. In addition to the motor control, the current and position measurement is used for indirect pressure measurement, since the motor torque is proportional to the pressure force. For this purpose, a map must be created in the vehicle during commissioning and also during operation, in which the position of the piston is assigned to the various flow strengths. In operation, a position of the piston is then approached in accordance with the booster characteristic described below, which position corresponds to a specific pressure in accordance with the characteristic diagram. If the position and engine torque do not quite match, e.g. B. by the influence of temperature, the map is adapted during operation. As a result, the map is continuously adapted. The output map is formed from preferably the pressure-volume characteristic curve of the wheel brake, engine parameter, transmission efficiency and vehicle deceleration. With the latter one can Vehicle deceleration proportional to the pedal force can be achieved so that the driver does not have to adjust to different braking effects.

Der Kolben 1 erzeugt in der Leitung 13 einen entsprechenden Druck, der über das 2/2-Magnetventil (MV) 14 zur Radbremse 15 bzw. über Magnetventil MV 16 zur Radbremse 17 gelangt. Diese vorbeschriebene Anordnung hat mehrere Vorteile. Anstelle der zwei kostengünstigen kleinen Magnetventile könnte eine weitere Kolben-Motoreinheit eingesetzt werden wie sie in 4 dargestellt ist. Dies bedeutet jedoch erheblich mehr Kosten, Gewicht und Bauraum.The piston 1 generated in the line 13th a corresponding pressure, which is generated via the 2/2 solenoid valve (MV) 14th to the wheel brake 15th or via solenoid valve MV 16 to the wheel brake 17th got. This arrangement described above has several advantages. Instead of the two inexpensive small solenoid valves, another piston-motor unit could be used as shown in 4th is shown. However, this means considerably more costs, weight and installation space.

Es genügt, für jeden Bremskreis eine Kolben-Motoreinheit einzusetzen. Der zweite Vorteil ist der sehr kleine Energiebedarf und auch die Auslegung des Motors nur für Impulsbetrieb. Dieser wird erreicht, indem bei Erreichen des Sollwertes des Druckes bzw. Motormoments die Magnetventile geschlossen werden und der Motor anschließend nur noch mit geringer Stromstärke betrieben wird, bis vom Bremspedal ein neuer Sollwert vorgegeben wird. Damit wird der Energiebedarf bzw. die mittlere Leistung extrem klein. Z.B. würde bei einer herkömmlichen Auslegung bei einer Vollbremsung aus 100 km/h der Motor 3 einen hohen Strom aufnehmen. Entsprechend der Erfindung benötigt der Motor für den Kolbenweg nur ca. 0,05 s Strom, was 1,7 % ausmacht. Wenn die Werte auf die Leistung bezogen werden, so würde im herkömmlichen Fall das Bordnetz mit >1000 W über mindestens 3 s belastet und beim vorgeschlagenen Impulsbetrieb nur ca. 50 W mittlerer Leistung. Eine noch größere Energieeinsparung ergibt sich bei einer Vollbremsung aus 250 km/h mit Bremszeiten bis zu 10 s auf trockener Straße. Zur Entlastung der Impulsbelastung des Bordnetzes kann hier ein Speicherkondensator 27 in der Stromversorgung verwendet werden, der auch entsprechend der Linie mit Pfeil für die weiteren Elektromotoren verwendet werden kann.It is sufficient to use a piston motor unit for each brake circuit. The second advantage is the very low energy requirement and the design of the motor for pulse operation only. This is achieved by closing the solenoid valves when the setpoint value for the pressure or engine torque is reached and the motor is then only operated with a low current until a new setpoint value is specified by the brake pedal. This means that the energy requirement or the average output is extremely small. For example, in a conventional design, when the brakes are fully applied from 100 km / h, the engine would 3 draw a high current. According to the invention, the motor only needs about 0.05 s of current for the piston travel, which is 1.7%. If the values are related to the power, then in the conventional case the on-board network would be loaded with> 1000 W for at least 3 s and with the proposed pulse operation only approx. 50 W average power. An even greater energy saving results from emergency braking from 250 km / h with braking times of up to 10 s on a dry road. A storage capacitor can be used here to relieve the pulse load on the vehicle electrical system 27 can be used in the power supply, which can also be used for the other electric motors according to the line with the arrow.

In der Druckleitung 13 können vor oder nach dem Magnetventil Druckgeber eingesetzt werden, welche nicht dargestellt sind, da diese dem Stand der Technik entsprechen.In the pressure line 13th Pressure transducers can be used before or after the solenoid valve, which are not shown because they correspond to the state of the art.

Der Kolben 1 wird über das Schnüffelloch mit Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 18 versorgt. In dieser Leitung ist ein Magnetventil 19 eingeschaltet. Erfolgt eine schnelle Kolbenbewegung zur Druckreduzierung, so könnte die Dichtung 3 insbesondere bei kleinen Drücken Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter nachschnüffeln, was bekannter weise nachteilig ist. Hierzu wird das Niederdruck-Magnetventil 19 eingeschaltet und die Verbindung zum Vorratsbehälter unterbrochen. Mit dieser Schaltung kann auch Unterdruck in den Radkreisen 15/17 erzielt werden, was der Radregelung bei sehr kleinen Reibbeiwerten z. B. auf nassem Eis zugutekommt, da in der Radbremse kein Bremsmoment erzeugt wird. Andererseits kann das Nachschnüffeln bei Dampfblasenbildung bewusst genutzt werden, bei der der Kolben bereits am Anschlag ist ohne dass der entsprechende Druck erreicht ist. Hierbei werden die Kolben mit den Magnetventilen entsprechend gesteuert, so dass der oszillierende Kolben Druck aufbaut. Beim Verzicht auf diese Funktion kann an Stelle des Magnetventils 19 eine schnüffelfeste Dichtung 3 eingesetzt werden.The piston 1 is filled with liquid from the storage container through the sniffer hole 18th provided. There is a solenoid valve in this line 19th switched on. If the piston moves quickly to reduce the pressure, the seal could 3 Sniff liquid from the storage container, especially at low pressures, which is known to be disadvantageous. The low pressure solenoid valve is used for this 19th switched on and the connection to the storage tank interrupted. With this circuit, there can also be negative pressure in the wheel circles 15th / 17th can be achieved what the wheel control with very small coefficients of friction z. B. benefits on wet ice, since no braking torque is generated in the wheel brake. On the other hand, re-sniffing can be used deliberately when vapor bubbles form, when the piston is already at the stop without the corresponding pressure being reached. The pistons are controlled accordingly with the solenoid valves so that the oscillating piston builds up pressure. If this function is not used, the solenoid valve 19th a sniff-proof seal 3 can be used.

Die Magnetventile 14, 16, 19 werden über Endstufen 28 vom Microcontroller 22 gesteuert.The solenoid valves 14th , 16 , 19th are via power amplifiers 28 from the microcontroller 22nd controlled.

Bei Ausfall der Energieversorgung oder des Elektromotors wird der Kolben von einem Hebel 26 der Betätigungseinrichtung bewegt. Zwischen diesem und dem Kolben ist ein Spiel eingebaut, das verhindert, dass bei schneller Pedalbetätigung der Hebel auf den Kolben auftrifft, bevor der Motor den Kolben bewegt.If the power supply or the electric motor fails, the piston is actuated by a lever 26th the actuator moves. Between this and the piston there is a built-in play that prevents the lever from hitting the piston before the motor moves the piston when the pedal is pressed quickly.

Die Regelfunktion bezüglich Radgeschwindigkeit und Raddruck bei ABS / ASR oder Gierrate und Raddruck bei ESP wurde in verschiedenen Publikationen dargestellt, so dass auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird. In einer Tabelle sollen die wesentlichen Funktionen des neuen Systems gezeigt werden: Druck Druck Funktionen Elektromotor Radbremse 15 Magnetventil Radbremse 17 Magnetventil 14 15 1 1 BKV Ein Aufbau 0 Aufbau 0 teilbestromt P = konstant 1 P = konstant 1 teilbestromt Abbau 0 Abbau 0 Bremsregelung Ein Aufbau 0 Aufbau 0 teilbestromt P = konstant 1 P = konstant 0 Ein Aufbau 0 P = konstant 1 teilbestromt Abbau 0 P = konstant 1 teilbestromt Abbau 0 Abbau 0 The control function with regard to wheel speed and wheel pressure with ABS / ASR or yaw rate and wheel pressure with ESP has been presented in various publications, so that it will not be described again. The main functions of the new system are to be shown in a table: print print Functions Electric motor Wheel brake 15 magnetic valve Wheel brake 17 magnetic valve 14th 15th 1 1 BKV On construction 0 construction 0 partially energized P = constant 1 P = constant 1 partially energized Dismantling 0 Dismantling 0 Brake control On construction 0 construction 0 partially energized P = constant 1 P = constant 0 On construction 0 P = constant 1 partially energized Dismantling 0 P = constant 1 partially energized Dismantling 0 Dismantling 0

Die Höhe der Teilbestromung richtet sich nach der von dem BKV oder der Bremsregelung gewünschten Druckanstiegs- oder Abbaugeschwindigkeit. Entscheidend ist hierfür eine extrem kleine Zeitkonstante des Elektromotors, d. h. ein zeitlich schneller Momentanstieg und Momentreduzierung über kleine bewegliche Massen des gesamten Antriebs, da die Kolbengeschwindigkeit die Druckänderungsgeschwindigkeit bestimmt. Zusätzlich ist für eine Bremsregelung eine schnelle und genaue Positionsregelung der Kolben notwendig. Bei der schnellen Momentenreduzierung wirkt zusätzlich die von den Bremssattel herrührende Druckkraft unterstützend, welche aber bei kleinen Drücken gering ist. Aber gerade hier soll auch die Druckabfallgeschwindigkeit groß sein, um große Regelabweichungen von der Radgeschwindigkeit auf z. B. Eis zu vermeiden.The amount of partial current flow depends on the rate of pressure increase or decrease desired by the BKV or the brake control. An extremely small time constant of the electric motor is decisive for this, i. H. A rapid increase in torque and torque reduction over small moving masses of the entire drive, since the piston speed determines the speed of pressure change. In addition, rapid and precise position control of the pistons is necessary for brake control. In the case of the rapid torque reduction, the pressure force originating from the brake caliper also has a supporting effect, but this is low at low pressures. But it is precisely here that the speed of pressure drop should also be large in order to avoid large deviations from the wheel speed on z. B. Avoid ice.

Bei diesem Konzept besteht ein entscheidender Vorteil gegenüber der herkömmlichen Drucksteuerung über Magnetventile, da die Kolbengeschwindigkeit die Druckänderungsgeschwindigkeit bestimmt. Z. B. ist bei kleinem Differenzdruck am Druckabbau bestimmenden Auslassventil der Durchfluss und damit die Druckabsenkungsgeschwindigkeit gering. Die Kolbeneinheit kann wie bereits erwähnt für jedes Rad getrennt mit und ohne Magnetventil eingesetzt werden. Um die Vorteile des geringen Energieverbrauches zu nutzen, müsste der Elektromotor mit einer schnellen elektromagnetischen Bremse erweitert werden, welche aber aufwändiger ist. Die gezeigte Ausführung mit einer Kolbeneinheit und zwei Magnetventilen ist vom Bauraum und den Kosten her zu bevorzugen. Regelungstechnisch gilt jedoch hier die Einschränkung, dass bei einem Druckabbau an einem Rad das andere Rad keinen Druck aufbauen kann. Da jedoch die Druckabbauzeit ca. < 10 % der Druckaufbauzeit im Regelzyklus beträgt, ist diese Einschränkung ohne nennenswerten Nachteil. Die Regelalgorithmen müssen entsprechend angepasst werden z.B. muss nach einer Phase konstanten Drucks von Öffnung des Magnetventils der Elektromotor mit einem Strom erregt werden, dem der passende Druck in der Radbremse gemäß der BKV-Kennlinie zugeordnet ist oder z.B. 20% höher ist als der vorausgegangene Blockierdruck im Regelzyklus. Alternativ kann z.B. auch während der Regelung ein adaptives Druckniveau eingesteuert werden, welches 20 % höher liegt als der höchste Blockierdruck der Achse oder des Fahrzeugs. Als Blockierdruck gilt der Druck, bei dem das Rad instabil in größerem Schlupf läuft.This concept has a decisive advantage over conventional pressure control via solenoid valves, since the piston speed determines the rate of pressure change. For example, if there is a small differential pressure at the outlet valve that determines the pressure reduction, the flow rate and thus the rate of pressure reduction are low. As already mentioned, the piston unit can be used separately for each wheel with and without a solenoid valve. In order to take advantage of the low energy consumption, the electric motor would have to be expanded with a fast electromagnetic brake, which is, however, more complex. The embodiment shown with a piston unit and two solenoid valves is preferable in terms of installation space and costs. In terms of control engineering, however, the restriction applies here that if the pressure on one wheel is reduced, the other wheel cannot build up any pressure. However, since the pressure reduction time is approx. <10% of the pressure build-up time in the control cycle, this restriction has no significant disadvantage. The control algorithms must be adapted accordingly, e.g. after a phase of constant pressure from opening the solenoid valve, the electric motor must be excited with a current to which the appropriate pressure in the wheel brake is assigned according to the BKV characteristic curve or is e.g. 20% higher than the previous locking pressure in Control cycle. Alternatively, for example, an adaptive pressure level that is 20% higher than the highest locking pressure of the axle or the vehicle can also be set during control. The locking pressure is the pressure at which the wheel slips unstably.

Das Konzept bietet zusätzlich regelungstechnisch neue Möglichkeiten zur Druckabsenkung. Regelungstechnisch gilt, dass die Druckabsenkung und Bremsmomentreduzierung im Wesentlichen proportional zur Drehbeschleunigung des Rades, der Hysterese der Dichtung und umgekehrt proportional zum Trägheitsmoment des Rades sind. Aus diesen Werten kann jeweils der Betrag der erforderlichen Druckabsenkung berechnet werden und der Kolben kann bei geschlossenen MV bereits das entsprechende Volumen unter Berücksichtigung des beschriebenen Kennfeldes bereitstellen. Wenn dann das MV öffnet, erfolgt eine sehr schnelle Druckabsenkung praktisch in das Vakuum. Hierbei wird zugrunde gelegt, dass das MV durch entsprechende Öffnungsquerschnitte im Gegensatz zu heutigen Lösungen eine kleinere Drosselwirkung besitzt. Hierbei kann der Druckabbau schneller als bei konventionellen Lösungen über ein speziell bereitgestelltes Kammervolumen entsprechend der Druckvolumenkennlinie erfolgen. Alternativ ist eine Druckabsenkung in ein Kammervolumen, welches geringfügig größer als der notwendige Druckabbau ist, möglich, z.B. durch entsprechende Verstellgeschwindigkeit des Kolbens. Zur genauen Regelung des Druckabbaus ist hier eine sehr kleine Schaltzeit zum Schließen des Magnetventils notwendig, was vorzugsweise durch Vorerregung und/oder Übererregung gelöst werden kann. Außerdem ist es für Spezialfälle der Regelung vorteilhaft, Magnetanker des 2/2 Magnetventils über bekannte PWM-Verfahren in eine Zwischenstellung zu bringen, um eine Drosselwirkung zu erzeugen.The concept also offers new possibilities for pressure reduction in terms of control technology. In terms of control technology, the pressure reduction and braking torque reduction are essentially proportional to the rotational acceleration of the wheel, the hysteresis of the seal and inversely proportional to the moment of inertia of the wheel. The amount of the required pressure reduction can be calculated from these values and the piston can already provide the corresponding volume when the MV is closed, taking into account the characteristic diagram described. When the MV then opens, there is a very rapid drop in pressure practically in the vacuum. This is based on the fact that the MV has a smaller throttling effect in contrast to today's solutions due to corresponding opening cross-sections. In this case, the pressure reduction can take place faster than with conventional solutions via a specially provided chamber volume in accordance with the pressure volume characteristic. Alternatively, a pressure reduction in a chamber volume that is slightly larger than the required pressure reduction is possible, e.g. by adjusting the piston accordingly. For precise regulation of the pressure reduction, a very short switching time is required to close the solenoid valve, which can preferably be achieved by pre-excitation and / or overexcitation. In addition, for special control cases, it is advantageous to bring the armature of the 2/2 solenoid valve into an intermediate position using known PWM processes in order to generate a throttling effect.

Der sehr schnelle Druckabbau kann möglicherweise Druckschwingungen erzeugen, die auf das Rad zurückwirken. Um diese schädliche Wirkung zu vermeiden, kann der Kolbenweg als weitere Alternative entsprechend, z.B. 80% des erforderlichen Druckabbaus angesteuert werden (schneller Druckabbau). Die restlichen erforderlichen 20% des Druckabbaus können dann durch eine anschließend gesteuerte langsame Kolbenbewegung langsam geschehen oder bei der Alternative mit der Druckabbausteuerung über Magnetventile durch Taktung des Magnetventils und gestuften Abbau. So werden schädliche Radschwingungen vermieden. Der langsame Druckabbau kann so lange fortgesetzt werden, bis das Rad bei der ABS-Regelung wieder beschleunigt.The very rapid reduction in pressure can possibly generate pressure oscillations that affect the wheel. In order to avoid this harmful effect, the piston travel can be controlled accordingly as a further alternative, e.g. 80% of the required pressure reduction (rapid pressure reduction). The remaining 20% of the pressure reduction required can then be done slowly by a subsequently controlled slow piston movement or, in the alternative, with pressure reduction control via solenoid valves by clocking the solenoid valve and stepped reduction. This avoids damaging wheel vibrations. The slow pressure reduction can be continued until the wheel accelerates again with the ABS control.

Damit sind sehr kleine Regelabweichungen der Radgeschwindigkeit möglich. Sinngemäß kann die oben beschriebene Methode auch auf den Druckaufbau angewendet werden. Die Geschwindigkeiten der Druckerhöhung können nach regelungstechnischen Kriterien optimiert werden. Damit kann das Ziel erreicht werden, dass das Rad in unmittelbarer Nähe des Reibkraftmaximums gebremst wird und so optimale Bremswirkung bei optimaler Fahrstabilität erreicht wird.This means that very small control deviations in the wheel speed are possible. The method described above can also be applied to the pressure build-up. The speed of the pressure increase can be optimized according to control-technical criteria. In this way, the goal can be achieved that the wheel is braked in the immediate vicinity of the maximum frictional force and thus optimal braking effect is achieved with optimal driving stability.

Vorstehend wurden Spezialfälle der Regelung erwähnt, bei der eine Drosselwirkung vorteilhaft ist. Dies ist z.B. der Fall, wenn bei beiden Rädern gleichzeitig ein Druckabbau notwendig ist. Hier ist die Drosselwirkung vorteilhaft, bis der Stellkolben ein so großes Kammervolumen bereitgestellt hat, so dass von unterschiedlichem Druckniveau der dann anschließend schnelle Druckabbau in das Vakuum erfolgen kann. Ähnlich kann verfahren werden, d.h. wenn die Magnetventile im Ventilquerschnitt eine eingebaute Drossel haben und an beiden Radkreisen gleichzeitig Druckaufbau stattfinden soll. Der individuelle alternierende Druckaufbau ist jedoch zu bevorzugen wegen des dosierten Druckaufbaus mit Auswertung des Kennfeldes und geregelter Verstellgeschwindigkeit des Kolbens. Dasselbe alternierende Verfahren kann alternativ zu o.g. mit der Drosselwirkung für den Druckabbau angewandt werden. Als weitere Möglichkeit kann der Kolben bereits mit einem Regelsignal mit geringerer Ansprechschwelle als das Regelsignal für den Druckabbau zurückgefahren werden. Nach dem Stand der Technik ist dies das Signal, bei der der Regler eine Blockierneigung erkennt und das MV auf Druckhalten schaltet (siehe Bremsenhandbuch). Dieses Signal wird 5-10 ms vor dem Signal zum Druckabbau ausgegeben. Der vorgeschlagene schnelle Antrieb ist in der Lage, innerhalb von ca. 5ms ein Kammervolumen für 10 bar Druckabsenkung bereitzustellen.Special cases of regulation were mentioned above in which a throttling effect is advantageous. This is the case, for example, if both wheels need to be depressurized at the same time. The throttling effect is advantageous here until the actuating piston has provided such a large chamber volume that the subsequent rapid pressure reduction into the vacuum can take place from different pressure levels. The procedure is similar, i.e. if the solenoid valves have a built-in throttle in the valve cross-section and pressure is to be built up on both wheel circuits at the same time. However, the individual, alternating pressure build-up is to be preferred because of the metered pressure build-up with evaluation of the characteristic map and controlled adjustment speed of the piston. The same alternating method can be used as an alternative to the above with the throttling effect for the pressure reduction. As a further possibility, the piston can already be moved back with a control signal with a lower response threshold than the control signal for the pressure reduction. According to the state of the art, this is the signal at which the controller detects a tendency to block and switches the MV to pressure holding (see brake manual). This signal is issued 5-10 ms before the signal to reduce pressure. The proposed fast drive is able to provide a chamber volume for a pressure reduction of 10 bar within approx. 5 ms.

Anhand der Kolbenstellung zum Druckabbau kann der Regler entscheiden, ob genügend Kammervolumen für den gleichzeitigen Druckabbau für beide Radbremsen bereitsteht.On the basis of the piston position for pressure reduction, the controller can decide whether there is sufficient chamber volume for the simultaneous pressure reduction for both wheel brakes.

Diese Ausführungen zeigen, dass das Konzept mit dem schnellen und variabel geregelten elektromotorischen Kolbenantrieb und dem Magnetventil mit der Auswertung des Druckes und Kennfeldes ein hohes Potenzial für den Regler darstellt, was zusätzliche Bremswegverkürzungen und Fahrstabilität ermöglicht.These explanations show that the concept with the fast and variably regulated electromotive piston drive and the solenoid valve with the evaluation of the pressure and characteristic field represents a high potential for the controller, which enables additional braking distances and driving stability.

Die 2 zeigt die gesamte integrierte Einheit für BKV und Regelfunktionen. Die Einheit besteht aus zwei Kolbeneinheiten mit zugehörigem Elektromotoren und Getrieben gem. 1 für zwei Bremskreise und vier Radbremsen. Die Kolbeneinheiten sind im Gehäuse 4 untergebracht. Dieses Gehäuse ist an der Stirnwand 29 befestigt.The 2 shows the entire integrated unit for BKV and control functions. The unit consists of two piston units with associated electric motors and gears in accordance with. 1 for two brake circuits and four wheel brakes. The piston units are in the housing 4th housed. This housing is on the front wall 29 attached.

Das Bremspedal 30 überträgt die Pedalkraft und Bewegung über den Lagerbolzen 31 auf ein Gabelstück 32, welches über ein Kugelgelenk auf die Betätigungseinrichtung 33 wirkt. Diese hat einen zylinderförmigen Fortsatz 34 mit einer Stange 35.The brake pedal 30th transmits the pedal force and movement via the bearing pin 31 on a fork piece 32 , which is attached to the actuating device via a ball joint 33 works. This has a cylindrical extension 34 with a pole 35 .

Zylinder 34 und Stange 35 sind in einer Buchse 37 gelagert. Diese nimmt die Wegsimulatorfedern 36 und 36a auf, wobei eine Feder schwach und die andere Feder stark progressiv im Kraftanstieg wirkt. Der Wegsimulator kann auch aus noch mehr Federn oder Gummielementen aufgebaut sein. Dieser gibt die Pedalkraftcharakteristik vor. Der Pedalweg wird von einem Sensor 38 erfasst, welcher im gezeichneten Beispiel nach dem Wirbelstromprinzip aufgebaut ist, in den die Stange 35 mit einem Target eintaucht.cylinder 34 and rod 35 are in a socket 37 stored. This takes the travel simulator springs 36 and 36a on, whereby one spring acts weakly and the other spring acts strongly progressively in the force increase. The path simulator can also be constructed from even more springs or rubber elements. This specifies the pedal force characteristics. The pedal travel is determined by a sensor 38 detected, which in the example shown is built according to the eddy current principle, in which the rod 35 immersed with a target.

Die Pedalbewegung wird auf die Elemente 32 und 33 übertragen, der Kolben 34 bewegt sich mit der Stange 35 in der Buchse 37. An der Betätigungseinrichtung ist ein Hebel 26 drehbar gelagert, welcher bei Ausfall der Energieversorgung auf die Kolben trifft. Der Pedalwegsensor liefert das Wegsignal zum elektronischen Steuergerät, welches entsprechend der BKV Kennlinie, wie sie in 7 beschrieben ist, eine Bewegung der Kolben über den Elektromotor bewirkt. Die Parameter dieser Kennlinie werden in 7 näher beschrieben. Zwischen dem Hebel 26 und den beiden Kolben 1 ist ein Spiel so vorgesehen, wie in 1 dargestellt. Die Betätigungseinrichtung hat über den Bolzen 39, der versetzt dargestellt ist, eine Verdrehsicherung und eine Rückstellfeder 40, welche die nicht gezeichnete Pedalrückstellfeder unterstützt. Nach dem Stand der Technik sind viele Wegsimulatorlösungen bekannt, welche auch teilweise hydraulisch über Kolben betätigt werden und über Magnetventile abgesperrt werden, wenn die Energieversorgung ausfällt. Diese Lösung ist aufwändig und hysteresebehaftet. Auch sind Lösungen bekannt, bei denen der Wegsimulatorweg bei Ausfall der Energieversorgung als Verlustweg eingeht bei Betätigung der Kolben zur Bremsdruckerzeugung.The pedal movement is on the elements 32 and 33 transferred to the piston 34 moves with the rod 35 in the socket 37 . There is a lever on the actuator 26th rotatably mounted, which hits the piston in the event of a power failure. The pedal travel sensor supplies the travel signal to the electronic control unit, which is generated according to the BKV characteristic curve as shown in 7th is described, causes a movement of the piston via the electric motor. The parameters of this characteristic are shown in 7th described in more detail. Between the lever 26th and the two pistons 1 there is provided a clearance s o, as shown in 1 shown. The actuator has over the bolt 39 , which is shown offset, a rotation lock and a return spring 40 , which supports the pedal return spring, not shown. According to the state of the art, many travel simulator solutions are known, some of which are actuated hydraulically via pistons and shut off via solenoid valves if the power supply fails. This solution is complex and subject to hysteresis. Solutions are also known in which the path simulator path is included as a loss path when the power supply fails when the piston is actuated to generate the brake pressure.

Ziel der Erfindung ist eine einfache Lösung, bei der bei Ausfall der Energieversorgung der Wegsimulator ausgeschaltet wird. Zu diesem Zweck wird auf die Buchse 37 bei intakter Energieversorgung über den Ankerhebel 41 mit großem Übersetzungsverhältnis und den Haltemagneten 42 eine Gegenkraft ausgeübt, die entfällt, wenn die elektrische Energieversorgung ausfällt. Zur Reduzierung des Magneten können auch zweistufige Hebel eingesetzt werden. Im Einzelnen wird dies in 3 beschrieben. In diesem Fall kommt der Hebel über das Bremspedal mit den beiden Kolben nach Durchlaufen des Spiels so in Kontakt und kann somit die Pedalkraft auf die Kolben übertragen. Die Kolben sind so dimensioniert, dass sie bei vollem Pedalhub einen Druck erzeugen, welcher noch eine gute Bremswirkung ergibt, z. B. 80 %. Der Kolbenhub ist jedoch erheblich größer als der Pedalhub und kann bei intakter Energieversorgung und elektrischem Antrieb viel höhere Bremsdrücke erzeugen. Die entsprechende Pedalkraft kann jedoch der Fahrer nicht aufbringen. Man spricht bei dieser Auslegung von einem Übersetzungssprung, der mit Entkopplung der Betätigungseinheit mit Wegsimulator vom Kolben möglich ist. Bei konventioneller Bauweise, bei der BKV und Hauptbremszylinder mit Kolben hintereinander geschaltet sind, steigt die erforderliche Pedalkraft bei Ausfall der Energieversorgung bis zum Faktor 5 für denselben Radbremsdruck an. Bei der neuen Auslegung kann z. B. der Faktor auf 3 reduziert werden. Dieser Fall ist z. B. beim Abschleppen eines Fahrzeugs bei ausgefallener Batterie relevant.The aim of the invention is a simple solution in which the path simulator is switched off if the power supply fails. To do this, it is on the socket 37 with intact energy supply via the armature lever 41 with a large transmission ratio and the holding magnets 42 exerted a counterforce that does not apply if the electrical power supply fails. To reduce the magnet can also two-stage levers are used. This is detailed in 3 described. In this case, the lever comes into contact with the two pistons via the brake pedal after passing through the play and can thus transmit the pedal force to the pistons. The pistons are dimensioned so that they generate a pressure at full pedal stroke, which still gives a good braking effect, e.g. B. 80%. However, the piston stroke is considerably greater than the pedal stroke and can generate much higher braking pressures if the energy supply and the electric drive are intact. However, the driver cannot apply the appropriate pedal force. In this design, one speaks of a gear ratio jump, which is possible by decoupling the actuation unit with travel simulator from the piston. With a conventional design, in which the brake system and master brake cylinder with pistons are connected in series, the required pedal force increases by a factor if the power supply fails 5 for the same wheel brake pressure. In the new design, for. B. the factor can be reduced to 3. This case is e.g. B. relevant when towing a vehicle with a failed battery.

Der Hebel 26 ist drehbar gelagert, damit er Toleranzen bei der Bewegung der Kolben berücksichtigen kann, z. B. infolge unterschiedlicher Entlüftung. Dieser Ausgleich kann auch begrenzt werden, so dass der Hebel auf einen Anschlag 33a der Betätigungseinrichtung zur Anlage kommt.The lever 26th is rotatably mounted so that it can take into account tolerances in the movement of the pistons, e.g. B. due to different venting. This compensation can also be limited so that the lever hits a stop 33a the actuating device comes to rest.

Es müssen jedoch noch weitere Fehlerfälle betrachtet werden.However, there are still other error cases to be considered.

Ausfall eines Elektromotors.Failure of an electric motor.

In diesem Fall ist die Verstärkung und Regelung beim benachbarten intakten Kolbenantrieb voll wirksam. Über den Hebel 26 wird im ausgefallenen Kreis Bremsdruck erzeugt, nachdem er am Anschlag 33a anliegt. Hier kann zusätzlich noch die Verstärkerkennlinie des zweiten Kreises erhöht werden, was die erforderliche Pedalkraft reduziert. Dies kann jedoch auch ohne Anschlag erfolgen.In this case, the amplification and control are fully effective in the neighboring intact piston drive. Via the lever 26th Brake pressure is generated in the failed circuit after it hits the stop 33a is applied. The amplifier characteristic of the second circuit can also be increased here, which reduces the pedal force required. However, this can also be done without a stop.

Ausfall eines Bremskreises.Brake circuit failure.

Hier fährt der Kolben auf Anschlag im Gehäuse 4. Der intakte zweite Kreis ist voll wirksam. Es entsteht nicht wie bei konventionellen heutigen Systemen ein durchfallendes Pedal, welches den Fahrer bekanntlich sehr irritiert. Die Irritation kann auch zu einem vollen Verlust der Bremswirkung führen, wenn er das Pedal nicht durchtritt.Here the piston moves to the stop in the housing 4th . The intact second circle is fully effective. Unlike conventional systems today, there is no falling pedal, which is known to be very irritating to the driver. The irritation can also lead to a complete loss of braking effect if he does not depress the pedal.

Die 3 beschreibt die Funktion der Wegsimulatorarretierung. Im Grenzfall kann der Fahrer hohe Pedalkräfte aufbringen, was die Arretierung über den Ankerhebel 41 aufbringen muss. Um zu vermeiden, dass der Magnet 42 mit Erregerspule 43 diese Kräfte voll aufbringen muss, greift das obere ballige Ende 41a des Hebels asymmetrisch an der Buchse 37 an. Wird nun das Pedal bis zum Auftreffen der Stange 35 auf den Boden 37b ausgelenkt, so bewirkt diese Hebelwirkung eine leichte Verdrehung der Buchse 37, was Reibung in der Führung erzeugt, wobei zusätzlich die Nase 37a sich am Gehäuse 4 abstützen kann. Somit kann die Magnetkraft relativ klein gehalten werden. Der Magnet wird außerdem als Haftmagnet 42 ausgelegt, so dass infolge des kleinen Luftspaltes eine kleine Halteleistung notwendig ist. Bei Ausfall der Energieversorgung wird der Ankerhebel 41 von der Buchse 37 in die strichpunktierte Position 41' ausgelenkt. Wenn die Betätigungseinrichtung 33 wieder in die Ausgangsstellung zurückgeht, bringt die Rückstellfeder 44 den Ankerhebel wieder in Ausgangsstellung.The 3 describes the function of the travel simulator locking. In borderline cases, the driver can apply high pedal forces, which is what the lock via the anchor lever 41 must muster. To avoid the magnet 42 with excitation coil 43 must fully apply these forces, the upper convex end engages 41a of the lever asymmetrically on the socket 37 at. Now press the pedal until it hits the bar 35 on the ground 37b deflected, this leverage causes a slight twisting of the bushing 37 what creates friction in the guide, with the addition of the nose 37a on the housing 4th can support. Thus, the magnetic force can be kept relatively small. The magnet is also used as a holding magnet 42 designed so that a small holding power is necessary due to the small air gap. If the power supply fails, the armature lever 41 from the socket 37 in the dot-dash position 41 ' deflected. When the actuator 33 goes back to the starting position, brings the return spring 44 the anchor lever back to its original position.

Der Sensor 38 wurde an das Ende der Bohrung der Buchse im Gehäuse 4 versetzt, was Vorteile für die Kontaktierung mit dem el. Steuergerät hat, wie dies in 6 dargestellt ist. Dasselbe gilt für den Bremslichtschalter 46. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Target 45 für den Wirbelstromsensor gezeichnet.The sensor 38 was attached to the end of the bore of the socket in the housing 4th offset, which has advantages for contacting the electronic control unit, as shown in 6th is shown. The same goes for the brake light switch 46 . In this embodiment, the target is 45 drawn for the eddy current sensor.

Die Arretierung des Wegsimulators über die Buchse 37 kann verändert werden, um die in 7 beschriebene Pedalrückwirkung bei ABS zu vermeiden. Hierzu kann der Hebel 41 mit seiner Lagerung und Magnet 42 mit Aufnahme 42a über einen Elektromotor 60 bewegt werden, der eine Spindel 60a über ein Getriebe 60b antreibt. An der Verlängerung der Spindel ist der Hebel gelagert und das Magnetgehäuse befestigt.The locking of the travel simulator via the socket 37 can be changed to match the in 7th to avoid the pedal reaction described in ABS. The lever 41 with its storage and magnet 42 with recording 42a via an electric motor 60 be moved by a spindle 60a via a transmission 60b drives. The lever is mounted on the extension of the spindle and the magnet housing is attached.

Die 4 zeigt eine prinzipielle Darstellung einer Lösung mit nur einem E-Motor 7a. Diese Beschreibung baut auf 1 und 2 auf. Das Antriebsritzel des Motors bewegt die Zahnstange 5c, welche ähnlich 1 auch parallel versetzt werden kann. Diese ist mit einem Kolben 1a verbunden, welcher Druck im Bremskreis 13a aufbaut und zugleich über den Druck den Kolben 1a verschiebt, der im Bremskreis 13 Druck aufbaut. Diese Kolbenanordnung entspricht einem konventionellen Hauptbremszylinder für dessen Kolben und Dichtungsausführungen viele Varianten existieren. In den Bremskreisen sind wie bei den vorstehenden Figuren die 2/2-Wege-Magnetventile 14, 14a, 15, 15a angeordnet. Die ABS Druckmodulation erfolgt in der zuvor beschriebenen Weise. Die BKV-Funktion erfolgt über einen parallel angeordneten Wegsimulation 36 und Wegsensor 38. Auch hier ist zwischen Kolben 1a und Bremspedal ein Spiel oder Leerhub s0 vorgesehen. Die Bremsflüssigkeit gelangt vom Vorratsbehälter 18, 18a in die Kolbenkammern. Diese Anordnung ist kostengünstig. Die Dynamik der BKV-Funktion im Druckaufbau ist geringer als bei der Variante mit zwei Motoren, da der E-Motor das doppelte Moment aufbringen muss. Es entfällt außerdem die Redundanzfunktion des 2. Motors wie sie in 7 beschrieben ist, einschließlich eines durchfallenden Pedals bei Bremskreisausfall.The 4th shows a basic representation of a solution with only one electric motor 7a . This description builds on 1 and 2 on. The drive pinion of the motor moves the rack 5c which similar 1 can also be offset in parallel. This is with a piston 1a connected what pressure in the brake circuit 13a builds up and at the same time the piston via the pressure 1a shifts that in the brake circuit 13th Pressure builds up. This piston arrangement corresponds to a conventional master brake cylinder for whose piston and seal designs there are many variants. As in the previous figures, there are 2/2-way solenoid valves in the brake circuits 14th , 14a , 15th , 15a arranged. The ABS pressure modulation takes place in the previously described way. The BKV function takes place via a path simulation arranged in parallel 36 and displacement sensor 38 . Here, too, is between pistons 1a and brake pedal a play or idle stroke s 0 is provided. The brake fluid comes from the reservoir 18th , 18a into the piston chambers. This arrangement is inexpensive. The dynamics of the BKV function in the pressure build-up is less than in the variant with two motors, since the electric motor has to generate twice the torque. In addition, the redundancy function of the 2nd motor as shown in 7th including a pedal failing in the event of a brake circuit failure.

Die 5 zeigt die Ansicht von der Stirnwand auf die integrierte Baueinheit, deren Flansch 4b mittels Schrauben 47 mit der Stirnwand verschraubt ist. Zu sehen sind hier die Betätigungseinheit 33, Hebel 26 und ein nicht versetzt gezeichneter Bolzen 39 als Verdrehsicherung. Zum Größenvergleich ist hier die Umrisskontur eines 10"-Vakuum-BKV eingezeichnet. Hier zeigt sich ein wichtiger Vorteil in der Bauhöhe mit dem Deckel 48 des Vorratsbehälters. Entsprechend dem Abstand A könnte die Stirnwand abgesenkt werden, was die Designer wünschen. Auf der linken Seite des Flansches ist, mit Hinweis auf 5a, gestrichelt der Antrieb der Zahnstange 5 gezeichnet. Dieses Detail ist vergrößert als 5a auf der rechten Bildhälfte dargestellt. Das Ritzel des Zahnrades 6 greift auf beiden Seiten in die H-förmige Gestaltung der Zahnstange 5. Die beschriebenen Querkräfte werden von der Rolle 10 bzw. 11 entsprechend 1 mit Lagerung 10a abgestützt. Aus Kostengründen kann die Zahnstange aus Kunststoff hergestellt werden. Da dessen Flächenpressung nicht ausreicht, werden hier harte Blechstreifen 49 eingelegt, die sich bei leicht balliger Ausbildung der Auflage an die Rollen anpassen. In das Ritzel 6 ist das Getrieberad 7 eingepresst, welches mit dem Motorritzel im Eingriff ist. Vorzugsweise ist das Ritzel im Motorgehäuse 8a gelagert.The 5 shows the view from the front wall of the integrated structural unit, its flange 4b by means of screws 47 is screwed to the front wall. The actuation unit can be seen here 33 , Lever 26th and a bolt not shown offset 39 as an anti-twist device. To compare the size, the outline of a 10 "vacuum BKV is drawn in. This shows an important advantage in the overall height with the cover 48 of the storage container. According to the distance A, the front wall could be lowered, which is what the designers want. To the left of the flange is pointing out 5a , dashed the drive of the rack 5 drawn. This detail is enlarged as 5a shown on the right half of the picture. The pinion of the gear 6th engages in the H-shaped design of the rack on both sides 5 . The described transverse forces are caused by the role 10 or. 11 corresponding 1 with storage 10a supported. For reasons of cost, the rack can be made of plastic. Since the surface pressure is not sufficient, hard metal strips are used here 49 inserted, which adapt to the roles with a slightly convex design of the support. In the pinion 6th is the gear 7th pressed in, which is in engagement with the motor pinion. The pinion is preferably in the motor housing 8a stored.

Die 6 zeigt die Seitenansicht der integrierten Baueinheit mit Gehäuse 4, Gabelstück 32 für Bremspedal 30, Betätigungseinheit 33, Flansch 45, Befestigungsschrauben 47, Deckel 48. Diese Ansicht zeigt die kurze Baulänge, bei der auf der Vorderseite das elektronische Steuergerät 50 angebracht ist. Dieses ist nach dem Stand der Technik mit den Spulen bzw. einem Teil des Magnetkreises der Magnetventile 14 u. 16 verbunden, um zusätzlich Kontaktierungs- und elektrische Verbindungsleitungen einzusparen. Dieses Merkmal kann erweitert werden, indem alle elektrischen Komponenten wie Elektromotor 8, Magnetspule 43, Wegsensor 38, Bremslichtschalter 46, Bremsflüssigkeitsniveaugeber 53 direkt mit dem Steuergerät ohne elektrische Verbindungsleitungen kontaktiert werden. In diesem Fall müsste das Steuergerät von oben Richtung 50a eingebaut werden. Es ist jedoch auch in Richtung 50b möglich, was eine geänderte Anordnung der Magnetspule zur Folge hat.The 6th shows the side view of the integrated unit with housing 4th , Fork piece 32 for brake pedal 30th , Actuation unit 33 , Flange 45 , Fastening screws 47 , Cover 48 . This view shows the short overall length with the electronic control unit on the front 50 is appropriate. This is according to the prior art with the coils or part of the magnetic circuit of the solenoid valves 14th u. 16 connected in order to save additional contacting and electrical connection lines. This feature can be expanded by adding all electrical components such as electric motor 8th , Solenoid 43 , Displacement sensor 38 , Brake light switch 46 , Brake fluid level sensor 53 can be contacted directly with the control unit without electrical connection lines. In this case the control unit would have to be directed from above 50a to be built in. However, it is also heading 50b possible, which results in a changed arrangement of the solenoid.

Die Magnetventile werden vorzugsweise auf einer Trägerplatte 51 befestigt, da diese aus Kostengründen in Aluminium mit hoher Bruchdehnung eingepresst werden. In diese Trägerplatte werden die Verschlussschrauben 52 für die Bremsleitungen eingeschraubt. Im mittleren Teil des Steuergerätes ist die Kontaktierung eingezeichnet, welche im Bereich 54 eine redundante Stromversorgung, im Bereich 55 die Busleitung, bei 56 die Sensoren für ABS und ESP beinhaltet.The solenoid valves are preferably on a carrier plate 51 attached, as these are pressed into aluminum with high elongation at break for reasons of cost. The locking screws are placed in this carrier plate 52 screwed in for the brake lines. In the middle part of the control unit, the contact is drawn, which is in the area 54 a redundant power supply, in the area 55 the bus line, at 56 which includes sensors for ABS and ESP.

Die 7 zeigt die wesentlichen Kennlinien des Bremssystems. Dargestellt sind Pedalkraft FP, Bremskraftdruck p und Pedalweg an der Betätigungseinheit. Üblicherweise wird von hier zum Pedalfuß eine Übersetzung von 4 bis 5 gewählt. Der Pedalweg hat sein Maximum bei SP und die Kolben, wie bereits erwähnt, bei einem höheren Wert sK. Mit 57 ist die sog. Druck-Weg-Kennlinie dargestellt, welche hier z. B. einem Bremskreis entspricht. Der nicht lineare Verlauf resultiert aus verschiedenen Elastizitäten wie denen von Bremssattel, Dichtungen, Leitungen, Restlufteinschlüssen und Kompressibilität der Flüssigkeit. Diese Linie zeigt den Mittelwert eines Streubandes, das auch temperaturabhängig ist, insbesondere beim Bremssattel. Daher muss für die stromproportionale Drucksteuerung ein Kennfeld angelegt werden.The 7th shows the main characteristics of the braking system. Pedal force F P , braking force pressure p and pedal travel on the actuation unit are shown. Usually, a ratio of 4 to 5 is selected from here to the pedal foot. The pedal travel has its maximum at S P and the piston, as already mentioned, at a higher value s K. With 57 the so-called pressure-travel characteristic is shown. B. corresponds to a brake circuit. The non-linear course results from various elasticities such as those of the brake caliper, seals, lines, residual air inclusions and compressibility of the fluid. This line shows the mean value of a scatter band, which is also temperature-dependent, especially for the brake caliper. Therefore, a map must be created for the flow-proportional pressure control.

Die Kennlinien 59 zeigen den Ausfall des elektrischen Antriebs, bei dem nach dem Spiel S0 die Kolben betätigt werden. Zur Erreichung von z.B. 100 bar sind hier die beschriebenen erheblich höheren Pedalkräfte FPA von ca. 600 N notwendig, was einer mehr als 40% geringeren Pedalkraft gegenüber den heutigen Lösungen entspricht.The characteristics 59 show the failure of the electric drive, in which the pistons are actuated after play S 0. To achieve 100 bar, for example, the described considerably higher pedal forces F PA of approx. 600 N are necessary, which corresponds to a pedal force that is more than 40% lower than with today's solutions.

Aus der Pedalstellung und dem Bremsdruck ist erkennbar, dass die Druckmodulation von 10 bar bei Blockierdrücken > 50 bar nicht auf das Pedal rückwirkt, da das Pedal bei SS auf die Arretierung stößt. Bei kleineren Blockierdrücken erfolgt bei Druckabsenkung und Aufbau eine Rückwirkung auf das Pedal, wenn das Pedal voll durchgetreten ist, und ist damit vergleichbar mit heutigen Systemen ESP und ABS. Es ist jedoch möglich, die Rückwirkung zu reduzieren oder zu vermeiden durch Einsatz eines in 4 beschriebenen Elektromotors 60, der die Arretierung des Wegsimulators über einen Antrieb verstellt. Über den Kolbenantrieb 6 wird zur Druckabsenkung das Pedal zurückbewegt. Zu diesem Zeitpunkt verstellt der Motor den Antrieb mit kleiner Kraft. Damit ist auch eine Pedalbewegung zur Warnung des Fahrers möglich, z. B. bei Stau oder ähnlichem. Auch ohne diesen zusätzlichen Motor ist eine Rückwirkung möglich, wenn die Pedalbewegung größer als das Spiel So ist und die Kolben zur Warnung kurzzeitig zurückgefahren werden.From the pedal position and the brake pressure it can be seen that the pressure modulation of 10 bar does not affect the pedal at blocking pressures> 50 bar, since the pedal at S S hits the lock. In the case of lower blocking pressures, when the pressure is reduced and built up, there is a reaction on the pedal when the pedal is fully depressed, and is thus comparable with today's ESP and ABS systems. However, it is possible to reduce or avoid the retroactive effect by using an in 4th described electric motor 60 , which adjusts the locking of the travel simulator via a drive. About the piston drive 6th the pedal is moved back to lower the pressure. At this point in time, the motor adjusts the drive with little force. This also enables a pedal movement to warn the driver, e.g. B. in a traffic jam or similar. Even without this additional motor, a reaction is possible if the pedal movement is greater than the play S o and the pistons are briefly retracted as a warning.

Die dickeren Linien sind die Verstärkerlinien 58 und 58a, welche die Zuordnung von Pedalkraft FP zum Bremsdruck zeigt. Bei ca. 50 % des maximalen Pedalweges ist der Wegsimulator bei SS voll ausgesteuert. Dies hat den Vorteil, dass eine Vollbremsung mit kurzem Pedalweg möglich ist. Der Pedalweg wird dabei vom Sensor 38 erfasst. Die Zuordnung des Druckes zur Pedalkraft ist frei variabel und kann z. B. in der gestichelten Linie die Fahrzeugverzögerung mitberücksichtigen, indem diese als Korrekturwert in die Verstärkung eingeht, so dass bei Fading der Bremse bei derselben Pedalkraft ein höherer Druck eingesteuert wird. Diese Korrektur ist auch bei Systemen mit Rekuperation der Bremsenergie über den Generator notwendig, da die Bremswirkung des Generators berücksichtigt werden muss. Ähnliches gilt bei einer Panikbremsung mit hoher Pedalgeschwindigkeit. Hier kann überproportional zur Pedalkraft ein viel höherer Druck eingespeist werden, der mit einem Zeitverzug wieder der gezeigten statischen Kennlinie folgt (ausgezogene Linie).The thicker lines are the enhancer lines 58 and 58a , which shows the assignment of pedal force F P to brake pressure. The travel simulator is at approx. 50% of the maximum pedal travel S S fully controlled. This has the advantage that full braking is possible with a short pedal travel. The pedal travel is determined by the sensor 38 detected. The assignment of the pressure to the pedal force is freely variable and can, for. B. also take into account the vehicle deceleration in the dotted line by including this as a correction value in the gain, so that when the brake fades, a higher pressure is applied with the same pedal force. This correction is also necessary in systems with recuperation of the braking energy via the generator, since the braking effect of the generator must be taken into account. The same applies to panic braking with high pedal speed. Here, a much higher pressure can be fed in disproportionately to the pedal force, which with a time delay follows the static characteristic curve shown (solid line).

Bei FP1 wird in der Regel eine Fußkraft von 200 N für den Bremsdruck von 100 bar festgelegt. Dieser Druck entspricht der Blockiergrenze bei trockener Straße. In diesem Bereich ist die Wegsimulatorkennlinie fast linear, damit eine gute Dosierbarkeit gewährleistet ist. In der Regel genügt ein Maximaldruck von 160 bar, nach dem die Dauerstandfestigkeit der Elemente dimensioniert wird. Für seltene Beanspruchungen kann jedoch eine Reserve R vorgehalten werden, die z.B. wirksam werden kann, wenn bei 160 bar noch nicht die Blockiergrenze erreicht ist.At F P1 , a foot force of 200 N is usually set for the brake pressure of 100 bar. This pressure corresponds to the blocking limit on a dry road. In this area, the path simulator characteristic is almost linear, so that good metering is guaranteed. As a rule, a maximum pressure of 160 bar is sufficient, according to which the endurance strength of the elements is dimensioned. For infrequent loads, however, a reserve R can be kept, which can take effect, for example, if the blocking limit has not yet been reached at 160 bar.

Der elektrische Antrieb kann für den Fall des Ausfalls der Energieversorgung als ausfallsicherer als der Vakuum-BKV angesehen werden, da für die vorgeschlagene Erfindung mindestens zwei Elektromotorenantriebe eingesetzt werden, d.h. einer redundant wirkt und bekanntlich als Gesamtausfallrate λg = λ1 · λ2 gilt. Ein Ausfall der Energieversorgung während der Fahrt ist nahezu auszuschließen, da Generator und Batterie gleichzeitig praktisch nicht ausfallen. Einem Bruch der elektrischen Stromversorgung wird durch die in 7 beschriebene redundante Stromversorgung vorgebeugt. Der Vakuum-BKV ist mit Verstärkerelementen, Zuleitungen und ggf. Pumpe nicht redundant.In the event of a power failure, the electric drive can be viewed as fail-safe than the vacuum BKV, since at least two electric motor drives are used for the proposed invention, i.e. one has a redundant effect and, as is well known, the overall failure rate λ g = λ 1 λ 2 . A failure of the power supply while driving can be almost ruled out, since the generator and battery practically never fail at the same time. A break in the electrical power supply is caused by the in 7th described redundant power supply prevented. The vacuum BKV is not redundant with amplifier elements, supply lines and possibly a pump.

Die 8 zeigt eine weitere Lösung des Kolbenantriebes. Anstelle der Zahnstange kann eine Kurbelschwinge 60 eingesetzt werden, welche über eine Zugstrebe 61 über den Lagerbolzen 62 mit dem Kolben verbunden ist. Die Rückstellfeder 9 wirkt auf die Kurbelschwinge, deren Ausgangsstellung durch den Anschlag 65 gegeben ist. Die Kurbelschwinge wird über ein mehrstufiges Getriebe 63 vom Motor 11 angetrieben.The 8th shows another solution of the piston drive. Instead of the rack, a crank arm can be used 60 are used, which have a tension strut 61 over the bearing pin 62 is connected to the piston. The return spring 9 acts on the crank arm, whose starting position is determined by the stop 65 given is. The crank swing arm is via a multi-stage gear 63 from the engine 11 driven.

Die 8a zeigt eine zweiarmige Kurbelschwinge 60 und 60a mit zwei Zugstreben 61 und 61a. Damit wirken auf den Kolben nur geringe Querkräfte. Das Getriebe 63 ist hier gekapselt in einem erweiterten Motorgehäuse 64 und wird von dem Antriebsritzel 11a des Motors 11 angetrieben. Der Vorteil dieser Lösung liegt in der Kapselung des Getriebes, was Öl- oder Fettfüllung ermöglicht, Schrägverzahnung zulässt und damit höher belastbar und geräuschärmer ist.The 8a shows a two-armed rocker arm 60 and 60a with two tension struts 61 and 61a . This means that only small transverse forces act on the piston. The gear 63 is encapsulated here in an extended motor housing 64 and is from the drive pinion 11a of the motor 11 driven. The advantage of this solution lies in the encapsulation of the gear unit, which enables oil or grease to be filled, allows helical gearing and is therefore more resilient and quieter.

Die 9 zeigt eine weitere Alternative mit einem Spindelantrieb, welcher innerhalb des Rotors des Elektromotors angeordnet ist. Diese Anordnung ist aus der DE 195 11 287 B4 bekannt, die sich auf elektromechanisch betätigte Scheibenbremse bezieht. Bei der vorgestellten Lösung befindet sich die Mutter 67 als getrenntes Bauelement in der Bohrung des Rotors 66 und stützt sich auf den Flansch 66a des Rotors ab. Auf diesen wirken die Druckkräfte des Kolbens 1. Der Spindelantrieb wirkt zusätzlich als Untersetzungsgetriebe, wobei die Spindel 65 die Kraft auf den Kolben überträgt. Alle bisher gezeigten Antriebe haben ein fest mit dem Kolben gekoppeltes Untersetzungsgetriebe, welches bei Ausfall der Energieversorgung vom Bremspedal bewegt und bei schneller Pedalbetätigung mit Motor beschleunigt werden muss. Diese Massenträgheitskräfte verhindern eine schnelle Pedalbetätigung und irritieren den Fahrer. Um dies zu vermeiden, ist die Mutter in der Bohrung des Rotors axial beweglich, so dass bei Pedaleingriff der Kugelgewindetrieb ausgeschaltet ist. Die Mutter ist für den Normalbetrieb mit Elektromotor von einem Hebel 70 mm fixiert, welcher wirksam ist bei schneller Zurückstellung des Kolbens, insbesondere, wenn in der Kolbenkammer Vakuum herrscht. Dieser Hebel ist über die Welle 71 im Rotor gelagert und wird bei nicht drehendem Motor über die Feder 72 in eine Stellung bewegt, bei der die Mutter frei ist. Da der Antriebsmotor extrem schnell beschleunigt, wirkt hierbei die Fliehkraft auf den Hebel, und die Mutter ist für die Bewegung des Kolbens vom Hebel umschlossen.The 9 shows a further alternative with a spindle drive which is arranged inside the rotor of the electric motor. This arrangement is from the DE 195 11 287 B4 known relating to electromechanically operated disc brakes. In the solution presented is the mother 67 as a separate component in the bore of the rotor 66 and leans on the flange 66a of the rotor. The pressure forces of the piston act on this 1 . The spindle drive also acts as a reduction gear, whereby the spindle 65 transfers the force to the piston. All drives shown so far have a reduction gear that is permanently coupled to the piston, which moves the brake pedal in the event of a power failure and must be accelerated with the motor when the pedal is pressed quickly. These inertia forces prevent rapid pedal actuation and irritate the driver. To avoid this, the nut can move axially in the bore of the rotor, so that the ball screw drive is switched off when the pedal is engaged. For normal operation with an electric motor, the nut is fixed by a 70 mm lever, which is effective when the piston is reset quickly, especially when there is a vacuum in the piston chamber. This lever is over the shaft 71 stored in the rotor and, when the motor is not rotating, is controlled by the spring 72 moved to a position in which the nut is free. Since the drive motor accelerates extremely quickly, the centrifugal force acts on the lever and the nut is enclosed by the lever for the movement of the piston.

Diese Bewegung kann auch durch einen gestrichelt gezeichneten Elektromagneten, bei dem der Hebel einen Drehanker darstellt, bewerkstelligt werden. Das von der Mutter erzeugte Verdrehmoment auf die Spindel wird von zwei Lagerstiften 69 und 69a aufgefangen. Diese Stifte sind zugleich Träger der Rückstellfeder 9. Der Rotor ist vorzugsweise in einem Kugellager 74 gelagert, welches die Axialkräfte des Kolbens aufnimmt und in einem Gleitlager 75, was auch ebenfalls ein Wälzlager sein kann. Diese Lösung bedingt eine größere Baulänge, was im Vergleich mit 9 deutlich wird, da die Eintauchlänge der Spindel in die Mutter gleich dem Kolbenhub ist. Um diese Verlängerung klein zu halten, ist das Motorgehäuse 74 unmittelbar am Kolbengehäuse 4 angeflanscht. Dies hat zusätzlich den Vorteil der unterschiedlichen Materialauswahl von Motor und Kolbengehäuse.This movement can also be brought about by an electromagnet shown in dashed lines, in which the lever represents a rotating armature. The torque generated by the nut on the spindle is provided by two bearing pins 69 and 69a caught. These pins are also carriers of the return spring 9 . The rotor is preferably in a ball bearing 74 stored, which absorbs the axial forces of the piston and in a plain bearing 75 , which can also be a roller bearing. This solution requires a greater overall length, which is in comparison with 9 It becomes clear that the length of immersion of the spindle in the nut is equal to the piston stroke. In order to keep this extension small, the motor housing is 74 directly on the piston housing 4th flanged. This also has the advantage of different material choices for the motor and piston housing.

Die Mutter 67 kann auch direkt mit dem Rotor 66 verbunden werden, z. B. durch Einspritzen. Für die erforderlichen Kräfte kann eine Kunststoffmutter mit kleinem Reibungskoeffizienten eingesetzt werden.The mother 67 can also be used directly with the rotor 66 be connected, e.g. B. by injection. A plastic nut with a low coefficient of friction can be used for the required forces.

Bei Ausfall eines Motors oder der Energieversorgung wirkt das nicht gezeichnete Pedal auf das Gabelstück entsprechend 2 und über den Hebel 26 nach dem Leerweg so auf die Spindel 65 bzw. Kolben 1. Da ein Blockieren des Antriebes bei dieser Lösung auszuschalten ist, kann der Anschlag 33 einen kleineren Abstand zum Hebel haben. Dies hat den Vorteil, dass die Pedalkraft voll auf den Kolben wirkt, wenn z. B. ein Elektromotor ausfällt. Sobald sich der Hebel bei der Verdrehung auf das gegenüber liegende Ende abstützt, wirkt nur noch die halbe Pedalkraft auf den Kolben. In der konstruktiven Ausgestaltung sind Spindel und Kolben entkoppelt, was nicht getrennt ausgeführt wurde.If a motor or the power supply fails, the pedal (not shown) acts accordingly on the fork piece 2 and over the lever 26th after the idle travel so on the spindle 65 or piston 1 . Since a blocking of the drive has to be switched off with this solution, the stop can 33 have a smaller distance to the lever. This has the advantage that the pedal force acts fully on the piston when z. B. an electric motor fails. As soon as the lever is supported on the opposite end as it rotates, only half the pedal force acts on the piston. In the structural design, the spindle and piston are decoupled, which was not carried out separately.

Von Bedeutung ist die Rückstellung des Kolbens in die Ausgangsposition. Fällt der Motor in einer Zwischenstellung aus, so kann die Kolbenrückstellfeder zusätzlich unterstützt werden durch eine Spiralfeder 66a, welche am Ende des Rotors 66 und dem Motorgehäuse 74 angeordnet und an diese angekoppelt ist. Diese soll das Rast- und Reibungsmoment des Motors ausgleichen. Dies ist besonders vorteilhaft für kleine Rückstellkräfte der Kolben, die bei Ausfall der Energieversorgung auf das Pedal wirken in Verbindung mit dem in 9 beschriebenen Kupplungshebel.The return of the piston to the starting position is important. If the motor fails in an intermediate position, the piston return spring can also be supported by a spiral spring 66a which at the end of the rotor 66 and the motor housing 74 is arranged and coupled to this. This is intended to compensate for the cogging and friction torque of the motor. This is particularly advantageous for small restoring forces of the pistons, which act on the pedal in the event of a power failure in connection with the in 9 described clutch lever.

Die 10 zeigt eine weitere vereinfachte Ausführung mit einem elektromotorischen Kolbenantrieb, bei dem wiederum der Kolben 1 die Bremskraftverstärkung und Druckmodulation für ABS durchführt. Die Kolbenkammern 1' sind entsprechend der 1 bis 9 über Leitungen 13 und 13a mit den Radbremsen (nicht dargestellt) und mit den ebenfalls nicht dargestellten Magnetventilen verbunden. Der Aufbau entspricht 8 mit Spindelantrieb 65 und mit Rotor 66, fest verbundener Mutter 67, Trennung von Motor und Kolben, Gehäuse 74 bzw. 4, Kolbenrückstellfedern 9 und Lagerstift 69, Spiralfeder 66a zur Motorrückstellung. Die Pedalkraft wird ähnlich 2 von einem Gabelstück 26 auf eine Betätigungseinrichtung 34 mit Stange 35 übertragen. Diese ist im Motorgehäuse 74 gelagert und trägt in der Verlängerung ein Target 45 z.B. für einen Wirbelstromsensor 38, welcher den Pedalweg misst. Die Betätigungseinrichtung wird über eine Feder 79 zurückgestellt. An der Betätigungseinrichtung 35 ist wiederum ein Hebel 26 gelagert, welcher am Ende in der Verbindung zum Kolben vorzugsweise Blattfedern 76 trägt, welche bei einer starken Blattfeder mit einem Weggeber 77 oder bei einer weicheren Feder mit einem Kraftgeber 77a verbunden sind. In beiden Fällen soll hier die vom Hebel bzw. Pedal übertragene Kraft gemessen werden. Die Blattfeder 76 hat die Aufgabe bei Pedalbetätigung, eine harte Rückwirkung bevor der Motor losläuft zu vermeiden. Die Funktion erfolgt in der Weise, dass in einer bestimmten Funktion dieser Pedalkraft die Motore eine verstärkende Kraft auf den Kolben ausüben, wobei diese Kraft wiederum aus Strom und Kolbenweg oder einem Druckgeber ermittelt werden kann. Hierbei kann der Pedalweg über den Wegsensor 38 in dieser Verstärkerfunktion bzw. Kennlinie mitverarbeitet werden. Dieser Sensor kann auch zu Beginn der Bremsung bei kleinen Drücken in Verbindung mit der Rückstellfeder 76 die Verstärkerfunktion übernehmen. Hier übernimmt die Feder 79 die Funktion der Wegsimulatorfeder.The 10 shows a further simplified embodiment with an electromotive piston drive, in which the piston in turn 1 performs the brake booster and pressure modulation for ABS. The piston chambers 1' are according to the 1 to 9 over lines 13th and 13a connected to the wheel brakes (not shown) and to the solenoid valves, also not shown. The structure corresponds 8th with spindle drive 65 and with rotor 66 , firmly attached mother 67 , Separation of engine and piston, housing 74 or. 4th , Piston return springs 9 and bearing pin 69 , Coil spring 66a to reset the engine. The pedal force becomes similar 2 from a fork piece 26th on an actuator 34 with rod 35 transfer. This is in the motor housing 74 stored and carries a target in the extension 45 e.g. for an eddy current sensor 38 which measures the pedal travel. The actuation device is via a spring 79 deferred. On the actuation device 35 is again a lever 26th stored, which at the end in the connection to the piston preferably leaf springs 76 carries, which with a strong leaf spring with a displacement transducer 77 or with a softer spring with a force transmitter 77a are connected. In both cases, the force transmitted by the lever or pedal is to be measured here. The leaf spring 76 has the task when pedaling to avoid a hard reaction before the motor starts running. The function takes place in such a way that the motors exert a reinforcing force on the piston in a certain function of this pedal force, this force in turn being determined from the current and piston travel or a pressure transducer. Here, the pedal travel can be via the travel sensor 38 be processed in this amplifier function or characteristic curve. This sensor can also be used in conjunction with the return spring at the beginning of braking at low pressures 76 take over the amplifier function. Here the pen takes over 79 the function of the travel simulator spring.

Das Motorgehäuse besitzt einen Flansch zur Befestigung der Einheit über die Schraubenbolzen 78 in der Stirnwand. Dieses vereinfachte Konzept hat nicht den Aufwand des Wegsimulators und Arretierung. Nachteilig ist die eingeschränkte Pedalwegcharakteristik der Verstärkerkennlinie, ein Durchfallen des Pedals bei Bremskreisausfall und höhere Pedalkräfte bei Ausfall der Verstärkung, da Pedalweg und Kolbenweg identisch sind. Diese Ausführung ist vorwiegend für kleine Fahrzeuge geeignet.The motor housing has a flange for fastening the unit via the screw bolts 78 in the front wall. This simplified concept does not have the expense of the travel simulator and locking. The disadvantage is the limited pedal travel characteristic of the booster characteristic, the pedal falling through if the brake circuit fails, and higher pedal forces if the boost fails, since the pedal travel and piston travel are identical. This version is mainly suitable for small vehicles.

Bei der Ausführungsform gem. 10 sind stellvertretend für alle Lösungen Sicherheitsventile 80 eingezeichnet, die wirksam werden, wenn z.B. ein Kolbenantrieb klemmt, wenn das Pedal in die Ausgangsstellung zurückgeht. Bei Pedalbewegung werden von einer konischen Verlängerung der Betätigungseinrichtung 35 die zwei Sicherheitsventile 80 betätigt, welche die Verbindung vom Bremskreis 13 bzw. 13a zum Rücklauf schließen. Damit wird sichergestellt, dass bei Pedal in der Ausgangsstellung kein Bremsdruck im Bremskreis aufgebaut ist. Diese Ventile können auch elektromagnetisch betätigt sein.In the embodiment according to. 10 are representative of all solutions safety valves 80 shown, which become effective if, for example, a piston drive jams when the pedal returns to its starting position. When the pedal is moved, a conical extension of the actuator 35 the two safety valves 80 operated, which the connection from the brake circuit 13th or. 13a close to return. This ensures that no brake pressure is built up in the brake circuit when the pedal is in the starting position. These valves can also be operated electromagnetically.

Sicherheitsrelevante Systeme haben meistens eine getrennte Abschaltmöglichkeit für Fehler in den Endstufen, z.B. voller Stromfluss durch Durchlegierung. Für diesen Fall ist eine Abschaltmöglichkeit, z.B. durch ein herkömmliches Relais eingebaut. Der Diagnoseteil der elektrischen Schaltung erkennt diesen Fehler und schaltet das Relais ab, welches die Endstufen im Normalfall mit Strom versorgt. Auch bei den hier vorgeschlagenen Konzepten muss eine Abschaltmöglichkeit enthalten sein, welche durch ein Relais oder einen zentralen MOSFET realisiert ist.Safety-relevant systems usually have a separate switch-off option for errors in the output stages, e.g. full current flow through failure. In this case, a switch-off option is built in, for example using a conventional relay. The diagnostic part of the electrical circuit detects this fault and switches off the relay which normally supplies the output stages with power. The concepts proposed here must also include a switch-off option, which is implemented by a relay or a central MOSFET.

In Anbetracht der Impulsansteuerung der Elektromotoren kann auch eine Schmelzsicherung eingesetzt werden, da das Puls-Aus-Verhältnis sehr groß ist.In view of the impulse control of the electric motors, a fuse can also be used, since the pulse-off ratio is very large.

Es folgen erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele.Embodiments of the invention follow.

Ausführungsbeispiel 1:Embodiment 1:

Bremsanlage, eine Betätigungseinrichtung, insbesondere ein Bremspedal, und eine Steuer- und Regeleinrichtung aufweisend, wobei die Steuer- und Regeleinrichtung anhand der Bewegung und/oder Position der Betätigungseinrichtung eine elektromotorische Antriebsvorrichtung steuert, wobei die Antriebsvorrichtung einen Kolben eines Kolben-Zylinder-Systems über eine nicht-hydraulische Getriebevorrichtung verstellt, so dass sich im Arbeitsraum des Zylinders ein Druck einstellt, wobei der Arbeitsraum über eine Druckleitung mit einer Radbremse in Verbindung ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausfall der Antriebsvorrichtung die Betätigungseinrichtung den Kolben (1) oder die Antriebsvorrichtung verstellt.Brake system, having an actuating device, in particular a brake pedal, and a control and regulating device, the control and regulating device controlling an electromotive drive device based on the movement and / or position of the actuating device, the drive device having a piston of a piston-cylinder system via a Adjusted non-hydraulic transmission device so that a pressure is set in the working space of the cylinder, the working space being connected to a wheel brake via a pressure line, characterized in that, if the drive device fails, the actuating device actuates the piston ( 1 ) or the drive mechanism is adjusted.

Ausführungsbeispiel 2:Embodiment 2:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung die Stellung der Betätigungseinrichtung ermittelt.Brake system according to embodiment 1, characterized in that a sensor device determines the position of the actuation device.

Ausführungsbeispiel 3:Embodiment 3:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung, insbesondere eine Haptikeinrichtung, zur Vorgabe oder Einstellung einer Kraft/Weg-Charakteristik der Betätigungseinrichtung mit dieser in Wirkverbindung ist.Brake system according to exemplary embodiment 1 or 2, characterized in that a device, in particular a haptic device, for specifying or setting a force / path characteristic of the actuating device is in operative connection therewith.

Ausführungsbeispiel 4:Embodiment 4:

Bremsanlage nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckleitung (13) zur Radbremse (15, 17) ein von der Steuer- und Regeleinrichtung (22) gesteuertes Ventil (14, 16) angeordnet ist.Brake system according to one of the exemplary embodiments 1 to 3, characterized in that in the pressure line ( 13th ) to the wheel brake ( 15th , 17th ) a from the control and regulation device ( 22nd ) controlled valve ( 14th , 16 ) is arranged.

Ausführungsbeispiel 5:Embodiment 5:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (14, 16) nach Erreichen des erforderlichen Bremsdrucks im Bremszylinder (15, 17) schließt und zur Einstellung eines neuen Bremsdrucks geöffnet ist.Brake system according to embodiment 4, characterized in that the valve ( 14th , 16 ) after reaching the required brake pressure in the brake cylinder ( 15th , 17th ) closes and is open to set a new brake pressure.

Ausführungsbeispiel 6:Embodiment 6:

Bremsanlage nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (1) die erforderliche Druckänderung für die Bremskraftverstärkung (BKV) und das Antiblockiersystem (ABS) erzeugt.Brake system according to one of the exemplary embodiments 1 to 5, characterized in that the piston ( 1 ) generates the pressure change required for the brake booster (BKV) and the anti-lock braking system (ABS).

Ausführungsbeispiel 7:Embodiment 7:

Bremsanlage nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (9) den Kolben (1) oder die Antriebsvorrichtung kraftbeaufschlagt, wobei die Federkraft in die Richtung wirkt, das der Arbeitsraum vergrößert wird.Brake system according to one of the exemplary embodiments 1 to 6, characterized in that a spring ( 9 ) the piston ( 1 ) or force is applied to the drive device, the spring force acting in the direction that the working space is enlarged.

Ausführungsbeispiel 8:Embodiment 8:

Bremsanlage nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung mindestens einen Elektromotor (8) mit insbesondere kleiner Zeitkonstante und/oder ein großes Beschleunigungsvermögen aufweist.Brake system according to one of the exemplary embodiments 1 to 7, characterized in that the drive device has at least one electric motor ( 8th ) has a particularly small time constant and / or a high acceleration capacity.

Ausführungsbeispiel 9:Embodiment 9:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (8) bei geschlossenem Ventil (14, 16) mit einem Erregerstrom bestromt wird, der dazu ausreicht, den Kolben (1) gegen die Federkraft in Position zu halten.Brake system according to embodiment 8, characterized in that the electric motor ( 8th ) with the valve closed ( 14th , 16 ) is energized with an excitation current that is sufficient to drive the piston ( 1 ) to hold against the spring force in position.

Ausführungsbeispiel 10:Embodiment 10:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Bremskreis ein Kolben-Zylinder-System aufweist.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that each brake circuit has a piston-cylinder system.

Ausführungsbeispiel 11:Embodiment 11:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (4') über zwei oder mehr Druckleitungen (13) mit mehreren Bremszylindern (15, 17) in Verbindung ist, wobei jeweils ein Ventil (14, 16) in jeder Druckleitung (13) angeordnet ist.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that the working space ( 4 ' ) via two or more pressure lines ( 13th ) with several brake cylinders ( 15th , 17th ) is connected, with one valve ( 14th , 16 ) in every pressure line ( 13th ) is arranged.

Ausführungsbeispiel 12:Embodiment 12:

Bremsanlage nach einem der Ausführungsbeispiel 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (14, 16) ein 2/2-Wegeventil ist.Brake system according to one of the exemplary embodiments 4 to 11, characterized in that the valve ( 14th , 16 ) is a 2/2-way valve.

Ausführungsbeispiel 13:Embodiment 13:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolben-Zylinder-System einen ersten und einen zweiten Kolben (1a, 1b) aufweist, welche in einem Zylinder axial verschieblich angeordnet sind, wobei der erste Kolben (1a) mechanisch mit der elektromotorischen Antriebsvorrichtung (7a, 6, 5c) und der zweite Kolben (1b) hydraulisch mit dem ersten Kolben (1a) gekoppelt ist, wobei die beiden Kolben (1a, 1b) zwischen sich einen Arbeitsraum (4a') bilden, der über mindestens eine Druckleitung (13a) mit mindestens einem Bremszylinder verbunden ist, und der zweite Kolben (1b) mit dem Zylinder einen zweiten Arbeitsraum (4b') bildet, der über mindestens eine weitere Druckleitung (13) mit mindestens einem weiteren Bremszylinder verbunden ist.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that the piston-cylinder system has a first and a second piston ( 1a , 1b) which are axially displaceable in a cylinder, the first piston ( 1a) mechanically with the electromotive drive device ( 7a , 6th , 5c) and the second piston ( 1b) hydraulic with the first piston ( 1a) is coupled, the two pistons ( 1a , 1b) between them a work space ( 4a ' ), which is connected via at least one pressure line ( 13a) is connected to at least one brake cylinder, and the second piston ( 1b) with the cylinder a second working space ( 4b ' ) forms, which via at least one further pressure line ( 13th ) is connected to at least one other brake cylinder.

Ausführungsbeispiel 14:Embodiment 14:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 13, dadurch gekennzeichnet, dass in den Druckleitungen (13, 13a) von der Steuer- und Regeleinrichtung gesteuerte Ventile 14, 15, 14a, 15a), insbesondere 2/2-Wegeventile, angeordnet sind.Brake system according to embodiment 13, characterized in that in the pressure lines ( 13th , 13a) Valves controlled by the control and regulation device 14th , 15th , 14a , 15a) , in particular 2/2-way valves, are arranged.

Ausführungsbeispiel 15:Embodiment 15:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erzeugung der Bremskraftverstärkung die Betätigungsvorrichtung nicht oder nicht in direkter mechanischer Verbindung mit dem Kolben oder der Antriebseinrichtung ist, und lediglich bei Ausfall der Antriebsvorrichtung oder bei Aktivierung des ABS der Kolben in mechanischer Verbindung mit der Betätigungsvorrichtung ist.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that, when generating the brake force boost, the actuating device is not or not in direct mechanical connection with the piston or the drive device, and the piston is mechanically connected to only if the drive device fails or the ABS is activated the actuator is.

Ausführungsbeispiel 16:Embodiment 16:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kolben-Zylinder-Systeme mit jeweils dazugehöriger Antriebsvorrichtung nebeneinander, insbesondere parallel zueinander angeordnet sind, wobei die Betätigungseinrichtung (30) direkt oder über zwischengeschaltete Mittel bei Ausfall mindestens einer Antriebsvorrichtung mindestens einen der beiden Kolben verstellt.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that two piston-cylinder systems, each with an associated drive device, are arranged next to one another, in particular parallel to one another, the actuating device ( 30th ) adjusts at least one of the two pistons directly or via intermediary means in the event of failure of at least one drive device.

Ausführungsbeispiel 17:Embodiment 17:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung einen Hebel oder den Drehpunkt einer Wippe (26) parallel zum Verstellweg der Kolben (1) der Kolben-Zylinder-Systeme verstellt, und jedes freie Ende eines Arms der Wippe (26) jeweils einem Kolben (1) zugeordnet ist.Brake system according to embodiment 16, characterized in that the actuating device is a lever or the pivot point of a rocker ( 26th ) parallel to the adjustment path of the pistons ( 1 ) of the piston-cylinder systems adjusted, and each free end of an arm of the rocker ( 26th ) one piston each ( 1 ) assigned.

Ausführungsbeispiel 18:Embodiment 18:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Begrenzungselement (33) den Verschwenkbereich der Wippe (26) begrenzt.Brake system according to embodiment 17, characterized in that a limiting element ( 33 ) the swivel range of the rocker ( 26th ) limited.

Ausführungsbeispiel 19:Embodiment 19:

Bremsanlage nach einem der Ausführungsbeispiele 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Wippe (26) an einem Kolben (34) gelagert ist, welcher in einem Zylinder parallel zu den von den Antreiben angetriebenen Kolben (1) verschieblich gelagert ist, wobei der Kolben (34) mittels mindestens einer, insbesondere nichtlinearen Feder (36, 36a) in Richtung Bremspedal druckbeaufschlagt ist, und die Feder zusammen mit dem Kolben einen sog. Wegsimulator bildet, und ein Sensor die Position des Kolben bestimmt.Brake system according to one of the exemplary embodiments 16 to 18, characterized in that the rocker ( 26th ) on a piston ( 34 ) is mounted, which is mounted in a cylinder parallel to the pistons driven by the drives ( 1 ) is slidably mounted, whereby the piston ( 34 ) by means of at least one, in particular non-linear spring ( 36 , 36a) is pressurized in the direction of the brake pedal, and the spring together with the piston forms a so-called path simulator, and a sensor determines the position of the piston.

Ausführungsbeispiel 20:Embodiment 20:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenhub des mit der Wippe (26) verbundenen Kolbens (34) durch einen Anschlag begrenzt ist, wobei der Anschlag über eine insbesondere elektromagnetische Stelleinrichtung abschaltbar ist.Brake system according to embodiment 19, characterized in that the piston stroke of the rocker ( 26th ) connected piston ( 34 ) is limited by a stop, the stop being able to be switched off via an in particular electromagnetic actuating device.

Ausführungsbeispiel 21:Embodiment 21:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanal den Arbeitsraum (4') der Kolben-Zylindereinheit mit einem Reservoir (18) verbindet, wobei der Kolben (1) den Kanal (20) beim Einfahren in den Zylinder verschließt und der Kanal (20) in der Ausgangsstellung, d.h. lediglich bei fast oder vollständig zurückgefahrenem Kolben (1), geöffnet ist.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that a duct opens the working space ( 4 ' ) the piston-cylinder unit with a reservoir ( 18th ) connects, with the piston ( 1 ) the channel ( 20th ) closes when entering the cylinder and the channel ( 20th ) in the starting position, i.e. only when the piston is almost or completely retracted ( 1 ) is open.

Ausführungsbeispiel 22:Embodiment 22:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absperrventil, insbesondere ein 2/2-Wegeventil (19) im Kanal (20) angeordnet ist.Brake system according to embodiment 21, characterized in that a shut-off valve, in particular a 2/2-way valve (19) in the channel ( 20th ) is arranged.

Ausführungsbeispiel 23Embodiment 23

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung des Kolbens bei schneller Rückstellung des Kolbens aus dem Vorratsbehälter keine Flüssigkeit infolge Vakuum im Arbeitsraum nachschnüffelt.Brake system according to exemplary embodiment 22, characterized in that the seal of the piston does not sniff any liquid in the working space as a result of a vacuum when the piston is returned quickly from the reservoir.

Ausführungsbeispiel 24:Embodiment 24:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb eine Zahnstange (5a) antreibt, welche parallel zum Verstellweg des Kolbens (1), insbesondere neben dem Kolben, verschieblich und insbesondere reibungsarm gelagert ist, wobei die Zahnstange über ein Koppelglied (5) mit dem Kolben (1) insbesondere fest in Verbindung ist.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that the drive is a toothed rack ( 5a) drives, which is parallel to the adjustment path of the piston ( 1 ), in particular next to the piston, is slidably mounted and in particular with low friction, the rack being connected via a coupling element ( 5 ) with the piston ( 1 ) in particular is firmly connected.

Ausführungsbeispiel 25:Embodiment 25:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (9) das Koppelglied oder die Zahnstange druckbeaufschlagt.Brake system according to embodiment 16, characterized in that a spring ( 9 ) the coupling link or the rack is pressurized.

Ausführungsbeispiel 26:Embodiment 26:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung in Abhängigkeit der Bewegung und/oder Kraftbeaufschlagung des Bremspedals und/oder des Fahrzustandes und/oder Bremswirkung einer elektrischen Maschine eine entsprechende Bremskraftverstärkung einregelt.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that the control regulates a corresponding brake booster as a function of the movement and / or application of force to the brake pedal and / or the driving state and / or braking effect of an electrical machine.

Ausführungsbeispiel 27:Embodiment 27:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch g e k e n n z eich n et , dass die Steuerung den Bremsdruck im Arbeitsraum des Zylinders aus das dem Antriebsstrom des Antriebs ermittelt.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that the control determines the brake pressure in the working chamber of the cylinder from the drive current of the drive.

Ausführungsbeispiel 28:Embodiment 28:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor zur Ermittlung des Bremsdrucks im Arbeitsraum des Zylinders vorgesehen ist.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments 1 to 16, characterized in that a pressure sensor is provided for determining the brake pressure in the working space of the cylinder.

Ausführungsbeispiel 29:Embodiment 29:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinrichtung einen Speicher hat, in dem ein Kennfeld mit verschiedenen Parametern zur Steuerung des Antriebs gespeichert ist.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that the control and regulating device has a memory in which a characteristic diagram with various parameters for controlling the drive is stored.

Ausführungsbeispiel 30:Embodiment 30:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung mittels mindestens eines Sensors, insbesondere eines Inkrementalgebers des Elektromotors die Kolbenposition ermittelt.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that the controller determines the piston position by means of at least one sensor, in particular an incremental encoder of the electric motor.

Ausführungsbeispiel 31:Embodiment 31:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet , dass der Antrieb den Kolben aus dem Zylinder herausfährt, damit dieser mechanisch mit dem Bremspedal in Verbindung kommt und eine Kraft auf das Bremspedal ausübt.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that the drive moves the piston out of the cylinder so that it comes into mechanical contact with the brake pedal and exerts a force on the brake pedal.

Ausführungsbeispiel 32:Embodiment 32:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung zur Erzeugung eines schnellen Druckabbaus in der Radbremse vor dem Öffnen des jeweiligen Ventils ein Unterdruck mittels des zugehörigen Kolbens durch Vergrößern des Arbeitsraumes erzeugt.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that the control for generating a rapid pressure reduction in the wheel brake generates a negative pressure by means of the associated piston by enlarging the working space before the respective valve is opened.

Ausführungsbeispiel 33:Embodiment 33:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinrichtung zum Aufbau eines erhöhten Blockierdrucks vor dem Öffnen des jeweiligen Ventils den Elektromotor der Antriebsvorrichtung mit ca. 120% des im Regelzyklus vorausgegangenen Blockierdrucks bestromt.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that the control and regulating device energizes the electric motor of the drive device with approximately 120% of the previous blocking pressure in the control cycle before the respective valve is opened.

Ausführungsbeispiel 34:Embodiment 34:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass schnelle Energiespeicher für das Speichern von elektrischer Energie, insbesondere Kondensatoren mit großer Kapazität, zur Erzeugung von Impulsströmen vorgesehen sind.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that fast energy stores are provided for storing electrical energy, in particular capacitors with a large capacity, for generating pulse currents.

Ausführungsbeispiel 35:Embodiment 35:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Antrieb die Betätigungseinrichtung oder den Anschlag des Wegsimulators verstellt, derart, das im Normalbetrieb die Betätigungseinrichtung nicht in mechanischer Verbindung zum Kolben ist.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that an additional drive adjusts the actuation device or the stop of the travel simulator in such a way that the actuation device is not mechanically connected to the piston in normal operation.

Ausführungsbeispiel 36:Embodiment 36:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 35, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Antrieb auf einen Wegsimulator wirkt, wobei bei einem niedrigem Blockierdruck der zusätzliche Antrieb den Wegsimulator während der Druckabsenkung in die Ausgangsstellung zurückbewegt, derart, dass die Betätigungseinrichtung mechanisch nicht mit dem Kolben in Verbindung ist.Brake system according to embodiment 35, characterized in that the additional drive acts on a travel simulator, with the additional drive moving the travel simulator back into the starting position during the pressure reduction when the locking pressure is low, so that the actuating device is not mechanically connected to the piston.

Ausführungsbeispiel 37:Embodiment 37:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Regeleinrichtung das Ventil zum schnellen Schließen vorerregt, so dass das Ventil durch eine kleine Erregungsverstärkung unmittelbar schließt.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that the control and regulating device pre-excites the valve to close it quickly, so that the valve closes immediately through a small increase in excitation.

Ausführungsbeispiel 38:Embodiment 38:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung mindestens eine Kolbenschwinge (60, 61) aufweist, mittels derer der Kolben verstellbar ist.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that the drive device has at least one piston rocker ( 60 , 61 ), by means of which the piston can be adjusted.

Ausführungsbeispiel 39:Embodiment 39:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenschwinge eine doppelarmige Kurbelschwinge (60, 60a) ist.Brake system according to embodiment 38, characterized in that the piston rocker is a double-armed crank rocker ( 60 , 60a) is.

Ausführungsbeispiel 40:Embodiment 40:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein abgekapseltes Getriebe ist und insbesondere im Motorgehäuse eingelagert ist.Brake system according to embodiment 38 or 39, characterized in that the transmission is an encapsulated transmission and is in particular embedded in the motor housing.

Ausführungsbeispiel 41:Embodiment 41:

Bremsanlage nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben mittels eines innerhalb von dem Rotor eines Elektromotors angeordneten Spindelantrieb angetrieben ist.Brake system according to one of the exemplary embodiments 1 to 37, characterized in that the piston is driven by means of a spindle drive arranged within the rotor of an electric motor.

Ausführungsbeispiel 42:Embodiment 42:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 41, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor über eine axial im Rotor verschieblich gelagerte Mutter den Kolben antreibt, wobei die Mutter über einen insbesondere mittels Elektromagnet oder Fliehkraft betätigten Hebel bei Drehung des Rotors in axialer Position gehalten ist, und bei Ausfall des elektrischen Antriebs die Spindel mitsamt der Mutter axial im Rotor verschiebbar ist.Brake system according to embodiment 41, characterized in that the rotor drives the piston via a nut which is axially displaceably mounted in the rotor, the nut being held in the axial position when the rotor rotates via a lever actuated in particular by means of an electromagnet or centrifugal force, and if the electrical one fails Drive the spindle together with the nut is axially displaceable in the rotor.

Ausführungsbeispiel 43:Embodiment 43:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdrehsicherung der Spindel über zwei Lagerstifte außerhalb des Kolbens, welche zugleich die Kolbenrückstellfedern aufnehmen, erfolgt.Brake system according to embodiment 41 or 42, characterized in that the spindle is secured against rotation by means of two bearing pins outside the piston, which at the same time accommodate the piston return springs.

Ausführungsbeispiel 44:Embodiment 44:

Bremsanlage nach einem der Ausführungsbeispiele 41 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehfeder den Motor zurückstellt.Brake system according to one of the exemplary embodiments 41 to 43, characterized in that a torsion spring resets the motor.

Ausführungsbeispiel 45:Embodiment 45:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage eine zur Pedalkraft proportionale Verstärkung einregelt, wobei die Bremsanlage die Pedalkraft am Kolben ermittelt.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that the brake system regulates a gain proportional to the pedal force, the brake system determining the pedal force on the piston.

Ausführungsbeispiel 46:Embodiment 46:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Betätigungseinrichtung und dem jeweiligen Kolben ein Dämpfungselement, insbesondere in Form einer Blattfeder angeordnet ist, wobei die Blattfeder insbesondere an der Wippe (26) angeordnet ist, und dass an der Wippe oder dem Dämpfungselement ein Kraft und/oder Wegsensor zur Pedalkraftmessung angeordnet ist.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that a damping element, in particular in the form of a leaf spring, is arranged between the actuating device and the respective piston, the leaf spring in particular on the rocker ( 26th ) is arranged, and that a force and / or displacement sensor for pedal force measurement is arranged on the rocker or the damping element.

Ausführungsbeispiel 47:Embodiment 47:

Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanal den Arbeitsraum (1') mit dem Reservoir verbindet, in dem ein Sicherheitsventil (80) angeordnet ist, welches im Falle eines klemmenden Kolbens öffnet und den Arbeitsraum (1') zum Druckabbau im Arbeitsraum mit dem Reservoir (18) verbindet.Brake system according to one of the preceding exemplary embodiments, characterized in that a duct opens the working space ( 1' ) connects to the reservoir, in which a safety valve ( 80 ) is arranged, which opens in the event of a jammed piston and the working space ( 1' ) for pressure reduction in the working area with the reservoir ( 18th ) connects.

Ausführungsbeispiel 48:Embodiment 48:

Bremsanlage nach Ausführungsbeispiel 47, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil ein mechanischhydraulisches oder ein elektromagnetisches Ventil ist.Brake system according to embodiment 47, characterized in that the safety valve is a mechanical-hydraulic or an electromagnetic valve.

Claims (21)

Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage mit einer elektromotorischen Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a), wobei die elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) einen Kolben (1) eines Kolben-Zylinder-Systems über eine nicht-hydraulische Getriebevorrichtung verstellt, so dass sich in einem Arbeitsraum (4', 4a', 4b') des Zylinders ein Druck einstellt, wobei unter Verwendung einer Sensorik sowie eines Wegsimulators eine variable Pedalcharakteristik eingeregelt wird, wobei eine Zuordnung des Drucks zu einer Pedalkraft frei variabel ist und bei einem rekuperierbaren Bremsen mittels eines Generators unter Berücksichtigung eines Korrekturwerts erfolgt, so dass die Bremswirkung des Generators berücksichtigt wird, wobei die Antriebsvorrichtung der Bremsanlage ein bürstenloser Elektromotor ist, bei dem unter Berücksichtigung einer Positionsbestimmung des Kolbens sowie einer Strommessung drei Stränge mittels eines Microcontrollers angesteuert werden.Method for controlling a brake system with an electromotive drive device (5c, 6, 7, 7a), wherein the electromotive drive device (5c, 6, 7, 7a) adjusts a piston (1) of a piston-cylinder system via a non-hydraulic transmission device, so that in a working space (4 ', 4a', 4b ') of the cylinder a pressure stops, whereby a variable pedal characteristic is adjusted using a sensor system and a travel simulator, an assignment of the pressure to a pedal force is freely variable and, in the case of regenerative braking by means of a generator, takes place taking into account a correction value, so that the braking effect of the generator is taken into account, wherein the drive device of the brake system is a brushless electric motor, in which, taking into account a determination of the position of the piston and a current measurement, three strands are controlled by means of a microcontroller. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung eine Stellung einer Betätigungseinrichtung ermittelt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that a sensor device determines a position of an actuating device. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der drei Stränge unter Verwendung von Endstufen (21) erfolgt.Method according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the three strands are controlled using output stages (21). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein einer Radbremse zugeordnetes, gesteuertes Ventil (14, 16) nach Erreichen des erforderlichen Bremsdrucks in einem Bremszylinder (15, 17) der Radbremse geschlossen und zur Einstellung eines neuen Bremsdrucks geöffnet wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that at least one controlled valve (14, 16) assigned to a wheel brake is closed after reaching the required brake pressure in a brake cylinder (15, 17) of the wheel brake and opened to set a new brake pressure. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ventil (14, 16) ein 2/2 Magnetventil umfasst, wobei das Ventil zur Erzeugung einer Drosselwirkung in einem PWM-Verfahren gesteuert wird, um einen Magnetanker des jeweiligen Ventils in eine Zwischenstellung zu bringen.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the at least one valve (14, 16) comprises a 2/2 solenoid valve, the valve being controlled to generate a throttling effect in a PWM process in order to bring a magnet armature of the respective valve into an intermediate position. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kolben mit zugehörigen Elektromotoren und Getrieben für zwei Bremskreise und vier Radbremsen angesteuert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that two pistons with associated electric motors and gears for two brake circuits and four wheel brakes are activated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (8) bei geschlossenem Ventil (14, 16) mit einem Erregerstrom bestromt wird, der dazu ausreicht, den Kolben (1) gegen die Federkraft in Position zu halten.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the electric motor (8) is energized with a closed valve (14, 16) with an excitation current which is sufficient to hold the piston (1) in position against the spring force. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Erzeugung einer Bremskraftverstärkung, diese so gesteuert wird, dass eine Betätigungsvorrichtung nicht oder nicht in direkter mechanischer Verbindung mit dem Kolben oder der Antriebseinrichtung ist, und lediglich bei Ausfall der Antriebsvorrichtung der Kolben in mechanischer Verbindung mit der Betätigungsvorrichtung ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that when a brake booster is generated, it is controlled in such a way that an actuating device is not or not in direct mechanical connection with the piston or the drive device, and only when the drive device fails, the piston is mechanically connected Connection with the actuator is. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanal den Arbeitsraum (4') der Kolben-Zylindereinheit mit einem Reservoir (18) verbindet, wobei der Kolben (1) den Kanal (20) beim Einfahren in den Zylinder verschließt und der Kanal (20) in der Ausgangsstellung, d.h. lediglich bei fast oder vollständig zurückgefahrenem Kolben (1), geöffnet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a channel connects the working space (4 ') of the piston-cylinder unit with a reservoir (18), the piston (1) closing the channel (20) when it enters the cylinder and the Channel (20) is open in the starting position, ie only when the piston (1) is almost or completely retracted. Bremsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absperrventil, insbesondere ein 2/2-Wegeventil (19), im Kanal (20) angeordnet ist.Brake system after Claim 9 , characterized in that a shut-off valve, in particular a 2/2-way valve (19), is arranged in the channel (20). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Bewegung und/oder Kraftbeaufschlagung des/eines Bremspedals und/oder des Fahrzustandes und/oder der Bremswirkung einer elektrischen Maschine, insbesondere des Generators, eine entsprechende Bremskraftverstärkung eingeregelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that depending on the movement and / or application of force to the / a brake pedal and / or the driving state and / or the braking effect of an electrical machine, in particular the generator, a corresponding brake booster is adjusted. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine/die Steuerung den Bremsdruck im Arbeitsraum des Zylinders aus dem Antriebsstrom der Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) ermittelt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a / the controller determines the brake pressure in the working space of the cylinder from the drive current of the drive device (5c, 6, 7, 7a). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bremsdruck im Arbeitsraum des Zylinders mittels eines Drucksensors ermittelt wird.Method according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that a brake pressure in the working space of the cylinder is determined by means of a pressure sensor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- und Regeleinrichtung einen Speicher hat, wobei in dem Speicher ein Kennfeld mit verschiedenen Parametern zur Steuerung des Antriebs gespeichert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a control and regulating device has a memory, a characteristic diagram with various parameters for controlling the drive being stored in the memory. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld, verschiedenen Stromstärken Positionen des Kolbens zuordnet und/oder wobei ein Ausgangskennfeld gebildet wird aus vorzugsweise Druck-Volumen-Kennlinie der Radbremse, Motorkennwert, Getriebewirkungsgrad und Fahrzeugverzögerung.Procedure according to Claim 14 , characterized in that the map assigns different current intensities to positions of the piston and / or wherein an output map is formed from preferably pressure-volume characteristic of the wheel brake, engine parameter, transmission efficiency and vehicle deceleration. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennfeld im Betrieb adaptiert wird.Method according to one of the Claims 14 or 15th , characterized in that the map is adapted during operation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung mittels mindestens eines Sensors die Kolbenposition ermittelt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control determines the piston position by means of at least one sensor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben mittels eines innerhalb von dem Rotor des Elektromotors angeordneten Spindelantriebs angetrieben ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the piston is driven by means of a spindle drive arranged within the rotor of the electric motor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage eine zur Pedalkraft proportionale Verstärkung einregelt, wobei die Bremsanlage die Pedalkraft am Kolben ermittelt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the brake system regulates a gain proportional to the pedal force, the brake system determining the pedal force on the piston. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanal den Arbeitsraum (1') mit dem Reservoir verbindet, in dem ein Sicherheitsventil (80) angeordnet ist, welches im Falle eines klemmenden Kolbens öffnet und den Arbeitsraum zum Druckabbau im Arbeitsraum mit dem Reservoir (18) verbindet.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a channel connects the working space (1 ') with the reservoir, in which a safety valve (80) is arranged, which opens in the event of a jammed piston and the working space for pressure reduction in the working space with the Reservoir (18) connects. Steuer- und Regeleinheit, die dazu angepasst ist, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche umzusetzen und dieses im Betrieb durchführt.Control and regulation unit which is adapted to implement the method according to one of the preceding claims and to carry it out during operation.
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