DE102014226255A1

DE102014226255A1 - Electromechanical brake booster

Info

Publication number: DE102014226255A1
Application number: DE102014226255.0A
Authority: DE
Inventors: Ernst Wilske; Walerie Solt; Christof Linz; Barbara Neef
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-06-23
Also published as: WO2016096465A1

Abstract

Ein elektromechanischer Bremskraftverstärker für eine Kraftfahrzeugbremsanlage umfasst einen elektrischen Antriebsmotor (6) zur Erzeugung einer Verstärkungskraft, eine zwischen dem elektrischen Antriebsmotor (6) und einer Kolbenstange (4) oder einem Kolben (5) eines Hauptbremszylinders (3) wirksam eingekoppelte Getriebeeinrichtung (7) zur Übersetzung einer Antriebsbewegung des elektrischen Antriebsmotors (6) in eine Translationsbewegung der Kolbenstange (4) oder des Kolbens (5) mit variablem Übersetzungsverhältnis und eine Druckstange (9) zur Kopplung mit einem Bremspedal (2). Die Druckstange (9) ist mit einer mit dem elektrischen Antriebsmotor (6) gekoppelten Eingangsseite der Getriebeeinrichtung (7) drehmomentübertragend gekoppelt.An electromechanical brake booster for a motor vehicle brake system comprises an electric drive motor (6) for generating an amplifying force, a transmission device (7) effectively coupled between the electric drive motor (6) and a piston rod (4) or a piston (5) of a master brake cylinder (3) Translation of a drive movement of the electric drive motor (6) in a translational movement of the piston rod (4) or the piston (5) with a variable transmission ratio and a push rod (9) for coupling to a brake pedal (2). The push rod (9) is coupled to transmit torque by means of an input side of the transmission device (7) coupled to the electric drive motor (6).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für eine Kraftfahrzeugbremsanlage umfassend einen elektrischen Antriebsmotor zur Erzeugung einer Verstärkungskraft, eine zwischen dem elektrischen Antriebsmotor und einer Kolbenstange oder einem Kolben eines Hauptbremszylinders wirksam eingekoppelte Getriebeeinrichtung zur Übersetzung einer Antriebsbewegung des elektrischen Antriebsmotors in eine Translationsbewegung der Kolbenstange oder des Kolbens mit variablem Übersetzungsverhältnis und eine Druckstange zur Kopplung mit einem Bremspedal. The invention relates to an electromechanical brake booster for a motor vehicle brake system comprising an electric drive motor for generating an amplifying force, an effectively coupled between the electric drive motor and a piston rod or a piston of a master cylinder transmission device for translating a drive movement of the electric drive motor in a translational movement of the piston rod or Piston with variable transmission ratio and a push rod for coupling with a brake pedal.

Bremsanlagen für Kraftfahrzeuge werden üblicherweise mit zwei unabhängigen Bremskreisen ausgestattet, damit bei Ausfall eines Bremskreises zumindest noch ein Bremskreis zum Abbremsen des Fahrzeugs zur Verfügung steht. Die Versorgung der beiden Bremskreise mit Hydraulikdruck erfolgt über einen Hauptbremszylinder, der vom Fahrer des Kraftfahrzeugs über ein Bremspedal betätigt wird. Da die vom Fahrer bereitgestellte Fußkraft verhältnismäßig gering ist, wird über einen Bremskraftverstärker in Abhängigkeit der Bremspedalbetätigung eine zusätzliche Kraft auf den Hauptbremszylinder aufgebracht. Diese zusätzliche Verstärkungskraft beträgt in der Regel ein Mehrfaches der vom Fahrer aufgebrachten Fußkraft. Brake systems for motor vehicles are usually equipped with two independent brake circuits, so that in case of failure of a brake circuit at least one brake circuit is available for braking the vehicle. The supply of the two brake circuits with hydraulic pressure via a master cylinder, which is actuated by the driver of the motor vehicle via a brake pedal. Since the foot force provided by the driver is relatively small, an additional force is applied to the master cylinder via a brake booster in dependence on the brake pedal operation. This additional boosting force is usually a multiple of the foot force applied by the driver.

Bremskraftverstärker herkömmlicher Bauart arbeiten mit einem vom Fahrzeugmotor erzeugten Unterdruck. Eine Druckdifferenz zwischen dem Motordruck und dem Umgebungsdruck wird dazu genutzt, die Verstärkungskraft bereitzustellen. Bei Dieselmotoren und modernen Benzinmotoren sowie bei Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb oder Hybridantrieb steht jedoch kein ausreichender Unterdruck mehr zur Verfügung. Hier können elektromechanische Bremskraftverstärker eingesetzt werden, welche die Verstärkungskraft mithilfe eines elektrischen Antriebsmotors erzeugen. Über ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen dem Motorwinkel des Antriebsmotors und dem Hub der Kolbenstange oder des Kolbens lässt sich die Verstärkungskraft in Abhängigkeit der Bremspedalbetätigung durch den Fahrer gezielt zusteuern. Verschiedene Beispiele elektromechanischer Bremskraftverstärker mit variabler Übersetzung sind aus DE 10 2006 027 039 A1 bekannt. Brake booster conventional design work with a generated by the vehicle engine vacuum. A pressure difference between the engine pressure and the ambient pressure is used to provide the boosting force. In diesel engines and modern gasoline engines and in vehicles with electric drive or hybrid drive, however, is no longer sufficient negative pressure available. Here electromechanical brake booster can be used, which generate the boosting force by means of an electric drive motor. Via a variable transmission ratio between the motor angle of the drive motor and the stroke of the piston rod or the piston, the boosting force can be targeted by the driver depending on the brake pedal operation. Various examples of variable ratio electromechanical brake boosters are off DE 10 2006 027 039 A1 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Alternativen zu herkömmlichen elektromechanischen Bremskraftverstärkern aufzuzeigen. The invention is based on the object to show alternatives to conventional electromechanical brake boosters.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein elektromechanischer Bremskraftverstärker gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagen, welcher einen elektrischen Antriebsmotor zur Erzeugung einer Verstärkungskraft, eine zwischen dem elektrischen Antriebsmotor und einer Kolbenstange oder einem Kolben eines Hauptbremszylinders wirksam eingekoppelte Getriebeeinrichtung zur Übersetzung einer Antriebsbewegung des elektrischen Antriebsmotors in eine Translationsbewegung der Kolbenstange oder des Kolben mit variablem Übersetzungsverhältnis und eine Druckstange zur Kopplung mit einem Bremspedal umfasst und sich dadurch auszeichnet, dass die Druckstange mit einer mit dem elektrischen Antriebsmotor gekoppelten Eingangsseite der Getriebeeinrichtung drehmomentübertragend gekoppelt ist. In the context of the present invention, an electromechanical brake booster according to claim 1 is proposed, which comprises an electric drive motor for generating a boosting force, a between the electric drive motor and a piston rod or a piston of a master cylinder operatively coupled gear means for translating a drive movement of the electric drive motor in a translational movement of Piston rod or the piston with variable transmission ratio and a push rod for coupling with a brake pedal comprises and is characterized in that the push rod is coupled to transmit torque with a coupled to the electric drive motor input side of the transmission device.

Gemäß ECE 79 werden für eine Fahrzeugbremsanlage mit elektrischem Bremskraftverstärker bei einem Ausfall des elektrischen Antriebsmotors bestimmte Mindestverzögerungen gefordert. Dazu kann der Fahrer die Fahrzeugbremsanlage allein durch seine am Bremspedal aufgebrachte Fußkraft betätigen. Erfindungsgemäß erfolgt dieser mechanische Durchgriff unter Zwischenschaltung der Getriebeeinrichtung, so dass die Übertragungsfunktion zwischen Fußkraft und Bremsdruck das variable Übersetzungsverhältnis der Getriebeeinrichtung beinhaltet. Hierdurch kann die Fußkraft des Fahrers verstärkt werden, so dass sich bei einem mechanischen Durchgriff bei gleicher Fußkraft höhere Bremsdrücke und dementsprechend höhere Verzögerungswerte an einem Kraftfahrzeug verwirklichen lassen. According to ECE 79 be required for a vehicle brake system with electric brake booster in case of failure of the electric drive motor certain minimum delays. For this purpose, the driver can operate the vehicle brake system solely by his applied to the brake pedal foot force. According to the invention, this mechanical penetration takes place with the interposition of the transmission device, so that the transfer function between foot force and brake pressure includes the variable transmission ratio of the transmission device. As a result, the driver's foot force can be increased so that higher brake pressures and correspondingly higher deceleration values on a motor vehicle can be achieved with a mechanical penetration with the same foot force.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of further claims.

So kann ein variables Übersetzungsverhältnis sehr einfach mittels einer Kurvenscheibe verwirklicht werden. Über eine solche Kurvenscheibe lässt sich auf besonderes einfache Art und Weise ein gewünschtes Übertragungsverhalten zwischen dem Antrieb und der Ausgangsseite der Getriebeeinrichtung darstellen, was sich in einem definierten Übersetzungsverhältnis zwischen der Translationsbewegung der Kolbenstange oder des Kolbens und der Drehzahl (Motorwinkel je Zeiteinheit) der elektrischen Antriebseinrichtung niederschlägt. Thus, a variable gear ratio can be realized very easily by means of a cam. About such a cam can be a particular simple way a desired transmission behavior between the drive and the output side of the transmission device, resulting in a defined ratio between the translational movement of the piston rod or the piston and the speed (motor angle per unit time) of the electric drive device reflected.

Weiterhin kann die Druckstange zur drehmomentübertragenden Koppelung einen Zahnstangenabschnitt aufweisen. Dies gestattet auf einfache Weise eine Übersetzung einer translatorischen Bewegung der mit dem Bremspedal gekoppelten Druckstange mit einem rotatorischen Glied, beispielsweise einer Eingangswelle der Getriebeeinrichtung oder einem Getriebeglied derselben. Furthermore, the push rod for torque-transmitting coupling having a rack portion. This allows a simple translation of a translational movement of the brake pedal coupled to the push rod with a rotary member, such as an input shaft of the transmission device or a transmission member thereof.

An letzteren kann hierzu eine entsprechende Verzahnungsgeometrie zur drehmomentübertragenden Koppelung mit der Druckstange vorgesehen sein. Beispielsweise kann dazu ein Ritzel an einem Getriebeglied wie beispielsweise einer Kurvenscheibe oder an der Eingangswelle der Getriebeeinrichtung vorgesehen sein, welches mit der Druckstange drehmomentübertragend gekoppelt ist. On the latter, a corresponding toothing geometry for torque-transmitting coupling with the push rod can be provided for this purpose. For example, a pinion on a gear member such as a cam or on the input shaft of the Transmission device may be provided, which is coupled with the push rod to transmit torque.

Grundsätzlich können jedoch alle Getriebetypen zum Einsatz kommen, welche eine Übersetzung einer translatorischen Eingangsbewegung in eine rotatorische Ausgangsbewegung gestatten. In principle, however, all gear types can be used, which allow a translation of a translatory input movement in a rotational output movement.

Sollen besonders kompakte elektrische Antriebe zum Einsatz kommen, kann der elektrische Antriebsmotor als Getriebemotor ausgeführt werden, in den beispielsweise ein Planetengetriebe oder Harmonic-Drive-Getriebe integriert ist. If particularly compact electric drives are to be used, the electric drive motor can be designed as a gear motor in which, for example, a planetary gear or harmonic drive gear is integrated.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Getriebeeinrichtung eine durch den elektrischen Antriebsmotor angetriebene Kurvenscheibe auf. Dabei definiert der Außenumfang der Kurvenscheibe ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen der Translationsbewegung der Kolbenstange oder des Kolbens und der Drehzahl des Antriebsmotors. According to a further advantageous embodiment of the invention, the transmission device has a driven by the electric drive motor cam. In this case, the outer periphery of the cam defines a variable gear ratio between the translational movement of the piston rod or the piston and the rotational speed of the drive motor.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kurvenscheibe über eine Rolle gegen die Kolbenstange oder den Kolben abgestützt, um die Systemreibung zu reduzieren. Dabei kann die Rolle an der Kolbenstange oder am Kolben drehbar gelagert sein. According to a further advantageous embodiment of the invention, the cam is supported via a roller against the piston rod or the piston in order to reduce system friction. In this case, the roller can be rotatably mounted on the piston rod or on the piston.

Im Hinblick auf die Vermeidung von Querkräften an der Kolbenstange oder am Kolben ist es ferner von Vorteil, wenn die Krafteinleitung auf Höhe der Kolbenstange oder des Kolbens erfolgt. Die Schnittstelle zwischen der Getriebeeinrichtung und der Kolbenstange oder dem Kolben kann dementsprechend derart konfiguriert sein, dass eine Achse senkrecht zur Kurvenscheibe, welche durch einen Druckpunkt zwischen der Kurvenscheibe und der Kolbenstange oder dem Kolben oder einer gegebenenfalls vorhandenen Rolle verläuft, die Kolbenstange oder den Kolben schneidet. With regard to the prevention of transverse forces on the piston rod or on the piston, it is also advantageous if the introduction of force takes place at the level of the piston rod or the piston. The interface between the transmission device and the piston rod or the piston can accordingly be configured such that an axis perpendicular to the cam, which passes through a pressure point between the cam and the piston rod or the piston or an optional roller, the piston rod or the piston intersects ,

Nachfolgend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in: The invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawing. The drawing shows in:

1 eine schematische Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers für eine Fahrzeugbremsanlage, 1 FIG. 2 shows a schematic longitudinal sectional view of a first exemplary embodiment of an electromechanical brake booster for a vehicle brake system, FIG.

2 eine schematische Längsschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers für eine Fahrzeugbremsanlage in Ruhestellung, 2 a schematic longitudinal sectional view of a second embodiment of an electromechanical brake booster for a vehicle brake system in the rest position,

3 eine Längsschnittansicht des elektromechanischen Bremskraftverstärkers nach dem zweiten Ausführungsbeispiel bei einer Bremsbetätigung, 3 1 is a longitudinal sectional view of the electromechanical brake booster according to the second embodiment in a brake operation;

4 eine Längsschnittansicht des elektromechanischen Bremskraftverstärkers nach dem zweiten Ausführungsbeispiel bei Erreichen des Endes des Betriebsbereichs, und in 4 a longitudinal sectional view of the electromechanical brake booster according to the second embodiment when reaching the end of the operating range, and in

5 eine Längsschnittansicht zur Veranschaulichung der Kopplung zwischen der Druckstange, der Getriebeeinrichtung und der Kolbenstange. 5 a longitudinal sectional view illustrating the coupling between the push rod, the transmission device and the piston rod.

Die den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beziehen sich jeweils auf einen elektromechanischen Bremskraftverstärker 1 zum Einbau zwischen einem Bremspedal 2 und einem Tandem-Hauptbremszylinder 3 einer nicht näher dargestellten, jedoch an sich bekannten Fahrzeugbremsanlage mit zwei unabhängigen Bremskreisen B1 und B2. In den Tandem-Hauptbremszylinder 3 erstreckt sich eine Kolbenstange 4 zu einem ersten Kolben 5 des Tandem-Hauptbremszylinders 3. The embodiments illustrated in the figures each relate to an electromechanical brake booster 1 for installation between a brake pedal 2 and a tandem master cylinder 3 a non-illustrated, but known per se vehicle brake system with two independent brake circuits B1 and B2. In the tandem master cylinder 3 extends a piston rod 4 to a first piston 5 of the tandem master cylinder 3 ,

Der in 1 dargestellte elektromechanische Bremskraftverstärker 1 weist einen elektrischen Antriebsmotor 6 zur Erzeugung einer Verstärkungskraft auf. Zwischen dem elektrischen Antriebsmotor 6 und der Kolbenstange 4 oder dem Kolben 5 ist eine Getriebeeinrichtung 7 eingekoppelt, welche die Antriebsbewegung des Antriebsmotors 6 in eine Translationsbewegung der Kolbenstange 4 und des Kolbens 5 übersetzt. The in 1 illustrated electromechanical brake booster 1 has an electric drive motor 6 for generating an amplifying force. Between the electric drive motor 6 and the piston rod 4 or the piston 5 is a transmission device 7 coupled, which the drive movement of the drive motor 6 in a translational movement of the piston rod 4 and the piston 5 translated.

Die Getriebeeinrichtung 7 kann dabei derart an die Kolbenstange 4 oder den Kolben 5 angeschlossen sein, dass lediglich Druckkräfte in Richtung des Tandem-Hauptbremszylinders 3 übertragen werden. Dies kann beispielsweise über einen Mitnehmer an der Kolbenstange 4 oder am Kolben 5 erzielt werden. Es ist jedoch auch möglich, ein Ausgangsglied der Getriebeeinrichtung 7 derart anzuschließen, dass sowohl eine Übertragung von Druck- und Zugkräften möglich ist. Bei einer Bremspedalbetätigung drückt das Ausgangsglied der Getriebeeinrichtung 7 die Kolbenstange 4 und den Kolben 5 in Richtung des Tandem-Hauptbremszylinders 3, das heißt in 1 nach links. Dazu kann die vom Fahrer aufgebrachte Pedalkraft beispielsweise mit einem Kraftsensor gemessen werden. In Abhängigkeit der erfassten Kraft wird der elektrische Antriebsmotor 6 bestromt. Dessen Antriebsmoment wird über die Getriebeeinrichtung 7 als Verstärkungskraft an dem ersten Kolben 5 des Tandem-Hauptbremszylinders 3 zusammen mit der Fußkraft des Fahrers zur Wirkung gebracht, um einen entsprechenden Bremsdruck in den Bremskreisen B1 und B2 zu erzeugen. Ein zweiter Kolben 8 in Form eines Schwimmkolbens überträgt dazu innerhalb des Tandem-Hauptbremszylinders 3 den Druck im ersten Bremskreis B1 auf den zweiten Bremskreis B2. The transmission device 7 can in this way to the piston rod 4 or the piston 5 be connected, that only compressive forces in the direction of the tandem master cylinder 3 be transmitted. This can for example via a driver on the piston rod 4 or on the piston 5 be achieved. However, it is also possible, an output member of the transmission device 7 connect such that both a transfer of compressive and tensile forces is possible. In a brake pedal operation, the output member presses the transmission device 7 the piston rod 4 and the piston 5 in the direction of the tandem master cylinder 3 that is in 1 to the left. For this purpose, the pedal force applied by the driver can be measured, for example, with a force sensor. Depending on the detected force is the electric drive motor 6 energized. Its drive torque is via the transmission device 7 as an amplifying force on the first piston 5 of the tandem master cylinder 3 brought together with the driver's foot force to produce a corresponding brake pressure in the brake circuits B1 and B2. A second piston 8th in the form of a floating piston transmits to within the tandem master cylinder 3 the pressure in the first brake circuit B1 to the second brake circuit B2.

Die Fußkraft des Fahrers wird über eine Druckstange 9 eingebracht, welche sich von dem Bremspedal 2 in Richtung des Hauptbremszylinders 3 erstreckt. Vorliegend ist die Druckstange 9 mit einer mit dem elektrischen Antriebsmotor 6 gekoppelten Eingangsseite der Getriebeeinrichtung 7 drehmomentübertragend gekoppelt. Wird das Bremspedal 2 betätigt, so wird die Druckstange 9 axial verlagert und bewirkt an der Eingangsseite der Getriebeeinrichtung 7 ein Drehmoment, welches dem Antriebsmoment der elektrischen Antriebseinrichtung 6 hinzuaddiert wird. The foot force of the driver is via a push rod 9 introduced, which differs from the brake pedal 2 in the direction of the master cylinder 3 extends. In the present case is the push rod 9 with one with the electric drive motor 6 coupled input side of the transmission device 7 coupled torque transmitting. Will the brake pedal 2 pressed, then the push rod 9 axially displaced and effected on the input side of the transmission device 7 a torque which corresponds to the drive torque of the electric drive device 6 is added.

Wie 5 zeigt, ist hierzu ein Endabschnitt 10 der Druckstange 9 mit einem Zahnstangenabschnitt 11 versehen. Dieser Zahnstangenabschnitt 11 kämmt mit einer Verzahnungsgeometrie, welche an einer Eingangswelle 12 oder Kurvenscheibe 20 der Getriebeeinrichtung 7 vorgesehen ist. Die Verzahnungsgeometrie kann beispielsweise ein drehfest mit der Eingangswelle 12 oder der Kurvenscheibe 20 verbundenes Ritzel 13 sein. Ein solches Ritzel 13 kann auch integral mit der Eingangswelle 12 oder der Kurvenscheibe 20 ausgebildet werden. Stellt die Eingangswelle 12 nicht gleichzeitig die Motorabtriebswelle des elektrischen Antriebsmotors 6 dar, kann die dremomentübertragende Ankopplung der Druckstange 9 auch an anderer Stelle im Antrieb erfolgen. As 5 shows, this is an end section 10 the push rod 9 with a rack section 11 Mistake. This rack section 11 meshes with a Verzahnungsgeometrie, which on an input shaft 12 or cam 20 the transmission device 7 is provided. The gearing geometry, for example, a rotationally fixed to the input shaft 12 or the cam 20 connected pinion 13 be. Such a pinion 13 Can also be integral with the input shaft 12 or the cam 20 be formed. Represents the input shaft 12 not at the same time the engine output shaft of the electric drive motor 6 can, the dremomentübertragende coupling of the push rod 9 also take place elsewhere in the drive.

In Abwandlung des Ausführungsbeispiels können zwischen der Druckstange 9 und der Eingangsseite der Getriebeeinrichtung 7 auch andere Getriebetypen zum Einsatz kommen, welche eine Übersetzung einer translatorischen Bewegung der Druckstange 9 in eine rotatorische Antriebsbewegung gestatten. In a modification of the embodiment, between the push rod 9 and the input side of the transmission device 7 Other transmission types are used, which is a translation of a translational movement of the push rod 9 allow in a rotary drive movement.

Bei einem Ausfall des elektrischen Antriebsmotors 6 des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 1 oder des gesamten Fahrzeugbordnetzes ist eine Betätigung der Fahrzeugbremsanlage allein mit der Fußkraft des Fahrers möglich. Die am Bremspedal 2 aufgebrachte Fußkraft wird in diesem Fall über die Druckstange 9 an die Eingangsseite der Getriebeeinrichtung 7 und von dort auf die Kolbenstange 4 und den Kolben 5 übertragen. Dieser mechanische Durchgriff erfolgt unter Zwischenschaltung der Getriebeeinrichtung 7, so dass die Fußkraft des Fahrers am Bremspedal 2 mit dem Übersetzungsverhältnis der Getriebeeinrichtung 7 an der Kolbenstange 4 oder dem Kolben 5 zur Wirkung gebracht wird. Durch die zusätzliche Verzahnung kann die Fußkraft verstärkt werden, so dass der Fahrer bei gleicher Fußkraft entsprechend höhere Bremsdrücke erzeugen kann. Hierdurch lassen sich an einem Kraftfahrzeug wiederum höhere Verzögerungswerte erzielen. In case of failure of the electric drive motor 6 the electromechanical brake booster 1 or the entire vehicle electrical system, an operation of the vehicle brake system is possible only with the driver's foot power. The on the brake pedal 2 Applied foot force is in this case on the push rod 9 to the input side of the transmission device 7 and from there to the piston rod 4 and the piston 5 transfer. This mechanical penetration occurs with the interposition of the transmission device 7 , so that the driver's foot force on the brake pedal 2 with the gear ratio of the transmission device 7 on the piston rod 4 or the piston 5 is brought to action. Due to the additional gearing, the foot force can be increased, so that the driver can generate correspondingly higher brake pressures with the same foot force. As a result, higher deceleration values can be achieved on a motor vehicle.

Wird zur elektrischen Antriebseinrichtung 6 hin ein Freilauf vorgesehen, so müssen hierbei die Massenträgheiten des Antriebsmotors 6 nicht mitgeschleppt werden. Die Rückführung des Bremspedals 2 in seine Null-Lage kann durch den Gegendruck im Hauptbremszylinder 3 sowie eine gegebenenfalls zusätzlich vorhandene Pedalrückholfeder erfolgen. Becomes the electric drive device 6 provided a freewheel, so here must the inertia of the drive motor 6 not be dragged along. The return of the brake pedal 2 in its zero position can be due to the back pressure in the master cylinder 3 as well as an optionally additionally provided pedal return spring.

Die Getriebeeinrichtung 7 ermöglicht eine variable Übersetzung, wobei als Übersetzungsverhältnis das Verhältnis aus der Translationsbewegung am Getriebeausgang, das heißt der Hubgeschwindigkeit der Kolbenstange 4 oder des Kolbens 5, zur Motorwinkelgeschwindigkeit des Antriebsmotors 6 verstanden wird. Dieses Übersetzungsverhältnis ist zu Beginn einer Bremspedalbetätigung, das heißt bei einem kleinen Hub s der Kolbenstange 4 oder des Kolbens 5 aus der Ausgangsstellung zunächst groß und nimmt im weiteren Verlauf der Bremspedalbetätigung ab, wodurch sich eine hohe Antrittsdynamik und ein hoher Aussteuerdruck verwirklichen lassen. Im Antrittsbereich trifft der Fuß des Fahrers mit hoher Geschwindigkeit auf das Bremspedal 2 und erfährt zunächst keine merkliche Gegenkraft der Fahrzeugbremsanlage, da sich der hydraulische Gegendruck im Tandem-Hauptbremszylinder 3 langsam aufbaut. Um in dieser Situation über den Antriebsmotor 6 eine Verstärkungskraft bereitzustellen, müsste dieser aus seiner Ruhestellung stark beschleunigt werden, was jedoch aufgrund der Massenträgheiten des Antriebsmotors 6 problematisch ist. Man behilft sich in dieser Phase mit einer entsprechend hohen Getriebeübersetzung. Mit einer solch hohen Getriebeübersetzung lassen sich jedoch über den zur Verfügung stehenden maximalen Hub der Kolbenstange 4 und des Kolbens 5 keine hohen Verstärkungskräfte erzielen, weswegen das Übersetzungsverhältnis mit zunehmendem Hub zurückgenommen werden kann. The transmission device 7 allows a variable ratio, where as the ratio of the ratio of the translational movement at the transmission output, that is, the stroke speed of the piston rod 4 or the piston 5 , to the motor angular velocity of the drive motor 6 is understood. This gear ratio is at the beginning of a brake pedal operation, that is at a small stroke s of the piston rod 4 or the piston 5 From the initial position initially large and decreases in the course of the brake pedal actuation, which can be realized a high initial dynamics and a high control pressure. In the starting area, the driver's foot hits the brake pedal at high speed 2 and first learns no significant drag of the vehicle brake system, since the hydraulic back pressure in the tandem master cylinder 3 builds up slowly. To be in this situation via the drive motor 6 To provide an amplifying force, this would have to be greatly accelerated from its rest position, but due to the inertia of the drive motor 6 is problematic. Man manages in this phase with a correspondingly high gear ratio. However, with such a high transmission ratio can be above the available maximum stroke of the piston rod 4 and the piston 5 Do not achieve high reinforcing forces, so the ratio can be withdrawn with increasing stroke.

Generell kann ab einem bestimmten Hub der Druckstange 9 auch ein konstantes Übersetzungsverhältnis vorgesehen werden. Generally, from a certain stroke of the push rod 9 also a constant gear ratio can be provided.

Tritt während des Betriebs der Fahrzeugbremsanlage am Bremspedal 2 beispielsweise ein Leerweg auf, so muss dieser zunächst überwunden werden, bevor es im Tandem-Hauptbremszylinder 3 zu einem Druckaufbau kommt, um das Fahrzeug abzubremsen. Wird dies festgestellt, kann erfindungsgemäß über den elektrischen Antriebsmotor 6 in Verbindung mit einer entsprechend konfigurierten Getriebeeinrichtung 7, der benötigte längere Hub kompensiert werden, um ein schnelleres Ansprechen der Fahrzeugbremsanlage zu ermöglichen. Die Getriebeeinrichtung 7 weist eine variable Übersetzungscharakteristik auf. Diese kann gegebenenfalls über die Verzahnungsgeometrie der Druckstange 9 modifiziert werden. Occurs during operation of the vehicle brake system on the brake pedal 2 For example, an idle, it must first be overcome before it in the tandem master cylinder 3 comes to a pressure build-up to decelerate the vehicle. If this is determined, according to the invention via the electric drive motor 6 in conjunction with a correspondingly configured transmission device 7 , the required longer stroke can be compensated to allow a faster response of the vehicle brake system. The transmission device 7 has a variable transmission characteristic. This may optionally have the gearing geometry of the push rod 9 be modified.

Dabei kann ohne Beschränkung hierauf die Getriebeeinrichtung 7 insbesondere derart konfiguriert sein, dass an einer Eingangswelle 8 derselben für den Betrieb ein Drehwinkelbereich von 180° bis 360° zur Verfügung steht. Mit in etwa einer halben bis ganzen Umdrehung lässt sich somit der benötigte Hub der Kolbenstange 4 oder des Kolbens 5 abdecken. In this case, without limitation thereto, the transmission device 7 in particular be configured such that on an input shaft 8th the same for the operation of a rotation angle range of 180 ° to 360 ° is available. With in about half to full turn, thus, the required stroke of the piston rod can be 4 or the piston 5 cover.

Der elektrische Antriebsmotor 6 kann dementsprechend derart auf die Getriebeeinrichtung 7 abgestimmt sein, dass ein Gesamthub der Kolbenstange 4 oder des Kolbens 5 einem Gesamtmotorwinkel im Bereich von 180° bis 360° liegt. Mit in etwa einer halben bis ganzen Motorumdrehung kann somit die gesamte benötigte Translation für den Betrieb der Fahrzeugbremsanlage abgedeckt werden. Sollen kleine elektrische Antriebe mit hoher Drehzahl zum Einsatz kommen, kann der elektrische Antriebsmotor 6 als Getriebemotor mit integrierter Drehzahluntersetzung ausgeführt werden. The electric drive motor 6 can accordingly on the transmission device 7 Be tuned that a total stroke of the piston rod 4 or the piston 5 a total motor angle in the range of 180 ° to 360 °. With about half to full motor revolution thus the entire required translation for the operation of the vehicle brake system can be covered. If small electrical drives with high speed are to be used, the electric drive motor can be used 6 be designed as a geared motor with integrated speed reduction.

Für eine Veränderung der Bremskraftunterstützung in Abhängigkeit des Zustands der Fahrzeugbremsanlage ist lediglich eine Modifikation der Ansteuerung des elektrischen Antriebsmotors 6 erforderlich. Zusätzliche Stellglieder und Kinematiken werden hierfür nicht benötigt. For a change in the brake power assistance function of the state of the vehicle brake system is merely a modification of the control of the electric drive motor 6 required. Additional actuators and kinematics are not required for this purpose.

In den 2 bis 4 ist die Wirkungsweise der Getriebeeinrichtung 7 veranschaulicht, welche in einem elektromechanischen Bremskraftverstärker 1 gemäß 1 einsetzbar ist. Diese Getriebeeinrichtung 7 umfasst eine Kurvenscheibe 20, die an der Eingangswelle 12 festgelegt ist. Die Eingangswelle 12 ist mit dem elektrischen Antriebsmotor 6 gekoppelt. Über den Außenumfang 21 der Kurvenscheibe 20 wird ein variables Übersetzungsverhältnis der Translationsgeschwindigkeit der Kolbenstange 4 oder des Kolbens 5 zur Drehzahl des Antriebsmotors 6 definiert. Der Außenumfang 21 der Kurvenscheibe 20 steht mit der Kolbenstange 4 in Eingriff, um diese in Richtung des Tandem-Hauptbremszylinders 3 und des ersten Kolbens 5 derselben zu drücken. Dazu kann an der Kolbenstange 4 oder auch am Kolben 5 eine Rolle 22 gelagert sein, die mit dem Außenumfang 21 der Kurvenscheibe 20 in Kontakt steht. In the 2 to 4 is the operation of the transmission device 7 illustrating which in an electromechanical brake booster 1 according to 1 can be used. This transmission device 7 includes a cam 20 attached to the input shaft 12 is fixed. The input shaft 12 is with the electric drive motor 6 coupled. About the outer circumference 21 the cam 20 becomes a variable gear ratio of the translation speed of the piston rod 4 or the piston 5 to the speed of the drive motor 6 Are defined. The outer circumference 21 the cam 20 stands with the piston rod 4 engaged to this in the direction of the tandem master cylinder 3 and the first piston 5 to press the same. This can be done on the piston rod 4 or on the piston 5 a role 22 be stored with the outer circumference 21 the cam 20 in contact.

Die Kurvenscheibe 20 ist derart ausgebildet, dass der Betriebsbereich für die Bremsbetätigung durch mindestens 80 Prozent der Umfangslänge der Kurvenscheibe 20 dargestellt wird. Durch Abwälzen des Außenumfangs 21 entlang der Rolle 22 kann somit der gesamte zur Verfügung stehende Hub s der Kolbenstange 4 und des Kolbens 5 abgedeckt werden. Die Kurvenscheibe 20 ist derart konfiguriert, dass deren Radius zur Drehachse A entlang des Außenumfangs 21 stets dem jeweils gewünschten Übersetzungsverhältnis zwischen der Motorbewegung und der Hubbewegung entspricht. Aufgrund der kompakten Abmessungen der Kurvenscheibe 20 ergibt sich für diese eine in etwa nierenförmige Außenkontur. The cam 20 is formed such that the operation range for the brake operation by at least 80 Percent of the circumferential length of the cam 20 is pictured. By rolling the outer circumference 21 along the roll 22 can thus the entire available stroke s of the piston rod 4 and the piston 5 be covered. The cam 20 is configured such that its radius to the rotation axis A along the outer circumference 21 always corresponds to the respective desired transmission ratio between the motor movement and the lifting movement. Due to the compact dimensions of the cam disc 20 this results in an approximately kidney-shaped outer contour.

Die Kurvenscheibe 20 kann als im Wesentlichen flache Platte ausgeführt werden, deren Drehachse A quer zur Kolbenstange 4 verläuft. Die Anordnung zur Kolbenstange 4 kann dabei insbesondere derart erfolgen, dass eine Achse senkrecht zur Kurvenscheibe 20, welche durch einen Druckpunkt B zwischen der Kurvenscheibe 20 und der Kolbenstange 4 oder dem Kolben 5 oder einer gegebenenfalls vorhandenen Rolle 22 verläuft, die Kolbenstange 4 oder den Kolben 5 schneidet. Jedoch können die Drehachse A und die Rolle 22 auch versetzt zur Kolbenstange 4 angeordnet werden. Die Rolle 22 kann zudem in Richtung der Drehachse A zur Kolbenstange 4 versetzt sein. The cam 20 can be designed as a substantially flat plate whose axis of rotation A is transverse to the piston rod 4 runs. The arrangement to the piston rod 4 In this case, in particular, it can take place in such a way that an axis perpendicular to the cam disk 20 , which by a pressure point B between the cam 20 and the piston rod 4 or the piston 5 or an optional role 22 runs, the piston rod 4 or the piston 5 cuts. However, the rotation axis A and the roller 22 also offset to the piston rod 4 to be ordered. The role 22 can also in the direction of the axis of rotation A to the piston rod 4 be offset.

2 zeigt den elektromechanischen Bremskraftverstärker 1 in seiner Ruheposition und damit zu Beginn des Betriebsbereichs. Bei einer Betätigung des Bremspedals 2 wird die Antriebskraft des elektrischen Antriebsmotors 6 über den am stärksten gekrümmten Abschnitt der Kurvenscheibe 20 auf die Kolbenstange 4 übertragen. Bei einer Drehung um einen Motorwinkel MW von etwa 180° wird die in 3 dargestellte Stellung erreicht. Dreht man den Antriebsmotor 6 aus der Stellung gemäß 3 weiter, so wälzt der Außenumfang 21 der Kurvenscheibe 20 kontinuierlich weiter gegen die Kolbenstange 4 ab, bis in 4 die Endstellung mit maximalem Hub s erreicht wird, welche vorliegend bei einem Motorwinkel MW von 360° erreicht wird. Je nach Konfiguration des Außenumfangs 21 der Kurvenscheibe 20 kann der Motorwinkelbereich auch kleiner gewählt werden, was jedoch tendenziell zu einer größeren Kurvenscheibe 20 und einem größeren radialen Platzbedarf des Bremskraftverstärkers führt. 2 shows the electromechanical brake booster 1 in its resting position and thus at the beginning of the operating area. Upon actuation of the brake pedal 2 becomes the driving force of the electric drive motor 6 over the most curved section of the cam 20 on the piston rod 4 transfer. When rotated about an engine angle MW of about 180 °, the in 3 reached position shown. Turn the drive motor 6 from the position according to 3 further, so the outer circumference rolls 21 the cam 20 continuously further against the piston rod 4 from, until in 4 the end position is reached with maximum stroke s, which is achieved in the present case at an engine angle MW of 360 °. Depending on the configuration of the outer circumference 21 the cam 20 The motor angle range can also be chosen smaller, but this tends to a larger cam 20 and a larger radial space requirement of the brake booster leads.

Durch Betreiben des elektrischen Antriebsmotors 6 in einem anderen Motorwinkelbereich kann das Unterstützungsverhalten verändert werden, ohne dass hierzu zusätzliche Stellglieder an der Getriebeeinrichtung 7 erforderlich wären. Durch die vorstehend erläuterte Ausgestaltung wird zudem ein einfacher und besonders kompakter Aufbau erzielt. By operating the electric drive motor 6 in another motor angle range, the support behavior can be changed without requiring additional actuators on the transmission device 7 would be required. Due to the above-described embodiment also a simple and very compact construction is achieved.

Die oben erläuterte Kinematik kann jedoch auch ohne elektrischen Antriebsmotor 6 in einen rein mechanischen Bremskraftverstärker implementiert werden. However, the above-described kinematics can also without electric drive motor 6 be implemented in a purely mechanical brake booster.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen und weiteren Abwandlungen näher erläutert. Technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiter Einzelmerkmale erläutert wurden, können jedoch unabhängig von diesen sowie in Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, auch wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. The invention has been explained in more detail above with reference to exemplary embodiments and further modifications. However, individual technical features, which have been explained above in the context of further individual features, can be implemented independently of these and in combination with other individual features, even if this is not expressly described, as long as this is technically possible. The invention is therefore not limited to the embodiments, but includes all embodiments defined by the claims.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: elektromechanischer Bremskraftverstärker electromechanical brake booster
2 2: Bremsepedal brake pedal
3 3: Hauptbremszylinder Master Cylinder
4 4: Kolbenstange piston rod
5 5: Kolben piston
6 6: elektrische Antriebseinrichtung electric drive device
7 7: Getriebeeinrichtung transmission device
8 8th: Schwimmkolben floating piston
9 9: Druckstange pushrod
10 10: Endabschnitt end
11 11: Zahnstangenabschnitt Rack section
12 12: Eingangswelle input shaft
13 13: Ritzel pinion
20 20: Kurvenscheibe cam
21 21: Außenumfang outer periphery
22 22: Rolle role
A A: Drehachse der Eingangswelle der Getriebeeinrichtung Rotary axis of the input shaft of the transmission device
B B: Achse durch den Druckpunkt der Kurvenscheibe Axis through the pressure point of the cam
B1 B1: erster Bremskreis first brake circuit
B2 B2: zweiter Bremskreis second brake circuit
s s: Weg der Kolbenstange aus der Null-Lage Way of the piston rod from the zero position
MW MW: Motorwinkel motor angle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006027039 A1 [0003] DE 102006027039 A1 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

ECE 79 [0006] ECE 79 [0006]

Claims

Elektromechanischer Bremskraftverstärker für eine Kraftfahrzeugbremsanlage, umfassend: einen elektrischen Antriebsmotor (6) zur Erzeugung einer Verstärkungskraft, eine zwischen dem elektrischen Antriebsmotor (6) und einer Kolbenstange (4) oder einem Kolben (5) eines Hauptbremszylinders (3) wirksam eingekoppelte Getriebeeinrichtung (7) zur Übersetzung einer Antriebsbewegung des elektrischen Antriebsmotors (6) in eine Translationsbewegung der Kolbenstange (4) oder des Kolbens (5) mit variablem Übersetzungsverhältnis, und eine Druckstange (9) zur Kopplung mit einem Bremspedal (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstange (9) mit einer mit dem elektrischen Antriebsmotor (6) gekoppelten Eingangsseite der Getriebeeinrichtung (7) drehmomentübertragend gekoppelt ist. Electromechanical brake booster for a motor vehicle brake system, comprising: an electric drive motor ( 6 ) for generating an amplifying force, one between the electric drive motor ( 6 ) and a piston rod ( 4 ) or a piston ( 5 ) of a master cylinder ( 3 ) effectively coupled transmission device ( 7 ) for translating a drive movement of the electric drive motor ( 6 ) in a translational movement of the piston rod ( 4 ) or the piston ( 5 ) with variable gear ratio, and a push rod ( 9 ) for coupling with a brake pedal ( 2 ), characterized in that the push rod ( 9 ) with one with the electric drive motor ( 6 ) coupled input side of the transmission device ( 7 ) is coupled to transmit torque.

Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckstange (9) zur drehmomentübertragenden Koppelung einen Zahnstangenabschnitt (11) aufweist. Electromechanical brake booster according to claim 1, characterized in that the push rod ( 9 ) for torque-transmitting coupling a rack section ( 11 ) having.

Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Getriebeeinrichtung (7) oder einer Eingangswelle (12) derselben eine Verzahnungsgeometrie zur drehmomentübertragenden Koppelung mit der Druckstange (9) vorgesehen ist. Electromechanical brake booster according to claim 1 or 2, characterized in that on the transmission device ( 7 ) or an input shaft ( 12 ) thereof a tooth geometry for torque-transmitting coupling with the push rod ( 9 ) is provided.

Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ritzel (13) an der Getriebeeinrichtung (7) oder der Eingangswelle (12) derselben vorgesehen ist, welches mit der Druckstange (9) drehmomentübertragend gekoppelt ist. Electromechanical brake booster according to claim 3, characterized in that a pinion ( 13 ) on the transmission device ( 7 ) or the input shaft ( 12 ) is provided, which with the push rod ( 9 ) is coupled to transmit torque.

Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinrichtung (7) eine durch den Antriebsmotor (6) angetriebene Kurvenscheibe (20) aufweist und der Außenumfang (21) der Kurvenscheibe (20) ein variables Übersetzungsverhältnis zwischen der Translationsbewegung der Kolbenstange (4) oder des Kolbens (5) zur Drehzahl des Antriebsmotors (6) bestimmt. Electromechanical brake booster according to one of claims 1 to 4, characterized in that the transmission device ( 7 ) one by the drive motor ( 6 ) driven cam ( 20 ) and the outer circumference ( 21 ) of the cam ( 20 ) a variable transmission ratio between the translational movement of the piston rod ( 4 ) or the piston ( 5 ) to the speed of the drive motor ( 6 ) certainly.

Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (20) über eine Rolle (22) gegen die Kolbenstange (4) oder den Kolben (5) abgestützt ist. Electromechanical brake booster according to claim 5, characterized in that the cam disc ( 20 ) about a roll ( 22 ) against the piston rod ( 4 ) or the piston ( 5 ) is supported.

Elektromechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (22') an der Kolbenstange (4) oder am Kolben (5) drehbar gelagert ist. Electromechanical brake booster according to claim 6, characterized in that the roller ( 22 ' ) on the piston rod ( 4 ) or on the piston ( 5 ) is rotatably mounted.