DE102018219523A1 - Simulator for brake-by-wire brake systems, operating methods and brake system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Simulator (28) für Brake-by-Wire-Bremssysteme, umfassend einen Simulatorkolben (2), der in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei der Simulatorkolben (2) auf einer Hydraulikseite mit Hilfe einer hydraulischen Leitung (10) hydraulisch betätigbar ist, und wobei auf der entgegengesetzten Seite des Simulatorkolbens (2) ein Druckelement (3) angeordnet ist, und wobei ein elastisches Element (4) benachbart zum Druckelement (3) auf der dem Simulatorkolben (2) entgegengesetzten Seite angeordnet ist, wobei eine Vorbelastungsvorrichtung (50) zum Vorbelasten des elastischen Elementes (4) vorgesehen ist.The invention relates to a simulator (28) for brake-by-wire brake systems, comprising a simulator piston (2) which is arranged in a housing, the simulator piston (2) being hydraulically actuable on the hydraulic side with the aid of a hydraulic line (10) and wherein a pressure element (3) is arranged on the opposite side of the simulator piston (2), and wherein an elastic element (4) is arranged adjacent to the pressure element (3) on the side opposite the simulator piston (2), a preloading device (50) for preloading the elastic element (4) is provided.
Description
Die Erfindung betrifft einen Simulator für Brake-by-Wire-Bremssysteme, umfassend einen Simulatorkolben, der in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei der Simulatorkolben auf einer Hydraulikseite mit Hilfe einer hydraulischen Leitung hydraulisch betätigbar ist, und wobei auf der entgegengesetzten Seite des Simulatorkolbens ein Druckelement angeordnet ist, und wobei ein elastisches Element benachbart zum Druckelement auf der dem Simulatorkolben entgegengesetzten Seite angeordnet ist. Sie betrifft weiterhin ein entsprechendes Betriebsverfahren sowie ein Bremssystem.The invention relates to a simulator for brake-by-wire brake systems, comprising a simulator piston which is arranged in a housing, the simulator piston being hydraulically actuatable on the hydraulic side with the aid of a hydraulic line, and wherein a pressure element on the opposite side of the simulator piston is arranged, and wherein an elastic element is arranged adjacent to the pressure element on the side opposite the simulator piston. It also relates to a corresponding operating method and a braking system.
Bremsaktuatoren für elektrohydraulische Bremssysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie weisen gewöhnlich mechanische, hydraulische oder elektrische Komponenten auf, um dem Fahrer ein gewohntes Pedalgefühl zu vermitteln. Diese Komponenten bilden typischerweise einen Pedalgefühlsimulator bzw. Simulator. Der Simulator ist gewöhnlich hydraulisch vor dem ABS-Drucksteller angeordnet, so dass ABS-Manöver nicht im Simulator wiedergegeben werden.Brake actuators for electro-hydraulic brake systems are known from the prior art. They usually have mechanical, hydraulic or electrical components to give the driver a familiar pedal feel. These components typically form a pedal feel simulator. The simulator is usually arranged hydraulically in front of the ABS pressure actuator so that ABS maneuvers are not reproduced in the simulator.
Bekannte Simulatoren sind typischerweise nicht einstellbar und können keine High-Level-Funktionen wie ABS widerspiegeln. Sie umfassen gewöhnlich eine einzige, vordefinierte Einstellung für das Pedalfeedback, die von Art und Größe des Fahrzeuges, der gewünschten Dynamik und Kundewünschen abhängen kann. Für jedes neue Fahrzeugmodell müssen die Simulatorparameter angepasst werden. Es besteht keine Möglichkeit, die Charakteristik des Simulators zu verändern, um zum Beispiel eine sportliche Pedalgefühlseinstellung und eine komfortable Pedalgefühlseinstellung bereitzustellen.Known simulators are typically not adjustable and cannot reflect high-level functions such as ABS. They usually include a single, pre-defined pedal feedback setting that may depend on the type and size of the vehicle, the desired dynamics and customer requirements. The simulator parameters must be adjusted for each new vehicle model. There is no way to change the characteristics of the simulator to provide, for example, a sporty pedal feeling setting and a comfortable pedal feeling setting.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Simulator dahingehen zu verbessern, dass verschiedene Einstellungen des Pedalgefühls ermöglicht werden. Weiterhin sollen ein entsprechendes Betriebsverfahren und ein verbessertes Brake-by-Wire-Bremssystem angegeben werden.The invention is therefore based on the object of improving a simulator in such a way that different settings of the pedal feel are made possible. Furthermore, an appropriate operating method and an improved brake-by-wire braking system are to be specified.
In Bezug auf den Simulator wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Vorbelastungsvorrichtung zum Vorbelasten des elastischen Elementes vorgesehen ist.With regard to the simulator, the above-mentioned object is achieved in that a preloading device is provided for preloading the elastic element.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die mangelnde Konfigurierbarkeit von bekannten Simulatoren zu aufwändigen Anpassungen an neue Fahrzeugmodelle oder Auslegungskriterien führt. Zudem ist eine gewählte Konfiguration dann dieselbe für alle Fahrer. Dies hat den Nachteil, dass Fahrer, die eher sportlicher fahren möchten und Fahrer, denen ein Komfortmodus lieber ist, mit dem gleichen Pedalgefühl Vorlieb nehmen müssen.The invention is based on the consideration that the lack of configurability of known simulators leads to complex adaptations to new vehicle models or design criteria. In addition, a selected configuration is then the same for all drivers. This has the disadvantage that drivers who want to drive more sportily and drivers who prefer a comfort mode have to be satisfied with the same pedal feel.
Wie nunmehr erkannt wurde, lässt sich eine Konfigurierbarkeit des Simulators realisieren, indem das elastische Element bedarfsweise vorbelastet wird. Das bedeutet im Wesentlichen, dass das elastische Element vorgespannt wird, so dass es in der Ausgangsstellung des Bremspedals schon unter Spannung steht. Der Fahrer erfährt in dieser Situation ein steiferes Pedal bzw. eine stärkere Gegenkraft als im ungespannten Zustand. Dies ermöglicht eine bedarfsgerechte Vorbelastung, die einstellbare Pedalcharakteristiken erlaubt.As has now been recognized, the simulator can be configured by preloading the elastic element as required. This essentially means that the elastic element is preloaded so that it is already under tension in the starting position of the brake pedal. In this situation, the driver experiences a stiffer pedal or a stronger counterforce than in the untensioned state. This enables a preload that is tailored to the needs and allows adjustable pedal characteristics.
Vorteilhafterweise umfasst die Vorbelastungsvorrichtung einen elektrischen Aktuator, der dazu ausgebildet ist, Druck auf das elastische Element auszuüben auf der entgegengesetzten Seite des Simulatorkolbens.Advantageously, the preloading device comprises an electrical actuator, which is designed to exert pressure on the elastic element on the opposite side of the simulator piston.
Der elektrische Aktuator umfasst bevorzugt einen Elektromotor, der mit einem Getriebe mit zumindest zwei Zahnrädern gekoppelt ist, wobei das Getriebe mit einem Kugelgewindetrieb gekoppelt ist.The electric actuator preferably comprises an electric motor, which is coupled to a transmission with at least two gear wheels, the transmission being coupled to a ball screw drive.
Bevorzugt ist ein Verriegelungsmechanismus vorgesehen, der dazu ausgelegt ist, zumindest ein Zahnrad des Getriebes zu verriegeln.A locking mechanism is preferably provided, which is designed to lock at least one gear of the transmission.
Vorteilhafterweise ist ein Getriebeumschalter zur Umschaltung der Getriebeeinstellung des Getriebes vorgesehen.A transmission changeover switch is advantageously provided for switching over the transmission setting of the transmission.
Zwischen dem Kugelgewindetrieb und dem elastischen Element ist bevorzugt eine Kupplungseinheit angeordnet, wobei die Kupplungseinheit zwei Scheiben umfasst, von denen eine rotationsgesichert mit einem Kupplungszahnrad des Getriebes verbunden ist.A coupling unit is preferably arranged between the ball screw drive and the elastic element, the coupling unit comprising two disks, one of which is rotationally secured to a clutch gear of the transmission.
Bevorzugt ist zwischen der Kupplungseinheit und dem elastischen Element eine Feder angeordnet.A spring is preferably arranged between the coupling unit and the elastic element.
Vorteilhafterweise ist eine Steuereinheit vorgesehen, in welcher eine Mehrzahl von Vorbelastungen vorgesehen sind und die konfiguriert ist, das Vorbelastungsmodul bedarfsweise entsprechend einer dieser Konfigurationen einzustellen. Dadurch wird ermöglicht, dass der Fahrer vor der Fahrt den Pedalsimulator entsprechend seiner geplanten Fahrweise einstellt.A control unit is advantageously provided, in which a plurality of preloads are provided and which is configured to adjust the preload module according to one of these configurations if necessary. This enables the driver to set the pedal simulator in accordance with his planned driving style before driving.
In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe gelöst, indem während eines ABS-Bremsvorganges der elektrische Aktuator das Kupplungszahnrad für ein spezifiziertes Zeitintervall und / oder spezifizierte Drehfrequenz rotiert, wodurch das elastische Element gegen das Druckelement gedrückt wird.With regard to the method, the above-mentioned object is achieved in that, during an ABS braking operation, the electric actuator rotates the clutch gearwheel for a specified time interval and / or specified rotational frequency, as a result of which the elastic element is pressed against the pressure element.
In Bezug auf das Brake-by-Wire-Bremssystem wird die oben genannte Aufgabe gelöst mit einem oben beschriebenen Simulator. Das Bremssystem weist bevorzugt ein Bremspedal und vier hydraulisch betätigbare Radbremsen auf, die mit einer aktiven Druckbereitstellungseinstellung, insbesondere einem Linearaktuator oder einer Pumpe, hydraulisch trennbar verbunden sind. Vorteilhafterweise ist ein durch das Bremspedal betätigbarer Hauptbremszylinder, insbesondere ein Tandemhauptbremszylinder, vorgesehen, der hydraulisch trennbar mit den Radbremsen verbunden ist und hydraulisch trennbar mit dem Simulator verbunden ist.With regard to the brake-by-wire brake system, the above-mentioned object is achieved with a simulator described above. The brake system preferably has a brake pedal and four hydraulically actuable wheel brakes, which are hydraulically separably connected to an active pressure supply setting, in particular a linear actuator or a pump. A master brake cylinder, in particular a tandem master brake cylinder, which can be actuated by the brake pedal, is advantageously provided, which is hydraulically separably connected to the wheel brakes and is hydraulically separably connected to the simulator.
In der Normalbetriebsart Brake-by-Wire wird der Radbremsdruck aktiv mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung aufgebaut. Der Hauptbremszylinder ist hydraulisch von den Radbremsen getrennt und ist hydraulisch mit dem Simulator verbunden.In the normal brake-by-wire operating mode, the wheel brake pressure is actively built up using the pressure supply device. The master brake cylinder is hydraulically separated from the wheel brakes and is hydraulically connected to the simulator.
Bevorzugt ist eine hydraulisch-mechanische Rückfallebene vorgesehen, in der die Druckbereitstellungseinrichtung hydraulisch von den Radbremsen entkoppelt wird, der Hauptbremszylinder hydraulisch vom Simulator getrennt wird und mit den Radbremsen hydraulisch verbunden wird.A hydraulic-mechanical fallback level is preferably provided, in which the pressure supply device is hydraulically decoupled from the wheel brakes, the master brake cylinder is hydraulically separated from the simulator and is hydraulically connected to the wheel brakes.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch die Vorbelastungsvorrichtung eine Anpassbarkeit des Simulators an verschiedene Anforderungen der Pedalsteifigkeit erfüllt werden können, wodurch einerseits das Bereitstellen von gesondert gefertigten Komponenten entfällt und andererseits eine der Fahrweise des Fahrers entsprechende dynamische Pedalsteifigkeitseinstellung ermöglicht wird.The advantages of the invention are, in particular, that the preloading device can be used to adapt the simulator to different requirements of pedal stiffness, which means that there is no need to provide separately manufactured components, and on the other hand a dynamic pedal stiffness setting that corresponds to the driver's driving style is made possible.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:
-
1 einen Simulator mit einer Vorbelastungsvorrichtung in einer ersten Einstellung: -
2 einen Simulator mit einer Vorbelastungsvorrichtung in einer zweiten Einstellung: -
3 einen Simulator mit einer Vorbelastungsvorrichtung in einer dritten Einstellung: und -
4 einen Simulator mit einer Vorbelastungsvorrichtung in einer vierten Einstellung.
-
1 a simulator with a preloading device in a first setting: -
2 a simulator with a preloading device in a second setting: -
3 a simulator with a preload device in a third setting: and -
4 a simulator with a preload device in a fourth setting.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical parts are provided with the same reference symbols in all figures.
Ein in den
Ein elastisches Element
In einer Normalbetriebsart betätigt der Fahrer ein Bremspedal, welches über eine Koppelstange einen Tandemhauptbremszylinder betätigt, der hydraulische Flüssigkeit durch Leitung
Um den Pedalfeedbackmodus und damit das für den Fahrer erfahrbare Pedalgefühl zu verändern, verändert der Getriebeumschalter
In
Der dargestellte Simulator
Im Falle eines ABS-Manövers rotiert der elektrische Aktuator
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