DE102019211873A1 - Brake actuation unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Bremsbetätigungseinheit (100) für ein Bremssystem eines Kraftfahrzeugs mit einem um eine erste Achse (102) schwenkbar gelagerten Pedalhebel (104) und einem länglichen Führungselement (108). Das Führungselement (108) ist derart an dem Pedalhebel (104) angelenkt, dass ein Verschwenken des Pedalhebels (104) um die erste Achse (102) eine Bewegung des Führungselements (108) entlang dessen Längsachse bewirkt, wobei die Bremsbetätigungseinheit (100) einen elektromotorischen Antrieb (124) aufweist, der mechanisch so mit dem Führungselement (108) verbunden ist, dass der elektromotorische Antrieb (124) eine Kraft entlang der Längsachse des Führungselements (108) auf das Führungselement (108) bewirken kann.The invention relates to a brake actuation unit (100) for a brake system of a motor vehicle with a pedal lever (104) pivoted about a first axis (102) and an elongated guide element (108). The guide element (108) is articulated to the pedal lever (104) in such a way that pivoting the pedal lever (104) about the first axis (102) causes a movement of the guide element (108) along its longitudinal axis Has drive (124) which is mechanically connected to the guide element (108) such that the electromotive drive (124) can bring about a force along the longitudinal axis of the guide element (108) on the guide element (108).
Description
Die Erfindung betrifft eine Bremsbetätigungseinheit für ein Bremssystem eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1.The invention relates to a brake actuation unit for a brake system of a motor vehicle according to claim 1.
Bremsbetätigungseinheiten für Bremssysteme sind in unterschiedlichen Variationen im Stand der Technik bekannt. Meist ist dabei zur Betätigung eines Bremssystems ein Bremspedal als Bremsbetätigungseinheit vorgesehen, welches durch einen Fahrzeugführer betätigt werden kann. Das Bremspedal ist dabei üblicherweise mit einem Hauptzylinder so gekoppelt, dass ein Verschwenken des Bremspedals aus einer Ruhelage eine Verschiebung eines Zylinderkolbens in dem Hauptzylinder und mithin einen Aufbau eines Bremsdrucks in dem mit dem Hauptzylinder verbundenen Bremssystem bewirkt.Brake actuation units for brake systems are known in different variations in the prior art. In most cases, a brake pedal is provided as a brake actuation unit for actuating a brake system, which can be actuated by a vehicle driver. The brake pedal is usually coupled to a master cylinder in such a way that pivoting the brake pedal from a rest position causes a cylinder piston to move in the master cylinder and consequently a build-up of brake pressure in the brake system connected to the master cylinder.
In neueren Bremsengenerationen wird abweichend von dem zuvor beschriebenen Wirkprinzip zunehmend die Bremsbetätigungseinheit nur zur Erfassung eines Bremswunsches eingesetzt. Dabei wird über eine entsprechende Sensorik beispielsweise ein Betätigungswinkel des Bremspedals ausgelesen, woraus ein Betätigungssignal abgeleitet wird. Mittels dieses Signals wird wiederum eine Druckbereitstellungseinrichtung, beispielsweise eine elektromotorisch angetriebene Pumpe, so angesteuert, dass der durch das Signal angezeigte Bremsdruck in dem Bremssystem erzeugt wird. Bei derartigen Brake-by-wire Bremssystemen besteht im Normalbetrieb keine direkte hydraulische Verbindung zwischen der Bremsbetätigungseinheit und dem eigentlichen Bremssystem, also der Druckbereitstellungseinrichtung und den Radbremsen.In more recent generations of brakes, in contrast to the operating principle described above, the brake actuation unit is increasingly used only to detect a braking request. For example, an actuation angle of the brake pedal is read out via a corresponding sensor system, from which an actuation signal is derived. By means of this signal, a pressure supply device, for example a pump driven by an electric motor, is controlled in such a way that the brake pressure indicated by the signal is generated in the brake system. In such brake-by-wire brake systems, there is no direct hydraulic connection between the brake actuation unit and the actual brake system, that is to say the pressure supply device and the wheel brakes, in normal operation.
Um dem Fahrzeugführer trotz der fehlenden Verbindung zwischen der Bremsbetätigungseinheit und den Radbremsen bei einer Betätigung der Bremse weiterhin ein gewohntes Pedalgefühl zu vermitteln, sind im Stand der Technik ferner Bremspedalsimulatoren bekannt. Häufig handelt es sich dabei um eine Kombination von elastischen Elementen, die in einer bestimmten Art und Weise in einem Simulatorgehäuse angeordnet sind. Im Normalbetrieb des Bremssystems ist dabei das Bremspedal üblicherweise hydraulisch mit dem Bremspedalsimulator verbunden, sodass bei einer Betätigung des Bremspedals ein Druck in dem Bremspedalsimulator erzeugt wird. Aufgrund der elastischen Eigenschaften der Elemente in dem Simulatorgehäuse ergibt sich bei Betätigung des Bremspedals dann idealerweise eine Kraft-Weg Kennlinie des Bremspedals, welche die Betätigung einer klassischen hydraulischen Bremse imitiert.Brake pedal simulators are also known in the prior art in order to continue to provide the vehicle driver with a familiar pedal feel when the brake is actuated, despite the lack of connection between the brake actuation unit and the wheel brakes. Often it is a combination of elastic elements that are arranged in a certain way in a simulator housing. During normal operation of the brake system, the brake pedal is usually hydraulically connected to the brake pedal simulator, so that when the brake pedal is actuated, pressure is generated in the brake pedal simulator. Due to the elastic properties of the elements in the simulator housing, when the brake pedal is actuated, a force-displacement characteristic curve of the brake pedal which mimics the actuation of a classic hydraulic brake then ideally results.
Bei der Verwendung von derartigen Bremspedalsimulatoren ist die bereitgestellte Kraft-Weg Kennlinie durch die verwendeten elastischen Elemente dauerhaft festgelegt. Eine nachträgliche Anpassung der Kraft-Weg Kennlinie, beispielsweise um unterschiedliche Fahrmodi abzubilden, ist wenn überhaupt nur sehr umständlich durch Änderung der verwendeten elastischen Elemente möglich.When using such brake pedal simulators, the force-displacement curve provided is permanently established by the elastic elements used. Subsequent adaptation of the force-displacement characteristic curve, for example in order to map different driving modes, is only possible, if at all, with great difficulty by changing the elastic elements used.
Gleichzeitig besteht ein zunehmendes Interesse an Bremsbetätigungseinheiten, welche dauerhaft von dem eigentlichen Bremssystem hydraulisch getrennt sind, sodass die Bremsbetätigungseinheit ausschließlich zur Bereitstellung eines Bremssignals und zur Vermittlung eines gewohnten Pedalgefühls für den Fahrzeugführer genutzt wird. Eine solche hydraulisch separierte Bremsbetätigungseinheit erlaubt dabei eine freie Platzierung der Bremsbetätigungseinheit in einem Fahrzeuginnenraum. Dabei sollte eine solche Bremsbetätigungseinheit idealerweise ohne hydraulische Komponenten auskommen, sodass eine Wartung der Bremsbetätigungseinheit im Hinblick auf Dichtigkeitsprobleme entfallen kann.At the same time, there is increasing interest in brake actuation units which are permanently hydraulically separated from the actual brake system, so that the brake actuation unit is used exclusively to provide a brake signal and to convey a familiar pedal feel for the vehicle driver. Such a hydraulically separated brake actuation unit allows the brake actuation unit to be freely positioned in a vehicle interior. Such a brake actuation unit should ideally manage without hydraulic components, so that maintenance of the brake actuation unit with regard to sealing problems can be dispensed with.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die objektive technische Aufgabe zugrunde, eine Bremsbetätigungseinheit zu schaffen, welche vollständig ohne hydraulische Komponenten realisiert werden kann und gleichzeitig eine dynamische Anpassung der Kraft-Weg Kennlinie des Bremspedals ermöglicht.Against this background, the present invention is based on the objective technical task of creating a brake actuation unit which can be implemented completely without hydraulic components and at the same time enables dynamic adaptation of the force-displacement characteristic of the brake pedal.
Diese Aufgabe wird mit der Bremsbetätigungseinheit gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhaft Ausgestaltungen einer solchen Bremsbetätigungseinheit sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14.This object is achieved with the brake actuation unit according to claim 1. Advantageous configurations of such a brake actuation unit are the subject matter of claims 2 to 14.
Die Erfindung betrifft eine Bremsbetätigungseinheit für ein Bremssystem eines Kraftfahrzeugs mit einem um eine erste Achse schwenkbar gelagerten Pedalhebel und einem länglichen Führungselement. Dabei ist das Führungselement derart an dem Pedalhebel angelenkt, dass ein Verschwenken des Pedalhebels um die erste Achse eine Bewegung des Führungselements entlang dessen Längsachse bewirkt. Die Bremsbetätigungseinheit weist einen elektromotorischen Antrieb auf, der mechanisch so mit dem Führungselement verbunden ist, dass der elektromotorische Antrieb eine Kraft entlang der Längsachse des Führungselements auf das Führungselement bewirken kann.The invention relates to a brake actuation unit for a brake system of a motor vehicle with a pedal lever pivotably mounted about a first axis and an elongated guide element. The guide element is linked to the pedal lever in such a way that pivoting the pedal lever about the first axis causes the guide element to move along its longitudinal axis. The brake actuation unit has an electromotive drive which is mechanically connected to the guide element in such a way that the electromotive drive can exert a force on the guide element along the longitudinal axis of the guide element.
Bei der zuvor beschriebenen Betätigungseinheit ist durch das Zusammenspiel des Führungselements und dem elektromotorischen Antrieb ein Aufbau gegeben, mit dem der Pedalhebel und mithin ein an dem Pedalhebel angeordnetes Bremspedal sowohl mit einer Kraft beaufschlagt werden kann, die einer Bewegung des Bremspedals in Betätigungsrichtung entgegen gerichtet ist, als auch mit einer Kraft, die in Richtung der Betätigungsrichtung wirkt. Unter einer „Betätigungsrichtung“ ist dabei jene Richtung zu verstehen, in die der Pedalhebel aus seiner Ruhelage bei einer Betätigung der Bremse durch den Fahrzeugführer verschwenkt wird.In the case of the actuation unit described above, the interaction of the guide element and the electric motor drive gives a structure with which the pedal lever and therefore a brake pedal arranged on the pedal lever can be acted upon with a force which is directed against a movement of the brake pedal in the actuation direction, as well as with a force that acts in the direction of the actuation direction. An “actuation direction” is to be understood as the direction in which the pedal lever moves out of its Rest position is pivoted when the brake is actuated by the vehicle driver.
Bei Beaufschlagung des Pedalhebels mit einer Kraft entgegen der Betätigungsrichtung kann eine beliebig gestaltbare Kraft-Weg Kennlinie umgesetzt werden, bei der beispielsweise die Bestromung des elektromotorischen Antriebs in Abhängigkeit eines Betätigungswinkels des Pedalhebels gesteuert wird. Folglich wird durch den elektromotorischen Antrieb eine Rückstellkraft auf den Pedalhebel bewirkt, die einer Auslenkung des Pedalhebels aus dessen Ruhelage entgegenwirkt. Dabei können beispielsweise in einem entsprechenden Steuergerät unterschiedliche Kennfelder hinterlegt werden, welche für unterschiedliche Fahrmodi jeweils eine andere Ansteuerung des elektromotorischen Antriebs in Abhängigkeit eines Betätigungsgrads des Pedalhebels bewirken. So kann beispielsweise für einen sportlichen Fahrmodus ein vergleichsweise „hartes“ Bremspedal simuliert werden, das einer Betätigung eine hohe Rückstellkraft entgegensetzt, während für einen Komfort-Fahrmodus ein „weiches“ Bremspedal simuliert werden kann, bei dem nur eine geringe Kraft für eine Betätigung der Bremse notwendig ist. Ein solches Umschalten zwischen unterschiedlichen Fahrmodi kann beispielsweise in Abhängigkeit eines entsprechenden Wählschalters im Fahrzeuginnenraum erfolgen.When a force is applied to the pedal lever opposite to the actuation direction, any configurable force-displacement characteristic can be implemented, in which, for example, the energization of the electromotive drive is controlled as a function of an actuation angle of the pedal lever. Consequently, the electromotive drive causes a restoring force on the pedal lever, which counteracts a deflection of the pedal lever from its rest position. In this case, for example, different characteristic fields can be stored in a corresponding control device, which for different driving modes each cause a different control of the electric motor drive as a function of the degree of actuation of the pedal lever. For example, a comparatively “hard” brake pedal can be simulated for a sporty driving mode, which opposes an actuation with a high restoring force, while a “soft” brake pedal can be simulated for a comfort driving mode, in which only a small force for actuating the brake necessary is. Such a switchover between different driving modes can take place, for example, as a function of a corresponding selector switch in the vehicle interior.
Bei Beaufschlagung des Pedalhebels mit einer Kraft entlang der Betätigungsrichtung kann wiederum das Bremspedal aktiv durch den elektromotorischen Antrieb eingefahren werden, sodass es sich nicht mehr im Fußraum des Fahrzeugs befindet. Eine solche Anwendung ist beispielsweise für Fahrzeuge vorteilhaft, welche einen autonomen Fahrmodus aufweisen. In diesem Fall ist nämlich eine manuelle Betätigung der Bremse und mithin das Vorhandensein eines Bremspedals nicht zwingend erforderlich. Vielmehr wird durch das aktive Wegschwenken des Bremspedals der freie Fußraum erweitert, was den Fahrkomfort verbessert.When a force is applied to the pedal lever in the direction of actuation, the brake pedal can in turn be actively retracted by the electric motor drive so that it is no longer in the footwell of the vehicle. Such an application is advantageous, for example, for vehicles which have an autonomous driving mode. In this case, manual actuation of the brake and consequently the presence of a brake pedal are not absolutely necessary. Rather, by actively pivoting the brake pedal away, the free foot space is expanded, which improves driving comfort.
Gleichzeitig weist die Bremsbetätigungseinheit keinerlei hydraulische Komponenten auf. Vielmehr besteht die Bremsbetätigungseinheit ausschließlich aus mechanischen bzw. elektromotorischen Komponenten, die abgesehen von geringen Verschleißerscheinungen weitgehend wartungsfrei sind. Folglich kann die Wartung der Bremsbetätigungseinheit auf ein Minimum reduziert werden, oder gänzlich entfallen. Es besteht dabei auch keine hydraulische Verbindung zwischen der Bremsbetätigungseinheit und dem eigentlichen Bremssystem des Kraftfahrzeugs, sodass die Bremsbetätigungseinheit beliebig in einem Fahrzeuginnenraum bzw. dem Fußraum vor dem Fahrersitz angeordnet werden kann.At the same time, the brake actuation unit does not have any hydraulic components. Rather, the brake actuation unit consists exclusively of mechanical or electromotive components which, apart from minor signs of wear, are largely maintenance-free. As a result, maintenance of the brake actuation unit can be reduced to a minimum, or it can be omitted entirely. There is also no hydraulic connection between the brake actuation unit and the actual brake system of the motor vehicle, so that the brake actuation unit can be arranged anywhere in a vehicle interior or in the footwell in front of the driver's seat.
Aufgrund der hydraulischen Entkopplung der Bremsbetätigungseinheit von dem eigentlichen Bremssystem, würde ein Fahrzeugführer beispielsweise eine ABS-Regelung, die sich üblicherweise durch ein Pulsieren des Bremspedals bemerkbar macht, nicht mehr wahrnehmen. Es wäre jedoch prinzipiell mit dem beschriebenen Aufbau auch möglich, bei Einsetzen einer ABS-Regelung den elektromotorischen Antrieb so anzusteuern, dass er das Pulsieren des Bremspedals in gewohnter Form nachbildet, sodass ich der Fahrzeugführer an den Blockierbereich der Fahrzeugbremse herantasten kann.Due to the hydraulic decoupling of the brake actuation unit from the actual brake system, a vehicle driver would no longer perceive, for example, an ABS control, which is usually noticeable by a pulsation of the brake pedal. In principle, however, with the structure described it would also be possible to control the electric motor drive when an ABS control is used so that it simulates the pulsation of the brake pedal in the usual way so that the vehicle driver can feel the blocking area of the vehicle brake.
Zur Realisierung einer Brake-by-wire Funktionalität und zur gezielten Ansteuerung des elektromotorischen Antriebs ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Bremsbetätigungseinheit eine Sensorik zur Bestimmung der Auslenkung des Pedalhebels aus einer Ruhelage des Pedalhebels aufweist. Unter einer „Sensorik“ kann dabei sowohl ein einzelner Sensor als auch eine Anordnung mehrerer Sensoren verstanden werden. Beispielsweise kann zur Bestimmung der Auslenkung des Pedalhebels ein Winkelsensor in der Lagerung des Pedalhebels angeordnet sein, welcher einen Auslenkungswinkel des Pedalhebels bestimmen kann.In order to implement brake-by-wire functionality and for targeted control of the electric motor drive, one embodiment provides that the brake actuation unit has a sensor system for determining the deflection of the pedal lever from a rest position of the pedal lever. A “sensor system” can be understood to mean both a single sensor and an arrangement of several sensors. For example, an angle sensor can be arranged in the mounting of the pedal lever to determine the deflection of the pedal lever, which angle sensor can determine a deflection angle of the pedal lever.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist hingegen vorgesehen, dass die Sensorik wenigstens einen Positionssensor aufweist, der an dem Führungselement angeordnet ist, wobei der Positionssensor dazu ausgebildet ist, eine Auslenkung des Führungselements aus einer unbetätigten Ruhelage des Führungselements zu ermitteln. Folglich ist nach dieser Ausführungsform die Sensorik dazu ausgebildet, den Verschiebeweg des Führungselements aufgrund einer Betätigung der Bremsbetätigungseinheit durch den Fahrzeugführer zu erkennen. Dies erlaubt unter anderem eine größere Freiheit bei der Gestaltung des Pedalhebels insbesondere dessen Lagerung in einem Gehäuse der Bremsbetätigungseinheit.According to a preferred embodiment, however, it is provided that the sensor system has at least one position sensor which is arranged on the guide element, the position sensor being designed to determine a deflection of the guide element from an inoperative rest position of the guide element. Consequently, according to this embodiment, the sensor system is designed to detect the displacement path of the guide element on the basis of an actuation of the brake actuation unit by the vehicle driver. Among other things, this allows greater freedom in the design of the pedal lever, in particular its storage in a housing of the brake actuation unit.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Positionssensor dabei wenigstens einen magnetischen Sensor auf. Beispielsweise kann auf dem Führungselement eine Anordnung von magnetischen Elementen aufgebracht sein, deren Verschiebung durch eine entsprechende Anordnung von Sensoren an einem feststehenden Element der Bremsbetätigungseinheit detektiert werden kann. Gleichermaßen kann die Anordnung von magnetischen Elementen auch auf dem feststehenden Element der Bremsbetätigungseinheit aufgebracht sein, während die zugeordneten Sensoren an dem Führungselement angeordnet sind. Ein magnetischer Sensor hat dabei den Vorteil, dass keinerlei Reibung durch die Sensoranordnung erzeugt wird, womit die Sensoranordnung zum einen die Betätigung der Bremse nicht beeinflusst und zum anderen nicht verschleißt. According to a further preferred embodiment, the position sensor has at least one magnetic sensor. For example, an arrangement of magnetic elements can be applied to the guide element, the displacement of which can be detected by a corresponding arrangement of sensors on a stationary element of the brake actuation unit. Equally, the arrangement of magnetic elements can also be applied to the stationary element of the brake actuation unit, while the associated sensors are arranged on the guide element. A magnetic sensor has the advantage that no friction whatsoever is generated by the sensor arrangement, whereby the sensor arrangement, on the one hand, is actuated the brake is not influenced and on the other hand does not wear out.
Alternativ oder zusätzlich zu der zuvor beschriebenen Erkennung der Position des Führungselements anhand eines magnetischen Sensors, ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der elektromotorische Antrieb einen Motorpositionssensor aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Rotationsposition einer Antriebswelle des Antriebs zu ermitteln. Die Rotationsposition gibt dabei unter Berücksichtigung der Übersetzung zwischen einer Rotation der Antriebswelle und einer Verschiebung des Führungselements einen direkten Aufschluss über die Position des Führungselements ausgehend von einer Nulllage der Motorposition.As an alternative or in addition to the previously described detection of the position of the guide element using a magnetic sensor, a further embodiment provides that the electromotive drive has a motor position sensor that is designed to determine the rotational position of a drive shaft of the drive. Taking into account the translation between a rotation of the drive shaft and a displacement of the guide element, the rotational position provides direct information about the position of the guide element based on a zero position of the motor position.
Dabei wird bevorzugt sowohl die Erkennung der Position des Führungselements durch einen magnetischen Sensor, als auch die Erkennung der Motorposition zur Bestimmung eine Auslenkung des Führungselements und mithin des Pedalhebels eingesetzt, sodass eine Redundanz bei der Bestimmung eines Bremswunsches und eines entsprechend abgeleiteten Betätigungssignals geschaffen wird.Both the detection of the position of the guide element by a magnetic sensor and the detection of the motor position to determine a deflection of the guide element and therefore of the pedal lever are preferably used, so that redundancy is created in the determination of a braking request and a correspondingly derived actuation signal.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass das Führungselement stabförmig und zumindest abschnittsweise als Zahnstange ausgebildet ist, wobei der elektromotorische Antrieb mit einer Getriebeanordnung verbunden ist, die in den als Zahnstange ausgebildeten Abschnitt des Führungselements eingreift. Neben einer Ausbildung eines Abschnitts des Führungselements als Zahnstange kann ferner auch vorgesehen sein, dass ein Zahnstangenelement auf das Führungselement aufgebracht ist. Allerdings ist die Ausbildung eines Abschnitts des Führungselements als Zahnstange insofern vorteilhaft, dass mit einer solchen Ausgestaltung eine erhöhte Stabilität des Aufbaus erzielt werden kann.According to a further embodiment, it is also provided that the guide element is rod-shaped and at least partially designed as a rack, the electromotive drive being connected to a gear arrangement which engages in the rack section of the guide element. In addition to forming a section of the guide element as a toothed rack, provision can also be made for a toothed rack element to be applied to the guide element. However, the formation of a section of the guide element as a toothed rack is advantageous in that an increased stability of the structure can be achieved with such a configuration.
Bei der Getriebeanordnung kann es sich um eine beliebige mechanische Anordnung handeln, die dazu ausgebildet ist, eine Rotationsbewegung der Antriebswelle in eine Translation des Führungselements umzusetzen. Handelt es sich bei dem elektromotorischen Antrieb um einen Elektromotor mit einer Antriebswelle, kann in einer einfachen Ausgestaltung der Getriebeanordnung beispielsweise ein einfaches Zahnrad auf der Antriebswelle des elektromotorischen Antriebs vorgesehen sein, wobei das Zahnrad direkt in den als Zahnstange ausgebildeten Abschnitt des Führungselements eingreift.The gear arrangement can be any mechanical arrangement that is designed to convert a rotational movement of the drive shaft into a translation of the guide element. If the electric motor drive is an electric motor with a drive shaft, in a simple embodiment of the gear arrangement, for example, a simple gear wheel can be provided on the drive shaft of the electric motor drive, the gear wheel engaging directly in the section of the guide element designed as a rack.
Einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch vorgesehen, dass die Getriebeanordnung ein Untersetzungsgetriebe aufweist. Dies erlaubt die Verwendung eines kompakten elektromotorischen Antriebs, dessen erzeugbares Drehmoment vergleichsweise gering gehalten werden kann. Hierdurch kann ein kompakter Gesamtaufbau der Bremsbetätigungseinheit erzielt werden.In a preferred embodiment, however, it is provided that the gear arrangement has a reduction gear. This allows the use of a compact electric motor drive, the torque that can be generated can be kept comparatively low. A compact overall construction of the brake actuation unit can be achieved in this way.
Insbesondere kann nach einer weiteren Ausführungsform die Getriebeanordnung mehrstufig ausgebildet sein. Auch dies dient einem kompakten Gesamtaufbau der Bremsbetätigungseinheit. Dabei kann die Getriebeanordnung nach einer weiteren Ausführungsform insbesondere auch wenigstens ein Planetengetriebe aufweisen.In particular, according to a further embodiment, the gear arrangement can be designed in multiple stages. This, too, serves for a compact overall construction of the brake actuation unit. According to a further embodiment, the gear arrangement can in particular also have at least one planetary gear.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass der elektromotorische Antrieb eine Antriebswelle aufweist die orthogonal zur Längsachse des Führungselements ausgerichtet ist. Insbesondere bei Verwendung eines Zahnstangenabschnitts in dem Führungselement, wie es zuvor beschrieben wurde, kann in diesem Fall eine weitere Umsetzung der Drehrichtung der Antriebswelle, beispielsweise durch ein Stirnradgetriebe, entfallen, was den Gesamtaufbau der Bremsbetätigungseinheit vereinfacht.According to a further embodiment it is further provided that the electromotive drive has a drive shaft which is oriented orthogonally to the longitudinal axis of the guide element. Particularly when using a rack section in the guide element, as described above, in this case a further conversion of the direction of rotation of the drive shaft, for example by means of a spur gear, can be dispensed with, which simplifies the overall structure of the brake actuation unit.
Die Stabilität und die Kompaktheit der Bremsbetätigungseinheit nach einer weiteren Ausführungsform ferner dadurch verbessert werden, dass der elektromotorische Antrieb zumindest teilweise in einem Gehäuse angeordnet, wobei das Gehäuse eine Führung für das Führungselement aufweist. Das Gehäuse des elektromotorischen Antriebs erfüllt demnach eine Doppelfunktion, da es gleichzeitig die Führung des Führungselements ausbildet.According to a further embodiment, the stability and compactness of the brake actuation unit are further improved in that the electromotive drive is at least partially arranged in a housing, the housing having a guide for the guide element. The housing of the electromotive drive therefore fulfills a double function, since it simultaneously forms the guide for the guide element.
Ferner ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das Gehäuse eine Lagerung aufweist, in der der Pedalhebels schwenkbar gelagert ist. Demnach dient das Gehäuse nunmehr als Gehäuse für den elektromotorischen Antrieb, als Führung für das Führungselements und als Lagerung für den Pedalhebels, was die Stabilität und Kompaktheit der Bremsbetätigungseinheit weiter verbessert.Furthermore, according to a further embodiment, it is provided that the housing has a mounting in which the pedal lever is pivotably mounted. Accordingly, the housing now serves as a housing for the electric motor drive, as a guide for the guide element and as a bearing for the pedal lever, which further improves the stability and compactness of the brake actuation unit.
Neben den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, bei denen der elektromotorische Antrieb über ein Getriebe direkt mit dem Führungselement verbunden ist, ist nach einer weiteren Ausführung vom vorgesehen, dass zwischen dem elektromotorischen Antrieb und dem Führungselement eine elastisch deformierbare Kompressionsanordnung angeordnet ist, wobei der elektromotorische Antrieb dazu ausgebildet ist, eine einstellbare Kraft auf die Kompressionsanordnung in Richtung des Führungselements zu bewirken. Bei der elastisch deformierbaren Kompressionsanordnung kann es sich beispielsweise um eine Anordnung von Elastomeren und/oder Federelementen handeln, die dem Aufbau eines klassischen Pedalsimulator nachempfunden sein kann. In diesem Fall wird ein Teil der Kraft-Weg Kennlinie folglich durch die Kompressionsanordnung abgebildet. Der elektromotorische Antrieb kann die so bereitgestellte Kraft-Weg Kennlinie jedoch modulieren, indem eine zusätzliche Kraft auf die Kompressionsanordnung bewirkt wird, die sowohl die von der Kompressionsanordnung bereitgestellte Rückstellkraft auf den Pedalhebel verstärken, als auch vermindern kann.In addition to the embodiments described above, in which the electric motor drive is directly connected to the guide element via a gear, a further embodiment of the provides that an elastically deformable compression arrangement is arranged between the electric motor drive and the guide element, the electric motor drive being designed for this purpose is to cause an adjustable force on the compression assembly in the direction of the guide element. The elastically deformable compression arrangement can, for example, be an arrangement of elastomers and / or spring elements that can be modeled on the structure of a classic pedal simulator. In this case, part of the force-displacement curve is consequently due to the compression arrangement pictured. The electromotive drive can, however, modulate the force-displacement characteristic curve provided in this way in that an additional force is exerted on the compression arrangement, which can both increase and reduce the restoring force on the pedal lever provided by the compression arrangement.
Nach einer hieran anknüpfenden Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass der elektromotorische Antrieb einen Linearaktuator aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Kompressionsanordnung entlang der Längsachse des Führungselements zu verschieben. Unter einem „Linearaktuator“ ist dabei eine mechanische Anordnung zu verstehen, die eine Rotationsbewegung eines Antriebs, bspw. eines Elektromotors in eine Linearverschiebung eines Elements umsetzt. Hierzu kann beispielsweise die Antriebswelle eines Elektromotors so mit einem Rotations-Translationsgetriebe verbunden werden, dass ein längsverschieblich gelagertes Element des Linearaktuators bei einer Rotation der Antriebswelle entlang eines linearen Verschiebeweges verschoben wird. Dabei ist üblicherweise die Antriebswelle des Elektromotors parallel zu dem Verschiebeweg ausgerichtet. According to an embodiment linked to this, it is further provided that the electromotive drive has a linear actuator which is designed to move the compression arrangement along the longitudinal axis of the guide element. A “linear actuator” is to be understood as a mechanical arrangement that converts a rotational movement of a drive, for example an electric motor, into a linear displacement of an element. For this purpose, for example, the drive shaft of an electric motor can be connected to a rotation-translation gear so that a longitudinally displaceable element of the linear actuator is displaced along a linear displacement path when the drive shaft rotates. The drive shaft of the electric motor is usually aligned parallel to the displacement path.
Vorzugsweise ist bei dieser Ausführungsform das Führungselement so mit der Kompressionsanordnung verbunden, dass der Pedalhebel einer Bewegung der Kompressionsanordnung, verursacht durch eine Aktivierung des Linearaktuators, folgt. Hierdurch wird auch ein aktives Verschwenken des Pedalhebels durch den elektromotorischen Antrieb möglich, sodass analog zu den vorstehenden Ausführungen auch bei dieser Variante das Bremspedal aktiv aus dem Fußraum des Fahrzeugs verschwenkt werden kann.In this embodiment, the guide element is preferably connected to the compression arrangement in such a way that the pedal lever follows a movement of the compression arrangement caused by activation of the linear actuator. This also enables the pedal lever to be actively pivoted by the electric motor drive, so that, analogously to the explanations above, the brake pedal can also be actively pivoted out of the footwell of the vehicle in this variant.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Bremsbetätigungseinheit, -
2 schematische Darstellungen unterschiedlicher Betätigungsszenarien der Bremsbetätigungseinheit, -
3 eine perspektivische Darstellung einer Bremsbetätigungseinheit mit einem Untersetzungsgetriebe, -
4 eine perspektivische Darstellung einer Bremsbetätigungseinheit mit einem Planetengetriebe, -
5 eine Detailansicht des Planetengetriebes, und -
6 eine alternative Ausgestaltung der Bremsbetätigungseinheit mit einer elastischen Kompressionsanordnung.
-
1 a schematic representation of a brake actuation unit, -
2 schematic representations of different actuation scenarios for the brake actuation unit, -
3 a perspective view of a brake actuation unit with a reduction gear, -
4th a perspective view of a brake actuation unit with a planetary gear, -
5 a detailed view of the planetary gear, and -
6th an alternative embodiment of the brake actuation unit with an elastic compression arrangement.
Im Folgenden werden einander ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.In the following, similar or identical features are identified with the same reference symbols.
Die
Das Führungselement
Auf der Oberseite des zahnstangenförmigen Abschnitts
Unterhalb des zahnstangenförmigen Abschnitts
Schematisch ist in der
Bei Nutzung sowohl einer magnetischen Sensorvorrichtung
Im Folgenden werden nun mit Bezug auf die
In dem ersten Betriebsmodus, der in
Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass für unterschiedliche Fahrmodi des Fahrzeugs unterschiedliche Kraft-Weg-Kennlinien vorgesehen sind. Beispielsweise kann bei einem sportlichen Fahrmodus vorgesehen sein, dass die Zunahme der Gegenkraft relativ früh und ab diesem Punkt sehr stark erfolgt, während für einen Komfortmodus ein später Druckpunkt und ein vergleichsweise sanftes Ansteigen der Gegenkraft passender ist. Die Wahl der Kraft-Weg-Kennlinie kann dabei mit einem auswählbaren Fahrmodus gekoppelt sein, der bspw. weiterhin auch in das Motormanagement oder die Fahrwerkseinstellungen eingreift.It can also be provided that different force-displacement characteristics are provided for different driving modes of the vehicle. For example, in a sporty driving mode it can be provided that the increase in the counterforce occurs relatively early and from this point very strongly, while a later pressure point and a comparatively gentle increase in the counterforce is more suitable for a comfort mode. The choice of the force-displacement characteristic curve can be coupled with a selectable driving mode which, for example, continues to intervene in the engine management or the chassis settings.
Effektiv wird demnach in der mit Bezug auf
Eine zweite Betriebsart wird im Folgenden mit Bezug auf die
Gleichzeitig kann das Bremspedal
In der
In der hier dargestellten Ausgestaltung wird das Führungselement
Durch Verwendung eines solchen Untersetzungsgetriebes
Die
In der
Die
Ferner ist zwischen der Kompressionsanordnung
Dabei ist vorzugsweise die Anordnung aus Linearaktuator
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