DE3231353C2 - - Google Patents
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- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
- B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
- B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektro-mechanischen
Bremskraftverstärker der in dem Oberbegriff des Anspruches 1
beschriebenen Art.
Nach der DE 27 58 644 A1 ist ein solcher Bremskraftverstärker
bekannt, bei dem der die Verstärkerleistung aufbringende
Elektromotor mit Hilfe eines Schalters, dessen Betätigungs
element am Bremspedal sitzt, erst bei Bremsbetätigung einge
schaltet wird. Die volle Leistung des Elektromotors steht da
her nicht sofort bei Pedalbetätigung, sondern erst nach einer
bestimmten Ansprechzeit zur Bremskraftverstärkung zur Verfü
gung. Diese Ansprechverzögerung ist vor allem bei Notbremsun
gen sehr nachteilig, weil sie zu einer Verlängerung des
Bremsweges führt.
In der DE 26 40 768 A1 ist eine elektro-mechanische
Servo-Einrichtung zur Bremskraftverstärkung beschrieben, bei
der der elektromotorische Antrieb, solange das Fahrzeug in
Bewegung ist, eingeschaltet bleibt. Bei Betätigung des Brems
pedales wird der Elektromotor an das Gestänge der Bremsanlage
angekoppelt. Hierzu ist eine aufwendige Kupplungsanordnung
notwendig. Außerdem hat das ständige Mitlaufen des nur bei
Bremsbetätigung benötigten Elektromotors unter voller Be
triebsspannung einen unnötigen Energieverbrauch, hohen Ver
schleiß und störende Geräusche zur Folge.
Es ist auch schon bekannt (DE 30 31 643 Al), in das Gestänge,
über das die Pedalkraft auf den Bremskraftverstärker übertra
gen wird, einen druckempfindlichen Meßfühler einzufügen, der
bei Bremsbetätigung den Elektromotor einschaltet und mit Hil
fe einer entsprechenden Elektronik in Abhängigkeit von der
auf das Pedal ausgeübten Fußkraft die Höhe der an den
Elektromotor angelegten Spannung steuert. Mit wachsender
Fuß-Pedalkraft steigt die Betriebsspannung an. Der Elektro
motor dreht sich so lange, bis er durch die Gegenkraft des
Bremssystems blockiert ist.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen
elektro-mechanischen Bremkraftverstärker der eingangs ge
nannten Art so zu gestalten, daß er bei geringer Geräuschent
wicklung und langer Lebendauer eine verringerte Ansprechzeit
aufweist, wobei auf einem möglichst geringen Herstellungsaufwand
ebenfalls Wert gelegt wird.
Diese Aufgabe wird durch die kenn
zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der
Elektromotor und die zugehörige Schaltung ist so di
mensioniert, daß im Leerlauf- bzw. Bereitschafts-Schaltzu
stand der Elektromotor einem auf die Lebensdauer der übrigen
Aggregate des Kraftfahrzeuges abgestimmten Verschleiß unter
liegt. Ferner wird darauf geachtet, daß im Leerlauf der
Energieverbrauch niedrig und die Geräuschentwicklung des
ständig mitlaufenden Motors gering sind.
Bei der Bremsbetätigung und somit bei der Umschaltung aus dem
Leerlauf- in den Brems-Schaltzustand steht jedoch in ver
gleichsweise sehr kurzer Zeit bzw. nach minimaler Verzögerung
das volle Drehmoment der Hilfsquelle, nämlich des Elektromo
tors, am Bremszylinder zur Verfügung, weil bei dem Einschal
ten des Leerlaufs bereits die mechanischen und elektrischen
Trägheiten (z. B. Induktivitäten) des Bremsverstärker-Systems
weitgehend überwunden werden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung ist der
Bereitschafts-Schaltzustand der Servo-Energiequelle, nämlich
des Elektromotors, durch die Zündung des Kraftfahrzeuges ge
schaltet. Eine logische Verknüpfung mit anderen Schalt
kriterien ist in Sonderfällen ebenfalls denkbar.
Am einfachsten läßt sich nach einer weiteren Ausführungsart
der Erfindung der Bereitschafts-Schaltzustand durch Einfügung
eines Vorschaltwiderstandes in die Anschlußleitung
zur Batterie entsprechend Anspruch 3 realisieren. Zur Umschaltung in den
Brems-Schaltzustand genügt dann ein Überbrücken bzw. ein
Kurzschließen des Vorschalt-Widerstandes.
Nach Unteranspruch 4 kann als
Widerstand ein elektronisch gesteuerter
Widerstand verwendet werden. Dabei ist im Bereit
schafts-Schaltzustand die an dem elektromotorischen Antrieb
anliegende Versorgungsspannung durch Einfügung eines solchen
Widerstandes auf 20% bis 50% der Betriebsspannung begrenzt.
Nach Anspruch 5 läßt sich dies durch getaktete Spannungsversorgung, z. B.
mit Hilfe eines in Serie und mit variablem Impuls-Pausenver
hältnis zwischen den beiden Einschaltzuständen geschalteten
Transistors, erreichen. Wegen der Eigeninduktivität des
Elektromotors ist in diesem Fall nicht einmal ein Kondensator
zur Glättung, d. h. zur Überbrückung der Impuls-Pausen, erfor
derlich.
Ferner ist es auch möglich, für den elektromotorischen An
trieb einen Nebenschlußmotor mit mehreren Erregerwicklungen
einzusetzen und durch Umschaltung dieser Wicklungen in be
kannter Weise den Übergang vom Leerlauf in den Brems-Schalt
zustand zu verwirklichen. Beispielsweise kann durch Pa
rallelschaltung zweier in Serie geschalteter Erreger-Wick
lungen die Drehzahl eines Nebenschlußmotors erhöht werden.
Wird gemäß einer noch weiteren Ausführungsart der Erfindung
in den Übertragungsweg der Fuß-Pedalkraft auf den me
chanischen Teil des Bremskraftverstärkers ein druckempfind
licher Sensor eingefügt, so läßt sich mit diesem Sensor im
Brems-Schaltzustand die Versorgungsspannung des Elektromotors
und damit das für den Verstärker zur Verfügung stehende Dreh
moment (zusätzlich) steuern. Der Zusammenhang zwischen Pedal
kraft und Versorgungsspannung wird hierbei je nach den spe
ziellen Gegebenheiten linear oder progressiv ansteigend ge
wählt. Auf Ausführungsbeipiele dieser Art beziehen sich die
Unteransprüche 7 bis 9.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
gehen aus der folgenden Beschreibung
der Zeichnung hervor.
Es zeigen in schematisch vereinfachter Darstellung
Fig. 1 eine Ausführungsart des erfindungsgemäßen Brems
kraftverstärkers und
Fig. 2 eine weitere Auführungsart des Bremskraftverstär
kers in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 1.
Nach Fig. 1 besteht ein elektro-mechanischer Bremskraftverstär
ker im wesentlichen aus einem die Verstärkerleistung auf
bringenden elektromotorischen Antrieb (Elektromotor) 1 und einer mechanischen Einrich
tung 2, auf deren Eingangsschubstange 6, die sich in der Darstellung auf
der rechten Seite befindet, die auf das Bremspedal 3 ausge
übte Fußkraft F übertragen wird. Am Ausgang des mechanischen
Teils dieses Bremskraftverstärkers wird eine der Kraft F
proportionale verstärkte Kraft in Richtung des Pfeiles 4
auf die Abtrieb-Schubstange 5 ausgeübt. An diesen Ausgang
wird unmittelbar ein hier nicht dargestellter Bremszylin
der angeschlossen.
Zur Übertragung der Motorkraft des Antriebs 1 auf die Me
chanik 2 und zur Erzeugung der Bremskraftverstärkung sind
mehrere Prinzipien bekannt, die hier wahlweise zur Anwen
dung kommen können. Beispielsweise läßt sich das Drehmo
ment des Motors 1 über ein Ritzel auf ein, Schneckenrad und
von diesem über eine Reibkupplung auf die Abtrieb-Schubstange 5
übertragen, wobei die von der Kupplung übertragbare Kraft
von der auf Schubstange 6 am Eingang des Verstärkers aus
geübten Kraft F abhängig ist.
Die Energiequelle, z. B., der üblicherweise in PKW's einge
baute Bleiakkummulator, und deren Spannung sind mit U B symbolisiert. Durch Ein
schalten der Zündung wird in dem hier beschriebenen Aus
führungsbeispiel der Erfindung der Kontakt s₁ geschlossen
und dadurch der Elektromotor 1 in Lauf gesetzt. Die Höhe
der Versorgungsspannung U V und der zugeführten Energie wird
außer von der Batteriespannung U B noch von dem in Serie ge
schalteten ohmschen Widerstand (Vorschaltwiderstand) R bestimmt, solange Schalter s₂ offen
ist. Durch Schließen des Kontaktes s₁ wird also der Bereit
schafts- oder Leerlauf-Schaltzustand des elektromotorischen
Antriebs 1 hergestellt.
Sobald nun das Bremspedal 3 betätigt wird, schließt Schalter s₂
und überbrückt den Vorwiderstand R. An dem Elektromotor 1
liegt nunmehr die volle Akkumulatorspannung U B, die wegen
des geringen inneren Widerstandes des bei Kraftfahrzeugen
über die Lichtmaschine ständig nachgeladenen Akkumulators
einen hohen Strom ohne Reduzierung der Spannung abzugeben
vermag. Das Schließen des Schalters s₂ führt somit zum Um
schalten des elektromotorischen Antriebs 1 vom Leerlauf-
in den Brems-Schaltzustand.
Anstelle des ohmschen Widerstandes R kann auch eine getak
tete Stromversorgung, z. B. ein mit variablem Impuls-Pau
sen-Verhältnis geschalteter Transistor, eingesetzt werden.
Die Verlustleistung im Leerlauf-Schaltzustand, die in der
Ausführungsart nach Fig. 1 von dem Widerstand R in Wärme um
gesetzt wird, läßt sich auf diese Weise auf ein Minimum re
duzieren.
Ferner ist es in einer nicht gezeigten Ausführungsart der
Erfindung vorgesehen, als elektromotorischen Antrieb einen
Nebenschlußmotor mit mehreren Erregerwicklungen vorzusehen
und über diese je nach Charakteristik des Motors die Um
schaltung aus dem Leerlauf- in den Brems-Schaltzustand
herbeizuführen. Erforderlichenfalls könnte der Schalter s₂
durch einen entsprechenden Umschalter ersetzt werden; der
Schalter s₁ zum Einschalten des Leerlauf-Schaltzustandes
beim Einschalten der Zündung wird dabei weiterhin benötigt.
In der Ausführungsart der Erfindung nach Fig. 2 wurde in
die Schubstange 6 am Eingang des mechanischen Verstärkerteils 2 ein
druckempfindlicher Sensor 7, z. B. ein druckabhängiger elek
trischer Widerstand, eingefügt und über die Doppelleitung 9
elektrisch mit einem Regler 8 verbunden. Die Höhe (des Mit
telwertes) der Versorgungsspannung U V und der dem Elektro
motor 1 zugeführten Energie ist in diesem Fall abhängig
von der auf das Pedal 3 ausgeübten Kraft F, wobei nicht
nur mehrere Schaltzustände, sondern sogar auf den jeweili
gen Motortyp abgestimmte Regelkennlinien realisiert wer
den können. Der Mindestwert der Versorgungsspannung U V ist,
wie in Beispiel nach Fig. 1, durch den Vorwiderstand R
festgelegt, der Maximalwert durch die Batteriespannung U B.
Eine (hier nicht dargestellte) Kombination der Ausführungs
arten nach Fig. 1 und Fig. 2 bzw. die zusätzliche Einfü
gung des Kurzschlußkreises über den Schalter s₂ ist von
Vorteil, wenn z. B. in der Endstellung des Pedals 3, d. h.
bei hoher Fußkraft F, wie sie für Notbremsungen erforderlich
ist, die niederohmige Überbrückung des Vorwiderstandes R
gewährleistet oder wenn andererseits der Sensor 7 erst bei
Pedalbetätigung an den Regler 8 angeschaltet werden soll.
Claims (9)
1. Elektro-mechanischer Bremskraftverstärker, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, bestehend im wesentlichen aus einem
mit Hilfe eines Bremspedals geschalteten elektro
motorischen Antrieb und aus einer mechanischen Übertra
gungseinrichtung mit einem von der Bremspedalkraft beauf
schlagten Eingangselement und einem auf einen Brems
zylinder wirkenden Ausgangselement, wobei auf das Aus
gangselement eine von der Bremspedalkraft abhängige und
durch den elektromotorischen Antrieb verstärkte Kraft
wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der
elektromotorische Antrieb (1) mindestens zwei Einschalt
zustände aufweist, wobei er bei nichtbetätigtem Bremspe
dal (3) in einem Leerlauf- bzw. Bereitschafts-Schaltzu
stand betrieben ist und bei Betätigung des Bremspedals
(3) in einen Brems-Schaltzustand mit erhöhter Leistungs
abgabe geschaltet wird.
2. Elektro-mechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereit
schafts-Schaltzustand durch die Zündung des Kraftfahr
zeuges geschaltet ist.
3. Elektro-mechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Be
reitschafts-Schaltzustand der elektromotorische Antrieb
(1) über einen Vorschaltwiderstand (R) mit der Fahrzeug
batterie (Spannung U B) verbunden ist und daß der Vor
schaltwiderstand (R) bei Bremsbetätigung kurzgeschlossen
ist.
4. Elektro-mechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Be
reitschafts-Schaltzustand die an dem elektromotorischen
Antrieb (1) anliegende Versorgungsspannung (U V) durch
Einfügung eines elektronisch gesteuerten Widerstandes auf
20% bis 50% der Betriebsspannung begrenzt ist.
5. Elektro-mechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch
4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Be
reitschafts-Schaltzutand anliegende Versorgungsspannung
(U V) durch getaktete Spannungsversorgung, z. B. mit Hil
fe eines in Serie und mit variablem Impuls-Pausenverhält
nis zwischen den beiden Einschaltzuständen geschalteten
Transistors, auf 20 bis 50% der Betriebsspannung begrenzt
ist.
6. Elektro-mechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
elektromotorische Antrieb (1) ein Nebenschlußmotor mit
mehreren Erregerwicklungen ist, über die die Umschaltung
von dem Bereitschafts- in den Brems-Schaltzustand erfolgt.
7. Elektro-mechanischer Bremskraftverstärker nach einem der
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die auf das Bremspedal (3) ausgeübte Kraft (F) auf
einen druckempfindlichen Sensor (7) übertragbar ist, der
in Abhängigkeit von der Kraft (F) die Höhe der an den
elektromotorischen Antrieb (1) angelegten Versorgungs
spannung (U V) steuert.
8. Elektro-mechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung
der an den elektromotorischen Antrieb (1) angelegten Ver
sorgungsspannung (U V) annähernd linear zur Kraft (F)
erfolgt.
9. Elektro-mechanischer Bremskraftverstärker nach Anspruch
7, dadurch gekennzeichnet, daß die an den
elektromotorischen Antrieb (1) angelegte Versorgungs
spannung (U V) in Abhängigkeit von der Kraft (F) pro
gressiv ansteigt.
Priority Applications (3)
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