DE3231353C2

DE3231353C2 -

Info

Publication number: DE3231353C2
Application number: DE19823231353
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Phys. 6072 Dreieich De Ostwald
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1982-08-24
Filing date: 1982-08-24
Publication date: 1989-12-21
Also published as: DE3231353A1; GB2125913B; GB8315282D0; GB2125913A; FR2532263B1; FR2532263A1

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

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.