DE3319132A1 - Brake booster for motor vehicles - Google Patents

Abstract

The electric motor of a brake booster for motor vehicles is to be fed by way of a controllable switch element from a voltage source which in the event of overload reduces the power input of the electric motor from a minimum value to an admissible continuous duty value.

Description

Bremskraftverstärker für KraftfahrzeugeBrake boosters for automobiles

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a brake booster for motor vehicles according to the features of the preamble of claim 1.

In der Patentanmeldung P 30 31 643.9 ist ein Bremskraftverstärker dargestellt und beschrieben, bei dem zur Unterstützung der vom Fahrer aufgebrachten Pedalkraft ein Elektromotor eingesetzt ist.In the patent application P 30 31 643.9 is a brake booster shown and described, in which to support the raised by the driver Pedal force an electric motor is used.

Dieser Elektromotor treibt über ein Schneckengetriebe eine als Abtriebselement anzusehende Hülse an, die als erstes Element eines Schraubschubgetriebes mit einer axial in dieser Hülse verschiebbaren Spindel zusammenwirkt. Wird das Bremspedal betätigt, wird bei diesem Bremskraftverstärker eine Kupplung betätigt, die die Drehbewegung der Spindel hemmt, so daß diese sich bei drehender Hülse in Achsrichtung verschiebt und als Stellglied auf einen Hauptbremszylinder der Bremsanlage einwirkt.This electric motor drives a worm gear as an output element to be seen sleeve, which is the first element of a screw drive with a cooperates axially displaceable in this sleeve spindle. Will the brake pedal actuated, a clutch is actuated in this brake booster, which the rotary movement the spindle inhibits so that it moves in the axial direction when the sleeve rotates and acts as an actuator on a master brake cylinder of the brake system.

Ein Bremskraftverstärker dieser Art wird so ausgelegt, daß der zum Blockieren der Räder notwendige Bremsdruck selbst bei einem sehr rauhen Fahrbahnbelag weit unterhalb des Aussteuerdruckes von etwa 150 bar liegt. Unter Aussteuerdruck versteht man dabei den maximalen Druckwert, bis zu dem der Elektromotor als Servoantrieb die Pedalkraft verstärkt. Bei einem elektromotorischen Bremskraftverstärker ist dieser Aussteuerdruck also erreicht, wenn der Motor blockiert und sein maximales Drehmoment aufbr;.ngt.A brake booster of this type is designed so that the for Blocking of the wheels required braking pressure even on a very rough road surface is well below the control pressure of about 150 bar. Under pressure one understands here the maximum pressure value up to which the electric motor acts as a servo drive the pedal force increases. In the case of an electromotive brake booster this control pressure is reached when the motor is blocked and its maximum Torque applied; .ngt.

Bei der praktischen Erprobung eines derart ausgelegten Bremskraftverstärkers hat sich jedoch gezeigt, daß insbesondere kräftige Fahrer in manchen Fällen eine unnötig hohe Kraft auf das Bremspedal ausüben, obwohl die Räder längst blockiert sind und das Fahrzeug sogar zum Stillstand gebracht ist. Es ist also nicht völlig ausgeschlossen, daß auch bei einem solchen Bremst kraftverstärker mit einem leistungsstarken Elektromotor und einem entsprechend hohen Aussteuerdruck dieser Elektromotor blockiert und aufgrund thermischer Uberbeanspruchung zerstört wird.During the practical testing of a brake booster designed in this way However, it has been shown that especially strong drivers in some cases Exert unnecessarily high force on the brake pedal even though the wheels have long been locked and the vehicle has even come to a standstill. So it's not total excluded that even with such a brake booster with a powerful Electric motor and a correspondingly high control pressure this electric motor blocked and is destroyed due to thermal overload.

Aus der DE-OS 26 40 768 ist bereits ein Bremskraftverstärker bekannt, bei dem der Elektromotor bei Stillstand des Kraftfahrzeuges abgeschaltet wird. Dieses Abschalten des Elektromotors nur beeinträchtigt zwar die Verkehrssicherheit unwesentlich, weil selbst an einer Gefällstrecke die zum Halten eines stehenden Fahrzeuges erforderliche Pedalkraft verhältnismäßig gering ist. Allerdings wird dieses Abschalten des Verstärkermotors als unangenehm empfungen, denn am Bremspedal ist ein Ruck bemerkbar, der insbesondere dann sehr deutlich empfunden wird, wenn der Bremsdruck beim Abschalten des Verstärkermotors sehr hoch ist. Andererseits müssen Fahrer, die nur die unter Berücksichtigung der Verstärkungswirkung notwendige Pedalkraft zum Halten des Fahrzeuges aufgebracht haben, die Pedalkraft nach dem Abschalten des ELektromotors erhöhen, wodurch sie unnötigerweise belastet werden.From DE-OS 26 40 768 a brake booster is already known, in which the electric motor is switched off when the motor vehicle is at a standstill. This Switching off the electric motor only negatively affects traffic safety, because even on a downhill slope the necessary to stop a stationary vehicle Pedal force is relatively low. However, this will shut down the booster motor perceived as uncomfortable, because a jolt is noticeable on the brake pedal, in particular is then felt very clearly when the brake pressure when switching off the booster motor is very high. On the other hand, drivers who only take into account the Reinforcement effect applied pedal force to hold the vehicle have to increase the pedal force after switching off the electric motor, which causes them unnecessarily burdened.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektromotorisch angetriebenen Bremskraftverstärker so weiterzubilden, daß einerseits eine Überbeanspruchung des Elektromotors wirksam vermieden wird, daß aber andererseits nicht unnötigerweise zu hohe Pedalkräfte aufgebracht werden müssen.The invention is therefore based on the object of an electric motor developed driven brake booster so that on the one hand an overuse of the electric motor is effectively avoided, but that on the other hand not unnecessarily excessive pedal force has to be applied.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des.Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, the object is achieved with the characterizing features des.Anspruchs 1 solved.

Der Erfindung liegt also die Überlegung zugrunde, daß man eine Zerstörung des Elektromotors nicht nur durch Abschalten, sondern auch durch eine Verringerung der Leistungsaufnahme wirksam verhindern kann. Dabei bleibt eine gewisse Verstärkerwirkung erhalten, die zum Halten eines stillgesetzten Fahrzeuges völlig ausreicht, wenn man die Leistungsaufnahme so weit reduziert, daß über den Verstärkermotor noch der zum Blockieren der Räder notwendige Bremsdruck aufgebaut wird, der bei herkömmlichen Anlagen bei etwa 80 bar liegt.The invention is therefore based on the consideration that one destruction of the electric motor not only by switching it off, but also by reducing it can effectively prevent power consumption. There remains a certain reinforcing effect received, which is completely sufficient to hold a shutdown vehicle, if the power consumption is reduced so far that the booster motor still has the Brake pressure necessary to lock the wheels is built up, which is the case with conventional Systems is around 80 bar.

Das Umschalten des die Leistungsaufnahme reduzierenden Schaltelementes könnte druckabhängig und zeitabhängig derart gesteuert werden, daß dieses SchalteSement seine zweite Schaltstellung einnimmt, wenn während eines bestimmten Zeitraumes ein überhöhter Bremsdruck vorliegt. Die Leistungsaufnahme des Elektromotors soll also beispielsweise reduziert werden, wenn über einen Zeitraum von zwei Minuten ein Bremsdruck in der Größenordnung des Aussteuerdruckes gemessen wird. In diesem Fall muß davon ausgegangen werden, daß der Elektromotor blockiert ist und eine Beschädigung in Kürze nicht völlig ausgeschlossen ist.Switching over the switching element reducing the power consumption could be controlled as a function of pressure and time will, that this SchalteSement assumes its second switching position if during one Excessive brake pressure is present for a certain period of time. The power consumption of the electric motor should therefore be reduced, for example, if over a period of time A brake pressure in the order of magnitude of the control pressure was measured within two minutes will. In this case it must be assumed that the electric motor is blocked and damage cannot be completely ruled out in the near future.

Allerdings variiert der Aussteuerdruck von Anlage zu Anlage aufgrund unvermeidlicher Toleranzen. Deswegen wid gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung das Schaltelement in Abhängigkeit von der Motortemperatur umgesteuert. Dies läßt sich besonders einfach mit einem Thermoschalter verwirklichen, der als Umschalter ausgebildet ist und in der Normalbetriebsstellung den Elektromotor direkt, in seiner anderen Schaltstellung aber über einen Widerstand mit der Spannungsquelle verbindet.However, the control pressure varies from system to system unavoidable tolerances. Therefore, according to a preferred development, the Invention, the switching element reversed depending on the engine temperature. This can be achieved particularly easily with a thermal switch, which as Switch is designed and in the normal operating position the electric motor directly, in its other switch position, however, via a resistor to the voltage source connects.

Natürlich können auch aufwendigere elektronische Schaltungen eingesetzt werden, die etwä den Elektromotor im Taktbetrieb ansteuern, wobei die Umschaltung auf eine geringere Leistungsaufnahme auch in Abhängigkeit vom Motorstrom erfolgen könnte.Of course, more complex electronic circuits can also be used that control the electric motor in cycle mode, with the switching to a lower power consumption also depending on the motor current could.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to the in the drawing Embodiment explained in more detail.

Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch einen elektromotorischen Bremskraftverstärker und Fig. 2 ein Schaltbild zur Ansteuerung dieses Elektromotors.They show: FIG. 1 in a schematic representation a section through an electromotive brake booster and FIG. 2 is a circuit diagram for control this electric motor.

Ein nur in Fig. 2 als Schaltsymbol dargestellter Elektromotor 10 treibt eine Schneckenwelle 11 an, die mit einem Schneckenrad 12 kämmt, dessen Drehbewegung über einen Freilauf 13 auf eine Hülse 14 übertragen wird. Diese Hülse 14 kann als Abtriebselement des gesamten Servoantriebs angesehen werden. Außerdem ist diese Hülse ein erstes Element eines Schraubschubgetriebes, dessen zweites Element eine Spindel 15 ist, die in der Hülse 14 axial verschiebbar ist. Die Spindel 15 hat ein Außengewinde mit einer bestimmten Steigung, wobei in den Gewindegängen Kugeln 16 laufen, die an der Hülse 14 abgestützt sind.An electric motor 10, shown only as a circuit symbol in FIG. 2, drives a worm shaft 11 which meshes with a worm wheel 12, the rotational movement of which is transmitted to a sleeve 14 via a freewheel 13. This sleeve 14 can be used as Output element of the entire servo drive can be viewed. Besides, this is Sleeve a first element of a screw thruster, the second element of which is a Spindle 15 is axially displaceable in the sleeve 14. The spindle 15 has a External thread with a certain pitch, with balls 16 in the threads which are supported on the sleeve 14.

Zum Bremskraftverstärker gehört weiter eine insgesamt mit 20 bezeichnete Kupplung, deren erste Hälfte 21 verschiebbar,aber unverdrehbar in einem Gehäuse 17 angeordnet ist. Die zweite Hälfte 22 der Kupplung 20 sitzt drehfest am Ende der Spindel 15. Die beiden Kupplungshälf.ten, die mehrere Reibscheiben enthalten können, werden durch die auf die Stange 24 einwirkende Pedalkraft gegeneinander gepreßt. Da die eine Kupplungshälfte unverdrehbar ist, wird also die Drehbewegung der Spindel 15 gebremst bzw. gehemmt, wenn die Kupplungshälften fest aneinanderliegen.The brake booster also includes one designated as a whole by 20 Coupling, the first half 21 of which is displaceable but non-rotatable in a housing 17 is arranged. The second half 22 of the coupling 20 is non-rotatably seated at the end of the Spindle 15. The two coupling halves, which can contain several friction disks, are pressed against one another by the pedal force acting on the rod 24. Since one half of the coupling cannot rotate, the spindle rotates 15 braked or inhibited when the coupling halves are tight against one another.

Damit kann die Funktionsweise dieses Bremskraftvers.tärkers bereits erläutert werden.This means that the functioning of this brake booster can already be explained.

Wird das erste Element des Schraubschubgetriebes, nämlich die Hülse 14 gedreht und sind die beiden Kupplungshälften 21 und 22 außer Eingriff, kann sich die Spindel 15 mit der Hülse 14 aufgrund der Reibung mitdrehen. Eine axiale Verstellung der Spindel 15 ist dann nicht gegeben. Wird nun aber durch Einwirkung auf das Bremspedal 23 die Kupplung 20 betätigt und damit die Drehbewegung der Spindel 15 gehemmt, schraubt diese sich innerhalb der Hülse 14 in Richtung des Pfeiles A, so daß die Betriebsbremsanlage betätigt wird. Die Spindel 15 ist da-.Becomes the first element of the screw drive, namely the sleeve 14 rotated and the two coupling halves 21 and 22 are disengaged, can the spindle 15 rotates with the sleeve 14 due to the friction. An axial adjustment the spindle 15 is then not given. But is now by acting on the brake pedal 23 actuates the clutch 20 and thus inhibits the rotational movement of the spindle 15, screws this is within the sleeve 14 in the direction of arrow A, so that the service brake system is operated. The spindle 15 is there.

bei als Stellglied für die Bremsanlage anzusehen, die über eine Stange 25 auf den Hauptbremszy-linder der Bremsanlage einwirkt. Das vom Elektromotor 10 aufgebrachte unterstützende Bremsmoment ist dabei umso größer, je größer die vom Fahrer über die Stange 24 aufgebrachte Pedalkraft ist. Läßt diese Pedalkraft nach, wird die Spindel 15 durch eine Druckfeder 26 in die dargestellte Ausgangslage zurückgestellt. Weitere Einzelheiten derartiger Bremskraftverstärker sind in der eingangs erwähnten Patentanmeldung, auf die hier ausdrücklich bezug genommen wird, eingehend beschrieben, so daß sich weitere Hinweise hier erübrigen.to be regarded as an actuator for the braking system that has a rod 25 acts on the main brake cylinder of the brake system. That from the electric motor 10 Applied supporting braking torque is the greater, the greater the from driver is applied via the rod 24 pedal force. Leaves this After pedal force, the spindle 15 is moved by a compression spring 26 into the position shown Starting position postponed. Further details of such brake booster are in the patent application mentioned at the beginning, to which reference is expressly made here is taken, is described in detail, so that further information is not necessary here.

Normalerweise wird die Spindel i5 lediglich gebremst, aber nicht stillgesetzt, wenn der zum Blockieren der Räder notwendige Bremsdruck aufgebaut ist. Der Elektromotor dreht sich dann mit einer reduzierten Drehzahl und wird nicht unzulässig beansprucht. Wirkt jedoch auf die Stange 24 eine sehr hohe Pedalkraft ein, blockiert die Kupplung 20 die Spindel 15 und damit auch den Elektromotor 10.Normally the spindle i5 is only braked, but not stopped, when the brake pressure required to lock the wheels has been built up. The electric motor then rotates at a reduced speed and is not unduly stressed. However, if a very high pedal force acts on the rod 24, the clutch blocks 20 the spindle 15 and thus also the electric motor 10.

Fig. 2 zeigt, daß der Elektromotor 10 aus der Spannungsquelle 50 über ein Schaltelement 51 in Form eines Umschalters gespeist wird. In der gezeigten Normalbetriebsstellung ist der Elektromotor 10 unmittelbar an die Spannungsquelle 50 angeschlossen. In der anderen nicht gezeigten Schaltstellung sdießt dagegen dieses Schaltelement einen Motorbetriebsstromkreis über den Widerstand 52. Damit wird die Leistungsaufnahme des Elektromotors 10 herabgesetzt. Beim konkreten Anwendungsfall nimmt der Elektromotor im Aussteuerpunkt, d.h. im blockierten Zustand einen Strom von etwa 35 Ampere auf, bei dem üblichen Anschluß an eine 12 Volt-Spannungsquelle beträgt also die Leistungsaufnahme etwa 420 Watt. Durch den Widerstand 52 wird nun die wirksame Betriebsspannung für den Elektromotor auf 8 Volt reduziert. Damit beträgt die Stromaufnahme nur noch etwa 24 Ampere und die Leistungsaufnahme lediglich 190 Watt.Fig. 2 shows that the electric motor 10 from the voltage source 50 over a switching element 51 is fed in the form of a changeover switch. In the normal operating position shown the electric motor 10 is connected directly to the voltage source 50. In the other switching position, not shown, however, this switching element sdies one Motor operating circuit across resistor 52. This increases the power consumption of the electric motor 10 is reduced. In the specific application, the electric motor takes at the control point, i.e. in the blocked state, a current of about 35 amperes, with the usual connection to a 12 volt voltage source, the power consumption is thus about 420 watts. Through the resistor 52, the effective operating voltage for the electric motor reduced to 8 volts. This means that the power consumption is only around 24 amps and the power consumption is only 190 watts.

Der Aussteuerpunkt eines derart betriebenen Elektromotors liegt dann bei etwa 80 bar, also bei einem Bremsdruck, der größer ist als der normalerweise zum Blockieren der Räder notwendige Bremsdruck. Eine derart reduzierte Leistungsaufnahme übersteht der Elektromotor schadlos auch über eine längere Betriebszeit.The control point of an electric motor operated in this way is then at around 80 bar, i.e. at a brake pressure that is greater than normal Brake pressure required to lock the wheels. Such a reduced power consumption the electric motor can survive long periods of operation without damage.

Das Schaltelement 51 kann - wie bereits angedeutet - in Abhängigkeit vom Bremsdruck und der Bremszeit oder auch in Abhängigkeit vom Motorbetriebsstrom umgeschaltet werden. Durch Fig. 2 soll jedoch das bevorzugte Ausführungsbeispiel angedeutet werden, bei dem dieses Schaltelement 51 als Thermoschalter ausgebildet ist, also temperaturabhängig arbeitet. Die Thermoschalter sind als Großserienteile preisgünstig erhältlich, so daß die gesamte Schutzschaltung den Bremskraftverstärker nur unwesentlich verteuert.The switching element 51 can - as already indicated - as a function on the braking pressure and the braking time or also depending on the motor operating current be switched. By Fig. 2, however, the preferred embodiment is intended are indicated, in which this switching element 51 is designed as a thermal switch is, so works temperature-dependent. The thermal switches are in mass production inexpensively available, so that the entire protective circuit of the brake booster only marginally expensive.

In Fig. 2 ist angedeutet, daß dieser Thermoschalter eine bewegliche Kontaktbrücke 53 mit einer größeren Ausdehnung in Schaltrichtung aufweist. Damit soll sichergestellt werden, daß auch beim Umschalten dieses Schaltelementes zu jedem Zeitpunkt einer der beiden Festkontakte 54 bzw. 55 mit dieser Kontaktbrücke 53 verbunden ist. Damit wird vermieden, daß während der Umschaltzeit der Elektromotor 10 kurzzeitig spannungslos ist.In Fig. 2 it is indicated that this thermal switch is a movable one Has contact bridge 53 with a larger extent in the switching direction. In order to is to ensure that even when switching this switching element to each Time one of the two fixed contacts 54 and 55 is connected to this contact bridge 53 is. This avoids having the electric motor 10 briefly during the switchover time is dead.

Damit ist auf einfache Art und Weise ein wirksamer Motorschutz geschaffen, der aber die Verstärkerfunktion nicht nachteilig beeinflußt.This creates effective engine protection in a simple manner, but which does not adversely affect the amplifier function.

Claims (8)

Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge Patentansprüche: @ Bremiraftverstärker für Kraftfahrzeuge zur Unterstützung der vom Fahrer aufgebrachten, auf ein Stellglied der Bremsanlage einwirkenden Pedalkraft mit einem von einem Elektromotor angetriebenen Abtriebselement, dessen Drehbewegung über ein Getriebe und eine Kupplung mit einem von der Pedalkraft abhängigen Moment in eine Verstellbewegung des Stellgliedes umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (10) über ein steuerbares Schaltelement (51) aus einer Spannungsquelle (50) gespeist wird, das die Leistungsaufnahme des Elektromotors (10) von einem Maximalwert auf einen zulässigen Dauerbetriebswert herabsetzt.Brake booster for motor vehicles Patent claims: @ Brake force booster for motor vehicles to support the Pedal force acting on an actuator of the brake system with an electric motor driven output element, its rotary movement via a gearbox and a clutch with a moment dependent on the pedal force in an adjustment movement of the actuator is implemented, characterized in that the electric motor (10) via a controllable Switching element (51) is fed from a voltage source (50), which the power consumption of the electric motor (10) from a maximum value to a permissible continuous operating value belittles. 2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (ski) ein Umschalter ist, der in der Normalbetriebsstellung den Elektromotor(10) unmittelbar und in seiner zweiten Schaltstellung über ein die Leistungsaufnahme reduzierendes Element (52) mit der Spannungsquelle (50) verbindet. 2. Brake booster according to claim 1, characterized in that that the switching element (ski) is a switch that is in the normal operating position the electric motor (10) directly and in its second switching position via a die Power consumption reducing element (52) connects to the voltage source (50). 3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (51) bremsdruckabhängig und zeitabhängig derart gesteuert wird, daß es seine zweite Schaltsteilung einnimmt, wenn während eines bestimmten Zeitraumes ein Bremsdruck in der Größe des Aussteuerdruckes vorliegt. 3. Brake booster according to claim 2, characterized in that that the switching element (51) is controlled in such a way as a function of the brake pressure and time is that it takes its second switching division when during a certain Period of time a brake pressure is present in the size of the control pressure. 4. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (51) in Abhängigkeit von dem Betriebsstrom des Motors umgesteuert wird. 4. Brake booster according to claim 2, characterized in that that the switching element (51) reversed depending on the operating current of the motor will. 5. Bremskraftverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (51) in Abhängigkeit von der Temperatur des Elektromotors (10) umgesteuert wird. 5. Brake booster according to claim 2, characterized in that that the switching element (51) as a function of the temperature of the electric motor (10) is reversed. 6. Bremskraftverstärker nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Leistungsaufnahme reduzierende Element ein ohmscher Widerstand (52) ist. 6. Brake booster according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the element reducing the power consumption is an ohmic resistor (52). 7. Bremskraftverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (51) ein Thermoumschalter ist, der in seiner Normalbetriebsstellung den Motor (rlO) direkt und in seiner zweiten Schaltstellung über einen Widerstand (52) mit der Spannungsquelle (50) verbindet. 7. Brake booster according to claim 6, characterized in that that the switching element (51) is a thermal switch, which is in its normal operating position the motor (rlO) directly and in its second switch position via a resistor (52) connects to the voltage source (50). 8. Bremskraftverstärker nach wenigstens einem-der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine bewegliche Kontaktbrücke (53) des Schaltelementes (51) auch während des Umschaltens wenigstens auf einem der beiden zugeordneten Gegenkontakte (54,55) aufliegt. 8. Brake booster according to at least one of the preceding Claims, characterized in that a movable contact bridge (53) of the switching element (51) also during the switchover at least on one of the two associated mating contacts (54,55) rests.