ES2602631T3

ES2602631T3 - Servofreno, así como método y dispositivo para su funcionamiento

Info

Publication number: ES2602631T3
Application number: ES10795661.7T
Authority: ES
Inventors: Reinhard Weiberle; Timo Jahnz; Jochen Mayer; Jens Kolarsky
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-02-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2017-02-21
Anticipated expiration: 2030-12-15
Also published as: PL2536605T3; US8899696B2; DE102010001939B4; JP2013519553A; CN102762420B; JP5604531B2; CN102762420A; DE202010017605U1; DE102010001939A1; EP2536605B2; EP2536605B1; WO2011098178A1; US20130047593A1; EP2536605A1; ES2602631T5

Abstract

Método para operar un servofreno regulable (1) de un sistema de frenado de un vehículo a motor, donde el servofreno presenta un elemento de entrada (2) para accionar el sistema de frenado, donde una fuerza del pedal (F_ped 3) que actúa sobre el elemento de entrada (2) es regulada a través del funcionamiento del servofreno regulable (1), caracterizado porque entre el elemento de entrada (2) y un cuerpo amplificador (4) del servofreno regulable se encuentra dispuesto un primer elemento elástico (5), porque entre un elemento de salida (6) del servofreno regulable (1) y un cilindro principal (7) se encuentra dispuesto un segundo elemento elástico (8), y porque la fuerza del pedal (F_ped 3) depende de un efecto del primer y/o del segundo elemento elástico y se regula utilizando al menos una información relativa al primer y/o al segundo efecto, donde puede aplicarse fuerza al elemento de salida (6) a través de un disco de reacción (21) mediante el elemento de entrada (2), así como mediante el cuerpo amplificador (4).

Description

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DESCRIPCION

Servofreno, as! como metodo y dispositivo para su funcionamiento Estado del arte

En un sistema de frenado hidraulico de un vehlculo a motor generalmente un pedal de freno es accionado por el conductor y, eventualmente con la ayuda de un servofreno, un piston es desplazado mecanicamente hacia un cilindro de freno principal, en cuyas salidas se encuentra conectado un generador de energla hidraulica. Debido a ello, llquido se freno se introduce en el generador de energla hidraulica (por ejemplo ESP o ABS), y es conducido hacia los cilindros de freno de las ruedas. All!, el volumen introducido aumenta la presion de frenado y, presionando los forros del freno contra los discos de freno, produce un efecto de frenado. Se conocen diferentes variantes de servofrenos, por ejemplo servofrenos neumaticos, hidraulicos o tambien electromecanicos.

Un servofreno electromecanico de esa clase se conoce por ejemplo por la solicitud DE 102007016136 A1. En ese caso, a partir de una fuerza del pedal aplicada por un conductor, se calcula la fuerza de frenado adicional correspondiente para regular una multiplicacion definida de la fuerza de frenado.

En la solicitud DE 199 50 029 A1 se sugieren un metodo y un dispositivo para multiplicar la fuerza de frenado en un automovil. En este caso, el factor de multiplicacion se modifica al menos en una situacion de funcionamiento, preferentemente al detenerse el vehlculo, en comparacion con el factor de multiplicacion por fuera de esa situacion, donde preferentemente se reduce.

En el documento US 6 007 160 se describe un metodo para activar un servofreno electrohidraulico, de manera que se transmite una sensacion del pedal deseada. El metodo se basa en la determinacion del movimiento del pedal de freno, emitiendo un pulso de control que provoca una aplicacion de presion de un piston multiplicador.

El documento norteamericano US 2009/0261649 A1 hace referencia a un servofreno, cuya sensacion del pedal se transmite debido a que un dispositivo de control de presion se encuentra dispuesto entre el servofreno y el cilindro de freno de las ruedas.

El documento norteamericano US 2011/0178687 A1 hace referencia a un servofreno que presenta un area de salto (jump -in), en donde el valor de equilibrio del servofreno es ajustado a traves de activacion.

La publicacion DE 103 19 663 hace referencia a un sistema de frenado para un vehlculo a motor, el cual comprende un sistema de frenado de servicio hidraulico y un sistema de frenado de servicio electrico con frenos de ruedas a los cuales se aplica presion de frenado al ser accionado un pedal de freno. Para mantener invariable el comportamiento de frenado del vehlculo en el caso de una modification de la distribution de la fuerza de frenado entre el sistema de frenado de servicio hidraulico y el sistema de frenado de servicio electrico, se sugiere proporcionar un dispositivo de control que se encuentre en condiciones de variar la distribucion de la fuerza de frenado, equipando el sistema de frenado de servicio hidraulico con un modulador de la presion de frenado que es activado por el dispositivo de control y que, en funcion de la activacion a traves del dispositivo de control, pueda provocar una multiplicacion variable de la fuerza de frenado.

Los simuladores de recorrido del pedal se conocen por ejemplo por el documento 'Kraftfahrtechnisches Taschenbuch' (Edition 25, BOSCH, editorial Vieweg Verlag ISBN 3528238763). En un freno electrohidraulico, estos forman parte de una unidad de accionamiento, posibilitando un perfil de fuerza-recorrido adecuado y una amortiguacion adecuada del pedal de freno. De este modo, al frenar con un freno electrohidraulico, el conductor tiene la misma sensacion de frenado que en el caso de un sistema de frenado disenado de modo convencional.

Descripcion de la invencion

La presente invention hace referencia a un servofreno regulable, as! como a un metodo para operarlo y a un dispositivo para activar el servofreno regulable. De acuerdo con el metodo conforme a la invencion, segun la revindication independiente 1, el servofreno regulable forma parte de un sistema de frenado de un vehlculo a motor y presenta un elemento de entrada para accionar el sistema de frenado. El servofreno regulable es operado de manera que una fuerza del pedal que actua sobre el elemento de entrada es regulada a traves del funcionamiento del servofreno regulable. De manera ventajosa, gracias a ello es posible regular la fuerza del pedal, es decir, la fuerza que debe aplicar el conductor para mantener el pedal en una position de accionamiento. Un conductor, al accionar el pedal de freno, espera siempre una fuerza del pedal correspondiente a la posicion de accionamiento; donde se habla tambien de una curva caracterlstica del pedal. A traves del metodo de acuerdo con la invencion, de manera ventajosa, la curva caracterlstica del pedal puede regularse mediante el servofreno regulable. En este contexto, el concepto regulable puede abarcar tambien el concepto controlable. En la presente invencion es posible controlar tanto el servofreno, como tambien regular el mismo mediante variables relevantes para el control.

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En un perfeccionamiento ventajoso, el servofreno regulable presenta un servofreno y un elemento de salida. Mediante el elemento de salida una fuerza se aplica a un cilindro principal. El cilindro principal consiste en un elemento de transformation de fuerza-presion, tal como puede hallarse en muchos sistemas de frenado hidraulicos, por ejemplo en forma de un cilindro principal, o tambien como un cilindro de freno principal en tandem. El servofreno regulable, en el metodo de acuerdo con la invention, presenta un primer elemento elastico, as! como un segundo elemento elastico. El primer elemento elastico esta dispuesto entre el elemento de entrada y el cuerpo amplificador. El segundo elemento elastico esta dispuesto entre el elemento de salida y el cilindro principal. En el metodo de acuerdo con la invencion, los respectivos efectos del primer y/o del segundo elemento elastico se consideran con respecto a la fuerza del pedal, ya que la fuerza del pedal depende del efecto del primer y/o del segundo elemento elastico. El primer y/o el segundo elemento elastico debe considerarse con respecto a la fuerza del pedal, ya que los mismos contribuyen a la fuerza del pedal. Si durante un accionamiento del sistema de frenado el primer y/o el segundo elemento elastico se deforma o se comprime mediante el elemento de entrada, entonces eso conduce a una fuerza de efecto retroactivo, opuesta a la direction de deformation o de compresion del elemento elastico. La fuerza del pedal se regula utilizando al menos una information referida al primer y/o al segundo efecto. La information mencionada se entiende como una o varias variables que representan el efecto que se encuentra presente del primer y/o del segundo elemento elastico. La informacion puede determinarse mediante sensores o variables de funcionamiento del servofreno y/o del sistema de frenado hidraulico. Como un ejemplo no restrictivo pueden indicarse aqul por ejemplo la compresion elastica y la constante elastica. En base a ello puede determinarse una fuerza, donde esa fuerza se trata del efecto que se encuentra presente, del elemento elastico, o sea del resorte. Esa informacion relativa al primer y/o al segundo efecto puede utilizarse entonces para regular la fuerza del pedal a traves del funcionamiento del servofreno. En el metodo segun la invencion, la informacion puede ser procesada posteriormente mediante un dispositivo de control para una utilization posterior.

En el metodo de acuerdo con la invencion se preve ademas que el servofreno presente un recorrido en vaclo entre el elemento de entrada y el elemento de salida, donde ese recorrido en vaclo depende de un modo de funcionamiento del servofreno. En base al modo de funcionamiento del servofreno que respectivamente se encuentra presente puede determinarse si el recorrido en vaclo se encuentra presente o si se ha superado. Si el recorrido en vaclo se encuentra presente, entonces el servofreno es operado segun su curva caracterlstica original. En ese caso, la fuerza del pedal depende solamente del efecto del primer elemento elastico. En particular, de acuerdo con lo indicado en las reivindicaciones, la fuerza del pedal se relaciona con una fuerza F_spring1. De este modo, en el caso de un dimensionamiento adecuado del elemento elastico/del resorte que genera el efecto retroactivo solo al encontrarse presente el recorrido en vaclo, es decir, la fuerza del pedal, se reproduce un comportamiento que el conductor conoce por ejemplo por un servofreno neumatico segun el estado del arte. En el caso de que se encuentre presente un recorrido en vaclo el conductor percibe tambien solo fuerzas elasticas. Ese modo de funcionamiento y la curva caracterlstica del pedal que se presenta en ese modo de funcionamiento son muy importantes para la curva caracterlstica del pedal de freno, la cual se compone por ejemplo de un primer modo de funcionamiento, en donde el recorrido en vaclo aun se encuentra presente, as! como de un segundo modo de funcionamiento que puede seguir al primer modo de funcionamiento, con un recorrido en vaclo superado. En otra variante del metodo de acuerdo con la invencion se preve que el servofreno se encuentre en un modo de funcionamiento, en donde el recorrido en vaclo entre el elemento de entrada y el elemento de salida ha sido superado. Se preve ademas que el servofreno pueda aplicar una fuerza de apoyo que actua sobre un elemento de salida. En ese modo de funcionamiento, el servofreno es operado de manera que la fuerza del pedal se regula a traves de la regulation de la fuerza de apoyo. En otra variante del metodo de acuerdo con la invencion se preve que la fuerza de apoyo del servofreno se regule de manera que la fuerza del pedal asuma un valor predeterminado. De este modo, mediante el servofreno puede regularse un valor predeterminado para la fuerza del pedal, el cual por ejemplo puede almacenarse en un dispositivo de control. Se preve ademas que el valor predeterminado para la fuerza del pedal dependa de un recorrido de desplazamiento del elemento de entrada. Un recorrido de desplazamiento de esa clase del elemento de entrada puede ser regulado mediante una posicion de accionamiento del pedal de frenado, predeterminada por el conductor. De este modo, el valor predeterminado para la fuerza del pedal depende de forma fija de una posicion de accionamiento, conduciendo de este modo a una curva caracterlstica del pedal. La fuerza del pedal y el recorrido de desplazamiento pueden estar relacionados uno con otro en forma de una curva caracterlstica, as! como pueden estar predeterminados y/o almacenados. De este modo, predeterminando una curva caracterlstica puede predeterminarse la curva caracterlstica del pedal. Una curva caracterlstica del pedal variable o predeterminable ofrece la ventaja de que es posible por ejemplo una selection por parte del conductor o tambien una seleccion automatica de una curva caracterlstica adecuada a la situation de manejo actual, por ejemplo en el caso del descenso de una montana, en el caso de un tramo con muchas curvas o al conducir como deporte.

Se preve ademas operar el servofreno regulable en un sistema de frenado parcial hidraulico. El sistema de frenado parcial hidraulico forma parte de un sistema de frenado total que, junto con el sistema de frenado parcial hidraulico, presenta un sistema de frenado parcial adicional. De este modo, se preve que a traves de la regulacion de la fuerza de apoyo del servofreno se contrarreste una modification de la fuerza del pedal. La modification de la fuerza del pedal es provocada por la adaptation de un efecto de frenado del sistema de frenado parcial hidraulico a una modificacion de un efecto de frenado del sistema de frenado parcial adicional. Lo mencionado ofrece la ventaja de que la fuerza del pedal no se modifica de manera perceptible, donde en un caso optimo no se modifica en absoluto,

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cuando el efecto de frenado del sistema de frenado adicional y, por tanto del sistema de frenado parcial hidraulico se adapta, lo cual en el caso normal tiene como consecuencia una fuerza del pedal modificada. El objeto de esta reivindicacion posibilita en particular un funcionamiento de un sistema de frenado compuesto por un sistema de frenado hidraulico y por un sistema de frenado regenerativo, los cuales son operados de forma conjunta. Puesto que los sistemas de frenado regenerativos, ante todo el efecto de frenado de los sistemas de frenado regenerativos, pueden depender en alto grado de la velocidad del vehlculo, en el caso de un frenado se modifica el efecto de frenado del sistema de frenado regenerativo. Esa modificacion del efecto de frenado puede contrarrestarse a traves de la adaptacion del efecto de frenado hidraulico, donde en particular puede compensarse. La compensation mencionada puede realizarse a traves del metodo de acuerdo con la invention sin que el conductor lo perciba.

Se preve en particular que la adaptacion del efecto de frenado suceda de manera que se mantenga constante un efecto de frenado total del sistema de frenado parcial hidraulico (13) y del sistema de frenado parcial adicional. De este modo, el conductor no percibe un desplazamiento de la parte relativa de los sistemas de frenado parcial individuales en el efecto de frenado total del sistema de frenado total. Se preve en particular que la adaptacion del efecto de frenado del sistema de frenado parcial hidraulico (13) tenga lugar a traves de una regulation del efecto de frenado independiente de la fuerza del conductor, en particular mediante un dispositivo de adaptacion (19). De este modo, el conductor no debe garantizar por si mismo la adaptacion del modo de frenado hidraulico mediante la adaptacion de la fuerza del conductor, sino que la adaptacion tiene lugar mediante un dispositivo de adaptacion que se encuentra integrado en el sistema de frenado parcial hidraulico o que puede estar conectado al mismo.

De manera ventajosa, el valor predeterminado para la fuerza del pedal en el metodo de acuerdo con la invencion se regula utilizando al menos una information referida a las siguientes variables: el efecto del primer elemento elastico, el efecto del segundo elemento elastico, una fuerza F_hyd, as! como la fuerza de apoyo. De este modo, la fuerza del pedal, de acuerdo con la correlacion indicada, depende de esas variables. De ese modo se consideran todos los efectos, por tanto todas las fuerzas, que contribuyen a la fuerza del pedal, donde puede observarse que a traves de la fuerza de apoyo puede regularse la fuerza del pedal que resulta en base a los mismos. En particular cuando se parte de una situation de funcionamiento en la cual las fuerzas del primer y del segundo elemento elastico estan predeterminadas a traves del conductor mediante el elemento de entrada y cuando la fuerza hidraulica F_hyd esta predeterminada a traves del dispositivo de adaptacion. En un perfeccionamiento ventajoso del metodo de acuerdo con la invencion, en el caso de solamente un efecto de frenado del sistema de frenado adicional a traves de la regulacion de la fuerza de apoyo cada fuerza del pedal puede regularse mas reducida o igual que un valor llmite de la fuerza del pedal, donde el valor llmite, segun la correlation indicada, resulta a partir del efecto del primer elemento elastico y del efecto del segundo elemento elastico. De este modo, el valor llmite puede ser regulado mediante el dimensionamiento de los elementos elasticos, en particular de los resortes.

La presente invencion comprende ademas un dispositivo para activar un servofreno regulable. En una ejecucion ventajosa, la activation sucede de manera que, mediante el servofreno, se regula una fuerza del pedal que actua sobre el elemento de entrada.

Ademas, el dispositivo para activar el servofreno regulable puede funcionar de manera que la regulacion de la fuerza del pedal tenga lugar mediante la utilization del efecto del primer y/o del segundo elemento elastico, donde la fuerza del pedal depende de un efecto del primer y/o del segundo elemento elastico. De este modo, independientemente de la position de accionamiento del elemento de entrada puede considerarse siempre el efecto del primer y/o del segundo elemento elastico que se encuentra presente actualmente, para activar el servofreno.

Otras variantes del dispositivo de acuerdo con la invencion, para activar el servofreno, se indican en las reivindicaciones dependientes.

Otro objeto de la presente invencion consiste en un servofreno regulable con un dispositivo segun una de las reivindicaciones referidas al dispositivo para activar el servofreno, donde el servofreno forma parte de un sistema de frenado de un vehlculo a motor. El servofreno presenta un elemento de entrada para accionar el sistema de frenado y se encuentra en condiciones de aplicar una fuerza de apoyo que actua sobre un elemento de salida del servofreno.

Figuras

La figura 1, de manera esquematica, muestra un sistema de frenado hidraulico, en donde se utiliza el metodo de acuerdo con la invencion para operar un servofreno. En la posicion de accionamiento que se muestra aqul aun se encuentra presente un recorrido en vaclo entre el elemento de entrada y el disco de reaction.

La figura 2, de forma esquematica, muestra el sistema representado en la figura 1, donde en este caso el recorrido en vaclo entre el elemento de entrada y el disco de reaccion ya ha sido superado.

En la figura 3 se representa el metodo de acuerdo con la invencion para operar un servofreno, en un diagrama de operaciones logicas.

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Formas de ejecucion

El metodo de acuerdo con la invencion se explica mediante un sistema de frenado. El sistema de frenado mencionado se compone de al menos dos sistemas de frenado parciales que, independientemente uno de otro, pueden producir un efecto de frenado para frenar un vehlculo a motor. Uno de esos sistemas de frenado parciales puede tratarse de un sistema de frenado parcial hidraulico 13. Tal como se representa en la figura 1, el sistema de frenado parcial hidraulico 13, entre otros, puede presentar los siguientes componentes: un servofreno 1, un dispositivo de control para el sistema de frenado hidraulico 16, un cilindro de freno principal 7 representado como un cilindro de freno principal en tandem 7, un sistema de control de frenado, por ejemplo un grupo hidraulico ESP o ABS, as! como al menos un freno de rueda, incluyendo una conduccion 18. Ademas, el sistema de frenado parcial hidraulico puede presentar una unidad de adaptacion 19 que puede extraer y/o agregar volumen de llquido de frenos al sistema de frenado, independientemente del conductor. De este modo, la presion de frenado en el sistema de frenado puede adaptarse a traves de la unidad de adaptacion 19.

A continuacion se abordaran las partes del sistema de frenado parcial hidraulico, mencionadas anteriormente. En la figura 1, el servofreno 1 se representa como un servofreno electromecanico. Sin embargo, la invencion no se limita a esa clase de multiplicacion. La utilizacion de un servofreno de vaclo o de un servofreno hidraulico tambien es posible. El servofreno electromecanico 1 comprende un elemento de entrada 2 para receptar el deseo de frenado del conductor. El elemento de entrada 2, a modo de ejemplo, puede estar acoplado a un pedal de freno (no ilustrado) o a una palanca de freno, mediante la cual el conductor del vehlculo aplica una fuerza de frenado. Se proporciona un dispositivo sensor 20 para determinar un recorrido de desplazamiento 12 del elemento de entrada. Si el conductor desplaza el elemento de entrada en la direccion de accionamiento (hacia la izquierda en la figura 1), entonces este, mediante un disco de reaccion 21, puede aplicar fuerza a un elemento de salida 14, 6; aplicando con ello una fuerza sobre un piston de entrada 22 del cilindro de freno principal en tandem. A modo de ejemplo, el elemento de salida 6, 14 puede presentar para ello un vastago del piston 14 que se encuentra acoplado al piston de entrada 22 del cilindro de freno principal en tandem 7. El disco de reaccion 21 se encuentra apoyado o tambien conectado de forma fija a una pieza gula 6 del elemento de salida 6, 14. Entre el disco de reaccion 21 y el elemento de entrada 2 puede proporcionarse un recorrido en vaclo 10 que debe ser superado en el caso de una transmision de fuerzas desde el conductor, mediante el elemento de entrada 2, hacia el elemento de salida 6, 14. En la figura 2, en la referencia 101, puede observarse un estado de accionamiento en donde el recorrido en vaclo ha sido superado. En dicha figura los elementos identicos no se marcan nuevamente.

De manera adicional con respecto a la fuerza del conductor, al elemento de salida 6, 14 se puede aplicar una fuerza de apoyo F_sup 9 del servofreno electromecanico 1. Para esto, un movimiento de rotacion de un motor electrico, mediante una barra 24 y un mecanismo de transmision de rotacion - traslacion 25, se convierte en un movimiento de traslacion de una carcasa del amplificador 26. La ejecucion de este servofreno electromecanico debe considerarse solamente como un ejemplo, donde igualmente son posibles otras clases de accionamientos, como por ejemplo una transmision por correas, engranajes helicoidales, accionamientos de husillo, donde la enumeracion no es exhaustiva. Si el motor electrico 23 es accionado, entonces la carcasa del amplificador 26 se desplaza en la direccion de accionamiento del cilindro de freno principal en tandem 7, donde esa direccion coincide con la direccion de accionamiento del elemento de entrada 2. La carcasa del amplificador 26 comprende un cuerpo amplificador 4 que, mediante un tope 27, transmite el movimiento de traslacion de la carcasa del amplificador 26 hacia el cuerpo amplificador 4. En direccion axial, el cuerpo amplificador 4 presenta dos aberturas centricas que, por una parte, comprenden el elemento de entrada 2 y, por otra parte, la pieza gula 6 del elemento de salida 6, 14. De este modo, el elemento de entrada 2 y la pieza gula 6, pueden estar montadas por ejemplo de forma deslizante. El disco de reaccion se encuentra en un area externa, con ello en direccion axial, entre la pieza gula 6 y el cuerpo amplificador 4. Si el disco de reaccion 21 se apoya en el cuerpo amplificador 4 en esa area externa o si se encuentra en contacto de forma permanente, entonces la fuerza de apoyo F_support, la cual es aplicada por el servofreno electromecanico 1, puede ser transmitida hacia el elemento de salida 6, 14 mediante el disco de reaccion, en particular mediante su area externa. La fuerza del conductor 6, 14 puede ser transmitida hacia el elemento de salida 6, 14 mediante un area interna del disco de reaccion. Para ello, tal como se ha mencionado, el recorrido en vaclo 10 debe haber sido superado.

El elemento de entrada 2 presenta una conformacion 28 en la cual se apoya un elemento elastico 5. La conformacion puede proporcionarse por ejemplo en forma de una conformacion anular. Igualmente es posible colocar en el elemento de entrada un punto de apoyo / una superficie de apoyo como componente adicional. El elemento elastico puede proporcionarse por ejemplo en forma de un resorte. Eventualmente es posible una pretension del resorte. El otro lado del elemento elastico 5, el cual se aparta de la conformacion 28, se apoya en el cuerpo amplificador 4, donde dicho elemento se trata en particular del resorte 5. Si el resorte 5 es comprimido en la direccion del cuerpo amplificador a traves del desplazamiento del elemento de entrada 2, entonces eso conduce a una fuerza de recuperacion 11, orientada en contra del desplazamiento. Entre la pieza gula 6 y el cilindro principal en tandem 7 se encuentra colocado un segundo elemento elastico 8 que se apoya sobre un lado en el cilindro principal en tandem y sobre el otro lado en la pieza gula 6. En el caso de un desplazamiento del elemento de salida 6, 14 en direccion del cilindro principal en tandem, el segundo elemento elastico se comprime, lo cual tambien conduce a una fuerza de recuperacion opuesta al desplazamiento. El segundo elemento elastico puede ser

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igualmente un resorte, eventualmente con una pretension. En ambos resortes no se requiere de forma obligatoria una curva caracteristica lineal. Tanto el primer resorte 5 como tambien el segundo resorte 8 pueden presentar una curva caracteristica del resorte no lineal. No es obligatorio que los resortes esten colocados directamente en los puntos de contacto mencionados, tal como se representa en la figura 1; tambien es posible una colocacion a una distancia fija en puntos que se desplazan con el cuerpo amplificador 4, asi como con el elemento de salida 6, 14. Igualmente es posible tambien una fijacion de los resortes con medios adecuados para la fijacion en lugar de una colocacion. Tambien es posible que los resortes 5, 8 esten fijados en un lado, que en el otro lado esten sueltos y que se coloquen solo a distancias relativas determinadas de los puntos de contacto.

Para controlar / regular el servofreno se proporciona un dispositivo de control 16 que, a modo de ejemplo, controla el servofreno electromecanico mediante senales del dispositivo sensor 20, asi como mediante senales del motor 23. La utilizacion de otros sensores naturalmente tambien es posible, por ejemplo la utilizacion de un sensor de desplazamiento diferencial para determinar la desviacion relativa entre el elemento de entrada 2 y el cuerpo amplificador 4, o la utilizacion de un sensor de fuerza para determinar la fuerza del conductor. A traves de la activacion del servofreno es posible regular la fuerza de apoyo. De este modo, el servofreno debe entenderse como un amplificador con multiplicacion variable, es decir, con una relacion variable de la fuerza del conductor con respecto a la fuerza de apoyo. Del mismo modo, por ejemplo, la multiplicacion puede adecuarse a la situacion de manejo o, en funcion de otras variables, puede ser almacenada en forma de una curva caracteristica en el dispositivo de control del servofreno. En particular, las otras variables de esa clase pueden ser el recorrido de desplazamiento 12 o el efecto de frenado de otro sistema de frenado, por ejemplo de un sistema de frenado parcial regenerativo del vehiculo. El dispositivo de control 16 del servofreno no debe proporcionarse separado en el vehiculo, igualmente puede formar parte de un dispositivo de control para el sistema de frenado en su totalidad o para el vehiculo en su totalidad.

El cilindro de freno principal 7 se utiliza para absorber la fuerza de accionamiento que es aplicada por el servofreno 1 y/o por el conductor. La representacion como cilindro de freno principal en tandem (con dos pistones y dos camaras) es una de varias posibilidades de ejecucion del cilindro de freno principal. En el caso mostrado, el cilindro de freno principal presenta dos conexiones hacia un deposito para liquido hidraulico (no ilustrado), asi como dos salidas para iiquido hidraulico 29 que conducen a circuitos de frenos conectados. A traves de la fuerza de accionamiento que es aplicada por el servofreno y el conductor, el primer piston 22 del cilindro de freno principal es desplazado en la direccion de accionamiento (hacia la izquierda en la figura 1), lo cual conduce a que el liquido hidraulico sea desplazado desde la primera camara, a traves de la primera salida, en la direccion del circuito de frenos conectado. Un accionamiento de esa clase implica un desplazamiento del segundo piston 31, debido a lo cual igualmente Kquido hidraulico es desplazado desde la segunda camara 32 en la direccion del segundo circuito de frenos. La introduccion de Kquido hidraulico en el circuito de frenos conduce a un aumento de la presion en los frenos de ruedas 18 que se encuentran conectados al circuito de frenos, produciendo de este modo un efecto de frenado. Los frenos de ruedas 18 se representan aqui de forma esquematica como elementos p-V, en los cuales una absorcion del volumen V conduce a una presion p resultante. Esos elementos no solo comprenden los frenos de ruedas sino igualmente las lineas de alimentacion hacia los frenos de ruedas. Cada uno de los elementos 18 aqui mostrados puede comprender varios frenos de ruedas, por ejemplo todos los frenos de ruedas de un eje del vehiculo.

Entre los frenos de ruedas 18 y el cilindro principal en tandem 7 puede proporcionarse un sistema de regulacion de la presion de frenado y/o un sistema de deslizamiento de frenado, por ejemplo un generador de energia hidraulica ESP- / ABS, el cual no se abordara aqui en detalle.

Ademas, el sistema de frenado parcial hidraulico puede presentar una unidad de adaptation 19 que puede extraer y/o agregar volumen de Kquido de frenos al sistema de frenado, independientemente del conductor. De este modo, la presion de frenado en el sistema de frenado puede adaptarse a traves de la unidad de adaptacion 19. Una unidad de adaptacion de esa clase puede tratarse por ejemplo de una disposition de cilindro piston con un elemento de ajuste, o de un acumulador hidraulico, en el cual o desde el cual puede alojarse/emitirse el volumen de liquido hidraulico.

Una presion predominante en las camaras del cilindro de freno principal despues del accionamiento del cilindro de freno principal conduce a una fuerza de reaction del sistema de frenado F_hyd, la cual esta orientada en contra de la direccion de accionamiento original. La fuerza de reaccion F_hyd produce un efecto retroactivo al menos de forma proporcional sobre el elemento de entrada 2.

Si se observan las fuerzas descritas anteriormente, las cuales actuan sobre el elemento de entrada 2 y, con ello, sobre el conductor, pueden identificarse las siguientes fuerzas: una fuerza de entrada del conductor, una fuerza de apoyo F_sup 9 del servofreno, la fuerza de recuperation del primer resorte F_spring1 11, la fuerza de recuperation del segundo resorte F_spring2 15, asi como la fuerza de reaccion del sistema de frenado hidraulico F_hyd 15.

Las fuerzas mencionadas pueden resumirse en una fuerza F_ped 3 que actua como efecto retroactivo total sobre el elemento de entrada.

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F_ped = F_spring1 + F_spring2 + F_hyd - F_support

En el caso de una posicion de accionamiento fija del elemento de entrada 2, es decir, en el caso de un recorrido de desplazamiento 12 fijo, al encontrarse regulada o controlada la fuerza de apoyo F_sup se encuentra presente una fuerza de efecto retroactivo F_ped definida. Esa fuerza es la esperada por el conductor cuando lleva el elemento de entrada hacia esa posicion de accionamiento. La correlacion entre F_ped y el recorrido de desplazamiento 12 corresponde a la sensacion del pedal del conductor, a su curva caracterlstica del pedal acostumbrada. Ademas, el conductor espera un efecto de frenado correspondiente a la posicion de accionamiento.

Si se realiza un frenado estrictamente hidraulico, entonces el servofreno es operado segun su curva caracterlstica habitual, la cual predetermina la relacion del recorrido de desplazamiento 12 y la fuerza de apoyo F_sup. Si el sistema de frenado total, junto con el sistema de frenado parcial hidraulico, comprende otro sistema de frenado, por ejemplo regenerativo, entonces en el caso de un frenado combinado con los dos sistemas de frenado parcial resulta un efecto de frenado con un par de frenado total. Si se modifica el efecto de frenado del sistema de frenado regenerativo, entonces el efecto de frenado del sistema de frenado parcial hidraulico debe adaptarse al efecto de frenado del sistema de frenado regenerativo, para que el par de frenado total permanezca constante.

Para garantizar lo mencionado, en el metodo de acuerdo con la invencion el efecto de frenado del sistema de frenado hidraulico se adapta al par de frenado regenerativo a traves del funcionamiento de la unidad de adaptacion, donde a traves de la unidad de adaptacion 19 se puede extraer y/o suministrar volumen de llquido de frenos al sistema de frenado. La adaptacion del efecto de frenado tiene lugar aqul independientemente del conductor, en particular independientemente de una fuerza del conductor. La unidad de adaptacion 19 es operada a traves de un dispositivo de control. A traves de la adaptacion, sin embargo, se modifica la presion en el sistema de frenado. Una modificacion de la presion de esa clase conduce a una fuerza de reaccion modificada F_hyd y, del modo antes mencionado, a un efecto retroactivo F_ped modificado. El conductor, el cual espera un efecto retroactivo F_ped correspondiente al recorrido de desplazamiento y a la fuerza del conductor, puede notar esa modificacion y percibirla como irritante. Por ese motivo, en el metodo de acuerdo con la invencion la fuerza F_ped es regulada a traves de la regulacion de la fuerza de apoyo F_sup.

Para ello, en un primer paso 300 se determina si se encuentra presente una modificacion del efecto de frenado del sistema de frenado parcial regenerativo. A traves del dispositivo de adaptacion, la presion en el sistema de frenado hidraulico se adapta al efecto de frenado del sistema de frenado parcial regenerativo. Si es ese el caso, entonces en un paso 301, el recorrido de desplazamiento del elemento de entrada es detectado por la unidad de sensor 20. A continuacion, en un paso 302, mediante una curva caracterlstica almacenada, se determina la fuerza F_ped,soll que debe ser regulada. En una ramificacion, en el paso 303, se determina si el recorrido en vaclo 10 ha sido superado o no. Si no es ese el caso, entonces en el paso 305, el servofreno es operado del modo acostumbrado mediante su curva caracterlstica original, es decir mediante su correlacion original entre el recorrido de desplazamiento del elemento de entrada y la fuerza de apoyo que debe ser aplicada. En este caso, el efecto retroactivo F_ped resulta solo desde el primer resorte 5, mediante la fuerza de recuperacion F_spring1. El conductor conoce ese comportamiento, no es necesario regular la fuerza F_ped, ni tampoco una modificacion de la fuerza de apoyo F_sup.

No obstante, si en el paso 303 se determina que el recorrido en vaclo ha sido superado, entonces el metodo continua en el paso 304. En el paso 304 se determinan las variables necesarias para determinar las fuerzas que se encuentran presentes en el momento. Con ese fin, informacion que representa de forma directa o indirecta las fuerzas actualmente presentes puede ser suministrada a un dispositivo de control que procesa nuevamente esa informacion, utilizandola para la activacion del servofreno. La informacion es proporcionada por sensores que se encuentran presentes en el sistema de frenado, as! como en componentes individuales del sistema de frenado, o la informacion tambien es deducida a partir de variables de funcionamiento conocidas de los componentes individuales.

De este modo, la fuerza de recuperacion del primer resorte F_spring1 11 y la fuerza de recuperacion del segundo resorte F_spring2 15 pueden determinarse a partir de la respectiva pretension de los resortes, de las respectivas constantes elasticas, as! como del recorrido del resorte que se encuentra presente, por tanto, de la compresion de los resortes. En el caso de una curva caracterlstica lineal del resorte, por ejemplo para la fuerza de recuperacion F_spring1 11 del primer resorte resulta

F_spring1 = F0 + K * s,

donde aqul F0 representa la pretension y s el recorrido de desplazamiento del elemento de entrada. La pretension y la constante elastica pueden estar almacenadas en el dispositivo de control, por parte del software; el recorrido de desplazamiento del elemento de entrada puede determinarse mediante el dispositivo sensor 20.

5

10

15

20

25

30

35

40

Para determinar la fuerza de recuperacion del segundo resorte F_spring2 15, el recorrido del resorte puede calcularse mediante un sensor de la ubicacion del rotor (no ilustrado) del motor 23, con la ayuda de la transmision de la caja de cambios.

En el caso de curvas caracterlsticas del resorte no lineales, para ambos resortes la fuerza de recuperacion puede determinarse a partir de la respectiva curva caracterlstica en el caso de un recorrido del resorte conocido. La curva caracterlstica del resorte no lineal puede ser almacenada en el dispositivo de control, por parte del software; el recorrido del resorte, del modo descrito anteriormente, resulta a partir de datos de funcionamiento del motor, as! como a partir de senales del dispositivo sensor 20.

La fuerza de apoyo F_sup puede determinarse con la ayuda del software de control del motor, del motor electrico 23. El par que se aplica actualmente puede calcularse mediante el controlador del motor, en base a la alimentacion del motor. La fuerza de apoyo resultante se obtiene a partir del grado de efectividad y de la transmision de la caja de cambios.

La fuerza de reaccion F_hyd puede determinarse por dos vlas. Una posibilidad consiste en medir la presion en el generador de energla hidraulica, por ejemplo la presion previa, mediante un sensor en el generador de energla hidraulica ESP. Con la ayuda de esa presion medida, considerando la superficie de la seccion transversal del cilindro principal, resulta la fuerza de reaccion F_hyd. Otra posibilidad consiste en determinar la presion en el sistema de frenado hidraulico a partir de la absorcion de volumen de la unidad de adaptacion 19 en el caso de una curva caracterlstica de presion - volumen conocida del sistema de frenado hidraulico y, partir de ello, determinar la fuerza de reaccion F_hyd del modo descrito en la primera posibilidad.

Para todos los metodos o vlas que se han mencionado cabe senalar que en ningun caso los mismos representan las unicas posibilidades para determinar las fuerzas involucradas. De este modo, tambien es posible determinar las fuerzas directamente mediante sensores de fuerza o, por ejemplo, proporcionar otros sensores de recorrido y/o de presion mediante los cuales pueden ser determinadas las fuerzas.

Si son conocidos los valores para F_spring1, F_spring2, F_sup y F_hyd, entonces en base a ello puede determinarse el efecto retroactivo F_ped que se encuentra presente en el momento. A partir de la diferencia del valor deseado F_ped,soll y del efecto retroactivo F_ped que se encuentra presente, en el paso 306 se determina la fuerza de apoyo que debe ser regulada. La fuerza de apoyo mencionada se regula entonces en el paso 307. De este modo se garantiza que el conductor experimente el efecto retroactivo esperado en el elemento de entrada en esa posicion de accionamiento, independientemente de si se ha frenado de forma puramente hidraulica, puramente regenerativa o con una mezcla de los sistemas de frenado parcial.

Por ejemplo, si se frena de forma puramente regenerativa, entonces el dispositivo de adaptacion se encarga de que la fuerza de reaccion F_hyd sea igual a cero. Para el efecto retroactivo F_ped resulta entonces:

F_ped = F_spring1 + F_spring2 - F_sup.

Puede observarse aqul que, a traves de la regulacion de la fuerza de apoyo, cada efecto retroactivo puede ser regulado entre 0 y un valor maximo F_ped,max = F_spring1 + F_spring2. En esa situacion el servofreno cumple la funcion de un verdadero simulador de pedal. El efecto retroactivo F_ped se basa solo en la fuerza de recuperacion del primer resorte F-spring1 11 y en la fuerza de recuperacion del segundo resorte F_spring2, as! como en la fuerza de apoyo. El modo de funcionamiento del servofreno en situaciones en las cuales F_hyd = 0 o F_hyd es constante puede aplicarse por ejemplo tambien en frenados realizados de otro modo, mediante fuerzas externas, por ejemplo en circuitos de frenos desconectados del cilindro de freno principal, donde en el generador de energla hidraulica se constituye entonces presion. Tambien en esas situaciones, a traves de la regulacion de la fuerza de apoyo, el efecto retroactivo del pedal puede regularse entre 0 y un valor maximo F_ped,max = F_spring1 + F_spring2, del modo antes descrito. Eventualmente debe considerarse una fuerza F_hyd constante.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Metodo para operar un servofreno regulable (1) de un sistema de frenado de un vehlculo a motor, donde el servofreno presenta un elemento de entrada (2) para accionar el sistema de frenado, donde una fuerza del pedal (F_ped 3) que actua sobre el elemento de entrada (2) es regulada a traves del funcionamiento del servofreno regulable (1), caracterizado porque entre el elemento de entrada (2) y un cuerpo amplificador (4) del servofreno regulable se encuentra dispuesto un primer elemento elastico (5), porque entre un elemento de salida (6) del servofreno regulable (1) y un cilindro principal (7) se encuentra dispuesto un segundo elemento elastico (8), y porque la fuerza del pedal (F_ped 3) depende de un efecto del primer y/o del segundo elemento elastico y se regula utilizando al menos una information relativa al primer y/o al segundo efecto, donde puede aplicarse fuerza al elemento de salida (6) a traves de un disco de reaction (21) mediante el elemento de entrada (2), as! como mediante el cuerpo amplificador (4).
2. Metodo segun la reivindicacion 1, donde se proporciona un recorrido en vaclo entre el elemento de entrada (2) y el elemento de salida (6), el cual depende de un modo de funcionamiento del servofreno, caracterizado porque el servofreno regulable (1), al encontrarse presente el recorrido en vaclo (10), es operado segun su curva caracterlstica original.
3. Metodo segun la reivindicacion 2, caracterizado porque la fuerza del pedal F_ped (3) depende del efecto del primer elemento elastico (5), en particular mediante una fuerza F_spring1 (11), segun la correlation: F_ped = F_spring1.
4. Metodo segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 3, donde se proporciona un recorrido en vaclo (10) entre el elemento de entrada y el elemento de salida (6), el cual depende de un modo de funcionamiento del servofreno, donde el servofreno (1) puede aplicar una fuerza de apoyo (F_sup 9) que actua sobre un elemento de salida (6), caracterizado porque al superarse el recorrido en vaclo (101) el servofreno regulable es operado de manera que a traves de la regulation de la fuerza de apoyo (F_sup 9) es regulada la fuerza del pedal (F_ped 3).
5. Metodo segun la reivindicacion 4, caracterizado porque la fuerza de apoyo (F_sup 9), a traves del funcionamiento del servofreno (1), es regulada de manera que la fuerza del pedal (F_ped 3) que actua sobre el elemento de entrada

(2) asume un valor predeterminado.
6. Metodo segun la reivindicacion 5, caracterizado porque el valor predeterminado para la fuerza del pedal (F_ped 3) depende de un recorrido de desplazamiento (12) del elemento de entrada (2), en particular en forma de una curva caracterlstica.
7. Metodo segun al menos una de las reivindicaciones precedentes, donde el servofreno regulable (1) forma parte de un sistema de frenado parcial hidraulico (13) de un sistema de frenado total, donde el sistema de frenado total, junto con el sistema de frenado parcial hidraulico (13), presenta un sistema de frenado parcial adicional, donde el servofreno (1) puede aplicar una fuerza de apoyo (F_sup 9) que actua sobre un elemento de salida (6), caracterizado porque una modification de la fuerza del pedal (F_ped 3) se contrarresta regulando la fuerza de apoyo (F_sup 9), donde la modificacion de la fuerza del pedal (F_ped 3) es provocada por la adaptation de un efecto de frenado del sistema de frenado parcial hidraulico (13) a una modificacion de un efecto de frenado del sistema de frenado parcial adicional.
8. Metodo segun la reivindicacion 7, caracterizado porque la adaptacion del efecto de frenado sucede de manera que se mantiene constante un efecto de frenado total del sistema de frenado parcial hidraulico (13) y del sistema de frenado parcial adicional.
9. Metodo segun la reivindicacion 7 u 8, caracterizado porque la adaptacion del efecto de frenado del sistema de frenado parcial hidraulico (13) tiene lugar a traves de una regulacion del efecto de frenado independiente de la fuerza del conductor, en particular mediante un dispositivo de adaptacion (19).
10. Metodo segun al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el valor predeterminado para la fuerza del pedal F_ped (3) segun la correlacion F_ped = F_spring1 + F_spring2 + F_hyd - F_sup depende del efecto del primer elemento elastico F_spring1 (11), del efecto del segundo elemento elastico (8) F_spring2 (15), de una fuerza F_hyd (15), as! como de la fuerza de apoyo F_sup (9) y es regulado utilizando al menos una informacion referida a esas variables.
11. Metodo segun la reivindicacion 10, caracterizado porque en el caso de solamente un efecto de frenado del sistema de frenado adicional a traves de la regulacion de la fuerza de apoyo F_sup (9) cada fuerza del pedal F_ped

(3) puede regularse mas reducida o igual que un valor llmite de la fuerza del pedal F_ped,max, donde el valor llmite de la fuerza del pedal F_ped,max resulta segun

5

10

15

20

25

F_ped,max = F_spring1 + F_spring2
12. Dispositivo para activar un servofreno regulable (1) que forma parte de un sistema de frenado de un automovil, el cual presenta un elemento de entrada (2) para activar el sistema de frenado, donde el servofreno (1) puede aplicar una fuerza de apoyo (F_sup 9) que actua sobre un elemento de salida (6) del servofreno (1), donde la activacion sucede de manera que, mediante el servofreno, se regula una fuerza del pedal (F_ped 3) que actua sobre el elemento de entrada (2), caracterizado porque entre el elemento de entrada (2) y un cuerpo amplificador (4) del servofreno regulable se encuentra dispuesto un primer elemento elastico (5) y entre el elemento de salida (6) del servofreno regulable (1) y un cilindro principal (7) se encuentra dispuesto un segundo elemento elastico (8), y la activacion sucede de manera que la fuerza del pedal (F_ped 3) depende de un efecto del primer y/o del segundo elemento elastico, donde puede aplicarse fuerza al elemento de salida (6) a traves de un disco de reaccion (21) mediante el elemento de entrada (2), as! como mediante el cuerpo amplificador (4).
13. Dispositivo segun la reivindicacion 12, caracterizado porque entre el elemento de entrada y el elemento de salida (6) se proporciona un recorrido en vaclo (10) que depende de un modo de funcionamiento del servofreno, y la activacion sucede de manera que al ser superado el recorrido en vaclo (101) el servofreno regulable aplica una fuerza de apoyo (F_sup 9) mediante la cual se regula la fuerza del pedal (F_ped 3).
14. Dispositivo segun la reivindicacion 13, caracterizado porque el servofreno regulable (1) forma parte de un sistema de frenado parcial hidraulico (13) de un sistema de frenado total que, junto con el sistema de frenado parcial hidraulico (13) presenta un sistema de frenado adicional, y la activacion sucede de manera que el servofreno aplica una fuerza de apoyo (F_sup 9) que contrarresta una modificacion de la fuerza del pedal (F_ped 3), donde la modificacion de la fuerza del pedal (F_ped 3) es provocada a traves de la adaptacion de un efecto de frenado del sistema de frenado parcial hidraulico (13) a una modificacion de un efecto de frenado del sistema de frenado parcial adicional.
15. Servofreno regulable que forma parte de un sistema de frenado de un vehlculo, el cual presenta un elemento de entrada (2) para accionar el sistema de frenado, donde el servofreno (1) puede aplicar una fuerza de apoyo (F_sup 9) que actua sobre un elemento de salida (6) del servofreno (1), con un dispositivo segun una de las reivindicaciones 12 a 14.