Patent E112

03.02.2009
IP-Portfolio A1

Federentkoppelter elektrohydraulischer Folgebremskraftverstärker

3 Kerninnovationen

Patentansprüche

  1. Bremssystem, einen elektromotorischen Bremskraftverstärker mit einem Elektromotor (11, 12) zum Antrieb eines Hauptbremszylinders oder Tandem-Hauptbremszylinders (5) aufweisend,
  2. wobei der oder die Arbeitsräume des Bremskraftverstärkers über Hydraulikleitungen (6, 7) mit den Radzylindern von Radbremsen (9a-9d) in Verbindung stehen und jeweils einer Radbremse (9a-9d) ein steuerbares Ventil (8a, 8b, 8c, 8d) zugeordnet ist, und dass mittels einer Steuereinrichtung ein Druckaufbau und Druckabbau in den Radbremsen (9a-9d) mittels des Bremskraftverstärkers und der gesteuerten Ventile (8a-8d) gleichzeitig oder nacheinander erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass ​
  3. eine Bremsbetätigungseinrichtung (16, 16a, 14), umfassend ein Bremspedal (16) und eine Übertragungseinrichtung (14), die im normalen Bremsbetrieb kraftunterstützend auf den Kolben (24) des Bremskraftverstärkers wirkt,
  4. wobei die Bremsbetätigungseinrichtung (16, 16a, 14) über mindestens ein Federelement (20, 20b) auf den Kolben (24) des Bremskraftverstärkers wirkt,
  5. wobei das Bremssystem Sensoren (4, 22) zur Bestimmung der Kolbenposition sowie der Position der Bremsbetätigungseinrichtung (16, 16a, 14) aufweist,
  6. wobei die Sensoren (4, 22) zur Erfassung einer aufgrund des Federelements (20, 20b) möglichen Wegdifferenz zwischen Kolben (24) und Bremsbetätigungseinrichtung (16, 16a, 14) angeordnet sind,
  7. und die Steuereinrichtung des Bremssystems in Abhängigkeit der Wegdifferenz den Antrieb des Bremskraftverstärkers ansteuert
  8. wobei bei Nichtbetätigung des Bremspedals (16) eine Feder (17) die Übertragungseinrichtung (14) um einen Leerhub Δs vom Kolben (24) abhebt.

Kurzfassung:
Die Innovation beschreibt ein elektrohydraulisches Fail-Safe-Bremseby-Wire (F-BbW) Bremssystem, bei dem ein vom Fahrer betätigtes Bremspedal über eine gefederte Übertragungseinrichtung vom Kolben des elektromotorisch angetriebenen Bremskraftverstärkers entkoppelt ist; Sensoren messen die Wegdifferenz zwischen Pedal- und Kolbenposition, und die Steuereinheit nutzt diese Differenz, um den Elektromotor bedarfs- und kraftunterstützend anzusteuern, während ein definierter Leerhub das Pedal im Ruhezustand vom Kolben abhebt.

Technische Relevanz
Der Anspruch erfasst genau das Prinzip des elektrohydraulischen Folgebremskraftverstärkers (Federn mit Leerhub + Wegdifferenzsensor + Motorsteuerung auf Basis Differenzwegregelung) und die ventilbasierte Radindividualisierung, um ohne Vakuumpumpe schnelle Druckdynamik, Rekuperations-Blending und Fail-Safe-Fähigkeit bereitzustellen. Das Patent beschreibt den technischen Kern heutiger Premium-e-Booster-Generationen sehr präzise.

Patentansprüche

  1. Verfahren zur Steuerung einer elektromotorischen Bremskraftverstärkung, bei dem der Hauptbremszylinder oderTandem-Hauptbremszylinder (5) von einem Elektromotor (11, 12) angetrieben wird,
  2. wobei eine Bremsbetätigungseinrichtung (16, 16a, 14) im normalen Bremsbetrieb kraftunterstützend auf eine Spindel (13) und/oder einen Kolben (24) des Bremskraftverstärkers wirkt, umfassend die Schritte:
  3. Erfassen eines Kolbenwegs (sK) des Hauptbremszylinders oder Tandem-Hauptbremszylinders (5),wobei der Kolbenweg (sK) über einen Drehwinkelgeber (4) des Elektromotors (11, 12) erfasst wird;​
  4. Erfassen eines Hubs der Bremsbetätigungseinrichtung (16, 16a, 14);​
  5. Bestimmung einer Wegdifferenz (Δh) zwischen Kolben (24) und Bremsbetätigungseinrichtung (16, 16a, 14) auf der Grundlage des erfassten Kolbenwegs (sK) und des erfassten Hubs der Bremsbetätigungseinrichtung (16, 16a, 14);​
  6. Verwendung der Wegdifferenz (Δh) zur Steuerung der elektromotorischen Bremskraftverstärkung
  7. wobei ein Leerhub ds vorgesehen ist, der bei jeder Bremsung überwunden werden muss, bei Nicht-Betätigung des Bremspedals (16) eine Feder (17) die Übertragungseinrichtung (14) um den Leerhub ds vom Kolben (24) abhebt.

Kurzfassung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines elektromotorischen Bremskraftverstärkers, bei dem die Wegdifferenz zwischen dem Kolben des Hauptbremszylinders und der Bremsbetätigungseinrichtung mittels eines Drehwinkelgebers und eines Pedalhubsensors ermittelt und zur präzisen Regelung der kraftunterstützenden Motoransteuerung verwendet wird.

Technische Relevanz
Die technische Relevanz dieser Erfindung liegt in ihrer zentralen Bedeutung für moderne Brake-by-Wire– und elektromechanische Folgebremskraftverstärker–Systeme, insbesondere als Vorstufe oder Bestandteil sogenannter e-Booster-Konzepte. ​

Diese Erfindung stellt einen intelligenten Regelungsansatz für elektromechanisch unterstützte Bremssysteme dar und bildet eine wesentliche Grundlage für moderne e-Booster-Architekturen.

Patentansprüche

  1. Bremssystem,
    • einen elektromotorischen Bremskraftverstärker aufweisend, bei dem der Hauptbremszylinder oder Tandem-Hauptbremszylinder (5) mit einem Kolben (24) über einen Spindelantrieb mit einer Spindel (13) von einem Elektromotor (11, 12) angetrieben ist,
    • wobei der oder die Arbeitsräume des Bremskraftverstärkers über Hydraulikleitungen (6, 7) mit den Radzylindern von Radbremsen (9a –9d) in Verbindung stehen
    • und jeweils einer Radbremse (9a – 9d) ein steuerbares Ventil (8a –8d) zugeordnet ist,
    • und dass mittels einer Steuereinrichtung
      • ein Druckaufbau und Druckabbau in den Radbremsen (9a – 9d) mittels des Bremskraftverstärkers und der gesteuerten Ventile (8a – 8d)
      • gleichzeitig oder nacheinander erfolgt,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass

  • eine Bremsbetätigungseinrichtung (16, 16a, 14)
    • im normalen Bremsbetrieb kraftunterstützend auf einen Kolben (24) des Bremskraftverstärkers wirkt,
  • wobei im ABS-Betrieb
    • die Spindel (13) oder der Kolben (24) die Bremsbetätigungseinrichtung (16, 16a, 14) kraftbeaufschlagt und/oder verstellt
    • und der Kolben (24) des Bremskraftverstärkers zur Einregelung der Radbremsendrücke über den Elektromotor (11,12) vor und zurück verstellt wird,
  • wobei die Bremsbetätigungseinrichtung (16, 16a, 14) über mindestens ein Federelement (20) auf den Kolben (24) des Bremskraftverstärkers wirkt,
  • wobei das Bremssystem Sensoren (4, 22) zur Bestimmung einer Position des Kolbens (24) sowie einer Position der Bremsbetätigungseinrichtung (16, 16a, 14) aufweist,
    • wobei die Sensoren (4, 22) zur Erfassung einer aufgrund des Federelements (20, 20b) möglichen Wegdifferenz zwischen dem Kolben (24) und der Bremsbetätigungseinrichtung (16, 16a, 14) angeordnet sind;
    • wobei im normalen Bremsbetrieb die Steuereinrichtung des Bremssystems in Abhängigkeit der Wegdifferenz den Antrieb des Bremskraftverstärkers ansteuert,
    • wobei im ABS-Betrieb mittels eines Shunts (26) die zum Druck proportionale Stromstärke gemessen wird und die Druckregelung für die Radbremsen (9a – 9d) auf Basis der Stromstärke ohne Verwendung eines Drucksensors erfolgt.

Kurzfassung:
Die Erfindung beschreibt ein elektrohydraulisches Fail Safe Brake-by-Wire (F-BbW) Bremssystem mit elektromotorischem Spindelantrieb, bei dem ein Kolben im Hauptbremszylinder über gezielt angesteuerte Ventile den Druck in den Radbremsen aufbaut oder abbaut, wobei im Normalbetrieb die Pedalkraft unterstützt wird und im ABS-Betrieb der Elektromotor den Kolben aktiv zur Druckregelung bewegt und dabei auch rückwirkend auf die Pedaleinrichtung einwirkt.

Technische Relevanz
Die technische Relevanz dieser Erfindung liegt in ihrer zentralen Bedeutung für elektromechanische Folgebremskraftverstärker-Systeme, insbesondere als Vorstufe oder Bestandteil sogenannter e-Booster-Konzepte. Diese Erfindung stellt einen intelligenten Regelungsansatz für eine einfache Integration einer Bremskraftverstärkung sowie einer ABS-Funktion mit einem sehr einfachen, kostengünstigen Wegsimulator mit Fahrerwunscherfassung über Differenzwegerfassungdar.