[0001] 本発明は、作動装置、特にブレーキペダル、および制御および調節装置を有するブレーキシステムに関し、制御および調節装置は、作動装置の動きおよび/または位置に基づいて電動駆動装置を制御し、駆動装置はピストンのピストンである。 非油圧トランスミッション装置を介して調整されるシリンダーシステム。これにより、シリンダーの作業スペースに圧力が設定され、作業スペースは圧力ラインを介してホイールブレーキに接続されます。
最先端:
[0002] 最新のブレーキシステムは、ブレーキブースターで構成されています。 H. ホイールブレーキに対応して増加したブレーキトルクでのペダル力の実装と、開いたまたは閉じた制御ループによるブレーキ力調整。 乗用車セクターのいくつかの例外はありますが、油圧ラインはペダル踏力からブレーキ圧を生成するための伝達媒体として使用されます。
[0003] ブレーキブースター(BKV)またはブレーキ力制御と油圧ユニット(HE)のブレーキ力調整との間の構造ユニットへの分割が広く行われています。 この構成は主に、アンチロックブレーキシステム(ABS)、アンチスリップシステム(ASR)、電子安定プログラム(ESP)、または電気油圧ブレーキ(EHB)などのシステムで使用されます。
[0004] 油圧ユニット(HE)は、ソレノイドバルブ、2回路ブレーキシステム用のマルチピストンポンプ、ポンプ駆動用の電気モーター、油圧アキュムレーター、およびいくつかの圧力トランスデューサーで構成されています。 圧力調整は、ブレーキトルクを低減するために、ホイールブレーキから電磁弁を介してリザーバーに圧力媒体が排出され、ポンプによってマスターブレーキシリンダーに送り返され、ペダルの動きを引き起こします。 圧力の上昇と下降の両方がソレノイドバルブによって制御されます。ソレノイドバルブの一部には圧力トランスデューサーが使用されています。 EHBを除いて、ブレーキ力の増幅は、いわゆるブレーキアシスタント機能およびいわゆる制御点の検出のためのスイッチ手段とセンサーを部分的に含むバキュームBKVで行われます。 内燃エンジンは、ガソリンエンジンの真空のエネルギー源として使用されますが、直噴エンジンとして、特に高所では、弱い真空しか提供しません。 機械式または電気式の真空ポンプがディーゼルエンジンで使用されています。 最新のESPシステムは、ソレノイドバルブとポンプを切り替えることにより、追加のブレーキ力ブーストを実現できます。また、BKVが故障した場合は、大きな時定数でブレーキ力ブーストを実現できます。 これらのシステムと機能の説明は、ブレーキマニュアルVieweg Verlag、エディション2003で詳しく説明されています。
[0005] 1980年代半ば、TevesはいわゆるMark IIを使用し、BoschはABS3を使用しました。ABS3は、統合されたユニットとして、ブレーキブースターと油圧BKVによる制御のためのすべてのコンポーネントを含んでいました。 自動車用マニュアルBosch 1986、第20版。 コストの理由から、これらのシステムは、特別な保護車両での使用を除いて、普及していません。 42 V車載ネットワークに関連して集中的に開発された、ホイールブレーキに電気モーターを備えた完全電動ブレーキシステム、いわゆるEMBにも同じことが当てはまります。 追加のコストに加えて、障害発生時にブレーキ回路が確実にブレーキをかけることができるようにするために、エネルギー供給には新しい冗長オンボードネットワークが必要です。
[0006] EMBシステムのタイプには、電気モータードライブを備えたウェッジブレーキも含まれます。 これには、エネルギー要件が低くても冗長なオンボードネットワークが必要です。 ヒステリシスのためにブレーキキャリパーへの統合を必要とする追加の役割が必要なウェッジブレーキの構造的な実装は、現時点では解決されていません。 センサー付き電動ドライブを備えたウェッジブレーキは、過酷な環境条件(ほこり、水、高温)に耐える必要があります。
[0007] BKVとHEのシステム、特にABSからESPの制御および調整機能は非常によく開発されています。 たとえば、電磁弁の圧力制御制御により、ブレーキ圧力の非常に細かい計測が可能になり、これにより可変ブレーキ力調整EBVも可能です。 圧力の低下率は非常に非線形であるため、まだ最適ではありません。 さらに、μジャンプまたは小さな摩擦係数の場合、減圧速度は比較的低いポンプ出力によって決定されるため、制御偏差が大きくなり、ブレーキ距離が失われます。
[0008] ブレーキシステムは、DE 3342552から知られている。 このブレーキシステムでは、ブレーキマスターシリンダーを使用して、ブレーキ回路に直接接続された電気油圧サーボデバイスの出力圧力を参照変数によって決定される値に調整する電子制御および調整デバイスの参照変数として機能する、ペダルに依存する圧力を生成します。 制御装置またはサーボ装置自体が故障した場合、ブレーキ回路の圧力はマスターシリンダーによって生成されます。 通常の操作中にマスターブレーキシリンダーによって生成される参照変数の代わりに、アンチロックブレーキシステムのコンテキストで、または自動車の駆動制御のスリップ制御のコンテキストで生成される参照変数を、電子制御および調整装置、ひいては電気油圧サーボ装置に作用させることができます。 サーボ装置は、電気作動式の油圧ピストンシリンダーユニットを備えており、その作動空間はブレーキ回路に接続されており、そのピストンは電気モーターによって軸方向に調整可能です。 電気モーターの回転運動は、ピストンに接続されたスピンドルを介してピストンの長手方向の運動に変換されます。
[0009] 電気モーターがスピンドルドライブを介してピストンシリンダーシステムのピストンを駆動するブレーキシステムは、WO2004 / 005095 A1から知られている。 ピストンはスピンドルに永久的に連結されているわけではないため、スピンドルが後退するときの最大ピストン速度、つまり最大減圧速度は、ピストンシリンダーシステムの圧縮ばねの強さによって決まります。 ホイールブレーキに設定されるブレーキ圧力は、圧力センサーによって決定されます。この圧力は、ブレーキ圧力制御の制御変数です。
[0010] DE 3723916 A1は、純粋なブレーキブースターに加えて、ABS機能も実装する油圧ブレーキブースターを備えたブレーキシステムを示しています。 ピストンシリンダーシステムとそれぞれのホイールブレーキを接続する圧力ラインには、バルブが1つだけ配置されています。バルブは、ホイールブレーキの圧力を変更するために開き、ホイールブレーキの圧力を維持するために閉じます。 このブレーキ圧力制御では、圧力も制御変数です。
[0011] アンチロック自動車ブレーキシステム用の電子制御可能なブレーキ作動システムは、ドイツ特許第195 00544 A1号から知られており、マスターブレーキシリンダーは、ブレーキペダルによって作動させることができる。 ブレーキペダルの操作経路はセンサーによって決定されます。センサーは、車両のブレーキが直接接続されている、または油圧ラインによって電磁弁を介して接続されているいくつかのブレーキ圧力トランスデューサーを制御するコントロールユニットの入力変数を表します。 油圧ラインのマスターブレーキシリンダーへの接続は、バルブ装置によって遮断できます。 機能の信頼性を高めるために、特に車両の電子機器に電気的な欠陥や故障が発生した場合、マスターシリンダーのピストンを、ブレーキペダルを使用して直接フォールバックレベルで調整し、ホイールブレーキに圧力をかけることができます。このためにバルブデバイスが開かれます。 ブレーキ圧力変換器はそれぞれ、シリンダー内のピストンを調整する電気駆動装置を備えており、圧力センサーによって決定され、制御ユニットに入力変数として供給される圧力がブレーキ回路に確立されます。 このブレーキ圧力制御では、圧力も制御変数です。 同様に機能するブレーキシステムは、DE 4239386 A1から以前に知られている。
[0012] DE 4445975 A1から、自動車のブレーキシステムが知られています。このシステムでは、ホイールブレーキのブレーキ圧力が、ピストンシリンダーシステムの電動モーター駆動ピストンによって調整され、制御量を測定するための圧力センサーもこのブレーキシステムに備えられています。 2/2ウェイバルブは、ホイールブレーキのブレーキ圧を保持するために使用されます。これにより、ピストンシリンダーシステムとホイールブレーキの間の油圧ラインを遮断できます。
[0013] DE 10318401 A1は、ブレーキペダルの位置が走行センサーによって決定され、制御ユニットに送信されるモーター駆動車両ブレーキ装置を開示している。 コントロールユニットは、走行条件とブレーキペダルの位置に応じて、ブレーキ回路に圧力をかけるために使用されるピストンシリンダーシステムの電動ドライブを制御します。 ピストンシリンダーシステムのピストンとブレーキペダルの間に機械的な接続が設けられていないため、フォールバックレベルのブレーキペダルによってホイールブレーキに圧力をかけることはできません。 ホイールブレーキの圧力は、それぞれのホイールブレーキに割り当てられたインレットバルブとアウトレットバルブによって調整されます。
[0014] DE 19936433 A1およびDE 10057557 A1は、ブレーキペダルで電磁駆動により調整可能なマスターブレーキシリンダーのピストンに支持力を加えることができるブレーキシステムを開示しています。 これらのブレーキシステムでも、マスターシリンダー内の圧力は、ブレーキ圧力制御プロセスの制御変数です。
[0015] DE 695 15 272 T2は、ピストン位置がペダル位置の関数として設定されるブレーキシステムを開示している。 ピストン位置は電流を指定することによって設定され、ピストン位置のエラーは適切なセンサーによって検出されます。
[0016] DE 195 00 544 A1に基づくタスクは、改良されたブレーキシステムを提供することです。
[0017] この目的は、請求項1の特徴を備えたブレーキシステムによって有利に達成される。 請求項1に記載のブレーキシステムのさらなる有利な実施形態は、従属請求項の特徴から生じる。
[0018] 本発明によるブレーキシステムは、有利には、それが1つのピストンシリンダユニットのみによって、ブレーキ回路ごとの最小スペースでブレーキ力ブーストおよびサーボ装置を実現することを特徴とする。 ピストンシリンダーユニットは、ブレーキ圧を高めたり、下げたり、ABSやスリップ防止制御を実行したり、停電や駆動装置の故障が発生したりするために使用されます。 これにより、ブレーキブースター(BKV)と制御用の小型で統合された費用効果の高い構造ユニットが得られ、設置スペース、組み立てコスト、追加の油圧および真空接続ラインの節約につながります。 さらに、全長が短いため、 スプリングドームは、正面衝突時のマスターシリンダーとペダルには影響しません。
[0019] センサーシステムとトラベルシミュレーターの有利な機能により、ブレーキバイワイヤー機能などの可変ペダル特性 ブレーキ圧力の増加は、ペダルの操作とは無関係に自由に調整でき、回復可能なブレーキの場合の発電機のブレーキ効果も考慮に入れます。
[0020] さらに、対応する設計では、ペダルがシステムのピストンに直接作用するため、ドライブが故障した場合にブレーキペダルが不利に落下することはありません。 これはまた、ピストンが従来のマスターブレーキシリンダーよりも小さい有効面積を有するので、エネルギー供給が失敗した場合にペダル力がより低くなるという利点ももたらす。 これは、補強が無傷で補強が失敗したときにピストン経路を分離することによって可能です。 ここでは、同じブレーキ効果のペダル力を最大40%削減するギア比ジャンプについて説明します。 電気的接続を含む全体的な労力の削減は、故障率の削減にもつながります。
[0021] 電動ドライブでは、可変圧力増加、特に圧力減少速度を備えた細かいドーズ圧力制御により、ABS / ESP調整の改善も実現できます。 真空の領域で1バール未満の圧力降下も、摩擦係数が最小の機能に必要です。 B.可能であれば氷結。 ブレーキの開始時の圧力の急激な増加。 50ミリ秒未満で0〜100 barを達成できるため、ブレーキ距離が大幅に短縮されます。
[0022] ブレーキブースターおよび制御機能のための2/2方弁の有利な提供により、本発明によるブレーキシステムは、かなり少ないエネルギーしか必要としない。
[0023] 各ブレーキ回路または各ホイールブレーキに関連する駆動装置を備えた別個のピストンシリンダーシステムを提供することも可能である。 2つのピストンがシリンダ内で軸方向に変位可能に配置され、シリンダが油圧で結合され、一方のピストンのみが電気モータによる駆動装置によって機械的に駆動されるピストン・シリンダシステムを使用することも可能である。
[0024] 本発明によるブレーキシステムの様々な構成は、図面を参照して以下により詳細に説明される。
[0025] それを示す:
図。 2つの車輪ブレーキ用のブレーキ回路を備えたブレーキシステムの第1の実施形態。
図。 2:それぞれ2つの車輪ブレーキ用の2つのブレーキ回路用の2つのピストンシリンダーシステムを有するブレーキシステムの第2の実施形態。
図。 3:本発明によるブレーキシステムのための走行シミュレータ。
図。 4:1つのシリンダーと2つのピストンを備えたピストンシリンダーシステム。
図。 5および 図。 5a:作動装置とピストンシリンダーシステム間の接続。
図。 ハウジングを備えた一体型構造ユニットの側面図。
図。 7:ブレーキシステムの特性。
図。 8および 図。 8a:クランクアームを介したピストンドライブ
図。 9:スピンドルによるピストンドライブ
図。 10:ペダル力を重ね合わせたピストン作動
[0026] 図。 図1は、圧力の生成またはブレーキ力のブーストを担当する統合ユニットのセクションを示しています。 ピストンは1になります。 通常のシール2付き。 および3 シリンダーハウジング4内。 特別に設計されたラック 5aを介してピストンに平行。 感情の。 シール2 ピストンチャンバー4′であっても作動するように設計されています。 シール。 このラック 5a 力をピストンの前方の球形の端に伝達します1 。 これには、この時点でカラーボルト 1aがあります。 ラック 5aを介して。 リターンスプリング9付き。 ピストンを開始位置にします。 ここでは、ラックはシリンダーハウジング4aに支えられています。 この外部スプリングは、シリンダーが短く、デッドスペースが少ないという利点があり、換気に有利です。 横方向の力のため、ラックはローラー10にベアリングを備えています。 および11 スライド12付き。 。 図。 図1は、ラックをピストンに平行に配置すると、全長が短くなることを明確に示している。 クラッシュゾーンの外に出るには、構造単位が非常に短い必要があります。 ラックは 図。を通過します。 5aは非常に堅いHプロフィールを示しました。 ローラーの配置は、ラックが最終位置 5bになるように選択されています。 (破線で示されている)曲げ力が最大の場合、オフセット圧力により、曲げ長さが比較的短くなります。 ラックは歯形 5a ‘を介しています。 ギア6 歯車7を介して。 モーターのピニオンから8 駆動。 時定数が小さいこのモーターは、好ましくは、鉄のない巻線を備えたベル型ローターとしてのブラシレスモーター、または好ましくはPCT特許出願PCT / EP2005 / 002440およびPCT / EP2005 / 002441によるモーターである。 これは、出力ステージ21によって使用されます。 できれば、マイクロコントローラー(MC)22からの3つのラインを介して。 制御された。 シャント23はこれを測定します。 電流とセンサー信号24 そして、ローターの位置と、対応するカウンターを介してピストンの位置を示します。 モーター制御に加えて、電流と位置の測定は間接的な圧力測定に使用されます。これは、モータートルクが圧力に比例するためです。 このために、コミッショニング中および操作中に車両にマップを作成する必要があります。このマップでは、ピストンの位置がさまざまな流れの強さに割り当てられます。 次に、動作中、ピストンの位置は、後述するブースター特性に従って接近され、その位置は、特性図に従って特定の圧力に対応する。 位置とエンジントルクが完全に一致しない場合。 B.温度の影響により、マップは操作中に調整されます。 これは、マップが継続的に適応されることを意味します。 出力マップは、ホイールブレーキの圧力-容積特性曲線、エンジンパラメータ、伝達効率、車両の減速度から作成されます。 後者の場合、ペダルの力に比例した車両の減速が実現できるため、ドライバーはさまざまなブレーキ効果に調整する必要がありません。
[0027] ピストン1 行13で生成されます。 2/2ソレノイドバルブ(MV)14を介して生成される対応する圧力。 ホイールブレーキ15に。 または電磁弁MV 16を介して。 ホイールブレーキ17に。 持った。 上記のこの配置にはいくつかの利点がある。 図。のように、2つの安価な小型ソレノイドバルブの代わりに、別のピストンモーターユニットを使用できます。 4が表示されます。 ただし、これはかなりのコスト、重量、設置スペースを意味します。
[0028] 各ブレーキ回路にはピストンモーターユニットを使用するだけで十分です。
[0029] 2番目の利点は、非常に低いエネルギー要件と、パルス動作専用のモーターの設計です。 これは、圧力またはエンジントルクの設定値に達したときにソレノイドバルブが閉じられ、その後、ブレーキペダルで新しい設定値が指定されるまで、モーターは低電流でのみ作動します。 これにより、エネルギー要件または平均出力が非常に小さくなります。 例えば。 従来の設計では、エンジンは時速100 kmからの緊急ブレーキ時に3になります。 大電流を引きます。 本発明によれば、モーターは、ピストン移動のために約0.05秒の電流しか必要とせず、これは1.7%である。 値が電力に関連している場合、従来の場合、車載ネットワークには少なくとも3秒間1000 Wを超える負荷がかかり、提案されたインパルス動作では平均電力が約50 Wしかありません。 乾いた道路でのブレーキング時間が最大10秒の250 km / hからの緊急ブレーキングにより、さらに大きなエネルギー節約が実現します。 ここでは、ストレージコンデンサ27を使用して、車両の電気システムのパルス負荷を軽減できます。 矢印付きの線に従って、他の電気モーターにも使用できる電源で使用できます。
[0030] 圧力ライン13 圧力トランスデューサは、ソレノイドバルブの前または後に使用できます。これらは、最新技術に対応しているため、表示されていません。
[0031] ピストン1 貯蔵容器18からスニファー穴を介して液体で満たされます。 提供されます。 このライン19には電磁弁があります。 スイッチオン。 ピストンが素早く動いて圧力を下げると、シールは3になります。 特に低圧で、貯蔵容器から液体を嗅ぐと、不利であることが知られています。 低圧ソレノイドバルブ19 スイッチがオンになり、貯蔵タンクへの接続が中断されました。 この回路を使用すると、ホイールサークル15で負圧を発生させることもできます。 / 17 非常に小さな摩擦係数zでホイール制御を実現できます。 B.ホイールブレーキでブレーキトルクが発生しないため、ウェットアイスにメリットがあります。 一方、対応する圧力に達せずにピストンがすでに停止しているときに蒸気泡が発生した場合、再スニッフィングを故意に使用できます。 ピストンはソレノイドバルブに応じて制御され、振動するピストンが圧力を高めます。 この関数を使用しない場合は、19を使用できます。 盗聴防止シール3 に使える。
[0032] 電磁弁14 、16 、19 出力ステージ28を経由します。 マイクロコントローラから22 制御された。
[0033] 電源または電気モーターが故障した場合、ピストンはレバー26によって作動します。 アクチュエータが動きます。 これとピストンの間に遊びがあり、ペダルをすばやく踏んだときにモーターがピストンを動かす前に、レバーがピストンに当たらないようにします。

[0034] ABS / ASRを使用した車輪速度と車輪圧力、またはESPを使用したヨーレートと車輪圧力に関する制御機能は、さまざまな出版物に記載されているため、ここでは説明しません。 新しいシステムの主な機能を表

圧力 圧力
関数 電気モーター ホイールブレーキ15 電磁弁14 ホイールブレーキ17 電磁弁15
1 1
あ 建設 0 建設 0
BKV 部分的に通電 P =一定 1 P =一定 1
部分的に通電 解体 0 解体 0
あ 建設 0 建設 0
部分的に通電 P =一定 1 P =一定 0
ブレーキ制御 あ 建設 0 P =一定 1
部分的に通電 解体 0 P =一定 1
部分的に通電 解体 0 解体 0

に示します。

[0035] 部分的な電流の量は、BKVまたはブレーキコントロールで必要な圧力の増減率に依存します。 これには、電気モーターの時定数が非常に小さいことが決定的です。 H. ピストン速度が圧力変化の速度を決定するため、ドライブ全体の小さな移動質量でのトルクの急激な増加とトルクの減少。 さらに、ブレーキ制御には、ピストンの迅速で正確な位置制御が必要です。 急激なトルク減少の場合、ブレーキキャリパーによる圧縮力もサポート効果がありますが、低圧では低くなります。 しかし、正確には、ホイール速度からたとえば B.氷を避けてください。
[0036] ピストン速度が圧力の変化率を決定するため、このコンセプトには、ソレノイドバルブを介した従来の圧力制御よりも決定的な利点があります。 たとえば、圧力低下を決定する出口バルブに小さな差圧がある場合、流量、したがって圧力低下率は低くなります。 すでに述べたように、ピストンユニットは、ソレノイドバルブの有無にかかわらず、ホイールごとに個別に使用できます。 低エネルギー消費の利点を使用するには、電気モーターを高速電磁ブレーキで拡張する必要がありますが、これはより複雑です。 ピストンユニットと2つの電磁弁を備えた実施形態は、設置スペースとコストの点で好ましい。 ただし、制御工学に関しては、一方のホイールの圧力が低下した場合、もう一方のホイールは圧力を増加できないという制限がここで適用されます。 ただし、減圧時間は制御サイクルの圧力上昇時間の約10%未満であるため、この制限は重大な欠点を持ちません。 制御アルゴリズムはそれに応じて適合させる必要があります。 電磁弁が開いてから一定圧力の段階が経過した後、BKV特性曲線または次のように、ホイールブレーキの適切な圧力が割り当てられた電流で電気モーターを励磁する必要があります。 制御サイクルの前回の遮断圧力より20%高い。 あるいは、例えば 車軸または車両の最高ロック圧力よりも20%高い適応圧力レベルも、調整中に設定できます。 ロック圧力は、ホイールが不安定にスリップする圧力です。
[0037] このコンセプトは、制御技術の観点から、圧力低減の新しい可能性も提供します。 制御技術に関しては、圧力の低下とブレーキトルクの低下は、基本的にホイールの回転加速度、シールのヒステリシスに比例し、ホイールの慣性モーメントに反比例します。 必要な圧力低下の量はこれらの値から計算でき、ピストンは、記述されている特性図を考慮して、MVが閉じているときにすでに対応する容積を提供できます。 MVが開くと、実際には真空内の圧力が非常に急速に低下します。 これは、対応する開口部の断面により、今日のソリューションとは対照的に、MVのスロットル効果が小さいという事実に基づいています。 この場合、圧力低下は、圧力容積特性に応じて特別に提供されたチャンバー容積を介して、従来の解決策よりも迅速に行うことができます。 あるいは、必要な圧力低下よりもわずかに大きいチャンバー容積の圧力低下が可能である。 それに応じてピストンを調整する。 圧力低下を正確に調整するには、電磁弁を閉じるのに非常に短い切り替え時間が必要です。これは、予備励磁または過励磁、あるいはその両方によって実現できます。 さらに、特別な制御ケースでは、スロットル効果を生成するために、既知のPWMプロセスを使用して2/2ソレノイドバルブのアーマチュアを中間位置にすることが有利です。
[0038] 圧力が急激に低下すると、ホイールに影響を与える圧力振動が発生する可能性があります。 この有害な影響を回避するために、ピストン経路をさらに別の方法として使用できます。 必要な減圧の80%を制御できます(より速い減圧)。 必要な圧力低下の残りの20%は、その後に制御されるゆっくりとしたピストンの動きによってゆっくりと発生するか、あるいは、ソレノイドバルブと段階的減圧をクロックすることによるソレノイドバルブを介した減圧制御で発生します。 これにより、ホイールの振動による損傷を回避できます。 ABS制御中にホイールが再び加速するまで、ゆっくりとした圧力低下を続けることができます。
[0039] これにより、ホイール速度の制御偏差を非常に小さくすることができます。 上記の方法は、圧力を高めるためにも使用できます。 圧力上昇の速度は、制御基準に従って最適化できます。 このようにして、最大摩擦力のすぐ近くで車輪が制動されるという目標を達成することができ、したがって最適な運転安定性で最適な制動効果が達成される。
[0040] スロットル効果が有利である規制の特別なケースが上記で述べられました。 これは、例えば 両方のホイールで同時に減圧が必要な場合。 ここで、スロットルの効果は、作動ピストンがチャンバー内の大きな容積を提供するまで有利であり、真空へのその後の急速な圧力低下は、異なる圧力レベルから起こり得る。 同様の手順を使用できます。 ソレノイドバルブの断面にスロットルが組み込まれていて、両方のホイール回路に同時に圧力が発生する場合 しかしながら、特性マップの評価およびピストンの制御された調整速度を伴う計量された圧力の蓄積のため、個別の交互の圧力の蓄積が好ましい。 上記の代わりに、同じ代替プロセスを使用できます。 スロットル効果と併用して減圧することができます。 さらなる可能性として、圧力低下のための制御信号よりも低い応答閾値を有する制御信号を用いて、ピストンを戻すことができる。 最新技術によれば、これは、コントローラーがブロックする傾向を検出し、MVを圧力保持に切り替える信号です(ブレーキマニュアル、52〜53ページを参照)。 この信号は、圧力を下げる信号の5〜10 ms前に発行されます。 提案された高速ドライブは、約5ミリ秒以内に10 barの圧力低下のためのチャンバー容積を提供できます。
[0041] コントローラーは、減圧のためのピストン位置に基づいて、両方のホイールブレーキを同時に減圧するのに十分なチャンバー容量があるかどうかを判断できます。
[0042] これらの説明は、高速で可変制御される電動ピストンドライブと、圧力および特性フィールドの評価を伴うソレノイドバルブのコンセプトが、コントローラーの高い可能性を表し、追加のブレーキ距離と走行安定性を可能にすることを示しています。
[0043] 図。 2は、BRPおよび制御機能の統合されたユニット全体を示しています。 ユニットは、関連する電気モーターとギアaccを備えた2つのピストンユニットで構成されています。 図。 2つのブレーキ回路と4つの車輪ブレーキの場合は1。 ピストンユニットはハウジング4にあります。 収納。 このハウジングは前壁29にあります。 付属。
[0044] ブレーキペダル30 ベアリングピン31を介してペダル力と動きを伝達します。 フォークピース32 、ボールジョイントを介してアクチュエータ33に取り付けられています。 動作します。 これには、円筒形の拡張34があります。 ロッド35付き。 。
[0045] シリンダー34 ロッド35 ソケット37にあります。 保管。 これには、トラベルシミュレータスプリング36が必要です。 および 36a これにより、一方のばねは弱く機能し、もう一方のばねは力の増加に応じて徐々に徐々に機能します。 パスシミュレータは、より多くのばねまたはゴム要素で構成することもできます。 ペダルの力特性を指定します。 ペダルの動きはセンサー38によって決定されます。 記録された、示されている例では、渦電流の原理に従って構築され、ロッド35です。 ターゲットに没頭。
[0046] ペダルの動きは32の要素に基づいています。 および33 転送、ピストン34 ロッド35とともに移動します。 ソケット37内。 。 作動装置にはレバー26があります。 回転可能に取り付けられ、電源が故障した場合にピストンに当たります。 図。に記載されているように、ペダル走行センサーは、BKV特性曲線に対応する走行信号を電子制御ユニットに供給します。 7、電気モーターを介してピストンの動きを引き起こします。 この特性のパラメーターは 図。にあります。 図7 レバーの間26 2つのピストン1 ゲームのoです。 図。のように提供されます。 1枚を表示。 作動装置には39があります。 、オフセット、ねじれ防止装置、およびリターンスプリング40で示されています。 、ペダルリターンスプリングを支持します。 最新技術によれば、多くのトラベルシミュレーターソリューションが知られており、それらのいくつかはピストンを介して油圧で作動され、エネルギー供給が失敗した場合にソレノイドバルブを介して遮断される。 このソリューションは複雑で、ヒステリシスの影響を受けます。 ピストンが作動してブレーキ圧力を生成するときにエネルギー供給が故障した場合に経路シミュレータ経路が損失経路として含まれる解決策も知られている。
[0047] 本発明の目的は、電源が故障した場合に経路シミュレータがオフに切り替えられる単純な解決策である。 この目的のために、ソケット37 アーマチュアレバー41を介した無傷のエネルギー供給。 大きな伝達比と保持磁石42を備えています。 電力が供給されなくなった場合には適用されない反力。 マグネットを減らすために2段階のレバーを使用することもできます。 これは 図。で詳しく説明されています。 3つ説明。 この場合、レバーは遊びを通過した後、ブレーキペダルを介して2つのピストンに接触するため、ペダルの力をピストンに伝達できます。 ピストンは、フルペダルストロークで圧力を生成するように寸法設定されています。 B. 80%。 ただし、ピストンストロークはペダルストロークよりもかなり大きく、エネルギー供給と電気駆動装置に損傷がない場合は、はるかに高いブレーキ圧力を生成できます。 ただし、ドライバーは適切なペダル力を適用できません。 この設計では、ギア比のジャンプについて語っています。これは、作動ユニットをトラベルシミュレーターとピストンから切り離すことで可能になります。 ブレーキシステムとピストン付きマスターブレーキシリンダーが直列に接続されている従来の設計では、電源が故障した場合、必要なペダル力は5倍に増加します。 同じホイールブレーキ圧の場合。 新しいデザインでz。 B.係数を3に減らすことができます。 このケースは、例えば B.バッテリーが故障した車両を牽引する場合に関連します。
[0048] レバー26 回転可能に取り付けられているため、ピストンの動きの許容誤差を考慮することができます。 B.通気が異なるため。 この補償は、レバーがストップ 33aに当たるように制限することもできます。 作動装置が停止します。
[0049] ただし、考慮すべき他のエラーケースがあります。
電気モーターの故障。
[0050] この場合、増幅と制御は、隣接する無傷のピストンドライブで完全に有効です。 レバーを介して26 故障した回路には、ストップ 33aに達した後、ブレーキ圧が発生します。 が適用されます。 ここで、2番目の回路のアンプ特性を上げることもできます。これにより、必要なペダル力が減少します。 ただし、これは停止なしでも実行できます。
ブレーキ回路故障。
[0051] ここで、ピストンはハウジング4のストップに移動します。 。 そのままの2番目のサークルは完全に効果的です。 今日の従来のシステムとは異なり、ドライバーに非常に刺激を与えることが知られているペダルはありません。 苛立ちはまた、彼がペダルを踏まない場合、ブレーキ効果の完全な喪失につながり得る。
[0052] 図。 3は、トラベルシミュレーターロックの機能を説明しています。 ボーダーラインの場合、ドライバーは高いペダル力を加えることができ、アンカーレバー41を使用して達成できます。 上げる必要があります。 磁石を回避するには42 励磁コイル付き43 これらの力を完全に加える必要がある場合、上部の凸状の端 41aがかみ合います。 レバー37のレバーの非対称。 オン。 それがバー35に達するまでペダルを押します。 床の上 37b たわみ、このてこの作用により、ブッシュ37がわずかに回転します。 、追加のノーズ 37aでガイドに摩擦を作成します。 ハウジング4 サポートすることができます。 したがって、磁力を比較的小さく保つことができる。 磁石は、保持磁石としても使用されます42 エアギャップが小さいため、小さな保持力が必要になるように設計されています。 電源が故障した場合、アーマチュアレバー41がソケット37から取り外されます。 一点鎖線の位置41′ そらされた。 アクチュエータ33の場合。 開始位置に戻ると、リターンスプリングは44をもたらします。 アンカーレバーを元の位置に戻します。
[0053] センサー38 ハウジング4のソケットの穴の端に取り付けられました。 図。で説明されているように、電子制御ユニットとの接触に有利なオフセット。 図6 同じことがブレーキライトスイッチ46にも当てはまります。 。 この実施形態では、ターゲットは45である。 渦電流センサー用に描かれています。
[0054] ソケット37を介したトラベルシミュレーターのロック。 図。のものに変更できます。 ABSとペダルの反応を避けるために7。 レバー41 ベアリングと磁石付き42 取り付け 42a付き。 電気モーターを介して60 スピンドルによって移動 60a ギアを介して 60b ドライブ。 レバーはスピンドルの延長部に取り付けられ、マグ​​ネットハウジングが取り付けられています。
[0055] 図。 図4は、電気モーターが1つだけのソリューション 7aの基本的な表現を示しています。 。 この説明は 図。に基づいています。 1および 図。 2オン。 モーターのドライブピニオンがラック 5cを動かします。 図。に似ています。 1を並列にオフセットすることもできます。 これはピストン 1a付きです。 接続、ブレーキ回路内の圧力 13a 圧力が高まると同時にピストン 1aが形成されます。 ブレーキ回路13にあるシフト。 圧力が高まる。 このピストン配列は、ピストンとシールの設計に多くのバリエーションがある従来のマスターブレーキシリンダーに対応しています。 前の図のように、2/2方向ソレノイドバルブ14はブレーキ回路にあります。 、 14a 、15′ 、 15a アレンジ。 ABS圧力調整は、上記の方法で行われます。 BKV関数は、並列に配置されたパスシミュレーション36を介して実行されます。 および距離センサー38 。 ここも、ピストン 1aの間です。 ブレーキペダルの遊びまたはアイドルストロークs 0 意図されました。 ブレーキ液はリザーバーから供給されます18 、 18a ピストンチャンバーに。 この配置は安価です。 電気モーターは2倍のトルクを生成する必要があるため、圧力上昇におけるBKV関数のダイナミクスは、2つのモーターを備えたバリエーションよりも小さくなります。 図。に記載されている2番目のモーターの冗長機能も省略されています。 ブレーキ回路が故障した場合にペダルが故障することを含む、図7に示されている。
[0056] 図。 図5は、一体型構造ユニットの端壁から見た図であり、そのフランジは 4bである。 ネジ47を使用。 前壁にネジ止めされています。 作動ユニット33はここにあります。 、レバー26 および非オフセットボルト39 回転ロックとして。 サイズを比較するために、ここでは10インチの真空BKVの輪郭を示しています。これは、蓋​​付きの構造の高さ48で重要な利点を示しています。 図。を基準にしたフランジの左側。5a、ラックのドライブ5破線で示されています。この詳細は 図。として拡大表示されています。図の右半分の5a ギア6ラックのH字型デザインの両側に係合5.記載された横方向の力はローラー10によって加えられます。または11 図。に対応します。1 ベアリングでサポート 10aコストの理由から、ラックはプラスチック製にすることができます。表面圧力が十分でないため、ハードシートメタルストリップ49がここに挿入されます rサポートの設計を役割に適合させます。 ピニオン6 歯車7です。 モーターピニオンと噛み合っています。 モーターハウジング内のピニオンは、 8aであることが好ましい。 保管。
[0057] 図。 図6は、ハウジング4を備えた統合構造ユニットの側面図を示しています。 、フォークピース32 ブレーキペダル30用。 、作動ユニット33 、フランジ45 、固定ねじ47 、カバー48 。 この図は、電子制御ユニット50が前面にある短い全長を示しています。 適切です。 これは、ソレノイドバルブのコイルまたは磁気回路の一部14を備えた最新技術によるものです。 u。 追加の接点と電気接続線を節約するために接続された16。 この機能は、電気モーター8などのすべての電気コンポーネントを追加することで拡張できます。 、ソレノイド43 、変位センサー38 、ブレーキライトスイッチ46 、ブレーキ液量センサー53 電気接続線なしで直接コントロールユニットに接続できます。 この場合、コントロールユニットは上から 50aに向かって移動する必要があります。 組み込みます。 ただし、 50bの方向にもあります。 可能です。これにより、マグネットコイルの配置が変更されます。
[0058] 電磁弁は、サポートプレート51に取り付けるのが望ましいです。 これらは、コスト上の理由から、破断点伸びが高いアルミニウムにプレス加工されているため、取り付けられています。 スクリュープラグ52がこのキャリアプレートに挿入されます。 ブレーキラインのためにねじ込みました。 接点は、コントロールユニットの中央の54の領域に表示されます。 エリア55の冗長電源。 56番のバスラインには、ABSおよびESPのセンサーが含まれています。
[0059] 図。 ブレーキシステムの主な特性を図7に示します。 ペダル力F Pが表示されます。 、ブレーキフォースプレッシャーpとペダルは操作ユニット上を移動します。 通常、4から5の比率がここからペダルフットに選択されます。 ペダルの移動量は S Pで最大になります。 すでに述べたように、ピストンはより高い値 s Kです。 。 57を使用。 いわゆる圧力移動特性が示されています。 B.はブレーキ回路に相当します。 非線形のコースは、ブレーキキャリパー、シール、ライン、残留空気の混入、流体の圧縮性などのさまざまな弾性に起因します。 この線は、特にブレーキキャリパーの場合、温度にも依存する散布帯の平均値を示しています。 したがって、流量比例圧力制御用のマップを作成する必要があります。
[0060] 特性59 電気ドライブの故障を示します。ゲームの後は s 0です。 ピストンが作動します。 たとえば、 100 barは、ここで説明するかなり高いペダル力F PAです。 約600 Nが必要です。これは、現在のソリューションよりも40%以上低いペダル力に相当します。
[0061] ペダルの位置とブレーキ圧力から、ペダルが S sにあるため、10 barの圧力変調はブロッキング圧力> 50 barでペダルに反応しないことがわかります。 ロックを打つ。 ブロッキング圧力が低い場合、圧力が低下して上昇すると、ペダルが完全に踏み込まれたときにペダルに反力が発生するため、今日のESPおよびABSシステムに匹敵します。 ただし、in 図。を使用することにより、遡及効果を低減または回避できます。 4電気モーター60について説明。 ドライブを介してトラベルシミュレータのロックを調整します。 ピストンドライブ6を介して。 ペダルを戻して圧力を下げます。 この時点で、モーターはわずかな力でドライブを調整します。 これにより、ペダルの動きでドライバーに警告することもできます。 B.交通渋滞などで。 この追加のモーターがなくても、ペダルの動きが遊びS oより大きい場合、反応が可能です。 警告として、ピストンは短時間後退します。
[0062] 太い線は増強線58です。 および 58a ペダル力Fの割り当てを示すP ブレーキ圧に。 最大ペダルストロークの約50%で、トラベルシミュレーターはSsで完全に制御されます。 これには、短いペダルストロークでフルブレーキが可能であるという利点があります。 ペダルの動きはセンサー38によって決定されます。 検出されました。 ペダル力への圧力の割り当ては、自由に可変であり、可能です。 B.ゲインの補正値としてこれを含めることにより、破線での車両の減速度も考慮します。これにより、同じペダル力でブレーキが弱まると、より高い圧力が適用されます。 発電機のブレーキ効果を考慮に入れる必要があるため、この補正は、発電機を介してブレーキエネルギーを回復するシステムでも必要です。 ペダル速度が速いパニックブレーキについても同様です。 ここでは、はるかに高い圧力が不均衡にペダル力に供給される可能性があり、時間の遅れとともに、示されている静的特性曲線(実線)に従います。
[0063] F P1で。 原則として、200 Nのフットフォースが100 barのブレーキ圧に対して設定されます。 この圧力は、乾いた道路の遮断限界に対応します。 この領域では、パスシミュレータの特性はほぼ線形であるため、適切な計測が保証されます。 原則として、エレメントの耐久強度に応じた最大圧力160バールで十分です。 ただし、ロードの頻度が低い場合は、リザーブRを保持できます。 ブロッキング制限が160バールにまだ達していない場合に有効になります。
[0064] 停電が発生した場合、少なくとも2つの電気モータードライブが提案された発明に使用されるため、電気ドライブは真空BKVよりもフェイルセーフと見なすことができます。 1つは冗長に動作し、総故障率λgとして知られています。 =λ1 ・Λ2 適用されます。 発電機とバッテリーが実際に同時に故障することは決してないので、運転中のエネルギー供給の故障はほとんど除外できます。 電源の遮断は、 図。が原因で発生します。 図7に記載された冗長電源が防止されます。 真空BKVは、増幅器エレメント、電源ライン、および場合によってはポンプで冗長ではありません。
[0065] 図。 図8は、ピストン駆動のさらなる解決策を示す。 ラックの代わりに、クランクアーム60 テンションストラット61を介して使用できます。 ベアリングピン62を介して。 ピストンに接続されています。 リターンスプリング9 開始位置がストップ65によって決定されるクランクアームに作用します。 与えられています。 クランクアームは、多段ギア63によって駆動されます。 モーターから11 駆動。
[0066] 図。 図8aは、2本腕のクランクアーム60を示している。 および 60a 2つのテンションストラット61 および 61a 。 これは、小さな横力のみがピストンに作用することを意味します。 ギアボックス63 拡張モーターハウジング64に封入されています。 ドライブピニオン 11aによって制御されます。 モーターの11 駆動。 このソリューションの利点は、ギアボックスのカプセル化にあります。これは、オイルまたはグリースの充填を可能にし、ヘリカルギアリングを可能にするため、弾力性と静音性が向上します。
[0067] 図。 図9は、電気モーターのローターの内側に配置されたスピンドルドライブを備えたさらなる代替物を示す。 この構成は、電気機械的に作動するディスクブレーキに関連するDE 195 11 287 B4から知られている。 ここで紹介するソリューションには、ナット67があります。 ローターのボア内の別のコンポーネントとして66 フランジ 66aに載っています。 ローターの。 ピストンの圧力1がこれに作用します。 。 スピンドルドライブは減速機としても機能し、スピンドルが65になります。 力をピストンに伝えます。 これまでに示したすべてのドライブには、電源装置が故障した場合にブレーキペダルを動かし、ペダルをすばやく押すとモーターで加速する必要があるピストンに永久的に連結された減速装置があります。 これらの慣性力は、ペダルの急激な操作を妨げ、ドライバーを苛立たせます。 これを回避するために、ナットはローターのボア内を軸方向に移動できるため、ペダルを入れるとボールスクリュードライブがオフになります。 電気モーターを使用した通常の操作では、ナットは70 mmのレバーで固定されています。これは、ピストンがすばやくリセットされる場合、特にピストンチャンバー内に真空がある場合に効果的です。 このレバーはシャフト71を介しています。 ローターに格納され、モーターが回転していないときは、スプリング72によって制御されます。 ナットが空いている位置に移動しました。 駆動モーターは非常に高速で加速するため、レバーに遠心力が働き、ナットがレバーに閉じ込められてピストンが動きます。
[0068] この動きは、破線で示される電磁石によってももたらすことができ、レバーは回転電機子を表す。 スピンドルのナットによって生成されるトルクは、2つのベアリングピン69によってサポートされます。 および 69a キャッチ。 これらのピンは、リターンスプリングのキャリアでもあります9 。 ローターは、好ましくはボールベアリング74内にあります。 ピストンの軸方向の力を吸収し、プレーンベアリング75に格納されます。 ころがり軸受にもなります。 このソリューションでは、 図。と比較して、より長い全長が必要です。 図9から、スピンドルがナットに浸る長さがピストンストロークに等しいことが明らかになった。 この延長部を小さく保つために、モーターハウジングは74です。 直接ピストンハウジング4に。 フランジ付き。 これには、モーターとピストンのハウジングに異なる材料を選択できるという利点もあります。
[0069] 母親67 ローター66と直接使用することもできます。 接続されている、例えば B.注射による。 必要な力には、摩擦係数の低いプラスチックナットを使用できます。
[0070] モーターまたは電源が故障した場合、ペダル(図示せず)が 図。に従ってフォークピースに作用します。 2およびレバー26を介して。 アイドル移動の後、スピンドル65で。 またはピストン1 。 このソリューションではドライブのブロックをオフにする必要があるため、33を停止します。 レバーまでの距離が短い。 これには、zのときにペダルの力がピストンに完全に作用するという利点があります。 B.電気モーターが故障した。 レバーが回転するときに反対側の端でレバーが支持されるとすぐに、ペダルの力の半分だけがピストンに作用します。 構造設計では、スピンドルとピストンは分離されていますが、個別に行われていませんでした。
[0071] ピストンを元の位置に戻すことが重要です。 モーターが中間位置で故障した場合、ピストンリターンスプリングは、スパイラルスプリング 66aでサポートすることもできます。 これはローター66の最後にあります。 モーターハウジング74 これに配置され、結合されます。 これは、モーターのコギングと摩擦トルクを補償するためのものです。 これは、 図。の電源に関連して停電が発生した場合にペダルに作用するピストンの小さな復元力に対して特に有利です。 9クラッチレバーについて説明。
[0072] 図。 図10は、ピストンが26である電動ピストンドライブを備えたさらに簡略化された実施形態を示す。 ABSのブレーキブースターと圧力調整を実行します。 ピストンチャンバー1′ 図。に準拠しています。 1から 図。 9行目13 および 13a ホイールブレーキ(図示せず)およびソレノイドバルブ(図示せず)に接続されています。 構造は 図。に対応します。 8スピンドルドライブ65付き。 そしてローター付き66 、しっかりと接続されたナット67 、モーターとピストンの分離、ハウジング74 または4 、ピストンリターンスプリング9 ベアリングピン69 、らせんばね 66a エンジンをリセットします。 ペダルの力は 図。に似ています。 2フォークピース26から。 アクチュエータ34 ロッド付き35 転送。 これはモーターハウジング74にあります。 保存され、拡張機能でターゲット45を保持します。 例えば ペダルの移動を測定する渦電流センサー38。 作動装置はスプリング79によって制御されます。 据え置き。 作動装置35 再びレバー26です。 ピストンへの接続の最後に、好ましくは板ばね76である。 キャリー、これは変位エンコーダー付きの強力な板ばねの場合77 またはフォーストランスミッター 77aを備えたより柔らかいスプリングを使用 接続されています。 どちらの場合も、レバーまたはペダルによって伝達される力をここで測定する必要があります。 リーフスプリング76 モーターが始動する前に激しい反応を避けるためにペダリングするときにタスクがあります。 この機能は、モーターがこのペダル力の特定の関数でピストンに補強力を及ぼすように行われます。この力は、電流とピストンの移動または圧力変換器から決定されます。 ペダルトラベルは、トラベルセンサー38を使用して決定できます。 このアンプ機能または特性で処理されます。 このセンサーは、低圧でのブレーキングの開始時に、リターンスプリング76と組み合わせて使用​​することもできます。 アンプ機能を引き継ぎます。 ここで春79が引き継ぎます。 トラベルシミュレータースプリングの機能。
[0073] モーターハウジングには、ユニットをネジボルト78で固定するためのフランジがあります。 前の壁に。 この簡略化されたコンセプトには、トラベルシミュレータとロックの費用はかかりません。 欠点は、ブースター特性の制限されたペダル移動特性、ブレーキ回路が故障するとペダルが下がること、ブーストが故障するとペダルの移動とピストンの移動が同じであるためペダル力が大きくなることです。 このバージョンは主に小型車に適しています。
[0074] による実施形態において。 図。 10はすべてのソリューション安全弁80の代表です。 これは、例えば ペダルが開始位置に戻ると、ピストンドライブが動かなくなります。 ペダルを動かすと、作動装置の円錐形の延長部35 2つの安全弁80 作動、ブレーキ回路13を接続します。 または 13a 戻りに近い。 これにより、ペダルが開始位置にあるときに、ブレーキ回路にブレーキ圧力が発生しないことが保証されます。 これらのバルブは、電磁的に操作することもできます。
[0075] 安全関連のシステムには、通常、出力ステージのエラー用に個別のスイッチオフオプションがあります。 合金化による完全な電流フロー。 この場合、スイッチオフオプション(例: 従来のリレーによって組み込まれています。 電気回路の診断部分がこのエラーを検出し、通常は出力段に電力を供給するリレーをオフにします。 ここで提案されるコンセプトには、リレーまたは中央のMOSFETによって実装されるスイッチオフオプションも含まれている必要があります。
[0076] 電気モーターのインパルス制御の観点から、パルスオフ比が非常に大きいため、ヒューズを使用することもできます。