IPGATE E87 Family

3-phase brushless EC motor driving a piston-cylinder unit via a non-hydraulic gear

Automated Emergency Brake

Piston Pressure Control

Patent Spotlight – Fail-Safe Technology

IPGATE E87 defines a new standard for a fail-safe brake-by-wire system, proposing a design with much higher braking performance in failure mode.

Pedal characteristics in Brake-by-Wire mode:

In brake-by-wire operation the pedal acts on a travel simulator, and the pedal force is determined by the non-linear spring characteristics of the travel simulator which generates a pedal force Fp. After 50% of the pedal travel, the travel simulator reaches its limit and just before the limit, the pedal force rises sharply. The relationship between pedal force and pedal travel is characterized by a first non-linear curve (58a). Furthermore, a second curve (58) is defined to assign a pressure to a given pedal displacement s or a pedal force Fp, i.e. the second curve (58) defines the pedal characteristics assigning a pressure to a pedal force Fp.

The relationship between brake pressure p and pedal force Fp is variable and can be adjusted to take account of factors such as vehicle deceleration or brake fading. This means that if the brake system is fading, a higher brake pressure can be applied for a given pedal force, ensuring consistent braking performance in changing conditions.

The short-stroke pedal simulator design allows full braking with a relatively short pedal stroke, resulting in a very responsive braking system.

Pedal characteristics in Failure Mode:

In the event of a failure, such as the loss of the electric motor generating the brake boost, the travel simulator is deactivated, resulting in increased pedal displacement and a different pedal force characteristic, i.e. to achieve a given pedal force Fp1, the pedal must be moved further along a third curve (59). The pressure is generated solely by the driver and the advantageous design with a small diameter of the master cylinder, about 40% smaller compared to conventional travel, allows a higher pressure to be generated for a given pedal force.

Unlike conventional brake boosters, such as vacuum or electric brake boosters, which are designed to meet UN/ECU requirements for a deceleration of 2.44 m/s2 at a pedal force of 500 N. The deceleration potential for a given pedal force is significantly increased, giving drivers less capable of applying a large brake force much greater confidence when driving. The new master cylinder design was setting a new standard for fail-operational brake-by-wire brake systems.

Abstract

Brake system having an actuating device (30) and a control and regulating device (22), the control and regulating device (22) using the movement and/or position of the actuating device (30) controlling an electromotive drive device (5c, 6, 7, 7a ) controls, the electromotive drive device (5c, 6, 7, 7a) adjusting a piston (1) of a piston-cylinder system via a non-hydraulic gear device, so that in the working space (4, 4a, 4b) of the cylinder, a pressure being set, the working chamber (4, 4a, 4b) being connected to a wheel brake (15, 17) via a pressure line (13), and if the electromotive drive device (5c, 6, 7, 7a) the actuating device (30) adjusts the piston (1), characterized in that the pressure is regulated using a characteristic map, the control and regulating device (22) using at least one first sensor to determine the piston position and using a second sensor ors determines the current and sets the position of the piston (1) using the map, with the map being adapted during operation.

Patent Description

German

English

French

Chinese

Japanese

Korean

Patent Drawings

Claims of All Patent Divisionals

E87WOUS/ E87WOEP

Bremsanlage,

  • eine Betätigungseinrichtung (30) und eine Steuer- und Regeleinrichtung (22) aufweisend,
  • wobei die Steuer- und Regeleinrichtung (22) anhand der Bewegung und/oder Position der Betätigungseinrichtung (30) eine elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) steuert,
  • wobei die elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) einen Kolben (1) eines Kolben-Zylinder-Systems über eine nicht-hydraulische Getriebevorrichtung verstellt, so dass sich im Arbeitsraum (4′, 4a’, 4b’) des Zylinders ein Druck einstellt,
  • wobei der Arbeitsraum (4′, 4a’, 4b’) über eine Druckleitung (13) mit einer Radbremse (15, 17) in Verbindung ist,
  • wobei bei Ausfall der elektromotorischen Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) die Betätigungseinrichtung (30) den Kolben (1) verstellt,

dadurch gekennzeichnet,

  • dass die Druckregelung unter Verwendung eines Kennfelds erfolgt,
  • wobei die Steuer- und Regeleinrichtung (22) mittels mindestens eines ersten Sensors die Kolbenposition und mittels eines zweitens Sensors den Strom ermittelt und unter Verwendung des Kennfelds die Position des Kolbens (1) einstellt,
  • wobei das Kennfeld im Betrieb adaptiert wird.
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E87SA

Bremsanlage,

  • eine Betätigungseinrichtung (30) und eine Steuer- und Regeleinrichtung (22) aufweisend,
  • wobei die Steuer- und Regeleinrichtung (22) anhand der Bewegung und/oder Position der Betätigungseinrichtung (30) eine elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) steuert,
  • wobei die elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) einen Kolben (1) eines Kolben-Zylinder-Systems über eine nicht-hydraulische Getriebevorrichtung verstellt, so dass sich im Arbeitsraum (4′, 4a’, 4b’) des Zylinders ein Druck einstellt,
  • wobei der Arbeitsraum (4′, 4a’, 4b’) über eine Druckleitung (13) mit einer Radbremse (15, 17) in Verbindung ist,
  • wobei bei Ausfall der elektromotorischen Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) die Betätigungseinrichtung (30) den Kolben (1) verstellt,

dadurch gekennzeichnet,

  • dass die Druckregelung unter Verwendung eines Kennfelds erfolgt,
  • wobei die Steuer- und Regeleinrichtung (22) mittels mindestens eines ersten Sensors die Kolbenposition und mittels eines zweitens Sensors den Strom ermittelt und unter Verwendung des Kennfelds die Position des Kolbens (1) einstellt,
  • wobei das Kennfeld im Betrieb adaptiert wird.
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E87DE1

Bremsanlage,

  • eine Betätigungseinrichtung (30) und eine Steuer- und Regeleinrichtung (22) aufweisend,
  • wobei die Steuer- und Regeleinrichtung (22) anhand der Bewegung und/oder Position der Betätigungseinrichtung (30) eine elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) steuert,
  • wobei die elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) einen Kolben (1) eines Kolben-Zylinder-Systems über eine nicht-hydraulische Getriebevorrichtung verstellt, so dass sich im Arbeitsraum (4′, 4a’, 4b’) des Zylinders ein Druck einstellt,
  • wobei der Arbeitsraum (4′, 4a’, 4b’) über eine Druckleitung (13) mit einer Radbremse (15, 17) in Verbindung ist,
  • wobei bei Ausfall der elektromotorischen Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) die Betätigungseinrichtung (30) den Kolben (1) verstellt,

dadurch gekennzeichnet,

  • dass die Druckregelung unter Verwendung eines Kennfelds erfolgt,
  • wobei die Steuer- und Regeleinrichtung (22) mittels mindestens eines ersten Sensors die Kolbenposition und mittels eines zweitens Sensors den Strom ermittelt und unter Verwendung des Kennfelds die Position des Kolbens (1) einstellt,
  • wobei das Kennfeld im Betrieb adaptiert wird.
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E87DE2

Bremsanlage,

  • eine Betätigungseinrichtung (30) und eine Steuer- und Regeleinrichtung (22) aufweisend,
  • wobei die Steuer- und Regeleinrichtung (22) anhand der Bewegung und/oder Position der Betätigungseinrichtung (30) eine elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) steuert,
  • wobei die elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) einen Kolben (1) eines Kolben-Zylinder-Systems über eine nicht-hydraulische Getriebevorrichtung verstellt, so dass sich im Arbeitsraum (4′, 4a’, 4b’) des Zylinders ein Druck einstellt,
  • wobei der Arbeitsraum (4′, 4a’, 4b’) über eine Druckleitung (13) mit einer Radbremse (15, 17) in Verbindung ist,
  • wobei bei Ausfall der elektromotorischen Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) die Betätigungseinrichtung (30) den Kolben (1) verstellt,

dadurch gekennzeichnet,

  • dass die Druckregelung unter Verwendung eines Kennfelds erfolgt,
  • wobei die Steuer- und Regeleinrichtung (22) mittels mindestens eines ersten Sensors die Kolbenposition und mittels eines zweitens Sensors den Strom ermittelt und unter Verwendung des Kennfelds die Position des Kolbens (1) einstellt,
  • wobei das Kennfeld im Betrieb adaptiert wird.
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E87DE3

Bremsanlage,

  • eine Betätigungseinrichtung, nämlich ein Bremspedal, und eine Steuer- und Regeleinrichtung aufweisend,
  • wobei die Steuer- und Regeleinrichtung anhand der Bewegung und/oder Position der Betätigungseinrichtung eine elektromotorische Antriebsvorrichtung steuert,
  • wobei die Antriebsvorrichtung einen Kolben eines Kolben- Zylinder-Systems über eine nicht-hydraulische Getriebevorrichtung verstellt, so dass sich im Arbeitsraum des Zylinders ein Druck einstellt
  • wobei der Arbeitsraum über eine Druckleitung oder mehrere Druckleitungen mit Radbremsen, insbesondere mit zwei oder vier Radbremsen in Verbindung ist,
  • wobei eine Sensorik sowie ein Wegsimulator vorgesehen sind, um eine variable Pedalcharakteristik einzuregeln,
  • wobei eine Zuordnung des Drucks zu einer Pedalkraft frei variabel ist und bei einem rekuperierbaren Bremsen mittels eines Generators unter Berücksichtigung eines Korrekturwerts erfolgt, so dass die Bremswirkung des Generators berücksichtigt wird,
  • wobei die Antriebsvorrichtung der Bremsanlage, ein bürstenloser Elektromotor ist, bei dem unter Berücksichtigung einer Positionsbestimmung des Kolbens sowie einer Strommessung drei Stränge mittels eines Microcontrollers angesteuert sind
  • wobei die Bremsanlage dazu ausgebildet ist, zur Einstellung eines vorgegeben Drucks eine Position des Kolbens zu bestimmen und diese Position dann anzufahren.
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E87DE4

Bremsanlage,

  • eine Betätigungseinrichtung (30) und eine Steuer- und Regeleinrichtung (22) aufweisend,
  • wobei die Steuer- und Regeleinrichtung (22) anhand der Bewegung und/oder Position der Betätigungseinrichtung (30) eine elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) steuert,
  • wobei die elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) einen Kolben (1) eines Kolben-Zylinder-Systems über eine nicht-hydraulische Getriebevorrichtung verstellt, so dass sich im Arbeitsraum (4′, 4a’, 4b’) des Zylinders ein Druck einstellt,
  • wobei der Arbeitsraum (4′, 4a’, 4b’) über eine Druckleitung (13) mit einer Radbremse (15, 17) in Verbindung ist,
  • wobei bei Ausfall der elektromotorischen Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) die Betätigungseinrichtung (30) den Kolben (1) verstellt,

dadurch gekennzeichnet,

  • dass die Druckregelung unter Verwendung eines Kennfelds erfolgt,
  • wobei die Steuer- und Regeleinrichtung (22) mittels mindestens eines ersten Sensors die Kolbenposition und mittels eines zweitens Sensors den Strom ermittelt und unter Verwendung des Kennfelds die Position des Kolbens (1) einstellt,
  • wobei das Kennfeld im Betrieb adaptiert wird.
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E87DE5

Bremsanlage,

  • eine Betätigungseinrichtung (30) und eine Steuer- und Regeleinrichtung (22) aufweisend,
  • wobei die Steuer- und Regeleinrichtung (22) anhand der Bewegung und/oder Position der Betätigungseinrichtung (30) eine elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) steuert,
  • wobei die elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) einen Kolben (1) eines Kolben-Zylinder-Systems über eine nicht-hydraulische Getriebevorrichtung verstellt, so dass sich im Arbeitsraum (4′, 4a’, 4b’) des Zylinders ein Druck einstellt,
  • wobei der Arbeitsraum (4′, 4a’, 4b’) über eine Druckleitung (13) mit einer Radbremse (15, 17) in Verbindung ist,
  • wobei bei Ausfall der elektromotorischen Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) die Betätigungseinrichtung (30) den Kolben (1) verstellt,

dadurch gekennzeichnet,

  • dass die Druckregelung unter Verwendung eines Kennfelds erfolgt,
  • wobei die Steuer- und Regeleinrichtung (22) mittels mindestens eines ersten Sensors die Kolbenposition und mittels eines zweitens Sensors den Strom ermittelt und unter Verwendung des Kennfelds die Position des Kolbens (1) einstellt,
  • wobei das Kennfeld im Betrieb adaptiert wird.
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E87DE6

Bremsanlage,

  • eine Betätigungseinrichtung (30) und eine Steuer- und Regeleinrichtung (22) aufweisend,
  • wobei die Steuer- und Regeleinrichtung (22) anhand der Bewegung und/oder Position der Betätigungseinrichtung (30) eine elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) steuert,
  • wobei die elektromotorische Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) einen Kolben (1) eines Kolben-Zylinder-Systems über eine nicht-hydraulische Getriebevorrichtung verstellt, so dass sich im Arbeitsraum (4′, 4a’, 4b’) des Zylinders ein Druck einstellt,
  • wobei der Arbeitsraum (4′, 4a’, 4b’) über eine Druckleitung (13) mit einer Radbremse (15, 17) in Verbindung ist,
  • wobei bei Ausfall der elektromotorischen Antriebsvorrichtung (5c, 6, 7, 7a) die Betätigungseinrichtung (30) den Kolben (1) verstellt,

dadurch gekennzeichnet,

  • dass die Druckregelung unter Verwendung eines Kennfelds erfolgt,
  • wobei die Steuer- und Regeleinrichtung (22) mittels mindestens eines ersten Sensors die Kolbenposition und mittels eines zweitens Sensors den Strom ermittelt und unter Verwendung des Kennfelds die Position des Kolbens (1) einstellt,
  • wobei das Kennfeld im Betrieb adaptiert wird.
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