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DE19537963A1 - Pneumatic brake servo - Google Patents

Pneumatic brake servo

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Publication number
DE19537963A1
DE19537963A1 DE1995137963 DE19537963A DE19537963A1 DE 19537963 A1 DE19537963 A1 DE 19537963A1 DE 1995137963 DE1995137963 DE 1995137963 DE 19537963 A DE19537963 A DE 19537963A DE 19537963 A1 DE19537963 A1 DE 19537963A1
Authority
DE
Germany
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electromagnet
current
supplied
movement
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1995137963
Other languages
German (de)
Inventor
Alfred Eckert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
ITT Automotive Europe GmbH
Alfred Teves GmbH
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Publication date
Application filed by ITT Automotive Europe GmbH, Alfred Teves GmbH filed Critical ITT Automotive Europe GmbH
Priority to DE1995137963 priority Critical patent/DE19537963A1/en
Publication of DE19537963A1 publication Critical patent/DE19537963A1/en
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Abstract

The pneumatic brake servo is operated directly by the brake linkage and by a remote control in which a solenoid drives the control valve. The movement of the solenoid is computed by monitoring the voltage to the solenoid and the operating current. A monitoring circuit provides an output signal corresponding to the displacement of the solenoid. No external sensors are required. The function of the solenoid is checked by comparing the monitoring signal with a reference signal produced by a model circuit which simulates the action of the solenoid. Also monitored are the hydraulic brake pressures in the brake system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines pneumatischen Bremskraftverstärkers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for operating a pneumatic brake booster according to the preamble of claim 1.

Ein unabhängig vom Fahrerwillen elektromechanisch ansteuerbarer Bremskraftverstärker zur Durchführung eines derartigen Verfahrens ist aus DE 43 24 688 A1 bekannt. Das Besondere an dem vorbekannten Bremskraftverstärker besteht darin, daß, um eine gezielte Dosierung der vom Elektro­ magneten auf zubringenden Fremdbetätigungskraft zu erreichen, Sensorelemente vorgesehen sind, die eine Erkennung des Ventilkörpers des Steuerventils ermöglichen. Außerdem wird bei der Regelung eine Information über den während des Regelprozesses zurückgelegten Weg des elektromechanisch betätigbaren Dichtsitzes benötigt, so daß weitere Sensorelemente einschließlich der zugehörigen Elektronik erforderlich sind. Die Verwendung der erwähnten Sensorik ist jedoch mit einem erheblichen Kostenaufwand verbunden.An electromechanical regardless of the driver's will controllable brake booster for performing a Such a method is known from DE 43 24 688 A1. The There is special about the known brake booster in that in order to achieve a targeted dosage of the electro to reach magnets on the external actuating force Sensor elements are provided which detect the Allow valve body of the control valve. Besides, will in the regulation information about the during the Control process covered path of the electromechanical actuatable sealing seat needed, so that more Sensor elements including the associated electronics required are. The use of the sensors mentioned is however, involves a considerable cost.

Aus dem in der Automobiltechnischen Zeitschrift ATZ 97 veröffentlichten Fachartikel "Elektronisch geregelter Bremskraftverstärker" ist ein elektrisch betätigbarer Verstärker mit Proportional-Regelung bekannt, dessen Steuerventil durch einen Proportional-Elektromagneten ansteuerbar ist. Weniger vorteilhaft anzusehen sind bei diesem Verstärker sowohl das verhältnismäßig hohe Gewicht des Proportionalmagneten, als auch die dadurch bedingte Vergrößerung der Baugröße des Verstärkers sowie die relativ genaue Steuerung, die als kostenintensiv bezeichnet werden kann.From the in the automotive engineering magazine ATZ 97 published article "electronically controlled Brake booster "is an electrically operated Amplifier with proportional control known, the Control valve through a proportional solenoid  is controllable. Are less advantageous to look at this amplifier both the relatively high weight of the proportional magnet, as well as the resulting Enlargement of the size of the amplifier as well as the relative precise control, which are called cost-intensive can.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, bei dessen Durchführung keine zusätzliche Sensorik erforderlich ist und das kostengünstig mit ohnehin vorhandenen Teilen realisierbar ist.It is therefore an object of the present invention To propose methods of the type mentioned at the beginning, at its implementation requires no additional sensors is and the inexpensive with already existing parts is feasible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die an den Elektromagneten angelegte Spannung sowie der dem Elektromagneten zuzuführende Strom als Eingangsgrößen einem Beobachter zugeführt werden, dessen Ausgangsgröße der Geschwindigkeit des Dichtsitzes bei dessen elektro­ magnetischer Betätigung entspricht und zur Dämpfung dessen Bewegung verwendet wird. Durch diese Maßnahmen wird ein analoges Anfahren jedes Druckwertes mittels einer gezielten Beeinflussung der Bewegung des elektromagnetisch betätig­ baren Dichtsitzes ermöglicht.This object is achieved in that the voltage applied to the electromagnet and the Current to be supplied to electromagnets as input variables Observer are fed, the output of which Speed of the sealing seat with its electro corresponds to magnetic actuation and to dampen it Movement is used. Through these measures, a analog approach to each pressure value by means of a targeted Influencing the movement of the electromagnetically actuated possible tight seat.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 aufgeführt.Advantageous further developments of the subject matter of the invention are listed in subclaims 2 to 10.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei Aus­ führungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung hervor, mit der für einander entsprechende Einzelteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. In der Zeichnung zeigtFurther details, features and advantages of the invention proceed from the following description of two examples with reference to the enclosed Drawing, with the corresponding for each other Individual parts have the same reference numerals. In the  Drawing shows

Fig. 1 eine erste Ausführung eines Bremssystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, stark vereinfacht; Figure 1 shows a first embodiment of a brake system for performing the method according to the invention, greatly simplified.

Fig. 2 eine zweite Ausführung eines Bremssystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung und Fig. 2 shows a second embodiment of a brake system for performing the method according to the invention in a representation corresponding to Fig. 1 and

Fig. 3 den Aufbau des in Fig. 1 oder 2 gezeigten Beobachters. Fig. 3 shows the structure of the observer shown in Fig. 1 or 2.

Das in der Zeichnung dargestellte Bremssystem für Kraftfahr­ zeuge besteht im wesentlichen aus einer Betätigungseinheit 1, einem elektronischen Regler 8 sowie nicht gezeigten Radbremsen. Die Betätigungseinheit 1 besteht ihrerseits aus einem mittels eines Betätigungspedals 4 betätigbaren pneumatischen Bremskraftverstärker, vorzugsweise einem Unterdruck-Bremskraftverstärker 2, dem ein Hauptbrems­ zylinder 3, vorzugsweise ein Tandemhauptzylinder, nachge­ schaltet ist, dessen nicht gezeigte Druckräume über hydraulische Leitungen 9, 10 mit den Radbremsen in Verbindung stehen. An das Betätigungspedal 4 ist eine Betätigungsstange 5 angekoppelt, die der mechanischen Betätigung eines lediglich schematisch dargestellten Steuerventils 6 dient, das den Auf- und Abbau eines pneumatischen Differenzdruckes im Gehäuse des Unterdruck- Bremskraftverstärkers 2 steuert. Ein Elektromagnet 7 ermöglicht dabei eine (Fremd-) Betätigung des Steuerventils 6 unabhängig von der Betätigungsstange 5. The brake system for motor vehicles shown in the drawing consists essentially of an actuating unit 1 , an electronic controller 8 and wheel brakes, not shown. The actuation unit 1 in turn consists of an actuatable by an actuation pedal 4 pneumatic brake booster, preferably a vacuum brake booster 2 , which is a master brake cylinder 3 , preferably a tandem master cylinder, the pressure chambers, not shown, via hydraulic lines 9 , 10 with the wheel brakes in Connect. An actuating rod 5 is coupled to the actuating pedal 4 , which serves for the mechanical actuation of a control valve 6 , which is only shown schematically and which controls the build-up and reduction of a pneumatic differential pressure in the housing of the vacuum brake booster 2 . An electromagnet 7 enables (external) actuation of the control valve 6 independently of the actuating rod 5 .

Wie der Zeichnung weiter zu entnehmen ist, werden die bei einer Fremdbetätigung an den Elektromagneten 6 angelegte Spannung UEM sowie der dem Elektromagneten 6 zugeführte Strom iEM einem Beobachter 11 zugeführt. Bei einer Bewegung des nicht gezeigten Ankers des Elektromagneten 6 wird eine Gegenspannung induziert, die sich in einem Abfall des Stroms bemerkbar macht. Berücksichtigt man im Beobachter 11 diesen Modellanteil nicht, so bildet der Beobachterfehler ein Maß für die Geschwindigkeit des elektromagnetisch betätigten Dichtsitzes.As can further be seen from the drawing, the voltage U EM applied to the electromagnet 6 during external actuation and the current i EM supplied to the electromagnet 6 are fed to an observer 11 . When the armature of the electromagnet 6 , which is not shown, moves, a counter voltage is induced, which is noticeable in a drop in the current. If this model component is not taken into account in observer 11 , the observer error forms a measure of the speed of the electromagnetically actuated sealing seat.

Das Ausgangssignal Ikorr des Beobachters 11 wird in einer Additionsschaltung 12 zu einem durch einen elektronischen Regler 8 vorgegebenen Stromwert Ivor hinzuaddiert, der z. B. dem im System maximal erreichbaren Druckgradienten entspricht, wobei das Additionsergebnis einen Stromsollwert Isoll darstellt, der in einer Vergleichsschaltung 13 mit dem dem Elektromagneten 6 zugeführten Stromwert IEM verglichen wird. Das Vergleichsergebnis wird in einem der Vergleichs­ schaltung 13 nachgeschalteten Stromregler 14 zu einem Signalwert verarbeitet, der die an den Elektromagneten 6 angelegte Spannung UEM repräsentiert. Der vorhin erwähnte elektronische Regler 8 kann z. B. als ein die fahrdynamischen Zustände des Kraftfahrzeuges beeinflussender Regler ausgebildet sein.The output signal I corr of the observer 11 is added in an addition circuit 12 to a predetermined by an electronic controller 8 current value I before, the z. B. corresponds to the maximum attainable pressure gradient in the system, wherein the addition result is compared in a comparator circuit 13 with the solenoid 6 supplied current value I EM a current setpoint value I soll represents. The comparison result is processed in a current regulator 14 connected downstream of the comparison circuit 13 to a signal value which represents the voltage U EM applied to the electromagnet 6 . The aforementioned electronic controller 8 can, for. B. be designed as a controller influencing the driving dynamics of the motor vehicle.

Das in Fig. 2 gezeigte Bremssystem, dessen Aufbau dem in Fig. 1 dargestellten System weitgehend entspricht, ist insbesondere für Druckregelungsprozesse geeignet. Der im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnte elektronische Regler ist im gezeigten Beispiel als ein Druckregler 15 ausgebildet, dem einerseits von einem nicht gezeigten, übergeordneten Fahrzeugregler ein Druckvorgabesignal Psoll und andererseits ein Istdrucksignal Pist zugeführt werden, die von einem an den Hauptbremszylinder 2 angeschlossenen Drucksensor 17 erzeugt werden. Das Ausgangssignal IRegel des Druckreglers 15, das einem bestimmten Druckgradienten entspricht, wird in einer zweiten Additionsschaltung 16 zu dem vorhin erwähnten Ausgangssignal Ikorr des Beobachters 11 hinzuaddiert. Die anschließende Verarbeitung des Additionsergebnisses Isoll entspricht identisch der im Zusammenhang mit Fig. 1 be­ schriebenen Verarbeitung, so daß sie keiner weiteren Erklärung bedarf.The brake system shown in FIG. 2, the structure of which largely corresponds to the system shown in FIG. 1, is particularly suitable for pressure control processes. The mentioned in connection with FIG. 1, electronic controller is embodied in the example shown as a pressure regulator 15, the one hand, from an unshown superordinate vehicle controller, a pressure setting signal P is intended and on the other hand, an actual pressure P is to be supplied, which from a connected to the master brake cylinder 2 Pressure sensor 17 are generated. The output signal I Regel of the pressure regulator 15 , which corresponds to a certain pressure gradient, is added in a second addition circuit 16 to the previously mentioned output signal I corr of the observer 11 . The subsequent processing of the addition result I should be identical to the processing described in connection with FIG. 1, so that it requires no further explanation.

Fig. 3 zeigt schließlich den Aufbau des im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 erwähnten Beobachters 11. Der Abbildung ist zu entnehmen, daß das die an den Elektromagneten 6 angelegte Spannung UEM repräsentierende Signal einem physikalischen Modell 18 des Elektromagneten 6 zugeführt wird, das einen theoretischen Stromwert IMod unter Vernachlässigung der Bewegungseinflüsse des Elektromagneten 7 berechnet. Der Stromwert IMod wird in einer Subtraktionsschaltung 19 von dem Signal subtrahiert, das den dem Elektromagneten 6 zugeführten Strom IEM repräsentiert. Das Ergebnis der Subtraktion IF, das dem vorhin erwähnten Beobachterfehler entspricht, wird in einem der Subtraktionsschaltung 19 nachgeschalteten ersten Übertragungsglied bzw. Stromkorrekturglied 20 zum Ausgangssignal Ikorr verarbeitet. Dabei ist es sinnvoll, wenn das Ergebnis IF der Subtraktion gleichzeitig einem zweiten Übertragungsglied bzw. Fehler­ bewertungsglied 21 zugeführt wird, dessen Ausgangsgröße UF in einer dem Modell 18 vorgeschalteten Additionsschaltung 22 zu dem Eingangssignal UEM hinzuaddiert wird. Durch diese Maßnahme wird eine Stabilisierung des Modells 18 erreicht. Die vorhin erwähnten Übertragungsglieder 20, 21 können dabei vorzugsweise als proportionale Stromverstärker bzw. Strombegrenzer ausgeführt sein, die die entsprechenden Eingangssignale verstärken bzw. abschwächen. Fig. 3 finally shows the construction of in connection with FIGS. 1 and 2 mentioned observer. 11 The figure can be seen that the voltage applied to the electromagnet 6 voltage U EM representing signal is a physical model supplied 18 of the electromagnet 6, which calculates a theoretical current value I Mod neglecting the movement influences the electromagnet. 7 The current value I Mod is subtracted in a subtraction circuit 19 from the signal representing the current I EM supplied to the electromagnet 6 . The result of the subtraction I F, which corresponds to the previously mentioned observer error is corr processed in the subtraction circuit 19 downstream of the first transfer element or current correction element 20 to the output signal I. It makes sense if the result IF of the subtraction is simultaneously fed to a second transmission element or error evaluation element 21 , the output variable U F of which is added to the input signal U EM in an addition circuit 22 connected upstream of the model 18 . This measure stabilizes the model 18 . The transmission elements 20 , 21 mentioned above can preferably be designed as proportional current amplifiers or current limiters which amplify or weaken the corresponding input signals.

Claims (10)

1. Verfahren zum Betrieb eines pneumatischen Bremskraftverstärkers für Kraftfahrzeuge, der eine bewegliche Wand sowie ein eine auf die bewegliche Wand einwirkende pneumatische Druckdifferenz steuerndes Steuerventil aufweist, das mindestens zwei Dichtsitze sowie einen mit den Dichtsitzen zusammenwirkenden elastischen Ventilkörper aufweist und einerseits durch den Fahrer mittels einer Betätigungsstange und anderer­ seits unabhängig vom Fahrerwillen durch einen mit einem der Dichtsitze in kraftübertragender Verbindung stehenden Elektromagneten betätigbar ist, wobei dem Bremskraftverstärker ein Hauptbremszylinder nachgeschaltet ist, der mit den einzelnen Fahrzeugrädern zugeordneten Radbremsen in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Elektromagneten (7) angelegte Spannung (UEM) sowie der dem Elektromagneten (7) zugeführte Strom (IEM) einem Beobachter (11) zugeführt werden, dessen Ausgangsgröße (Ikorr) der Geschwindigkeit des Dichtsitzes bei dessen elektromagnetischer Betätigung proportional ist und zur Dämpfung dessen Bewegung verwendet wird.1.Method for operating a pneumatic brake booster for motor vehicles, which has a movable wall and a control valve controlling a pneumatic pressure difference acting on the movable wall, which has at least two sealing seats and an elastic valve body interacting with the sealing seats, and on the one hand by the driver by means of an actuating rod and, on the other hand, can be actuated independently of the driver's will by an electromagnet connected to one of the sealing seats in a force-transmitting connection, the brake booster being followed by a master brake cylinder which is connected to the wheel brakes assigned to the individual vehicle wheels, characterized in that the electromagnets ( 7 ) applied voltage (U EM ) and the current (I EM ) supplied to the electromagnet ( 7 EM ) are fed to an observer ( 11 ), the output variable (I corr ) of which corresponds to the speed of the sealing seat electromagnetic actuation is proportional and is used to dampen its movement. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgröße des Beobachters (11) einem Stromwert (Ikorr) entspricht, der der Stabilisierung der Bewegung des Dichtsitzes bei dessen elektromagnetischer Betätigung dient. 2. The method according to claim 1, characterized in that the output variable of the observer ( 11 ) corresponds to a current value (I corr ), which serves to stabilize the movement of the sealing seat upon its electromagnetic actuation. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die an den Elektromagneten (6) angelegte Spannung (UEM) einem physikalischen Modell (18) des Elektromagneten (7) zugeführt wird, dessen Ausgangsgröße unter Vernachlässigung der durch die Bewegung des Ankers des Elektromagneten (7) induzierten Parameter einem Stromwert (IMod) entspricht, der mit dem Wert des dem Elektromagneten (7) zugeführten Stroms (IEM) verglichen wird, wobei das Vergleichsergebnis (IF) einem Übertragungsglied (20) zugeführt wird, dessen Ausgangsgröße den der Stabilisierung der Bewegung des Dichtsitzes bei dessen elektromagnetischer Betätigung dienenden Stromwert (Ikorr) bildet.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the voltage applied to the electromagnet ( 6 ) (U EM ) is supplied to a physical model ( 18 ) of the electromagnet ( 7 ), the output quantity of which is neglected by the movement of the armature of the Electromagnet ( 7 ) induced parameter corresponds to a current value (I Mod ) which is compared with the value of the current (I EM ) supplied to the electromagnet ( 7 ), the comparison result (I F ) being fed to a transmission element ( 20 ), the output variable of which forms the current value (I corr ) which serves to stabilize the movement of the sealing seat during its electromagnetic actuation. 4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichsergebnis (IF) einem zweiten Übertragungs­ glied (21) zugeführt wird, dessen Ausgangsgröße zu dem die an den Elektromagneten (7) angelegte Spannung repräsentierenden Signal (UEM) hinzuaddiert wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the comparison result (I F ) is fed to a second transmission member ( 21 ), the output variable to which the voltage (U EM ) representing the voltage applied to the electromagnet ( 7 ) is added. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Übertragungsglied (20) als ein proportionaler Stromverstärker ausgebildet ist.5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the transmission element ( 20 ) is designed as a proportional current amplifier. 6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Übertragungsglied (20) als ein Strombegrenzer ausgebildet ist.6. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the transmission element ( 20 ) is designed as a current limiter. 7. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Übertragungsglied (21) als ein proportionaler Stromverstärker ausgebildet ist. 7. The method according to claim 4, characterized in that the second transmission element ( 21 ) is designed as a proportional current amplifier. 8. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Übertragungsglied (21) als ein Strombegrenzer ausgebildet ist.8. The method according to claim 4, characterized in that the second transmission element ( 21 ) is designed as a current limiter. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß der der Stabilisierung der Bewegung des Dichtsitzes bei dessen elektromagnetischer Betätigung dienende Stromwert (Ikorr) zu einem Stromwert (IVor) hinzuaddiert wird, der dem maximalen Gradienten des im Hauptbremszylinder (3) eingesteuerten hydraulischen Druckes entspricht, wobei das Ergebnis der Addition (Isoll) mit dem Wert des dem Elektromagneten (7) zugeführten Stromes (IEM) verglichen wird und das Vergleichsergebnis ( ) einem Stromregler (14) zugeführt wird, der die an den Elektromagneten (7) anzulegende Spannung (UEM) erzeugt.9. The method according to any one of the preceding claims 2 to 8, characterized in that the current value (I corr ) serving to stabilize the movement of the sealing seat during its electromagnetic actuation is added to a current value (I Vor ) which corresponds to the maximum gradient of the master brake cylinder ( 3 ) corresponds to the controlled hydraulic pressure, the result of the addition (I soll ) being compared with the value of the current (I EM ) supplied to the electromagnet ( 7 ) and the comparison result () being supplied to a current regulator ( 14 ) which is connected to the Electromagnet ( 7 ) voltage to be applied (U EM ) generated. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß der im Hauptbremszylinder (3) eingesteuerte hydraulische Druck (Pist) ermittelt und zusammen mit einem Druckvorgabesignal (Psoll) einem Druckregler (15) zugeführt wird, dessen Ausgangsgröße einen einem gewünschten Druckgradienten entsprechenden Stromwert (IRegel) bildet und zu dem der Stabilisierung der Bewegung des Dichtsitzes bei dessen elektromagnetischer Betätigung dienenden Stromwert ((Ikorr) hinzuaddiert wird, wobei das Ergebnis der Addition (Isoll) mit dem Wert des dem Elektromagneten (7) zugeführten Stromes (IEM) verglichen wird und das Vergleichsergebnis () einem Stromregler (14) zugeführt wird, der die an den Elektromagneten (7) anzulegende Spannung (UEM) erzeugt.10. The method according to any one of the preceding claims 2 to 8 characterized in that the introduced into the master brake cylinder (3), hydraulic pressure (P ist) is determined and (to P) together with a pressure input signal to a pressure regulator (15) is supplied, the output of which a one forms the desired pressure gradient corresponding current value (I rule ) and is added to the current value ((I corr ) serving to stabilize the movement of the sealing seat during its electromagnetic actuation, the result of the addition (I soll ) with the value of the electromagnet ( 7 ) supplied current (I EM ) is compared and the comparison result () is fed to a current regulator ( 14 ) which generates the voltage (U EM ) to be applied to the electromagnet ( 7 ).
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