DE19735035A1 - Pneumatic braking servo for automobiles - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Unterdruckbremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge mit einem Verstärkergehäuse, dessen In nenraum durch eine bewegliche Wand in eine Unterdruckkammer und eine Arbeitskammer unterteilt ist, einem Zwischenelement zur Übertragung der Bewegung der beweglichen Wand auf einen Hauptzylinder, sowie einem Betätigungsglied zur Übertragung der Fahrerfußkraft auf das Zwischenelement, mit einem Steu erventil zur Trennung der Unterdruckkammer von der Arbeits kammer, welches mittels eines Elektromagneten betätigbar ist und zum Einlaß der Außenluft in die Arbeitskammer und mit einem elektronischen Regler zur Betätigung des Steuerventils Abhängigkeit vom Fahrerwunsch oder/und Fremdbetätigung Abhängigkeit eines automatischen Systems, z. B. AICC.The invention relates to a vacuum brake booster for motor vehicles with an amplifier housing, the In through a movable wall into a vacuum chamber and a working chamber is divided, an intermediate element for transferring the movement of the movable wall to one Master cylinder, and an actuator for transmission the driver's foot force on the intermediate element, with a tax valve to separate the vacuum chamber from the work chamber which can be actuated by means of an electromagnet and to admit the outside air into the working chamber and with an electronic regulator for operating the control valve Dependency on driver request and / or external operation Dependency on an automatic system, e.g. B. AICC.
Aus der DE 42 38 333 ist bereits ein Unterdruckbremskraft verstärker für Kraftfahrzeuge bekannt, dessen Steuerventil unabhängig von einer einen Ventilkolben verschiebenden Be tätigungsstange mittels eines Elektromagneten betätigbar ist, wobei der Elektromagnet einen zusätzlichen Dichtsitz betätigt, der eine Belüftung der Arbeitskammer ermöglicht. Der Elektromagnet ist hierbei mit dem Ventilkolben des Un terdruckbremskraftverstärkers fest verbunden im Steuergehäu se verschiebbar angeordnet, so daß der zusätzliche Dichtsitz mit dem Ventilkolben synchron bewegbar ist. Mit diesem Un terdruckbremskraftverstärker ist es zwar möglich, bei Fahr zeugbremsungen die Fahrzeugverzögerung jeweils dem Fahrer wunsch, der Pedal-Fußkraft entsprechend einzuregeln und zwar unabhängig von der Beladung, der Neigung und einem etwaigen Anhängerbetrieb des Fahrzeugs. Es kann mit dieser Vorrich tung jedoch nun eine Erhöhung des Bremsdrucks in Relation vom Fahrer aufgegebenen Wert erreicht werden und keine Verringerung und es müssen bei jedem dieser Vorgänge das vom Fahrer angesteuerte und das elektrisch angesteuerte Ventil des Unterdruckbremskraftverstärkers gleichzeitig arbeiten mit etlichen Möglichkeiten von Funktionsstörungen. Außerdem ist der Bauaufwand des Unterdruckbremskraftverstärkers in folge der zweifach ausgeführten Ventiltechnik relativ groß.DE 42 38 333 already has a vacuum braking force amplifier for motor vehicles known, the control valve independent of a Be a valve piston displacing actuating rod actuated by an electromagnet is, the electromagnet an additional sealing seat actuated, which enables ventilation of the working chamber. The electromagnet is here with the valve piston of the Un terdruckbremskraftkrafters firmly connected in the control housing se slidably arranged so that the additional sealing seat can be moved synchronously with the valve piston. With this Un terdruckbremskraftantrieb it is possible when driving braking the vehicle deceleration to the driver wish to adjust the pedal foot force accordingly regardless of the load, the incline and any Trailer operation of the vehicle. It can be done with this device tion, however, an increase in the brake pressure in relation value given by the driver and none Reduction and each of these processes must be dated Driver controlled and the electrically controlled valve of the vacuum brake booster work simultaneously with several possibilities of malfunctions. Furthermore is the construction cost of the vacuum brake booster in follow the double valve technology relatively large.
Aus der Europäischen Patentanmeldung 0 136 689 A2 ist ferner bereits ein Unterdruckbremskraftverstärker der eingangs ge nannten Art bekannt. Mit diesem Unterdruckbremskraftverstär ker werden gegenüber dem zuvor beschriebenen Verstärker die Möglichkeit einer echten Verzögerungsregelung der Bremsvor gänge, in der Möglichkeit von elektrisch eingesteuerter Fremdbetätigung und Überlagerung beider Betätigungsarten im Regler geschaffen. Die mechanischen Bauteile des Unterdruck bremskraftverstärkers werden gegenüber dem aus der DE 42 38 331 A1 bekannten Unterdruckbremskraftverstärker verringert bzw. vereinfacht. Als Nachteil des in der Europäischen Pa tentanmeldung 0 136 689 A2 beschriebenen Fahrzeugbremssy stems ist es jedoch anzusehen, daß das Steuerventil als ein separates Ventil außerhalb des Unterdruckbremskraftverstär kers angeordnet ist.From European patent application 0 136 689 A2 is also already a vacuum brake booster of the beginning ge called kind known. With this vacuum brake booster ker compared to the previously described amplifier Possibility of a real deceleration control of the brake gears, in the possibility of electrically controlled External actuation and overlay of both types of actuation in Regulator created. The mechanical components of the vacuum Brake booster are compared to that from DE 42 38 331 A1 known vacuum brake booster reduced or simplified. As a disadvantage of the in the European Pa tent registration 0 136 689 A2 described vehicle brake system stems it can be seen, however, that the control valve as a separate valve outside the vacuum brake booster kers is arranged.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Unter druckbremskraftverstärker der eingangs genannten Art zu ver bessern und dahingehend zu vereinfachen, daß ein externes Ventil vermieden wird. The invention is therefore based on the object, a sub pressure brake booster of the type mentioned to ver improve and simplify the fact that an external Valve is avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuerventil in einem die bewegliche Wand tragenden Steuer ventilgehäuse angeordnet ist.This object is achieved in that the Control valve in a control carrying the movable wall valve housing is arranged.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Unterdruckbrems kraftverstärker geschaffen, der nur noch ein elektromagne tisch angesteuertes Ventil für die Trennung beider Verstär kerkammern und den Außenluft-Einlaß aufweist. Das Ventil ist auf baulich einfache Weise in den Unterdruckbremskraftver stärker zentral integriert. Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine echte Verzögerungsregelung der Bremsvorgänge in der Möglichkeit von elektrisch angesteuerter Fremdbetätigung und der Überlagerung beider Betätigungsarten im Regler ge schaffen. Das Grundprinzip des pneumatischen Unterdruck bremskraftverstärkers mit Luftsteuerung durch ein Tellerven til und Durchtrieb der Fußkraft auf den Hauptzylinder bei Ausfall der Unterstützung bleibt erhalten. Die mechanischen Bauteile des Unterdruckbremskraftverstärkers werden verrin gert bzw. vereinfacht.With the solution according to the invention, a vacuum brake power amplifier created that is only an electromagnetic Table controlled valve for the separation of both amplifiers chamber and has the outside air inlet. The valve is in a structurally simple manner in the vacuum brake force ver more centrally integrated. With the solution according to the invention is a real deceleration control of braking in the possibility of electrically controlled external actuation and the superimposition of both types of actuation in the controller create. The basic principle of pneumatic vacuum brake booster with air control by a pervoid til and drive through the foot force on the master cylinder Failure of support remains. The mechanical Components of the vacuum brake booster are reduced device or simplified.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das Steuerventil eine im Ventilgehäuse abgedichtet ver schiebbare Schiebehülse aufweist, die zu ihrer Betätigung mit dem Anker des Elektromagneten verbunden ist.An advantageous embodiment of the invention provides that the control valve ver sealed in the valve housing has sliding sliding sleeve for their actuation is connected to the armature of the electromagnet.
Gemäß weiteren vorteilhaften Ausführungsformen ist vorgese hen, daß im Verbindungsstrang zwischen dem Betätigungsglied und dem Zwischenelement zur Übertragung der mittels des Be tätigungsgliedes eingeleiteten Fahrer-Fußkraft weder ein elastisches Zwischenglied noch eine Lose vorgesehen ist, wobei das Steuerventilgehäuse unmittelbar am Zwischenelement zur Anlage kommen kann. Die Übertragung und Abstützung der Fahrer-Fußkraft auf den Hauptzylinder erfolgt dabei so, daß einerseits eine Verringerung des Pedalwegs erreicht wird und andererseits bei einem Ausfall der Unterstützungskraft die direkte Betätigung des Hauptzylinders durch den Fahrerfuß erhalten bleibt.According to further advantageous embodiments, it is provided hen that in the connecting line between the actuator and the intermediate element for transmitting the by means of the Be driver foot force initiated elastic intermediate link is still provided, the control valve housing directly on the intermediate element can come to the plant. The transfer and support of the Driver foot force on the master cylinder is such that on the one hand a reduction in the pedal travel is achieved and on the other hand, if the support force fails, the direct actuation of the master cylinder by the driver's foot preserved.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der Zeichnung.Further features and advantages of the invention result from the following description of an embodiment the invention with reference to the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 ein Systemschaltbild eines elektrisch angesteuerten Unterdruckbremskraftverstärkers im Verzögerungsregel kreis; Fig. 1 is a system diagram of an electrically controlled vacuum brake booster in the delay control circuit;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Unterdruckbremskraft verstärker, wobei Teile des Verstärkers weggebrochen sind. Fig. 2 shows a longitudinal section through a vacuum brake force amplifier, with parts of the amplifier broken away.
Das in Fig. 1 dargestellte Systemschaltbild zeigt ein Brems pedal 2, welches über einen Kraftsensor 4 und ein Zwischen element 6 auf den Kolben 8 eines Hauptzylinders 10 einwirkt. Zwischenelement 6 greift auch das Ausgangsglied eines Vakuumbremskraftverstärkers 12 an. Ferner ist in diesem Sy stem ein elektronischer Regler 13 vorgesehen, in den als Eingangsgrößen die Signale des Kraftsensors 4 und eines Fahrzeugverzögerungssensors 14 und ggf. weitere Eingangs signale, z. B. Abstandssignal für Fremdansteuerung bei AICC oder unterlagertes Bremsdrucksignal eingehen.The system circuit diagram shown in Fig. 1 shows a brake pedal 2 , which acts via a force sensor 4 and an intermediate element 6 on the piston 8 of a master cylinder 10 . Intermediate element 6 also attacks the output member of a vacuum brake booster 12 . Furthermore, an electronic controller 13 is provided in this system, in which the signals of the force sensor 4 and a vehicle deceleration sensor 14 and, if appropriate, further input signals, for. B. Incoming distance signal for external control at AICC or subordinate brake pressure signal.
Das in Fig. 2 dargestellte Verstärkergehäuse 20 des erfin dungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers ist durch eine axial bewegliche Wand 22 in eine Arbeitskammer 24 und eine Unterdruckkammer 26 unterteilt. Durch die beiden Gehäuse hälften und die bewegliche Wand 22 sind Zuganker 25 geführt. Die axial bewegliche Wand 22 besteht aus einem aus Blech tiefgezogenen Membranteller 28 und einer daran anliegenden flexiblen Membran 30, die zwischen dem äußeren Umfang des Membrantellers 28 und dem Verstärkergehäuse 20 eine Rollmem bran als Abdichtung bildet. Die Wand 22 wird von einem Steu ergehäuse 32 getragen, welches teilweise im Verstärkergehäu se 20 angeordnet ist und teilweise aus diesem hervorragt. Im Steuergehäuse 32 ist ein Steuerventil 34 angeordnet, das eine Schiebehülse 36 aufweist, die mit einem Ventilteller 38 zusammenwirkt, um einen Ventilsitz 40 zu bilden. Ein weite rer Ventilsitz 42 wird von einem Ventilelement 44 und dem Ventilteller 38 gebildet. Im Betätigungsstrang ist ein Kraftsensor 47 angeordnet. Das Ventilelement 44 ist mittels einer mit dem Bremspedal verbundenen Betätigungsstange 46 verschiebbar. Der Ventilteller 38 wird mittels einer Feder 48, die sich an einem Haltering 50 abstützt, in Richtung Schiebehülse 36 und gegen das Ventilelement 44 gedrückt.The booster housing 20 shown in FIG. 2 of the vacuum brake booster according to the invention is divided by an axially movable wall 22 into a working chamber 24 and a vacuum chamber 26 . Halves through the two housings and the movable wall 22 tie rods 25 are guided. The axially movable wall 22 is composed of a deep-drawn sheet metal diaphragm plate 28 and an adjacent thereto flexible membrane 30 which forms between the outer periphery of the diaphragm plate 28 and the booster housing 20 is a Rollmem bran as a seal. The wall 22 is supported by a control housing 32 , which is partially arranged in the amplifier housing 20 and partially protrudes therefrom. A control valve 34 is arranged in the control housing 32 and has a sliding sleeve 36 which interacts with a valve plate 38 in order to form a valve seat 40 . A wide valve seat 42 is formed by a valve element 44 and the valve plate 38 . A force sensor 47 is arranged in the actuation line. The valve element 44 is displaceable by means of an actuating rod 46 connected to the brake pedal. The valve disk 38 is urged by a spring 48, which is supported on a retaining ring 50 in the direction of sliding sleeve 36 and against the valve member 44th
Die Betätigung der Schiebehülse 36 erfolgt mittels eines Elektromagneten, der im Steuergehäuse 32 angeordnet ist. Die Spule 54 und der Anker 56 des Elektromagneten 52 sind hier bei in einem Gehäuse 58 untergebracht, welches im Steuer gehäuse 32 angeordnet ist. Das Gehäuse ist mittels eines Dichtringes 60 gegenüber dem Steuergehäuse abgedichtet. Der Magnetanker 56 ist axial verschiebbar auf einem Schraubbol zen 62 durch eine Dichtung 64 abgedichtet verschiebbar. Am Außenumfang des Magnetankers 56 ist ein weiterer Dichtring 66 vorgesehen. Das Verstärkergehäuse 20 schließt das Gehäuse 58 deckelartig ab und weist einen Fortsatz 68 auf, in dem der Kopf des Schraubbolzens 62 angeordnet ist und der un mittelbar an einem Zwischenelement 70 anliegt. Dieses Zwi schenelement 70 überträgt die Bremskraft auf einen Kolben eines (nicht dargestellten) Hauptzylinders. Durch die vom Unterdruck beaufschlagte Magnet-Anker-Stirnfläche wird der eingesteuerte Teildruck kompensiert, so daß sich eine selbsttätige Ventilrückführungswirkung ergibt. The sliding sleeve 36 is actuated by means of an electromagnet which is arranged in the control housing 32 . The coil 54 and the armature 56 of the electromagnet 52 are housed here in a housing 58 which is arranged in the control housing 32 . The housing is sealed off from the control housing by means of a sealing ring 60 . The magnet armature 56 is axially displaceable on a screw bolt 62 sealed by a seal 64 . A further sealing ring 66 is provided on the outer circumference of the magnet armature 56 . The amplifier housing 20 closes the housing 58 like a lid and has an extension 68 , in which the head of the screw bolt 62 is arranged and which is in direct contact with an intermediate element 70 . This inter mediate element 70 transmits the braking force to a piston of a master cylinder (not shown). The applied partial pressure is compensated by the magnetic armature end face, so that an automatic valve return effect results.
Das Tellerventil 34 des Vakuumbremskraftverstärkers besteht nur noch aus der magnetbetätigten Schiebehülse 36 und dem Ventilelement 44 für die Außenluftsteuerung und dem federbe lasteten elastischen Ventilteller 38. Der Einsatz des Tel lerventils anstelle eines Schieberventils ist vorteilhaft wegen der in verschiedenen Betätigungszuständen nötigen Dichtheit zur Vermeidung von Verlust des Unterdruckes und damit Bremswirkung. Die mit dem Ventilteller zusammenwirken de magnetbetätigte Schiebehülse 36 benötigt eine funktionale Rückführung; dies kann wie bekannt ausgeführt werden, mit tels elektronischem Wegsensor für den Öffnungsweg des Tel lerventils, Regelelektronik und Magnetkraftbeeinflussung oder, wie alternativ vorgeschlagen, mittels Reaktionsflächen Magnetanker durch Beaufschlagung mit den eingesteuerten Drücken.The poppet valve 34 of the vacuum brake booster only consists of the magnet-operated sliding sleeve 36 and the valve element 44 for the outside air control and the spring-loaded elastic valve disk 38 . The use of the Tel valve valve instead of a slide valve is advantageous because of the tightness required in different operating states to avoid loss of negative pressure and thus braking effect. The interacting with the valve plate de magnetically actuated sliding sleeve 36 requires a functional feedback; this can be carried out as is known, with means of an electronic displacement sensor for the opening travel of the tel valve, regulating electronics and influencing the magnetic force or, as an alternative, by means of reaction surfaces by means of magnetic armatures by acting on the pressures applied.
Der für die Aufnahme des Fahrerwunsches und Weiterleitung an die Regelelektronik zuständige elektronische Kraftaufnehmer (4 in Fig. 1 bzw. 47 in Fig. 2) kann nach einem der für der artige Aufnehmer bekannten physikalischen Prinzipien ausge führt und an geeigneter Stelle im Kraftfluß der Fahrer-Fuß kraft angeordnet werden. Alternativ kann die Erfassung der Fußkraft auch auf eine Wegmessung zurückgeführt werden, in dem z. B. in der Kolbenstange ein in Betätigungsrichtung wir kendes federndes Element angeordnet wird und der sich bei der Betätigung ergebende Federweg mittels Wegaufnehmer z. B. LVDT oder Hall-Element, gemessen wird. Die erzielte Regelung von Verzögerungswerten wird dann im System bewirkt, indem der elektronische Regler den vom Fahrer aufgegebenen Soll wert (Kraftaufnehmer) mit dem vom Beschleunigungsaufnehmer des Fahrzeugs (möglicherweise auch aus den Signalen von Rad drehzahlsensoren gewonnen) gelieferten Ist-Wert vergleicht und nach Maßgabe einer Regelabweichung das elektromagneti sche Tellerventil des Bremskraftverstärkers bestromt. Das Verstärkungsverhältnis des Bremskraftverstärkers ergibt sich dabei aus der Reglereinstellung und den jeweiligen Daten des Brems-Betriebspunktes. Natürlich kann ein solches System auch mit anderen Regelgrößen als der Fahrzeugverzögerung arbeiten, wenn Sensorik und Regler entsprechend gestaltet werden, z. B. mit Bremsdruckregelung oder mit Abstandsrege lung zu vorausfahrenden Objekten.The electronic force transducer responsible for receiving the driver's request and forwarding it to the control electronics ( 4 in FIG. 1 or 47 in FIG. 2) can be carried out according to one of the physical principles known for the type of transducer and at a suitable point in the power flow of the driver. Foot force can be arranged. Alternatively, the detection of the foot force can also be traced back to a distance measurement in which B. in the piston rod in the actuating direction we kendes resilient element is arranged and the resulting spring travel during actuation by means of displacement transducers z. B. LVDT or Hall element is measured. The achieved regulation of deceleration values is then effected in the system by the electronic controller comparing the setpoint (force transducer) given by the driver with the actual value supplied by the vehicle's acceleration transducer (possibly also obtained from the signals from wheel speed sensors) and in accordance with an Control deviation energizes the electromagnetic poppet valve of the brake booster. The amplification ratio of the brake booster results from the controller setting and the respective data of the brake operating point. Of course, such a system can also work with control variables other than vehicle deceleration if the sensors and controllers are designed accordingly, e.g. B. with brake pressure control or with distance control to objects in front.
Wie bereits erwähnt, bleibt der Durchtrieb der Fahrer-Fuß kraft erhalten und infolge von Störungen kann lediglich die Verstärkung ausfallen wie beim konventionellen Bremskraft verstärker auch. Ein Ausfall der Verstärkung kann aufgrund von Störungen im pneumatischen und im elektrischen Teil des Gerätes eintreten. Unter Verwendung bekannter Verfahren kön nen Störungen an den elektrischen Komponenten, Magnet, Sen soren, Elektronik, erkannt und eingegrenzt werden, um dem Fahrer ein Warnsignal zu geben.As already mentioned, the drive-through remains the driver's foot receive power and due to malfunctions only Gain fail like with conventional braking force amplifier too. Failure of the gain may result from of faults in the pneumatic and electrical parts of the Device. Using known methods Malfunctions in the electrical components, magnet, sen sensors, electronics, can be recognized and narrowed down to the To give drivers a warning signal.
Unter entsprechender Abwandlung von Sensorik und elektro nischem Regler ermöglicht der erfindungsgemäße Unterdruck bremskraftverstärker auch die Möglichkeit von Fahrerbetäti gung und Fremdbetätigung, z. B. Fahrerbetätigung mit Verzö gerungsregelung und Fremdbetätigung im Rahmen eines ICC-Sy stems nach Maßgabe von Abstand oder Geschwindigkeitsdiffe renz. Natürlich muß der Modus des Zusammenwirkens beider Betätigungen in einer Regelstrategie eingebunden sein, z. B. Summenbildung, Vorrangentscheidung nach Maximalwert oder auch grundsätzlicher Vorrang für eine Betätigungsart. Stra tegie und Software hierfür sind im elektronischen Regler enthalten. With a corresponding modification of sensors and electro African vacuum allows the vacuum according to the invention brake booster also the possibility of driver actuation supply and external actuation, e.g. B. Driver actuation with delay control and external operation as part of an ICC system stems according to distance or speed differences renz. Of course, the mode of interaction of both must be Actuations in a control strategy, z. B. Sum formation, priority decision according to maximum value or basic priority for one type of activity. Stra The strategy and software for this are in the electronic controller contain.
22nd
Bremspedal
Brake pedal
44th
Kraftsensor
Force sensor
66
Zwischenelement
Intermediate element
88th
Kolben
piston
1010th
Hauptzylinder
Master cylinder
1212th
Unterdruckbremskraftverstärker
Vacuum brake booster
1414
Fahrzeugverzögerungssensor
Vehicle deceleration sensor
2020th
Verstärkergehäuse
Amplifier housing
2222
Wand
wall
2424th
Arbeitskammer
Chamber of Labor
2626
Unterdruckkammer
Vacuum chamber
2828
Membranteller
Membrane plate
3030th
Membran
membrane
3232
Steuergehäuse
Timing case
3434
Steuerventil
Control valve
3636
Schiebehülse
Sliding sleeve
3838
Ventilteller
Valve plate
4040
Ventilsitz
Valve seat
4242
Ventilsitz
Valve seat
4444
Ventilelement
Valve element
4646
Betätigungsstange
Operating rod
4747
Kraftsensor
Force sensor
4848
Feder
feather
5050
Haltering
Retaining ring
5252
Elektromagnet
Electromagnet
5454
Spule
Kitchen sink
5656
Anker
anchor
5858
Gehäuse
casing
6060
Dichtring
Sealing ring
6262
Schraubbolzen
Bolts
6464
Dichtung
poetry
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Dichtring
Sealing ring
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