制动助力器作为踏板模拟器工作和经相应设计的制动助力器

摘要

本发明涉及一种可控制的机电式制动助力器的工作方法和一种相应的制动助力器，该制动助力器借助于在制动助力器和踏板杆(102)之间的联接元件(105)能施加与驾驶员的踏板操纵力方向相反的力并且由此可以作为踏板模拟器工作。为此，踏板反作用力可以根据由驾驶员预先确定的踏板位置借助于特性曲线进行设定，并且即使当没有例如常规制动系统的反作用时，也能使驾驶员获得踏板感觉。在另一工作模式中，制动助力器以其原有的形式工作。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可控制的机电式制动助力器的工作方法和一 种相应的制动助力器。

背景技术

机电式制动助力器由DE 102007016136 A1已知。在那里为了 确定由驾驶员施加的踏板力，使用评估和控制单元，该评估和控制 单元由总制动力和附加的制动力之间的差计算出实际作用的踏板 力。踏板行程模拟器例如由文献“汽车工程手册”(第25版，博世， Vieweg出版社ISBN 3528238763)已知，在电液制动器中，踏板行 程模拟器是操纵单元的一部分并且使得能实现一种适合的力-位移曲 线和对制动踏板的适当缓冲。由此，驾驶员在通过电液制动器制动 时获得如在设计得非常好的常规制动系统中同样的制动感觉。

发明内容

在本发明中描述了一种方法，作为制动装置一部分的制动助力 器可以如何作为踏板模拟器工作。

本发明涉及一种在机动车辆中的制动助力器，通过该制动助力 器能使由驾驶员借助于制动踏板施加的力增强。本发明的要点在于， 制动助力器被构造成能产生作用在制动踏板上的反作用力，该反作 用力与由驾驶员施加的力方向相反。

由现有技术已知的制动踏板模拟器为了设定在制动踏板上的 代表踏板感觉的力-位移特性需要附加的装置，用来产生抵抗驾驶员 制动力的反作用力。本发明的优点在于，在充分利用为了增强制动 力的目的已集成在车辆中的制动助力器的条件下，对踏板感觉，亦 即特别是该力-位移特性进行设定。因此，例如具有混合制动系统的 车辆可以具有机电式制动助力器，这与在现有技术中所描述的相类 似。这种机电式制动助力器在本发明的范围内作为踏板模拟器工作。 依据本发明，在车辆中没有任何附加的装置而通过机电式制动助力 器产生制动踏板感觉，由此可以降低成本和空间需求。此外，在另 一工作模式中，制动助力器也可以用于其通常的目的并且对输入的、 由驾驶员施加的制动力进行增强。

在本发明的一种特别有利的设计方案中规定，反作用力能根据 制动踏板操纵进行设定。由此，有利地使得设定任意制动踏板感觉 成为可能。

此外，在本发明的另一有利的设计方案中，制动助力器具有一 个与制动踏板连接的输入杆以及一个弹性元件。在这种实施方式中， 反作用力是通过由输入杆的远离制动踏板的一端使弹性元件由于挤 压而发生的变形进行施加。为了挤压弹性元件，可以设有伺服驱动 装置。这种设计方案具有如下优点：通过对弹性元件的弹性的了解， 作用到制动踏板上的反作用力通过简单且因此低成本的位移测量 (输入杆相对于弹性元件的偏移量)实现。因此不需要高成本的踏 板力测量。

在本发明的另一特别有利的实施方式中，设有用于将伺服驱动 装置联接到弹性元件上的连接装置。通过所述连接装置，该联接是 可松开的和/或在作用上是受限制的。所述连接装置只能传递有限的 力，也就是说该联接在作用上是受限制的，由此依据本发明的制动 助力器只能对驾驶员施加有限的力。如果所述连接装置被施以较大 的力，那么作用在制动踏板上的力保持不变(作用受限制)或者降 低到零(联接被松开)。这具有如下优点：由此，作用于驾驶员且 由此可以妨碍以及阻止驾驶员操纵踏板的力被限制到一个可由驾驶 员控制的值。为了依据本发明产生与驾驶员的制动力方向相反的反 作用力，必须通过所述连接装置建立该联接。

在本发明的另一优选的设计方案中，根据制动踏板的操纵，特 别是根据制动踏板行程，或者增强由驾驶员施加的力(制动助力器 模式)，或者产生反作用力(踏板模拟器模式)。如果驾驶员例如 只以有限的程度踩下制动踏板，那么依据本发明的制动助力器用作 踏板模拟器，即，产生反作用力。作用到车辆上的制动力在这种情 况下可以例如通过再生制动和/或通过提高发动机牵引力矩实现。通 过依据本发明的反作用力，驾驶员在这种工作模式下也有惯常的踏 板感觉。如果驾驶员以较大的程度踏下制动踏板，那么正常的工作 制动器对车辆起作用，所述依据本发明的制动助力器这时用作对驾 驶员力的辅助装置。

附图说明

图1示出了可控制的机电式制动助力器在踏板模拟器工作模 式下的典型的实施方式，该制动助力器具有在助力器体和朝向主缸 的连接件之间的闭合的联接元件以及用于设定踏板特性的弹性元 件，

图2示出了可控制的机电式制动助力器在制动助力器工作模 式下的典型的实施方式，该制动助力器具有在助力器体和朝向主缸 的连接件之间的闭合或者在作用上受限制的联接元件，

图3示出了依据本发明的方法的示意图，依据该方法，制动助 力器可以作为踏板模拟器工作。

具体实施方式

本发明描述了一种机电式制动助力器，以及一种用于控制机电 式制动助力器的方法，以使该制动助力器作为踏板模拟器工作。

需操纵的制动系统可例如由下列部分组成：

·可控制的机电式制动助力器，

·主制动缸，

·液压制动系统(常规的，未示出)，

·在可控制的制动助力器的连接件103和主制动缸107之间 的可定义的空行程ds，

·接在后面的/附加的外力系统(未示出)。

由这几个部分组成的制动系统尤其可以用在下列工作模式中：

·外力模式(依据图1)：通过外力(ESP)形成制动压力或 者通过例如再生制动系统进行制动减速，通过制动助力器 产生踏板感觉，连接件103和主制动缸107在空间上分开。 (踏板行程s＜ds)

·制动力增强模式(依据图2)：可控制的制动助力器的标准 工作模式。通过驾驶员的力111并且通过由可控制的制动 助力器产生的放大力113形成制动压力。通过可控制的制 动助力器与制动系统的反作用力相结合产生踏板感觉。输 出杆和主制动缸接触。(踏板行程s＞ds)

本发明首先涉及外力模式。在这个模式中，制动助力器仅仅起 踏板模拟器的作用。

在图1中操纵单元101与输入杆102连接并且可以相对于制动 助力器的助力器体104移动这个输入杆。在输入杆102和朝向主缸 107的连接件103之间设有一个弹性元件109，例如具有已知的弹性 常数c_RD的反作用盘109，该反作用盘允许输入杆102和助力器体104 沿着它们的共同轴线发生相对位移x，并且该反作用盘固定在连接体 103上。助力器体可以相对于制动助力器的壳体106例如通过电动机 (未示出)移动一个量y。连接体103相对于主缸107的总位移s由 x和y之和得出。输入杆102相对于助力器体104的相对偏移x可以 借助于位移传感器108a、108b测量。助力器体104相对于制动助力 器的壳体106的相对位移y可以例如由电动机位置确定。如果总位 移s小于预先确定的空行程ds，那么在连接件103和主缸107之间 不存在接触，全部的制动力通过外力施加。制动系统处于外力模式 并且制动助力器起踏板模拟器的作用。

为了借助于踏板模拟器在制动踏板101上产生踏板感觉，需要 与驾驶员的操纵力111方向相反的力110，该力在外力模式中应通过 可控制的制动助力器施加。为此目的，联接元件105将朝向主缸107 的连接件103和助力器体104彼此连接。

联接元件105可以具有各种实施方式，作为例子举出了一种由 永磁铁和电磁铁构成的组合部件。作为另一实施方式，联接元件可 以是磁流变阻尼器。在这种实施方式中，阻尼器由活塞-缸体单元组 成，其中，这个单元的一个部件与助力器体连接，另一个部件例如 与连接件连接。缸体的通过活塞分开的两个腔室具有连接部，此外， 通过电控制可以调节液体的粘滞性并且由此可以调节阻尼器的阻尼 特性。在另一实施方式中，在缸体的两个腔室之间的连接部还可以 被设计为可控制的阀，借助于该阀可以调节阻尼(直至锁紧)。在 另一实施方式中，联接元件同样包括一个活塞-缸体单元和一个可电 控的阀，然而缸体仅具有一个工作腔室。使用来自制动液储备容器 的制动液作为液体。可电控的阀根据操作使体积与制动液储备容器 交换并且不存在联接，或者使体积被锁在活塞-缸体单元的工作腔室 中并且由此存在联接。当然，可以设想其他的联接方案。联接元件 105可以被设计成，使得最大可使用的力被限制到一个预先确定的 值，以使驾驶员能够过度挤压这个联接元件。在助力器体104和连 接件103之间的联接元件闭合时，通过助力器体104的移动可以将 与连接件103连接的弹性元件109平行于输入杆102地朝这个输入 杆移动和/或从这个输入杆移开。

在这种运动中，当弹性元件109和输入杆的远离制动踏板的端 部之间接触时，弹性元件109发生变形并且将反作用力传递到输入 杆102，该反作用力与弹性元件的变形有关并且因此与相对位移x 有关。因此，可以根据需要对例如弹性元件109通过输入杆102而 发生的已有变形和由此产生的反作用力进行增强或者减弱。这个原 理在本发明中得以充分利用，以根据输入杆的绝对位置改变反作用 力。

踏板模拟器用于确定在车辆中需设定的制动力以及用于使驾 驶员获得踏板感觉。为了确保这个作用，经常使用一个用于确定由 驾驶员施加的踏板操纵力的力传感器或者另一在踏板杆上的表示踏 板操纵力的测量装置。

在表明本发明特征的方法中，踏板模拟器的控制是借助于在制 动助力器中原有的元件直接实现。

所述方法由下列步骤组成：在第一方法步骤201中，确定输入 杆102的踏板位移s。踏板位移可以直接通过在图1和图2中未示出 的位移传感器测量或者间接通过关系式s＝x+y(x通过传感器108确 定，电动机位置y的确定未在图1和图2中示出)得出。

在另一方法步骤202中，判定输入杆102在操纵制动踏板时已 经经过的踏板位移s＜ds，还是该踏板位移s＞ds。根据这个判定， 来判定制动助力器是以制动力增强工作模式204(踏板位移s＞ds) 工作还是作为踏板模拟器203(踏板位移s＜ds)工作。

清楚的是，不必强制地依据踏板位移s作出在工作模式方面的 判定202。同样可设想的是，例如针对踏板位移随时间变化的极限值。 如果制动助力器作为踏板模拟器203工作，那么在所示的实施方式 中所述方法可以以两种可能的工作方式206或者207中的一种继续 进行。

方法步骤206和207的应用与制动助力器的工作情况有关。如 果从制动踏板的初始位置或者说从车辆状态“未制动”开始操纵制 动器，那么工作方式206是适合的方式。如果车辆已经(液压地) 制动了，即制动助力器在已被操纵的状态下已从制动力增强工作模 式转换到“踏板模拟器”工作模式，那么工作方式207是适合的方 式。在描述的工作情况方面的判定和因此对于通过206或者207继 续实施所述方法的判定在工作模式选择中由判定单元209作出。

在第一种工作方式206中，确定实际的或者说当前存在的相对 偏移x作为起始点。该方法通过下列步骤进行：

-步骤206a：依据传感器108确定相对偏移x，

-步骤206b：依据特性曲线计算待设定的电动机位置y，

-步骤206c：通过相应地操纵伺服驱动装置112设定这个电动 机位置y。

在第二种工作方式207中，驾驶员已经操纵了踏板并且电动机 112位于位置y处。然后，设定与位置y相应的反作用力。

方法通过下列步骤进行：

-步骤207a：通过未示出的位置传感器确定偏移y，

-步骤207b：从特性曲线中确定待设定的踏板反作用力110的 理论值，

-步骤207c：在已知反作用盘的弹性常数c_RD的条件下，确定 与所确定的反作用力相应的相对偏移x的理论值，

-步骤207d：设定相对偏移x的这个理论值。

对于方法两种可行实施方案206和207，得到与驾驶员的操纵 力方向相反的反作用力作为最终状态208。这个反作用力可通过特性 曲线206b和207b进行设定。

需强调的是，如判定202一样也可以通过其他与位移有关的量 对机电式制动助力器进行控制。

可以概括地说，本发明描述了一种可控制的机电式制动助力器 以及该制动助力器的一种工作方法，该制动助力器借助于在制动助 力器和踏板杆之间的联接元件能施加与驾驶员的踏板操纵力方向相 反的力并且由此可以作为踏板模拟器工作。为此，踏板反作用力可 以根据由驾驶员预先确定的踏板位置借助于特性曲线进行设定并且 即使当没有例如常规制动系统的反作用时也能使驾驶员获得踏板感 觉。在另一工作模式下，该制动助力器以其原有的形式工作。