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HINTERGRUND
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Der offenbarte Gegenstand betrifft eine Fahrzeugbremsvorrichtung sowie Verfahren zu deren Verwendung und Herstellung. Insbesondere betrifft der offenbarte Gegenstand Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Bremsleistung von Fahrzeugen, die mehrere sich drehende Räder aufweisen.
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Verschiedene Fahrzeugtypen werden zum Fahren über Land, beispielsweise auf einem befestigten oder unbefestigten Fahrweg über mehrere Räder (mit Reifen) derart angetrieben, dass die Bewegung des Fahrzeuges über Rotation der Räder bewirkt wird. Einige der Fahrzeuge weisen ein Paar Vorderräder, die an seitlich entgegengesetzten Seiten des Fahrzeuges angeordnet sind, und ein Paar Hinterräder auf. Das Paar von Vorderrädern kann drehbar an einer entsprechenden Nabe angebracht sein (auch als Radträger oder Achsschenkel bezeichnet). Die Vorderradnaben können durch eine entsprechende unabhängige Aufhängungsanordnung oder durch einen gemeinsamen Träger mit dem Fahrzeug verbunden sein. In jeder Anordnung kann das Paar von Vorderrädern kollektiv als Vorderachse bezeichnet werden. Das Paar von Hinterrädern kann mit einem entsprechenden Aufbau verbunden sein; d. h. einer entsprechenden Radnabe und einer unabhängigen Aufhängung oder einem gemeinsamen Träger, und kann kollektiv als Hinterachse bezeichnet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Zahlreiche Arten von Bremssystemen können zum Abbremsen der Drehung der Räder eingesetzt werden, um dadurch die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern. Beispielsweise kann an jedem Rad eine Bremseinrichtung vorgesehen sein. Jede Bremseinrichtung kann ein Drehelement, welches starr mit dem Rad (oder dem drehbaren Abschnitt der Radnabe) verbunden ist und sich mit diesem dreht, und ein feststehendes Element aufweisen, welches an Elementen des Fahrzeugrahmens derart befestigt werden kann, dass es nicht mit dem Rad drehbar ist, und kann angrenzend an das Drehelement angeordnet sein. In einer als Scheibenbremseneinrichtung ausgebildeten Bremseinrichtung kann das Drehelement aus einer Scheibe bestehen und das feststehende Element kann einen Bremssattel aufweisen, der mindestens einen Kolben und mindestens einen Bremsbelag aufnimmt, welcher in Abhängigkeit des den Kolben beaufschlagenden Flüssigkeitsdrucks bewegbar ist. In einer als Trommelbremseneinrichtung ausgebildeten Bremseinrichtung kann das Drehelement als eine Trommel ausgeführt sein, und das feststehende Element kann einen Belag an jeweils einem Paar von Backen aufweisen, welche in und außer Eingriff mit der inneren zylinderförmigen Fläche der Trommel verschwenken. Die Backen können durch eine mechanische Verbindung betätigt werden, wie z. B., aber nicht beschränkt auf, ein Seil oder einen unter Flüssigkeitsdruck stehenden Kolben.
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Um die Drehgeschwindigkeit des Rades zu verringern, kann der Bremssattel oder die Bremsbacke so betätigt werden, dass der Bremsbelag/die Bremsbeläge gegen eine Fläche oder Oberfläche der Bremsscheibe oder -trommel gedrückt wird/werden. Dieser Kontakt zwischen dem Bremsbelag/den Bremsbelägen und der Bremsscheibe oder -trommel führt zu Reibung und verringert die Drehgeschwindigkeit der Bremsscheibe oder -trommel, die entsprechend die Drehzahl des Rades aufgrund der starren Verbindung zwischen der Bremsscheibe und dem Rad verringert. Diese Betätigung des Bremssattels (um den Bremsbelag/die Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe zu drücken) kann auf verschiedene Arten ausgeführt werden, beispielsweise über die wahlweise Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu den Bremssätteln durch Hydraulikleitungen oder von Druckluftmedium durch Druckluftleitungen.
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Diese und andere Arten von Bremssystemen unterliegen verschiedenen Herausforderungen. Beispielsweise ist es vorteilhaft, das Bremsen und insbesondere die Verringerung der Drehgeschwindigkeit der Räder zu steuern, um das Bremsmoment aufrechtzuerhalten, das das feststehende Element auf das Drehelement aufbringt, ohne die Haftung zwischen dem Reifen und der Fahroberfläche abzubrechen. Wenn der Reifen die Haftung mit der Fahroberfläche verliert und rutscht, kann sich der Bremsweg bis zum Stillstand verlängern.
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Die Haftung zwischen dem Reifen und der Fahroberfläche ist von dem Reibungskoeffizienten abhängig (der durch den griechischen Buchstaben μ dargestellt ist, und auch als Oberflächen-μ bezeichnet wird), der der Fahroberfläche zugeordnet ist. Beispielsweise hat das Oberflächen-μ für Asphalt einen relativ hohen Wert, und das Oberflächen-μ für eine eisbedeckte Oberfläche hat einen relativ geringen Wert. Die Aufrechterhaltung der Haftung jedes Reifens auf der Fahroberfläche kann die Kontrolle über den Fahrweg des Fahrzeuges (d. h. die Lenkung) verbessern, und kann das Abbremsen des Fahrzeuges verbessern (d. h. verringert den Bremsweg oder die Fahrlänge des Fahrzeugs ab dem Aufbringen von Bremsdruck bis zum Stillstand des Fahrzeuges). Zum Beispiel kann das Blockieren der Räder (Anhalten der Drehung der Räder), während das Fahrzeug weiterführt, zu einem Verlust der Lenkkontrolle führen und somit zu einem Unvermögen, die Fahrtrichtung des Fahrzeuges zu steuern, und kann außerdem den Bremsweg des Fahrzeuges negativ beeinflussen. Weiterhin kann das Rutschen der Räder (unverhältnismäßige Drehgeschwindigkeit der Räder gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeit) ähnliche nachteilige Auswirkungen auf die Fahrzeugkontrolle, wie z. B. einen erhöhten Bremsweg haben.
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Unter verschiedenen Umständen kann es zu einem Blockieren oder Rutschen der Räder kommen. Beispielsweise können die Räder blockieren oder rutschen, wenn das Fahrzeug mit sehr hoher Geschwindigkeit fährt und eine relativ große Druckmenge von dem Bremsbelag/den Bremsbelägen auf die Bremsscheibe aufgebracht wird. Allerdings kann die Aufbringung einer geringeren Druckmenge auf die Bremsscheibe auch dazu führen, dass die Räder blockieren oder rutschen, wenn die Oberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, rutschig ist, beispielsweise aufgrund des Vorliegens von Schnee, Eis, Regen etc. Anders ausgedrückt ist ein Blockieren oder Rutschen der Räder unter Bedingungen mit relativ geringem Oberflächen-μ wahrscheinlicher.
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Antiblockiersysteme (ABS) können zur Verbesserung der Bremsleistung eingesetzt werden, beispielsweise unter den vorstehend erläuterten Umständen. Einige ABS steuern den Bremssattel derart, dass der Bremsbelag/die Bremsbeläge einen Intervalldruck auf die Bremsscheibe ausüben, um zu verhindern (oder die Wahrscheinlichkeit zu verringern), dass die Räder blockieren oder durchrutschen, während sich das Fahrzeug weiterhin über die Oberfläche bewegt. Dieser Intervalldruck kann durch Pulsieren des den Bremssätteln zugeführten Hydraulikfluiddrucks erzielt werden. ABS kann unter verschiedenen Bedingungen eingeleitet werden, beispielsweise auf der Grundlage erfasster Bedingungen, die für die Wechselwirkung zwischen den Rädern und der Oberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, relevant sind, was zumindest teilweise von der Höhe des von dem Bremsbelag/den Bremsbelägen auf die Bremsscheibe aufgebrachten Drucks, dem Oberflächen-μ-Wert der Oberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, etc. abhängig ist, wie vorstehend erläutert.
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Eine weitere Strategie zur Verbesserung der Bremsleistung umfasst die Steuerung der vorderen Bremssättel, so dass der zugehörige Bremsbelag/die zugehörigen Bremsbeläge auf die vordere Bremsscheibe einen höheren Druck aufbringen als den, der von dem/den der hinteren Bremsscheibe zugeordneten Bremsbelag/Bremsbelägen aufgebracht wird. Diese Strategie kann die Gewichtsverlagerung auf die Vorderachse und weg von der Hinterachse während des Abbremsens des Fahrzeuges beinhalten.
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Diese Strategie des Aufbringens von mehr Druck auf die vordere Bremsscheibe als auf die hintere Bremsscheibe kann mit ABS kombiniert werden, so dass aufgrund des höheren Drucks, der von dem/den vorderen Bremsbelag/Bremsbelägen auf die vorderen Bremssättel aufgebracht wird, ABS für die vorderen Bremseinrichtungen eingelegt wird. Jedoch liefert lediglich das Aufbringen von ABS (d. h. pulsierendem Druck auf die Bremsscheibe) auf die vorderen Bremseinrichtungen eventuell nicht die gewünschte Bremsleistung, und somit kann es von Vorteil sein, ABS auch auf die hinteren Bremseinrichtungen aufzubringen. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, die Höhe des auf die hinteren Bremssättel aufgebrachten Hydraulikfluiddrucks zu modulieren, um ABS für die hinteren Bremseinrichtungen einzuleiten, wenn festgestellt wird, dass die vorderen Bremseinrichtungen über ABS arbeiten. Mit anderen Worten kann es vorteilhaft sein, die hintere Bremseinrichtung automatisch dazu zu veranlassen, mit ABS zu arbeiten, wenn das ABS für die vorderen Bremseinrichtungen eingelegt ist.
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Alternative Ausführungsformen sollen ein Bremssystem aufweisen, das auf elektrischen Stellgliedern und elektrischen Verbindungsleitungen zur Betätigung des feststehenden Elementes beruhen kann. Beispielsweise kann ein Elektromotor direkt an einem Bremssattel angebracht sein, um dadurch einen Kolben so zu bewegen, dass er den Bremssattel betätigt. In einer derartigen Ausführungsform können Motoren die hinteren Bremssättel direkt und ohne den Einsatz von Hydraulikfluid betätigen, um ABS für die hinteren Bremseinrichtungen einzuleiten, wenn festgestellt wird, dass die vorderen Bremseinrichtungen über ABS arbeiten.
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Einige Ausführungsformen sind daher auf ein Bremssystem zur Verwendung mit einem Fahrzeug gerichtet, das Vorder- und Hinterräder aufweist, welche zur Drehung auf einer Oberfläche ausgeführt sind, auf der das Fahrzeug fährt. Das Bremssystem kann mehrere Bremseinrichtungen einschließlich einer an dem Vorderrad vorgesehenen, vorderen Bremseinrichtung und einer an dem Hinterrad vorgesehenen, hinteren Bremseinrichtung aufweisen. Ein Bremsmodulator kann so ausgeführt sein, dass er jede der Bremseinrichtungen zum Einrücken und dadurch zur Verringerung der Drehgeschwindigkeit des zugehörigen Rades über entweder eine normale Betriebsart, in welcher die Bremseinrichtung die Drehgeschwindigkeit im Wesentlichen kontinuierlich verringert, oder eine Impulsbetriebsart veranlasst, in welcher die Bremsvorrichtung die Drehgeschwindigkeit sporadisch moduliert. Ein Sensor kann so ausgeführt sein, dass er mindestens einen Zustand bezüglich der Wechselwirkung zwischen mindestens einem der Räder und der Oberfläche erfasst, auf der das Fahrzeug fährt. Eine Steuerung kann Daten von dem Sensor empfangen und kann so ausgeführt sein, dass sie den Bremsmodulator anweist, die vordere Bremseinrichtung zum Modulieren der Drehgeschwindigkeit des Vorderrades über entweder die normale Betriebsart oder die Impulsbetriebsart auf der Grundlage der erfassten Daten zu veranlassen. Die Steuerung kann auch so ausgeführt sein, dass sie den Bremsmodulator anweist, die hintere Bremseinrichtung zum Modulieren einer auf das Hinterrad aufgebrachten Bremskraft zu veranlassen, bis das Hinterrad zu rutschen beginnt, und danach die hintere Bremseinrichtung anweist, die Drehgeschwindigkeit des Hinterrades über die Impulsbetriebsart zu modulieren, wenn die vordere Bremseinrichtung zur Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Vorderrades über die Impulsbetriebsart eingerückt ist.
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Einige andere Ausführungsformen sind auf eine Steueranordnung für ein Bremssystem für ein Fahrzeug gerichtet, das Vorder- und Hinterräder aufweist, die zur Drehung auf einer Oberfläche ausgeführt sind, auf der das Fahrzeug führt. Das Bremssystem kann mehrere Bremseinrichtungen mit einer an dem Vorderrad vorgesehenen, vorderen Bremseinrichtung und einer an dem Hinterrad vorgesehenen, hinteren Bremseinrichtung sowie einen Bremsmodulator aufweisen, der dazu ausgeführt ist, die jeweiligen Bremseinrichtungen zum Einrücken und Ausrücken zu veranlassen und dadurch die Drehgeschwindigkeit des zugehörigen Rades über entweder eine normale Betriebsart, in der die Bremseinrichtung im Wesentlichen kontinuierlich die Drehgeschwindigkeit verringert, oder eine Impulsbetriebsart, in der die Bremseinrichtung die Drehgeschwindigkeit sporadisch moduliert, zu reduzieren. Die Steueranordnung kann einen Sensor aufweisen, der zur Erfassung von mindestens einem Zustand bezüglich einer Wechselwirkung zwischen mindestens einem der Räder und der Oberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, ausgeführt ist. Die Steueranordnung kann außerdem eine Steuerung aufweisen, die Daten von dem Sensor erhält und die so ausgeführt ist, dass sie den Bremsmodulator anweist, die vordere Bremseinrichtung zum Modulieren der Drehgeschwindigkeit des Vorderrades über entweder die normale Betriebsart oder die Impulsbetriebsart auf der Grundlage der erfassten Daten zu veranlassen. Die Steuerung kann auch so ausgeführt sein, dass sie den Bremsmodulator anweist, die hintere Bremseinrichtung zum Modulieren einer auf das Hinterrad aufgebrachten Bremskraft zu veranlassen, bis das Hinterrad zu rutschen beginnt, und danach die hintere Bremseinrichtung anweist, die Drehgeschwindigkeit des Hinterrades über die Impulsbetriebsart zu modulieren, wenn die vordere Bremseinrichtung zur Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Vorderrades über die Impulsbetriebsart eingerückt ist.
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Wiederum andere Ausführungsformen sind auf ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems für ein Fahrzeug gerichtet, das Vorder- und Hinterräder zur Drehung auf einer Oberfläche aufweist, auf der das Fahrzeug fährt. Das Bremssystem kann mehrere Bremseinrichtungen einschließlich einer an dem Vorderrad vorgesehenen, vorderen Bremseinrichtung und einer an dem Hinterrad vorgesehenen, hinteren Bremseinrichtung sowie einen Bremsmodulator aufweisen, der so ausgeführt ist, dass er jede der Bremseinrichtungen zum Ausrücken und dadurch zur Modulation der Drehgeschwindigkeit des zugehörigen Rades über entweder eine normale Betriebsart, in der die Bremseinrichtung im Wesentlichen kontinuierlich die Drehgeschwindigkeit verringert, oder eine Impulsbetriebsart veranlasst, in der die Bremseinrichtung die Drehgeschwindigkeit sporadisch moduliert. Das Verfahren kann folgende Schritte aufweisen: Erfassen von mindestens einem Zustand bezüglich der Wechselwirkung zwischen mindestens einem der Räder und der Oberfläche, auf der das Fahrzeug fährt; Anweisen des Bremsmodulators, die vordere Bremseinrichtung zum Modulieren der Drehgeschwindigkeit des Vorderrades über entweder die normale Betriebsart oder die Impulsbetriebsart auf der Grundlage des erfassten, mindestens einen Zustandes zu veranlassen; und Anweisen des Bremsmodulators, die hintere Bremseinrichtung zum Modulieren einer auf das Hinterrad aufgebrachten Bremskraft zu veranlassen, bis das Hinterrad zu rutschen beginnt, und danach die hintere Bremseinrichtung anzuweisen, die Drehgeschwindigkeit des Hinterrades über die Impulsbetriebsart zu verringern, wenn die vordere Bremseinrichtung zur Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Vorderrades über die Impulsbetriebsart eingerückt ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Der offenbarte Gegenstand der vorliegenden Anmeldung wird nun im Einzelnen mit Bezug auf Ausführungsbeispiele der Vorrichtung und des Verfahrens, die als Beispiel dargelegt sind, und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
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1 eine schematische Ansicht eines Bremssystems für ein Fahrzeug gemäß dem offenbarten Gegenstand darstellt.
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2 ein Ablaufdiagramm zeigt, das einen Algorithmus gemäß dem offenbarten Gegenstand darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Nachstehend werden einige erfinderische Aspekte der offenbarten Ausführungsformen im Einzelnen mit Bezug auf die verschiedenen Figuren erläutert. Ausführungsbeispiele werden zur Veranschaulichung des offenbarten Gegenstandes beschrieben und nicht zur Beschränkung seines Erfindungsbereiches, der durch die Ansprüche festgelegt ist. Der Durchschnittsfachmann wird eine Reihe von äquivalenten Abwandlungen der verschiedenen, in der nachfolgenden Beschreibung dargelegten Merkmale erkennen.
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I. Übersicht
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1 zeigt eine schematische Ansicht eines Bremssystems 12 für ein Fahrzeug 10 gemäß dem offenbarten Gegenstand. Das in 1 gezeigte Fahrzeug 10 kann zum Einsatz auf befestigten Straßen ausgeführt sein und kann als ein Personenfahrzeug bezeichnet werden. Das Bremssystem 12 kann jedoch bei jedem beliebigen Fahrzeug eingesetzt werden, das dazu ausgeführt ist, auf jeder beliebigen oder einer Kombination aus befestigten, unbefestigten und/oder ungekennzeichneten Straßen oder Schotter-, Feld-, Sandwegen etc. zu fahren. Beispielsweise sollen Ausführungsformen jede weitere Art von Automobil einschließlich Personenkraftwagen, Lastwagen, Geländefahrzeug etc. umfassen oder anderweitig abdecken.
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Wie nachstehend beschrieben und in dem Ausführungsbeispiel von 1 gezeigt, weist das Bremssystem 12 Scheibenbremsen auf. Allerdings können alternative Ausführungsformen des Bremssystems 12 jeden anderen Typ von Bremssystem umfassen, wie z. B. Trommelbremsen, regenerative Bremsen etc. Das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel des Bremssystems 12 kann auf einem Hydraulikfluid zur Betätigung des feststehenden Teils in Eingriff mit dem Drehelement beruhen. Ausführungsbeispiele sollen jedoch ein Bremssystem 12 aufweisen, das auf einem Druckluftmedium oder elektrischen Stellgliedern und elektrischen Verbindungsleitungen (auch als Brake-by-Wire System bezeichnet) zur Betätigung des feststehenden Elementes beruhen kann.
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II. Bremssystem
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Das beispielhafte Fahrzeug 10 aus 1 kann ein kollektiv als Vorderachse 14 bezeichnetes Paar von Vorderrädern 16L, R und ein als Hinterachse 18 bezeichnetes Paar von Hinterrädern 20L, R aufweisen. Die Vorderräder 16L, R und die Hinterräder 20L, R können jeweils Naben, Felgen und Reifen umfassen. Vordere Bremseinrichtungen 22L, R und hintere Bremseinrichtungen 24L, R des Bremssystems 12 sind jeweils angrenzend an die Naben der Vorderräder 16L, R und die Hinterräder 20L, R vorgesehen. Die vorderen Bremseinrichtungen 22L, R können ein Drehelement, das sich mit den entsprechenden Vorderrädern 16L, R dreht, und ein feststehendes Teil aufweisen, das wahlweise in das Drehelement einrückt, um die Drehung des Drehelementes abzubremsen.
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In dem Ausführungsbeispiel von 1 weisen die vorderen Bremseinrichtungen 22L, R vordere Bremsscheiben 26L, R, vordere Bremssättel 28L, R und vordere Bremsbeläge 30L, R auf. In ähnlicher Weise weisen in der Ausführungsform von 1 die hinteren Bremseinrichtungen 24L, R hintere Bremsscheiben 32L, R, hintere Bremssattel 34L, R und hintere Bremsbeläge 36L, R auf. Ausführungsbeispiele sollen jedoch auch alternative Bremseinrichtungen einschließlich rotierender und fester Elemente wie z. B. Trommelbremseinrichtungen aufweisen und anderweitig umfassen. In 1 grenzt jeder der Bremssättel 28L, R, 34L, R an einen Kontaktabschnitt der entsprechenden Bremsscheiben 26L, R, 32L, R an und ist so ausgeführt, dass er die jeweiligen Bremsbeläge 30L, R, 36L, R zum Einklemmen des Kontaktabschnittes veranlasst.
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Die Bremsscheiben 26L, R, 32L, R können massiv, quergebohrt, geschlitzt oder wellenförmig sein, und die Bremssattel 28L, R, 34L, R können eine geeignete Anzahl von Kolben zur Erzielung gewünschter Bremswirkungen aufweisen, wie z. B. einen, zwei, vier, sechs etc. Die Bremssattel 28L, R, 34L, R können feste Bremssättel oder pendelnde Bremssättel sein. Außerdem können die Bremsscheiben 26L, R, 32L, R aus Gusseisen, Stahl oder Karbonkeramik-Verbundstoff bestehen, während die Bremssattel 28L, R, 34L, R aus Gussaluminium oder Gusseisen bestehen können. Allerdings sollen Ausführungsformen das Ausbilden dieser Bestandteile aus jedem vorteilhaften Material abdecken.
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Wie nachstehend beschrieben, weist das Bremssystem 12 des beispielhaften Fahrzeuges 10 auch vordere und hintere Hydraulikleitungen 38, 39 auf, die die Bremssättel 28L, R, 34L, R mit einem in dem Fahrzeug 10 positionierten Bremsmodulator 40 verbinden. Der Bremsmodulator 40 kann einen Hauptzylinder und einen Bremsverstärker zur Umwandlung einer Benutzereingabe über ein Bremspedal 42 (oder eine andere manuell betätigbare Vorrichtung) in Hydraulikdruck aufweisen, wie nachstehend beschrieben. Der Bremsmodulator 40 ist wiederum mit dem Bremspedal 42 verbunden, und veranlasst den Bremsmodulator 40 nach einer Eingabe von einem Benutzer (z. B. einem Fahrer des Fahrzeuges 10), der das Bremspedal 42 drückt, zur Druckbeaufschlagung der Hydraulikleitungen 38, 39 mit Hydraulikfluid, wodurch bewirkt wird, dass die Bremssättel 28L, R, 34L, R die Kontaktabschnitte der entsprechenden Bremsscheiben 26L, R, 32L, R einklemmen.
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Der Bremsmodulator 40 kann jede geeignete Vorrichtung, jedes System oder jedes Teil sein, die/das den Fluiddruck in jeder beliebigen Kombination der Bremseinrichtungen 22L, R, 24L, R unabhängig von der Eingabe des Fahrzeugbetreibers über das Bremspedal 42 ändern kann. Ausführungsbeispiele sollen einen Bremsmodulator 40 aufweisen, der Bremsdruck gleichzeitig und gleichermaßen auf alle Bremseinrichtungen 22L, R, 24L, R einstellen kann. Ausführungsbeispiele sollen auch einen Bremsmodulator aufweisen, der für jede der Bremseinrichtungen 22L, R, 24L, R einen individuellen Bremsdruck bereitstellen kann. Weitere Einzelheiten eines beispielhaften Bremsmodulators gemäß dem offenbarten Gegenstand werden nachfolgend dargelegt.
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Wenn das beispielhafte Fahrzeug 10 in Bewegung ist und die Räder 16L, R, 20L, R sich drehen, drehen sich auch die Bremsscheiben 26L, R, 32L, R aufgrund ihrer Befestigung an den Rädern 16L, R, 20L, R. Das Einklemmen der Kontaktabschnitte der Bremsscheiben 26L, R, 32L, R erzeugt eine Reibung zwischen den Bremsbelägen 30L, R, 36L, R und den Bremsscheiben 26L, R, 32L, R, die eine Drehung sowohl der Bremsscheiben 26L, R, 32L, R als auch der Räder 16L, R, 20L, R gleichzeitig abbremst. Wenn sich die Drehung der Räder 16L, R, 20L, R verlangsamt, verlangsamt sich das Fahrzeug 10 entsprechend und kann schließlich zu einem vollständigen Halt kommen.
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Wie vorstehend erläutert, umfasst das ABS das Überwachen der Radgeschwindigkeit zur Feststellung, ob Räder unter Bremskraft rutschen. Daher weist das Ausführungsbeispiel Vorderradsensoren 44L, R und Hinterradsensoren 46L, R auf, die angrenzend an die Vorderräder 16L, R bzw. die Hinterräder 20L, R angeordnet sind. Die Radsensoren 44L, R, 46L, R messen eine Drehgeschwindigkeit der jeweiligen Räder 16L, R, 20L, R und übertragen die Messungen über Sensorleitungen 54 auf ein ABS Steuermodul 48.
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Das ABS Steuermodul 48 weist sowohl einen Steuerprozessor 50 als auch einen Steuerspeicher 52 auf, die zur Bereitstellung einer ABS Steuerung an der Vorderachse 14 und der Hinterachse 18 des Fahrzeuges 10 zusammenwirken. Das ABS Steuermodul 48 kann auch so ausgeführt sein, dass es eine ABS Steuerung an beiden Rädern 16L, R der Vorderachse 14 oder an einem der Räder 16L, R allein vorsieht. In ähnlicher Weise kann ABS Steuerung durch das ABS Steuermodul 48 an beiden Rädern 20L, R der Hinterachse 18 oder an einem der Räder 20L, R allein vorgesehen sein. Beide der vorbeschriebenen Umstände können analysiert werden, um festzustellen, ob eine Achse unter ABS Steuerung steht. Wie vorstehend beschrieben, erhält das ABS Steuermodul 48 Drehgeschwindigkeitsmessungen der Räder 16L, R, 20L, R und stellt dann fest, ob eines der Räder 16L, R, 20L, R zu rutschen begonnen hat (d. h. eine Drehgeschwindigkeit des Rades geringer ist als es eine Drehgeschwindigkeit eines frei rollenden Rades bei einer identischen Fahrzeuggeschwindigkeit wäre) infolge eines Bremssattels, der die Drehung einer Bremsscheibe proportional stärker abbremst als die Geschwindigkeit des Fahrzeuges abnimmt, wodurch ein mit der Bremsscheibe verbundenes Rad zum Gleiten über eine Fahroberfläche bei einer Drehgeschwindigkeit veranlasst wird, die geringer als freies Rollen ist. Wie nachstehend erläutert, kann in Ausführungsformen mit regenerativem Bremsen ein Regenerationsmotor anstatt eines Bremssattels eingesetzt sein, um eine Drehung des entsprechenden Rades abzubremsen. In der vorliegenden Ausführungsform kann das ABS Steuermodul 48 eine Menge an Schlupf in den Rädern 16L, R, 20L, R ermöglichen, bevor die Räder 16L, R, 20L, R als „zu rutschen beginnen” betrachtet werden, womit sie eine Sollschlupfgeschwindigkeit aufweisen, welche die Räder 16L, R, 20L, R erreichen müssen, um als rutschend zu gelten. Die Sollschlupfgeschwindigkeit kann dazu beitragen, dass das Fahrzeug 10, insbesondere die Räder 16L, R, 20L, R, die Haftung/Traktion mit der Oberfläche aufrechterhält, auf der das Fahrzeug 10 fährt, während die Stabilität und die Lenkfähigkeit erhalten werden. Wie vorstehend erwähnt, ist eine Schlupfgeschwindigkeit ein Verhältnis einer Drehgeschwindigkeit eines Rades (normalerweise unter Bremskraft) gegenüber einer Drehgeschwindigkeit eines frei rollenden Rades (ohne Bremswiderstand, oder regeneratives Bremsen durch Einsetzen eines Regenerationsmotors wie vorstehend bezeichnet) mit einer identischen Fahrzeuggeschwindigkeit. Zur Veranschaulichung dieses Konzeptes entspricht eine Schlupfgeschwindigkeit von null Prozent einem Rad, das frei rollt, während eine Schlupfgeschwindigkeit von 100% einem Rad entspricht, das vollständig blockiert ist und sich überhaupt nicht dreht. Beispielsweise kann eine Sollschlupfgeschwindigkeit in einigen Ausführungsformen daher ca. 10 Prozent betragen, was bedeutet, dass man die Räder 16L, R, 20L, R so lange nicht als zu rutschen begonnen betrachtet, bis ihre Drehgeschwindigkeit 10 Prozent weniger als das beträgt, was eine Drehgeschwindigkeit eines frei rollenden Rades bei identischer Fahrzeuggeschwindigkeit betragen würde. Ausführungsformen können Sollschlupfgeschwindigkeiten von mehr oder weniger als 10 Prozent aufweisen, da das vorhergehende Beispiel zu Anschauungszwecken dient. Das Rutschen der Räder 16L, R, 20L, R wird erfasst, wenn die Radsensoren 44L, R, 46L, R eine unverhältnismäßig verringerte Drehgeschwindigkeit der entsprechenden Räder 16L, R, 20L, R messen, die anzeigt, dass die Räder 16L, R, 20L, R rutschen. Nach der Erfassung des Rutschens der Räder 16L, R, 20L, R kann der Steuerprozessor 50 des ABS Steuermoduls 48 eine ABS Steuerung an geeigneten Bremseinrichtungen 22L, R, 24L, R über den Bremsmodulator 40 eingeben, wie nachstehend beschrieben.
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In dem Ausführungsbeispiel kann das ABS Steuermodul 48 mit einem Fahrzeugstabilitäts-Steuermodul verbunden (oder kombiniert) werden, das die Stabilität des Fahrzeuges durch Modulieren des Hydraulikdrucks an einer Bremseinrichtung zum Abbremsen der Drehung eines beliebigen vorgegebenen Rades steuern kann, wie vorstehend beschrieben. Eine Modulation durch das ABS Steuermodul 48 kann das Erhöhen oder Verringern einer Einstellung der Bremseinrichtungen 22L, R, 24L, R um einen geeigneten Betrag aufweisen, um einen ausgeglichenen Betrieb der entsprechenden Räder 16L, R, 20L, R zu erzielen. Insbesondere kann das Modulieren des Hydraulikdrucks das Erhöhen oder Verringern von Druck in den Hydraulikleitungen 38, 39 erfordern, um eine Betätigung der Bremseinrichtungen 22L, R, 24L, R zu bewirken oder freizugeben. Das ABS Steuermodul 48 kann auch mit einem Bremsstellglied beispielsweise in Fällen von regenerativem Bremsen mit Regenerationsmotoren, die zum Abbremsen der Drehung eines Rades ausgeführt sind, sowie einem Bremsverstärker verbunden sein.
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Der in 1 gezeigte, beispielhafte Bremsmodulator 40 kann ein mit einer druckbeaufschlagten Fluidquelle 60 verbundenes Ventilsystem 56 und einen Drucksensor 58 aufweisen. Druckbeaufschlagtes Fluid strömt zwischen der Fluidquelle 60 und den Hydraulikleitungen 38, 39 gemäß einer Anordnung des Ventilsystems 56, das von dem Steuerprozessor 50 des ABS Steuermoduls 48 über durch die Steuerleitung 62 übertragene Signale gesteuert wird. Die Steuerleitung 62 verbindet das Ventilsystem 56, die Fluidquelle 60 und den Drucksensor 58 mit dem ABS Steuermodul 48. Der Drucksensor 58 misst und überträgt den Hydraulikdruck in den Hydraulikleitungen 38, 39 zu dem ABS Steuermodul 48, wodurch der Steuerprozessor 50 eine geeignete Anordnung des Ventilsystems 56 festlegen kann, um zu ermöglichen, dass der Hydraulikfluidstrom einen gewünschten Hydraulikdruck erreicht. Beispielsweise kann der Steuerprozessor 50 das Ventilsystem 56 so anordnen, dass Hydraulikdruck in den Hydraulikleitungen 38, 39 infolge einer Eingabe von dem Fahrer in Form einer Betätigung des Bremspedals 42 ergänzt wird. Alternativ kann der Steuerprozessor 50 das Ventilsystem 56 so anordnen, dass Hydraulikdruck infolge einer Eingabe von dem Fahrer in Form des Loslösens des Bremspedals 42 verringert wird.
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III. Betätigungsverfahren
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen Algorithmus gemäß dem offenbarten Gegenstand abbildet. Das ABS Steuermodul 48 des Bremssystems 12 kann den nachstehend beschriebenen Algorithmus in Fällen des Fahrens einsetzen, wenn sich das Fahrzeug 10 in einem Bewegungszustand befindet, entweder in Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt entlang einer Oberfläche zum Fahren, nachstehend als Fahroberfläche bezeichnet.
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Wenn das Fahrzeug 10 angetrieben wird und sich in Bewegung befindet, kann der Steuerprozessor 50 des ABS Steuermoduls 48 einen ersten Schritt des Algorithmus beginnen, indem er einen Startschritt S100 einleitet. Sobald der Steuerprozessor 50 den Startschritt S100 eingeleitet hat, geht der Algorithmus weiter zu einem Bremsabfrageschritt S102, um festzustellen, ob der Fahrer das Bremssystem 12 durch Betätigen des Bremspedals 42 betätigt hat. Das Bremspedal 42 kann manuell durch den Fahrer oder automatisch durch ein autonomes System betätigt werden. Wie vorstehend beschrieben, moduliert das Drücken des Bremspedals 42 den Druck in den Hydraulikleitungen 38, 39 und veranlasst die Bremssättel 28L, R, 34L, R zum entsprechenden Einklemmen der Bremsscheiben 26L, R, 32L, R. Der Steuerprozessor 50 kann wiederum die Druckmodulation in den Hydraulikleitungen 38, 39 über die mit dem Drucksensor 58 des Bremsmodulators 40 verbundene Steuerleitung 62 erfassen. Wenn der Steuerprozessor 50 einen modulierten Druck in den Hydraulikleitungen 38, 39 erfasst, der aus der Betätigung des Bremspedals 42 durch den Fahrer resultiert, geht der Algorithmus weiter zu einem ersten ABS Abfrageschritt S104, wie nachstehend beschrieben. Wenn der Steuerprozessor 50 jedoch keine Druckmodulation in den Hydraulikleitungen 38, 39 erfasst, dann wird festgestellt, dass der Fahrer das Bremspedal 42 nicht betätigt hat, und der Steuerprozessor 50 geht weiter zu einem Endschritt S124 und verlässt den Algorithmus, ohne weitere Schritte durchzuführen.
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Der erste ABS Abfrageschritt S104 des Algorithmus stellt fest, ob eine einzige Achse des Fahrzeuges 10, wie z. B. die Vorderachse 14, unter ABS Steuerung steht. Mit anderen Worten stellt der Steuerprozessor 50 in diesem Schritt fest, ob die ABS Steuerung entweder für die Vorderachse 14 oder für die Hinterachse 18 infolge eines Rutschens der Räder 16L, R, 20L, R auf der Fahroberfläche beim Bremsen eingegeben worden ist. Der Steuerprozessor 50 kann weiterhin feststellen, ob eine ABS Steuerung für jedes einzelne Rad 16L, R, 20L, R von entweder der Vorderachse 14 oder der Hinterachse 18 eingegeben worden ist. Wie vorstehend beschrieben, können die Räder 16L, R, 20L, R und verbundene Bremsscheiben 26L, R, 32L, R das Drehen aufgrund der Klemmkraft der Bremssättel 28L, R, 34L, R unverhältnismäßig abbremsen, die eine Reibhaftung der Räder 16L, R, 20L, R (durch die Reifen) an der Fahroberfläche überwindet. Wenn entweder die Vorderräder 16L, R oder die Hinterräder 20L, R zu rutschen beginnen, spiegeln Messungen der Drehgeschwindigkeit der entsprechenden Radsensoren 44L, R, 46L, R, die zu dem ABS Steuermodul 48 übertragen werden, das Rutschen wider. Das ABS Steuermodul 48 betätigt sodann die ABS Steuerung für die rutschenden Räder.
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Wie vorstehend erläutert, kann eine Vorspannung der vorderen Bremse das Rutschen der Vorderräder 16L, R und die Eingabe der ABS Steuerung veranlassen, bevor die Hinterräder 20L, R rutschen und eine ABS Steuerung eingeben. Unter diesen Umständen können die Vorderachse 14 sowie die Hinterachse 18 aus verschiedenen Gründen nicht gleichzeitig unter ABS Steuerung stehen. In dem Ausführungsbeispiel und wie vorstehend beschrieben bringt zum Beispiel das Niederdrücken des Bremspedals 42 eine stärkere Bremskraft des Bremssystems 12 auf die Vorderachse 14 als auf die Hinterachse 18 auf. Somit kann die stärkere, auf die Vorderachse 14 aufgebrachte Bremskraft bewirken, dass die Vorderachse rutscht und die ABS Steuerung betätigt, während eine geringere, auf die Hinterachse 18 aufgebrachte Bremskraft nicht ausreichend ist, um ein Rutschen der Hinterachse 18 zu bewirken und die ABS Steuerung zu betätigen. Auf diese Weise kann eine einzelne Achse des Fahrzeuges 10 (beispielsweise die Vorderachse 14) unter ABS Steuerung stehen, während eine andere Achse (beispielsweise die Hinterachse 18) nicht unter ABS Steuerung steht. Alternativ können die Vorderräder 16L, R über eine Fahroberfläche mit einem geringeren Oberflächen-μ als dem einer Fahroberfläche fahren, über welche die Hinterräder 20L, R fahren. Somit kann eine Bremskraft bewirken, dass die Vorderräder aufgrund der rutschigeren Oberfläche die ABS Steuerung einlegen, während für die Hinterräder keine ABS Steuerung eingelegt wird. Wenn eine einzelne Achse unter ABS Steuerung steht, dann geht der Steuerprozessor 50 weiter zu einem ersten Oberflächenprüfschritt S106 des nachstehend beschriebenen Algorithmus. Wenn jedoch die ABS Steuerung weder für die Vorderachse 14 noch für die Hinterachse 18 betätigt worden ist, dann geht der Steuerprozessor 50 weiter zu einem Endschritt S124 und verlässt den Algorithmus, ohne weitere Schritte auszuführen.
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Wie vorstehend beschrieben, weist jede mögliche Fahroberfläche einen Oberflächen-μ-Wert auf, der für die Straßenglätte der Fahroberfläche, gemessen als Reibungskoeffizient μ, repräsentativ ist. Beispielsweise kann eine schneebedeckte Straße einen höheren Oberflächen-μ-Wert aufweisen als eine eisbedeckte Straße, eine regennasse Straße kann wiederum einen höheren Oberflächen-μ-Wert aufweisen als eine schneebedeckte Straße, und eine trockene Asphaltstraße kann wiederum einen höheren Oberflächen-μ-Wert aufweisen als eine regennasse Straße. Der nachfolgende Schritt des Algorithmus stellt fest, ob das Betätigen der ABS Steuerung an den Rädern 16LR, 20L, R des Fahrzeuges 10 auf der Grundlage von Zuständen der Fahroberfläche vorteilhaft ist oder nicht.
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Sobald der Steuerprozessor 50 festgestellt hat, dass eine einzelne Achse unter ABS Steuerung steht, gibt der Algorithmus dann den ersten Oberflächenprüfschritt S106 ein, um festzustellen, ob ein Oberflächen-μ-Wert der Fahroberfläche zulässig ist, indem sie innerhalb des Oberflächen-μ-Wertes liegt. Der Oberflächen-μ-Bereich umfasst alle Reibungskoeffizienten, die repräsentativ für Fahroberflächen sind, auf welchen der Algorithmus arbeiten soll. Mit anderen Worten analysiert der erste Oberflächenprüfschritt S106, ob Eigenschaften der Fahroberfläche für die Betätigung der ABS Steuerung in Anbetracht des aus der Fahrereingabe an dem Bremspedal 42 resultierenden Hydraulikdrucks, der nachstehend als Systembremsdruck bezeichnet wird und nachfolgend weiter beschrieben wird, geeignet sind oder nicht. Beispielsweise kann das Fahrzeug 10 auf einer eisbedeckten Oberfläche oder einer schneebedeckten Oberfläche fahren und der Oberflächen-μ-Wert einer Oberfläche ist möglicherweise unzulässig für die Betätigung des Algorithmus, während die andere Oberfläche einen zulässigen Oberflächen-μ-Wert zum Vorrücken zu dem nächsten Schritt des Algorithmus darstellt. Wenn der Oberflächen-μ-Wert zulässig ist, dann geht der Algorithmus weiter zu dem weiter unten beschriebenen, ersten Druckbereichsschritt S108. Wenn jedoch der Oberflächen-μ-Wert nicht zulässig ist, dann geht der Steuerprozessor 50 weiter zu einem Endschritt S124 und verlässt den Algorithmus, ohne weitere Schritte durchzuführen.
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Nach der Feststellung des Oberflächen-μ-Wertes des ersten Oberflächenprüfschrittes S106 stellt der Steuerprozessor 50 dann fest, ob ein Systembremsdruck ein zulässiger Wert an dem ersten Druckbereichsschritt S108 ist. Mit anderen Worten prüft der Algorithmus den aus der Fahrereingabe über das Bremspedal 42 resultierenden Systembremsdruck, um die Absicht des Fahrers hinsichtlich eines Fahrweges des Fahrzeuges 10 auszuwerten. In Ausführungsformen, die ein autonomes System zur automatischen Betätigung des Bremspedals 42 darstellen, überprüft der Algorithmus den aus der autonomen Systemeingabe über das Bremspedal 42 resultierenden Systembremsdruck, um die Absicht des autonomen Systems hinsichtlich eines Fahrweges des Fahrzeuges 10 auszuwerten.
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Zu Veranschaulichungszwecken wird nachfolgend eine Ausführungsform beschrieben, in welcher das Bremspedal 42 manuell durch den Fahrer betätigt werden kann. Der erste Druckbereichsschritt S108 analysiert, ob der Fahrer das Bremspedal 42 kurz angetippt und dann freigegeben hat, was eine Absicht zu einer kleineren Anpassung an den Weg des Fahrzeuges 10 anzeigt, oder ob der Fahrer eine Notbremskraft auf das Bremspedal 42 aufgebracht hat, was eine Absicht zur raschen Geschwindigkeitsverringerung des Fahrzeuges 10 und möglicherweise zu einem vollständigen Anhalten anzeigt, wobei der Weg des Fahrzeuges 10 stark geändert wird. Der Algorithmus kann einen zulässigen Wert des Systembremsdrucks als denjenigen definieren, welcher anzeigt, dass der Fahrer die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 10 rasch verringern und möglicherweise vollständig anhalten will, wobei der Weg des Fahrzeuges 10 stark verändert wird. Der vorgenannte zulässige Wert des Systembremsdrucks, wie durch den Algorithmus definiert, stellt einen einstellbaren Bereich dar und kann so angepasst werden, dass er jeden beliebigen Betrag des Systembremsdrucks umfasst, beispielsweise bei leichtem, moderatem oder starkem Bremsen. Bei diesem Schritt geht der Algorithmus zu dem nächsten nachstehend beschriebenen Schritt weiter, wenn der Algorithmus feststellt, dass der Systembremsdruck einen zulässigen Wert darstellt. Wenn jedoch der Systembremsdruck keinen zulässigen Wert aufweist, dann geht der Steuerprozessor 50 weiter zu einem Endschritt S124 und verlässt den Algorithmus, ohne weitere Schritte durchzuführen.
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Als nächstes gibt der Steuerprozessor 50 einen Modulationsdruckschritt S110 ein. In dem Modulationsdruckschritt S110 moduliert der Algorithmus autonom den Hydraulikdruck, um eine ABS Steuerung an der anderen Achse einzugeben, die von dem vorgenannten Systembremsdruck aufgrund einer Fahrereingabe nicht unter ABS Steuerung gesetzt wurde. Wie vorstehend beschrieben, muss, damit der Steuerprozessor 50 diesen Schritt in dem Algorithmus erreicht, festgestellt worden sein, dass eine einzelne Achse unter ABS Steuerung steht. Der aktuelle Schritt erzielt damit eine ABS Steuerung an beiden Achsen 14, 18, indem der Systembremsdruck zur Eingabe von ABS an der anderen Achse moduliert wird. Insbesondere führt der Algorithmus dazu, dass der Steuerprozessor 50 den Bremsmodulator 40 zur Modulation von Hydraulikdruck in den Hydraulikleitungen 38, 39 veranlasst, die mit der anderen Achse verbunden sind, bis die andere Achse zu rutschen beginnt und die ABS Steuerung eingegeben wird. Beispielsweise wird Hydraulikdruck in den Hydraulikleitungen 39 moduliert, um eine ABS Steuerung für die Hinterachse 18 einzugeben.
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Nachdem der Steuerprozessor 50 den Hydraulikdruck autonom in dem Modulationsdruckschritt S110 des Algorithmus moduliert, um ABS an der anderen Achse einzugeben, gibt der Steuerprozessor 50 einen zweiten Oberflächenprüfschritt S112 eines Druckmodulationsabschnittes des Algorithmus ein, der wie nachstehend beschrieben so lange wiederholt wird, bis der Steuerprozessor 50 verifiziert, dass die Fahrereingabe (über das Bremspedal 42) den gewünschten Bremsdruck durch den Schwellenwertbetrag ändert. Wenn beispielsweise, wie nachstehend beschrieben, die Vorderachse 14 unter ABS Steuerung steht und die Hinterachse 18 nicht, moduliert der Steuerprozessor 50 kontinuierlich Hydraulikdruck an den hinteren Bremseinrichtungen 24L, R der Hinterachse 18 zur Betätigung der ABS Steuerung. Dieser nächste Schritt stellt fest, ob der Oberflächen-μ-Wert noch zulässig ist. Mit anderen Worten analysiert der zweite Oberflächenprüfschritt S12, ob sich Eigenschaften der Fahroberfläche verändert haben oder nicht und ob eine Änderung des Oberflächen-μ noch im zulässigen Bereich des Oberflächen-μ liegt. Beispielsweise kann das Fahrzeug 10 von einer eisbedeckten Oberfläche auf eine trockene Asphaltoberfläche übergehen, wobei sich der Oberflächen-μ-Wert während des Fortschreitens des Algorithmus durch den Steuerprozessor 50 verändert.
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Wenn sich der Oberflächen-μ-Wert nicht ändert oder sich ändert, aber noch zulässig ist, dann geht der Prozessor 50 zu einem zweiten Druckbereichsschritt S114 des Druckmodulationsabschnittes des nachstehend beschriebenen Algorithmus weiter. Wenn sich jedoch der Oberflächen-μ-Wert in einen unzulässigen Oberflächen-μ-Wert ändert, dann verlässt der Prozessor 50 den Druckmodulationsabschnitt und geht weiter zu einem Druckverringerungsschritt S122, um den Bremsdruck wieder zu dem erwünschten Systembremsdruck zu verringern, welcher den Hydraulikdruck darstellt, der ursprünglich von dem Fahrer über das Bremspedal 42 angefordert wurde. Anders ausgedrückt steuert die Fahrereingabe (durch das Bremspedal 42) den wieder auf die Bremseinrichtungen 22L, R, 24L, R sowohl an der Vorderachse 14 als auch an der Hinterachse 18 aufgebrachten Bremsdruck, und der Prozessor 50 geht dann weiter zu dem Endschritt S124 des Algorithmus. Der Fahrer kann beispielsweise nur das Bremspedal 42 in einem ausreichenden Maße gedrückt haben, um eine ABS Steuerung für die Vorderachse 14 und nicht für die Hinterachse 18 einzugeben. Somit kann eine Verringerung des Hydraulikdrucks wieder auf den von dem Fahrer gewünschten Systembremsdruck dazu dienen, die Hinterachse 18 von der ABS Steuerung zu lösen, während die ABS Steuerung für die Vorderachse 14 beibehalten wird.
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Wie vorstehend beschrieben, tritt der zweite Druckbereichsschritt S114 des Druckmodulationsabschnittes auf, wenn der Oberflächen-μ-Wert zulässig bleibt. Der Algorithmus überprüft wieder, um festzustellen, ob der Systembremsdruck noch einen zulässigen Wert aufweist. Mit anderen Worten überprüft der Algorithmus den aus der Fahrereingabe resultierenden Systembremsdruck, um die Absicht des Fahrers hinsichtlich eines Fahrweges des Fahrzeuges 10, und ob sich die Absicht des Fahrers seit der Initialisierung des Algorithmus geändert hat oder nicht, auszuwerten. Beispielsweise analysiert dieser Schritt, ob der Fahrer teilweise oder vollständig das Bremspedal 42 freigegeben hat, seit er anfänglich das Bremspedal 42 gedrückt hat, wobei eine Änderung der Absicht des Fahrers hinsichtlich des gewünschten Weges für das Fahrzeug 10 angezeigt wird. Wie vorstehend beschrieben, kann der Algorithmus einen zulässigen Wert des Systembremsdrucks als denjenigen definieren, der anzeigt, dass der Fahrer die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 10 rasch verringern und möglicherweise vollständig anhalten möchte, wobei der Weg des Fahrzeuges 10 stark geändert wird. Wenn der Fahrer das Bremspedal 42 nicht teilweise oder vollständig freigegeben hat und stattdessen die Fahrereingabe über das Bremspedal 42 aufrechterhält, dann wird der Algorithmus somit feststellen, dass der Systembremsdruck noch einen zulässigen Wert aufweist, und der Steuerprozessor 50 geht zu einem Doppelachsen-ABS-Schritt S116 des nachstehend beschriebenen Algorithmus weiter. Wenn allerdings der Fahrer das Bremspedal 42 teilweise oder vollständig freigegeben hat, wobei eine Absicht angezeigt wird, den Weg des Fahrzeuges 10 nicht stark zu ändern, indem die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 10 rasch verringert oder vollständig angehalten wird, dann verlässt der Steuerprozessor 50 den Druckmodulationsabschnitt des Algorithmus und geht weiter zu dem Druckverringerungsschritt S122, um den Bremsdruck wieder auf denjenigen zu verringern, der ursprünglich durch die Fahrereingabe in das Bremssystem 12 über das Bremspedal 42 angefordert wurde.
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Wenn der Systembremsdruck noch einen zulässigen Wert aufweist, dann gibt der Steuerprozessor 50 den Doppelachsen-ABS-Schritt S116 des Druckmodulationsabschnittes des Algorithmus ein. Bei diesem Schritt stellt der Steuerprozessor 50 fest, ob beide Achsen unter ABS Steuerung stehen. Aufgrund sich ändernder Bedingungen, wie z. B. dem Oberflächen-μ-Wert und dem Systembremsdruck, war die anfängliche autonome Modulation des Systembremsdrucks möglicherweise nicht ausreichend, um die ABS Steuerung für beide Achsen aufrechtzuerhalten. Dieser Schritt des Modulationsdruckabschnittes verifiziert, ob die anfängliche Modulation des Systembremsdrucks ausreichend war, um eine ABS Steuerung für beide Achsen einzugeben, und wenn sie tatsächlich ausreichend war und beide Achsen unter ABS Steuerung stehen, dann verlässt der Algorithmus den Druckmodulationsabschnitt und geht weiter zu dem nächsten, nachfolgend beschriebenen Schritt. Wenn jedoch beide Achsen nicht unter ABS Steuerung stehen, da die anfängliche Modulation des Systembremsdrucks beispielsweise dafür nicht ausreichend war, dann verlässt der Steuerprozessor 50 den Druckmodulationsabschnitt des Algorithmus und geht weiter zu dem Druckverringerungsschritt S122, um den Bremsdruck wieder auf denjenigen zu verringern, der ursprünglich durch die Fahrereingabe in das Bremssystem 12 über das Bremspedal 42 angefordert wurde.
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Nach Verlassen des Druckmodulationsabschnittes geht der Steuerprozessor 50 zu einem Druckhalteschritt S118 weiter und hält einen autonomen Zusatzdruck auf der Grundlage der Fahrereingabe aufrecht. Mit anderen Worten hält der Algorithmus den modulierten Systembremsdruck aufrecht, um beide Achsen unter ABS Steuerung zu halten, wenn die Fahrereingabe an dem Bremssystem 12 über das Bremspedal 42 aufrechterhalten wird.
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Der Steuerprozessor 50 gibt sodann den Fahrerdruckverringerungsschritt S120 ein und stellt fest, ob der vom Fahrer beabsichtigte Bremsdruck durch teilweise oder vollständige Freigabe des Bremspedals 42 einen Schwellenwert erreicht. Anders ausgedrückt, wenn der Fahrer das Bremspedal 42 freigibt, wertet der Algorithmus die Fahrereingabe als Absicht, den Systembremsdruck zu reduzieren. Der Schwellenwert des vom Fahrer beabsichtigten Bremsdrucks kann dazu geeignet sein, die Absicht des Fahrers, den Weg des Fahrzeuges 10 nicht weiter stark zu verändern, indem die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 10 rasch verringert oder das Fahrzeug vollständig angehalten wird, widerzuspiegeln. Beispielsweise möchte der Fahrer möglicherweise nicht länger das Bremssystem 12 zum Abbremsen des Fahrzeuges 10 einsetzen, da das Fahrzeug 10 genügend abgebremst worden ist. Wenn die Fahrereingabe (über das Bremspedal 42) den gewünschten Bremsdruck um den Schwellenwertbetrag ändert, geht somit der Steuerprozessor 50 daraufhin weiter zu dem Druckverringerungsschritt S122, bevor er zu dem Endschritt S124 geht und den Algorithmus verlässt, wie nachstehend beschrieben. Wenn jedoch der Fahrer den gewünschten Bremsdruck nicht um den Schwellenwertbetrag ändert, da der Fahrer entweder die Eingabe über das Bremspedal 42 aufrechterhält oder die Eingabe über das Bremspedal 42 um weniger als den Schwellenwertbetrag ändert, dann startet der Steuerprozessor 50 erneut den Druckmodulationsabschnitt und geht wieder weiter zur Prüfung des Oberflächen-μ-Wertes und des Systembremsdrucks, bevor er zu dem Doppelachsen-ABS-Schritt S116 zurückkehrt, um festzustellen, ob beide Achsen unter ABS Steuerung stehen oder nicht, wonach der Steuerprozessor 50 zu dem Druckhalteschritt S118 weitergeht und einen autonomen Zusatzdruck auf der Grundlage der Fahrereingabe aufrechterhält, gefolgt von einer Rückkehr zu dem Fahrerdruckverringerungsschritt S120, um festzustellen, ob der vom Fahrer gewünschte Bremsdruck schon verringert ist. Dieser Druckmodulationsabschnitt wird so lange wiederholt, bis der Steuerprozessor 50 verifiziert, dass die Fahrereingabe (über das Bremspedal 42) den gewünschten Bremsdruck um den Schwellenwertbetrag ändert, wobei an diesem Punkt der Steuerprozessor 50 zu dem Druckverringerungsschritt S122 weitergeht, bevor er zu dem Endschritt S124 weitergeht und den Algorithmus verlässt.
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Schließlich verringert, wenn der Fahrer den gewünschten Bremsdruck um den Schwellenwertbetrag über die Fahrereingabe an dem Bremspedal 42 ändert, der Algorithmus dann den Systembremsdruck auf den vom Fahrer gewünschten Systembremsdruck, und der Steuerprozessor 50 geht weiter zu dem Endschritt S124 und verlässt den Algorithmus. Wie vorstehend beschrieben, steuert die Fahrereingabe durch das Bremspedal 42 in dieser Phase noch einmal den sowohl auf die Vorderachse 14 als auch auf die Hinterachse 18 aufgebrachten Bremsdruck.
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Durch die Eingabe der ABS Steuerung an beiden Achsen anstatt einer einzelnen Achse kann das Fahrzeug 10 schneller abbremsen. Insbesondere ist das Fahrzeug 10 in der Lage, wirksamer bezüglich der Fahrereingabe auf relativ rutschigen Oberflächen wie Schnee, Eis, Regen etc. langsamer zu werden und anzuhalten. Ein wirksameres Anhalten und Verlangsamen gibt dem Fahrer eine bessere Kontrolle über das Fahrzeug 10 in Fällen einer Änderung des Weges des Fahrzeuges 10. Unter bestimmten Bedingungen ist es dem Fahrer möglicherweise nicht bewusst, wie rutschig eine Fahroberfläche ist, und daher veranlasst er möglicherweise keinen geeigneten Hydraulikdruck in den Hydraulikleitungen 38, 39 über das Bremspedal 42, um das Fahrzeug 10 wirksam abzubremsen. Der Algorithmus unterstützt den Fahrer bei der wirksamen Abbremsung des Fahrzeuges 10, indem er eine unzureichende Hydraulikdruckeingabe aus dem Bremspedal 42 ergänzt.
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Die oben beschriebenen Schritte können auch in jeder beliebigen geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden, um die beschriebene Funktionsweise des Bremssystems zu erzielen, und das Bremssystem soll somit in seiner Funktionsweise nicht auf die in dem Ausführungsbeispiel gezeigte und beschriebene und in 2 dargestellte Reihenfolge von Schritten beschränkt sein. Beispielsweise können die Schritte S102, S104, S106 und S108 in jeder geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden, um die oben beschriebene Bremsmodulation zu erzielen.
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IV. Alternative Ausführungsformen
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Während bestimmte Ausführungsformen der Erfindung vorstehend beschrieben sind und die 1–2 die beste Ausführung zur Umsetzung der verschiedenen erfinderischen Aspekte offenbaren, versteht es sich von selbst, dass die Erfindung auf viele verschiedene Arten verkörpert und ausgeführt werden kann, ohne von dem Geist und dem Bereich der Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise wird in den offenbarten Ausführungsformen der offenbarte Algorithmus auf ein Scheibenbremssystem eines Fahrzeuges angewendet. Allerdings kann der offenbarte Algorithmus alternativ mit jeder Art von Bremssystem eingesetzt werden, wie z. B. Trommelbremssystemen, regenerativen Bremssystemen und/oder anderen Arten von Bremssystemen.
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Wie vorstehend offenbart, sollen Ausführungsformen mit jedem beliebigen Fahrzeugtyp verwendbar sein. Die Leistungsquelle des Fahrzeuges kann ein Verbrennungsmotor, ein Elektromotor oder ein Hybrid aus einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor sein. Die als Verbrennungsmotor oder Hybridkraftquelle ausgebildete Leistungsquelle kann die Motorausgangsachse in der Längsrichtung oder in der Querrichtung des Fahrzeuges ausgerichtet haben. Der Motor kann vor den Vorderachsen, hinter den Hinterachsen oder zwischen den Vorder- und Hinterachsen angebracht sein. Insbesondere kann der Algorithmus in Verbindung mit einem regenerativen Bremssystem eines Fahrzeuges mit einem Elektromotor eingesetzt werden.
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In der offenbarten Ausführungsform wird der Algorithmus bei einem Personenfahrzeug mit zwei Paar Rädern eingesetzt, die als Vorderachse und Hinterachse bezeichnet werden. Der Algorithmus kann jedoch außerdem bei einem Schwerlastkraftwagen mit mehreren Achsen (Räderpaaren) eingesetzt werden, wie z. B. drei, vier, fünf oder einer beliebigen Anzahl von geeigneten Räderpaaren.
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Der Algorithmus kann auch bei Bremssystemen eingesetzt werden, die Bremsmodulatoren mit einer geeigneten Anzahl von Ventilen, wie z. B. einem, zwei, drei etc., und einer geeigneten Anzahl von Hydraulikleitungen aufweisen, welche die Ventile mit Bremseinrichtungen verbinden. Weiterhin kann das Bremssystem zusätzliche Bauteile, wie z. B. eine Batterie, einen Hauptzylinder, einen Bremsverstärker etc., in anderen als den erläuterten Ausführungen aufweisen. Das Bremssystem und die Anschlussleitungen können auch pneumatisch oder elektromagnetisch anstatt hydraulisch sein.
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Ausführungsformen sollen auch Verfahren zur Verwendung und Verfahren zur Herstellung von beliebigen oder allen vorstehend offenbarten Elementen aufweisen oder anderweitig abdecken. Die Verfahren zur Herstellung umfassen oder decken anderweitig Prozessoren und von Prozessoren durchgeführte Computerprogramme ab, welche zur Ausführung verschiedener Elemente der vorstehend offenbarten Fahrzeugbremsvorrichtung verwendet werden. Während der Gegenstand im Einzelnen mit Bezug auf Ausführungsbeispiele desselben beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und Äquivalente eingesetzt werden können, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen. Alle in dem vorstehenden Abschnitt „Hintergrund” erläuterten Entgegenhaltungen aus dem verwandten Stand der Technik werden hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
