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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen
Bremssystems für
ein Fahrzeug, das mit einer Hydraulikdruckquelle zum Erzeugen eines
hydraulischen Bremsdruckes nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 versehen ist.
Ein Verfahren dieser Art ist aus Veröffentlichung
US-A-6.007.164 bekannt.
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Um
eine verfeinerte Verhaltenssteuerung eines Fahrzeuges und ein weiches
Bremsgefühl
zu erhalten, wie es z. B. in der
japanischen
Patentveröffentlichung
2590825 offen gelegt ist, wird in den letzten Jahren ein
Bremssystem verwendet, das mit einer Hydraulikdruckquelle zum Erzeugen
von hydraulischem Bremsdruck versehen ist und eine Antriebsvorrichtung
für die
Hydraulikdruckquelle aktiviert, was auf einem Erfassungssignal von
einer Erfassungseinrichtung für
die Bremsbetätigungskraft
basiert, um die Betätigungskraft
zu erfassen, die auf ein Bremsbetätigungselement ausgeübt wird.
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Unter
den Bremssystemen eines solchen, durch eine Hydraulikdruckquelle
angetrieben Typs gibt es einen mit einer Ausfallsicherheitsfunktion,
der einen Hauptzylinder zum Erzeugen des Hydraulikdruckes entsprechend
der Betätigungskraft
aufweist, die auf das Bremsbetätigungselement
ausgeübt
wird, wobei der Hauptzylinder mit den Radzylindern über Hauptzylinderkanäle mit Schaltventilen
verbunden ist und die Schaltventile öffnet, um den Hydraulikdruck des
Hauptzylinders als hydraulischen Bremsdruck zu übertragen, wenn die Hydraulikdruckquelle
nicht normal arbeitet.
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In
einem Bremssystem eines solchen herkömmlichen, durch eine Hydraulikdruckquelle
angetriebenen Typs, ist der Druckanstieg des hydraulischen Bremsdrucks
im Vergleich mit einem herkömmlichen
Typ mit Direktverbindung zum Hauptzylinder gering, weil es eine
Reaktionsverzögerung
zwischen der Erfassung der Betätigungskraft
durch die Erfassungseinrichtung für die Bremsbetätigungskraft und
der Aktivierung der Hydraulikdruckquelle zur Erzeugung des hydraulischen
Bremsdrucks gibt, so dass der Fahrer eine gewisse Verzögerung in
der Bremswirkung empfindet.
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Auch
hat ein Bremssteuerungselement wie etwa ein Bremspedal gewöhnlich in
seinem Betätigungsmaß einen
Anfangsspielbereich. Folglich ist in einem wie oben beschriebenen
Bremssystem des durch eine Hydraulikdruckquelle angetriebenen Typs die
Zeit vom Beginn der Bremsbetätigung
bis zur Auslösung
gleich der Summe der Zeiten, die benötigt werden, das Pedal im Anfangsspielbereich
runter zu drücken
und der oben erwähnten
Reaktionsverzögerung.
Folglich ist es möglich,
dass die Bremswirkung insbesondere bei Notbremsungen nicht rechtzeitig einsetzt.
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Ein
Ziel dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung eines
hydraulischen Fahrzeugbremssystems vom durch eine Hydraulikdruckquelle
angetriebenen Typs bereitzustellen, bei dem der Fahrer keine Verzögerung der
Bremswirkung wahrnimmt und bei dem die Bremskraft auch bei einer
Notbremsung schnell und zuverlässig
wirkt.
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Übersicht der Erfindung
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Nach
dieser Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeug-Hydraulikbremssystems
zur Verfügung
gestellt, wobei das Bremssystem ein Bremsbetätigungselement, das einen Anfangsspielbereich
hat, eine Bremsbetätigungskraft-Erfassungseinrichtung,
die eine Betätigungskraft
des Bremsbetätigungselementes
erfasst, die erzeugt wird, wenn das Bremsbetätigungsmaß des Bremsbetätigungselementes
den Anfangs-Spielbereich übersteigt,
eine Hydraulikdruckquelle, die hydraulischen Bremsdruck in einem
Radzylinder erzeugt, eine Antriebsvorrichtung für die Hydraulikdruckquelle,
einen Fluidkanal, der die Hydraulikdruckquelle mit dem Radzylinder
verbindet, und einen Entlastungskanal aufweist, der mit dem Radzylinder über ein
Schaltventil in Verbindung steht, und wobei die Antriebsvorrichtung
für die
Hydraulikdruckquelle auf Basis eines Erfassungssignals von der Bremsbetätigungskraft-Erfassungseinrichtung
aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremsbetätigungsmaß-Erfassungseinrichtung,
die das Bremsbetätigungsmaß in dem
Anfangsspielbereich erfasst, vorhanden ist, ein Schwellenwert an
einer vorgegebenen Position in dem Anfangs-Spielbereich eingestellt ist,
und dass die Antriebsvorrichtung für die Hydraulikdruckquelle
im Voraus aktiviert wird, wenn die Bremsbetätigungswert-Erfassungseinrichtung
feststellt, dass das Bremsbetätigungsmaß den Schwellenwert
erreicht hat.
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Das
heißt,
es ist eine Erfassungseinrichtung für das Bremsbetätigungsmaß zum Erfassen
des Bremsniederdrückmaßes im Anfangsspielbereich des
Bremsbetätigungselementes
vorgesehen, und durch Aktivieren der Vorrichtung zum Antrieb der
Hydraulikdruckquelle, bevor die Erfassungseinrichtung des Bremsbetätigungsmaßes feststellt,
dass das Bremsbetätigungsmaß einen
vorbestimmten Schwellwert erreicht hat, überschneiden sich die Zeit, die
für das
Bremsniederdrückmaß im Anfangsspielbereich
benötigt
wird, und die Reaktionsverzögerung der
Vorrichtung zum Antrieb der Hydraulikdruckquelle, um die Zeitspanne
vom Beginn der Bremsbetätigung
bis zur Auslösung
der Bremse abzukürzen.
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Dieses
Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Fahrzeugbremssystems
kann bei einem Bremssystem benutzt werden, das ferner einen Hauptzylinder
zum Erzeugen des Hydraulikdrucks entsprechend der Betätigungskraft
des Bremsbetätigungselementes
und einen Hauptzylinderkanal umfasst, durch den der Hauptzylinder
und der Radzylinder über
ein Schaltventil in Verbindung sind, und in welchem der im Hauptzylinder
erzeugte Hydraulikdruck in den Radzylinder übertragen wird, indem das Schaltventil
im Hauptzylinderkanal selektiv geöffnet und geschlossen wird.
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In
dem Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Fahrzeugbremssystems
ist das Schaltventil im Entlastungskanal anfangs geöffnet und
wird geschlossen, wenn die Erfassungseinrichtung für das Bremsbetätigungsmaß oder die
Erfassungseinrichtung für
die Bremsbetätigungskraft
feststellt, dass das Bremsbetätigungsmaß die Endposition
des Anfangsspielbereiches erreicht hat. So ist es möglich, die
Zeit vom Start der Bremsbetätigung
bis zum Auslösen
der Bremse abzukürzen,
während
die Spielfunktion des Bremsbetätigungselementes
sichergestellt wird.
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Wenn
in dem Bremssystem mit dem Hauptzylinderkanal die Vorrichtung zum
Antrieb der Hydraulikdruckquelle anfangs aktiviert ist, kann das Schaltventil
im Hauptzylinderkanal anfangs geöffnet sein
und geschlossen werden, wenn die Erfassungseinrichtung für das Bremsbetätigungsmaß oder die Erfassungseinrichtung
für die
Bremsbetätigungskraft feststellt,
dass das Bremsbetätigungsmaß die Endposition
des Anfangsspielbereiches erreicht hat.
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Durch
Erfassen der Betätigungsgeschwindigkeit
des Bremsbetätigungselementes
im Anfangsspielbereich durch die Erfassungseinrichtung für das Bremsbetätigungsmaß und durch
Steigern der Antriebskraft der Antriebsvorrichtung für die Hydraulikdruckquelle,
die anfangs entsprechend der Betätigungsgeschwindigkeit
aktiviert ist, ist es möglich
die Anschwellgeschwindigkeit des hydraulischen Bremsdruckes in Abhängigkeit
von dem Grad der Dringlichkeit des Bremsens zu steigern, welcher
der Betätigungsgeschwindigkeit
des Bremsbetätigungselementes
entspricht, und so die Höhe
der Bremskraft und die Wirkgeschwindigkeit der Bremse besser anzupassen.
Wenn die Betätigungsgeschwindigkeit des
Bremsbetätigungselementes
gering ist, weil keine Dringlichkeit vorliegt, kann die Antriebskraft
durch die Antriebsvorrichtung verringert werden, um den Energieverlust
zu minimieren.
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Andere
Merkmale und Ziele der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
Dabei gilt:
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Schaltbild eines Bremssystems, bei dem ein Steuerungsverfahren
nach der ersten Ausführungsform
angewendet wird;
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2 ist
ein Diagramm mit den Steuerungsergebnissen für das Beispiel des Bremssystems
von 1;
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3 ist
ein Diagramm mit den Steuerungsergebnissen für das Vergleichsbeispiel des
Bremssystems von 1; und
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4 ist
ein Schaltplan eines Bremssystems, bei dem ein Steuerungsverfahren
nach der zweiten Ausführungsform
angewendet wird.
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Detaillierte Beschreibung
und bevorzugte Ausführungsform
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Mit
Bezug zu den Zeichnungen werden die Ausführungsformen dieser Erfindung
nachfolgend beschrieben. 1 zeigt ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem
bei dem das Steuerungsverfahren der ersten Ausführungsform zur Anwendung kommt. Dieses
Bremssystem umfasst eine Pumpe 1 als Hydraulikdruckquelle
und einen Motor 2 als seine Antriebsvorrichtung.
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Die
Pumpe 1 ist in einem Fluidkanal 5 vorgesehen,
der einen Vorratstank 3 mit einem Radzylinder 4 verbindet.
Ein Hauptzylinder 8, an den ein Bremspedal 7 als
Bremsbetätigungselement über einen
Verstärker 6 gekoppelt
ist, ist mit dem Radzylinder 4 über ein Bremsmagnetventil 9,
das ein Schaltventil ist, mittels eines Hauptzylinderkanals 10 in
Verbindung. Zwischen dem Radzylinder 4 und dem Vorratstank 3 ist
ein Entlastungskanal 12 für Bremsflüssigkeit vorgesehen, in dem
ein Bremsmagnetventil 11 montiert ist.
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An
das Bremspedal 7 ist ein Hubsensor 13 zum Erfassen
des Pedaldurchdrückma-ßes angebracht. Im Hauptzylinderkanal 10 sind
jeweils Drucksensoren 14a, 14b zum Erfassen des
Hydraulikdruckes im Hauptzylinder 8 und des hydraulischen Bremsdruckes
im Radzylinder 4 angebracht. Die Erfassungssignale von
den Sensoren 13, 14a, 14b werden in eine
Steuereinheit 15 geleitet, und die Betätigungen des Motors 2 und
der Bremsmagnetventile 9 und 11 werden auf der
Grundlage dieser Erfassungssignale durch die Steuereinheit 15 gesteuert.
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Nachfolgend
wird beschrieben, wie das Bremssystem durch die Steuereinheit 15 gesteuert wird.
In einem normalen Zustand versorgt die Steuereinheit 15 mittels
der Pumpe 1 den Radzylinder 4 mit Bremsflüssigkeit
aus dem Vorratstank 3, um einen hydraulischen Bremsdruck
zu erzeugen, indem das Bremsmagnetventil 9 geschlossen
wird, um den Hauptzylinder 8 von Radzylinder 4 abzusperren
und den Motor 2 aufgrund der unten beschriebenen Erfassung
des Niederdrückens
des Bremspedals 7 in Gang zu setzen.
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Wenn
die von der Pumpe 1 zugeführte Bremsflüssigkeit
aus irgend einem Grunde unzureichend ist und die Steuereinheit 15 feststellt,
dass der durch den Drucksensor 14b erfasste hydraulische Bremsdruck
unzureichend ist, wird sie das Bremsmagnetventil 9 im Hauptzylinderkanal 10 öffnen, um
den Hydraulikdruck im Hauptzylinder 8 an den Radzylinder 4 zu übertragen,
um einen hinreichenden hydraulischen Bremsdruck zu erzeugen.
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In
jedem der obigen Fälle
wird, wenn die Steuereinheit 15 die Freigabe des Bremspedals 7 bemerkt,
sie das Bremsmagnetventil 11 im Entlastungskanal 12 öffnen, um
die Bremskraft loszulassen und die zum Radzylinder 4 zugeführte Bremsflüssigkeit
in den Vorratstank 3 zurückzuleiten.
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Als
nächstes
wird die Steuerung während des
Niederdrückens
des Pedals 7 im Normalzustand beschrieben. In der Steuereinheit 15 ist
für eine
vorbestimmte Position des Niederdrückmaßes S des Bremspedals 7 in
dem Anfangsspielbereich ein Schwellwert ST eingestellt.
Wenn das durch den Hubsensor 13 erfasste Niederdrückmaß S den
Schwellenwert ST erreicht, wird die Steuereinheit 15 den
Motor 2 in Gang setzen, um die Pumpe 1 anzutreiben. Ferner
erfasst die Steuereinheit 15 die Niederdrückgeschwindigkeit
des Pedals aus der Änderung
des Erfassungssignals von Hubsensor 13 und gibt Anweisung,
die Antriebskraft W der Motors 2 zum Antreiben der Pumpe 1 entsprechend
der Höhe
der Niederdrückgeschwindigkeit
des Pedals 7 zu steigern.
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In
der Steuereinheit 15 wird auch die Endposition SF des Anfangsspielbereiches des Pedalniederdrückmaßes S gespeichert.
Wenn das Niederdrückmaß S die
Endposition SF des Anfangsspielbereiches
erreicht, schließt
die Steuereinheit 15 das Bremsmagnetventil 11.
Sobald der Anfangsspielbereich endet, wird folglich von der Pumpe 1,
die schon vorher aktiviert wurde, dem Radzylinder 4 Bremsflüssigkeit
so zugeführt,
dass der hydraulische Bremsdruck PW im Radzylinder
ansteigt.
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Wenn
das Pedalniederdrückmaß S den
Anfangsspielbereich überschreitet,
erfasst die Steuereinheit 15 wie bei herkömmlichen
Bremssystemen den Hydraulikdruck PM im Hauptzylinder 8,
der sich mittels Drucksensor 14a entsprechend der Pedalniederdrückkraft
erhöht
und die Motorantriebskraft W auf der Grundlage des Erfassungssignals
des Drucksensors 14a steigert oder verringert.
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[Beispiel]
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Bei
dem in 1 gezeigten Bremssystem wurde das Bremspedal 7 niedergedrückt und
die Steuerung wurde durch das obige Steuerungsverfahren durchgeführt. Die
Steuerungsergebnisse sind im Diagramm von 2 gezeigt.
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Das
Diagramm zeigt, mit der Zeit t vom Beginn des Niederdrückens des
Pedals 7 als Abszisse, das Niederdrückmaß S, das vom Hubsensor 13 erfasst
wird, und den Fluiddruck PM des Hauptzylinders 8,
der vom Drucksensor 14a erfasst wird, welche Eingangssignale
für die
Steuerung darstellen, und die Motorantriebskraft W, die Ausgangssignal
der Steue rung ist, und den hydraulischen Bremsdruck PW im Radzylinder 4 als
ein Steuerungsergebnis.
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Wenn
das Niederdrückmaß S erstmals
den vorbestimmten Schwellwert ST erreicht,
wird der Motor 2 aktiviert und die Motorantriebskraft W
erzeugt. Die Antriebskraft W erhöht
sich mit dem Ansteigen des Niederdrückmaßes S und folglich der Niederdrückgeschwindigkeit.
Da das Bremsmagnetventil 11 im Entlastungskanal 12 offen
ist, ist noch kein hydraulischer Bremsdruck PW erzeugt
worden.
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Wenn
das Niederdrückmaß S die
Endposition SF des Anfangsspielbereiches
erreicht, wird das Bremsmagnetventil 11 geschlossen, so
dass umgehend hydraulischer Bremsdruck PW erzeugt
wird. Zur selben Zeit wo der Anfangsspielbereich des Pedalniederdrückens endet,
wird hydraulischer Druck PM im Hauptzylinder 8 erzeugt.
Entsprechend der Höhe des
Fluiddrucks PM steigt die Motorantriebskraft
W stark an und folglich nimmt der hydraulische Bremsdruck PW zu. Statt das Bremsmagnetventil 11 im
Entlastungskanal 12 zu öffnen,
kann das Bremsmagnetventil 9 im Hauptzylinderkanal 10 offen
bleiben und es kann geschlossen werden, wenn das Niederdrückmaß S die
Endposition SF des Anfangsspielbereiches
erreicht.
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[Vergleichsbeispiel]
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Indem
dasselbe in 1 gezeigte Bremssystem, wie
bei einem herkömmlichen
Steuerungsverfahren, nur mit dem Erfassungssignal des Hydraulikdruckes
PM im Hauptzylinder 8 als Eingangssignal
der Steuerung benutzt wurde, wurde die Steuerung während des
Niederdrückens
des Bremspedals 7 durchgeführt. Das Erfassungssignal vom
Hubsensor 13 wurde bloß zur
Messung des Pedalniederdrückmaßes und
nicht als ein Eingangssignal der Steuerung benutzt. Die Steuerungsergebnisse
sind im Diagramm von 3 gezeigt. Das Diagramm ist
in derselben Weise aufgebaut wie in 2.
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Bei
dieser Steuerung wird der Motor 2 nur in Gang gesetzt und
die Motorantriebskraft W erhöht sich
nur mit Steigerung des Hydraulikdrucks PM, nachdem
das Pedalniederdrückmaß S die
Endposition SF des Anfangsspielintervalls
erreicht hat und im Hauptzylinder 8 Hydraulikdruck PM erzeugt worden ist. Obwohl das Bremsmagnetventil 11 gleichzeitig mit
der in Gang Setzung des Motors 2 geschlossen wird, wird
der Bremsdruck PW nicht sofort erzeugt, sondern
steigt wegen der oben erwähnten
Reaktionsverzögerung
erst nach etwa 60 Mikrosekunden.
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Wie
aus dem Vergleich dieser Steuerungsergebnisse offensichtlich wird,
wird bei dem Vergleichsbeispiel nach dem Niederdrücken des
Bremspedals 7 für
den Anfangsspielbereich der hydraulische Bremsdruck PW erst
nach weiterer Verzögerung
erzeugt. Im Gegensatz dazu wird im Beispiel, wie bei herkömmlichen
Bremssystemen vom Typ mit Direktverbindung zum Hauptzylinder, gleichzeitig
mit dem Ende des Anfangsspielbereiches hydraulischer Bremsdruck
PW erzeugt. Folglich spürt der Fahrer niemals eine
Verzögerung
bei der Bremswirkung. Auch ist es möglich, bei einer Notbremsung
mit dem Niederdrücken
des Bremspedals 7 die Bremskraft schnell und zuverlässig zu
erzeugen.
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4 zeigt
ein hydraulisches Fahrzeugbremssystem, bei dem das Steuerungsverfahren
der zweiten Ausführungsform
verwendet wird. Bei diesem Bremssystem ist eine Pumpe 17 als
Hydraulikdruckquelle, die durch einen Motor 16 angetrieben wird,
in einem Bremsflüssigkeitskanal 20 vorgesehen,
durch den ein Vorratstank 18 und ein Radzylinder 19 mit
einander in Verbindung stehen, und es ist ein Bremsmagnetventil 22 in
einem Entlastungskanal 21 vorgesehen, um Bremsflüssigkeit
vom Radzylinder 19 zum Vorratstank 18 zurückzuleiten.
Der hydraulische Bremsdruck wird nur durch die Pumpe 17 erzeugt.
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Mit
einem Bremspedal 23 als Bremsbetätigungselement ist zum Erzeugen
seiner Niederdrückkraft
eine Feder 24 verbunden, und es sind ein Belastungssensor 25 zum
Erfassen der Niederdrückkraft und
ein Hubsensor 26 zum Erfassen des Pedalniederdrückmaßes angebracht.
Im Fluidkanal 20 ist auch ein Drucksensor 27 zum
Erfassen des hydraulischen Bremsdruckes im Radzylinder 19 angebracht. Erfassungssignale
von diesen Sensoren 25, 26 und 27 werden
in eine Steuereinheit 28 geleitet, und der Motor 16 sowie
das Bremsmagnetventil 22 werden aufgrund dieser Erfassungssignale
gesteuert.
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Das
Steuerungsverfahren durch die Steuereinheit 28 während dem
Niederdrücken
des Bremspedals 7 wird nachfolgend beschrieben. Wie bei
der ersten Ausführungsform
ist in der Steuereinheit 28 für eine vorbestimmte Position
im Anfangsspielbereich des Niederdrückmaßes S des Bremspedals 23 ein Schwellenwert
ST eingestellt. Wenn das vom Hubsensor 26 erfasste
Niederdrückmaß S den
Schwellenwert ST erreicht, wird die Pumpe 17 durch
das in Gang setzen des Motors 16 angetrieben. Ferner erfasst
die Steuereinheit 28 die Niederdrückgeschwindigkeit des Bremspedals 23 aus
der Änderung
des Erfassungssignals vom Hubsensor 26 und veranlasst eine
Steigerung der Motorantriebskraft W, wie sie der Niederdrückgeschwindigkeit
entspricht.
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In
der Steuereinheit 28 wird auch die Endposition SF des Anfangsspielbereiches des Bremspedals 23 gespeichert.
Wenn das Niederdrückmaß S die
Endposition SF des Anfangsspielbereiches
erreicht, wird das Bremsmagnetventil 22 geschlossen und
Bremsflüssigkeit
von der Pumpe 17, die schon vorher aktiviert worden ist,
zum Radzylinder 19 so zugeführt, dass der hydraulische
Bremsdruck PW steigt. Wenn das Pedalniederdrückmaß S den
Anfangsspielbereich überschreitet,
erhöht
oder verringert die Steuerungseinheit 28 die Motorantriebskraft
W so, wie es der vom Belastungssensor 25 erfassten Pedalniederdrückkraft
F entspricht.
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Während die
Steuerungsergebnisse anstelle des Hydraulikdruckes PM im
Hauptzylinder im Diagramm von 2, der die
Steuerungsergebnisse der ersten Ausführungsform zeigt, nicht angegeben
werden, stieg die durch den Belastungssensor 25 erfasste
Pedalniederdrückkraft
F gleichzeitig mit dem Ende des Anfangsspielbereiches des Niederdrückmaßes S. Wie
bei der ersten Ausführungsform
erhöhte
sich die Motorantriebskraft W deutlich, so dass die hydraulische
Bremskraft schnell anstieg.
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Während in
jeder der Ausführungsformen
die Hubsensoren zum kontinuierlichen Erfassen der Verschiebung benutzt
werden, um den Schwellenwert ST des Pedalniederdrückmaßes S und
die Endposition SF des Anfangsspielbereiches
zu erfassen, kann auch ein Schaltsensor benutzt werden, der nur
den Punkt erfasst, an dem der Schwellenwert ST oder
die Endposition SF des Anfangsspielbereiches
erreicht wird. Wenn ein Hauptzylinder vorgesehen ist, kann die Erfassung
der Endposition SF des Anfangsspielbereiches
auch durch den Anstieg dessen Hydraulikdruckes PM erreicht
werden.
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Bei
der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung wird der Fahrer bei
der Bremswirkung keine Verzögerung
bemerken. Auch ist es möglich,
die Bremskraft schnell und exakt entsprechend der Betätigung des
Bremspedals 7 zu erzeugen.