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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bremssystem, ein sogenanntes
mechatronisches (brake-by-wire)
Bremssystem, in welchem der Zustand einer Bremsbetätigung durch
einen Fahrer in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, um eine Radbremskraft
einzuleiten.
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Das "brake-by-wire"-System ist wohl
bekannt. In diesem System wird ein elektrisches Signal erzeugt,
welches den Zustand einer Bremspedalbetätigung durch einen Fahrer,
d. h. den Betrag des Bremspedalhubes oder des Bremspedalpressdrucks,
wiedergibt. Eine Radbremskraft kann auf der Basis des elektrischen
Signals eingeleitet werden. Das herkömmliche brake-by-wire-System
wendet beispielsweise zum Einleiten einer Radbremskraft eine Methode
an, bei der ein Bremsbelag direkt gegen eine Bremsscheibe, an jedem
Rad für
sich, unter Verwendung von Ultraschallmotoren gedrückt wird, oder
eine Methode an, bei der ein Radbremszylinderdruck unter Verwendung
eines eines Ventils mit zwei Schaltstellungen bzw. eines Auf-Zu-Ventils und einer Pumpe
erzeugt wird, wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei
9-188 242 unter der Bezeichnung "Bremsmitteldruck-Steuerungsgerät" offenbart ist.
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Die
Druckschrift
US 5,282,676 offenbart
einen Hydraulikkreis, bei dem der Druck in den Bremskraftzylindern
durch eine Pumpe aufgebaut wird, die Hydraulikflüssigkeit direkt von einem Speicher
ansaugt. Ein Steuerventil ist in einer Rücklaufleitung vorgesehen. Dieses
lineare Ventil ist in einem normalen offenen Zustand, so dass der
durch die Pumpe aufgebaute Druck über diese Ablassleitung abgebaut wird.
Wenn dieses Ventil in eine geschlossene Stellung gesteuert wird,
wird der Druck im Bremszylinderstellglied am Rad aufgebaut. Wenn
dieses Ventil wiederholt geschlossen und geöffnet wird, kann der Druck
im Radbremszylinder auf Werten zwischen dem durch die Pumpe vorgegebenen
Maximaldruck und dem Umgebungsdruck gehalten werden.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, in einem Hydraulikbremssystem,
welches zur Erzeugung des Radbremszylinderdrucks Bremsmittel verwendet,
ein brake-by-wire-System
vorzusehen, welches in seinem Aufbau einfach ist, aber eine bessere Eigenschaft
und Kontrollfunktionen zur Erzeugung von Bremskraft hat. Um dieses
Ziel zu erreichen, sind ein lineares Differenzdruck-Steuerventil
und eine Pumpe zur Erzeugung und Steuerung eines Radbremszylinderdrucks
vorgesehen. Auf diese Weise kann eine vollständige oder teilweise Absperrsteuerung
und eine Durchflusssteuerung für
das Bremsfluid bzw. -mittel in der Hydraulikleitung entsprechend einem
Steuerstrom flexibel und genau erreicht werden. Als ein Ergebnis
kann eine geeignete auf den Bremsbedarf durch einen Fahrer reagierende
Steuerung realisiert werden.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein brake-by-wire-System vorzusehen,
in welchem der ermittelte Bremsmitteldruckunterschied zwischen einem
linken und rechten Radbremszylinderpaar für ein Fahrzeug auf einfache
Weise mit Hilfe von mechanischer oder elektronischer Anpassung ausgeglichen
werden kann. Um dieses Ziel zu erreichen, ist zusätzlich zu
einem ersten und einem zweiten linearen Differenzdruck-Steuerventil,
welche jeweils in einer der beiden Leitungen angeordnet sind, die
von der mit einem Speicher in Strömungsverbindung stehenden Bremsmittelleitung
abzweigen, ein drittes lineares Differenzdruck- Steuerventil an der Bremsmittelleitung
zwischen dem Speicher und dem verzweigten Abschnitt der Leitung
vorgesehen. Während
das erste und zweite Differenzdruck-Steuerventil den Druck des linken und
rechten Radbremszylinders jeweils voneinander unabhängig steuern,
steuert das dritte lineare Differenzdruck-Steuerventil gemeinsam beide
Drücke
der linken und rechten Radbremszylinder. Um zu verhindern, dass
einem Fahrzeug unnötiges
Giermoment aufgezwungen wird, ist es notwendig, den Bremskraftunterschied
zwischen den linken und rechten Rädern bei einer normalen Bremsbetätigung minimal
zu halten. Das dritte lineare Differenzdruck-Steuerventil dient
dazu, den Unterschied zwischen zwei Radbremszylinderdrücken auf
einem Niveau zu halten, das niedriger als ein vorbestimmter Betrag
ist, welcher notwendig ist, dem unnötigen Giermoment des Fahrzeugs
vorzubeugen.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen (fail safe) ausfallsicheren
Hybridaufbau vorzusehen, der nicht nur eine brake-by-wire-Funktion,
sondern auch eine mechanische Bremsfunktion vorsieht, welche direkt
auf die Bremspedalbetätigung
durch einen Fahrer anspricht. Gemäß der oben beschriebenen Erfindung
dient die mechanische Bremsfunktion für die Vorderräder oder
die Vorder- und Hinterräder, auch
wenn eine Fehlfunktion in der brake-by-wire-Funktion auftritt. Außerdem ist
zur Vereinfachung der Hybridfunktion eine Servofunktion vorgesehen, welche
unter Zuhilfenahme der Pumpe, welche durch ein Signal, welches gesondert
zum Zeitpunkt der Bremspedalbetätigung
erzeugt wird, angetrieben wird, auch wenn eine elektronische Steuereinheit
für die
brake-by-wire-Funktion
nicht arbeitet, direkt auf das Drücken des Bremspedals durch
den Fahrer reagiert. Zu diesem Zweck hat das Bremssystem dieser
Erfindung eine Bremsmittelleitung, welche sich von einem Abschnitt zwischen
einem Auf-Zu-Ventil und dem dritten linearen Differenzdruck-Steuerventil zu
einer Servokammer eines Hauptzylinders erstreckt.
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Diese
und andere Ziele, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung
werden beim Studieren der folgenden ausführlichen Beschreibung, den
beigefügten
Ansprüchen
und Zeichnungen, welche alle Bestandteil dieser Anmeldung sind,
verständlich.
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Es
zeigen:
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1A eine
schematische Darstellung eines Bremssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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1B eine
schematische Darstellung einer elektronischen Steuereinheit in der
ersten Ausführungsform;
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1C eine
schematische Darstellung eines Bremspedals in der ersten Ausführungsform;
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2 einen
Ablaufplan der elektronischen Steuereinheit;
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3 ein
Diagramm, welches modellhaft die Beziehung zwischen einem Radbremszylinderdruck und
einer Pedalhublänge
darstellt;
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4A eine
schematische Darstellung eines Bremssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4B eine
schematische Darstellung einer elektronischen Steuereinheit in der
zweiten Ausführungsform;
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4C eine
schematische Darstellung eines Bremspedals in der zweiten Ausführungsform;
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5A ein
Zeitdiagramm, welches einen Verlauf von Radbremszylinderdrücken bei
einer normalen Bremsbetätigung
und einer Antiblockierregelung in der zweiten Ausführungsform
zeigt;
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5B ein
Zeitdiagramm, welches einen Steuerstrom zu einem ersten linearen
Differenzdruck-Steuerventil zeigt;
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5C ein
Zeitdiagramm, welches einen Steuerstrom zu einem zweiten linearen
Differenzdruck-Steuerventil zeigt;
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5D ein
Zeitdiagramm, welches einen Steuerstrom zu einem dritten linearen
Differenzdruck-Steuerventil zeigt;
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6A ein
Zeitdiagramm, welches einen Verlauf von Radbremszylinderdrücken bei
einer dringenden Bremsbetätigung
und einer Antiblockierregelung in der zweiten Ausführungsform
zeigt;
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6B ein
Zeitdiagramm, welches einen Steuerstrom zu einem ersten linearen
Differenzdruck-Steuerventil zeigt;
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6C ein
Zeitdiagramm, welches einen Steuerstrom zu einem zweiten linearen
Differenzdruck-Steuerventil zeigt;
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6D ein
Zeitdiagramm, welches einen Steuerstrom zu einem dritten linearen
Differenzdruck-Steuerventil zeigt;
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7A eine
schematische Darstellung eines Bremssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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7B eine
schematische Darstellung einer elektronischen Steuereinheit in der
dritten Ausführungsform;
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8A eine
schematische Darstellung eines Bremssystems gemäß einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8B eine
schematische Darstellung einer elektronischen Steuereinheit in der
vierten Ausführungsform;
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9A eine
schematische Darstellung eines Bremssystems gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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9B eine
schematische Darstellung einer elektronischen Steuereinheit in der
fünften
Ausführungsform;
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10A eine Relaisschaltung für den Antrieb eines Motors;
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10B eine alternative Relaisschaltung für den Antrieb
eines Motors;
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11 einen
Ablaufplan zur Anpassung eines Schwankungsfehlers der Radbremszylinderdrucksensoren;
und
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12 eine
schematische Darstellung eines Bremssystems gemäß einer sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Die 1A, 1B und 1C sind
eine schematische Darstellung eines Bremssystems für Vierradfahrzeuge
mit Heckantrieb, eine schematische Darstellung einer elektronischen
Steuereinheit bzw. eine schematische Darstellung eines Bremspedals
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Jede der nachfolgenden Figuren zeigt
die Ventilteilposition der jeweiligen Ventile in dem Fall, dass
ein Bremspedal nicht gedrückt
ist. Das Bremsmittel, welches in einem Speicher 2 unter Atmosphärendruck
gespeichert wird, wird hermetisch zu jedem der Radbremszylinder 3, 4, 5 und 6 durch eine
Hydraulikeinheit 1 übertragen.
Radgeschwindigkeitssensoren 7, 8, 9 und 10 sind
jeweils in einem rechten Hinterrad RR, einem linken Hinterrad RL,
einem rechten Vorderrad FR und einem linken Vorderrad FL zum Erfassen
der Geschwindigkeit jedes Reifens vorgesehen.
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Die
Hydraulikeinheit 1 ist mit einer ersten Bremsleitung 50 für das rechte
Hinterrad RR und das linke Hinterrad RL und einer zweiten Bremsleitung 60 für das rechte
Vorderrad FR und dem linken Vorderrad FL versehen. Da der Aufbau
der zweiten Bremsleitung 60 gleich dem der ersten Bremsleitung 50 ist, wird
im Folgenden lediglich der Aufbau der ersten Bremsleitung 50 ausführlich beschrieben.
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Die
erste Bremsleitung 50 ist mit einer Leitung 51,
welche sich von dem Speicher 20 aus erstreckt, einer Leitung 52,
welche sich zu einem Radbremszylinder 3 für das rechte
Hinterrad RR erstreckt, und einer Leitung 53 zu einem Radbremszylinder 4 für das linke
Hinterrad RL versehen, wobei die Leitungen 52 und 53 so
geartet sind, dass sie von der Leitung 51 abzweigen. Lineare
Differenzdruck-Steuerventile 20 und 21 mit einer
Durchflussstellung und einer Differenzdruckerzeugungsstellung sind
in den Leitungen 52 bzw. 53 angeordnet. Die linearen
Differenzdruck-Steuerventile 20 und 21 lassen
in der Durchflussstellung den Fluss des Bremsmittels zwischen dem
Speicher 2 und den jeweiligen Radbremszylindern 3 und 4 fast
ohne Fließeinschränkungen
zu. Die Durchflussstellung geht in die Differenzdruckerzeugungsstellung über, wenn
die linearen Differenzdruck-Steuerventile 20 und 21 mit Strom
versorgt werden. Die Hublänge
des Ventilteils (eine Länge
zwischen dem Ventilteil und einem Ventilsitz, wenn das Ventilteil
von dem Ventilsitz weg ist) kann entsprechend dem Stromwert, der
auf einer Magnetspule des linearen Differenzdruck-Steuerventils aufgebracht
wird, linear verändert
werden. In der Differenzdruckerzeugungsstellung kann jede der Leitungen 52 und 53 so
gesteuert werden, dass sie entsprechend der Hublänge des Ventilteils vollständig oder
teilweise den Bremsmittelfluss absperren. Wenn beispielsweise angenommen
wird, dass die Hublänge
des Ventilteils von dem Ventilsitz sich in einer Mittelstellung
befindet, ist der jeweilige Bremsmittelfluss von den Bremszylindern 3 und 4 zum
Speicher 2 durch die jeweiligen Leitungen 52 und 53 entsprechend
der Hublänge
davon teilweise gedrosselt, so dass der Bremsmitteldruck auf der
Seite der Radbremszylinder 3 und 4 (Radbremszylinderdruck)
auf einen bestimmten Druck gehalten werden kann, der höher ist
als der auf der Seite des Speichers 2. Jede der linearen
Differenzdruck-Steuerventile 20, 21, 22 und 23,
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, ist so aufgebaut, dass es den Maximaldruck
von 200 kgf/cm2 (was dem maximalen Haltedruck
des Radbremszylinders entspricht) zulässt. Der maximale Haltedruck
kann mit Hilfe einer Federkonstanten einer gegen das Ventilteil
eines jeden linearen Differenzdruck-Steuerventils 20, 21, 22 und 23 vorgespannten
Feder ermittelt werden. Je höher
die Federkonstante, desto höher
ist der maximale Haltedruck. 200 kgf/cm2 ist
normalerweise der notwendige Maximaldruck für jeden Radbremszylinder verschiedener
Fahrzeuge.
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Eine
Motorpumpe 30 weist einen Motor 33, der angetrieben
wird, wenn er mit Strom versorgt wird, und Trochoidpumpen 31 und 32 auf,
die durch den Motor 33 angetrieben werden. Jede der Trochoidpumpen 31 und 32,
welche vorgesehen sind, um auf jeden der Radbremszylinder 3 und 4 zu
reagieren, saugen das Bremsmittel von dem Speicher 2 durch
eine Leitung 54 an und lassen dasselbige durch die jeweiligen
Leitungen 52 und 53 zwischen den Radbremszylindern 3 und 4 und
den linearen Differenzdruck-Steuerventilen 20 und 21 ab.
Trochoidpumpen 31 und 32, eine Art Getriebepumpen,
haben den Vorteil, dass sie im Vergleich zu einer Kolbenpumpe kleinere
Fluidabgabepulsationen und geringere Antriebsgeräusche haben. Obwohl die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beispielsweise die Trochoidpumpe zeigen,
können
stattdessen andere Pumpentypen, wie z. B. Kolbenpumpen, Außenkontaktgetriebepumpen
und Flügelpumpen verwendet
werden.
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Der
Aufbau der zweiten Bremsleitung 60 ist die gleiche wie
der der ersten Bremsleitung 50, und jede Komponente der
zweiten Bremsleitung 60 entspricht der der ersten Bremsleitung 50,
wie unten gezeigt. Lineare Differenzdruck-Steuerventile 22 und 23 entsprechen
den linearen Differenzdruck-Steuerventilen 20 bzw. 21,
ein Motor 43 und Trochoidpumpen 41 und 42 einer
Motorpumpe 40 entsprechen dem Motor 33 und den
Trochoidpumpen 31 und 32 der Motorpumpe 30,
und die Leitungen 61, 62, 63 und 64 entsprechen
den Leitungen 51, 52, 53 bzw. 54.
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Jede
der linearen Differenzdruck-Steuerventile 20, 21, 22 und 23 und
die Motoren 33 und 43 werden durch Steuersignale
von einer elektronischen Steuereinheit 100 (nachstehend
als ECU 100 bezeichnet) gesteuert oder angetrieben. Wenn
die ECU 100 keine Steuersignale erzeugt, ist jedes Ventilelement
der linearen Differenzdruck-Steuerventile 20, 21, 22 und 23 in
der Durchflussstellung, wie in 1 gezeigt.
Die ECU 100 ist mit einer ROM 101, einem RAM 102,
einer CPU 103 und einer I/O-Schnittstelle versehen, welche
an sich bekannt sind.
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ECU 100 erhält jeweils
erfasste Signale von den Radgeschwindigkeitssensoren 7, 8, 9 und 10, welche
eine Radgeschwindigkeit des jeweiligen Rades erfassen, von den Drucksensoren 11, 12, 13 und 14,
welche einen Druck der jeweiligen Radbremszylinder erfassen, und
von einem Pedalhubsensor 15, welcher eine Hublänge eines
von einem Fahrer gedrückten
Pedals 200 erfasst. Die Hublänge des Pedals ist ein Parameter,
der einen von dem Fahrer angeforderten Bremsbetätigungszustand des Fahrzeugs
wiedergibt. Ein Pedalpressdrucksensor, der einen Druck auf das Pedal
durch den Fahrer erfasst, kann anstatt des Pedalhubsensors verwendet
werden. Ferner ist ein Vorspannmechanismus 300 vorgesehen,
welcher so reagiert, dass er eine Vorspannung gegen die Hublänge oder
den Betätigungsdruck
aufgrund der Pedalbetätigung
des Fahrers anlegt, so dass der Fahrer die Gegenwirkung der Pedaldrückbetätigung fühlt.
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Als
Zweites wird ein in dem Bremssystem auszuführender Bremssteuerungsprozess,
wie in 1A beschrieben, kurz unter Bezug
auf ein Ablaufdiagramm der 2 beschrieben.
Der in dem Ablaufdiagramm gezeigte Prozess wird separat für die jeweiligen
Räder zu
einem bestimmten Zeitintervall, z. B. 6 msec, ausgeführt.
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Ein
Schritt 105 ist vorgesehen, um zu überprüfen, ob ein Bremsschalter,
der als ein Bremslichtschalter bekannt ist und in dieser Zeichnung
nicht dargestellt ist, eingeschaltet ist. Der Bremsschalter wird
zu dem Zeitpunkt eingeschaltet, wenn das Pedal 200 wesentlich
durch den Fahrer gedrückt
wird und das Fahrzeug sich dadurch im Bremszustand befindet. Wenn
bei Schritt 105 die Antwort bejahend ist, geht der Vorgang
weiter zu einem Schritt 110, um die Motoren 33 und 43 anzutreiben.
Bei einem Schritt 120 wird die Pedalhublänge PS entsprechend
den von dem Pedalhubsensor 15 erfassten Signalen erfasst,
bei einem Schritt 130 wird jeder der Radbremszylinderdrücke PW/C
durch jeden der Radbremszylinderdrucksensoren 11, 12, 13 und 14 erfasst
und bei einem Schritt 140 wird jeder auf jeden der Radbremszylinder 3, 4, 5 und 6 aufzubringende
Radbremszylinderdruck auf der Basis der erfassten Pedalhublänge PS und
jedem der erfassten Radbremszylinderdrücken PW/C bestimmt. In einem
normalen Bremszustand, d. h. wenn eine spezielle Bremssteuerung,
wie z. B. eine Antiblockierregelung, nicht durchgeführt wird,
sind die beabsichtigten Radbremszylinderdrücke für die vorderen und hinteren Radbremszylinder
alle gleich und können
bestimmt werden, um z. B. einer bekannten Modellkurve hinsichtlich
der Bremsdruckverteilung zu entsprechen, wie in einer 3 beschrieben,
welche einen Radbremszylinderdruck in der vertikalen Achse über der Pedalhublänge (horizontale
Achse) zeigt. Bei einem Schritt 150 wird jedes Antriebsverhalten
zur Betätigung
der jeweiligen linearen Differenzdruck-Steuerventilen 20, 21, 22 und 23 entsprechend
des bei Schritt 140 bestimmten Radbremszylinderdrucks und den
bei Schritt 130 erfassten Radbremszylinderdrücken PW/C
festgelegt. Angenommen, dass die Pedalhublänge 50 mm und der erfasste
Radbremszylinderdruck PW/C 25 kgf/cm2 ist,
wird das lineare Differenzdruck-Steuerungsventil durch eine Bedarfs-
bzw. Leistungssteuerung angesteuert, um das Ventilteil um 25% von
der Durchflussstellung zu öffnen
(75% der Druckdifferenzerzeugungsstellung), um den Druck zwischen
dem Druck (Atmosphärendruck)
des Speichers 2 und jedem der Radbremszylinderdrücke bei
dessen vorgegebener Druckdifferenz aufrecht zu erhalten. Der an
die jeweiligen Differenzdruck-Steuerventile geleitete Stromwert,
wird durch einen Nennstrom gesteuert. Wenn dabei eine Differenz
zwischen dem bei Schritt 130 erfassten Radbremszylinderdruck
PW/C und dem bei Schritt 140 festgelegten Radbremszylinderdruck
existiert, wird der Steuerstromwert an das lineare Differenzdruck-Steuerventil gesteuert,
um den Differenzdruck zu beseitigen.
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Wenn
bei Schritt 105 die Antwort negativ wird, ist als nächstes ein
Schritt 160 vorgesehen, um den Motor abzuschalten und darauffolgend
ein Schritt 170 vorgesehen, um die Stromzufuhr zum linearen
Differenzdruck-Steuerventil zu unterbrechen, um eine gesamte Steuerung
des Systems zu beenden.
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Das
in der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der 1A beschriebene Bremssystem
ist mit zwei unabhängigen
Bremsmittelleitungen, vier linearen Differenzdruck-Steuerventilen
und vier Pumpen versehen, um das brake-by-wire-System zu realisieren.
Dieses System wendet das lineare Differenzdruck-Steuerventil an,
in welchem der Hubwert des Ventilteils durch den Steuerstromwert
veränderbar
gesteuert werden kann, so dass nicht nur die feine Anpassung zwischen
dem Bremsbedarfparameter des Fahrers (wie z. B. der Bremspedaldruck
oder die Pedalhublänge)
und dem von jedem der Radbremszylinderdrucksensoren 11, 12, 13 und 14 erfasste
Wert erreicht werden kann, sondern auch eine feine Steuerung zum
Verringern oder Erhöhen
des Radbremszylinderdrucks.
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Jede
der Pumpen 31, 32, 41 und 42 ist
jeweils für
jeden der Radbremszylinder 3, 4, 5 und 6 angeordnet.
Es gibt keine gemeinsamen Bremsmittelleitungen, die die erste und
die zweite Bremsmittelleitung verbinden und es gibt auch in jeder
Leitung keine gemeinsamen Leitungen zum Vergrößern des auf jeden der Radbremszylinder
aufzubringenden Drucks, obgleich nur eine gemeinsame Leitung existiert,
welche zum Abbauen des auf jeden Radbremszylinder aufgebrachten
Drucks verwendet wird. Deshalb kann, auch wenn eine Fehlfunktion,
z. B. ein Ausfall der Bremsmittelleitung, in einem der unabhängigen Bremsmittelleitungen
auftritt, die andere Bremsmittelleitung auf wirksame Weise benutzt
werden, um den Radbremsdruck zu erhöhen. Ferner ist in dem Fall,
dass eine der Trochoidpumpen in jeder Bremsleitung größere Bremsmittelmengen
von ihrer Ausgangsseite bis zu ihrer Eingangsseite verliert und nicht
wirksam betrieben wird, die andere Trochoidpumpe in Betrieb, um
das Bremsmittel zur Erhöhung des
Zylinderdrucks ausreichend abzugeben, um den Zylinderdruck zu erhöhen. Dieser
Aufbau ist hinsichtlich einer Ausfallsicherung (fail safe) sehr
wirkungsvoll.
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(Zweite Ausführungsform)
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Die 4A, 4B und 4C zeigen
einen Aufbau eines Bremssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau mit der gleichen Funktionalität und Wirkung
wie der in den 1A, 1B und 1C beschriebene
Aufbau hat die gleichen Bezugszeichen wie der der 1A, 1B und 1C,
so dass dessen Erklärung
weggelassen wird.
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Zusätzlich zu
dem Bremssystem der 1A ist das Bremssystem, wie
in 4A beschrieben, mit zwei linearen Differenzdruck-Steuerventilen 70 und 80 versehen.
Jedes der linearen Differenzdruck-Steuerventile 70 und 80 ist
in jedem der Bremsmittelleitungen 51 und 52 angeordnet,
welche sich von dem Speicher 2 zu dem Verzweigungsabschnitt
erstrecken. Angenommen, dass der benötigte Maximalradbremszylinderdruck
200 kgf/cm2 beträgt, kann der zulässige Maximalhaltedruck
jeder der linearen Differenzdruck-Steuerventil 20, 21, 22 und 23 sowie
der in der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschriebenen linearen Differenzdruck-Steuerventile auf
einen Wert von 100 kgf/cm2 gesetzt werden.
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Die
Federkonstante der Spannfeder der linearen Differenzdruck-Steuerventile
der zweiten Ausführungsform
kann halb so groß wie
die des in 1A gezeigten linearen Differenzdruck-Steuerventils
der ersten Ausführungsform
sein. Der Stromwert zur Versorgung der Magnetspule der zweiten Ausführungsform
mit Strom, kann verglichen mit dem der ersten Ausführungsform
ebenfalls halb so groß sein.
Deshalb kann die Magnetspule mit einem relativ niedrigen Wärmewiderstandsverhalten
angewendet werden, und die Größe der linearen
Differenzdruck-Steuerventile
wird kompakt.
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Jede
der linearen Differenzdruck-Steuerventile 70 und 80 ist
in Serie mit jedem der linearen Differenzdruck-Steuerventile 20 und 21 bzw.
jedem der linearen Differenzdruck-Steuerventile 22 und 23 in
jeder der Bremsmittelleitungen angeordnet. Somit kann der Druck
jedes Radbremszylinders auf 200 kgf/cm2 durch
Serienschaltung jedes der linearen Differenzdruck-Steuerventile 70 und 80 und
jeder der linearen Differenzdruck-Steuerventile 20, 21, 22 und 23 erhöht werden.
Die Serienschaltung der linearen Differenzdruck-Steuerventile dient dazu, den auf das lineare
Differenzdruck-Steuerventil aufzubringenden Stromwert zu drücken, wodurch
ein wärmebeständiger Aufbau
des linearen Differenzdruck-Steuerventils auf einfache und kompakte
Weise realisiert werden kann. Dies ist insbesondere im brake-by-wire-System
ein Vorteil, da es notwendig ist, den Strom während der gesamten Zeit, wenn
der Fahrer die Drückbetätigung des
Pedals beibehält,
an das lineare Differenzdruck-Steuerventil zu liefern, so dass eine
relativ gute Wärmebeständigkeitscharakteristik
der Magnetspule erforderlich ist.
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Die
Steuerung des maximalen Differenzdrucks von 200 kgf/cm2 durch
das System mit nur einem Differenzdruck-Steuerventil für ein Radbremszylinder, wie
in 1 beschrieben, führt zu einer
relative groben Abregelungs- bzw.
Druckabbausteuerung, und somit ist die Steuerung bei einem normalen,
10 bis 50 kgf/cm2 abdeckenden Bremszustand, der
am häufigsten
unter den Bremsbetätigungen
vorkommt, relativ grob, so dass die Anpassungsfähigkeit der Steuerung und das
Pedalgefühl
des Fahrers nachteilig beeinflusst werden können. Um diesen Nachteil zu
beseitigen, kann man in Betracht ziehen, ein lineares Differenzdruck-Steuerventil
mit einem zulässigen
Maximalhaltedruck von 200 kgf/cm2, aber mit
einer ausgezeichneten bzw. sehr feinen Abregelungs- bzw. Druckabbaucharakteristik
einzusetzen. Dadurch ergibt sich jedoch der Nachteil, dass die Kosten
des Ventils ansteigen und die Steuerung kompliziert wird.
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Die
Anwendung des linearen Differenzdruck-Steuerventils mit dem maximalen Haltedruck von
100 kgf/cm2, wie in der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung beschrieben, hat den Vorzug, dass eine feinere
Druckabbausteuerung verfügbar
ist, wobei die erhöhte
Anpassungsfähigkeit der
Steuerung das Bremsgefühl
des Fahrers bereits für
den Fall verbessert, dass eine ähnliche
Steuerung wie die des linearen Differenzdruck-Steuerventils mit dem maximalen Haltedruck
von 200 kgf/cm2 angewendet wird. Ferner
hat die Steuerung durch die in Serie geschalteten linearen Differenzdruck-Steuerventile zum
Aufbringen des Drucks auf die Radbremszylinder den weiteren Vorzug,
dass eine feinere Druckabbausteuerung bzw. eine feinere Druckabbaucharakteristik
realisiert werden kann.
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Das
oben erwähnte
Bremssystem wird im Wesentlichen gemäß einem ähnlichen wie in 2 beschriebenen
Ablaufdiagramm gesteuert. Wenn jedoch die Steuerung der linearen
Differenzdruck-Steuerventile 70 und 80 und die
Steuerung der linearen Differenzdruck-Steuerventile 20, 21, 22 und 23 jeweils
auf die im folgenden beschriebene Art und Weise durchgeführt werden,
so ergibt sich ein weiterer Vorteil. In einem normalen Bremszustand,
d. h. wenn der Radbremszylinderdruck für den Fall, dass eine Notbremsung
oder keine Antiblockiersteuerung wegen eines durchdrehenden Rads
durchgeführt wird,
kleiner als 50 kgf/cm2 ist, werden nur die
linearen Differenzdruck-Steuerventile 70 und 80 betätigt, um
den Druck auf jeden der Radbremszylinder zu geben, wobei jedes der
linearen Differenzdruck-Steuerventile 20, 21, 23 und 24 ohne Betätigung in
der Durchflussstellung gehalten wird. Der gleiche Wert der Drücke wird
auf die jeweiligen rechten und linken Radbremszylinder (z. B. die
Radbremszylinder 3 und 4) aufgebracht, und zwar
aufgrund des mechanischen Aufbaus, und nicht aufgrund der Anpassung durch
ein Softwareprogramm, welches nötig
sein könnte,
um die gleiche Drucksteuerung für
sowohl die rechten und linken Radbremszylinder in dem Fall des in
der 1A offenbarten Bremssystems durchzuführen. Die
gleiche Druckkompensation der rechten und linken Radbremszylinder
kann also auf einfache Weise erreicht werden, was wichtig ist, um
unnötiges
Fahrzeug-Giermoment zu beseitigen.
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Wenn
der Druck auf die rechten und linken Radbremszylinder getrennt für die Hinter-
und Vorderräder
durch Betätigung
der linearen Differenzdruck-Steuerventile 70 und 80 aufgebracht
wird, sollten die erfassten Drücke
der Drucksensoren 11 und 12 und die der Drucksensoren 13 und 14 gleich
sein. Wenn diese unterschiedlich sind, gibt es Verhaltensschwankungen
zwischen den Drucksensoren 11 und 12 oder zwischen
den Drucksensoren 13 und 14. In diesem Fall kann
der Schwankungsfehler jedes Drucksensors 11, 12, 13 und 14 angepasst
werden, um diesen für
die darauffolgende Steuerung zu beseitigen.
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Wenn
die Pedalhublänge
bis zu dem Ausmaß größer wird,
bei dem der normale Bremsbereich überschritten wird, oder wenn
der durch jeden der linearen Differenzdruck-Steuerventile 70 und 80 zu steuernde
Druck nahe an den zulässigen
Höchsthaltedruck
heranreicht (z. B. 100 kgf/cm2), können zusätzlich zu
den linearen Differenzdruck-Steuerventilen 70 und 80 die
linearen Differenzdruck-Steuerventile 20, 21, 22 und 23 betätigt werden,
um den Radbremszylinderdruck zu erhöhen.
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Die 5A, 5B, 5C und 5D und
die 6A, 6B, 6C und 6D zeigen Zeitdiagramme
zur Steuerung des Drucks an den Radbremszylindern 3 und 4 in
der ersten Bremsmittelleitung bei der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die 5A zeigt
einen Druckverlauf jedes der Radbremszylinder 3 und 4,
und die 5B, 5C und 5D zeigen
einen Steuerstromwert an jedem der linearen Differenzdruck-Steuerventile 20, 21 und 70 bei
der normalen Bremsbetätigung
und der Antiblockierregelung, wenn der Radbremszylinderdruck kleiner
als 70 kgf/cm2 ist.
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Zu
einem Zeitpunkt t0 beginnt ein Fahrer ein Bremspedal
zu drücken,
der Pumpenmotor 30 beginnt anzutreiben und, bis zu dem
Zeitpunkt t1, wird das lineare Differenzdruck-Steuerventil 70 mit
einem Strom von 100 Nennleistungsrate (im folgenden Nennstrom
von 100% genannt) versorgt, so dass der gleiche Druck auf die jeweiligen
Radbremszylinder 3 und 4 aufgebracht wird.
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Zu
einem Zeitpunkt t1, wenn ein übermäßiges Durchdrehen
nur an einem rechten Rad stattfindet, verringert sich der Druck
des Radbremszylinders 3. Zu diesem Zeitpunkt wird die Stromversorgung
zu dem linearen Differenzdruck-Steuerventil 70 unterbrochen
und andererseits Nennstrom von 50% an das lineare Differenzdruck-Steuerventil 21 geliefert, welches
einem linken Hinterrad zugeordnet ist, das nicht übermäßig durchdreht.
Der Nennstrom von 50% bedeutet den Fall, dass z. B. ein Pedalhubsensor 15 feststellt,
dass der Fahrer das Durchdrehen des Rades bemerkt und den Druck
auf das Bremspedal verringert. Eine durchgezogene Linie zeigt den Druck
des Radbremszylinders 4 und eine gepunktete Linie den Druck
des Radbremszylinders 3 nach dem Zeitpunkt t1.
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Zu
einem Zeitpunkt t2, wenn das Durchdrehen
des rechten Rades beherrscht wird, wird eine Steuerung zum Erhöhen des
Drucks auf den Radbremszylinder 3 ausgeführt. Dazu
wird der Nennstrom von 100 an das lineare Differenzdruck-Steuerventil 20 geliefert,
um im Wesentlichen das Ventilteil zu schließen. Zu diesem Zeitpunkt erhöht sich
der Druck des Radbremszylinders 3 rasch, um eine Radbremskraft
wirksam einzuleiten. Wenn der Fahrer das Pedal nicht mehr niederdrückt und
die Pedalstellung gehalten wird, wie sie während des Zeitraums von t2 zu t3 ist, wird
das lineare Differenzdruck-Steuerventil 21 bei einem Nennstrom
von 30% gesteuert, welcher kleiner ist als der während des Zeitraums von t1 bis t2 gesteuerte
Strom, um das Druckniveau des Radbremszylinders 4 nicht
zu verändern.
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Wenn
nach dem Zeitpunkt t3 ein übermäßiges Durchdrehen
an dem linken Rad stattfindet, wird die Stromzufuhr zu dem linearen
Differenzdruck-Steuerventil 20 unterbrochen, um den Druck des
Radbremszylinders 4 zu verringern, und das lineare Differenzdruck-Steuerventil 20 wird
bei einem Nennstrom von 30% gesteuert, um den Druck des Radbremszylinders
im Wesentlichen auf dem gleichen Niveau zu halten. Wie oben erwähnt, wird
nur das lineare Differenzdruck-Steuerventil 70 für die Bremsmittelsteuerung
vor dem Zeitpunkt t1, wenn die Antiblockierregelung
startet, benutzt und nach dem Zeitpunkt t1 werden
die linearen Differenzdruck-Steuerventile 20 und 21 ohne
dem linearen Differenzdruck-Steuerventil 70 benutzt.
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6 ist ein Zeitdiagramm, welches einen Fall
bei einer dringenden Bremsbetätigung
zeigt, bei der ein Fahrer das Bremspedal stark und rasch niederdrückt, und
darauffolgend eine Antiblockierregelung ausgeführt wird. Während des Zeitraums von t0 bis t1 sind die
Inhalte der Steuerung ähnlich
wie in der 5 beschrieben. Wenn die
ECU 100 auf der Basis eines von dem Pedalhubsensor 15 erfassten
Signals zu dem Zeitpunkt t0 bestimmt, dass
die Veränderung einer
Pedalhublänge
pro Zeiteinheit einen vorbestimmten Wert überschreitet und als einen
dringenden Bremsvorgang beurteilt, wird der Strom auch zu den linearen
Differenzdruck-Steuerventilen 20 und 21 zum Zeitpunkt
t1 geliefert. In diesem Fall ist die Druckänderung
des Radbremszylinders sehr fein, da die Stromzufuhr zu den linearen
Differenzdruck-Steuerventilen 20 und 21 zu dem
Zeitpunkt ausgeführt wird,
wenn der Radbremszylinderdruck bei etwa 90 kgf/cm2 ist,
was unterhalb des maximalen Haltedrucks (100 kgf/cm2)
des linearen Differenzdruck-Steuerventils 70 ist. Während des
Zeitraums von t1 bis t2 werden
alle linearen Differenzdruck-Steuerventile bei einem Nennstrom von
100% gesteuert, um auf das dringende Bremsen zu reagieren.
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Angenommen,
dass zu dem Zeitpunkt t2 ein rechtes Vorderrad übermäßig durchdreht,
wird die Stromzufuhr zu dem linearen Differenzdruck-Steuerventil 70 unterbrochen,
so dass der Druck des Radbremszylinders sich bis zu dem maximalen
Haltedruck von jedem linearen Differenzdruck-Steuerventil 20 und 21 verringert.
Wenn das Durchdrehen des rechten Vorderrades auch bei dem Zeitpunkt
t3 nicht beherrscht werden kann, wird die
Stromzufuhr zu dem linearen Differenzdruck-Steuerventil 20 unterbrochen,
und die Stromzufuhr zu dem linearen Differenzdruck-Steuerventil 21 wird
bei dem Nennstrom von 100% gehalten, so dass der Druck des Radbremszylinders 3 sich
weiter verringert. Eine durchgezogene Linie zeigt den Druck des
Radbremszylinders 4 und eine gepunktete Linie den Druck
des Radbremszylinders 3 nach dem Zeitpunkt t3.
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Nach
dem Zeitpunkt t4, wenn das Durchdrehen des
rechten Vorderrads beherrscht wird, tritt eine Drückerhöhung an
Radbremszylinder 3 ein, indem ein Nennstrom von 100 an
das lineare Differenzdruck-Steuerventil 70 geliefert
wird. Dann erhöht
sich der Druck auf Radbremszylinder 4 auf einen Wert von
mehr als 100 kgf/cm2 aufgrund des Drucks,
der durch beide linearen Differenzdruck-Steuerventilen 21 und 70 gehalten
wird.
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Wenn
der Druck des Radbremszylinders 3 in die Nähe des maximalen
Haltedrucks des Differenzdruck-Steuerventils 70 kommt
(etwa 90 kgf/cm2, gleicher Druck wie bei
Zeitpunkt t1) und sofern kein übermäßiges Durchdrehen
am rechten Vorderrad stattfindet, wird ein Nennstrom von 100% auch
an das lineare Differenzdruck-Steuerventil 20 geliefert.
Wenn festgestellt wird, dass das Fahrzeug zu einem Stillstand gekommen
ist oder das Drücken
des Bremspedals durch den Fahrer aufgehoben ist, endet die Stromzufuhr
zu jeden der linearen Differenzdruck-Steuerventile 20, 21 und 70 und
zu der Pumpe.
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(Dritte Ausführungsform)
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7A und 7B zeigen
einen Aufbau eines Bremssystems gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau mit der gleichen Funktionalität und Wirkung
wie des in den 1A und 1B und 4A und 4B beschriebenen
Aufbaus haben die gleichen Bezugszeichen wie die der 1A, 1B, 4A und 4B und
deren Erklärung
wird weggelassen. In 7A sind die ersten und zweiten
Bremsmittelleitungen 50 und 60 mit dem gleichen
wie in der 4A beschriebenen Aufbau versehen,
mit Ausnahme einer Motorpumpe 240 mit einem Motor 245 für den Antrieb
aller 4 Trochoidpumpen 241, 242, 243 und 244 anstatt
der Motoren 33 und 43 für den jeweiligen Antrieb der
Pumpen 31 und 32 und der Pumpen 41 und 42.
Auf der Seite der ersten Bremsmittelleitung 50 ist nur
ein brake-by-wire- System
eingerichtet, aber auf der Seite der zweiten Bremsmittelleitung 60 ist
nicht nur das brake-by-wire-System,
sondern auch ein konventionelles mechanisches Bremssystem als ein
hybrides System eingerichtet. Das Bremspedal 200 ist mit
einem Bremsverstärker 201 verbunden, welcher
die Pedaldrückkraft
unter Verwendung eines des Unterdrucks des Motoransaugrohrs verstärkt. Eine
Stange, welche sich von dem Bremsverstärker 201 aus erstreckt,
ist mit einem einzelnen Hauptzylinder 400 verbunden, welcher
einen Hauptzylinderdruck entsprechend des Bremspedaldrucks durch
einen Fahrer erzeugt. Die axiale Länge (Längsrichtung in der Zeichnung)
des Hauptzylinders 400 kann kürzer sein als die des konventionellen
Tandemhauptzylinder für
Fahrzeuge. Die Größe des Bremsverstärkers 201 kann
kompakter als die eines konventionellen sein. Ein Auf-Zu-Ventil 212,
welches sich normalerweise in einer Absperrstellung befindet, ist
in einer Bremsmittelleitung zwischen dem Speicher 2 und
einer Kreuzung der Bremsmittelleitung 61, welche sich zu
dem linearen Differenzdruck-Steuerventil 80 erstreckt,
und der mit der Ansaugseite der Pumpen 243 und 244 in
Strömungsmittelverbindung
stehenden Bremsmittelleitung 64 angeordnet. Ein weiteres Auf-Zu-Ventil 213,
welche sich normalerweise in einer Durchflussstellung befindet,
liegt in der Bremsmittelleitung 261, welche sich von dem
Hauptzylinder 400 zu einem Abschnitt der Bremsmittelleitung 61 erstreckt,
der sich gerade vor dem linearen Differenzdruck-Steuerventil 80 befindet.
Der durch den Hauptzylinder 400 erzeugte Hauptzylinderdruck
wird zu den Radbremszylindern 5 und 6 durch das Auf-Zu-Ventil 213,
das lineare Differenzdruck-Steuerventil 80 und die linearen
Differenzdruck-Steuerventilen 22 und 23 übertragen.
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Das
hybride Bremssystem hat einen Vorzug hinsichtlich einer Ausfallsicherung
(fail safe). Auch wenn eine Fehlfunktion in dem brake-by-wire-System (Fehler
der ECU oder Stellmotoren) für
das Hinterrad auftritt, kann der Druck auf die vorderen rechten
und linken Radbremszylinder 5 und 6 in Reaktion
auf das Drücken
des Bremspedals mechanisch eingeleitet werden. Als ein weiterer
Vorzug kann der Fahrer wegen der Anwendung des Hauptzylinders 400 ein
natürliches
Bremspedalgefühl
genießen.
Ferner kann bei einer dringenden Bremsbetätigung ein größerer Radbremszylinderdruck
als der durch das Drücken des
Bremspedals durch den Fahrer eingeleitete Hauptzylinderdruck erhalten
werden, indem der Strom zu den linearen Differenzdruck-Steuerventil 80 geliefert
wird und die Pumpen 243 und 244 angetrieben werden,
weil das lineare Differenzdruck-Steuerventil 80 gesteuert
wird, um eine Druckdifferenz zwischen dem Hauptzylinderdruck und
dem Radbremszylinderdruck zu erzeugen. Wenn das Auf-Zu-Ventil 213 in
die Absperrstellung geschalten wird und das Auf-Zu-Ventil 212 in
eine Durchflussstellung, kann der übermäßige Druck auf die Radbremszylinder 5 und 6 vermieden
werden, indem die linearen Differenzdruck-Steuerventile 80, 20 und 23 gesteuert
werden und die Pumpen 243 und 244, wie zuvor beschrieben,
angetrieben werden.
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(Vierte Ausführungsform)
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8A und 8B zeigen
einen Aufbau eines Bremssystems gemäß einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der Aufbau mit der gleichen Funktionalität und Wirkung
wie des in den 7A und 7B beschriebenen
Aufbaus hat die gleichen Bezugszeichen wie die der 7A und 7B und
deren Erklärung
wird weggelassen. Zusätzlich
zu den Auf-Zu-Ventilen 212 und 213, den linearen
Differenzdruck-Steuerventilen 70, 80, 20, 21, 22 und 23 und
der Motorpumpe 240, wie in der 7A erwähnt, ist
dieses System auch mit Auf-Zu-Ventilen 210 und 211 für die Hinterräder versehen,
welche den Auf-Zu-Ventilen 212 und 213 für die Vorderräder entsprechen.
Das Auf-Zu-Ventil 211, welches sich normalerweise in einer
Absperrstellung befindet, ist in der Bremsmittelleitung 51 zwischen dem
Speicher 2 und einer Kreuzung der Bremsmittelleitung 51,
welche sich zu dem linearen Differenzdruck-Steuerventil 70 erstreckt,
und der zu der Ansaugseite der Pumpe 241 und 242 übertragenen Bremsmittelleitung 54 angeordnet.
Das Auf-Zu-Ventil 210, welches sich normalerweise in einer
Durchflussstellung befindet, ist in der Bremsmittelleitung 262, welche
sich von dem Hauptzylinder 203 zu einem Abschnitt der Bremsmittelleitung 51 erstreckt,
welche genau vor dem linearen Differenzdruck-Steuerventil 70 ist,
angeordnet. Der Hauptzylinder 203 ist ein Tandemhauptzylinder
mit einer ersten und einer zweiten Bremsmitteldruckkammer. Jede
der ersten und zweiten Bremsmitteldruckkammer ist jeweils mit den Bremsmittelleitungen 261 und 262 verbunden,
von welche jede sich zu jeden der vorderen Radbremszylindern 5 und 6 und
den hinteren Radbremszylindern 3 und 4 erstreckt.
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Wenn
der Hubsensor 15 das Drücken
des Bremspedals feststellt, werden die Auf-Zu-Ventile 210 und 213 in
die Absperrstellung und die Auf-Zu-Ventile 211 und 212 in
die Durchflussstellung geschaltet. Zur gleichen Zeit wird der Motor 245 mit Strom
versorgt und die Trochoidpumpen 241, 242, 243 und 244 angetrieben.
Damit ist die Bremsmittelübertragung
zwischen dem Tandemzylinder 203 und der Hydraulikeinheit 1 komplett
durch die Auf-Zu-Ventile 210 und 213 abgesperrt
und jeder Druck der Radbremszylinder 3, 4, 5 und 6 kann
elektrisch gesteuert werden, wie in den 2 und 3 gezeigt.
Dieses System besteht nicht nur aus einem brake-by-wire-System,
sondern auch aus einem konventionellen mechanischen Bremssystem.
Wenn eine Fehlfunktion in dem brake-by-wire-System auftritt, wird
der Druck auf die Radbremszylinder 3, 4, 5 und 6 von
dem Hauptzylinder 203 als Reaktion auf das Niederdrücken des
Bremspedals durch den Fahrer aufgebracht, was einen Vorteil hinsichtlich
einer Ausfallsicherung bringt. Die Verwendung eines Fehlfunktionserfassungssystems
ermöglicht
es, dass, wenn eine Fehlfunktion – wie z. B. ein kaputter Draht – festgestellt
wird, die Steuerung der linearen Differenzdruck-Steuerventile 70 und 80 und
anderer Komponenten verhindert wird.
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(Fünfte Ausführungsform)
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9A und 9B zeigen
einen Aufbau eines Bremssystems gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Der Aufbau mit der gleichen Funktionalität und Wirkung
als des in den 8A und 8B beschriebenen
Aufbaus, hat die gleichen Bezugszeichen wie die der 8A und 8B und
dessen Erklärung
wird weggelassen.
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In
der in der 8A gezeigten vierten Ausführungsform
ist das Auf-Zu-Ventil 211 in der Bremsmittelleitung zwischen
dem Speicher 2 und der Kreuzung der Bremsmittelleitung 51,
welche sich zu dem linearen Differenzdruck-Steuerventil 70 erstreckt, und
der mit der Ansaugseite der Pumpen 241 und 242 in
Strömungsmittelverbindung
stehenden Bremsmittelleitung 54 angeordnet, und ferner
ist das Auf-Zu-Ventil 212 in der Bremsmittelleitung zwischen dem
Speicher 2 und der Kreuzung der Bremsmittelleitung 61,
welche sich zu dem linearen Differenzdruck-Steuerventil 80 erstreckt,
und der mit der Ansaugseite der Pumpen 243 und 244 in
Strömungsmittelverbindung
stehenden Bremsmittelleitung 64 angeordnet. Jedoch sind
in der in der 9A gezeigten fünften Ausführungsform
die Auf-Zu-Ventile 301 und 302 jeweils in den
Leitungen 51 und 61 anstatt der Auf-Zu-Ventile 211 und 212 angeordnet.
Die Bremsmitteldruckkammern 203e und 203f des
Hauptzylinders 203 sind jeweils mit den Leitungen 261 und 262 verbunden.
Dort ist eine Bremsmittelleitung 270 vorgesehen, welche
eine Servokammer 203b mit der Kreuzung der Leitung 261 und
der Leitung 61 zwischen dem Auf-Zu-Ventil 212 und
dem linearen Differenzdruck-Steuerventil 80 verbindet.
Ein Rückschlagventil 303 ist
in der Leitung 207 angeordnet, um den Rückfluss des Bremsmittels von
der Servokammer 203b zu verhindern, wenn ein Fahrer ein Bremspedal
drückt.
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Ein
Kolben 203a in dem Hauptzylinder 203 ist mit einer
Leitung 203c versehen, um das Bremsmittel von dem Speicher 2 zur
Servokammer 203c fließen
zu lassen. Die Durchfluss- oder Absperrsteuerung des Bremsmittels
zwischen dem Speicher 2 und der Servokammer 203b wird
durch einen Endabschnitt einer Durchführungsstange 200a ausgeführt, welche
mit dem Bremspedal 200 verbunden ist. Eine Rille, die am
Aussenumfang des mit der Leitung 203c kommunizierenden
Kolbens 203a vorgesehen ist, ist zu einem Einlassabschnitt
des Speichers 2 über
die gesamte Distanz geöffnet,
wo der Kolben 203a sich entsprechend des Drückens der
Durchführungsstange 200a bewegt,
um so eine Verbindung der Leitung 203c mit dem Speicher 2 zu
erlauben. Die Aussenoberfläche
des Kolbens 203a ist mit einem nicht in dieser Zeichnung
gezeigten Dichtmaterial versehen, um den Raum zwischen der Rille
des Kolbens 203a und der Servokammer 203b und
zwischen der Rille des Kolbens 203a und der Bremsmitteldruckkammer 203e abzudichten.
Die Aussenoberfläche
eines Zwischenkolbens 203d ist ebenfalls mit einem in dieser
Zeichnung nicht gezeigten Dichtmaterial versehen, um den Raum zwischen
dem Bremsmitteldruckkammern 203e und 203f abzudichten.
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Die
Servokammer 203b dient dazu, eine Reaktionskraft des Bremspedals 200 unter
Verwendung des Bremsmitteldrucks zu reduzieren. In anderen Worten,
ein Hauptzylinderdruck, der höher
ist als der nur durch das Drücken
des Bremspedals durch den Fahrer hervorgerufen Hauptzylinderdruck,
kann im Zusammenwirken mit der Bremsmitteldruckkammer 203e erhalten
werden.
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Der
Betrieb dieses Systems wird für
den Fall der Bremssteuerung für
das Vorderrad erklärt.
Wenn die Funktion der ECU 100 normal ist und der Hubsensor 15 das
Drücken
des Bremspedals erfasst, wird das Auf-Zu-Ventil 213 in
die Absperrstellung geschaltet, das Auf-Zu-Ventil 302 in
die Durchflussstellung geschaltet und das lineare Differenzdruck-Steuerventil 80 ist
bereit, mit Strom versorgt zu werden, um den Differenzdruck zu steuern.
Zur gleichen Zeit wird der Motor 245 mit Strom versorgt,
wobei die Trochoidpumpen 241, 242, 243 und 244 angetrieben
werden. Somit wird die Bremsmittelübertragung zwischen den Bremsmitteldruckkammern 203e und 203f des
Tandemzylinders 203 und der Hydraulikeinheit 1 komplett
durch die Auf-Zu-Ventile 210 und 213 abgesperrt
und jeder Druck der Radbremszylinder 5 und 6 kann
elektrisch durch den Steuerstrom an das lineare Differenzdruck-Steuerventil 80 gesteuert
werden, wie in der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wenn als nächstes die
ECU 100 eine Fehlfunktion erfährt (wie z. B. ein Fehler der CPU
oder der Sensoren und die Prozesse durch die ECU werden verhindert),
aber eine Bremsbetätigung benötigt wird,
kann der Motor 245 nicht durch die ECU, sondern direkt
durch ein elektrisches Signal des Bremslichtschalters – bekannt
und nicht in dieser Zeichnung gezeigt – oder eines Hubsensors 15,
welches erzeugt wird, wenn das Bremspedal wesentlich gedrückt wird,
angetrieben werden. Da zu diesem Zeitpunkt die Stromzufuhr zu den
jeweiligen Steuerventilen aufgrund der Fehlfunktion der ECU und
der Verhinderung deren Prozesse nicht gesteuert werden kann, befindet
sich das Auf-Zu-Ventil 302 in der Absperrstellung, das
Auf-Zu-Ventil 213 in
der Durchflussstellung und die linearen Differenzdruck-Steuerventile 80, 22 und 23 in
der Durchflussstellung. Deshalb wird das Bremsmittel, welches von
den Trochoidpumpen 243 und 244 abgelassen wird,
zu der Servokammer 203b des Hauptzylinders 203 geliefert.
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Da
die Fläche
(S) der Endoberfläche
des Kolbens 203a größer ist
als die Fläche
(S1) der Endoberfläche
der Durchführungsstange 200a,
und unter der Annahme, dass der Bremsmitteldruck in der Servokammer 203b gleich
P ist, ist der auf der Endoberfläche
des Kolbens 203a aufgebrachte Oberflächendruck (SP) größer als
der Oberflächendruck (SP1)
auf die Endoberfläche
der Durchführungsstange 200a.
Dies bedeutet einen Servomechanismus, welcher dazu dient, auf dem
Kolben 203a einen höheren
Druck als den Pressdruck durch den Fahrer aufzubringen (Druckverhältnis; S/S1).
Wenn wie oben beschrieben der Motor zu dem Zeitpunkt des Bremsbedarfs
angetrieben werden kann, auch wenn die ECU die Fehlfunktion erfährt, wird
der höhere Druck
als der Pressdruck des Fahrers als ein Hauptzylinderdruck erzeugt.
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10A zeigt eine Relaisschaltung für den Antrieb
des Motors 245, wenn die ECU eine Fehlfunktion erfährt. Wie
in dieser Zeichnung gezeigt, kann ein Relaisschalter SW automatisch
durch ein Signal eingeschalten werden, welches zeigt, dass die ECU
eine Fehlfunktion erfährt.
Dann kann der Motor nur als Reaktion auf den Ein- oder Aus-Zustand
des Bremslichtschalters STP betrieben werden.
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10B zeigt eine alternative Relaisschaltung für den Antrieb
des Motors 245, welche Bestandteil der ECU ist. In dem
Fall, dass die ECU normal funktioniert, erzeugt ein IC 352 ein
O.K.-Signal auf der Basis eines normalen Pulssignals von einer CPU 351 nach
dem Erhalt eines Signals, das zeigt, dass der Bremslichtschalter
STP eingeschaltet ist. Das O.K.-Signal wird an einen Motorantrieb-IC 353 übermittelt,
so dass der Motorantrieb-IC 353 dazu dient, einen Strom
zu dem Motor 245 entsprechend eines von der CPU 351 erzeugten
Steuersignals zu liefern. Andererseits in dem Fall, dass die ECU
nicht normal funktioniert, erzeugt der IC 352 ein Verhinderungssignal
auf der Basis eines abnormalen Pulssignals von der CPU 351 nach
Erhalt eines Signals, welches zeigt, dass der Bremslichtschalter
STP eingeschaltet wird. Das Verhinderungssignal wird an einen Motorantrieb-IC 353 übertragen,
so dass der Motorantrieb-IC 353 dazu
dient, einen Strom an den Motor 245 entsprechend den von
dem IC 353 erzeugten Signalen für den Antrieb des Motors zu
liefern und ein von der CPU 351 erzeugtes Steuersignal
zu verhindern. Wie oben erwähnt,
kann in dem Fall der Fehlfunktion der ECU der Motor 245 ohne
Verwendung der Steuersignale von der ECU nur anhand des Signals
des Bremslichtschalters STP betrieben werden.
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Dieses
Bremssystem hat auch den gleichen Vorteil wie die erste bis vierte
Ausführungsform,
wonach der Anpassungsvorgang hinsichtlich der Fluktation bzw. der
Schwankung der Radbremszylinderdrucksensoren auf sehr einfache Weise
durchgeführt werden
kann, da ein identischer Druck auf jeden der Radbremszylinder 5 und 6 aufgebracht
wird.
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11 zeigt
ein Ablaufdiagramm zum Anpassen der Schwankung der Drucksensoren.
Bei einem Schritt 500 wird entschieden, ob oder ob nicht ein
Bremsbedarf durch den Fahrer besteht. Dies wird entschieden anhand
eines Signals von dem Hubsensor 15. Wenn die Antwort bejahend ist,
geht der Vorgang zu einem Schritt 510, wo ein beabsichtigter Radbremszylinderdruck
gemäß einem
Betrag des Bremsbedarfs durch den Fahrer, wie z. B. einer Pedalhublänge, bestimmt
wird. Wenn die Antwort negativ ist, endet der Vorgang. Bei einem
Schritt 520 wird entschieden, ob der vorhandene Radpressdruck
größer als
100 kgf/cm2 ist. Ein Wert von 90 kgf/cm2 kann wie in 6A erklärt als maximaler
Haltedruck des linearen Differenzdruck-Steuerventils in Betracht
gezogen werden. Wenn die Antwort negativ ist, geht der Vorgang zu
einem Schritt 530, wo das lineare Differenzdruck-Steuerventil 80 auf
deren Differenzdruckerzeugungsstellung gesteuert wird und der Motor 245 so
angetrieben wird, dass jeder Druck der Radbremszylinder 5 und 6 sich
erhöht.
Da beide lineare Differenzdruck-Steuerventile 22 und 23 in
deren Absperrstellung gehalten werden, wird jeder Druck der Radbremszylinder 5 und 6 identisch.
Wenn zu diesem Zeitpunkt die erfassten Werte der Drucksensoren 13 und 14 voneinander
unterschiedlich sind, besteht ein Schwankungsfehler der erfassten
Werte der Drucksensoren 13 und 14, und deshalb
werden die erfassten Werte so angepasst, um den Schwankungsfehler
zu beseitigen. Wenn die Antwort bei Schritt 520 bejahend
ist, geht der Vorgang zu einem Schritt 550. Obwohl der
Schritt 550 nicht der Vorgang zum Anpassen der Schwankungsfehler
der erfassten Werte der Drucksensoren darstellt, kann dieser Vorgang
benutzt werden, um zu bestätigen,
ob die Anpassung fertiggestellt worden ist. Wenn der beabsichtigte
Radbremszylinderdruck höher
als 100 lcgf/cm2 ist, wird zusätzlich zu
der Stromzufuhr an das lineare Differenzdruck-Steuerventil 80 jedes
der linearen Differenzdruck-Steuerventile 22 und 23 mit Strom
versorgt und der Motor angetrieben, so dass jeder der Radbremszylinderdrücke unabhängig gesteuert
wird, um den beabsichtigten Druck zu erreichen. Sofern nicht jeder
Wert des Betriebsverhältnisstroms
an jeden der linearen Differenzdruck-Steuerventile 22 und 23 der
gleiche ist, kann zu diesem Zeitpunkt angenommen werden, dass die
Fehleranpassung nicht fertiggestellt ist.
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Da
nur das lineare Differenzdruck-Steuerventil 80 zu einer
frühen
Phase der Bremsbetätigung mit
Strom versorgt wird und die erfassten Werte der Drucksensoren 5 und 6 angepasst
werden können, um
die gleichen Werte zu erhalten, kann eine genaue unabhängige Bremssteuerung
für jeden
der Radbremszylinderdrücke
sichergestellt werden.
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Zum
Zeitpunkt der Fehlfunktion der ECU 100 behält jedes
der Ventile in der Bremsmittelleitung 50 für die Hinterräder seine
Ventilteilstellung, wie in der Zeichnung gezeigt, welche die gleiche
in der Bremsmittelleitung 60 für die Vorderräder ist.
Jedoch wird der Druck der zweiten Hauptzylinderkammer 203f, welcher
gleich dem Druck der ersten Hauptzylinderkammer 203e ist,
und welcher direkt durch die Bremspedalbetätigung durch den Fahrer eingeleitet
wird und ferner durch die Servofunktion der Servokammer 203b verbessert
wird, auf die Radbremszylinder 3 und 4 aufgebracht,
um eine ausreichende Bremskraft für jedes der Hinterräder zu erhalten.
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In
dem Fall, dass die ECU 100, insbesondere die CPU 103,
normal ist, kann das brake-by-wire-System wie in der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung arbeiten. In dem Fall, dass die ECU 100 oder
die CPU anormal ist, wird der Hauptzylinderdruck, der höher als
der Druck in Reaktion auf die direkte Druckkraft des Fahrers ist,
auf die Radbremszylinder auch ohne einem konventionellen Bremsverstärker, aber
unter Zuhilfenahme eines separat betriebenen Pumpenmotors 240 aufgebracht. Auch
wenn sowohl die ECU als auch der Pumpenmotor 240 die Fehlfunktion
erfahren, kann der auf die direkte Druckkraft des Fahrers auf den
Radbremszylinder ansprechende Hauptzylinderdruck aufgebracht werden.
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Wenn
wie oben erwähnt
die ECU normal arbeitet und die Bremsbetätigung erforderlich ist, schaltet
jede der Auf-Zu-Ventile 301 und 302 zu
der Durchflussstellung. Wenn jedoch nur das Auf-Zu-Ventil 301 in
die Durchflussstellung schaltet und das Auf-Zu-Ventil 302 in
der Absperrstellung gehalten wird, kann das Bremsmittel, welches
von der Pumpe gelassen wird und durch die linearen Differenzdruck-Steuerventile 22, 23 und 80 passiert
hat, nicht mehr zurückgeführt werden,
aber zur Servokammer 203b übertragen werden. Während das
von der Pumpe abgelassene Bremsmittel hauptsächlich benutzt wird, um die
Radbremszylinder zu versorgen, wird nur das überschüssige Bremsmittel übertragen.
Dies dient dazu, eine Servofunktion für die Druckkraft des Fahrers
zu erzeugen, welche eine verbesserte Kraft gegen beide Hauptzylinderdruckkammern 203e und 203f gibt.
Somit wird das Bremspedaldrückgefühl verbessert.
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(Sechste Ausführungsform)
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12 zeigt
ein Bremssystem gemäß einer sechsten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Dieses System ist versehen mit einer
X-förmigen
Bremsmittelleitunganordnung, welche aus einer ersten Leitung 50a,
welche einen vorderen linken Radbremszylinder 6 und einen
hinteren rechten Radbremszylinder 3 mit einer Druckkammer
des Hauptzylinders 203 verbindet, und einer zweiten Leitung 60a,
welche einen vorderen rechten Radbremszylinder 5 und einen
rechten hinteren Radbremszylinder 4 mit der anderen Druckkammer
des Hauptzylinders 203 verbindet. Da der Aufbau der zweiten
Leitung 60a der gleiche ist als der der ersten Leitung 50a, wird
nachfolgend eine detaillierte Erklärung des Bremssystems dieser
Ausführungsform
mit Bezug auf die erste Leitung 50a gegeben.
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Die
erste Leitung 50a weist eine Bremsmittelleitung 401,
welche sich von dem Hauptzylinder 203 erstreckt, und zwei
Bremsmittelleitungen 402 und 403 auf, welche von
der Bremsmittelleitung 401 abzweigen, wie in der 12 gezeigt.
Eine der abzweigenden Bremsmittelleitungen 402 überträgt zu dem
vorderen linken Radbremszylinder 6 und die andere abzweigende
Bremsmittelleitung 403 zu dem rechten hinter Radbremszylinder 3.
Ein lineares Differenzdruck-Steuerventil 411 mit einer
Durchflussstellung und einer Differenzdruckerzeugungsstellung ist
in der Leitung 402 angeordnet. Eine Bremsmittelleitung 404,
welche sich von dem Speicher 2 aus erstreckt, ist mit der
Leitung 402 zwischen dem linearen Differenzdruck-Steuerventil 411 und
dem Radbremszylinder 6 verbunden. Eine Pumpe 431 ist
in der Leitung 404 angeordnet, um das Bremsmittel von dem Speicher 2 anzusaugen
und dasselbige zur Leitung 402 zwischen dem linearen Differenzdruck-Steuerventil 411 und
dem Radbremszylinder 6 abzulassen. Ein Auf-Zu-Ventil 413 mit
einer Durchflussstellung und einer Absperrstellung ist in der Leitung 404 stromabwärts der
Ablassseite der Pumpe 431 angeordnet. Dort ist eine Bremsmittelleitung 405 vorgesehen,
welche die Leitung 404 zwischen dem Auf-Zu-Ventil 413 und der Ablassseite
der Pumpe 431 mit der Ansaugseite der Pumpe 431 der
Leitung 404 verbindet. Ein lineares Differenzdruck-Steuerventil 414 mit
einer Durchflussstellung und einer Differenzdruckerzeugungsstellung
ist in der Leitung 405 angeordnet.
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Die
Bremsmittelleitung 403 ist mit einem Auf-Zu-Ventil 412 mit
einer Durchflussstellung und einer Absperrstellung versehen. Eine
Bremsmittelleitung 406 ist verbunden mit der Leitung 403 zwischen dem
Auf-Zu-Ventil 412 und dem Radbremszylinder 5 und
ist versehen mit einem Speicher 421 und einem Auf-Zu-Ventil 415 mit
einer Durchflussstellung und einer Absperrstellung, um den Fluss
des Bremsmittels zum Speicher 421 zu erlauben, um den Radbremszylinderdruck
zum Zeitpunkt einer Antiblockierregelung oder Ähnlichem abzubauen. Jede der
in der Zeichnung gezeigten Ventilteilstellung der Ventile ist zu dem
Zeitpunkt, wenn das Ventil nicht mit Strom versorgt ist.
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Bei
einem normalen Betrieb dieses Systems wird das lineare Differenzdruck-Steuerventil 411 in der
Differenzdruckerzeugungsstellung, das Auf-Zu-Ventil 413 in
der Durchflussstellung und das lineare Differenzdruck-Steuerventil 414 in
der Differenzdruckerzeugungsstellung gesteuert, während die
Pumpe 431 angetrieben wird. Dann lässt die Pumpe 431 das
von dem Speicher 2 angesaugte Bremsmittel zur Leitung 402 ab
und- das lineare Differenzdruck-Steuerventil 411 wird betätigt, um
den Druck zwischen dem Hauptzylinder 203 und dem Radbremszylinder 4 auf
einen vorbestimmten Differenzdruck zu steuern, sodass eine beabsichtigte Bremskraft
auf das linke Vorderrad aufgebracht werden kann. Andererseits wird,
da das Auf-Zu-Ventil 412 in der Leitung 403 in
der Durchflussstellung gehalten wird eine Bremskraft auf das rechte
Hinterrad mit dem gleichen Druck wie dem Hauptzylinderdruck aufgebracht.
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Bei
einem Antiblockierregelungsbetrieb dieses Systems kann der vordere
linke Radbremszylinderdruck verringert oder erhöht werden, indem bei der Betriebssteuerung
jede der Ventilteilstellungen des Auf-Zu-Ventils 413 und
des linearen Differenzdruck-Steuerventils 414 geändert wird.
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Wie
oben erwähnt,
besteht dieses Bremssystem aus einem hybriden brake-by-wire und
mechanischen Bremssystem.
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(Andere Ausführungsformen)
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In
jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann auf einfache
Weise die Anwendung einer Antiblockierregelung realisiert werden.
In diesem Fall wird ein Durchdrehen jedes Rades durch Radgeschwindigkeiten
auf der Basis jedes Signals der Radgeschwindigkeitssensoren 7, 8, 9 und 10 erfasst
und jede der Differenzdruck-Steuerventile kann mit Strom versorgt
werden, um jeden der Radbremszylinderdrücke so zu steuern, dass ein
angepasster Radschlupfzustand sichergestellt werden kann.
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Bei
jeder der zweiten bis fünften
Ausführungsform
kann in den brake-by-wire Steuerungsablauf ein selbstlernender Steuerablauf
(control by learning flow) hinsichtlich der Schwankungsanpassung der
von den Sensoren 11, 12, 13 und 14 erfassten Radbremszylinderdrücke eingegliedert
werden.
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Die
Bremsmittelleitung für
die rechten und linken Vorderräder
in der dritten Ausführungsform kann
wie in der vierten Ausführungsform
als brake-by-wire System gesteuert werden.
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Obwohl
die Drucksensoren 11, 12, 13 und 14 jeweils
für jeden
Radbremszylinder in den oben erwähnten
Ausführungsformen
angeordnet sind, ist es möglich,
nur einen Drucksensor in jedem der Bremsmittelleitungen 50 und 60 in
der zweiten bis fünften Ausführungsform
anzuwenden. Wenn zum Beispiel ein Druck in der Bremsmittelleitung
innerhalb des durch drei der linearen Differenzdruck-Steuerventile 20, 21 und 70 umgebenen
Bereich in der 4a angeordnet ist, kann der
Druck in jedem der Radbremszylinder durch den auf jedem der linearen
Differenzdruck-Steuerventile 20 und 21 aufgebrachte
Nennstrom vermutet werden.
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Während die
vorliegende Erfindung mit Bezug auf die vorangegangenen bevorzugten
Ausführungsformen
gezeigt und beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann offensichtlich,
dass darin Änderungen
in der Form und im Detail gemacht werden können, ohne dabei von dem Schutzbereich
der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.