JP2000512593A - 自動車用ブレーキシステム - Google Patents

自動車用ブレーキシステム

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JP2000512593A
JP2000512593A JP10502308A JP50230898A JP2000512593A JP 2000512593 A JP2000512593 A JP 2000512593A JP 10502308 A JP10502308 A JP 10502308A JP 50230898 A JP50230898 A JP 50230898A JP 2000512593 A JP2000512593 A JP 2000512593A
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バイエンス、マーク
プファイファー、ユルゲン
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アイティーティー・マニュファクチャリング・エンタープライジズ・インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、制御可能な空気式サーボブレーキを有する自動車用ブレーキシステムに関し、その制御バルブは、運転者の意思とは独立して操作可能である。ブレーキ圧力調整器は、電磁石を付勢する信号を生成する。経済的で急速な圧力調整をするために、本発明は、ブレーキ圧力調整器(8)の下流に接続されている電流調整器(18)を有していて、電磁的に付勢されている封止座(30)が作動中に生ずる機械的および磁気的ヒステリシスの補償をするための手段(53)を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車用ブレーキシステム 本発明は、マスターブレーキシリンダと、マスターブレーキシリンダの下流に 設けられたブレーキ圧力ブースタを形成する作動装置を有していて、上記マスタ ーブレーキシリンダには車輪ブレーキが接続されていて、ブレーキ圧力ブースタ の制御バルブが、制御バルブの封止座の1つを作動することが出来るアーマチュ アを持った電磁石によって運転者の動作とは独立して作動でき、名目的ブレーキ 圧力に対応する信号と実際のブレーキ圧力に対応する信号とが供給され、電流の 名目的な値に対応する出力変数が電磁石に供給されるブレーキ圧力制御装置とを 備えた自動車用ブレーキシステムに関する。 このタイプのブレーキシステムは、国際特許出願公表公報(WO)第95/0 3196号によって知られている。公知のシステムにおいて、電磁的アーマチュ アの名目的な経路に対応するブレーキ圧力制御装置の出力変数は、電磁的アーマ チュアの実際の経路に対応する信号と比較され、比較した結果に対応する制御差 は、制御バルブの位置に影響するとともに出力変数が電磁石に供給されるべき電 流の出力変数を示すような位置制御装置に供給される。 公知のシステムの欠点は、この制御システムがヒステリシス効果に基づく干渉 を釣り合わせなければならないことであり、このことは制御の特性にかなり影響 する。 従って、本発明の目的は、制御プロセスが改良できまた簡略化できる手段によ よる方法を提案することである。 本発明によれば、この目的は、ブレーキ圧力制御装置の下流に電流調整器を設 けることによって達成され、これは電磁的に作動可能な封止座が付勢された場合 生ずる機械的および磁気的ヒステリシス効果を補償する手段を表す。 本発明のさらなる目的の改良された実施例は、従属請求項2〜16に述べられ ている。 本発明の更なる詳細、特徴的態様および利点を、対応する要素に同一符号を付 した添付図面を参照して実施例に基づいて以下に述べる。 図面は次のとおりである: 図1は、本発明によるブレーキシステムの実施例の線図; 図2は、図1による空気式ブレーキ圧力ブースタの制御手段の一部を切り欠い た軸線的断面図; 図3は、ブレーキ圧力制御装置の基本的構造を簡略化して示す線図; 図4は、図3によるブレーキ圧力制御装置のブロック図;そして 図5は、図3と4とによるブレーキ圧力制御装置の下流に設けられた電流調整 器のブロック図; 図6は、本発明による補償回路を取り除いた電流調整器の機能を示す線図; 図7は、本発明による補償回路が電流調整器の機能を有する影響を示す線図。 図1に示された本発明による自動車のブレーキシステムは、基本的には、作動 装置1と、電子的車両制御装置6と、車輪ブレーキ10、11、12、13と、 車輪ブレーキ10と13との間に設けられた圧力調節器9とから成り、作動装置 1は、ABS/ASC制御装置7と同様に車両制御装置6と共に作動し、圧力調 節器9用の制御信号を発生する。車輪センサ14、15、16、17は、車両の 車輪(図示しない)にそれぞれに割り当てられていて、車輪の速度に対応する制御 信号は、ABS/ASC制御装置7に供給される。作動装置1に関する限り、空 気式ブレーキ圧力ブースタから成り、作動ペダル4を介して付勢され、ブレーキ 圧力ブースタは、圧力スペース(図示せず)が液圧ライン21、22を介して圧力 調節器9に接続された下流のマスターブレーキシリンダ3、好ましくはタンデム マスターシリンダを有する真空式ブレーキ圧力ブースタ2である。作動ロッド5 は、真空式ブレーキ圧力ブースタ2のハウジング内で生成された空気差圧を制御 する制御バルブ19(単に線図でのみ示す)を作動可能にするために、作動ペダル 4に接続されている。制御バルブ19は、電磁石20によって独立して作動でき る。 図1にさらに開示されているように、第2の制御装置(ブレーキ圧力制御装置 )8が、車両制御装置6の下流に設けられていて、それには、マスターブレーキ シリンダ3に存在する圧力を記録する作動装置1すなわち、圧力センサ23に よって供給される実際のブレーキ圧力信号(Pactual)と同様図示されていない が、例えば距離センサによって提供された入力信号Eのバイアスにおいて車両制 御装置6によって生じた名目的ブレーキ圧力信号(Pnominal)が供給される。 ブレーキ圧力制御装置8の圧力信号(Inominal)は、電磁石20に適用される 電流の名目的な値に対応する。電磁石20に供給された実際の電流値(IEM)と 共に、設定電流値(Inominal)は、さらに電流制御装置18で処理され、その 可変の出力Yは電磁石20を作動するのに役立つ。 図2に特に開示したように、制御バルブ19は、シールされ案内されたブレー キ圧力ブースタ2のハウジング内の制御用ハウジング25内に収容されていて、 制御用ハウジング25に設けられた第1の封止座26と、バルブピストン27に 設けられた第2の封止座28とを有していて、バルブピストン27は、両方の封 止座26、28と協働するバルブ本体部29と同様操作ロッド5に接続されてい る。 作動ロッド5のブレーキ圧力ブースタ2の独立した作動を開始するために、第 3の封止座30が、第1(26)と第2の封止座28との間で径方向に設けられて いて、電磁石20によって作動されるこの第3の封止座30は、好ましくは、バ ルブピストン27にしっかりと接続され、従って、制御用ハウジング25内にバ ルブピストン27と共に設けられたハウジング37に設けられている。 電磁石20は、ハウジング37内に設けたコイル31と、そのようなコイル内 に軸的に離隔可能に設けられた円筒状のアーマチュア32を有している。アーマ チュアはハウジング25を封止する密閉要素33に部分的に案内され、そして上 述の第3の封止座30に接続されたスリーブ34はアーマチュアに支持されてい る。圧力スプリング35は、アーマチュアをその最初の位置に保持するためにバ ルブピストン27とスリーブ34との間に介挿されていて、そこにおいて、第3 の封止座30は、バルブピストン27に設けられた第2の封止座28に関して軸 的に離隔して設けられているので、第3の封止座30とバルブ本体部29の封止 面との間にギャップがある。そのために、リング38が設けられていて、これは 好ましくは、スリーブ34を径方向に取り巻いていて、一方において弾性的また は圧縮可能な部材39によってスリーブ34に支持されていて、他方において、 スリーブ34に設けられた停止部に近接して軸的に位置しているので、それとス リーブ34との間で相対的移動が可能である。そのために、リング38の幅は、 バルブ本体部29に面したリングの端部と封止面36との間の距離が、封止面3 6と第3の封止座30との間の距離よりも小さくなるようになされている。軸線 的開口40は、上述のリングの端部に沿って設けられている。第3の封止座30 の上述した構成によって、ブレーキ圧力ブースタの作動チャンバと真空チャンバ との間の制御された液圧補償または電磁石20によって生成される力の減少は、 第3の封止座30がバルブ本体部29から後方へ移動するように圧力減少の間可 能にされている。 図面にさらに開示されているように、封止座26、28、30と協働するリン グ形状の封止面36は、金属製の補強要素41によって強固にされていて、複数 の軸線的出口42を有している。さらに、バルブ本体部29は、径方向に内方の 封止舌部43と第2の径方向外方の封止舌部44とを有していて、バルブ本体部 29が制御用ハウジング25内に設けられている場合、バルブ本体部29を駆動 する案内部材45を封止するので、空気式空間部46は制御用ハウジング5内で 限界を定められている。出口42と封止面36の開口部によって形成された流通 チャンネルは、詳細には説明しないが空気式空間部46を封止座26、28によ って限界を定められた環状のチャンバ51と接続するので、封止面36から離れ て面したバルブ本体部29の側に設けられた空気式空間部46は、ブレーキ圧力 ブースタの作動チャンバに一定して接続されていて、圧力補償はバルブ本体部2 9に生ずる。 従って、上述した配置は、ブレーキ圧力ブースタの応答力とバルブピストンに 作用する再貯蔵力との間の差を減少することを可能にし、それは、応答力が一定 に維持される場合に再貯蔵力が増加し、再貯蔵力が一定に維持される場合に応答 力が減少することができる限りにおいてであって、それによって本発明によるブ レーキ圧力ブースタのヒステリシスは改良される。 最終的に、図面に示された本発明のブレーキ圧力ブースタの実施例は、電気的 切り換え手段47、48を有していて、これらは、運転者とは独立的に最大のブ レーキを生ずるために電磁石20が運転者の作動に加えて付勢されるブレーキ作 動との関係で特に重要である(「ブレーキ補助機能」と呼ばれる)。この関係に おいて、切り換え手段47、48が各ブレーキ操作で作動されることが特に重要 、である。同時に、電磁石20がパワーブレーキ作動の後確実にオフに切り換え られることが確立されなければならない。開示された切り換え手段はマイクロス イッチからなっていて、好ましくはバルブピストン27または電磁石20のハウ ジング37に接続されていて、作動要素48と同様2つの切り換え位置を示し、 これは、転換運動の手段によってマイクロスイッチ47を作動し、上述の作動要 素38が制御用ハウジング25に設けた穴に案内されて封止され、参照符号49 で示されたブースタハウジングの停止部と協働し、例えば、ブースタハウジング の後半分の径方向のカラーによって形成される。圧力スプリング50が、作動要 素48と制御用ハウジング5との間に介挿されているので、マイクロスイッチ4 7から離れて面した作動要素48の端部は、予備的負荷の元で停止部49を支持 する。 上述した真空パワーブレーキ圧力ブースタの基本的な機能は、熟練者に既に知 られていてより詳細に説明する必要がない。図3に示されたブレーキ圧力制御装 置8の基本的な構造は、調整回路70と同様に、電子的制御回路60を並列に接 続することによって構成されていることが明らかである。制御回路60が名目的 ブレーキ圧力信号(Pnominal)を第1の電流値IAに処理するのに、圧力センサ 23(図1)によって供給された名目的ブレーキ圧力信号(Pnominal)と実際 のブレーキ圧力信号(Pactual)とから制御差Pを形成する比較回路52が調 整回路70の上流に設けられていて、この制御差Pは、調整回路70で第2の 電流値IBに処理される。このようにしてこのシステムで優勢な実際の圧力を考 慮に入れる調整回路70は、好ましくは、例えば、真空または温度および制御の 欠陥によって生ずるエラーを取り除くように働く。2つの電流値IAとIBとは、 下流の加算器68で加算され、加算器68の出力はブレーキ圧力ブースタ8の出 力を形成するためにリミッタ73で処理され、そのような出力は、電磁石20に 供給された実際の電流値(IEM)と共に電流調整器に入力として供給される名目 的電流値(Inominal)を示す。 図4は、図3に線図的に示された制御および調節構造のブロック図である。図 3の制御回路60は、本質的に差動装置61と、2つのブースタ62および63 と、状態検知回路64と、2つの2点特性曲線を持った非線形遷移要素とを有し ている。第1のブースタ62は、その出力変数が第1の部分的電流値I1を表し 、差動装置61の下流に接続されていて、差動装置61には名目的ブレーキ圧力 値を示す信号Pnominalが入力として供給されていて、名目的なブレーキ圧力勾 配に役立つ。第2のブースタ63は、上述の差動装置61とブースタ62との組 み合わせに並列に接続されていて、名目的ブレーキ圧力値を示す信号を同様に入 力として使用し、第2の部分的電流値I2を生ずる。名目的ブレーキ圧力信号( Pnominal)は、最終的に状態検知回路64に供給され、状態検知回路64の出 力A/Bは、形成された圧力に対応する範囲または非線形遷移要素65の2点特 性曲線の圧力減少に対応する範囲のいずれかの選択を決定し、非線形遷移要素6 5の出力変数は、2つの値Ib、Icを作り出すことが出来、第3の部分的電流値 I3を提示する。値Ibが圧力減少フェーズに対応するのに対して、値Icは圧力 生成フェーズに対応している。部分的電流値I12およびI3の合計は、図3と の関係で上述した第1の電流値IAに対応する加算器68によって形成される。 図4に示された信号経路66、67は、2つのブレーキシステムの増幅ファク タK1、K2が、状態検知回路64の出力信号A/Bによって、それらが圧力生成 または圧力減少フェーズに対応する2つの値をとるようにして影響されるかまた は変えられることを示している。 また、図4から決定されるように、図3との関連で述べた調整回路70は、基 本的にはPID制御装置71を有していて、その作動(経路69参照)は、状態 検知回路64の信号によって影響される。この関連において、PID制御装置7 1の比例(P)構成要素の増幅ファクタは、圧力生成および圧力減少フェーズの 間異なった値を受けることが出来るのに対し、積分(I)構成要素は、圧力生成 から圧力減少フェーズまたは圧力減少から圧力生成フェーズの各遷移点において ゼロにセットされる。電磁石20を作動する場合に発生する騒音を最小にするた めに、PID制御装置71のP構成要素の増幅ファクタに低い値を与えることが 適切であり、P構成要素を、PID制御装置71の下流に設けたフィルタ72で さらに濾波することが適切である。さらに、高周波Pnominal信号はP構成要素 の比較的低い増幅ファクタが必要であるというテストが示される。高周波信号と の関連でより快適な騒音レベルを達成するために、名目的なブレーキ圧力勾配が 上昇するのにP構成要素の増幅ファクタは減少されなければならない。これは、 例えば、半線形適応機能によって達成される。 最後に、図5は、本発明の電流制御装置18の構成を示していて、これは圧力 制御装置の下流に設けられている。開示された制御構造は、基本的には、訂正す なわち補償回路53と、予備制御支線4と、比例プラス積分(PI)制御装置5 5と、電流リミッタ56とを有している。 訂正すなわち補償回路53は、状態検知回路79と、2点特性曲線または2位 置スイッチを有する下流非線形遷移要素80で構成されている。状態検知回路7 9は、その上流に設けられたフィルタ69を有していても良く、また、電磁石2 0に供給されるべき電流の名目的値に対応する信号Inominalの入力が供給され 、この信号を時間差の方法でまたは、その符号が電磁的に作動可能な封止座30 (図2)の移動方向を示す電流勾配dI/dtで処理するのに役立つ。その作動 方向にまたは反対方向の何れかに、電磁的に作動可能な封止座30の運動に対応 する非線形遷移要素8の2点特性曲線は、状態検知回路79によって発せられる 出力信号の基に選択され、そのような遷移要素80の可変の出力は、2つの値IK1 とIK2とを受け、訂正値IKを表す。この関係において、値IK1は、電磁石2 0によって特定される作動の方向へ電磁的に作動可能な封止座30の動きに対応 するのに対し、値IK2は、作動の方向と反対の方向へ電磁的に作動可能な封止座 30の動きに対応する。2つの電流値InominalとIKとから加算器によって形成 された合計InominalKは、補償回路53の下流の回路配置24、54または57 および55に入力信号として供給される。 他の考えられる変形例において、電磁石20に供給された電流の実際の値に対 応する信号IEMは、状態検知回路79に設けられる。この可能なオプションは、 括弧の参照(IEM)によって示される。 ブースタ57は、予備制御支線54に含まれ、上述の補償回路53からの出力 信号は、上述のブースタ57に入力変数として供給される。予備制御支線54に 平行に接続されたPI制御装置55は、比較回路24に形成されたシステム偏差 ΔIを、加算器58においてブースタ57の出力信号Ivに加算される出力信号 IRに処理し、そのような加算の結果が電流リミッタ56に供給され、その出力 変数Y(図1参照)はパルス幅変調回路79においてパルス幅変調(PWM)さ れた変数Zに変形され、そのような出力変数は、電磁石20を付勢するために使 用される。当然、上述した電流調整器18にPI制御装置55の下流でフィルタ (図示しない)を設けることが考えられ、そのようなフィルタはPI制御装置5 5のP構成要素を濾波する。 図6と7とは、先に述べた補償回路53が電流調整器の機能をを有している効 果を示している。両図において、sは電磁的に作動可能な封止座30の経路の時 間特性を示していて、IEMは電磁石20に供給された電流の時間特性を表してい る。 図6に示された2つの特性を比較すると、電磁石20に供給される電流の減少 、または、A点すなわち時間T1におけるその時間勾配の変化は、図6にtによ って示された遅延のB点すなわち時間T2における電磁的に作動可能な封止座の 運動の方向の変化によって継続されることが明らかになる。同様に、電磁石20 に供給される電流がさらに増加するかまたは、C点すなわち時間t3におけるそ の時間勾配の変化は、図6にt2によって示された遅延のD点すなわち時間T4に おける電磁的に作動可能な封止座の運動の方向の変化によって継続される。 これに反して、図7に示された上述の特性を比較すると、電磁石20に供給さ れる電流の減少、または、A1点におけるその時間勾配の変化は、B1点すなわち 時間T’1の時における電磁的に作動可能な封止座の運動の方向の同時の変化に よって伴なわれる。同様にして、電磁石20に供給される電流の増加、または、 C1点におけるその時間勾配の変化は、D点すなわち時間T’2の時における電磁 的に作動可能な封止座の運動の方向の他の同時の変化によって伴なわれる。上述 した効果は、上述した訂正値IK2またはIK1の減算と加算に貢献することが出来 る。 参照符号のリスト 1…………作動装置 2…………ブレーキ圧力ブースタ 3…………マスターブレーキシリンダ 4…………作動ペダル 5…………作動ロッド 6…………車両制御装置 7…………ABS/ASC制御装置 8…………ブレーキ圧力制御装置 9…………圧力調節器 10………車輪ブレーキ 11………車輪ブレーキ 12………車輪ブレーキ 13………車輪ブレーキ 14………車輪センサ 15………車輪センサ 16………車輪センサ 17………車輪センサ 18………電流調整器 19………制御バルブ 20………電磁石 21………ライン 22………ライン 23………圧力センサ 24………比較回路 25………制御用ハウジング 26………封止座 27………バルブピストン 28………封止座 30………封止座 31………コイル 32………アーマチュア 33………密閉要素 34………スリーブ 35………圧力スプリング 36………封止面 37………ハウジング 38………リング 39………要素 40………開口部 41………補強要素 42………出口 43………封止舌部 44………封止舌部 45………案内部材 46………空間部 47………マイクロスイッチ 48………作動要素 49………停止部 50………圧力スプリング 51………環状のチャンバ 52………比較回路 53………補償回路 54………予備制御支線 55………PI制御装置 56………電流リミッタ 57………ブースタ 58………加算器 59………PWM回路 60………制御回路 61………差動装置 62………ブースタ 63………ブースタ 64………状態検知回路 65………遷移要素 66………信号経路 67………信号経路 68………加算器 69………フィルタ 70………調整回路 71………PID制御装置 72………フィルタ 73………電流リミッタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 プファイファー、ユルゲン ドイツ連邦共和国、デー―61479 グラス ヒュッテン、カステニエンシュトラーセ 3アー

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. マスターブレーキシリンダと、マスターブレーキシリンダの下流に設けら れたブレーキ圧力ブースタを形成する作動装置を有していて、上記マスターブレ ーキシリンダには車輪ブレーキが接続されていて、ブレーキ圧力ブースタの制御 バルブが、制御バルブの封止座の1つを作動することが出来るアーマチュアを持 った電磁石によって運転者の動作とは独立して作動でき、名目的ブレーキ圧力に 対応する信号と実際のブレーキ圧力に対応する信号とが供給され電流の名目的な 値に対応する出力変数が電磁石に供給されるブレーキ圧力制御装置とを備え、電 流調整器(18)がブレーキ圧力制御装置(8)の下流に設けられ、電流調整器 (18)が、電磁的に作動可能な封止座(30)が付勢された場合に生ずる機械 的および時期的ヒステリシスを補償するための展示手段(53)を有することを 特徴とする自動車用ブレーキシステム。 2. 手段(53)が、電磁的に作動可能な封止座の運動の方向の依存して、第 1と第2の訂正値(IK1またはIK2)を発生し、その訂正値が電磁石(20)に 供給される電流の名目的値(Inominal)に加算されたりそれから減算されたり することを特徴とする請求項1記載のブレーキシステム。 3. 手段(53)が、その下流に配置された2点特性曲線を持った非線形遷移 要素を有する状態検知回路(79)により形成されていることを特徴とする請求項 2記載のブレーキシステム。 4. 電磁石(20)に供給されるべき電流の名目的値(Inominal)または、電磁 石(20)に供給された電流の実際の値(IEM)が、状態検知回路(79)で時間差 処理をされ、電流勾配(dI/dt)の符号が、電磁的に作動可能な封止座(3 0)の移動の方向を検知するために役立つ様に決定されることを特徴とする請求 項3記載のブレーキシステム。 5. フィルタ(69)が、状態検知回路(79)の上流に設けられていること を特徴とする請求項1ないし4いずれか1項記載のブレーキシステム。 6. 電流調整器(18)がPI制御装置(55)として構成されていることを 特徴とする請求項1ないし5いずれか1項記載のブレーキシステム。 7. ブースタ(57)がPI制御装置(55)に平行に接続されていて、訂正 値(IK1、IK2)を加算するか減算することによって得られたブレーキ圧力調整 器(8)の訂正された出力変数がブースタ(57)に供給され、ブースタの出力 変数(IV)がPI制御装置(55)の出力変数(IR)に加算され、加算した結 果がPWM付勢のためのパルスデューティーファクタ(T)を表していることを 特徴とする請求項2記載のブレーキシステム。 8. 電流リミッタ(56)が電流調整器(18)の下流に設けられていることを特 徴とする請求項6または7記載のブレーキシステム。 9. 電流調整器(18)の出力変数が、パルス幅変調値(Z)に変換されること を特徴とする請求項1ないし8いずれか1項記載のブレーキシステム。 10. ブレーキ圧力調整器(8)が、名目的ブレーキ圧力信号(Pnominal) を第1の電流値(IA)に処理する電磁的な制御回路(60)、および、名目的ブ レーキ圧力信号(Pnominal)と実際のブレーキ圧力信号(Pactual)を第2の 電流値IBにいれることで形成される制御差(ΔP)を処理する調整回路(70 )と平行に接続することによって形成され、ブレーキ圧力調整器(8)の出力変 数(Inominol)が2つの電流値(IA、IB)を一体に加算することによって形 成されることを特徴とする請求項1ないし9いずれか1項記載のブレーキシステ ム。 11. 電子的制御回路(60)が、 a) その下流に設けられた第1のブースタ(62)を有し第1の部分的電流 値(I1)を生ずる差動装置(61)と; b) 同様に第2の部分的電流値(I2)を生ずる第2のブースタ(63)と ; c) 非線形遷移要素(65)を有し、その下流に設けられた2点特性曲線を有 し、そのような要素が第3の部分的電流値(I3)を生ずるような状態検知回路( 64)と; に並列に接続されることによって形成されていて、 第1の電流値(IA)が、部分的電流値(I1、I2、I3)を加算することによ って形成されることを特徴とする請求項10記載のブレーキシステム。 12. 調整回路(70)がPID制御装置(71)により形成されていることを 特徴とする請求項10記載のブレーキシステム。 13. フィルタ(72)がPID制御装置(71)の下流に設けられているこ とを特徴とする請求項12記載のブレーキシステム。 14. ブースタ(62、63)の増幅因子(K1、K2)が状態検知回路(64) の状態に依存して調整できることを特徴とする請求項11記載のブレーキシステ ム。 15. 増幅因子(K1、K2)が2つの値を取り得ることを特徴とする請求項1 4記載のブレーキシステム。 16. 2つの電流値(IA、IB)の合計が電流リミッタ(73)に供給されるこ とを特徴とする請求項1ないし15いずれか1項記載のブレーキシステム。
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