DE102008035292A1

DE102008035292A1 - Bremsvorrichtung

Info

Publication number: DE102008035292A1
Application number: DE102008035292A
Authority: DE
Inventors: Junichi Kawasaki-shi Ikeda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2009-02-05
Also published as: JP2009035033A; US20090033144A1; JP4890378B2

Abstract

Eine Bremsvorrichtung umfasst einen Hauptzylinder, der hydraulisch mit einem Radzylinder verbunden ist, und einen Druckverstärker, der hydraulisch zwischen dem Hauptzylinder und dem Radzylinder verbunden ist. Der Hauptzylinder umfasst: eine erste Druckkammer, die angeordnet ist, um eine Bremsflüssigkeit in Übereinstimmung mit der Betätigung einer Eingabeeinrichtung auszugeben, und hydraulisch mit einem Radzylinder verbunden ist; und eine zweite Druckkammer, die angeordnet ist, um eine Bremsflüssigkeit in Übereinstimmung mit einer Betätigung der Eingabeeinrichtung auszugeben. Der Druckverstärker umfasst: einen Druckverstärkungszylinder, einen Druckverstärkungskolben, der beweglich in dem Druckverstärkungszylinder angeordnet ist, wobei der Druckverstärkungskolben einen Innenraum des Druckverstärkungszylinders in wenigstens eine Druckverstärkungskammer und eine Rückdruckkammer teilt, wobei die Druckverstärkungskammer hydraulisch mit dem Radzylinder verbunden ist und wobei die Rückdruckkammer hydraulisch mit der zweiten Druckkammer verbunden ist; und ein elektrisches Stellglied, das angeordnet ist, um den Druckverstärkungskolben zu betätigen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug wie etwa ein zweirädriges Fahrzeug und insbesondere eine Bremsvorrichtung mit einem Druckverstärker.
Die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 9-030387 gibt ein Bremssteuersystem für ein vierrädriges Fahrzeug an. Das Bremssteuersystem umfasst ein Bremssteuerstellglied, das hydraulisch zwischen einem Hauptzylinder und einem Radzylinder verbunden ist, um einen Radzylinderdruck über einen Hauptzylinderdruck zu erhöhen. Das Bremssteuerstellglied umfasst einen Zylinder, einen Kolben, der beweglich in dem Zylinder montiert ist, und einen Elektromotor, der angeordnet ist, um den Kolben zu betätigen.
Einige Fahrzeuge wie etwa zweirädrige Fahrzeuge sind mit einem Bremssystem ausgestattet, das einen Bremshebel als Eingabeeinrichtung an einem rechten Griff umfasst, wobei der Bremshebel mit der Hand betätigt wird, um ein Vorderrad über einen Hauptzylinder und einen Radzylinder zu bremsen. Weil derartige Bremshebel für die Betätigung durch eine Hand entwickelt und ausgebildet sind, weisen die Bremshebel gewöhnlich einen Aufbau auf, um eine begrenzte Betätigungsgröße auf der Basis einer begrenzten Betätigungskraft zu empfangen und einen begrenzten Hub vorzusehen, wobei eine Bremsflüssigkeit in Übereinstimmung mit der begrenzten Betätigungsgröße zugeführt werden kann.
Es soll hier angenommen werden, dass ein derartiges Bremssystem mit einem Druckverstärker zum Zuführen einer begrenzten Bremsflüssigkeitsmenge zu dem Radzylinder wie etwa mit dem Bremssteuerstellglied aus der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 9-030387 versehen ist. Das Bremssystem kann auf das Problem stoßen, dass das Bremssystem bei einem Ausfall des Bremssteuerstellglieds eine größere Betätigungskraft an dem Bremshebel für die Erzeugung eines bestimmten Radzylinderdrucks erfordert als bei einem normalen Betrieb des Bremssteuerstellglieds. Der Bremshebel muss unter Umständen über ein Hubende hinaus geschwenkt werden. Das Hubende begrenzt also den maximal möglichen Radzylinderdruck und damit die Bremskraft auf einen relativ niedrigen Wert.
Angesichts dieser Tatsache wird vorzugsweise eine Bremsvorrichtung für ein Fahrzeug wie etwa ein zweirädriges Fahrzeug vorgesehen, die mit einem Druckverstärker zum Verstärken eines Radzylinderdrucks versehen ist und eine erforderliche Bremskraft bei einer begrenzten Betätigungsgröße einer Eingabeeinrichtung wie etwa eines Bremshebels erzeugen kann, auch wenn der Druckverstärker ausfällt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Bremsvorrichtung: einen Hauptzylinder, der umfasst: wenigstens einen Kolben; eine erste Druckkammer, die angeordnet ist, um eine Bremsflüssigkeit in Übereinstimmung mit der Bewegung des wenigstens einen Kolbens auszugeben; und eine zweite Druckkammer, die angeordnet ist, um eine Bremsflüssigkeit in Übereinstimmung mit der Bewegung des wenigstens einen Kolbens auszugeben; einen Druckverstärker, der umfasst: einen Druckverstärkungszylinder; einen Druckverstärkungskolben, der beweglich in dem Druckverstärkungszylinder montiert ist, wobei der Druckverstärkungskolben einen Innenraum des Druckverstärkungszylinders in wenigstens eine Druckverstärkungskammer und eine Rückdruckkammer teilt; und ein elektrisches Stellglied, das angeordnet ist, um den Druckverstärkungskolben zu betätigen; einen ersten Fluidleitungsabschnitt, der die erste Druckkammer des Hauptzylinders und die Druckverstärkungskammer des Druckverstärkungszylinders hydraulisch mit einem Radzylinder verbindet; und einen zweiten Fluidleitungsabschnitt, der die zweite Druckkammer des Hauptzylinders hydraulisch mit der Rückdruckkammer des Druckverstärkungszylinders verbindet.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Bremsvorrichtung: einen Hauptzylinder, der umfasst: eine erste Druckkammer, die angeordnet ist, um eine Bremsflüssigkeit in Übereinstimmung mit einer Betätigung einer Eingabeeinrichtung auszugeben, und hydraulisch mit dem Radzylinder verbunden ist; und eine zweite Druckkammer, die angeordnet ist, um eine Bremsflüssigkeit in Übereinstimmung mit der Betätigung der Eingabeeinrichtung auszugeben; und einen Druckverstärker, der umfasst: einen Druckverstärkungszylinder; einen Druckverstärkungskolben, der beweglich in dem Druckverstärkungszylinder montiert ist, wobei der Druckverstärkungskolben einen Innenraum des Druckverstärkungszylinders in wenigstens eine Druckverstärkungskammer und eine Rückdruckkammer teilt, wobei die Druckverstärkungskammer hydraulisch mit dem Radzylinder verbunden ist und wobei die Rückdruckkammer hydraulisch mit der zweiten Druckkammer verbunden ist; und ein elektrisches Stellglied, das angeordnet ist, um den Druckverstärkungskolben zu betätigen.
1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer Bremsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein schematisches Diagramm, das den Betrieb der Bremsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, während die Druckverstärkungsfunktion aktiv ist.
3 ist ein schematisches Diagramm, das den Betrieb der Bremsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, während ein Elektromotor ausgefallen ist.
4 ist ein schematisches Diagramm, das den Betrieb der Bremsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt, während das ABS-System aktiv ist.
5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration eines Bremsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration eines Bremsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer Bremsvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
Im Folgenden wird die Konfiguration einer Bremsvorrichtung 1 für ein zweirädriges Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1 beschrieben. In 1 befindet sich die Bremsvorrichtung 1 in einem Ausgangszustand, in dem der Bremshebel 20 nicht betätigt ist und keine Bremskraft erzeugt wird. Für die folgende Beschreibung ist die Bremsvorrichtung 1 mit einer x-Achse versehen, die sich aus der Perspektive von 1 horizontal von rechts nach links erstreckt.
Die Bremsvorrichtung 1 ist in einem Bremssystem für ein Vorderrad in einem zweirädrigen Fahrzeug angeordnet. Die Bremsvorrichtung 1 umfasst einen Bremshebel 20, einen Hauptzylinder 3 und einen Druckverstärker. Der Hauptzylinder 3 wird in Übereinstimmung mit der Betätigung des Bremshebels 20 betrieben. Der Druckverstärker umfasst einen Druckverstärkungszylinder 4 und ein elektrisches Stellglied bzw. Druckverstärkungsstellglied, das angeordnet ist, um den Druckverstärkungszylinder 4 zu betätigen. Der Druckverstärkungszylinder 4 ist hydraulisch zwischen dem Hauptzylinder 3 und einem Radzylinder 16 angeordnet. Der Radzylinder 16 ist in dieser Ausführungsform ein Sattel einer Scheibenbremse für das Vorderrad. Das elektrische Stellglied umfasst einen Elektromotor 15 und einen Bewegungswandler bzw. Rotation–zu-Translation-Wandler 5.
Ein rechter Griff 2 umfasst einen Drosselgriffteil 2a mit einer Längsachse, die sich in der x-Achsenrichtung erstreckt. Der Bremshebel 20 ist gegenüber dem Drosselgriffteil 2a angeordnet und an dem Griff 2 montiert, um eine Schwenkbewegung um einen Schwenkzapfen 21 wie durch den bidirektionalen Pfeil in 1 angegeben zu vollziehen. Der Bremshebel 20 umfasst einen Greifteil 22 und einen Kontaktteil 23. Der Greifteil 22 ist ausgebildet, um eine Greifkraft eines Bedieners bzw. Fahrers zu empfangen, und weist eine Längsachse auf, die sich mit einer geringfügigen Neigung zu der Längsachse des Drosselgriffs 2a erstreckt. Der Kontaktteil 23 ist mit einem Längsende auf der positiven x-Seite des Greifteils 22 verbunden. Der Kontaktteil 23 weist eine Längsachse auf, die im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse des Greifteils 22 ist und weist eine kürzere Längslänge auf als der Greifteil 22.
Der Bremshebel 20 wird schwenkbar durch einen Schwenkzapfen 21 gehalten, der an einem Griff 2 fixiert ist und an einem Punkt angeordnet ist, an dem der Greifteil 22 auf den Kontaktteil 23 trifft. Der Kontaktteil 23 ist ausgebildet, um in Kontakt mit einem Längsende auf der negativen x-Seite einer Eingangsstange 23c eines Hauptzylinderkolbens 32 zu sein. Wenn der Bremshebel 20 derart gegriffen wird, dass der Greifteil 22 zu dem Drosselgriff 2a schwenkt, schwenkt der Kontaktteil 23 im Uhrzeigersinn von 1 um den Schwenkzapfen 21 und bewegt sich in der positiven x-Achsenrichtung, um die Eingangsstange 32c in der positiven x-Achsenrichtung zu drücken.
Der Hauptzylinder 3 umfasst ein Zylindergehäuse 30, das einen gestuften Zylinderinnenraum 31 definiert und einen gestuften Hauptzylinderkolben 32, der gleitbar in dem Zylinderinnenraum 31 montiert ist. Der Zylinderinnenraum 31 umfasst einen Zylinderinnenraum 31a mit kleinem Durchmesser auf der positiven x-Seite und einen Zylinderinnenraum 31b mit großem Durchmesser auf der negativen x-Seite. Der Zylinderinnenraum 31a mit kleinem Durchmesser weist einen kleineren Durchmesser auf als der Zylinderinnenraum 31b mit großem Durchmesser. Der Zylinderinnenraum 31a mit kleinem Durchmesser weist ein geschlossenes Längsende auf der positiven x-Seite auf. Der Zylinderinnenraum 31b mit einem großen Durchmesser weist ein offenes Längsende auf der negativen x-Seite auf, das sich aus dem Zylindergehäuse 30 nach außen öffnet. Der Zylinderinnenraum 31a mit einem kleinen Durchmesser ist mit einem Dichtungsring Sm1 versehen, der an einem Innenseitenumfang des Zylinderinnenraums 31a mit kleinem Durchmesser auf der negativen x-Seite befestigt ist. Der Zylinderinnenraum 31b mit großem Durchmesser ist mit einem Dichtungsring Sm2 versehen, der an einem Innenseitenumfang des Zylinderinnenraums 31b mit großem Durchmesser auf der negativen x-Seite befestigt ist.
Der Hauptzylinderkolben 32 umfasst einen Teil 32a mit kleinem Durchmesser, einen Teil 32b mit großem Durchmesser und eine Eingangsstange 32c, die in der Richtung der negativen x-Achse in der genannten Reihenfolge angeordnet sind. Der Teil 32a mit kleinen Durchmesser ist in dem Zylinderinnenraum 31a mit kleinem Durchmesser montiert. Der Teil 32b mit großem Durchmesser 32b in dem Zylinderinnenraum 31b mit großem Durchmesser montiert. Die Eingangsstange 32c erstreckt sich in der negativen x-Achsenrichtung aus dem Zylindergehäuse 30 nach außen. Die Eingangsstange 32c umfasst ein halbkugelförmiges Längsende auf der negativen x-Seite, das ausgebildet ist, um in Kontakt mit dem Kontaktteil 23 des Bremshebels 20 zu sein.
Der Teil 32a mit kleinem Durchmesser des Hauptzylinderkolbens 32 gleitet relativ zu dem Zylinderinnenraum 31a mit kleinem Durchmesser in einem Gleitkontakt mit dem Dichtungsring Sm1. Der Teil 32b mit großem Durchmesser des Hauptzylinderkolbens 32 gleitet relativ zu dem Zylinderinnenraum 31b mit großem Durchmesser in einem Gleitkontakt mit dem Dichtungsring Sm2. Eine erste Druckkammer Rm1 wird durch den Innenseitenumfang und das geschlossene Längsende des Zylinderinnenraums 31a mit kleinem Durchmesser sowie durch die Längsendfläche auf der positiven x-Seite des Teils 32a mit kleinem Durchmesser mit einem Dichtungsring Sm3 definiert und ist durch dieselben umgeben. Eine zweite Druckkammer Rm2 wird durch den Innenseitenumfang des Zylinderinnenraums 31b mit großem Durchmesser, den Außenseitenumfang des Teils 32a mit kleinem Durchmesser und eine Längsendfläche auf der positiven x-Seite des Teils 32b mit großem Durchmesser mit einem Dichtungsring Sm4 definiert und ist durch dieselben umgeben. Eine Bewegung des Hauptzylinderkolbens 32 in der positiven x-Achsenrichtung setzt die erste Druckkammer Rm1 und die zweite Druckkammer Rm2 unter Druck, sodass beide Fluiddrücke im wesentlichen gleichzeitig erhöht werden.
Eine Rückstellfeder 33 ist in der ersten Druckkammer Rm1 angeordnet und weist ein Längsende, das an dem Längsende auf der positiven x-Seite des Zylinderinnenraums 31a mit kleinem Durchmesser fixiert ist, sowie ein anderes Längsende auf, das an dem Längsende auf der positiven x-Seite des Teils 32a mit kleinem Durchmesser des Hauptzylinderkolbens 32 fixiert ist, um den Hauptzylinderkolben 32 in der negativen x-Achsenrichtung vorzuspannen. Der Hauptzylinderkolben 32 wird durch die Vorspannkraft der Rückstellfeder 33 maximal in der negativen x-Achsenrichtung verschoben und an einer Ausgangsposition Xa0 gehalten, wenn der Bremshebel 20 nicht betätigt wird.
Der Hauptzylinder 3 ist mit einem Hubsensor oder Bewegungssensor 9 versehen, um eine Verschiebung, einen Hub oder eine Bewegungsstrecke Xa des Hauptzylinderkolbens 32 zu messen. Die Verschiebung Xa ist als eine Verschiebung des Hauptzylinderkolbens 32 in der positiven x-Achsenrichtung in Bezug auf die Ausgangsposition Xa0 definiert.
Ein Reservoirtank „RES" als Fluidabsorbierer ist an dem Zylindergehäuse 30 montiert, um eine Bremsflüssigkeit zu speichern. Das Zylindergehäuse 30 ist mit Fluidleitungen 30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f und 30g ausgebildet. Der Reservoirtank RES ist über Fluidleitungen 30a und 30b hydraulisch mit dem Zylinderinnenraum 31a mit kleinem Durchmesser verbunden und über Fluidleitungen 30c und 30d hydraulisch mit dem Zylinderinnenraum 31b mit großem Durchmesser verbunden. Der Zylinderinnenraum 31a mit kleinem Durchmesser ist über eine Fluidleitung 30e hydraulisch mit einer Fluidleitung 10 verbunden, wobei die Fluidleitung 10 in einem Rohr definiert ist. Der Zylinderinnenraum 31b mit großem Durchmesser ist über eine Fluidleitung 30f mit einer Fluidleitung 12 und über eine Fluidleitung 30g mit einer Druckablassleitung 14 verbunden, wobei die Fluidleitung 12 und die Druckablassleitung 14 in entsprechenden Rohren definiert sind.
Die Fluidleitung 30b ist auf der positiven x-Seite des Dichtungsrings Sm1 und nahe an dem Dichtungsring Sri angeordnet. Die Fluidleitung 30a ist auf der positiven x-Seite der Fluidleitung 30b und nahe an der Fluidleitung 30b angeordnet. Die Fluidleitung 30e ist nahe an dem Längsende auf der positiven x-Seite des Zylinderinnenraums 31a mit kleinem Durchmesser angeordnet. Die Fluidleitungen 30d und 30g sind auf der positiven x-Seite des Dichtungsrings Sm2 und nahe an dem Dichtungsring Sm2 angeordnet. Die Fluidleitung 30c ist auf der positiven x-Seite der Fluidleitung 30d und nahe an der Fluidleitung 30d angeordnet. Die Fluidleitung 30f ist nahe an dem Längsende auf der positiven x-Seite des Zylinderinnenraums 31b mit großem Durchmesser angeordnet.
Der Teil 32a mit kleinem Durchmesser des Hauptzylinderkolbens 32 umfasst eine ringförmige Vertiefung an einem Längsendteil auf der positiven x-Seite, in der der Dichtungsring Sm3 für eine für Flüssigkeiten dichte Dichtung der ersten Druckkammer Rm1 gehalten wird. Der Teil 32b mit großem Durchmesser des Hauptzylinderkolbens 32 umfasst eine ringförmige Vertiefung an einem Längsendteil auf der positiven x-Seite, in der der Dichtungsring Sm4 für eine für Flüssigkeiten dichte Dichtung der zweiten Druckkammer Rm2 gehalten wird. Eine erste Füllkammer Rm3 ist zwischen dem Dichtungsring Sm1 und dem Dichtungsring Sm3 definiert und hydraulisch mit der Fluidleitung 30b verbunden, um die erste Druckkammer Rm1 mit einer Bremsflüssigkeit durch einen radial weiter außen angeordneten Dichtungsring Sm3 zu füllen, wenn der Hauptzylinderkolben 32 in der negativen x-Achsenrichtung zurück verschoben wird. Eine erste Füllkammer Rm4 ist zwischen dem Dichtungsring Sm2 und dem Dichtungsring Sm4 definiert und hydraulisch mit der Fluidleitung 30d verbunden, um die zweite Druckkammer Rm2 mit einer Bremsflüssigkeit durch, den radial weiter außen angeordneten Dichtungsring Sm4 zu füllen, wenn der Hauptzylinderkolben 32 in der negativen x-Achsenrichtung zurück verschoben wird. Die zweite Füllkammer Rm4 ist hydraulisch mit der Druckablassleitung 14 verbunden.
Wenn sich der Hauptzylinderkolben 32 in der Ausgangsposition Xa0 befindet, ist der Dichtungsring Sm3 zwischen der Fluidleitung 30a und der Fluidleitung 30b in der x-Achsenrichtung angeordnet. Dementsprechend ist der Reservoirtank RES über die erste Fluidleitung 30a hydraulisch mit der ersten Druckkammer Rm1 verbunden, um den Innendruck der ersten Druckkammer Rm1 gleich dem atmosphärischen Druck zu setzen. Gleichzeitig ist der Dichtungsring Sm4 zwischen der Fluidleitung 30c und der Fluidleitung 30d in der x-Achsenrichtung angeordnet. Dementsprechend ist der Reservoirtank RES über die Fluidleitung 30c hydraulisch mit der zweiten Druckkammer Rm2 verbunden, um den Innendruck der zweiten Druckkammer Rm2 gleich dem atmosphärischen Druck zu setzen. Gleichzeitig ist der Reservoirtank RES über die Fluidleitung 30d und die Fluidleitung 30g hydraulisch mit der Druckablassleitung 14 verbunden.
Die Fluidleitung 30b ist konstant von der ersten Druckkammer Rm1 getrennt, unabhängig von der Position des Hauptzylinderkolbens 32. Weiterhin ist die Fluidleitung 30d konstant von der zweiten Druckkammer Rm2 getrennt. Die Fluidleitung 30e und die Fluidleitung 30f sind konstant hydraulisch jeweils mit der Fluidleitung 10 und der Fluidleitung 12 verbunden, unabhängig von der Position des Hauptzylinderkolbens 32. Die hydraulische Verbindung zwischen der Fluidleitung 30a und der ersten Druckkammer Rm1 und die hydraulische Verbindung zwischen der Fluidleitung 30c und der zweiten Druckkammer Rm2 wird in Übereinstimmung mit der Hubposition des Hauptzylinderkolbens 32 gestattet oder unterbunden.
Der Elektromotor 15 und der Rotation-Translation-Wandler 5 dienen als Druckverstärkungsstellglied zum Betätigen des Druckverstärkungszylinder 4. In dieser Ausführungsform ist der Elektromotor 15 ein bürstenloser Gleichstrommotor, der wegen seiner Steuerbarkeit, des leisen Betriebs und der Toleranz vorteilhaft ist. Alternativ hierzu kann der Elektromotor 15 ein Elektromotor mit Bürsten oder ein Wechselstrommotor sein. Der Rotation-Translation-Wandler 5 ist angeordnet, um eine Drehbewegung einer Ausgangswelle des Elektromotors 15 zu einer Translationsbewegung in der x-Achsenrichtung zu wandeln. Der Rotation-Translation-Wandler 5 kann durch einen beliebigen Mechanismus wie etwa einen Kugelspindelmechanismus oder einen Zahnstangenmechanismus implementiert werden. Der Rotation-Translation-Wandler 5 umfasst einen Kontaktteil 5a, der ausgebildet ist, um in Kontakt mit einer Eingangsstange 42b eines Druckverstärkungskolbens 42 zu sein. Eine Drehung des Elektromotors in einer normalen Drehrichtung veranlasst, dass sich der Kontaktteil 5a des Rotation-Translation-Wandlers 5 in der positiven x-Achsenrichtung in Übereinstimmung mit der Drehgröße des Elektromotors 15 bewegt. Andererseits veranlasst eine Drehung des Elektromotors 15 in der umgekehrten Drehrichtung, dass sich der Kontaktteil 5a in der negativen x-Achsenrichtung in Übereinstimmung mit der Drehung des Elektromotors 15 bewegt.
Der Druckverstärkungszylinder 4 umfasst ein Zylindergehäuse 40, das einen Zylinderinnenraum 41 definiert, und einen Druckverstärkungskolben 42, der gleitend in dem Zylinderinnenraum 41 montiert ist. Der Zylinderinnenraum 41 weist ein Längsende auf der negativen x-Seite auf, das sich aus dem Zylindergehäuse 40 nach außen öffnet. Die Öffnung des Zylinderinnenraums 41 ist mit einem Dichtungsring Sb1 versehen.
Der Druckverstärkungskolben 42 umfasst einen Gleiter 42a und eine Eingangsstange 42b, die in der negativen x-Achsenrichtung in der genannten Reihenfolge angeordnet sind. Der Gleiter 42a weist einen größeren Durchmesser auf als die Eingangsstange 42b und ist gleitend in dem Zylinderinnenraum 41 montiert. Der Gleiter 42a umfasst eine Vertiefung in einem Außenseitenumfang, in der ein Dichtungsring Sb2 in einem Gleitkontakt mit dem Innenseitenumfang des Zylinderinnenraums 41 gehalten wird. Die Eingangsstange 42b umfasst ein Längsende auf der positiven x-Seite, das mit dem Gleiter 42a verbunden ist. Die Eingangsstange 42b ist gleitbar relativ zu dem Zylindergehäuse 40 über den Dichtungsring Sb1 an der Öffnung des Zylindergehäuses 40 montiert. Die Eingangsstange 42b weist ein halbkugelförmiges Längsende auf der negativen x-Seite auf, das sich aus dem Zylindergehäuse 40 nach außen erstreckt und ausgebildet ist, um in Kontakt mit dem Kontaktteil 5a des Rotation-Translation-Wandlers 5 zu sein.
Der Zylinderinnenraum 41 des Druckverstärkungszylinders 4 wird durch den Druckverstärkungskolben 42 in ein Paar von Kammern geteilt, die in der x-Achsenrichtung angeordnet sind. Eine erste Druckverstärkungskammer Rb1 wird durch den Innenseitenumfang und das Längsende auf der positiven x-Seite des Zylinderinnenraums 41 und das Längsende auf der positiven x-Seite des Gleiters 42a mit dem Dichtungsring 2b2 definiert und durch diese umgeben. Eine zweite Druckverstärkungskammer oder Rückdruckkammer Rb2 wird durch den Innenseitenumfang des Zylinderinnenraums 41, den Außenseitenumfang der Eingangsstange 42b, das Längsende auf der negativen x-Seite des Zylinderinnenraums 41 mit dem Dichtungsring Sb1 und das Längsende auf der negativen x-Seite des Gleiters 42a mit dem Dichtungsring Sb2 definiert und durch diese umgeben.
Eine harte Feder 43 mit einer großen Federkonstante ist in der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 angeordnet und weist ein Längsende, das an dem Längsende auf der positiven x-Seite des Zylinderinnenraums 41 fixiert ist, und ein anderes Längsende auf, das in Kontakt mit dem Längsende auf der positiven x-Seite des Gleiters 42a ist, um den Druckverstärkungskolben 42 in der negativen x-Achsenrichtung vorzuspannen. Eine weiche Feder 44 mit einer kleinen Federkonstante ist in der zweiten Druckverstärkungskammer 42b angeordnet und weist ein Längsende, das an dem Längsende auf der negativen x-Seite des Gleiters 42a fixiert ist, und ein anderes Längsende auf, das an dem Längsende auf der negativen x-Seite des Zylinderinnenraums 41 fixiert ist, um den Druckverstärkungskolben 42 in der positiven x-Achsenrichtung vorzuspannen. Der Druckverstärkungskolben 42 wird durch die Vorspannkräfte der Federn 43 und 44 in der Ausgangsposition Xb0 gehalten, wenn keine Bremsbetätigung durchgeführt wird, d. h. wenn der Bremshebel 20 nicht betätigt wird und der Elektromotor 14 und die elektromagnetischen Ventile 6 und 7 nicht mit Strom versorgt werden.
Das Zylindergehäuse 40 ist mit Fluidleitungen 40a, 40b und 40c ausgebildet. Die Fluidleitungen 40a und 40c sind nahe an dem Längsende auf der positiven x-Seite des Zylinderinnenraums 41 angeordnet. Die Fluidleitung 40b ist nahe an dem Längsende auf der negativen x-Seite des Zylinderinnenraums 41 angeordnet. Die Fluidleitung 40a ist hydraulisch mit der Fluidleitung 10 verbunden. Die Fluidleitung 40b ist hydraulisch mit einer Fluidleitung 13 verbunden. Die Fluidleitung 40c ist hydraulisch mit einer Fluidleitung 11 verbunden die zu dem Radzylinder 16 führt. Die Bremsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform verwendet also einen Aufbau, in dem der Zylinderinnenraum 41 hydraulisch zwischen der Fluidleitung 10 und der Fluidleitung 11 angeordnet ist, wobei die Bremsvorrichtung 1 jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt ist. Zum Beispiel kann die Bremsvorrichtung 1 einen alternativen Aufbau verwenden, in dem die Fluidleitung 10 hydraulisch direkt mit der Fluidleitung 11 verbunden ist und in dem ein Rohr vorgesehen ist, das sich von dem Zylindergehäuse 40 erstreckt und den Zylinderinnenraum 41 mit den Fluidleitungen 10 und 11 verbindet.
Der Reservoirtank RES ist über die Fluidleitung 30a hydraulisch mit der ersten Druckkammer Rm1 des Hauptzylinders 3 verbunden, wenn sich der Hauptzylinderkolben 32 in der Ausgangsposition Xa0 befindet. Die erste Druckkammer Rm1 ist über die Fluidleitungen 30a, 10 und 40a hydraulisch mit der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 des Druckverstärkungszylinders 4 verbunden. Die erste Druckverstärkungskammer Rb1 ist über die Fluidleitungen 40c und 11 hydraulisch mit dem Vorderradzylinder 16 verbunden.
Die Fluidleitung 10 ist mit einem normal geöffneten elektromagnetischen Ventil 6 versehen. Ein Rückschlagventil 6a ist parallel zu dem elektromagnetischen Ventil 6 vorgesehen, um zu gestatten, dass Bremsflüssigkeit von dem Druckverstärkungszylinder 4 zu dem Hauptzylinder 3 fließt, und um zu verhindern, dass Bremsflüssigkeit in umgekehrter Richtung von dem Hauptzylinder 3 zu dem Druckverstärkungszylinder 4 fließt. Die Fluidleitung 10 ist mit einem Fluiddrucksensor 8 versehen, der auf der nachgeordneten Seite des elektromagnetischen Ventils 6 angeordnet ist, um einen Bremsflüssigkeitsdruck oder Radzylinderdruck Pw zu messen.
Der Reservoirtank RES ist über die Fluidleitung 30c hydraulisch mit der zweiten Druckkammer Rm2 des Hauptzylinders 3 verbunden, wenn sich der Hauptzylinderkolben 32 in der Ausgangsposition Xa0 befindet. Die zweite Druckkammer Rm2 ist über die Fluidleitungen 30f, 12, 13 und 40b hydraulisch mit der zweiten Druckverstärkungskammer Rb2 verbunden.
Der Reservoirtank RES ist über die Fluidleitungen 30d und 30g hydraulisch mit der Druckablassleitung 14 verbunden. Die Druckablassleitung 14 ist über die Fluidleitung 12 mit der Fluidleitung 13 verbunden. Die Druckablassleitung 14 ist mit einem normal geschlossenen elektromagnetischen Ventil 7 versehen.
Der Fluiddrucksensor 8, der Hubsensor 9, der Elektromotor 15 und die elektromagnetischen Ventile 6 und 7 sind elektrisch für eine Signalkommunikation mit einer elektrischen Steuereinheit oder ECU 17 verbunden. Die ECU 17 ist auch elektrisch für eine Signalkommunikation mit Radgeschwindigkeitssensoren 9a und 9b verbunden, die angeordnet sind, um jeweils die Geschwindigkeit des Vorderrads und des Hinterrads zu messen. Die ECU 17 berechnet gewünschte Werte von Betätigungsvariablen des Elektromotors 15 und der elektromagnetischen Ventile 6 und 7 auf der Basis des durch den Fluiddrucksensor 8 gemessenen Radzylinderdrucks Pw und auf der Basis der durch den Hubsensor 9 gemessenen Verschiebung Xa des Hauptzylinderkolbens 32 und gibt Steuersignale für die gewünschten Werte an den Elektromotor 15 und die elektromagnetischen Ventile 6 und 7 aus. Die ECU 17 implementiert eine Funktion für eine Druckverstärkung und eine ABS-Funktion, indem sie den Elektromotor 15 und die elektromagnetischen Ventile 6 und 7 entsprechend steuert.
In der folgenden Beschreibung ist A1 die Querschnittfläche der ersten Druckkammer Rm1 des Hauptzylinders 3 bzw. eine Druckempfangsfläche in der x-Achsenrichtung der ersten Druckkammer Rm1, ist A2 eine Druckempfangsfläche der zweiten Druckkammer Rm2, ist B1 eine Druckempfangsfläche der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 des Druckverstärkungszylinders 4 und ist B2 eine Druckempfangsfläche der zweiten Druckverstärkungskammer Rb2. Die Verhältnisse zwischen den Druckempfangsflächen A1, A2, B1 und B2 sind derart gewählt, dass die Unterstützung für den Hub des Hauptzylinders 3, d. h. das Verhältnis eines scheinbaren Unterstützungshubs oder eines scheinbaren verstärkten Hubs des Hauptzylinders 3 zu einem tatsächlichen Hub des Hauptzylinders in geeigneter Weise für normale Betriebsbedingungen und für Ausfallsbedingungen eingestellt ist. Der scheinbare Unterstützungshub des Hauptzylinders 3 ist als eine scheinbare Hubgröße des Hauptzylinders 3 definiert, die einer zusätzlich zu der Bremsflüssigkeitsmenge aus der ersten Druckkammer Rm1 des Hauptzylinders 3 zu dem Radzylinder 16 geführten Bremsflüssigkeitsmenge entspricht. Der scheinbar verstärkte Hub des Hauptzylinders 3 ist als die Summe aus dem tatsächlichen Hub des Hauptzylinders 3 und dem scheinbaren Unterstützungshub des Hauptzylinders 3 definiert. Diese Terminologie kann auch auf den Bremshebel 20 angewendet werden. Der Einfachheit halber beruht die folgende Beschreibung auf der Annahme, dass A1 = A2 = B1 = B2 ist.
2 zeigt schematisch den Betrieb der Bremsvorrichtung 1 zur Implementierung einer Druckverstärkungsfunktion. Die Druckverstärkungsfunktion ist als eine Funktion zum Unterstützen des Hubs des Hauptzylinders 3 durch das Zuführen einer Bremsflüssigkeit zu dem Radzylinder 16 unabhängig von dem Hauptzylinder 3 für das Erzeugen eines gewünschten Radzylinderdrucks auf der Basis einer kleinen Betätigungsgröße des Bremshebels 20 definiert.
Wenn der Bremshebel 20 durch den Fahrer gegriffen wird, wird der Hauptzylinderkolben 32 in der positiven x-Achsenrichtung um eine Verschiebung Xa aus der in 1 gezeigten Ausgangsposition Xa0 verschoben, wobei die Verschiebung Xa einer Betätigungsgröße a des Bremshebels 20 entspricht. Die ECU 17 gestattet, dass sich das elektromagnetische Ventil 7 öffnet, und gestattet weiterhin, dass sich der Elektromotor 15 in der normalen Drehrichtung dreht, sodass sich der Druckverstärkungskolben 42 in der positiven x-Achsenrichtung um eine Verschiebung Xb bewegt, die gleich der Verschiebung Xa ist. Wenn das elektromagnetische Ventil 7 geöffnet ist, dann ist die zweite Druckverstärkungskammer Rb2 des Druckverstärkungszylinders 4 hydraulisch mit dem Reservoirtank RES verbunden.
Dementsprechend bleibt der Innendruck der zweiten Druckverstärkungskammer Rb2 gleich dem atmosphärischen Druck.
Die Verschiebung Xa des Hauptzylinderkolbens 32 in der positiven x-Achsenrichtung veranlasst, dass die erste Druckkammer Rm1 von dem Reservoirtank RES getrennt wird und reduziert die volumetrische Kapazität der ersten Druckkammer Rm1 um ein Volumen Qm1 (Qm1 = A1·Xa). Dementsprechend wird das Volumen Qm1 der Bremsflüssigkeit von der ersten Druckkammer Rm1 über die Fluidleitung 10 zu der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 des Druckverstärkungszylinders 4 geführt. Gleichzeitig wird die zweite Druckkammer Rm2 von dem Reservoirtank RES getrennt, sodass die zweite Druckkammer Rm2 ein Volumen Qm2 (Qm2 = A2·Xa) der Bremsflüssigkeit durch die Fluidleitung 12 zu der Fluidleitung 13 und der Druckablassleitung 14 führt.
Die Verschiebung Xb (Xb = Xa) des Druckverstärkungskolbens 42 in der positiven x-Achsenrichtung veranlasst eine Verminderung in der volumetrischen Kapazität der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 um ein Volumen Qb1 (Qb1 = B1·Xb). Dementsprechend führt die erste Druckkammer Rm1 ein Volumen Q (Q = Qm1 + Qb1) der Bremsflüssigkeit als Summe aus dem Volumen Qb1 (Qb1 = B1·Xb) und dem Volumen Qm1 (Qm1 = A1·Xa) der aus der ersten Druckkammer Rm1 zugeführten Bremsflüssigkeit über die erste Fluidleitung 11 zu dem Radzylinder 16 zu.
Unter der Annahme, dass A1 = B1 und Xa = Xb ist, ergibt sich, dass Qm1 gleich Qb1 ist und Q = Qm1 + Qb1 = 2Qm1 = 2(A1·Xa) ist. Das Volumen Q ist doppelt so groß wie das Volumen, das der Betätigungsgröße a des Bremshebels 20 (der Verschiebung Xa des Hauptzylinderkolbens 32) entspricht. Die Druckverstärkungsfunktion verdoppelt also den Hub bzw. die Verschiebung des Hauptzylinders 3 (Q = A1·2Xa), um die Erhöhungsrate des Radzylinderdrucks Pw zu erhöhen. Mit anderen Worten kann im Vergleich zu einem Vergleichsbremssystem ohne Druckverstärkungsfunktion die Druckempfangsfläche A1 des Teils 32a mit kleinem Durchmesser des Hauptzylinderdrucks 32 halb so groß wie in dem Vergleichsbremssystem vorgesehen werden, um in Reaktion auf eine Betätigungsgröße a des Bremshebels das Volumen Q oder den Radzylinderdruck Pw zu dem Radzylinder 16 zuzuführen.
Die Verschiebung Xb (Xb = Xa) des Druckverstärkungskolbens 42 in der positiven x-Achsenrichtung veranlasst auch eine Erhöhung in der volumetrischen Kapazität der zweiten Druckverstärkungskammer Rb2 um ein Volumen Qb2 (Qb2 = B2·Xb), sodass das Volumen Qb2 der Bremsflüssigkeit durch die Fluidleitung 13 zu der zweiten Druckverstärkungskammer Rb2 zugeführt wird. Unter der Annahme, dass A2 = B2 und Xa = Xb ist, ergibt sich also Qb2 = Qm2. Dementsprechend fließt das Volumen Qm2 der Bremsflüssigkeit durch die Fluidleitung 12 aus der zweiten Druckkammer Rm2 und durch die Fluidleitung 13 in die zweite Druckverstärkungskammer Rb2. Deshalb ist das aus dem Reservoirtank RES durch das elektromagnetische Ventil 7 zugeführte oder durch das elektromagnetische Ventil 7 zu dem Reservoirtank RES zurückgeführte Volumen der Bremsflüssigkeit klein.
Der Innendruck der ersten Druckkammer Rm1 ist gleich dem Radzylinderdruck Pw. Ohne Berücksichtigung der Vorspannkraft der Rückstellfeder 33 unterliegt der Hauptzylinderkolben 32 einer Kraft Fm1 (Fm1 = Pw·A1), die in der negativen x-Achsenrichtung aus der ersten Druckkammer Rm1 wirkt. Der Hauptzylinderkolben 32 unterliegt keiner Kraft (Fm2 = 0), die in der positiven x-Achsenrichtung aus der zweiten Druckkammer Rm2 wirkt, weil der Innendruck der zweiten Druckkammer Rm2 gleich dem atmosphärischen Druck ist. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Bremshebel 20 einer Kraft Fm unterliegt, die in der negativen x-Achsensrichtung aus dem Hauptzylinderkolben 32 wirkt (Fm = Fm1 + Fm2 = Pw·A1). Die Kraft Fm erzeugt eine Rückmeldungskraft, die über den Bremshebel 20 auf den Fahrer wirkt, wobei die Rückmeldungskraft proportional zu dem Radzylinderdruck Pw oder der Bremskraft it. Wenn die Druckempfangsfläche A1 des Teils 32a mit kleinem Durchmesser des Hauptzylinderkolbens 32 halb so groß wie in dem Vergleichsbremssystem ohne Druckverstärkungsfunktion vorgesehen wird, dann ist die Betätigungskraft des Bremshebels 20 halb so groß wie in dem Vergleichsbremssystem. Das heißt, dass der Verstärkungsfaktor gleich 2 ist.
3 zeigt schematisch den Betrieb der Bremsvorrichtung 1, wenn das Druckverstärkungsstellglied (Elektromotor 15, Rotation-Translation-Wandler 5) ausgefallen ist. In 3 ist der Elektromotor 15 ausgefallen, sodass der Kontaktteil 5a des Rotation-Translation-Wandlers 5 bei einer maximalen Verschiebung in der negativen x-Achsenrichtung gehalten wird.
Wenn ein Ausfall oder eine Fehlfunktion auftritt, während das elektromagnetische Ventil 7 wie in 2 gezeigt geöffnet ist, kann sich der Druckverstärkungskolben 42 in der negativen x-Achsenrichtung bewegen, sodass keine Bremsflüssigkeit aus der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 zu dem Radzylinder 16 geführt wird (Qb1 = 0). Weiterhin wird ein Teil oder das gesamte Volumen Qm1 der aus der ersten Druckkammer Rm1 des Hauptzylinders 3 zugeführten Bremsflüssigkeit in der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 absorbiert, weil sich die volumetrischen Kapazität der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 erhöhen kann. Daraus resultiert, dass das Volumen der zu dem Radzylinder 16 zugeführten Bremsflüssigkeit kleiner als Qm1 ist.
Um das oben beschriebene Phänomen zu verhindern, wenn festgestellt wird, dass der Wert des durch den Fluiddruck 8 gemessenen Radzylinderdrucks Pw niedriger als unter normalen Betriebszuständen ist, stoppt die ECU 17 die Ausgabe des Betriebssignals zu dem Elektromotor 15 und gibt ein Steuersignal an das elektromagnetische Ventil 7 aus, sodass sich das elektromagnetische Ventil 7 wie in 3 gezeigt schließen kann. Wenn die Stromversorgung ausgefallen ist, dann wird das Steuersignal aus der ECU 17 gestoppt, sodass sich das elektromagnetische Ventil 7 automatisch schließen kann, weil das elektromagnetische Ventil 7 ein normal geschlossenes Ventil ist.
Wenn der Bremshebel 20 durch den Fahrer wie in 3 gezeigt gegriffen wird, wird der Hauptzylinderkolben 32 durch die Verschiebung Xa aus der Ausgangsposition Xa0 verschoben. Wenn das elektromagnetische Ventil 7 geschlossen ist, ist die zweite Druckverstärkungskammer Rb2 hydraulisch mit der zweiten Druckkammer Rm2 des Hauptzylinders 3 verbunden, aber von dem Reservoirtank RES getrennt. Dementsprechend führt die zweite Druckkammer Rm2 das Volumen Qm2 (Qm2 = A2·Xa) der Bremsflüssigkeit zu der zweiten Druckverstärkungskammer Rb2 zu.
Der Druckverstärkungskolben 42 kann sich frei bewegen, solange die Eingangsstange 42b des Druckverstärkungskolbens 42 keinen Kontakt zu dem Kontaktteil 5a des Rotation-Translation-Wandlers 5 hat, obwohl der Elektromotor 15 nicht mit Energie versorgt wird, sodass der Kontaktteil 5a stationär ist. Weil B2 = A2 ist, ist die Verschiebung Xb des Druckverstärkungskolbens 42 in der positiven x-Achsenrichtung aufgrund des Volumens Qm2 gleich dem Wert Xa.
Die Verschiebung Xb (Xb = Xa) des Druckverstärkungskolbens 42 in der positiven x-Achsenrichtung veranlasst eine Verminderung der volumetrischen Kapazität der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 um ein Volumen Qb1 (Qb1 = B1·Xb). Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die erste Druckverstärkungskammer Rb1 ein Volumen Q (Q = Qm1 + Qb1) der Bremsflüssigkeit als eine Summe aus dem Volumen Qb1 (Qb1 = B1·Xb) und dem Volumen Qm1 (Qm1 = A1·Xa) aus der ersten Druckverstärkungskammer Rm1 zu dem Radzylinder 16 zuführt.
Unter der Annahme, dass A1 = B1 und Xa = Xb ist, ergibt sich, dass Qm1 gleich Qb1 ist und Q = Qm1 + Qb1 = 2Qm1 = 2(A1·Xa) ist. Das Volumen Q ist doppelt so groß wie das Volumen, das einer Betätigungsgröße a des Bremshebel 20 (der Verschiebung Xa des Hauptzylinderkolbens 32) entspricht. Die Druckverstärkungsfunktion verdoppelt also den Hub bzw. die Verschiebung des Hauptzylinders 3 (Q = A1·2Xa), um die Erhöhungsrate des Radzylinderdrucks Pw im Vergleich zu den normalen Betriebsbedingungen zu erhöhen.
Wenn die auf den Druckverstärkungskolben 42 ausgeübten Kräfte ausgeglichen sind, wird die Gleichung Pw·B1 = Pb2·B2 erfüllt, ohne dass die elastischen Kräfte der Federn 43 und 44 berücksichtigt werden, wobei Pb2 der Innendruck der zweiten Druckverstärkungskammer Rb2 des Druckverstärkungszylinders 4 ist. Das ergibt also Pb2 = Pw·B1/B2. Weil der Innendruck der zweiten Druckkammer Rm2 des Hauptzylinders 3 gleich demjenigen der zweiten Druckverstärkungskammer Rb2 des Druckverstärkungszylinders 4, ist, ist der Innendruck der zweiten Druckverstärkungskammer Rm2 gleich dem Radzylinderdruck Pw unter der Annahme von B1 = B2.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Hauptzylinderkolben 32 einer Kraft Fm1 (Fm1 = Pw·A1), die in der negativen x-Achsenrichtung von der ersten Druckkammer Rm1 wirkt, und einer Kraft Fm2 (Fm2 = Pw·A2), die in der negativen x-Achsenrichtung von der zweiten Druckkammer Rm2 wirkt, ausgesetzt wird. Dementsprechend wird eine Kraft Fm (Fm = Fm1 + Fm2) = 2(Pw·A1) von dem Hauptzylinderkolben 32 in der negativen x-Achsenrichtung auf den Bremshebel 20 ausgeübt. Wenn also der Elektromotor 15 ausfällt, ist die auf den Bremshebel 20 ausgeübte Rückmeldungskraft doppelt so groß wie die unter normalen Betriebsbedingungen ausgeübte Kraft, obwohl derselbe Radzylinderdruck Pw in Bezug auf denselben Hub des Bremshebels 20 erhalten wird. Wenn mit anderen Worten der Elektromotor 15 ausfällt, erfordert die Bremsvorrichtung 1 einen gleichen Hub a des Bremshebels 20 und eine doppelte Greifkraft des Bremshebels 20 im Vergleich zu den normalen Betriebsbedingungen, um den gleichen Radzylinderdruck Pw zu erhalten.
4 zeigt schematisch den Betrieb der Bremsvorrichtung 1, wenn die ABS-Funktion aktiv ist. Wenn in 4 die Druckverstärkungsfunktion aktiv ist und das elektromagnetische Ventil 7 geöffnet wird, wird die ABS-Funktion implementiert, indem der Radzylinderdruck Pw durch eine Steuerung des Elektromotors 15 reduziert wird.
Wenn wie in 2 gezeigt der Bremshebel 20 um eine Betätigungsgröße a betätigt wird, wird der Hauptzylinderkolben 32 in der positiven x-Achsenrichtung um die Verschiebung Xa verschoben, wird das elektromagnetische Ventil 7 geöffnet und wird der Elektromotor 15 gesteuert, um sich in der normalen Drehrichtung zu drehen. Daraus resultiert, dass das Volumen Q (Q = 2(A1·Xa)) zu dem Radzylinder 16 zugeführt wird, sodass der Radzylinderdruck Pw erzeugt wird.
Weiterhin berechnet die ECU 17 konstant eine Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis der durch die Radgeschwindigkeitssensoren 9a und 9b gemessenen Werte zum Beispiel auf der Basis des höheren der gemessenen Werte, wobei die ECU 17 weiterhin eine Rutschgröße des Vorderrads relativ zu einer Straßenfläche auf der Basis der berechneten Fahrzeuggeschwindigkeit und der gemessenen Vorderradgeschwindigkeit berechnet. Die ECU 17 bestimmt, ob die Rutschgröße des Vorderrads über einem vorbestimmten Schwellwert liegt. Wenn die Rutschgröße des Vorderrads über dem vorbestimmten Schwellwert liegt, reduziert die ECU 17 dann den Radzylinderdruck, indem sie das elektromagnetische Ventil 6 mit Energie versorgt, um das elektromagnetische Ventil 6 zu schließen, und indem sie gestattet, dass sich der Elektromotor 15 in der umgekehrten Drehrichtung um eine entsprechende Größe dreht.
Die Drehung in der umgekehrten Richtung des Elektromotors 15 veranlasst, dass sich der Kontaktteil 5a des Rotation-Translation-Wandlers 5 in der negativen x-Achsenrichtung zum Beispiel maximal bewegt, sodass sich der Druckverstärkungskolben 42 in der negativen x-Achsenrichtung dreht. Der Innendruck der zweiten Druckverstärkungskammer Rb2 ist gleich dem atmosphärischen Druck, weil das elektromagnetische Ventil 7 geöffnet ist. Weil das elektromagnetische Ventil 6 geschlossen ist und der Innendruck der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 gleich dem Radzylinderdruck Pw ist, wird der Druckverstärkungskolben 42 einer Kraft Fb1 (Fb1 = Pw·B1) in der negativen x-Achsenrichtung ausgesetzt, die von der Druckverstärkungskammer Rb1 wirkt.
Unter der Kraft Fb1 wird der Druckverstärkungskolben 42 zu einer Position auf der negativen x-Seite der Ausgangsposition Xb0 verschoben, an der die Kraft Fb1 durch die Vorspannungskraft der weichen Feder 44 aufgehoben wird. Das Längsende auf der negativen x-Seite der harten Feder 43 ist ausgebildet, um in Kontakt mit dem Längsende des Gleiters 42a zu sein, ist aber nicht an dem Gleiter 42a fixiert. Wenn sich also der Druckverstärkungskolben 42 in der obigen Position auf der negativen x-Seite befindet, dann wird der Druckverstärkungskolben 42 der schwachen Vorspannkraft der Feder 44, aber nicht der Kraft der Feder 43 ausgesetzt. Deshalb vermindert sich der Radzylinderdruck Pw auf einen Pegel, bei dem der Radzylinderdruck Pw und die Feder 44 ausgeglichen werden.
Während die ABS-Funktion aktiv ist, ist das elektromagnetische Ventil 6 wie oben beschrieben geschlossen. Dementsprechend wird der Hauptzylinderkolben 32 nicht weiter in der positiven x-Achsenrichtung verschoben, solange der Innendruck der ersten Druckkammer Rm1 über dem Radzylinderdruck Pw liegt. Der Bremshebel 20 wird also einer Rückmeldungskraft in Übereinstimmung mit dem Innendruck der ersten Druckkammer Rm1 ausgesetzt. Wenn sich zum Beispiel der Innendruck der ersten Druckkammer Rm1 unter den Radzylinderdruck Pw vermindert (gleich dem Innendruck der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 wird), fließt in Übereinstimmung mit dem Loslassen des Bremshebel 20 die Bremsflüssigkeit aus dem Radzylinder 16 durch die erste Druckverstärkungskammer Rb1 des Druckverstärkungszylinders 4 und das Rückschlagventil 6a zurück zu der ersten Druckkammer Rm1 des Hauptzylinders 3 und reduziert den Radzylinderdruck Pw.
Wenn bestimmt wurde, dass das Vorderrad den Rutschzustand verlässt, sodass die Rutschgröße des Vorderrads unter dem vorbestimmten Schwellwert liegt, nachdem die der Radzylinderdruck Pw durch die umgekehrte Drehung des Elektromotors 15 reduziert wurde, gestattet die ECU 17, dass sich der Druckverstärkungskolben 42 in der positiven x-Achsenrichtung zurück bewegt, um die Bedingung Xb = Xa zu erfüllen, indem gestattet wird, dass sich der Elektromotor 15 wieder in der normalen Drehrichtung dreht. Dementsprechend erhöht sich der Radzylinderdruck Pw wiederum in Übereinstimmung mit dem Volumen Q (Q = 2(A1·Xa)) der Bremsflüssigkeit wie vor dem Start der ABS-Funktion. Dabei prüft die ECU 17, ob sich das Vorderrad in einem Rutschzustand befindet. Wenn bestimmt wird, dass sich das Vorderrad nicht in einem Rutschzustand befindet, gestattet die ECU 17, dass sich das elektromagnetische Ventil 6 öffnet. Die ECU 17 beendet also die ABS-Funktion und beginnt damit, die Druckverstärkungsfunktion zu implementieren.
Wenn bestimmt wurde, dass sich das Vorderrad in einem Rutschzustand befindet, bevor der Druckverstärkungskolben 42 die oben genannte Position (Xb = Xa) erreicht, hält die ECU 17 das elektromagnetische Ventil 6 geschlossen und gestattet, dass sich der Elektromotor 15 wieder in der umgekehrten Richtung bewegt, sodass sich der Druckverstärkungskolben 42 in der negativen x-Achsenrichtung dreht. Die ECU 17 wiederholt also den Prozess des Druckablassens des Radzylinderdrucks Pw, der Erfassung der Wiederherstellung aus dem Rutschzustand und des erneuten Druckaufbaus des Radzylinderdrucks Pw, bis das Vorderrad den Rutschzustand verlässt.
Wie bei vierrädrigen Fahrzeugen umfasst ein zweirädriges Fahrzeug vorzugsweise eine Bremsvorrichtung, die eine ABS-Funktion implementieren kann, um zu verhindern, dass das Fahrzeug aufgrund einer Radsperre kippt, und um zu ermöglichen, dass das Fahrzeug mit einem kurzen Bremsweg stoppt. Im Gegensatz zu den meisten vierrädrigen Fahrzeugen umfassen einige zweirädrige Fahrzeuge jedoch ein Bremssystem, in dem eine vordere Bremse in Übereinstimmung mit einer Handbetätigung des Bremshebels an einem rechten Griff betätigt wird und eine hintere Bremse in Übereinstimmung mit einer Fußbetätigung eines rechten Bremspedals betätigt wird.
Weil ein derartiger Bremshebel für die Betätigung durch eine Hand ausgebildet ist, ist der Bremshebel allgemein aufgebaut, um eine begrenzte Betätigungsgröße auf der Basis einer begrenzten Betätigungskraft und eines begrenzten Hubs zu empfangen, wobei der Bremshebel gestattet, dass Bremsflüssigkeit in Übereinstimmung mit der begrenzten Betätigungsgröße zugeführt wird. Unter anderem sind die Begrenzung des Hubs eines Bremshebels und die Begrenzung des Hubs eines Hauptzylinders, der in Übereinstimmung mit einer Betätigung des Bremshebels betätigt wird, relativ signifikant. Auch wenn ein Vorderrad mit einem Bremsklotz mit einem hohen Reibungskoeffizienten von etwa 0,5 ausgestattet ist, ist eine Begrenzung des Hubs des Bremshebels weiterhin nachteilig, wenn höhere Radzylinderdrücke erzeugt werden sollen. Dementsprechend ist eine Bremsvorrichtung für ein Vorderrad zusätzlich zu der ABS-Funktion vorzugsweise mit einer Druckverstärkungsfunktion versehen, die einen scheinbaren Unterstützungshub eines Hauptzylinders (oder ein scheinbarer Unterstützungsvolumen der Bremsflüssigkeit) erzeugt, indem sie eine entsprechende Bremsflüssigkeitsmenge zu einem Radzylinder unabhängig von dem Hauptzylinder zuführt.
Im Folgenden wird ein erstes Vergleichsbeispiel erläutert. Die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2006-123767 , die der europäischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 1652745 entspricht, gibt ein Brake-by-Wire-System an, in dem ein Hauptzylinder hydraulisch von dem Bremssattel getrennt ist, wobei ein Hubsimulator vorgesehen ist, um eine Beziehung zwischen einer Greifkraft eines Bremshebels und einem Hub des Bremshebels einzustellen. Dabei wird eine Hydraulikeinheit elektrisch gesteuert, um einen Bremsflüssigkeitsdruck in Übereinstimmung mit dem Hub des Bremshebels oder der Greifkraft des Bremshebels zu erzeugen. Das BBW-System kann eine Druckverstärkungsfunktion implementieren, indem sie den Bremsflüssigkeitsdruck steuert, ohne dass mechanische Beschränkungen für die Manipulation des Bremshebels erhoben werden. Das BBW-System kann mit einem ABS-Modulator versehen sein, der dem Bremssattel vorgeordnet ist, um eine ABS-Funktion zu implementieren.
Unter normalen Betriebsbedingungen gestattet das BBW-System eine Fluidkommunikation zwischen dem Hauptzylinder und dem Hubsimulator, um einen Hub des Hauptzylinders zu gestatten. Wenn ein elektrisches Stellglied für die Hydraulikeinheit ausfällt, trennt das BBW-System den Hauptzylinder hydraulisch von dem Hubsimulator und gestattet, dass der Hauptzylinder eine Bremsflüssigkeit direkt zu dem Bremssattel zuführt.
Das BBW-System weist jedoch wenigstens einen der folgenden Nachteile auf. Erstens sieht das BBW-System keine direkte Rückmeldung in Entsprechung zu einer tatsächlichen Bremskraft für den Fahrer vor, weil der Bremshebel keiner Kraft ausgesetzt wird, die durch den Bremsflüssigkeitsdruck erzeugt wird, während das BBW-System normal ist. Bei dem BBW-System kann der Fahrer außerdem keine Variation des Hubs des Bremshebels spüren, die aus einer Variation der Temperatur resultiert, wenn sich zum Beispiel die volumetrische Kapazität des Bremssattels aufgrund eines Temperaturanstiegs vergrößert.
Wenn weiterhin der Verstärkungsfaktor groß gesetzt wird, sodass das Volumen der durch den Hubsimulator absorbierten Bremsflüssigkeit viel kleiner ist als dasjenige, das zu dem Bremssattel zugeführt wird, und wenn ein Ausfall auftritt, sodass das BBW-System den Hauptzylinder hydraulisch von dem Hubsimulator trennt und gestattet, dass der Hauptzylinder Bremsflüssigkeit direkt zu dem Bremssattel zuführt, dann erfordert das BBW-System einen viel größeren Hub des Hauptzylinders oder des Bremshebels, um einen gewünschten Bremsflüssigkeitsdruck zu erhalten, weil das BBW-System keine Unterstützungsgröße für den Hub des Hauptzylinders oder keinen scheinbaren Unterstützungshub fes Hauptzylinders erzeugt. Dementsprechend kann der Bremshebel das Hubende erreichen, obwohl noch kein entsprechendes Volumen der Bremsflüssigkeit zu dem Bremssattel zugeführt wurde. Dadurch wird eine Verminderung in dem maximal möglichen Bremsflüssigkeitsdruck verursacht, sodass möglicherweise die gewünschte Bremskraft nicht erhalten wird.
Im Gegensatz dazu gestattet die Bremsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, dass eine Rückmeldungskraft, die proportional zu dem Bremsflüssigkeitsdruck (Radzylinderdruck Pw) ist, über den Bremshebel 20 zu dem Fahrer übertragen wird, auch wenn die Druckverstärkungsfunktion durch das elektrische Stellglied (oder den Elektromotor 15) durchgeführt wird. Dadurch kann der Fahrer die Bremskraft in Übereinstimmung mit der auf den Bremshebel 20 ausgeübten Rückmeldungskraft spüren und auch eine Variation des Hubs des Bremshebels spüren, die aus einer Variation der Temperatur resultiert.
Wenn das elektrische Stellglied (oder der Elektromotor 15) ausfällt, wird der Druckverstärkungskolben 42 durch die Betätigungskraft des Bremshebels 20 verschoben, um eine Unterstützungsgröße für den Hub des Hauptzylinders 3 oder einen scheinbaren Unterstützungshub des Hauptzylinders 3 zu erzeugen. Die erforderliche Hubgröße des Bremshebels 2 bleibt innerhalb eines zulässigen Werts. Dadurch wird verhindert, dass sich der maximal mögliche Wert des Radzylinderdrucks P2 vermindert, sodass die Bremsvorrichtung 1 die gewünschten Bremskräfte zuverlässig erreicht.
Die Kapazität des Elektromotors 15 kann kleiner als diejenige des in dem BBW-System des ersten Vergleichsbeispiels verwendeten Elektromotors sein, weil sowohl die Betätigungsgröße des Bremshebels 20 als auch die Betätigung des Motors 15 zu dem Druckaufbau des Radzylinders 16 in der Druckverstärkungsfunktion der ersten Ausführungsform beitragen, während in dem BBW-System gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel nur die Betätigung des Elektromotors zu dem Druckaufbau des Bremssattels in der Druckverstärkungsfunktion beiträgt.
7 zeigt schematisch eine Bremsvorrichtung gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel. Die Bremsvorrichtung umfasst einen Abschnitt für ein Vorderrad 203 und einen Abschnitt für ein Hinterrad 204. Der Abschnitt für das Vorderrad 203 umfasst einen Bremshebel 205, einen Hauptzylinder 206, einen Reservoirtank 207, einen Elektromotor 201 und einen Druckverstärkungszylinder 202. Der Abschnitt für das Hinterrad 204 umfasst ein Bremspedal 208, einen Hauptzylinder 209 und einen Reservoirtank 210. Die Bremsvorrichtung ist konfiguriert, um eine Druckverstärkungsfunktion und eine ABS-Funktion für das Vorderrad 203 zu implementieren, indem der Druckverstärkungszylinder 202 durch den Elektromotor 201 betätigt wird. Wenn die Druckverstärkungsfunktion normal aktiv ist, wird der Bremshebel 205 einer Rückmeldungskraft unterworfen, die aus einem Bremsflüssigkeitsdruck resultiert, sodass der Fahrer eine Bremskraft in Übereinstimmung mit der Rückmeldungskraft spüren kann.
Die Druckverstärkungsfunktion wird insbesondere wie nachfolgend implementiert. Der Bremshebel 205 überträgt einen Schub auf den Hauptzylinder 206, um einen Hydraulikdruck in dem Hauptzylinder 206 zu erzeugen. Der erzeugte Hydraulikdruck in dem Hauptzylinder 206 wird auf einen Bremssattel des Vorderrads 203 übertragen. Weiterhin wird der Druckverstärkungszylinder 202 durch die Drehung des Elektromotors 201 in einer normalen Drehrichtung unter Druck gesetzt, um einen Hydraulikdruck zu erzeugen. Der erzeugte Hydraulikdruck in dem Druckverstärkungszylinder 202 wird zusätzlich zu dem in dem Hauptzylinder 206 erzeugten Hydraulikdruck zu dem Bremssattel des Vorderrads 203 zugeführt.
Ein Verschiebungssensor 214 ist für den Hauptzylinder 206 und den Druckverstärkungszylinder 202 vorgesehen. Die Druckempfangsfläche des Hauptzylinders 206 ist gleich derjenigen des Druckverstärkungszylinders 202 gesetzt. Der Elektromotor 201 wird derart gesteuert, dass der Kolbenhub des Druckverstärkungszylinders 202 demjenigen des Hauptzylinders 206 entspricht, sodass also die relative Kolbenverschiebung Δx gleich null gehalten wird. Dementsprechend wird das doppelte Bremsflüssigkeitsvolumen von dem Hauptzylinder 206 zu dem Bremssattel des Vorderrads 203 zugeführt. Im Vergleich zu einem Vergleichsbremssystem ohne Druckverstärkungsfunktion muss also die Druckempfangsfläche des Hauptzylinders 206 nur halb so groß sein wie in dem Vergleichsbremssystem, um ein bestimmtes Bremsflüssigkeitvolumen oder einen bestimmten Radzylinderdruck zu dem Bremssattel in Reaktion auf eine bestimmte Betätigungsgröße des Bremshebels 205 wie in der ersten Ausführungsform zuzuführen.
Die Bremsvorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel implementiert die ABS-Funktion wie folgt. Wenn sich das Vorderrad in einem Rutschzustand befindet, dann ist ein hydraulisch zwischen dem Hauptzylinder 206 und dem Bremssattel des Vorderrads 203 angeordnetes normal geöffnetes elektromagnetisches Ventil 211 geschlossen. Dementsprechend bilden ein Druckverstärkungszylinder 202 und der vordere Bremssattel ein geschlossenes hydraulisches System. Der Bremsflüssigkeitsdruck für das Vorderrad 203 wird reduziert, indem gestattet wird, dass sich der Elektromotor 201 in einer umgekehrten Drehrichtung dreht, um den Kolben des Druckverstärkungszylinders 202 zurück zu bewegen. Nachdem das Vorderrad 203 eine Greifkraft aufgrund der Reduktion des Bremsflüssigkeitsdrucks wiederherstellt, wird der Bremsflüssigkeitsdruck wieder erhöht, indem gestattet wird, dass sich der Elektromotor 201 in der normalen Drehrichtung dreht, um der relativen Kolbenverschiebung Δx zu null zu entsprechen.
Der Hydraulikdruck in dem Bremssattel des Vorderrads 203 wird durch einen Fluiddrucksensor 215 überwacht, der in einer Leitung zwischen dem Hauptzylinder 206 und dem vorderen Bremssattel angeordnet ist.
Wenn der Bremshebel 205 betätigt wird, wird der Hauptzylinderdruck über eine Leitung 212 in einen Hilfsradzylinder 213 eingeführt, der an dem Bremssattel des Hinterrads 204 vorgesehen ist. Ein derartiges System wird auch als kombiniertes Bremssystem bezeichnet.
Die Bremsvorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel kann die Druckverstärkungsfunktion und die ABS-Funktion unter Verendung eines einfachen Aufbaus mit einem einzelnen Elektromotor und einem einzelnen elektromagnetischen Ventil erfüllen, wobei sie einen gewünschten Bremsflüssigkeitsdruck auf der Basis einer kleinen Betätigungsgröße des Bremshebels 205 und eine kleine Betätigungskraft erzeugt und weiterhin eine Rückmeldungskraft erzeugt, die auf den Bremshebel 205 in Übereinstimmung mit dem Bremsflüssigkeitsdruck während der Druckverstärkungsfunktion ausgeübt wird.
Wenn der Elektromotor 201 aufgrund einer Verbindungstrennung usw. ausfällt, wird die erforderliche Hubgröße des Hauptzylinders 206 oder die erforderliche Hubgröße des Bremshebels 205 für einen bestimmten Bremsflüssigkeitdruck im Vergleich zu den normalen Betriebsbedingungen verdoppelt. Dementsprechend kann der Bremshebel 205 das Hubende erreichen, obwohl kein entsprechendes Bremsflüssigkeitsvolumen zu dem Bremssattel zugeführt wird. Dadurch wird eine Verminderung in dem maximal möglichen Bremsflüssigkeitsdruck verursacht, sodass unter Umständen wie in dem ersten Vergleichsbeispiel eine gewünschte Bremskraft nicht erreicht werden kann. Unter anderem kann die Bremsvorrichtung gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel mit dem Problem konfrontiert werden, dass der Hub des Bremshebels 205 nicht ausreicht, weil der Hauptzylinder 206 eine Bremsflüssigkeit zu dem vorderen Bremssattel und dem Hilfsradzylinder 213 in Reaktion auf eine Betätigung des Bremshebels 205 zuführt.
Im Gegensatz dazu umfasst die Bremsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform einen Hauptzylinder 3, der zwei separate Druckkammern (eine erste Druckkammer Rm1 und eine zweite Druckkammer Rm2) umfasst, wobei eine der Druckkammern (die erste Druckkammer Rm1) hydraulisch mit dem Radzylinder 16 (vorderen Bremssattel) verbunden ist und die andere Druckkammer (zweite Druckkammer Rm2) hydraulisch mit der Rückdruckkammer (zweiten Druckverstärkungskammer Rb2) des Druckverstärkungszylinders 4 verbunden ist.
Wenn in der ersten Ausführungsform das Druckverstärkungsstellglied (der Elektromotor 15 usw.) und das Stromversorgungssystem normal sind, führt eine der Druckkammern (die erste Druckkammer Rm1) des Hauptzylinders 3 eine Bremsflüssigkeit zu dem vorderen Bremssattel zu und erzeugt die andere Druckkammer (die zweite Druckkammer Rm2) keinen Hydraulikdruck. Der durch den Elektromotor 15 angetriebene Druckverstärkungszylinder 4 ist zwischen dem Hauptzylinder 3 und dem Radzylinder 16 verbunden. Das Volumen der aus dem Druckverstärkungszylinder 4 (ersten Druckverstärkungskammer Rb1) zugeführten Bremsflüssigkeit wird zu dem Volumen der aus der ersten Druckkammer Rm1 zugeführten Bremsflüssigkeit Rm1 hinzugefügt.
Wenn dagegen das Druckverstärkungsstellglied (der Elektromotor 15 usw.) und das Stromversorgungssystem ausfallen, führen beide Druckkammern des Hauptzylinders 3 Bremsflüssigkeit zu dem Radzylinder 16 zu. Die andere Druckkammer (zweite Druckkammer Rm2) des Hauptzylinders 3 erzeugt also einen Hydraulikdruck, um die Rückdruckkammer (zweite Druckverstärkungskammer Rb2) des Druckverstärkungszylinders 4 unter Druck zu setzen. Dementsprechend bewegt sich der Druckverstärkungskolben 42, um ein Bremsflüssigkeitsvolumen aus dem Druckverstärkungszylinder 4 (ersten Druckverstärkungskammer Rb1) zu der aus der einen Druckkammer (ersten Druckkammer Rm1) des Hauptzylinders hinzuzufügen.
Auf diese Weise gestattet die Bremsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform einen Betrieb des Druckverstärkungszylinders 4 in Übereinstimmung mit einer Betätigung des Bremshebels 20, um Bremsflüssigkeit auch dann zuzuführen, wenn das Druckverstärkungsstellglied (der Elektromotor 15 usw.) und/oder das Stromversorgungssystem ausgefallen sind. Dadurch wird das Problem eines mangelnden Hubs des Bremshebels 20 während eines Ausfalls gelöst.
Die Bremsvorrichtung 1 kann wie in dem zweiten Vergleichsbeispiel mit einem kombinierten Bremssystem modifiziert werden. Insbesondere umfasst die modifizierte Bremsvorrichtung 1 einen Hilfsradzylinder an einem hinteren Bremssattel, wobei der Hilfsradzylinder hydraulisch mit der Fluidleitung 10 verbunden ist. Die derart modifizierte Bremsvorrichtung 1 verhindert oder minimiert also das Problem eines mangelnden Hubs des Bremshebels 20.
Während die zwei separaten Druckkammern in der Bremsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform durch den Hauptzylinder 3 implementiert werden, der einen gestuften Zylinder und einen gestuften Kolben umfasst, kann der Hauptzylinder 3 auch derart modifiziert werden, dass der Hauptzylinder ein Paar von parallel angeordneten Zylindern und ein Paar von Kolben für die entsprechenden Zylinder umfasst, wobei die Kolben gleichzeitig durch einen Bremshebel wie in 6 betrieben werden, das eine weiter unten im Detail beschriebene dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In der ersten Ausführungsform wird die Funktion, dass die andere Druckkammer (die zweite Druckkammer Rm2) des Hauptzylinders 3 unter normalen Betriebsbedingungen keine Rückmeldungskraft oder keinen Hydraulikdruck erzeugt und dass beide Druckkammern (die erste Druckkammer Rm1 und die zweite Druckkammer Rm2) des Hauptzylinders 3 eine Bremsflüssigkeit zuführen, durch einen Aufbau implementiert, in dem die Fluidleitungen 12 und 13 die zweite Druckkammer Rm2 hydraulisch mit der zweiten Druckverstärkungskammer Rb2 verbinden, die Druckablassleitung 14 die Fluidleitungen 12 und 13 mit dem Reservoirtank RES verbindet und das elektromagnetische Ventil 7 die Druckablassleitung 14 wahlweise öffnet oder schließt, wobei bei einer normalen Aktivität der Druckverstärkungsfunktion das elektromagnetische Ventil 7 offen gelassen wird, um eine Fluidverbindung zwischen der Druckverstärkungskammer Rm2 und dem Reservoirtank RES vorzusehen. Die Funktion ist nicht darauf beschränkt, sondern kann durch einen Aufbau implementiert werden, in dem die Druckablassleitung 14 und das elektromagnetische Ventil 7 durch eine andere Einrichtung zum Absorbieren einer Bremsflüssigkeit oder einen anderen Fluidabsorbierer ersetzt sind, die bzw. der in den Fluidleitungen 12 und 13 vorgesehen ist, um die Rückmeldungskraft oder den in der zweiten Druckkammer Rm2 erzeugten Hydraulikdruck zu absorbieren, wobei außerdem unter anormalen Betriebsbedingungen die Fluidleitungen 12 und 13 von dem Fluidabsorbierer getrennt sind.
Die Bremsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform bietet wenigstens die folgenden Vorteile <1> bis <6>.

<1> Die Bremsvorrichtung (1) umfasst: einen Hauptzylinder (3), der umfasst: wenigstens einen Kolben (Hauptzylinderkolben 32); eine erste Druckkammer (Rm1), die angeordnet ist, um eine Bremsflüssigkeit in Übereinstimmung mit der Bewegung (Xa) des wenigstens einen Kolbens (Hauptzylinderkolbens 32) auszugeben; und eine zweite Druckkammer (Rm2), die angeordnet ist, um eine Bremsflüssigkeit in Übereinstimmung mit der Bewegung (Xa) des wenigstens einen Kolbens (Hauptzylinderkolbens 32) auszugeben; einen Druckverstärker (Druckverstärkungszylinder 4, Elektromotor 15), der umfasst: einen Druckverstärkungszylinder (4); einen Druckverstärkungskolben (42), der beweglich in dem Druckverstärkungszylinder (4) angeordnet ist, wobei der Druckverstärkungskolben (42) einen Innenraum (Zylinderinnenraum 41) des Druckverstärkungszylinders (4) in wenigstens eine Druckverstärkungskammer (erste Druckverstärkungskammer Rb1) und eine Rückdruckkammer (zweite Druckverstärkungskammer Rb2) teilt; und ein elektrisches Stellglied (Elektromotor 15, Rotation-Translation-Wandler 5), das angeordnet ist, um den Druckverstärkungskolben (42) zu betätigen; einen ersten Fluidleitungsabschnitt (Fluidleitungen 10, 11), der die erste Druckkammer (Rm1) des Hauptzylinders (3) und die Druckverstärkungskammer (erste Druckverstärkungskammer Rb1) des Druckerhöhungszylinders (4) hydraulisch mit einem Radzylinder (16, oder vorderem Bremssattel) verbindet; und einen zweiten Fluidleitungsabschnitt (Fluidleitungen 12, 13, 14), der die zweite Druckkammer (Rm2) des Hauptzylinders (3) mit der Rückdruckkammer (zweiten Druckverstärkungskammer Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) verbindet. Die Bremsvorrichtung (1) ist derart konfiguriert, dass die Druckverstärkungskammer (erste Druckverstärkungskammer Rb1) des Druckverstärkungszylinders (4) hydraulisch zwischen der ersten Druckkammer (Rm1) des Hauptzylinders (3) und dem Radzylinder (16) verbunden ist. Diese Merkmale implementieren eine Druckverstärkungsfunktion, indem sie eine Unterstützungsgröße für den Hub des Hauptzylinders erzeugen oder einen scheinbaren Unterstützungshub des Hauptzylinders (3, oder Bremshebels 20) mit dem elektrischen Stellglied (Elektromotor 15, Rotation-Translation-Wandler 5) erzeugen. Die Hubunterstützung des Hauptzylinders (3) kann fortgesetzt werden, indem eine Betätigungskraft des Bremshebels (20) ein zu dem Radzylinder (16) zugeführtes Bremsflüssigkeitsvolumen auch dann aufrechterhält, wenn das elektrische Stellglied (der Elektromotor 15, der Rotation-Translation-Wandler 5) oder ein Stromversorgungssystem ausfallen. Dadurch wird die erforderliche Betätigungsgröße des Bremshebels (20) nicht vergrößert und wird keine Änderung in dem erforderlichen Betätigungsbereich des Bremshebels (20) erforderlich. Also auch bei einem Ausfall kann die Bremsvorrichtung (19 eine ausreichende Bremskraft erzeugen. Während die Druckverstärkungsfunktion normal aktiv ist, wird der Bremshebel (20) einer Rückmeldungskraft ausgesetzt, die proportional zu dem Bremsflüssigkeitsdruck (Radzylinderdruck Pw) ist, sodass ein Fahrer eine Bremskraft in Übereinstimmung mit der Rückmeldungskraft und außerdem eine Variation des Hubs des Bremshebels (20) aufgrund einer Temperaturvariation spüren kann. Weil die Betätigungskraft des Bremshebels (20) verwendet wird, um eine Bremskraft zu erzeugen, kann die Kapazität eines Elektromotors (15) des elektrischen Stellglieds niedriger als diejenige des Elektromotors des BBW-Systems gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel sein, in dem die Betätigungsgröße für das Bremsen nur durch den Elektromotor vorgesehen wird.
<2> Die Bremsvorrichtung (1) ist derart konfiguriert, dass der zweite Fluidleitungsabschnitt (Fluidleitungen 12, 13, 14) konfiguriert ist, um zu verhindern, dass die Rückdruckkammer (zweite Druckverstärkungskammer Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) durch die aus der zweiten Druckkammer (Rm2) des Hauptzylinders (3) ausgegebene Bremsflüssigkeit unter Druck gesetzt wird, wenn die Bedingung des elektrischen Stellglieds (Elektromotors 15, Rotation-Translation-Wandlers 5) normal ist, und um zu gestatten, dass die Rückdruckkammer (zweite Druckverstärkungskammer Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) durch die aus der zweiten Druckkammer (Rm2) des Hauptzylinders (3) ausgegebene Bremsflüssigkeit unter Druck gesetzt wird, wenn das elektrische Stellglied (der Elektromotor 15, der Rotatio-Translation-Wandler 5) ausgefallen ist. Wenn der Elektromotor (15) normal ist, erlauben diese Merkmale einen Druckablass des Radzylinders (16) während eines Betriebs des Elektromotors (15), weil die Rückdruckkammer (zweite Druckverstärkungskammer Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) keinem Hydraulikdruck ausgesetzt ist. Wenn dagegen der Elektromotor (15) ausgefallen ist, sorgen die Merkmale dafür, dass der Druckverstärkungskolben (42) bewegt wird und die volumetrische Kapazität der Druckverstärkungskammer (ersten Druckverstärkungskammer Rb1) des Druckverstärkungszylinders (4) auch ohne Elektromotor (15) kontrahiert, weil die Rückdruckkammer (zweite Druckverstärkungskammer Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) einem Hydraulikdruck aus der zweiten Druckkammer (Rm2) des Hauptzylinders (3) ausgesetzt wird. Die Bremsvorrichtung (1) kann also das Volumen der aus der Druckverstärkungskammer (ersten Druckverstärkungskammer Rb1) des Druckverstärkungszylinders (4) ausgegebenen Bremsflüssigkeit aufrechterhalten, sodass keine Erhöhung der Betätigungsgröße des Bremshebels (20) erforderlich ist und der Betätigungsbereich des Bremshebels (20) konstant gehalten werden kann.
<3> Die Bremsvorrichtung (1) ist derart konfiguriert, dass der zweite Fluidleitungsabschnitt (Fluidleitungen 12, 13, 14) umfasst: eine Druckablassleitung (14), die die zweite Druckkammer (Rm2) des Hauptzylinders (3) und die Rückdruckkammer (zweite Druckverstärkungskammer Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) hydraulisch mit einem Fluidabsorbierer (Reservoirtank RES) verbindet; und ein elektromagnetisches Ventil (7), das in der Druckablassleitung (14) angeordnet und konfiguriert ist, um sich zu schließen, wenn das elektrische Stellglied (Elektromotor 15, Rotation-Translation-Wandler 5) ausgefallen ist. Wenn das elektrische Stellglied (Elektromotor 15, Rotation-Translation-Wandler 5) ausgefallen ist, sorgt das Schließen des elektromagnetischen Ventils (7) dafür, dass sich der Druckverstärkungskolben (42) bewegt und die volumetrische Kapazität der Druckverstärkungskammer (ersten Druckverstärkungskammer Rb1) des Druckverstärkungszylinders (4) auch ohne Elektromotor (15) kontrahiert, weil die Rückdruckkammer (zweite Druckverstärkungskammer Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) zuverlässig einem Hydraulikdruck aus der zweiten Druckkammer (Rm2) des Hauptzylinders (3) ausgesetzt wird. Die Bremsvorrichtung (1) kann also das Volumen der aus der Druckverstärkungskammer (ersten Druckverstärkungskammer Rb1) des Druckverstärkungszylinders (4) ausgegebenen Bremsflüssigkeit aufrechterhalten, sodass keine Erhöhung der Betätigungsgröße des Bremshebels (20) erforderlich ist und der Betätigungsbereich des Bremshebels (20) konstant gehalten wird. Das Öffnen des elektromagnetischen Ventils (7) gestattet, dass Bremsflüssigkeit aus der Rückdruckkammer (zweiten Druckverstärkungskammer Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) fließt, sodass eine ABS-Funktion oder ein Druckablass des Radzylinders (16) glatt durchgeführt werden können. Das Öffnen des elektromagnetischen Ventils (7) dient also sowohl für die Druckerhöhung als auch für die ABS-Funktion. Die Bremsvorrichtung (1) ist weiterhin derart konfiguriert, dass der erste Fluidleitungsabschnitt (Fluidleitungen 10, 11) ein elektromagnetisches Ventil (6) umfasst, das in einer Fluidleitung (10) angeordnet ist, die hydraulisch zwischen der ersten Druckkammer (Rm1) des Hauptzylinders (3) und der Druckverstärkungskammer (ersten Druckverstärkungskammer Rb1) des Druckverstärkungszylinders (4) verbunden ist, wobei sich das elektromagnetische Ventil (6) in Reaktion auf eine Anforderung eines Druckablasses des Radzylinders (16) schließt. Auf diese Weise werden die Druckverstärkungsfunktion und die ABS-Funktion beide mittels eines einfachen Aufbaus mit einer kleinen Anzahl von Teilen wie etwa einem einzelnen Elektromotor (15) und zwei elektromagnetischen Ventilen (6, 7) implementiert. Der Fluidabsorbierer ist nicht auf den Reservoirtank RES beschränkt, sondern kann auch durch eine andere Einrichtung zum Absorbieren von Bremsflüssigkeit implementiert werden.
<4> Die Bremsvorrichtung (1) ist derart konfiguriert, dass der Hauptzylinder (3) eine Füllkammer (Rm4) umfasst, die hydraulisch mit dem Fluidabsorbierer (Reservoirtank RES) verbunden ist, um die erste und/oder zweite Druckkammer (Rm2) mit Bremsflüssigkeit zu füllen, und dass die Druckablassleitung (14) hydraulisch mit dem Fluidabsorbierer (Reservoirtank RES) über die Füllkammer (Rm4) des Hauptzylinders (3) verbunden ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Bremsvorrichtung (1) durch einen einfachen Hydraulikkreis gebildet werden kann, weil die Druckablassleitung (14) nicht von der Rückdruckkammer (zweiten Druckverstärkungskammer (Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) zu dem Fluidabsorbierer (Reservoirtank RES) verlängert werden muss.
<5> Die Bremsvorrichtung (1) ist derart konfiguriert, dass das elektrische Stellglied (Elektromotor 15, Rotation-Translation-Wandler 5) konfiguriert ist, um den Druckverstärkungskolben (42) zu bewegen und die Rückdruckkammer (zweite Druckverstärkungskammer Rb2) um ein Volumen (Qb2) zu erweitern, das im wesentlichen gleich dem Volumen der aus der zweiten Druckkammer (Rm2) des Hauptzylinders (3) ausgegebenen Bremsflüssigkeit ist, wenn die Bedingung des elektrischen Stellglieds (Elektromotor 15, Rotation-Translation-Wandler 5) normal ist. Diese Merkmale bieten wenigstens den Vorteil, dass die Bremsvorrichtung (1) durch einen einfachen Hydraulikkreis gebildet werden kann, weil es unnötig ist, eine übermäßige Bremsflüssigkeitsmenge aus der zweiten Druckkammer (Rm2) des Hauptzylinders (3) zu dem Fluidabsorbierer (Reservoirtank RES) abzuführen, wenn das elektrische Stellglied (Elektromotor 15, Rotation-Translation-Wandler 5) normal funktioniert.
<6> Die Bremsvorrichtung (1) ist derart konfiguriert, dass der Hauptzylinder (3) einen Zylinderinnenraum (31) umfasst, der den Kolben (Hauptzylinderkolben 32) des Hauptzylinders (3) aufnimmt; wobei der Zylinderinnenraum (31) einen Raum Zylinderinnenraum (31a) mit kleinem Durchmesser und einen Zylinderinnenraum (31b) mit großem Durchmesser umfasst; und wobei der Kolben (Hauptzylinderkolben 32) des Hauptzylinders (3) einen Teil (32a) mit kleinem Durchmesser, der in dem Zylinderinnenraum (31a) mit kleinem Durchmesser montiert ist, und einen Teil (32b) mit großem Durchmesser, der in dem Zylinderinnenraum (31b) mit großem Durchmesser montiert ist, umfasst und die erste und die zweite Druckkammer (die erste Druckkammer Rm1 und die zweite Druckkammer Rm2) in dem Zylinderinnenraum (31) definiert. Diese Merkmale bieten wenigstens den Vorteil, dass der Hauptzylinder (3), in dem die erste und die zweite Druckkammer (die erste Druckkammer Rm1 und die zweite Druckkammer Rm2) angeordnet sind, mit einer kurzen Gesamtlänge ausgebildet ist.

5 zeigt eine Konfiguration eines Bremsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Bremsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform wird ausgebildet, indem die Bremsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform wie folgt modifiziert wird. In dem Hauptzylinder 3 ist die erste Druckkammer Rm1 ausgebildet, um die Funktion der zweiten Druckkammer Rm2 der ersten Ausführungsform zu implementieren, und ist die zweite Druckkammer Rm2 ausgebildet, um die Funktion der ersten Druckkammer Rm1 der ersten Ausführungsform zu implementieren. Die Bremsvorrichtung 1 umfasst eine Hydraulikeinheit bzw. einen Block 100, in dem der Hauptzylinder 3 und der Druckverstärkungszylinder 4 angeordnet sind. Dementsprechend sind die Rohre für die Fluidleitungen 10, 12 und 13 und die Druckablassleitung 14 in der ersten Ausführungsform durch Fluidleitungen 110, 112 und eine Druckablassleitung 114 in der Hydraulikeinheit 100 ersetzt. Die elektromagnetischen Ventile 6 und 7 und das Durchschlagventil 6a, die in der ersten Ausführungsform in den Leitungen vorgesehen sind, sind hier in der Hydraulikeinheit 100 angeordnet.
Insbesondere ist die erste Druckkammer Rm1 des Hauptzylinders 3 über die Fluidleitung 112 hydraulisch mit der zweiten Druckverstärkungskammer Rb2 des Druckverstärkungszylinders 4 verbunden und über das Druckablassventil 114 hydraulisch mit dem Reservoirtank RES verbunden. Das Druckablassventil 114 ist mit einem normal geschlossenen elektromagnetischen Ventil 7 versehen. Die zweite Druckkammer Rm2 des Hauptzylinders 3 ist über die Fluidleitung 110 hydraulisch mit der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 des Druckverstärkungszylinders 4 verbunden. Die Fluidleitung 110 ist mit einem normal geöffneten elektromagnetischen Ventil 6 versehen. Das Rückschlagventil 6a ist parallel zu dem elektromagnetischen Ventil 6 vorgesehen, um zu gestatten, dass Bremsflüssigkeit von der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 zu der zweiten Druckverstärkungskammer Rm2 fließen kann, und um zu verhindern, dass Bremsflüssigkeit in der umgekehrten Richtung von der zweiten Druckverstärkungskammer Rm2 zu der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 fließt. Der Fluiddrucksensor 8 ist außerhalb der Hydraulikeinheit 100 angeordnet, um den Radzylinderdruck Pw in einem Leitungsabschnitt zwischen dem Rückschlagventil 6a und der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 zu messen.
Der Elektromotor 15 in der ersten Ausführungsform ist durch einen Elektromotor 25 ersetzt, in dem der Rotation-Translation-Wandler 5 angeordnet ist. Der Elektromotor 25 ist fix an der Hydraulikeinheit 100 montiert, um eine integrierte Einheit zu bilden. Der Kontaktteil 5a des Rotation-Translation-Wandlers 5 erstreckt sich aus dem Elektromotor 25 nach außen und umfasst ein halbkugelförmiges Längsende auf der negativen x-Seite, das ausgebildet ist, um in Kontakt mit dem Längsende auf der positiven x-Seite des Druckverstärkungskolbens 42 zu sein. Der Druckverstärkungskolben 42 gemäß der zweiten Ausführungsform ist ein freier Kolben, der einen Gleiter 42a, aber keine Eingangsstange 42b umfasst. Wenn sich der Elektromotor 25 in einer normalen Drehrichtung dreht, dann bewegt sich der Kontaktteil 5a des Rotation-Translation-Wandlers 5 in der negativen x-Achsenrichtung, drückt den Gleiter 42a und sieht dadurch eine Bewegung des Druckverstärkungskolbens 42 in der negativen x-Achsenrichtung vor.
Mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus weist die Bremsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform einen ähnlichen Aufbau auf wie die Bremsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform.
Im Folgenden wird der Betrieb der Bremsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben. Wie in der ersten Ausführungsform werden die Verhältnisse zwischen den Druckempfangsflächen A1, A2, B1 und B2 derart gesetzt, dass die Unterstützungsgröße für den Hub des Hauptzylinders 3 oder das Verhältnis eines scheinbaren Unterstützungshubs oder eines scheinbar verstärkten Hubs des Hauptzylinders 3 zu dem tatsächlichen Hub des Hauptzylinders 3 für normale Betriebsbedingungen und für Ausfallbedingungen geeignet eingestellt ist. In der zweiten Ausführungsform sind die Druckempfangsflächen B1 und B2 der ersten und der zweiten Verstärkungskammer Rb1 und Rb2 des Druckverstärkungszylinders 4 größer vorgesehen als die Druckempfangsflächen A1 und A2 der ersten und der zweiten Druckkammer Rm1 und Rm2 des Hauptzylinders 3, sodass die erforderliche Hubgröße des Druckverstärkungskolbens 42 für einen bestimmten Radzylinderdruck Pw verkürzt ist. Das ermöglicht eine Reduktion der Größe des Druckverstärkungszylinders 4 in der x-Achsenrichtung.
Die Druckempfangsflächen können zum Beispiel wie folgt gewählt werden: A1 = A2 = 1/2·B1 = 1/2·B2. Der Elektromotor 25 wird gesteuert, um die Beziehung Xb = 1/2·Xa aufrechtzuerhalten. Insbesondere wenn der Hauptzylinderteil 32 in der positiven x-Achsenrichtung um eine Verschiebung Xa verschoben wird, wird der Druckverstärkungskolben 42 in der negativen x-Achsenrichtung um eine Verschiebung Xb (Xb = 1/2·Xa) verschoben. Diese Einstellung sieht einen Verstärkungsfaktor von 2 vor. Wenn der Elektromotor 25 normal ist, ist das elektromagnetische Ventil 7 konstant.
Dabei führt die Druckverstärkungskammer Rb1 ein Volumen Q (Q = Qm2 + Qb1) der Bremsflüssigkeit, das eine Summe aus dem Volumen Qm2 (Qm2 = A2·Ax) der aus der zweiten Druckkammer Rm2 zu der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 zugeführten Bremsflüssigkeit und dem Volumen Qb1 (Qb1 = B1·Xb) der Bremsflüssigkeit ist, um das die volumetrische Kapazität der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 reduziert wird, zu dem Radzylinder 16 zu. Unter der Annahme, dass A2 = 1/2·B1 und Xa = 2Xb ist, ergibt sich, dass Qm2 gleich Qb1 ist und Q = Qm2 + Qb1 = 2Qm2 = 2(A2·Xa) ist. Das Volumen Q ist also doppelt so groß wie das Volumen, das der Betätigungsgröße a des Bremshebels 20 (der Verschiebung Xa des Hauptzylinderkolbens 32) entspricht. Mit anderen Worten sieht die Druckverstärkungsfunktion eine Verdoppelung des Hubs oder der Verschiebung des Hauptzylinders 3 (Q = A1·2Xa) vor, um die Erhöhungsrate des Radzylinderdrucks Pw zu vergrößern.
Mit Ausnahme der oben beschriebenen Operationen wird die Bremsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsformen wie in der ersten Ausführungsform betrieben. Auch wenn der Elektromotor 25 ausfällt oder wenn die ABS-Funktion aktiv ist, wird die Bremsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform wie in der ersten Ausführungsform betrieben. Die Anordnung des Hauptzylinders 3 und des Druckverstärkungszylinders 4 innerhalb der Hydraulikeinheit 100 gemäß der zweiten Ausführungsform ermöglicht, dass die Bremsvorrichtung 1 eine kompakte Außenform aufweist.
6 zeigt schematische eine Konfiguration einer Bremsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Bremsvorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform wird ausgebildet, indem die Bremsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform wie folgt modifiziert wird. Der Hauptzylinder 3 in der Form einer Kombination aus einem gestuften Zylinder und einem gestuften Kolben der ersten Ausführungsform ist durch einen Hauptzylinder 103 ersetzt. Der Hauptzylinder 103 umfasst einen ersten Zylinderinnenraum 131a und einen zweiten Zylinderinnenraum 131b, die parallel zueinander angeordnet sind. Der Hub des Bremshebels 20 wird auf einen ersten Hauptzylinderteil 132a und einen zweiten Hauptzylinderkolben 132b über ein Verbindungsglied 24 übertragen.
Insbesondere sind der erste Zylinderinnenraum 131a und der zweite Zylinderinnenraum 131b parallel zueinander in dem Zylindergehäuse 130 angeordnet und weisen Öffnungen in der Längsendfläche auf der negativen x-Seite des Zylindergehäuses 130 auf. Der erste Hauptzylinderteil 132a und der zweite Hauptzylinderteil 132b sind zylindrisch ausgebildet und jeweils in einem ersten Zylinderinnenraum 131a und einem zweiten Zylinderinnenraum 131b ausgebildet und montiert. In der dritten Ausführungsform dient der erste Hauptzylinderkolben 132a als Teil 32a mit kleinem Durchmesser des Hauptzylinderteils 32 der ersten Ausführungsform und dient der zweite Hauptzylinderkolben 132b als Teil 32b mit großem Durchmesser des Hauptzylinderkolbens 32 der ersten Ausführungsform.
Der erste Zylinderinnenraum 131a und der erste Hauptzylinderkolben 132a definieren die erste Druckkammer Rm1, und der zweite Zylinderinnenraum 131b und der zweite Hauptzylinderkolben 132b definieren die zweite Druckkammer Rm2. Eine Rückstellfeder 33a ist in der Druckkammer Rm1 angeordnet, und eine Rückstellfeder 33b ist in der zweiten Druckkammer Rm2 angeordnet. In 6 wird der Bremshebel 20 nicht betätigt, wobei die Fluidleitungen 30c und 30d den Zylinderinnenraum 131b hydraulisch mit dem Reservoirtank RES verbinden.
Das Verbindungsglied 24 umfasst einen Drehzapfen 24a und einen Arm 24b, der gehalten wird, um sich um den Drehzapfen 24a zu drehen und allgemein in der x-Achsenrichtung zu bewegen. Der Arm 24b umfasst Kontaktteile 24d und 24e, die halbkugelförmig von der positiven x-Seite des Arms 24b vorstehen. Die Kontaktteile 24d und 24e sind ausgebildet, um in Kontakt mit den Endflächen auf der negativen x-Seite des ersten Hauptzylinderkolbens 132a und des zweiten Hauptzylinderkolbens 132b zu sein. Der Arm 24b umfasst auch einen Kontaktteil 24c, der halbkugelförmig von der negativen x-Seite des Arms 24b vorsteht. Der Kontaktteil 24c ist ausgebildet, um in Kontakt mit dem Kontaktteil 23 des Bremshebels 20 zu sein. Das Verbindungsglied 24 kann mit einer anderen Form ausgebildet sein, um eine Kraft zwischen dem Bremshebel 20 und einem Satz von ersten und zweiten Hauptzylinderkolben 132a und 132b zu übertragen.
Mit Ausnahme des vorstehend beschriebenen Aufbaus weist die Bremsvorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform einen Aufbau auf, der demjenigen der Bremsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform ähnlich ist.
Die Bremsvorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform wird wie nachfolgend beschrieben betrieben. Wenn der Bremshebel 20 gegriffen bzw. betätigt wird, dann drückt der Kontaktteil 23 des Bremshebels 20 den Arm 24b über den Kontaktteil 24c in der positiven x-Achsenrichtung. Dementsprechend schwenkt der Arm 24b um den Drehzapfen 24a und bewegt sich allgemein in der positiven x-Achsenrichtung. Der Arm 24b drückt den ersten und den zweiten Hauptzylinderkolben 132a und 132b über die Kontaktteile 24d und 24e in der positiven x-Achsenrichtung, sodass sich der erste und der zweite Hauptzylinderkolben 132a und 132b in der positiven x-Achsenrichtung drehen. Natürlich sind die Hubgrößen des ersten und des zweiten Hauptzylinderkolbens 132a und 132b in Entsprechung zu einer bestimmten Betätigungsgröße des Bremshebels 20 einander ungefähr gleich. Die Druckempfangsflächen A1 und A2 der ersten Druckkammer Rm1 und der zweite Druckkammer Rm2 sind wie in der ersten Ausführungsform auf A1 = A2 gesetzt. Diese Einstellung bietet ähnliche Vorteile wie in der ersten Ausführungsform.
Die parallele Anordnung der Zylinderinnenräume des Hauptzylinders 103 ist hinsichtlich der Verarbeitungs- und Montagefähigkeit vorteilhafter als die erste oder die zweite Ausführungsform.
Wie in 6 gezeigt, ist in dem Verbindungsglied 24 das Hebelverhältnis γ/β kleiner als das Hebelverhältnis δ/β, wobei β eine Distanz zwischen dem Drehzapfen 24a als Drehpunkt und einem Kontaktteil 24c als Angriffspunkt wiedergibt, γ die Distanz zwischen dem Drehzapfen 24a als Drehpunkt und dem Kontaktteil 24d als Angriffspunkt für den ersten Hauptzylinderkolben 132a wiedergibt und δ die Distanz zwischen dem Drehzapfen 24a als Drehpunkt und dem Kontaktteil 24e als Angriffspunkt für den zweiten Hauptzylinderkolben 132b wiedergibt. Die Differenz zwischen den Hebelverhältnissen bedeutet, dass die gegen den ersten Hauptzylinderkolben 132a drückende Kraft konstant größer als die gegen den zweiten Hauptzylinderkolben 132b drückende Kraft bei einer Betätigung des Bremshebels 20 ist. Die Beziehung, in der das Hebelverhältnis γ/β kleiner als das Hebelverhältnis δ/β ist, bleibt unabhängig von der Position des Kontaktteils 24c als Angriffspunkt konstant.
Unter normalen Betriebsbedingungen, in denen der Elektromotor 15 normal gesteuert wird, um die Druckverstärkungsfunktion zu implementieren, ist der Innendruck der zweiten Druckkammer Rm2 gleich dem atmosphärischen Druck und ist der Innendruck der ersten Druckkammer Rm1 gleich dem Radzylinderdruck Pw. Dementsprechend trägt nur der ersten Hauptzylinderkolben 132a (Fm = Pw·A1) zu der auf den Bremshebel 20 ausgeübten Kraft Fm bei. Deshalb ist die Greifkraft des Bremshebels 20 gegen die Kraft Fm aufgrund der Differenz zwischen den Hebelverhältnissen relativ klein. Der Radzylinderdruck Pw kann durch eine kleinere Greifkraft des Bremshebels 20 erzeugt werden als in der ersten Ausführungsform und in der zweiten Ausführungsform.
Die Bremsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Ausführungsformen können weiterhin wie nachfolgend beschrieben modifiziert werden.
Der Druckverstärker wird durch einen Mechanismus implementiert, in dem das Ausgabedrehmoment des Elektromotors 15 oder 25 mechanisch auf den Druckverstärkungskolben 42 übertragen wird, damit sich der Druckverstärkungskolben 42 in dem Zylinderinnenraum 41 in der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform bewegen kann, wobei der Druckverstärker in einer anderen Ausführungsform auch unter Verwendung eines Elektromotors implementiert werden kann.
In der Beschreibung der ersten Ausführungsform wird die Gleichung A1 = A2 = B1 = B2 angenommen, wobei A1 eine Druckempfangsfläche der ersten Druckkammer Rm1 ist, A2 eine Druckempfangsfläche der zweiten Druckkammer Rm2 ist, B1 eine Druckempfangsfläche der ersten Druckverstärkungskammer Rb1 des Druckverstärkungszylinders 4 ist, und B2 eine Druckempfangsfläche der zweiten Druckverstärkungskammer Rb2 ist. Weiterhin wird die Gleichung Xb = Xa für die Druckverstärkungsfunktion angenommen, wobei Xa ein Hub des Hauptzylinders 3 ist und Xb ein Hub des Druckverstärkungszylinders 4 ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Einstellung beschränkt, sondern kann beliebig gesetzt werden, um das Verhältnis des scheinbaren Unterstützungshubs oder des scheinbar verstärkten Hubs des Hauptzylinders 3 zu dem tatsächlichen Hub des Hauptzylinders 3 für normale Betriebsbedingungen (oder eine Einstellung des Verstärkungsfaktors) und für Ausfallsbedingungen (oder eine Einstellung der Hubkennlinie) zuverlässig einzustellen. Die Einstellung kann auch in der zweiten und in der dritten Ausführungsform beliebig gewählt werden.
Zum Beispiel kann die Bremsvorrichtung 1 einen Sensor zum Messen der Verschiebung Xb des Druckverstärkungskolbens 42 umfassen und konfiguriert sein, um die Verschiebung Xb mit einer Rückmeldung der gemessenen Position des Druckverstärkungskolbens 42 zu steuern, um eine gewünschte Kennlinie des Radzylinderdrucks Pw in Bezug auf die Verschiebung Xa des Hauptzylinders 3 zu erzielen, wobei das Verhältnis des scheinbaren Unterstützungshubs zu dem tatsächlichen Hub entsprechend variiert wird.
Die Bremsvorrichtung 1 wird in der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform auf ein zweirädriges Fahrzeug angewendet, wobei die Bremsvorrichtung 1 jedoch auch auf einen anderen Typ von Fahrzeug wie etwa ein vierrädriges Fahrzeug angewendet werden kann.
Die vorliegende Anmeldung beruht auf der älteren japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-198738 mit Einreichungsdatum vom 31. Juli 2007. Der gesamte Inhalt dieser japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-189737 ist hier unter Bezugnahme eingeschlossen.
Die Erfindung wurde vorstehend mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Der Fachmann kann verschiedene Modifikationen und Variationen an den oben beschriebenen Ausführungsformen auf der Grundlage der oben beschriebenen Lehren vornehmen. Der Erfindungsumfang wird durch die folgenden Ansprüche definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 9-030387 [0002, 0004]
- JP 2006-123767 [0068]
- EP 1652745 [0068]
- JP 2007-198738 [0113]
- JP 2007-189737 [0113]

Claims

Bremsvorrichtung (1), die umfasst: einen Hauptzylinder (3; 103), der umfasst: wenigstens einen Kolben (32; 132a, 132b), eine erste Druckkammer (Rm1; Rm2), die angeordnet ist, um eine Bremsflüssigkeit in Übereinstimmung mit der Bewegung (Xa) des wenigstens einen Kolbens (32; 132a, 132b) auszugeben, und eine zweite Druckkammer (Rm2; Rm1), die angeordnet ist, um eine Bremsflüssigkeit in Übereinstimmung mit der Bewegung (Xa) des wenigstens einen Kolbens (32; 132a, 132b) auszugeben, einen Druckverstärker (4, 15, 17; 4, 25, 17), der umfasst: einen Druckverstärkungszylinder (4), einen Druckverstärkungskolben (42), der beweglich in dem Druckverstärkungszylinder (4) angeordnet ist, wobei der Druckverstärkungskolben (42) einen Innenraum (41) des Druckverstärkungszylinders (4) in wenigstens eine Druckverstärkungskammer (Rb1) und eine Rückdruckkammer (Rb2) teilt, und ein elektrisches Stellglied (15, 5, 17; 25, 17), das angeordnet ist, um den Druckverstärkungskolben (42) zu betätigen, einen ersten Fluidleitungsabschnitt (10, 11; 110, 111), der die erste Druckkammer (Rm1; Rm2) des Hauptzylinders (3; 103) und die Druckverstärkungskammer (Rb1) des Druckerhöhungszylinders (4) hydraulisch mit einem Radzylinder (16)) verbindet, und einen zweiten Fluidleitungsabschnitt (12, 13, 14; 112, 114), der die zweite Druckkammer (Rm2; Rm1) des Hauptzylinders (3; 103) mit der Rückdruckkammer (Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) verbindet.
Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckverstärkungskammer (Rb1) des Druckverstärkungszylinders (4) hydraulisch zwischen der ersten Druckkammer (Rm1; Rm2) des Hauptzylinders (3; 103) und dem Radzylinder (16) verbunden ist.
Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Fluidleitungsabschnitt (12, 13, 14; 112, 114) konfiguriert ist, um zu verhindern, dass die Rückdruckkammer (Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) durch die aus der zweiten Druckkammer (Rm2; Rm1) des Hauptzylinders (3; 103) ausgegebene Bremsflüssigkeit unter Druck gesetzt wird, wenn die Bedingung des elektrischen Stellglieds (15, 5, 17; 25, 17) normal ist, und um zu gestatten, dass die Rückdruckkammer (Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) durch die aus der zweiten Druckkammer (Rm2; Rm1) des Hauptzylinders (3; 103) ausgegebene Bremsflüssigkeit unter Druck gesetzt wird, wenn das elektrische Stellglied (15, 5, 17; 25, 17) ausgefallen ist.
Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Fluidleitungsabschnitt (12, 13, 14; 112, 114) umfasst: eine Druckablassleitung (14; 114), die die zweite Druckkammer (Rm2; Rm1) des Hauptzylinders (3; 103) und die Rückdruckkammer (Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) hydraulisch mit einem Fluidabsorbierer (RES) verbindet, und ein elektromagnetisches Ventil (7), das in der Druckablassleitung (14; 114) angeordnet und konfiguriert ist, um sich zu schließen, wenn das elektrische Stellglied (15, 5, 17; 25, 17) ausgefallen ist.
Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass: der Hauptzylinder (3; 103) eine Füllkammer (Rm4) umfasst, die hydraulisch mit dem Fluidabsorbierer (RES) verbunden ist, um die erste und/oder zweite Druckkammer (Rm2; Rm1) mit Bremsflüssigkeit zu füllen, und die Druckablassleitung (14; 114) hydraulisch mit dem Fluidabsorbierer (RES) über die Füllkammer (Rm4) des Hauptzylinders (3; 103) verbunden ist.
Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Stellglied (15, 5, 17; 25, 17) konfiguriert ist, um den Druckverstärkungskolben (42) zu bewegen und dadurch die Rückdruckkammer (Rb2) um ein Volumen (Qb2) zu erweitern, das im wesentlichen gleich dem Volumen der aus der zweiten Druckkammer (Rm2; Rm1) des Hauptzylinders (3; 103) ausgegebenen Bremsflüssigkeit ist, wenn die Bedingung des elektrischen Stellglieds (15, 5, 17; 25, 17) normal ist.
Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: der Hauptzylinder (3) einen Zylinderinnenraum (31) umfasst, der den Kolben (32) des Hauptzylinders (3) aufnimmt, wobei der Zylinderinnenraum (31) einen Zylinderinnenraum (31a) mit kleinem Durchmesser und einen Zylinderinnenraum (31b) mit großem Durchmesser umfasst, und wobei der Kolben (32) des Hauptzylinders (3) einen Teil (32a) mit kleinem Durchmesser, der in dem Zylinderinnenraum (31a) mit kleinem Durchmesser montiert ist, und einen Teil (32b) mit großem Durchmesser, der in dem Zylinderinnenraum (31b) mit großem Durchmesser montiert ist, umfasst und die erste und die zweite Druckkammer (Rm1, Rm2) in dem Zylinderinnenraum (31) definiert.
Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptzylinder (3) und der Druckverstärker (4, 25) in einer Hydraulikeinheit (100) angeordnet sind.
Bremsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass: der Masterzylinder (103) umfasst: einen ersten Zylinderinnenraum (131a), und einen zweiten Zylinderinnenraum (131b) der parallel zu dem ersten Zylinderinnenraum (131a) angeordnet ist, wobei der eine Kolben (132a, 132b) des Hauptzylinders (103) umfasst: einen ersten Kolben (132a), der in dem ersten Zylinderinnenraum (131a) montiert ist, wobei der erste Kolben (132a) die erste Druckkammer (Rm1) in dem ersten Zylinderinnenraum (131a) definiert, und einen zweiten Kolben (132b), der in dem zweiten Zylinderinnenraum (131a) montiert ist, wobei der zweite Kolben (132b) die zweite Druckkammer (Rm2) in dem zweiten Zylinderinnenraum (131a) definiert.
Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 9, weiterhin gekennzeichnet durch ein Verbindungsglied (24), das angeordnet ist, um um einen Schwenkzapfen (24a) in Übereinstimmung mit einer Betätigung einer Eingabeeinrichtung (20) zu schwenken und den ersten und den zweiten Kolben (132a, 132b) in einer Richtung zu der ersten und der zweiten Druckkammer (Rm1, Rm2) zu drücken, wobei das Verbindungsglied (24) umfasst: einen ersten Kontaktteil (24d), über den das Verbindungsglied gegen den ersten Kolben (132a) drückt, und einen zweiten Kontaktteil (24e), über den das Verbindungsglied (24) gegen den zweiten Kolben (132b) drückt, wobei der erste Kontaktteil (24d) mit einer kleineren Distanz (γ) zu dem Schwenkzapfen (24a) angeordnet ist als der zweite Kontaktteil (24e, δ).
Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fluidleitungsabschnitt (10, 11; 110, 111) ein elektromagnetisches Ventil (6) umfasst, das in einer Fluidleitung (10), die hydraulisch zwischen der ersten Druckkammer (Rm1; Rm2) des Hauptzylinders (3; 103) und der Druckverstärkungskammer (Rb1) des Druckverstärkungszylinders (4) verbunden ist, angeordnet ist und konfiguriert ist, um sich in Reaktion auf eine Anforderung für einen Druckablass des Radzylinders (16) zu schließen.
Bremsvorrichtung (1), die umfasst: einen Hauptzylinder (3; 103), der umfasst: eine erste Druckkammer (Rm1; Rm2) die angeordnet ist, um eine Bremsflüssigkeit in Übereinstimmung mit einer Betätigung einer Eingabeeinrichtung (20) auszugeben, und hydraulisch mit einem Radzylinder (16) verbunden ist, und eine zweite Druckkammer (Rm2; Rm1), die angeordnet ist, um eine Bremsflüssigkeit in Übereinstimmung mit einer Betätigung der Eingabeeinrichtung (20) auszugeben, und einen Druckverstärker (4, 15, 17; 4, 25, 17), der umfasst: einen Druckverstärkungszylinder (4), einen Druckverstärkungskolben (42), der beweglich in dem Druckverstärkungszylinder (4) angeordnet ist, wobei der Druckverstärkungskolben (42) einen Innenraum (41) des Druckverstärkungskolben (4) wenigstens in eine Druckverstärkungskammer (Rb1) und eine Rückdruckkammer (Rb2) teilt, wobei die Druckverstärkungskammer (Rb1) hydraulisch mit dem Radzylinder (16) verbunden ist und wobei die Rückdruckkammer (Rb2) hydraulisch mit der zweiten Druckkammer (Rm2; Rm1) verbunden ist, und ein elektrisches Stellglied (15, 5, 17; 25, 17), das angeordnet ist, um den Verstärkungskolben (42) zu betätigen.
Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckverstärkungskammer (Rb1) des Druckverstärkungszylinders (4) hydraulisch zwischen der ersten Druckkammer (Rm1; Rm2) des Hauptzylinders (3; 103) und dem Radzylinder (16) verbunden ist.
Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass: verhindert wird, dass die Rückdruckkammer (Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) durch die aus der zweiten Druckkammer (Rm2; Rm1) des Hauptzylinders (3; 103) ausgegebene Bremsflüssigkeit unter Druck gesetzt wird, wenn die Bedingung des elektrischen Stellglieds (15, 5, 17; 26, 17) normal ist, und zugelassen wird, dass die Rückdruckkammer (Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) durch die aus der zweiten Druckkammer (Rm2; Rm1) des Hauptzylinders (3; 103) ausgegebene Bremsflüssigkeit unter Druck gesetzt wird, wenn das elektrische Stellglied (15, 5, 17; 25, 17) ausgefallen ist.
Bremsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, weiterhin gekennzeichnet durch: eine Druckablassleitung (14; 114), die die zweite Druckkammer (Rm2; Rm1) des Hauptzylinders (3; 103) und die Rückdruckkammer (Rb2) des Druckverstärkungszylinders (4) hydraulisch mit einem Reservoir (RES) verbindet, und ein elektromagnetisches Ventil (7), das in der Druckablassleitung (14; 114) angeordnet ist und konfiguriert ist, um sich in Reaktion auf einen Ausfall des elektrischen Stellglieds (15, 5, 17; 25, 17) zu schließen.