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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Bremsvorrichtung für
ein Fahrzeug wie etwa ein zweirädriges Fahrzeug und insbesondere
eine Bremsvorrichtung mit einem Druckverstärker.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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1 ist
ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer Bremsvorrichtung
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
ein schematisches Diagramm, das den Betrieb der Bremsvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt,
während die Druckverstärkungsfunktion aktiv ist.
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3 ist
ein schematisches Diagramm, das den Betrieb der Bremsvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt,
während ein Elektromotor ausgefallen ist.
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4 ist
ein schematisches Diagramm, das den Betrieb der Bremsvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform zeigt,
während das ABS-System aktiv ist.
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5 ist
ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration eines Bremsvorrichtung
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist
ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration eines Bremsvorrichtung
gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist
ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer Bremsvorrichtung
gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Dementsprechend
bleibt der Innendruck der zweiten Druckverstärkungskammer
Rb2 gleich dem atmosphärischen Druck.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
parallele Anordnung der Zylinderinnenräume des Hauptzylinders 103 ist
hinsichtlich der Verarbeitungs- und Montagefähigkeit vorteilhafter
als die erste oder die zweite Ausführungsform.
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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.
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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.
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Die
Bremsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Ausführungsformen
können weiterhin wie nachfolgend beschrieben modifiziert
werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 9-030387 [0002, 0004]
- - JP 2006-123767 [0068]
- - EP 1652745 [0068]
- - JP 2007-198738 [0113]
- - JP 2007-189737 [0113]