DE19851996A1 - Steuersystem für eine Fahrzeugbremse - Google Patents
Steuersystem für eine FahrzeugbremseInfo
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Description
Die varliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für eine Fahrzeugbremse,
das das Gefühl eines geeigneten Bremsvorganges hervorrufen kann, indem elektrisch
angetriebene Bremseinheiten mit überragendem Antwortverhalten gleichzeitig betätigt
werden, indem ein Bremsbetriebszustand genau und schnell erfaßt wird und eine aus
reichende und notwendige Bremskraft erzeugt wird, um eine ungenügende Bremsbe
triebskraft auszugleichen, wenn es nötig ist, plötzlich zu bremsen, und des weiteren ei
nen geeigneten Betrieb der Bremseinheiten selbst bei einem Fehler im elektrischen Sy
stem sicherstellt.
Intelligente Bremsfunktionen wurden tatsächlich bei kürzlich entwickeltem Zubehör für
Fahrzeugbremsen eingeführt, um bei Antiblockier-Bremssystemen und Schlupf-
Steuersystemen eingebaut zu werden und um sich mit intelligenten Systemen zu befas
sen. Die Entwicklung von elektrischen Bremsgeräten befindet sich im Fortschritt.
Im Falle eines derartigen elektrischen Bremsgerätes ist es sehr wichtig, ab das Brems
gerät so arbeitet, wie es ein Fahrer wünscht, da die Leistung einer Erfassungseinheit der
Bremsbetätigung, die es dem Fahrer ermöglicht, einen Betätigungszustand des Brems
pedals und die Leistung einer Steuereinheit zur Steuerung der Bremskraft der Brem
seinheiten durch Betätigung von elektrischen Verstelleinrichtungen entsprechend einem
Signal von der Erfassungseinheit der Bremsbetätigung genau zu erfassen, die Brems
leistung stark beeinflußt.
Eine herkömmliche Erfassungseinheit der Bremsbetätigung wurde, wie es in der Fig. 10
beispielsweise gezeigt ist, entwickelt und ist am Trittabschnitt 1a des Bremspedals 1 ei
nes Fahrzeugs mit einem Tretkraftsensor 2 zum Erfassen der vom Fahrer durch das
Treten auf das Bremspedal 1 ausgeübten Tretkraft ausgestattet.
Eine vorbestimmte Gegenkraft (ein Bremsbetätigungsgefühl) wird normalerweise im Be
trieb alleine vom obigen Bremspedal 1 erzeugt, wenn der Fahrer auf das Bremspedal 1
auftritt, welches elastisch durch eine Pedaldruckfeder 3 abgestützt ist, so daß das
Bremspedal 1 zur Anfangsposition schnell zurückkehrt, wenn der Fahrer sein Bein vom
Bremspedal 1 löst.
Der oben genannte Tretkraftsensor 2 gibt als Antwort auf die vom Fahrer ausgeübte
Tretkraft ein elektrisches Signal aus. Die von einem Fahrer ausgeübte Tretkraft auf den
Tretkraftsensor 2 steigt, wie durch die Kurve A der Fig. 11 gezeigt ist, bei einem plötzli
chen Bremsen, wie beispielsweise einer Panikbremsung, scharf an, wohingegen sie
langsam ansteigt, wie dies durch eine Kurve B gezeigt ist, wenn, wie beispielsweise bei
einem normalen Bremsvorgang, langsam gebremst wird.
Wie in der Fig. 12 gezeigt ist, wird daher das elektrische Signal, das vom Tretkraftsensor
2 ausgegeben wird, differenziert, um eine Steigung der Tretkraft (Neigungen der in der
Fig. 11 gezeigten Kurven A, B) zu erhalten und zwischen einer plötzlichen Bremsung
und einer allmählichen Bremsung zu unterscheiden. Es ist daher möglich, den Brems
vorgang zu erzielen, den der Fahrer fordert, indem die Betätigung der Bremseinheiten in
Übereinstimmung mit den derart geschilderten Ergebnissen gesteuert wird.
Eine Kurve C in der Fig. 12 entspricht der Kurve A beim plötzlichen Bremsen der Fig.
11, wohingegen eine Kurve D der Fig. 12 der Kurve B beim allmählichen Bremsen der
Fig. 11 entspricht.
Außerdem wurde eine Steuereinheit für die von der Bremseinheit ausgegebene Brems
kraft vorgeschlagen, die die Zufuhr von elektrischer Energie an die elektrische Verstel
leinheit abhängig vom Ausgangssignal des Tretkraftsensors 2 so steuert, daß eine
Bremskraft erhalten wird, die proportional zur Intensität der von dem Tretkraftsensor 2
erfaßten Tretkraft ist.
Wie durch die Kurve A der Fig. 11 gezeigt ist, ist ein Rauschen n mit einer kleinen
Amplitude beim Tretkraftsensor bei einer plötzlichen Bremsung überlagert. Beim Diffe
renzieren des Ausgangssignals des Tretkraftsensors 2 wird das Rauschen n verstärkt
und das verstärkte Rauschen n beeinflußt die Tretkraft, wie in der Fig. 12 gezeigt ist.
Demzufolge ist zu befürchten, daß aufgrund des Rauschens n eine falsche Entschei
dung bezüglich des Betätigungszustandes des Bremspedals 1 (beispielsweise ob oder
ob nicht eine plötzliche Bremsung stattfindet?) getroffen werden könnte.
Wenn ein Filterverfahren ausgeführt wird, um das Rauschen n zu entfernen und einen
derartigen Nachteil zu vermeiden, entsteht das Problem, daß die Antwortgeschwindig
keit verringert wird, da die benötigte Zeit für das Filterverfahren eine Zeitverzögerung im
Bremsvorgang einführt, obwohl nun eine korrekte Entscheidung über den Betätigungs
zustand des Bremspedals 1 getroffen werden kann.
Wird eine Bremskraft, die proportional zur vom Tretkraftsensor 2 erfaßten Tretkraft ist,
durch Steuern der Betätigung der elektrischen Verstelleinrichtung für den Fall erhalten,
bei dem beispielsweise ein weiblicher Fahrer eine schwache Tretkraft besitzt, so ist der
Wert der Tretkraft, die durch den Tretkraftsensor 2 bei einem plötzlichen Bremsvorgang
erfaßt wird, klein. Dies kann ein ernstes Problem darstellen, da so eine notwendige und
ausreichende Bremskraft nicht zur Verfügung steht.
In einigen herkömmlichen elektrischen Bremsen, beispielsweise Scheibenbremsen, ist
eine Antriebseinheit einfach elektrisch angetrieben. Dies bedeutet, daß ein Elektromotor
verwendet wird, um einen Kolben vor- und zurückzubewegen und Bremsschuhe gegen
eine Scheibe zu drücken. Das Problem in diesem Falle besteht darin, daß eine Betäti
gung der Bremse bei einem Fehler im elektrischen System kaum sicherzustellen ist.
In Anbetracht der oben genannten Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung,
ein Steuersystem für eine Fahrzeugbremse vorzusehen, welches in der Lage ist, ein
geeignetes Bremsbetätigungsgefühl hervorzurufen, elektrisch angetriebene Bremsein
heiten gleichzeitig und mit einem überragenden Antwortverhalten zu betätigen, indem
ein Bremsbetätigungszustand genau und schnell erfaßt wird, und eine ausreichende
und notwendige Bremskraft zu erzeugen, welche eine nicht ausreichende Bremsbetäti
gungskraft ausgleicht, wenn es notwendig wird, plötzlich zu bremsen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Steuersystem für eine
Fahrzeugbremse bereitzustellen, welches eine korrekte Betätigung der Bremseinheiten
selbst bei einem Fehler oder Versagen des elektrischen Systems sicherstellen kann.
Um das obige Ziel zu erreichen, umfaßt ein erfindungsgemäßes Steuersystem für eine
Fahrzeugbremse: einen Hauptzylinder zum Erzeugen eines Fluiddrucks als Antwort auf
eine Bremsenbetätigung, Bremseinheiten, die jeweils durch elektrische Verstelleinrich
tungen betätigt werden, eine Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung zum Erfassen
eines Bremsbetätigungszustands mittels des ausgegebenen Fluiddrucks des Hauptzy
linders, welche ein Signal ausgibt, das dem Bremsbetätigungszustand entspricht, und
eine Steuereinheit zum Steuern der ausgegebenen Bremskraft einer jeden Bremsein
heit durch Betätigen der elektrischen Verstelleinheit entsprechend dem ausgehenden
Signal der Erfassungseinheit für die Bremsenbetätigung, wobei die Erfassungseinheit
für die Bremsenbetätigung eine Eingangskammer aufweist, der der Fluiddruck im
Hauptzylinder zugeleitet ist, eine volumetrische, variable Kammer, die mit der Eingangs
kammer über eine Öffnung verbunden ist, einen Kolben, der in der volumetrischen, va
riablen Kammer gleitet, eine Feder zum Drücken des Kolbens in der Richtung einer Ver
ringerung des Volumens der volumetrischen, variablen Kammer, einen ersten und
zweiten Drucksensor zum Erfassen jeweils des Fluiddrucks in der Eingangskammer und
des Fluiddrucks in der volumetrischen, variablen Kammer, und wobei ferner die Steuer
einheit zum Umschalten zwischen Steuerbetriebsarten entsprechend einer Druckdiffe
renz zwischen der Eingangskammer und der volumetrischen, variablen Kammer ver
wendet wird, wie sie basierend auf den Ausgangssignalen der ersten und zweiten
Drucksensoren berechnet ist, sowie zum Umschalten der Steuerbetriebsart auf eine
Betriebsart zum plötzlichen Bremsen, wenn die Druckdifferenz einen vorbestimmten
Schwellenwert überschreitet, um so die Betriebsart zum plötzlichen Bremsen mit der
Steuerbetriebsart zu vergleichen, wenn der Fluiddruck den Schwellenwert nicht über
schreitet, und zum Steuern der Zufuhr von elektrischer Energie zu einer jeden elektri
schen Verstelleinheit, so daß die durch die Bremseinheit erzeugte Bremskraft erhöht
wird.
Bei der obigen Anordnung bewirkt die Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung, daß
der vom Hauptzylinder als Antwort auf die Bremsenbetätigung ausgegebene Fluiddruck
von der Eingangskammer und der volumetrischen, variablen Kammer angenommen
und aufgenommen wird, und überträgt gleichzeitig eine geeignete Gegenkraft an das
Bremspedal als Bremsbetätigungsmittel, indem die Druckkraft der Feder zum Drücken
des Kalbens in die volumetrische, änderbare Kammer benutzt wird.
Des weiteren ermöglicht die Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung, daß das Fluid in
der Eingangskammer allmählich durch das Zuleiten des Fluiddrucks des Hauptzylinders
unter Druck gesetzt wird, wenn langsam gebremst wird, und damit der Bremsvorgang
langsam bei einer langsamen oder normalen Bremsbetriebsart stattfindet. Dann fließt
das derartig unter Druck gesetzte Fluid in der Eingangskammer über die Öffnung in die
volumetrische, variable Kammer und der Fluiddruck in der Eingangskammer wird im we
sentlichen gleich dem Fluiddruck in der volumetrischen, variablen Kammer. Der Fluid
druck in der Eingangskammer und der volumetrischen, variablen Kammer schwankt in
Übereinstimmung mit dem vom Hauptzylinder erzeugten Fluiddruck als Antwort auf die
Bremsbetätigung und kann als ein Parameter verwendet werden, der das Maß der
Bremsbetätigung genau wiedergibt. Daher zeigt die Druckdifferenz zwischen der Ein
gangskammer und der volumetrischen, variablen Kammer bei einem langsamen
Bremsvorgang eine im wesentlichen konstante Kurve vom Anfangszustand bis zum
Endzustand des Bremsvorganges.
Bei einem plötzlichen Bremsen, bei dem die Bremse plötzlich in einer plötzlichen oder
panikartigen Bremsbetriebsart betätigt wird, setzt andererseits die Einleitung des Fluid
drucks im Hauptzylinder das Fluid in der Eingangskammer plötzlich unter Druck, was zu
einer Verzögerung des Durchlasses von Fluid in der Eingangskammer durch die Öff
nung führt. Während der Fluiddruck in der Eingangskammer von einem Anfangszustand
des Bremsvorganges stark ansteigt, wird der Anstieg des Fluiddrucks in der volumetri
schen, variablen Kammer im Anfangszustand des Bremsvorganges unter dem Einfluß
der Öffnung verzögert; Daher weist die Druckdifferenz zwischen der Eingangskammer
und der volumetrischen, variablen Kammer bei einem plötzlichen Bremsen einen sich
erhöhenden Abschnitt auf, der beim Anfangszustand des Bremsvorganges stark an
steigt und im Endzustand eine im wesentlichen konstante, charakteristische Kurve zeigt.
Eine ähnliche Tendenz tritt unweigerlich selbst dann auf, wenn ein weiblicher Fahrer mit
einer schwachen Trittkraft die Bremsen betätigt. Ob oder ab nicht die oben genannte
Druckdifferenz den sich erhöhenden Abschnitt aufweist, der im Anfangszustand stark
ansteigt, bei dem der Bremsvorgang beginnt, kann durch vorheriges Festlegen eines
geeigneten Schwellenwerts und durch Vergleich der Größen genau bestimmt werden,
um so festzustellen, ob der Druckunterschied den Schwellenwert überschreitet. Des
weiteren beinhaltet das Verfahren zur Berechnung der Fluiddruckdifferenz und zum
Vergleich der Größen der Fluiddruckdifferenz und des Schwellenwerts keine Differenzie
rung, sondern nur Additionen und Subtraktionen. Daher wird das Rauschen, welches
ein Problem beim Stand der Technik darstellt, niemals verstärkt.
Die Steuereinheit steuert auch die Zufuhr von elektrischer Energie an die elektrische
Verstelleinrichtung in Übereinstimmung mit dem erfaßten Bremsbetätigungszustand,
wobei die elektrisch betätigte Bremseinheit mit einem geeigneten, überragendem Ant
wortverhalten betätigt werden kann, wie es vom Fahrer gefordert ist.
Insbesondere schaltet die Steuereinheit die Steuerbetriebsart auf die Betriebsart zum
plötzlichen Bremsen um, wenn ein Überschreiten des Schwellenwerts durch den Druc
kunterschied erfaßt wird, und steuert die Zufuhr der elektrischen Energie an die elektri
sche Verstelleinrichtung, um eine Bremskraft zu erhalten, die größer als die ist, die bei
einem langsamen Bremsen bereitgestellt wird. Daher kann bei der Betriebsart zum
plötzlichen Bremsen die notwendige Bremskraft korrekt erzeugt und eine nicht ausrei
chende Bremskraft selbst in dem Fall ausgeglichen werden, in dem ein weiblicher Fah
rer eine schwache Tretkraft auf das Pedal ausübt.
Andererseits ist bevorzugt, daß die Steuereinheit die Steuerbetriebsart zur normalen
Bremsbetriebsart umschaltet, wenn der Druckunterschied den Schwellenwert nicht
überschreitet, und die Zufuhr der elektrischen Energie an die elektrische Verstellein
richtung basierend auf den Fluiddruck beim ersten Drucksensor und den beim zweiten
Drucksensor so steuert, daß die in der Bremseinheit erzeugte Bremskraft einem Wert
gleicht, der dem vom Hauptzylinder in die Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung
eingeleiteten Fluiddruck entspricht.
Mit anderen Warten sind die von den ersten und zweiten Drucksensoren erfaßten Werte
beim langsamen Bremsen einander im wesentlichen gleich und ein jeder der Werte än
dert sich mit dem vom Hauptzylinder erzeugten Druck als Antwort auf die Bremsbetäti
gung. Dadurch wird ein Parameter gebildet, der die Intensität der Bremsbetätigungskraft
genau wiedergibt.
Folglich kann eine geeignete Bremskraft erzeugt werden, die der Bremsbetätigungskraft
entspricht, wie in dem Fall, in dem die Bremseinheit mit dem vom Hauptzylinder ange
gebenen Fluiddruck direkt betätigt wird, indem die Zufuhr der elektrischen Energie an
die elektrische Verstelleinrichtung basierend auf dem vom ersten oder zweiten Druck
sensor erfaßten Fluiddruck gesteuert wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Steuersystem für eine Fahr
zeugbremse mit elektromagnetischen Ventilen für Sensoren ausgestattet, wobei die
elektromagnetischen Ventile für die Sensoren zum jeweiligen Öffnen und Schließen von
Hydraulikdurchlässen zum Einleiten des vom Hauptzylinder ausgegebenen Hydraulik
druckes verwendet werden, sowie mit elektromagnetischen Ventilen für Antriebsab
schnitte, die zum jeweiligen Öffnen und Schließen von Hydraulikdurchlässen zum Ein
leiten des vom Hauptzylinder ausgegebenen Hydraulikdruckes verwendet werden, und
mit einer Steuereinheit zum Steuern der Betätigung der Bremseinheiten, der elektroma
gnetischen Ventile für die Sensoren und der elektromagnetischen Ventile für die An
triebsabschnitte.
Bei der obigen Anordnung hält die Steuereinheit das elektromagnetische Ventil für den
Antriebsabschnitt geschlossen und das elektromagnetische Ventil für den Sensor geöff
net, während das elektrische System normal arbeitet. Die Steuereinheit bewirkt, daß der
vom Hauptzylinder erzeugte Hydraulikdruck von der Erfassungseinheit für die Brems
betätigung angenommen wird, und steuert die Betätigung der elektrischen Verstellein
richtung der Bremseinheit entsprechend dem von der Erfassungseinheit für die Brems
betätigung ausgegebenen Signal, um dadurch die Bremseinheit zum Ausführen des
varbestimmten Bremsvorgangs zu veranlassen.
In diesem Fall bewirkt die Erfassungseinheit der Bremsbetätigung, daß der vom Haupt
zylinder ausgegebene Fluiddruck von der Eingangskammer und der volumetrischen, va
riablen Kammer angenommen wird und überträgt gleichzeitig eine geeignete Gegenkraft
zu das Bremspedal als Bremsbetätigungsmittel, indem die Druckkraft der Feder ver
wendet wird, um den Kolben in die volumetrische, variable Kammer zu drücken.
Des weiteren fließt bei der Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung das in der Ein
gangskammer unter Druck stehende Fluid über die Öffnung in die volumetrische, variab
le Kammer, da das Fluid in der Eingangskammer aufgrund des Einleitens des Fluid
drucks im Hauptzylinder beim langsamen Bremsen langsam unter Druck gesetzt wird,
bei dem langsam auf das Bremspedal getreten und kein so großer Druckunterschied
zwischen der Eingangskammer und der volumetrischen, variablen Kammer erzeugt
wird.
Beim plötzlichen Bremsen, bei dem plötzlich auf das Bremspedal getreten wird, wird an
dererseits der Durchlaß durch die Öffnung verzögert, da das Fluid in der Eingangskam
mer aufgrund des Einleitens des Fluiddrucks im Hauptzylinder plötzlich unter Druck ge
setzt wird. Der Fluiddruck in der volumetrischen, variablen Kammer steigt allmählich,
wohingegen der Fluiddruck in der Eingangskammer schnell ansteigt. Dies erzeugt einen
starken Druckunterschied zwischen der Eingangskammer und der volumetrischen, va
riablen Kammer.
Mit anderen Worten stellt der Druckunterschied zwischen der Eingangskammer und der
volumetrischen, variablen Kammer eine Information dar, die den Betätigungszustand
des Bremspedals seitens des Fahrers korrekt wiedergibt. Der vom Fahrer gewünschte
Bremsvorgang kann durch Erfassen der Druckdifferenz zwischen der Eingangskammer
und der volumetrischen, variablen Kammer basierend auf den von den ersten und
zweiten Drucksensoren erfaßten Werten festgestellt werden.
Des weiteren müssen die von den jeweiligen Drucksensoren erfaßten Werte nur durch
Bildung einer Differenz ohne jegliche Differentiation berechnet werden. Das beim Auf
treten auf das Bremspedal seitens des Fahrers hinzugefügte Rauschen wird nicht ver
stärkt.
Wenn des weiteren ein Fehler im elektrischen System auftritt oder dieses versagt, hält
die Steuereinheit das elektromagnetische Ventil für den Sensor geschlossen und das
elektromagnetische Ventil für den Antriebsabschnitt offen, um so die Bremseinheit hy
draulisch zu betreiben, indem der vom Hauptzylinder erzeugte Hydraulikdruck als Ant
wort auf den Bremsvorgang dem hydraulischen Abschnitt der Bremseinheit zugeleitet
wird.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Steuersystems für eine
Fahrzeugbremse gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht einer Erfassungseinheit für die
Bremsbetätigung der Fig. 1;
Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines Einwegventils in der Erfas
sungseinheit für die Bremsbetätigung der Fig. 2;
Fig. 4 zeigt einen Graph, in dem Ausgangssignale eines Drucksensors der Er
fassungseinheit für die Bremsbetätigung der Fig. 1 bei einem langsamen
Bremsen;
Fig. 5 zeigt ein Diagramm, in dem Ausgangssignale des Drucksensors der in der
Fig. 1 gezeigten Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung bei einem
plötzlichen Bremsen darstellt sind;
Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm, in dem ein Bremsvorgang in einer in Fig. 1 ge
zeigten Steuereinheit dargestellt ist;
Fig. 7 zeigt ein Diagramm, in dem die Korrelation zwischen dem durch den
Drucksensor erfaßten Fluiddruck und einem Soll-Fluiddruck für eine der
Bremsbetätigung entsprechende Bremskraft dargestellt sind;
Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm, in dem ein Bremsvorgang in der in Fig. 1 darge
stellten Steuereinheit dargestellt ist;
Fig. 9 zeigt eine Karte, in dem die Korrelation zwischen der erfaßten Druckdiffe
renz und der von einem Fahrer geforderten Bremsbetätigung bei der in
der Fig. 1 gezeigten Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung;
Fig. 10 zeigt ein schematisches Blackdiagramm einer herkömmlichen Erfassungs
einheit für die Bremsbetätigung;
Fig. 11 zeigt ein charakteristisches Diagramm, in dem der Unterschied zwischen
der Tretkraft, die auf ein Bremspedal bei einem plötzlichen Bremsen wirkt,
und der, wie sie bei einem langsamen Bremsen wirkt; und
Fig. 12 zeigt ein Diagramm, in dem Differenzwerte der in Fig. 11 gezeigten Tret
kraft gezeigt sind.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte
Ausführungsbeispiele eines Steuersystems für eine Fahrzeugbremse gemäß der vorlie
genden Erfindung erläutert.
Die Fig. 1-7 zeigen ein Steuersystem für eine Fahrzeugbremse gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung: Fig. 1 zeigt ein schematisches Block
diagramm eines Steuersystems für eine Fahrzeugbremse gemäß der vorliegenden Er
findung; Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht einer Erfassungseinheit für die
Bremsbetätigung der Fig. 1; Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines Einweg
ventils in der Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung der Fig. 2; Fig. 4 zeigt einen
Graph, in dem Ausgangssignale von Drucksensoren in der Erfassungseinheit für einen
Bremsvorgang der Fig. 1 bei einem langsamen Bremsen dargestellt sind; Fig. 5 zeigt ei
nen Graph, in dem Ausgangssignale der Drucksensoren der Erfassungseinheit für die
Bremsbetätigung der Fig. 1 bei einem plötzlichen Bremsen dargestellt sind; Fig. 6 zeigt
ein Flußdiagramm, in dem ein Bremsvorgang in einer Steuereinheit der Fig. 1 dargestellt
ist; und Fig. 7 zeigt ein Diagramm, in dem die Korrelation zwischen dem durch den
Drucksensor erfaßten Fluiddruck und einem Soll-Fluiddruck für eine der Bremsbetäti
gung entsprechende Bremskraft dargestellt ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfaßt ein Steuersystem 10 für eine Fahrzeugbremse gemäß
einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Hauptzylinder 13 zur Erzeugung
eines Fluiddrucks als Antwort auf die Bremsbetätigung (Niedertreten des Gaspedals),
die an einem Bremspedal 11 ausgeführt wird, eine Vielzahl von Bremseinheiten 15, von
denen eine jede mit Fluiddruck-Antriebsabschnitten 151 und elektrischen Verstellein
richtungen 152 als Antriebsquellen versehen ist, und die durch den Fluiddruck oder
durch elektrische Energie betrieben werden, eine Erfassungseinheit 17 für die Brems
betätigung zum Erfassen eines Bremszustandes anhand des vom Hauptzylinder 13
ausgegebenen Fluiddrucks, welche Signale entsprechend dem Bremszustand ausgibt,
elektromagnetische Ventile 22, 23, welche als Sensoren und zum Öffnen und Schließen
von Fluiddurchlässen 19, 20 verwendet werden, um den Fluiddruck, der vom Hauptzy
linder 13 ausgegeben wird, an die Erfassungseinheit 17 für den Bremsvorgang weiter
zuleiten, elektromagnetische Ventile 28, die als Antriebsabschnitte zum Öffnen und
Schließen von Fluiddurchlässen 25 und zum Zuleiten des vom Hauptzylinder 13 ausge
gebenen Fluiddrucks an die jeweiligen Fluiddruck-Antriebsabschnitte 151 dienen, und
eine Steuereinheit 30 zum Steuern der Betätigung der Bremseinheiten 15, der als Sen
soren verwendeten elektromagnetischen Ventile 22, 23 und der als Antriebsabschnitte
verwendeten elektromagnetischen Ventile 28.
Das Bremspedal 11 ist mit einem Kolben im Hauptzylinder 13 verbunden, so daß vom
Hauptzylinder 13 ein Fluiddruck ausgegeben wird, der der auf das Pedal wirkenden
Tretkraft entspricht.
Die Bremseinheit 15 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist als eine Scheibenbremsen
einheit ausgebildet, wie sie beispielsweise durch die offengelegte japanische Patentver
öffentlichung Nr. 60157/1993 beschrieben ist, bei der sich der Kolben in einem Sattel
156 zum Andrücken von Bremsschuhen 154, 155 an eine Scheibenbremse 153 durch
den Fluiddruck-Antriebsabschnitt 151 oder die elektrische Verstelleinrichtung 152 vor-
und zurückbewegt.
Die elektromagnetischen Ventile 22, 23 sind bei diesem erfindungsgemäßen Ausfüh
rungsbeispiel elektromagnetische Ventile von der geschlossenen Bauart und schließen
im Betrieb die Fluiddurchlässe 19, 20, wenn ein Fehler oder ein Versagen im elektri
schen System auftritt, wie in Fig. 1 gezeigt ist.
Die elektromagnetischen Ventile 28 sind bei diesem erfindungsgemäßen Ausführungs
beispiel elektromagnetische Ventile von der geöffneten Bauart und schließen im Betrieb
die Fluiddurchlässe 25 bei einem Fehler oder einem Versagen im elektrischen System,
wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.
Wie in der Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt die Erfassungseinheit 17 für die Bremsbetätigung
eine Eingangskammer 32 zum Einleiten des Fluiddrucks im Hauptzylinder 13, eine vo
lumetrische, variable Kammer 38, die mit der Eingangskammer 32 über eine in einem
Einwegventil 34 ausgebildete Öffnung 36 verbunden ist, einen Kolben 40, der in der
volumetrischen, variablen Kammer 38 gleitet, eine Feder 42 zum Drücken des Kalbens
in eine Richtung, in der sich das Volumen der volumetrischen, variablen Kammer 38
verringert, und einen ersten und einem zweiten Drucksensor 44, 45 zum Erfassen des
Fluiddrucks in der Eingangskammer 32 und in der volumetrischen, variablen Kammer
38.
Wie in der Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt das Einwegventil 34 ein Ventilgehäuse 51 zum
Ausbilden eines Verbindungsdurchlasses 48, der zur Verbindung der Eingangskammer
32 mit der volumetrischen, variablen Kammer 38 dient und mit einem Ventilsitzabschnitt
49 auf dem Weg zum Verbindungsdurchlaß 48 mit einem gedrosselten Durchmesser
ausgestattet ist, und einen Ventilkörper 53, der innerhalb des Verbindungsdurchlasses
48 des Ventilgehäuses 51 gleitbar ist.
Der Ventilkörper 53 ist derart ausgestaltet, daß die Öffnung 36 durch den Mittenab
schnitt des Ventilkörpers 53 reicht. Wenn auf das Bremspedal 11 während eines An
steigens des Fluiddrucks im Hauptzylinder 13 getreten wird, dann bewirkt der Fluiddruck
von der Eingangskammer 32 ein Setzen des Ventilkörpers 53 in den Ventilsitzabschnitt
49, um so den Durchmesser der Öffnung 36 im Verbindungsdurchlaß 48 zu drosseln.
Wenn das Bremspedal 11 bei einem Absinken des Fluiddrucks im Hauptzylinder 13 los
gelassen wird, bewirkt der Fluiddruck von dort, daß der Verbindungsdurchlaß 48 ge
drosselt wird.
Eine Feder 55 drückt auf den Ventilkörper 53, um den Ventilkörper 53 in Richtung des
Ventilsitzabschnittes 49 zu drücken, so daß der Ventilkörper 53 am Ventilsitzabschnitt
sitzenbleibt. Die Andrückkraft der Feder 55 ist auf geeignete Weise derart festgelegt,
daß der Fluiddurchlaß geöffnet wird, wenn der Fahrer den Fuß vom Bremspedal 11
nimmt und wenn das Fluid in der volumetrischen, variablen Kammer 38 in die Eingangs
kammer 32 zurückkehrt, während die Feder 42 gegen den Kolben 40 drückt, nachdem
der Ventilkörper 53 durch den Druck des von der volumetrischen, variablen Kammer 38
zur Eingangskammer 32 zurückgekehrten Fluids sich schnell von dem Ventilsitzab
schnitt 49 gelöst hat.
Während eines normalen Betriebs des elektrischen Systems schließt die Steuereinheit
30 ein jedes elektromagnetische Ventil 28 der Antriebsabschnitte, hält die elektroma
gnetischen Ventile der Sensoren offen, erfaßt den Bremsbetätigungszustand basierend
auf den Signalen von den ersten und zweiten Drucksensoren 44, 45 der Erfassungsein
heit 17 für die Bremsbetätigung, steuert den Betrieb der elektrischen Verstelleinrichtung
152 der Bremseinheiten 15 als Antwort auf den Bremsbetätigungszustand und setzt die
Bremseinheiten 15 in Gang, indem der Fluiddruck in den Radzylindern der Fluiddruck-
Antriebsabschnitte 151 erhöht wird, um so die Bremskraft zu erzeugen. Wenn ein Fehler
im elektrischen System auftritt, was den normalen Betrieb der elektrischen Verstellein
richtungen 152 verhindert, dann schließt die Steuereinheit 30 die elektromagnetischen
Ventile 22 der Sensoren und öffnet gleichzeitig ein jedes der elektromagnetischen Ven
tile 28 der Antriebsabschnitte und leitet den ausgegebenen Fluiddruck im Hauptzylinder
13 in die Radzylinder der Fluiddruck-Antriebsabschnitte 151, um dadurch die Bremsein
heiten 15 zu betätigen.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, das vom Abtasten der Ausgangssignale P1 des ersten
Drucksensors 44 stammt. Diese Figur zeigt den Fluiddruck in der Eingangskammer 32
der Erfassungseinheit 17 für die Bremsbetätigung und die Ausgänge P2 des zweiten
Drucksensors 45, die den Fluiddruck in der volumetrischen, variablen Kammer 38 dar
stellen. Des weiteren ist die Fluiddruckdifferenz ΔF (= P1 - P2) zwischen den Kammern
bei einem normalen Bremsvorgang dargestellt.
Fig. 5 zeigt einen Graph, der vom Abtasten der Ausgänge P1 der ersten Drucksensoren
44 resultiert und den Fluiddruck in der Eingangskammer 32 der Erfassungseinheit 17 für
die Bremsbetätigung darstellt, und der Ausgänge P2 des zweiten Drucksensors 45, die
den Fluiddruck der volumetrischen, variablen Kammer 38 darstellen, und des weiteren
der Fluiddruckdifferenz ΔF (= P1 - P2) zwischen den Kammern bei einem plötzlichen
oder panikartigen Bremsvorgang.
Wie anhand der Fig. 4 und 5 deutlich wird, verläuft die Fluiddruckdifferenz ΔF zwischen
der Eingangskammer 32 und der volumetrischen, variablen Kammer 38 der Erfas
sungseinheit 17 für die Bremsbetätigung bei einem normalen Bremsvorgang in einer im
wesentlichen konstanten, charakteristischen Kurve vom Anfangszustand bis zum End
zustand des Bremsvorgangs. Bei einem plötzlichen Bremsvorgang dagegen zeigt die
Fluiddruckdifferenz ΔF dazwischen eine Zunahme L, die im Anfangszustand des
Bremsvorgangs stark ansteigt, aber im Endzustand als eine konstante, charakteristische
Kurve ausgebildet ist. Eine Tendenz wie diese ist selbst dann unvermeidbar, wenn ein
weiblicher Fahrer mit einer schwachen Auftrittsstärke die Bremsen betätigt.
Ob oder ob nicht die Fluiddruckdifferenz ΔF eine derartige Zunahme L aufweist, die im
Anfangszustand des Bremsvorganges stark ansteigt, kann durch einen Vergleich der
Werte der Fluiddruck-Druckdifferenzen ΔF genau bestimmt werden, also ob die Fluid
druckdifferenz ΔF einen Schwellenwert S1 überschreitet, wobei zuvor ein geeigneter
Schwellenwert S1 gesetzt wurde.
Des weiteren basiert das Verfahren zum Berechnen der Fluiddruckdifferenz ΔF und zum
Vergleich der Werte der Fluiddruckdifferenz ΔF und des Schwellenwerts S1 nicht auf ei
ner Differenzierung, sondern auf Additionen und Subtraktionen. Das beim Betätigen der
Bremsen durch den Fahrer hinzugefügte Rauschen wird somit nicht verstärkt.
Basierend auf der oben erwähnten Infarmation steuert die Steuereinheit 30 bei diesem
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel den Betrieb der elektrischen Verstelleinrich
tungen 153, indem sie den Wert des Stromes berechnet, der an die elektrischen Ver
stelleinrichtungen 152 über die in der Fig. 6 gezeigten Schritte zum Zeitpunkt der Brem
senbetätigung zugeführt wird.
Insbesondere wird jede der Variablen (P1, P2 usw.) in einem Speicher initialisiert, wenn
das Programm gestartet wird. Wie im Schritt 101 gezeigt ist, besorgt sich die Steuerein
heit 30 den Fluiddruck P1 in der Eingangskammer 32, den Fluiddruck P2 in der volume
trischen, variablen Kammer 38, die jeweils von den Sensoren 44, 45 ausgegeben sind,
sowie den Fluiddruck P3 in den Radzylindern der Bremseinheiten 15, der durch Fluid
drucksensoren (nicht gezeigt) erfaßt ist. Daraufhin wird die Fluiddruckdifferenz ΔF, wie in
Schritt 102 gezeigt, zwischen der Eingangskammer 32 und der volumetrischen, varia
blen Kammer 38 anhand dieser Druckwerte berechnet, um festzustellen, ob oder ob
nicht die auf diese Weise berechnete Fluiddruckdifferenz ΔF einen vorbestimmten
Schwellenwert S1 überschreitet.
Wenn die Fluiddruckdifferenz ΔF den Schwellenwert S1 nicht überschreitet, wird der
vom Fahrer vorgegebene Bremszustand als normal eingestuft und Schritt 201 wird aus
geführt.
Wenn die Fluiddruckdifferenz ΔF den Schwellenwert S1 überschreitet, wird Schritt 103
ausgeführt, um festzustellen, ab oder ob nicht der Fluiddruck P1 (n) in der Eingangs
kammer 32 größer ist als der Fluiddruck P1 (n-1) in der Eingangskammer 32, der bei
dem vorherigen Verarbeitungsschritt festgelegt wurde. Wenn der während des vorher
gehenden Verarbeitungsschrittes festgelegte Fluiddruck größer ist, dann nimmt der
Fluiddruck in der Eingangskammer 32 ab und es wird festgestellt, daß der vom Fahrer
gewünschte Bremsvorgang in Richtung einer schwächeren Bremskraft gehen soll. An
schließend wird Schritt 201 ausgeführt, wie in dem Fall, in dem die Fluiddruckdifferenz
ΔF den Schwellenwert S1 nicht überschreitet.
In den Schritten 201-203 wird die Steuerbetriebsart in die Betriebsart für das normale
Bremsen umgeschaltet und der an die elektrischen Verstelleinrichtungen 152 zuzulei
tende Steuerstrom I wird basierend auf den Fluiddruck festgelegt, der durch den ersten
Drucksensor 44 erfaßt wurde, so daß die Bremskraft, die in der Bremseinheit 15 erzeugt
wird, dem Fluiddruck im Hauptzylinder 13 entspricht, welcher in die Erfassungseinheit 17
für den Bremsvorgang eingeleitet ist.
Insbesondere wird ein idealer Soll-Fluiddruck P4 berechnet, der, wie in der Fig. 7 ge
zeigt ist, als eine Funktion des Fluiddruckes P1 in der Eingangskammer 32 ausgedrückt
ist, welcher wiederum durch den ersten Drucksensor 44 erfaßt ist. Die Differenz ΔP zwi
schen dem Soll-Fluiddruck P4 (n-1), der während des vorangegangenen Verarbeitungs
schrittes berechnet wurde, und dem Fluiddruck P3 im Radzylinder, der während des
derzeitigen Verarbeitungsschrittes erfaßt wurde, wird jedoch berechnet, damit die
Bremskraft der Bremseinheit 15 genau gleich dem Soll-Fluiddruck P4 im Schritt 204
werden kann, bevor der ideale Soll-Fluiddruck P4 berechnet wird. Dann wird der Steuer
strom I so gesteuert, daß die Differenz ΔP verringert wird.
Mit anderen Warten wird die Differenz ΔP gemäß der folgenden Gleichung (1) erhalten
ΔP = P4(n-1)-P3 (1).
Im Schritt 202 wird der Soll-Fluiddruck P4 gemäß der folgenden Gleichung (2) erhalten
P4 (n) = k1.f(P) (2)
wobei k1: Korrekturkoeffizient.
Im Schritt 203 wird der unter Berücksichtigung der obigen Differenz ΔP karrigierte Soll-
Fluiddruck verwendet, um den Steuerstrom I des Soll-Fluiddruckes P4, der zum derzei
tigen Zeitpunkt berechnet wurde, festzulegen. Der Steuerstrom I wird verwendet, um
wiederholt die Bremskraft zu steuern, wobei einem langsamen Bremszustand, der ei
nem Tretvorgang entspricht, genau gefolgt werden kann.
In diesem Fall wird der Steuerstrom I durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt.
I = k2.P4(n) + k3.ΔP (3).
Dann folgt wieder Schritt 101, nachdem der an die elektrische Verstelleinrichtung 152 zu
liefernde Strom I derart festgelegt ist, daß der Fluiddruck im Radzylinder der Bremsein
heit 15 dem Soll-Fluiddruck P4 entspricht.
Wenn der Fluiddruck P1 (n) in der Eingangskammer 32 derzeit größer ist als der Fluid
druck P1 (n-1) in der Eingangskammer 32, der während des vorangegangenen Verar
beitungsschrittes im Schritt 103 erhalten wurde, wird andererseits festgestellt, daß vom
Fahrer eine plötzliche oder panikartige Bremsung gefordert wird und es folgt Schritt 104,
da die Fluiddruckdifferenz ΔF größer ist als der Schwellenwert S1 und da der Fluiddruck
in der Eingangskammer 32 gerade ansteigt.
Im Schritt 104 wird die Steuerbetriebsart in die Betriebsart für die plötzliche Bremsung
umgeschaltet und der Steuerstrom I, wird der elektrischen Verstelleinrichtung 152 zu
geleitet, um die durch die Bremseinheit 15 bei Imax zum Maximieren der Bremskraft er
zeugte Bremskraft festzulegen und es folgt wieder Schritt 102.
Wie oben erläutert, bewirkt die Erfassungseinheit 17 für die Bremsbetätigung beim
Steuersystem 10 für die Fahrzeugbremse, daß der vom Hauptzylinder 13 als Antwort
auf den Bremsvorgang ausgegebene Fluiddruck durch die Eingangskammer 32 und die
volumetrische, variable Kammer 38 angenommen und aufgenommen wird. Gleichzeitig
bewirkt sie, daß ein vorteilhaftes Bremsgefühl entsteht, indem eine geeignete Gegen
kraft an das Bremspedal 11 als Bremsbetätigungsmittel weitergeleitet wird, indem die
Andrückkraft der Feder 42 zum Drücken des Kalbens 40 in die volumetrische, variable
Kammer 38 verwendet wird.
Die Steuereinheit 30 zum Steuern der von der Bremseinheit 15 erzeugten Bremskraft
durch Steuerung der Zufuhr von elektrischer Energie an die elektrische Verstelleinrich
tung 152 erfaßt die Fluiddruckdifferenz ΔF zwischen der Eingangskammer 32 und der
volumetrischen, variablen Kammer über die Ausgänge der ersten und zweiten Druck
sensoren 44, 45 der Erfassungseinheit 17 für die Bremsbetätigung, um genau und
schnell herauszufinden, ob die vom Fahrer bewirkte Bremsung eine normale oder lang
same Bremsung oder andernfalls eine plötzliche oder panikartige Bremsung ist, indem
die Werte der Fluiddruckdifferenz ΔF und der vorbestimmte Schwellenwert S1 vergli
chen werden.
Um die Zufuhr von elektrischer Energie an die elektrische Verstelleinrichtung 152 durch
Umschalten zwischen den Steuerbetriebsarten als Antwort auf den solchermaßen er
faßten Bremszustand zu steuern, ist die motorgetriebene Bremseinheit 15 derart ausge
staltet, daß sie in geeigneter Weise mit einer hohen Antwortgeschwindigkeit so funktio
niert, wie es der Fahrer fordert.
Des weiteren wird die Zufuhr von elektrischer Energie an die elektrische Verstelleinrich
tung 152 so gesteuert, daß die Bremskraft maximiert wird, die bei einer plötzlichen
Bremsung erzeugt wird, bei der die Fluiddruckdifferenz ΔF den Schwellenwert S1 über
schreitet. Demzufolge kann in geeigneter Weise eine ausreichende und notwendige
Bremskraft, die eine zu schwache Bremsbetätigungskraft ausgleicht, selbst beispiels
weise im Falle eines weiblichen Fahrers mit einer schwachen Trittstärke auf das Pedal
erzeugt werden, wodurch Schwierigkeiten vermeidbar sind, die von einer zu geringen
Betätigungskraft her rühren.
Bei einer langsamen Bremsung, bei der die Fluiddruckdifferenz ΔF den Schwellenwert
S1 nicht überschreitet, wird die Bremsbetätigungskraft des Fahrers zur Steuerung des
Steuerstroms verwendet, der an die elektrische Verstelleinrichtung 152 weitergeleitet
wird, indem beispielsweise der Soll-Fluiddruck entsprechend dem Ausgangssignal des
ersten Fluiddruck-Sensors 44 festgesetzt und korrigiert wird, um die Druckdifferenz zwi
schen dem Soll-Fluiddruck während des vorhergehenden Verarbeitungsschrittes und
dem tatsächlichen Fluiddruck im Radzylinder zu senken, so daß der karrigierte Soll-
Fluiddruck zur Verfügung steht. Entsprechend kann im Falle einer direkten Betätigung
der Bremseinheit mit dem vom Hauptzylinder 13 ausgegebenen Fluiddruck, eine geeig
nete Bremskraft proportional zur Bremsbetätigungskraft wirksam erzeugt werden.
Bei der Steuerungseinheit 30 wird das elektromagnetische Ventil 22 für den Sensor ge
schlossen und das elektromagnetische Ventil 28 für den Antriebsabschnitt geöffnet,
wenn ein Fehler im elektrischen System auftritt, wodurch die Bremseinheit mit dem
Fluiddruck angetrieben wird, indem der vom Hauptzylinder 13 erzeugte Fluiddruck als
Antwort auf die Bremsbetätigung dem Fluiddruck-Antriebsabschnitt 151 der Bremsein
heit 15 zugeleitet wird.
Demzufolge kann ein korrekter Betrieb der Bremseinheit 15 als Antwort auf die Brems
betätigung selbst bei einem Fehler im elektrischen System sichergestellt werden, was
den Effekt hat, daß die Verläßlichkeit und Sicherheit des Bremsvorgangs verbessert
wird.
Bei einer plötzlichen Bremsung, bei der die Fluiddruckdifferenz ΔF den Schwellenwert
S1 gemäß dem obigen Ausführungsbeispiels der Erfindung überschreitet, wird der
Steuerstrom I, der der elektrischen Verstelleinrichtung 152 zugeleitet wird, auf Imax fest
gelegt, so daß die durch die Bremseinheit 15 erzeugte Bremskraft maximiert wird. Der
an die elektrische Verstelleinrichtung 152 zugeleitete Steuerstrom hat die Wirkung, daß
er eine zu schwache Betätigungskraft solange ausgleicht, wie der Steuerstrom größer
als der Steuerstrom bei einer langsamen Bremsung ist. Demzufolge muß der an die
elektrische Verstelleinrichtung 152 bei einer plötzlichen Bremsung, bei der die Fluid
druckdifferenz ΔF den Schwellenwert S1 überschreitet, zugeleitete Steuerstrom nicht
notwendigerweise zu Imax festgelegt sein, sondern kann auch auf einen geeigneten an
deren Wert gesetzt werden, der größer als der Wert des bei einer langsamen Bremsung
zugeleiteten Steuerstroms ist.
Gemäß dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wurde der
Soll-Fluiddruck P4 bei einer langsamen Bremsung, bei der der Steuerstrom an die elek
trische Verstelleinrichtung 152 mit der normalen Bremsbetriebsart als Steuerbetriebsart
bestimmt wird, mit dem Fluiddruck P1 in der Eingangskammer 32 als eine vom Aus
gangssignal des ersten Drucksensors 44 erfaßte Referenz berechnet. Wie in der Fig. 4
gezeigt ist, kann jedoch der gleiche Effekt erzielt werden, wenn der Soll-Fluiddruck P4
mit dem Fluiddruck P2 in der volumetrischen, variablen Kammer 38 als Referenz an
stelle des Fluiddruckes P1 in der Eingangskammer 32 berechnet wird, da bei einer
langsamen Bremsung der Fluiddruck P1 in der Eingangskammer 32 im wesentlichen
gleich dem Fluiddruck P2 in der volumetrischen, variablen Kammer 38 ist.
Im folgenden wird eine genaue Beschreibung eines zweiten erfindungsgemäßen Aus
führungsbeispiels eines Steuersystems für eine Fahrzeugbremse unter Bezugnahme
auf die Fig. 8, 9 gegeben. Da der Aufbau des Steuersystems der Bremse beim zweiten
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dem Steuersystem der Bremse beim ersten
Ausführungsbeispiel ähnlich ist, wird das letztere Steuersystem auch unter Bezugnahme
auf die Fig. 1 beschrieben.
Die Steuereinheit 30 bewirkt eine Betätigung der elektrischen Verstelleinheit 152 der
Bremseinheit 15 durch die in Fig. 8 gezeigten Schritte.
Insbesondere wird eine jede der Variablen n, P1(n), P2(n) und I(n) im Schritt S1 initiali
siert. Der derart initialisierte Steuerstrom I(n) wird an die elektrische Verstelleinrichtung
152 der Bremseinheit 15 im Schritt 2 geleitet. Im Schritt S3 wird 1 zu einer Zählervaria
blen n hinzuaddiert. Im Schritt S4 werden jeweils ein Fluiddruck P1 (n) in der Eingangs
kammer 32 und ein Fluiddruck P2(n) in der volumetrischen, variablen Kammer 38 durch
die ersten und zweiten Drucksensoren 44, 45 gemessen.
Des weiteren wird im Schritt S5 festgestellt, ob oder ab nicht der Fluiddruck P1 (n) in der
Eingangskammer 32 einen Schwellenwert K1 überschreitet. Wenn der Fluiddruck P1 (n)
den Schwellenwert K1 nicht überschreitet, wird wieder Schritt S1 ausgeführt. Wenn der
Fluiddruck P1 (n) den Schwellenwert K1 überschreitet, wird festgestellt, daß ein Nieder
treten des Bremspedals 11 begonnen hat und Schritt S6 wird ausgeführt.
Im Schritt S6 wird festgestellt, ab oder ob nicht der Fluiddruck P2 (n) in der volumetri
schen, variablen Kammer 38, der dieses Mal gemessen wird, größer ist als der Fluid
druck P2 (n-1), der darin zuvor gemessen wurde, und ab P2 (n) < P2 (n-1) gilt. In die
sem Fall wird festgestellt, daß das Bremspedal 11 niedergetreten wurde und Schritt S7
wird ausgeführt. Im Schritt S7 wird die Druckdifferenz ΔP zwischen dem Fluiddruck P1
(n) in der Eingangskammer 32 und im Fluiddruck P2 (n) in der volumetrischen, variablen
Kammer 38 berechnet.
Im Schritt S8 wird ein korrigierter, derzeitiger Wert f1 (ΔP), der proportional zur Druck
differenz ΔP ist, zum vorhergehenden Steuerstromwert I (n-1) hinzuaddiert, um den
Steuerstromwert I(n) zum derzeitigen Zeitpunkt zu berechnen. Im Schritt S9 wird der
Steuerstromwert I(n) an die elektrische Verstelleinrichtung 152 der Bremseinheit 15
geleitet und eine zum Steuerstromwert I (n) propartionale Bremskraft erzeugt.
Danach wird Schritt S3 wieder ausgeführt und ein korrigierter Stromwert f1 (ΔP) erhal
ten, der proportional zur Druckdifferenz ΔP ist, womit von einer langsamen bis zu einer
panikartigen Bremsung eine Steuerung mit hervorragendem Antwortverhalten stattfin
det.
Wenn der derzeitige Fluiddruck P2 (n) in der volumetrischen, variablen Kammer 38 klei
ner wird als der vorhergehende Fluiddruck P2 (n-1), so wird festgestellt, daß das Brems
pedal 11 losgelassen wird, und im Schritt S6 wird eine NEIN Entscheidung getroffen.
Anschließend wird Schritt S10 ausgeführt.
Im Schritt S10 wird der Fluiddruck P2 (n) in der volumetrischen, variablen Kammer 38
mit einem Schwellenwert K2 verglichen. Wenn er größer ist als der Schwellenwert K2,
wird ein Steuerstromwert I (n) = f2 (P2 (n)) im Schritt S11 berechnet, der proportional
zum Fluiddruck P2 (n) ist, und das berechnete Ergebnis an die elektrische Verstellein
heit 152 der Bremseinheit 15 im Schritt S9 zugeführt.
Wenn im Schritt S10 eine NEIN Entscheidung getroffen wurde, dann wird festgestellt,
daß das Bremspedal 11 vollständig losgelassen wurde und Schritt S1 wird wieder aus
geführt.
Wie oben erläutert, hält die Steuereinheit 30 des Steuersystems 10 für die Fahrzeug
bremse gemäß diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel das elektromagneti
sche Ventil 28 für den Antriebsabschnitt geschlossen und die elektromagnetischen Ven
tile 22, 23 für die Sensoren geöffnet, während das elektrische System normal arbeitet,
bewirkt, daß der vom Hauptzylinder 13 erzeugte Hydraulikdruck von der Erfassungs
einheit 17 für den Bremsvorgang angenommen wird, und steuert die Funktion der elek
trischen Verstelleinrichtung 152 der Bremseinheit 15 in Abhängigkeit vom Ausgangs
signal der Erfassungseinheit 17 für die Bremsbetätigung, wodurch die Bremseinheit 15
zur Durchführung eines vorbestimmten Bremsvorgangs veranlaßt wird.
In diesem Fall bewirkt die Erfassungseinheit 17 für die Bremsbetätigung, daß der vom
Hauptzylinder 13 als Antwort auf den Bremsvorgang ausgegebene Fluiddruck durch die
Eingangskammer 32 und die volumetrische, variable Kammer 38 angenommen und
aufgenommen wird, und bewirkt gleichzeitig die Erzeugung eines vorteilhaften Brems
gefühls, indem eine geeignete Gegenkraft an das Bremspedal als Bremsbetätigungs
mittel übertragen und die Druckkraft der Feder 42 zum Drücken des Kalbens 40 in die
volumetrische, variable Kammer 38 verwendet wird.
Bei der Erfassungseinheit 17 für den Bremsvorgang fließt des weiteren das unter Druck
stehende Fluid in der Eingangskammer 32 über die Öffnung 36 in die volumetrische, va
riable Kammer 38, da das Fluid in der Eingangskammer 32 aufgrund des Einleitens des
Fluiddrucks im Hauptzylinder 13 bei der langsamen Bremsung langsam unter Druck ge
setzt wird, während langsam auf das Bremspedal getreten wird und keine starke Druck
differenz zwischen der Eingangskammer 32 und der volumetrischen, variablen Kammer
38 erzeugt wird.
Bei einem plötzlichen Bremsen, wo plötzlich auf das Bremspedal getreten wird, findet
das Durchfließen der Öffnung 36 zu spät statt, da das Fluid in der Eingangskammer 32
aufgrund des Einleitens des Fluiddrucks im Hauptzylinder 13 schnell unter Druck ge
setzt wird und der Fluiddruck in der Eingangskammer 32 stark ansteigt, wohingegen der
Fluiddruck in der volumetrischen, variablen Kammer 38 langsam steigt. Dies bewirkt,
daß eine Druckdifferenz zwischen der Eingangskammer 32 und der volumetrischen, va
riablen Kammer 38 erzeugt wird.
Mit anderen Worten ist die Druckdifferenz ΔP zwischen der Eingangskammer 32 und
der volumetrischen, variablen Kammer 38 eine Information, die den Betriebszustand
des Bremspedals seitens des Fahrers korrekt wiedergibt. Wie in der Fig. 9 gezeigt ist,
entspricht die langsame Bremsung, die normale Bremsung, die plötzliche Bremsung
und die panikartige Bremsung in dieser Reihenfolge einer Verringerung der Druck
differenz ΔP. Der vom Fahrer geforderte Bremsvorgang kann bestimmt werden, indem
die Druckdifferenz ΔP zwischen der Eingangskammer 32 und der volumetrischen, va
riablen Kammer 38 basierend auf den von den ersten und zweiten Drucksensoren 44,
45 erfaßten Werten erfaßt wird.
Des weiteren müssen die von den Drucksensoren 44, 45 erfaßten Werte nicht differen
ziert werden, sondern nur ihre Differenz berechnet werden. Folglich wird das zum Zeit
punkt der Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer hinzugefügte Rauschen nicht
verstärkt.
Daher wird kein Filterverfahren zur Rauschunterdrückung benötigt und daher der Erfas
sungsvorgang nicht verzögert. Der Zustand der Bremsbetätigung wird genau und
schnell erfaßt, so daß eine motorgetriebene Bremseinheit auf geeignete Weise mit her
vorragendem Antwortverhalten betätigt werden kann.
Zusätzlich ist das Einwegventil 34 bei diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
zwischen der Eingangskammer 32 und der volumetrischen, variablen Kammer 38 par
allel zur Öffnung 36 zur Verbindung der Eingangskammer 32 mit der volumetrischen,
variablen Kammer 38 im Ventilkörper 53 des Einwegventils 34 angebracht, so daß das
Bremspedal 11 schnell in seine Anfangsposition zurückkehrt, da der im Durchmesser
größere Verbindungsdurchlaß 48 als die Öffnung 36 die Eingangskammer 32 mit der
volumetrischen, variablen Kammer 38 verbindet, wenn das Bremspedal 11 losgelassen
wird. Dadurch beschleunigt sich der Rückfluß des Fluids, das veranlaßt wurde, von der
Eingangskammer 32 in die volumetrische, variable Kammer 38 zu fließen.
Die Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung bei dem erfindungsgemäßen Steuersy
stem für eine Fahrzeugbremse veranlaßt die Annahme und die Aufnahme des vom
Hauptzylinder ausgegebenen Fluiddrucks durch die Eingangskammer und die volume
trische, variable Kammer als Antwort auf den Bremsvorgang und ruft gleichzeitig ein
varteilhaftes Bremsgefühl hervor, indem in geeigneter Weise eine Gegenkraft auf das
Bremspedal als Bremsbetätigungsmittel geleitet wird, und die Druckkraft der Feder zum
Drücken des Kolbens in die volumetrische, variable Kammer verwendet wird.
Die Fluiddruckdifferenz zwischen der Eingangskammer und der volumetrischen, varia
blen Kammer zeigt bei einer langsamen Bremsung in der normalen Bremsbetriebsart
eine im wesentlichen konstante, charakteristische Kurve vom Anfangszustand bis zum
Endzustand des Bremsvorganges. Dagegen weist bei einer plötzlichen Bremsung in der
plötzlichen oder panikartigen Bremsbetriebsart die Fluiddruckdifferenz dazwischen eine
Zunahme auf, die beim Anfangszustand des Bremsvorganges stark ansteigt, aber im
Endzustand eine konstante, charakteristische Kurve zeigt. Diese Tendenz ist selbst
dann unverändert, wenn ein weiblicher Fahrer mit einer schwachen Tretkraft die Brem
sen betätigt. Ob oder ob nicht die Fluiddruckdifferenz eine derartige im Anfangszustand
des Bremsvorgangs stark ansteigende Zunahme aufweist, kann durch einen Vergleich
der Größen der Fluiddruckdifferenz genau bestimmt werden, falls die Fluiddruckdifferenz
den Schwellenwert überschreitet, wobei zuvor ein geeigneter Schwellenwert eingestellt
wurde. Des weiteren beinhaltet das Berechnungsverfahren der Fluiddruckdifferenz und
der Vergleich der Größen der Fluiddruckdifferenz und des Schwellenwerts keine Diffe
rentiation, sondern nur Additionen und Subtraktionen. Das zum Zeitpunkt der Betätigung
der Bremsen durch den Fahrer beim Stand der Technik hinzugefügte Rauschen wird nie
verstärkt.
Daher ist es möglich, im Anfangszustand, in dem der Bremsvorgang beginnt, genau und
schnell festzustellen, ob der Bremsvorgang beispielsweise eine langsame Bremsung,
wie beispielsweise eine normale Bremsung, oder eine plötzliche oder Panikbremsung
darstellt, indem die Werte der Druckdifferenz und des vorbestimmten Schwellenwerts
verglichen werden. Dann kann eine jede elektrisch angetriebene Bremseneinheit in ge
eigneter Weise mit hervorragendem Antwortverhalten betätigt werden, wie es der Fah
rer fordert, indem die Zufuhr von elektrischer Energie an die elektrische Verstelleinrich
tung in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des ersten oder zweiten Drucksensors
als einem Parameter eingestellt wird, der repräsentativ für die Stärke der Bremsbetäti
gungskraft des Fahrers ist.
Die Zufuhr von elektrischer Leistung an die elektrische Verstelleinrichtung wird derart
gesteuert, daß eine maximale Bremskraft bei einer plötzlichen Bremsung in der Be
triebsart für eine plötzliche oder panikartige Bremsung erzeugt wird, wenn die Fluid
druckdifferenz den Schwellenwert überschreitet. Daher kann eine ausreichende und
notwendige Bremskraft, die eine zu schwache Bremsbetätigungskraft ausgleicht, in kor
rekter Weise selbst dann erzeugt werden, wenn ein weiblicher Fahrer mit einer schwa
chen Kraft auf das Bremspedal steigt, wodurch eine Gefahr aufgrund einer zu geringen
Betätigungskraft vermieden werden kann.
Des weiteren sind die Werte, die von den ersten und zweiten Drucksensoren erfaßt
sind, in der normalen Bremsbetriebsart einander im wesentlichen gleich, bei der die
Druckdifferenz den Schwellenwert nicht überschreitet und sich beide mit dem als Ant
wort auf den Bremsvorgang erzeugten Fluiddruck ändern. Die Druckdifferenz ist als ein
Parameter verwendbar, der die Stärke der Bremsbetätigungskraft genau wiedergibt.
Folglich schaltet die Steuereinheit die Steuerbetriebsart in die Betriebsart für eine nor
male Bremsung um, wenn die Druckdifferenz den Schwellenwert nicht überschreitet,
und steuert die Zufuhr von elektrischer Energie an die elektrische Verstelleinrichtung,
basierend auf dem von dem ersten oder zweiten Drucksensor erfaßten Fluiddruck, so
daß die durch die Bremseinheit erzeugte Bremskraft einem Wert entspricht, der dem in
die Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung eingeleiteten Fluiddruck im Hauptzylinder
entspricht. Dann kann eine geeignete Bremskraft, die der Bremsbetätigungskraft ent
spricht, wie im Falle einer direkten Betätigung der Bremseinheit mit dem vom Hauptzy
linder ausgegebenen Fluiddruck in der normalen Bremsbetriebsart erzeugt werden, wo
bei die Druckdifferenz den Schwellenwert nicht überschreitet.
Wie oben erläutert, hält die Steuereinheit in der Erfassungseinheit für die Bremsbetäti
gung gemäß der vorliegenden Erfindung das elektromagnetische Ventil für den An
triebsabschnitt und außerdem das elektromagnetische Ventil für den Sensor, wenn das
elektrische System normal arbeitet, veranlaßt die Aufnahme des vom Hauptzylinder er
zeugten Hydraulikdruckes durch die Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung und
steuert den Betrieb der elektrischen Verstelleinrichtung der Bremseinheit in Abhängig
keit vom Signal, das von der Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung ausgegeben
wurde, wodurch die Bremseinheit ihre vorbestimmte Funktion ausführt.
Des weiteren fließt bei der Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung das unter Druck
stehende Fluid in der Eingangskammer über die Öffnung in die volumetrische, variable
Kammer, da das Fluid in der Eingangskammer aufgrund des Einleitens des Fluiddruc
kes im Hauptzylinder beim langsamen Bremsen langsam unter Druck gesetzt wird, wäh
rend langsam auf das Bremspedal getreten und keine starke Druckdifferenz zwischen
der Eingangskammer und der volumetrischen, variablen Kammer erzeugt wird.
Wenn bei einem plötzlichen Bremsen plötzlich auf das Bremspedal getreten wird, wird
der Durchfluß der Öffnung verzögert, da das Fluid in der Eingangskammer aufgrund der
Einleitung des Fluiddruckes im Hauptzylinder plötzlich langsam unter Druck gesetzt wird.
Der Fluiddruck in der volumetrischen, variablen Kammer steigt allmählich, wohingegen
der Fluiddruck in der Eingangskammer stark ansteigt. Dies resultiert in einer starken
Druckdifferenz zwischen der Eingangskammer und der volumetrischen, variablen Kam
mer.
Mit anderen Worten ist die Druckdifferenz zwischen der Eingangskammer und der vo
lumetrischen, variablen Kammer eine Information, die den Betätigungszustand des
Bremspedals seitens des Fahrers korrekt wiedergibt. Daher kann die Bremsenbetäti
gung, die vom Fahrer gefordert wird, bestimmt werden, indem die Druckdifferenz zwi
schen der Eingangskammer und der volumetrischen, variablen Kammer, basierend auf
den von den ersten und zweiten Drucksensoren erfaßten Werten bestimmt wird.
Daher wird auch kein Filterverfahren zur Rauschunterdrückung benötigt und der Erfas
sungsvorgang wird aufgrund des fehlenden Filterverfahrens nicht verzögert. Der Zu
stand der Bremsbetätigung wird genau und schnell erfaßt, so daß die motorgetriebene
Bremseinheit auf geeignete Weise mit hervorragendem Antwortverhalten betätigt wer
den kann.
Wenn ein Fehler oder ein Versagen des elektrischen Systems auftritt, hält die Steuer
einheit des weiteren das elektromagnetische Ventil für den Sensor geschlossen und das
elektromagnetische Ventil für den Antriebsabschnitt offen, um auf diese Weise die
Bremseinheit hydraulisch zu betreiben, indem der vom Hauptzylinder erzeugte Hydrau
likdruck als Antwort auf den Bremsvorgang dem hydraulischen Antriebsabschnitt der
Bremseinheit zugeleitet wird.
Folglich kann ein geeigneter Betrieb der Bremseinheit als Antwort auf die Bremsbetäti
gung selbst bei einem Versagen oder einem Fehler des elektrischen Systems sicherge
stellt werden, was die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Bremsvorganges verbessert.
Claims (3)
1. Steuersystem für eine Fahrzeugbremse, umfassend: einen Hauptzylinder zum
Erzeugen eines Fluiddruck als Antwort auf eine Bremsbetätigung, Bremseinhei
ten, die jeweils durch elektrische Verstelleinrichtungen betätigt sind, eine Erfas
sungseinheit für die Bremsbetätigung zum Erfassen eines Zustands der Brems
betätigung anhand des vom Hauptzylinder ausgegebenen Fluiddrucks und zum
Ausgeben eines Signals entsprechend dem Zustand der Bremsbetätigung, und
eine Steuereinheit zum Steuern der von einer jeden Bremseinheit ausgegebenen
Bremskraft durch Betätigen der elektrischen Verstelleinrichtung entsprechend
dem Ausgangssignal der Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung,
wobei die Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung eine Eingangskammer auf weist, in die der Fluiddruck im Hauptzylinder eingeleitet ist, eine volumetrische, variable Kammer, die mit der Eingangskammer über eine Öffnung verbunden ist, einem in der volumetrischen, variablen Kammer gleitenden Kolben, eine Feder zum Drücken des Kolbens in Richtung einer Verringerung des Volumens der vo lumetrischen, Variablen Kammer, einen ersten und einen zweiten Drucksensor zum jeweiligen Erfassen des Fluiddrucks in der Eingangskammer und des Fluid drucks in der volumetrischen, variablen Kammer, und
wobei ferner die Steuereinheit zum Umschalten zwischen Steuerbetriebsarten entsprechend einer basierend auf den Ausgangssignalen der ersten und zweiten Drucksensoren berechneten Druckdifferenz zwischen einer Eingangskammer und der volumetrischen, variablen Kammer verwendet wird, die Steuerbetriebsart auf eine plötzliche Bremsbetriebsart umschaltet, wenn die Druckdifferenz einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, um die Betriebsart für die plötzliche Bremsung mit der Steuerbetriebsart zu vergleichen, wenn der Fluiddruck den Schwellenwert nicht überschreitet, und die Zufuhr von elektrischer Energie an je de elektrische Verstelleinrichtung steuert, so daß die von der Bremseinheit er zeugte Bremskraft erhöht ist.
wobei die Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung eine Eingangskammer auf weist, in die der Fluiddruck im Hauptzylinder eingeleitet ist, eine volumetrische, variable Kammer, die mit der Eingangskammer über eine Öffnung verbunden ist, einem in der volumetrischen, variablen Kammer gleitenden Kolben, eine Feder zum Drücken des Kolbens in Richtung einer Verringerung des Volumens der vo lumetrischen, Variablen Kammer, einen ersten und einen zweiten Drucksensor zum jeweiligen Erfassen des Fluiddrucks in der Eingangskammer und des Fluid drucks in der volumetrischen, variablen Kammer, und
wobei ferner die Steuereinheit zum Umschalten zwischen Steuerbetriebsarten entsprechend einer basierend auf den Ausgangssignalen der ersten und zweiten Drucksensoren berechneten Druckdifferenz zwischen einer Eingangskammer und der volumetrischen, variablen Kammer verwendet wird, die Steuerbetriebsart auf eine plötzliche Bremsbetriebsart umschaltet, wenn die Druckdifferenz einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, um die Betriebsart für die plötzliche Bremsung mit der Steuerbetriebsart zu vergleichen, wenn der Fluiddruck den Schwellenwert nicht überschreitet, und die Zufuhr von elektrischer Energie an je de elektrische Verstelleinrichtung steuert, so daß die von der Bremseinheit er zeugte Bremskraft erhöht ist.
2. Steuersystem für eine Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, wobei die Steuerein
heit die Steuerbetriebsart in eine normale Bremsbetriebsart umschaltet, wenn die
Druckdifferenz den Schwellenwert nicht überschreitet, und die Zufuhr von elektri
scher Energie an jede elektrische Verstelleinrichtung basierend auf dem von ei
nem der ersten und zweiten Drucksensoren erfaßten Fluiddruck steuert, so daß
die von der Bremseinheit erzeugte Bremskraft dem vom Hauptzylinder in die Er
fassungseinrichtung für die Bremsbetätigung eingeleiteten Fluiddruck entspricht.
3. Steuersystem für eine Fahrzeugbremse, umfassend: einen Hauptzylinder zum
Erzeugen eines Fluiddrucks als Antwort auf eine Bremsbetätigung, hydraulisch
oder elektrisch angetriebene Bremseinheiten, die jeweils mit ölhydraulischen An
triebsabschnitten als Antriebsquellen und elektrischen Verstelleinrichtungen ver
sehen sind, und eine Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung zum Erfassen
eines Zustands der Bremsbetätigung anhand des vom Hauptzylinder ausgege
benen Fluiddrucks und zum Ausgeben eines Signals entsprechend dem Zustand
der Bremsbetätigung, elektromagnetischen Ventilen für Sensoren, die zum je
weils Öffnen und Schließen von hydraulischen Durchlässen verwendet werden,
um den vom Hauptzylinder ausgegebenen Hydraulikdruck einzuleiten, und elek
tromagnetische Ventile für die Antriebsabschnitte, die zum jeweiligen Öffnen und
Schließen von hydraulischen Durchlässen verwendet werden, um den vom
Hauptzylinder ausgegebenen Hydraulikdruck einzuleiten, sowie eine Steuerein
heit zum Steuern der Betätigung der Bremseinheiten, der elektromagnetischen
Ventile für die Sensoren und der elektromagnetischen Ventile für die Antriebsab
schnitte,
wobei die Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung eine Eingangskammer auf weist, in die der Fluiddruck im Hauptzylinder eingeleitet ist, eine volumetrische, variable Kammer, die mit der Eingangskammer über eine Öffnung verbunden ist, einen Kolben, der in der volumetrischen, variablen Kammer gleitet, eine Feder zum Drücken des Kalbens in Richtung einer Verringerung des Volumens der vo lumetrischen, variablen Kammer, einen ersten und zweiten Drucksensor zum je weiligen Erfassen des Fluiddrucks in der Eingangskammer und des Fluiddrucks in der volumetrischen, variablen Kammer, und
wobei ferner die Steuereinheit zur Steuerung der elektrischen Verstelleinrichtung bei einem Empfang von Signalen der ersten und zweiten Drucksensoren ver wendet wird.
wobei die Erfassungseinheit für die Bremsbetätigung eine Eingangskammer auf weist, in die der Fluiddruck im Hauptzylinder eingeleitet ist, eine volumetrische, variable Kammer, die mit der Eingangskammer über eine Öffnung verbunden ist, einen Kolben, der in der volumetrischen, variablen Kammer gleitet, eine Feder zum Drücken des Kalbens in Richtung einer Verringerung des Volumens der vo lumetrischen, variablen Kammer, einen ersten und zweiten Drucksensor zum je weiligen Erfassen des Fluiddrucks in der Eingangskammer und des Fluiddrucks in der volumetrischen, variablen Kammer, und
wobei ferner die Steuereinheit zur Steuerung der elektrischen Verstelleinrichtung bei einem Empfang von Signalen der ersten und zweiten Drucksensoren ver wendet wird.
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