JP2012081957A - 車両用ブレーキシステムおよび車両用ブレーキシステムの作動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価なばね装置を利用したブレーキ・バイ・ワイヤ式ブレーキシステム。
【解決手段】車両用ブレーキシステムおよび車両用ブレーキシステムの作動方法において、ばね装置２０を介して入力ピストン１６をブレーキ操作素子１０に配置し、ゼロに等しくない操作距離だけ最小操作距離でブレーキ操作素子１０が操作された場合にばね装置２０を変形可能であり、操作距離だけ変位されたブレーキ操作素子１０から出力ピストン１２への運転手ブレーキ力Ｆｂの伝達が抑制され；ゼロに等しくない操作距離だけ最小操作距離でブレーキ操作素子１０が操作された場合に、出力ピストン１２が第１ブレーキブースタ２２によって、ピストン・シリンダユニット内の内圧が上昇可能となるように変位可能である。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、車両用ブレーキシステムおよび車両用ブレーキシステムの作動方法に関する。

電動車両およびハイブリッド車両は、回生ブレーキ用に設計されたブレーキシステムを備え、このブレーキシステムは、回生ブレーキで発電機として作動される電動モータを有する。回生ブレーキで獲得した電気エネルギーは、中間蓄積後に、好ましくは車両を加速するために使用される。このように、従来の車両が走行時に頻繁にブレーキをかけた場合に生じる損失出力、電動車両またはハイブリッド車両のエネルギー消費、および有害物質排出が低減可能である。

もちろん、電動モータ、例えば電動式駆動モータの発電機として作動するには、一般に車両の規定された最低速度が前提となる。したがって、回生ブレーキシステムは、それまで走行していた車両が停止状態となるまで、発電による制動モーメントを車両ホイールに加えることができない状態にある場合が多い。それ故、ハイブリッド車両は回生作動する電動モータに加えてさらに液圧ブレーキシステムを備えていることが多く、液圧ブレーキシステムによって、少なくとも低速領域では無くなる回生ブレーキのブレーキ効果を補償することができる。この場合、完全に電気式のエネルギー蓄積機であっても回生ブレーキが制動モーメントをホイールに加えない場合には、液圧ブレーキシステムを介して全ての制動モーメントを調達することができる。

また高い回生度を達成するためにできるだけ低い液圧制動力をホイールに加えることが望ましい状況もある。例えば、切換動作後に遮断された発電機が回生ブレーキとして作動されることが多く、中間蓄積器の確実な充電および高いエネルギー節約を補償する。

一般に、運転手は、回生ブレーキの作動または非作動とは無関係に、自分が行ったブレーキ操作素子の操作、例えばブレーキペダル操作に相当する車両の総制動モーメントを好む。それ故、電動車両またはハイブリッド車両には、望ましい総制動モーメントが保持されるように液圧ブレーキシステムの制動モーメントを回生ブレーキの現在の制動モーメントに適合させる自動装置を備えたものもある。したがって、運転手は自らブレーキ操作素子を相応に操作して液圧ブレーキシステムの制動モーメントを回生ブレーキの現在の制動モーメントに適合させることによって遅延制御装置の役目を引き受ける必要はない。例えば、このような自動装置は、ブレーキ・バイ・ワイヤ式ブレーキシステム、特にＥＨＢシステムである。しかしながら、手間のかかる電子装置、機械装置および液圧装置により、ブレーキ・バイ・ワイヤ式ブレーキシステムは、比較的高価である。

ドイツ国特許出願公開第１０２００９０２６９６０号明細書には、ハイブリッド車両のブレーキ操作を制御するための方法が開示されている。このために使用されるブレーキシステムは、有利にはブレーキペダルとマスターブレーキシリンダのピストンとの間に余裕距離を有している。この余裕距離内でブレーキブースタによって運転手のブレーキ操作に対抗する力がブレーキペダルに加えられる。このように、ブレーキペダルの解除は運転手にはブレーキ操作時に知覚できないようになっており、同時にハイブリッド車両の発電機は車両バッテリ充填のために使用することができる。発電機のブレーキ効果が、運転手によるブレーキペダルの操作に相当するブレーキ効果として十分でない場合には、ブレーキシステムの少なくとも１つの遮断弁の閉鎖および／または少なくとも１つの液圧ポンプの作動によって、液圧ブレーキ圧がホイールブレーキシリンダ内に形成されるように試みられる。

ドイツ国特許出願公開第１０２００９０２６９６０号明細書

本発明は、請求項１に記載の特徴を有する車両のためのブレーキシステムおよび請求項１１に記載の特徴を有する車両のブレーキシステムの作動方法を提案する。

本発明は、「余裕距離」を設けるために安価なばね装置を利用することを可能にし、ばね装置は、同時に力シミュレータ（ペダルシミュレータ、ペダル距離シミュレータ）として使用することができる。構成された「余裕距離」により、最低操作距離だけブレーキ操作素子、例えばブレーキペダルを操作しても、ピストン・シリンダユニット内に提供される内圧を増大させるために運転手がピストン・シリンダユニット内に直接にブレーキをかけることにはならない。したがって、ブレーキ操作素子をこのように操作した場合に、運転手側で希望するブレーキ要求を不都合に超過することなしに、電気式および／または磁気式（液圧式ではない）ブレーキ装置によって、特に回生ブレーキ装置、例えば発電機によって車両の制動を行うことができる。したがって、車両バッテリを充填するために発電機を使用することにより、車両の強すぎる制動が引き起こされることはなく、それ故、運転手には知覚不能である。同時に、ばね装置によって反作用を生成することができ、運転手は習慣的なブレーキ感覚を知覚する。これにより、本発明は、運転手にとって快適なブレーキ感覚（ペダル感覚）を実現するための安価な可能性を保障する。しかしながら、回生ブレーキ装置は、本発明で使用することのできる電気式および／または磁気式ブレーキ装置の可能な一例にすぎない。例えば、電気式および／または磁気式ブレーキ装置はパーキングブレーキを備えていてもよい。

本発明の別の利点は、運転手がブレーキ操作素子を少なくとも最小操作距離だけ操作することにより、ばね装置によって設けられた「余裕距離」を容易に埋めることができることである。したがって、運転手は予想可能な力を加えることによって、ピストン・シリンダユニット、例えば主ブレーキシリンダ内に直接にブレーキをかけることができる。

ブレーキブースタに対してばね装置の重要な利点は、ばね装置はエネルギーの準備を必要としないことである。同様にばね装置の所要スペースは比較的小さい。

さらに本発明では運転手ブレーキ力の伝達が阻止された場合に発電機・制動モーメントに対して補足的または代替的に液圧ブレーキモーメントを形成するために第１ブレーキブースタを使用することができる。したがって、例えば低すぎる発電機・制動モーメントは、第１ブレーキブースタによって液圧制動モーメントを形成することによって補償することができ、これにより、望ましい総制動モーメントが、好ましくは運転手によるブレーキ操作素子の操作に対応して保持される。同様に、発電機の使用が有利ではない状況では、発電機・制動モーメントの代わりに第１ブレーキブースタによって液圧制動モーメントを形成することができる。本発明では、このような状況で液圧制動モーメントを形成するために遮断弁を閉鎖し、および／または液圧ブレーキシステムのポンプを作動することは不可欠ではない。このことは、液圧制動モーメントの形成が比較的迅速に、容易に実施可能であるとう利点に結びついている。とりわけ、液圧制動モーメントを形成するために液圧ブレーキシステムの構成素子を特別に使用することは不要なので、ここで説明したブレーキシステムは、多数のブレーキ回路または異なる種類の液圧ブレーキ回路素子を備えていてもよい。これにより、ここで説明したブレーキシステムでは液圧素子との代替が容易になる。

本発明のさらなる特徴および利点を以下に図面に基づき説明する。

ブレーキシステムの第１実施形態を異なる作動モードで示す概略図である。 ブレーキシステムの第１実施形態を異なる作動モードで示す概略図である。 ブレーキシステムの第１実施形態を異なる作動モードで示す概略図である。 ブレーキシステムの第１実施形態を異なる作動モードで示す概略図である。 ブレーキシステムの第２実施形態を異なる作動モードで示す概略図である。 ブレーキシステムの第２実施形態を異なる作動モードで示す概略図である。 ブレーキシステムの第２実施形態を異なる作動モードで示す概略図である。 ブレーキシステムの第２実施形態を異なる作動モードで示す概略図である。 車両用ブレーキシステムの作動方法における一実施形態を示すフロー図である。

図１Ａ〜図１Ｄは、ブレーキシステムの第１実施形態を異なる作動モードで示す概略図である。

図１Ａ〜図１Ｄに部分的にのみ示すブレーキシステムは、ブレーキペダルとして構成したブレーキ操作素子１０を備える。しかしながら、ここで説明するブレーキシステムはブレーキ操作素子１０をブレーキペダルとして構成することに限定されない。ブレーキペダルに対して代替的または補足的に、ブレーキシステムは、例えば手動で操作するために構成されたブレーキ操作素子１０を備えていてもよい。

ブレーキ操作素子１０を備える車両を制動するために、ブレーキシステムは、少なくとも１つのピストン・シリンダユニットを有する液圧ブレーキ装置（図示しない）を備える。ピストン・シリンダユニットには出力ピストン１２が配置されており、出力ピストン１２を変位方向１４に変位することにより、ピストン・シリンダユニット内の内圧を上昇させることができる。例えば、このために出力ピストン１２は変位方向１４に沿って少なくとも部分的にピストン・シリンダユニット内に変位可能である。好ましくは、ピストン・シリンダユニットはマスターブレーキシリンダ、例えばダンデム・マスターブレーキシリンダである。しかしながら、ここに概略的に示したブレーキシステムは、ピストン・シリンダユニットに出力ピストン１２を直接に配置したもの、またはピストン・シリンダユニット内に少なくとも部分的に配置したものに限定されない。

ブレーキシステムの液圧ブレーキ装置（図示しない）は、少なくとも１つのホイールブレーキシリンダを有するブレーキ回路を備えていてもよい。ホイールブレーキシリンダはピストン・シリンダユニットに液圧式に接続されおり、ピストン・シリンダユニット内の内圧上昇によってホイールブレーキシリンダに対応した車両ホイールに少なくとも液圧制動モーメントを加えることができる。ここで説明するブレーキシステムは、少なくとも１つのブレーキ回路の所定の構成および／または所定のタイプのホイールブレーキシリンダに限定されない。特に、液圧素子を有する少なくとも１つのブレーキ回路の設置に際しては無制限の選択自由度がある。このために、II型配管方式またはＸ型配管方式のために設計することもできる少なくとも１つのブレーキ回路についてはさらに詳述しない。

ブレーキシステムは入力ピストン１６を備え、入力ピストンは、少なくとも１つの規定された最低操作距離だけ変位されたブレーキ操作素子１０によって出発位置から変位可能である。出発位置とは、ブレーキ操作素子１０の非操作状態、すなわち、運転手ブレーキ力Ｆｂがゼロである場合の入力ピストン１６の位置である。変位された入力ピストン１６によって、運転手ブレーキ力Ｆｂは出力ピストン１２に伝達可能であり、出力ピストン１２は変位され、変位された出力ピストン１２によってピストン・シリンダユニット内の内圧は上昇可能である。入力ピストン１６から出力ピストン１２への運転手ブレーキ力Ｆｂの伝達は、例えば、入力ピストン１６と出力ピストン１２との間に位置する反応ディスク１８によって行うことができる。例えば、入力ピストン１６は、反応ディスク１８におけるブレーキ操作素子１０に向いた側に接触し、出力ピストン１２は、反応ディスク１８におけるブレーキ操作素子１０に向いていない側に配置されている。しかしながら、反応ディスク１８は出力ピストン１２と入力ピストン１６との間で使用可能な弾性的な力伝達素子の一例にすぎない。同様に、ここで説明したブレーキ装置は、このような弾性的な力伝達素子を備えていることに限定されない。

ブレーキシステムはばね装置２０を備え、ばね装置２０を介して入力ピストン１６はブレーキ操作素子１０に配置されているか、もしくは、ブレーキ操作素子に結合されている。ばね装置２０は、ブレーキ操作素子１０と入力ピストン１６との間に配置されており、これにより、ばね装置２０は、ブレーキ操作素子１０を操作した場合にゼロに等しくない操作距離だけ最低操作距離で変形可能であり、操作距離だけ変位されたブレーキ操作素子１０から出力ピストン１２へ運転手ブレーキ力が伝達されることが阻止される。このことは、例えば、出力位置に入力ピストン１６が位置していることにより、操作距離だけ変位されたブレーキ操作素子１０から出力ピストン１２へ運転手ブレーキ力が伝達されることが阻止されるようにばね装置２０を設計することによって実施可能である。換言すれば、ばね装置２０は、ゼロに等しくない操作距離だけ、しかしながら最低操作距離で、ブレーキ操作素子１０を変位させた場合に入力ピストン１６が出発位置に留まり、したがって、出力ピストン１２が、変位された入力ピストン１６によって変位方向１４に共に変位されることがないように圧縮可能である。

したがって、ばね装置２０は「余裕距離」を確保し、余裕距離内では、出力ピストン１６への運転手ブレーキ力Ｆｂが伝達されること、ひいては内圧を上昇させるためにピストン・シリンダユニットへ運転手が直接的にブレーキをかけることが防止される。さらに換言すれば、ブレーキ操作素子１０は、運転手ブレーキ力Ｆｂが出力ピストン１６に伝達されることなしに「余裕距離」だけ変位可能であり、したがって、ブレーキ操作素子１０が変位される間にピストン・シリンダユニット内の内圧の上昇は「余裕距離」分だけ阻止／防止される。この「余裕距離」は、運転手が比較的小さい力を加えることにより克服可能であり、したがって運転手は、予想可能な力加減でピストン・シリンダユニット内にブレーキをかける可能性を有している。これにより、運転手は、例えばエネルギー供給の中断によりブレーキシステムの電気素子の機能が損なわれた場合にもなおピストン・シリンダユニットに直接的にブレーキをかけることによって車両を制動するための液圧制動モーメントをトリガ／誘起することができる。

さらに、変形可能なばね装置２０は、ばね装置２０の変形／圧縮がブレーキ操作素子１０の操作に対して認識可能な反作用をもたらすように構成されている。したがって、運転手は、ブレーキ操作素子１０がゼロに等しくない操作距離だけ最小操作距離で変位された場合に、出力ピストン１２がピストン・シリンダユニットに対して共に変位されないにもかかわらず、操作感覚／ブレーキ感覚（ペダル感覚）を有する。ばね装置２０によって操作されたブレーキ操作素子１０に加えられるペダル反作用／戻し力は、運転手にとってブレーキ操作素子１０の改善された操作快適性を確保する。特にばね装置２０は、運転手にとっては習慣的な操作感覚／ブレーキ感覚（ペダル感覚）に相当する力・距離ばね定数（特性線）を有している。有利な実施形態では、ばね装置２０は、ブレーキペダルの力・距離定数に相当する力・距離ばね定数（特性線）を有している。ばね装置２０のさらなる利点について以下に詳述する。

ブレーキシステムは、とりわけ少なくとも１つの第１ブレーキブースタ２２を有し、このブレーキブースタ２２により少なくともブレーキ操作素子１０をゼロに等しくない最小操作距離だけ最小操作距離で操作した場合に、ピストン・シリンダユニット内の内圧が上昇可能となるように出力ピストン１２を変位することができる。出力ピストン１２が運転手ブレーキ力Ｆｂの伝達によってではなく入力ピストン１６によって変位される状況では、ピストン・シリンダユニット内の内圧を第１ブレーキブースタ２２によって上昇させる可能性が生じる。ピストン・シリンダユニット内の内圧を上昇させ、少なくとも１つの液圧ブレーキモーメントを形成するための有利な使用可能性を以下にさらに詳述する。

第１ブレーキブースタ２２によるピストン・シリンダユニット内の内圧上昇は、比較的容易に実施可能であることを指摘しておく。特にこのような上昇は一般に液圧ブレーキ回路の少なくとも１つのポンプを作動することによってホイールブレーキシリンダの液圧制動モーメントを形成するよりも迅速に実施可能である。

第１ブレーキブースタは、例えばモータ２４を備えていてもよい。このモータ２４によって、支持ピストン２６は入力ピストン１６に依存して変位可能である。支持ピストン２６は、例えば、反応ディスク１８におけるブレーキ操作素子１０に向いた側に接触することができる。特に入力ピストン１６は少なくとも部分的に支持ピストン２６の中空スペース内に延在している。

ブレーキブースタ２２と出力ピストン１２との間で力を伝達するための接触は、支持ピストン２６および／または反応ディスク１８を介して行われなくてもよいことを指摘しておく。上記のようにブレーキシステムが反応ディスク１８および支持ピストン２６を装備していることは、例示的なものとしてのみ理解されたい。さらに、ブレーキシステムは、構成素子１２，１６および／または構成素子２６の所定の構成に限定されない。構成素子１２，１６および／または構成素子２６の使用可能な形態は、ほぼ任意のものである。

第１ブレーキブースタ２２は電気機械式ブレーキブースタおよび／または液圧式ブレーキブースタであってよい。特に第１ブレーキブースタは、常に調整可能／制御可能なブレーキブースタとして形成してもよい。しかしながら、第１ブレーキブースタ２２は、所定の種類のブレーキブースタに限定されない。好ましくは、第１ブレーキブースタ２２は、運転手によって加えられたブレーキ操作素子１０の操作に関して測定された値、例えば測定されたブレーキ力および／または検出された制動距離を考慮して制御してもよい。例えば、第１ブレーキブースタ２２を制御するために、ブレーキ操作素子１０に加えられた運転手ブレーキ力Ｆｂに関して力センサ２８によって提供された信号を評価してもよい。これに対して代替的または補足的に、第１ブレーキブースタの制御は、支持ピストン２６に対して入力ピストン１６を変位した差分距離を考慮して実施してもよい。このような差分距離は、距離センサ３０によって測定することもできる。例えば、距離センサ３０は、磁気センサ、特にホールセンサであってもよい。しかしながら、センサ２８および３０には、他の多数のセンサタイプを使用することもできる。同様に上記ブレーキシステムが、センサ２８および３０を備えていることは限定的ではない。

随意に、ブレーキシステムに第２ブレーキブースタ３２を設けてもよい。しかしながら、特にばね装置２０がブレーキ操作素子１０の好ましい（標準的な）特性線に対応した力・距離・ばね特性を有している場合には、第２ブレーキブースタ３２を設けなくてもよい。この場合、運転手の操作感覚／ブレーキ感覚（ペダル感覚）を改善するために第２ブレーキブースタを使用することは不可欠ではない。

第２ブレーキブースタ３２は電気機械式ブレーキブースタおよび／または液圧式ブレーキブースタであってもよい。同様に、第２ブレーキブースタ３２は常に調整可能／制御可能なブレーキブースタとして形成してもよい。第２ブレーキブースタ３２は、力伝達素子／連結素子３６を介して入力ロッド１６に接続されたモータ３４を有していてもよい。２つのブレーキブースタ２２および３２には、同一の基礎構造を有するモデルを使用してもよい。これにより、ブレーキシステムのための製造コストが減じられる。

力伝達素子３６は、第２ブレーキブースタ３２が入力ロッド１６に接続されている形で設計してもよい。ブレーキシステムに２つのブレーキブースタ２２および３２を設けることの本質的な利点は、広範囲に同一の２つのサブシステムを使用し、これによりブレーキシステムもしくは車両の作動状態に関係した構成素子を複数回使用できることである。特に操作距離がゼロに等しくないが最小操作距離で、もしくは小さい運転手ブレーキ力Ｆｂで、第２ブレーキブースタ３２によってブレーキ感覚を極めて可変に構成することができる。第２ブレーキブースタ３２の特に有利な使用可能性をさらに詳述する。

ブレーキシステムは、有利には少なくとも１つの電気式および／または電磁式のブレーキ装置を有し、ブレーキ装置により、（液圧式ではない）ブレーキ装置・制動モーメントを少なくとも１つのホイールに加えることができる。特に有利な実施形態では、ブレーキシステムは、回生可能なブレーキシステムとして発電機（図示しない）を備える。しかしながら、ブレーキシステムの使用可能性は、以下に述べるように、発電機と協働することに限定されない。

図１Ａは、ブレーキ操作素子１０を操作していない場合（Ｆｂ＝０）のブレーキシステムを示す。この状態で、ブレーキ操作素子１０およびピストン１２，１６および２６は出発位置に位置している。この状態で、ブレーキ操作素子１０および／またはピストン１２，１６および２６は停止位置に位置していると言い換えることもできる。

図１Ｂは、ブレーキ操作素子１０を出発位置からわずかに変位した場合（Ｆｂ≠０）のブレーキシステムを示す。この場合、ブレーキ操作素子１０は操作距離×ゼロに等しくない値（ｘ≠０）だけ最小操作距離で出発位置（ｘ＝０）から変位される。ブレーキ操作素子１０の操作距離ｘは、運転手ブレーキ力Ｆｂがゼロに等しくない場合にブレーキ操作素子１０が出発位置から変位された変位距離である。特に操作距離とは、回転軸線を中心としたブレーキ操作素子１０のレバー状構成素子の回動距離および／またはブレーキ操作素子１０の並進的に変位可能な構成素子の並進距離である。

操作距離ｘが最小操作距離であるか、もしくはこのように小さい運転手ブレーキ力Ｆｂでは、運転手ブレーキ力Ｆｂによるばね装置２０の変形／圧縮によって出力ピストンにおける運転手ブレーキ力の伝達が防止／抑制される。これは、例えば、操作距離ｘだけ最小操作距離でばね装置２０を変形／圧縮するための力が、出力ピストン１６を変位するために十分な力よりも小さくなるようにばね装置２０を構成することにより実施することができる。したがって、最小操作距離は、ばね装置２０を付加的に変形／圧縮するための力が出力ピストン１６の変位に反作用する摩擦力よりも大きくなるようにばね装置２０が変形／圧縮される操作距離ｘと言い換えてもよい。

ばね装置２０の有利な構成により、従来のブレーキシステムでブレーキ操作素子１０の操作距離、ピストン・シリンダユニットで押しのけられる液圧容積およびこれにより形成される液圧制動モーメントとの間における一般に提供されている固定した関係が可変の関係により置き換えられる。このように固定した関係が可変の関係に置き換えられることは、ばね装置の有利な構成により、ブレーキ操作素子１０とピストン・シリンダユニットとの間の機械的結合の分離が実施可能となることと言い換えてもよい。このような理由から、ここに記載のブレーキシステムは、回生のために特に良好に使用することができる。

特に、操作距離ｘだけ最小操作距離でブレーキ操作素子１０を操作した場合に、ブレーキシステムは車両バッテリを充填するために特に良好に使用することができる。従来のブレーキシステムでブレーキ操作素子１０とピストン・シリンダユニットとの間に一般に設けられている固定した結合はなくなるので、このブレーキシステムの発電機は、運転手側で希望するブレーキ要求を超過することなしに、車両を制動するために使用することができる。特に、回生時に車両に加えられる総制動モーメントの目標変数は、運転手側のブレーキ操作素子１０の操作に対応して操作距離ｘを測定するための力センサ２８および／または制動距離センサによって測定／規定することができる。発電機によって加えられる発電機・制動モーメントは、この場合、測定／規定された目標変数に対応して総制動モーメントを超過しないように調整される。

発電機によって加えることのできる発電機・制動モーメントが、測定／規定された目標変数に対応して総制動モーメントを下回る場合には、第１ブレーキブースタ２４によって発電機・総制動モーメントと総制動モーメントとの差に応じて液圧制動モーメントを形成することができる。同様に、例えば車両バッテリが既に完全に充填されているために、発電機を使用することが望ましくない／不可能な場合には、第１ブレーキブースタ２４によって、目標変数に相当する液圧制動モーメントを形成してもよい。したがって、運転手は発電機の作動／非作動には気付かない。これら２つの場合に支持ピストン２６は出発位置から変位距離ｙだけ変位される。さらに入力ピストン１６と支持ピストン２６との間の差分距離ｚはゼロに等しくない。

第２ブレーキブースタ３２は、図１Ｂに基づき示した回生時に、運転手の操作感覚／ブレーキ感覚を改善するために使用することができる。このために、第２ブレーキブースタ３２によってゼロに等しくない戻し力Ｆｒがブレーキ操作素子１０に加えられる。提供された戻し力Ｆｒは、運転手の操作に対するブレーキ操作素子１０の標準的な反応が提供されるように構成してもよい。これにより、車両バッテリを充電するための発電機の作動は、運転手により規定されたブレーキ力が保持されないことによっても、ブレーキ操作素子１０の異なった動きによっても運転手には知覚可能ではない。

第２ブレーキブースタ３２によって提供された戻し力Ｆｒはばね装置２０のばね力に加えてブレーキ操作素子１０に作用するので、最大限に提供可能な戻し力Ｆｒが比較的小さい場合にも、有利な制動感覚／操作感覚が確保されている。したがって、第２ブレーキブースタ３２には、安価な、および／または所要スペースの小さいモデルを使用することができる。

ブレーキシステムは、例えば、最大限に生成可能な発電機・制動モーメントに等しい目標変数／総制動モーメントとなるまでブレーキ操作素子１０とピストン・シリンダユニットとの間の機械的結合の分離が提供されているように設計してもよい。特に、出力位置からの入力ピストン１６の変位は、０．３ｇの車両遅延に対応した総制動モーメントに等しい最小制動距離からようやく実施可能である。これは、ばね装置２０の対応した構成により簡単に実施可能である。

第２ブレーキブースタ３２が提供されている場合には、第２ブレーキブースタ３２は図１Ｂに基づいて示した回生モードにおけるシミュレータ機能に対して付加的に、他の作動モードでピストン・シリンダユニット内の内圧を上昇させるためのブレーキブースタとして使用してもよい。これについては、図１Ｃおよび図１Ｄにさらに示す。

図１Ｃは、少なくとも最小操作距離だけブレーキ操作素子１０を変位した後のブレーキシステムを示している。少なくとも最小操作距離だけブレーキ操作素子１０を変位した後、ブレーキシステムは直接ブレーキモードで制御される。この直接ブレーキモードでは、ばね装置２０が（第２ブレーキブースタ３２が提供されている場合に）ブレーキ操作素子１０と共に入力ピストン１６を変位することを許可する。ブレーキ操作素子１０と共に入力ピストン１６を出発位置から変位するロッド距離（図示しない）は、好ましくは運転手ブレーキ力Ｆｂの関数である。この場合、第１ブレーキブースタ２２は従来のように作動すること、すなわち、差分距離ｚがゼロに等しい支持力を提供することができる。換言すれば、第１ブレーキブースタ２２によって提供される支持力は、運転手ブレーキ力Ｆｂの関数である。

図１Ｄは、大きい車両遅延、例えば少なくとも０．６ｇ、特に少なくとも０．８ｇの目標車両遅延を設けるためにブレーキ操作素子を操作した場合のブレーキシステムを示す。好ましくは、ブレーキシステムは、目標車両遅延が比較的大きい場合もしくは最低操作距離よりも少なくとも限界操作距離だけ大きくブレーキ操作素子を操作した場合には、第２ブレーキブースタ３２も従来のブレーキ圧上昇のために使用することができる増幅されたブレーキモードで制御可能である。この場合、第２ブレーキブースタ３２は増幅されたブレーキモードで、ブレーキ操作素子１０によって得られたｓ付加力Ｆｚを入力ピストン１６に加えることができる。特に付加力Ｆｚは運転手ブレーキ力Ｆｂの関数であってもよく、したがって、入力ピストンのロッド距離が運転手ブレーキ力Ｆｂの関数となる。対応して、第１ブレーキブースタ２２による支持力（図示しない）は運転手ブレーキ力Ｆｂの関数であってもよく、これにより、差分距離ｚはさらにゼロに等しいままである。

上記方法ステップは、ブレーキシステムに制御装置を設けることにより実施可能であり、制御装置は、現在の作動モードに対応した力を第１ブレーキブースタ２２に（および任意に第２ブレーキブースタ３２に）加えるための制御信号を準備する。このような制御装置の構成は、個々の作動モードの説明に示唆されているので、さらに詳述しない。

図２Ａ〜図２Ｄはブレーキシステムの第２実施形態における異なる作動モードの概略図を示す。

図２Ａ〜図２Ｄに部分的に概略図として示したブレーキシステムは、既に説明した構成部材１０，１２，１６〜２６および３０〜３４を含む。これらの構成素子についてはさらに説明しない。

ブレーキ操作素子１０の操作距離ｘに関する変数を測定するためにブレーキシステムは制動距離センサ４０を備える。制動距離センサ４０は、例えば磁気センサ、特にホールセンサであってもよい。しかしながら、さらに説明するブレーキシステムがこのような制動距離センサ４０を備えていることは限定的ではない。

さらにブレーキシステムは、第２ブレーキブースタ３２と入力ピストン１６との堅固な連結部を備えていない。その代わりに、第２ブレーキブースタ３２は、ロック可能な余裕距離のための結合素子４２を介して入力ピストン１６および／またはブレーキ操作素子１０に結合可能である。結合素子４２は第１連結素子４４および第２連結素子４６を備える。第１連結素子４４の作動により入力ロッド１６と第２ブレーキブースタ３２との間の堅固な結合もしくは第２ブレーキブースタ３２と入力ロッド１６との堅固な結合がもたらされる。第２連結素子４６は第２ブレーキブースタ３２をブレーキ操作素子１０、もしくはブレーキ操作素子１０に結合された並進的に変位可能な構成素子に堅固に連結する。これにより、２つのブレーキブースタ２２および３２の間の作用結合は制御可能である。２つの連結素子４４および４６は、例えば電気式に切換可能な２つの連結部であってもよい。

図２Ａは、ブレーキ操作素子が操作されていない場合（Ｆｂ＝０）のブレーキシステムを示す。換言すれば、このような出発状態ではブレーキ操作素子１０とピストン１２，１６および２６とは停止位置に位置している。運転手制動距離ｘ、差分距離ｚおよび支持ピストン２６のロッド距離ｙはゼロに等しい。

図２Ｂは、ブレーキ操作素子１０を運転手ブレーキ力Ｆｂによってゼロに等しくない操作距離ｘだけ最小操作距離で変位した場合のブレーキシステムを示す。この作動モードでは、制動距離センサ４０によって制動距離ｘを検出し、車両に加えるべき総制動モーメントに関して目標変数を規定するために評価することができる。次いで、上述のように第１ブレーキブースタ２２によって、規定された目標変数に相当する総制動モーメントと発電機によって現在に加えられている発電機・制動モーメントとの間の差に対応した液圧制動モーメントを形成することができる。したがって、ブレーキシステムのこのような実施形態においても、運転手によって規定されたブレーキ力もしくは適宜に規定された目標変数を保持して車両バッテリの充填を行うことができる。

ブレーキ操作素子１０の操作感覚／ブレーキ感覚を改善するために第２ブレーキブースタ３２を使用することができる。あらかじめ第２連結素子４６の非作動時に結合素子４２の第１連結素子４４を作動することができ、これにより、入力ロッド１６と第２ブレーキブースタ３２との間の堅固な連結が提供されるが、第２ブレーキブースタ３２とブレーキ操作素子１０との堅固な連結は提供されない。この場合、ばね装置２０と第２ブレーキブースタ３２とによって出力ピストンへの運転手ブレーキ力Ｆｂの伝達を防止／抑制することができる。特に入力ピストン１６は、第１連結素子４４を閉鎖することによって、ブレーキ操作素子１０の操作時にゼロに等しくない操作距離だけ、しかしながら最小操作距離で出発位置に保持することができる。同時に、少なくともばね装置２０の変形によって、運転手のためにブレーキ操作素子１０の操作に対する反作用が実現可能である。ばね装置２０を適宜に構成し、および／または第２ブレーキブースタ３２によってブレーキ操作素子１０に戻し力を加えることによって、反作用をブレーキ操作素子１０の好ましい（標準的な）操作特性に適合させることができる。

図２Ｃは、例えば０．３ｇの目標車両遅延に対応する少なくとも最小操作距離分の操作距離だけブレーキ操作素子１０を変位した後のブレーキシステムを示す。有利には、最小操作距離の超過によって制御された直接制動モードは、第１連結素子４４に対して付加的に第２連結素子４６を作動することによって開始される。したがって、２つの連結素子４４および４６を共に作動した後に、入力ピストン１６とブレーキ操作素子１０との間に堅固な結合が提供される。これにより、２つの連結素子４４および４６の作動後には入力ピストン１６をブレーキ操作素子１０と共に、ひいては出力ピストン１２もブレーキ操作素子１０と共に変位することができる。これにより、２つの連結素子４４および４６の作動後に運転手による直接の制動が引き起こされる。第２ブレーキブースタ３２は、これにより提供可能な力に対する要求が低減されたことにより、第２ブレーキブースタ３２がブレーキ操作素子１０および入力ロッド１６と共に動くには小さすぎる慣性モーメントを有する場合もある。

直接制動モードでは、第１ブレーキブースタ２２は有利には従来のように作動され、第１ブレーキブースタ２２によって提供された支持力は運転手ブレーキ力Ｆｂの関数である。換言すれば、第１ブレーキブースタ２２によって差分距離ｚはゼロに調整される。同時に、運転手制動距離は、運転手にとって標準的な制動距離特性に対応するように調整することができる。

図２Ｄは、比較的大きい目標車両遅延を規定するために操作距離ｘが少なくとも限界操作距離の場合のブレーキシステムを示す。これは、例えば運転手による目標車両遅延が少なくとも０．６ｇの場合、特に目標遅延が０．８ｇの場合である。この場合、２つの連結素子４４および４６を非作動にし、２つのブレーキブースタ２２および３２を従来の作動のために制御することによって、ブレーキシステムは増幅ブレーキモードに切換可能である。この場合、第１ブレーキブースタ２２は、有利には差分距離ｚがゼロに等しくなるように制御される。有利には第２ブレーキブースタ３２は増幅ブレーキモードで作動され、したがって、制動距離ｘは運転手にとって標準的な制動距離特性に相当する。換言すれば、第２ブレーキブースタ３２によって目標車両遅延が特に大きい場合にも第１ブレーキブースタの機能を支援することができる。

上記実施形態は、第２ブレーキブースタ３２が最大限に回生による遅延を行う回生のためにペダルシミュレータとして使用可能であるという利点を確保する。付加的に２つのブレーキブースタ２２および３２は、少なくとも１つのホイールに付加的に高い液圧制動モーメントを形成するために使用することもできる。これにより、特に第２ブレーキブースタ３２を比較的小型で安価に形成することが可能となる。

ブレーキシステムの作動状態に応じて、相互に無関係に制御可能な２つのブレーキブースタ２２および３２を相互に反対方向に制御することもできる。これにより、２つのブレーキブースタ２２および３２を有するブレーキシステムは高いダイナミクスを有する。

この実施形態の別の利点は、１つのみのブレーキブースタを有する従来のブレーキシステムに比べて、２つのブレーキブースタ２２および３２のいずれか一方が故障した場合に残る機能性が高められることである。同時に、説明した全ての実施形態は、例えば電子的エネルギー供給部の損傷により２つのブレーキブースタ２２および３２が故障した場合に、ホイールブレーキシリンダに対してブレーキ操作素子１０による機械・液圧式係合が提供されている。

図３は、車両用ブレーキシステムの作動方法の一実施形態を示すフロー図を示す。

この方法は、ブレーキ操作素子と入力ピストンとばね装置とを有するブレーキシステムによって実施可能であり、入力ピストンは、ブレーキ操作素子を操作した場合に少なくとも規定された最小操作距離だけ変位され、運転手ブレーキ力はブレーキ操作素子から、変位された入力ピストンを介して出力ピストンに伝達され、これにより、ブレーキシステムのピストン・シリンダユニット内の内圧が上昇し、ばね装置は、ブレーキ操作素子を操作した場合にゼロに等しくない操作距離だけ最小操作距離で変形され、これにより、出力ピストンへの運転手ブレーキ力の伝達は抑制される。さらに、適宜なブレーキシステムは、第１ブレーキブースタと、少なくとも１つの電気式および／または磁気式ブレーキ装置、例えば発電機および／またはパーキングブレーキを備える。

方法ステップＳ１では、ゼロに等しくない操作距離だけ最低操作距離でブレーキ操作素子を操作したことが検出される。ブレーキ操作素子の操作を検出するためには、例えば力センサおよび／または距離センサを使用することができる。次いで、ブレーキ操作素子の操作を考慮して車両に加えるべき総制動モーメントに関する目標変数が規定される。

次の方法ステップＳ２では、少なくとも１つの電気式および／または磁気式ブレーキ装置が、電気式および／または磁気式ブレーキ装置のブレーキ装置・制動モーメントが少なくとも１つの車両ホイールに加えられる規定された目標変数に相当する総制動モーメント以下となるモードで制御される。好ましくは、発電機は少なくとも１つの電気式および／または磁気式ブレーキ装置として、発電機・制動モーメントがブレーキ装置・制動モーメントの少なくとも一部として少なくとも１つの車両ホイールに加えられるように制御される。したがって、ここで説明した方法は、特に車両バッテリを有利に充電するために使用可能である。

ステップＳ２の前、ステップＳ２と同時またはステップＳ２の後に実施可能な方法ステップＳ３では、第１ブレーキブースタは規定された目標変数に相当する総制動モーメントと電気式および／または磁気式ブレーキ装置の制動モーメントとの間の差を考慮して、出力ピストンが第１ブレーキブースタによって変位され、これによりピストン・シリンダユニット内の内圧が新たに設定されるように制御される。このことは、上述の利点を確保する。

例えば、発電機・制動モーメントが減少した場合、方法ステップＳ３でピストン・シリンダユニット内の内圧を上昇させることができる。したがって、車両に加えられる制動モーメントはバッテリが完全に充電された後または車両を規定された発電機使用最低速度を下回る速度に制動した後にも運転手によって規定された値に保持することができる。対応して、運転手側で希望するブレーキ要求が低減され、発電機・制動モーメントが増大した場合、方法ステップＳ３で総制動モーメントを保持するために内圧を低減することができる。したがって、内圧の新たな調整とは、希望するブレーキ要求、現在提供されている発電機・制動モーメントもしくは電気式および／または磁気式ブレーキ装置の適宜なブレーキ装置・制動モーメントへの適合である。

随意に、ゼロに等しくない操作距離だけ最小操作距離でブレーキ操作素子が操作されたことが検出された場合、付加的に第２ブレーキブースタによってブレーキ操作素子に戻し力を加えることができる。第２ブレーキブースタは、有利には最小操作距離よりも大きい少なくとも１つの規定された限界操作距離だけブレーキ操作素子を操作したことが検出された場合にも、出力ピストンに向けられた付加力を入力ピストンに加えるために使用することもできる。ゼロに等しくない操作距離だけ最小操作距離でブレーキ操作素子が操作されたことが検出された場合に入力ピストンが第２ブレーキブースタに連結されると、第２ブレーキブースタの特に有利な機能性が確保される。補足的に、最小操作距離だけブレーキ操作素子が操作されたことが検出された場合にブレーキ操作素子は付加的に第２ブレーキブースタに連結される。この後、運転手は、ピストン・シリンダユニットに直接にブレーキをかける可能性を有している。少なくとも規定された限界操作距離だけブレーキ操作素子が操作されたことが検出された場合に入力ピストンおよびブレーキ操作素子１０を第２ブレーキブースタから分離することも有利である。したがって、ばね装置を変形／圧縮するために加えられたエネルギーは、強い制動プロセスでピストン・シリンダユニット内に高い内圧を形成するために使用することができる。

上述の方法ステップは、ブレーキシステムの上記制御装置によって実施することもできる。したがって、ここでは制御装置の正確な説明はしない。

Claims (15)

1. ブレーキ操作素子（１０）と、
   該ブレーキ操作素子（１０）の操作時に少なくとも規定された最小操作距離だけ出発位置から変位可能な入力ピストン（１６）と、
   変位された前記入力ピストン（１６）を介して前記ブレーキ操作素子（１０）から運転手ブレーキ力（Ｆｂ）を伝達可能であり、ブレーキシステムのピストン・シリンダユニット内の内圧が上昇可能となるように変位可能な出力ピストン（１２）と、
   第１ブレーキブースタ（２２）と
   を有する車両用ブレーキシステムにおいて、
   ばね装置（２０）が設けられており、該ばね装置（２０）を介して前記入力ピストン（１６）が前記ブレーキ操作素子（１０）に配置されており、前記ばね装置（２０）が、ゼロに等しくない操作距離（ｘ）だけ最小操作距離で前記ブレーキ操作素子（１０）を操作した場合に変形可能であり、これにより、前記操作距離（ｘ）だけ変位された前記ブレーキ操作素子（１０）から前記出力ピストン（１２）への運転手ブレーキ力（Ｆｂ）の伝達が抑制され、
   ゼロに等しくない前記操作距離（ｘ）だけ最小操作距離で前記ブレーキ操作素子（１０）を操作した場合に、前記出力ピストン（１２）が前記第１ブレーキブースタ（２２）によって、ピストン・シリンダユニット内の内圧が上昇可能となるように変位可能であることを特徴とする、車両用ブレーキシステム。
2. 請求項１に記載のブレーキシステムにおいて、
   前記ばね装置（２０）が、ゼロに等しくない前記操作距離（ｘ）だけ最小操作距離で前記ブレーキ操作素子（１０）を操作した場合に、前記入力ピストン（１６）が前記出発位置に留まるように圧縮可能である、ブレーキシステム。
3. 請求項１または２に記載のブレーキシステムにおいて、
   前記ばね装置（２０）が、ブレーキペダルの力・距離定数に相当する力・距離ばね定数を有している、ブレーキシステム。
4. 請求項１から３までのいずれか一項に記載のブレーキシステムにおいて、
   該ブレーキシステムが、
   電気式および／または電磁式のブレーキ装置と制御装置とを備え、該制御装置が、ゼロに等しくない前記操作距離（ｘ）だけ最小操作距離で前記ブレーキ操作素子（１０）が操作されたことを検出し、
   前記ブレーキ操作素子（１０）の操作を考慮して車両に加えるべき総制動モーメントに関して目標変数を規定し、
   規定された目標変数に相当する総ブレーキモーメント以下の電気式および／または磁気式ブレーキ装置のブレーキ装置・制動モーメントを少なくとも１つの車両ホイールに加えることができるモードで少なくとも１つの電気式および／または磁気式制動装置を制御し、
   規定された目標変数に相当する総ブレーキモーメントと電気式および／または磁気式ブレーキ装置のブレーキ装置・制動モーメントとの間の差を考慮して、前記第１ブレーキブースタ（２２）によって出力ピストン（１２）が変位され、これにより、ピストン・シリンダユニット内の内圧が新たに調整されるように前記第１ブレーキブースタ（２２）を制御するように設計されていることを特徴とする、ブレーキしステム。
5. 請求項４に記載のブレーキシステムにおいて、
   該ブレーキシステムが、少なくとも１つの電気式および／または磁気式ブレーキ装置として発電機を備え、該発電機によって、発電機・制動モーメントをブレーキ装置・制動モーメントの少なくとも一部として、少なくとも１つの車両ホイールに加えることができる、ブレーキシステム。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載のブレーキシステムにおいて、
   該ブレーキシステムが第２ブレーキブースタ（３２）を備え、該第２ブレーキブースタ（３２）によって、ゼロに等しくない前記操作距離（ｘ）だけ最小操作距離で少なくとも前記ブレーキ操作素子（１０）が操作された場合に戻し力（Ｆｒ）を前記ブレーキ操作素子（１０）に加えることができ、および／または少なくとも１つの規定された限界操作距離だけ少なくとも前記ブレーキ操作素子（１０）が操作された場合に、前記出力ピストン（１２）に向けられた付加力（Ｆｚ）を前記入力ピストン（１６）に加えることができる、ブレーキシステム。
7. 請求項６に記載のブレーキシステムにおいて、
   前記第２ブレーキブースタ（３２）が、力伝達素子（３６）を介して前記入力ピストン（１６）に堅固に結合されている、ブレーキシステム。
8. 請求項６に記載のブレーキシステムにおいて、
   前記第２ブレーキブースタ（３２）が、ロック可能な余裕距離のための結合素子（４２）を介して前記入力ピストン（１６）および前記ブレーキ操作素子（１０）に結合可能である、ブレーキシステム。
9. 請求項７に記載のブレーキシステムにおいて、
   前記結合素子（４２）が、前記第２ブレーキブースタ（３２）を前記入力ピストン（１６）に連結可能な第１連結素子（４４）と、前記第２ブレーキブースタ（３２）を前記ブレーキ操作素子（１０）に連結可能な第２連結素子（４６）とを備える、ブレーキシステム。
10. 請求項９に記載のブレーキシステムにおいて、
    前記制御装置が、
    ゼロに等しくない前記操作距離（ｘ）だけ最小操作距離で前記ブレーキ操作素子（１０）が操作された場合に、前記第１連結素子（４４）を作動モードで制御し、第２連結素子（４６）を非作動モードで制御し、
    最小操作距離だけ前記ブレーキ操作素子（１０）が操作された場合に前記第１連結素子（４４）および前記第２連結素子（４６）を作動モードで制御し、
    少なくともあらかじめ規定された限界操作距離だけ前記ブレーキ操作素子（１０）を操作した場合に前記第１連結素子（４４）および前記第２連結素子（４６）を非作動モードで制御するようにさらに構成されている、ブレーキシステム。
11. ブレーキ操作素子（１０）と、
    入力ピストン（１６）であって、前記ブレーキ操作素子（１０）の操作時に少なくとも規定された最小操作距離だけ出発位置から変位され、運転手ブレーキ力（Ｆｂ）を、前記ブレーキ操作素子（１０）から、変位された前記入力ピストン（１６）を介して出力ピストン（１２）に伝達し、該出力ピストン（１２）を変位し、これによりブレーキシステムにおけるピストン・シリンダユニット内の内圧を上昇させる入力ピストン（１６）と、
    ばね装置（２０）であって、ゼロに等しくない操作距離（ｘ）だけ最小操作距離で前記ブレーキ操作素子（１０）が操作された場合に、前記操作距離（ｘ）だけ変位させた前記ブレーキ操作素子（１０）から前記出力ピストン（１２）への前記運転手ブレーキ力（Ｆｂ）の伝達が抑制されるように変形されるばね装置（２０）と、
    第１ブレーキブースタ（２２）と、
    少なくとも１つの電気式および／または磁気式ブレーキ装置と
    を有する車両用ブレーキシステムの作動方法において、
    次のステップ：
    ゼロに等しくない前記操作距離（ｘ）だけ最小操作距離で前記ブレーキ操作素子（１０）が操作されたことを検出し、前記ブレーキ操作素子（１０）の操作を考慮して、車両に加えるべき総制動モーメントに関して目標変数を規定するステップと；
    少なくとも１つの電気式および／または磁気式ブレーキ装置を、該電気式および／または磁気式ブレーキ装置のブレーキ装置・制動モーメントが少なくとも１つの車両ホイールに加えられる規定された目標変数に相当する総制動モーメント以下となるモードで制御するステップと；
    規定された目標変数に相当する総制動モーメントと前記電気式および／または磁気式ブレーキ装置のブレーキ装置・制動モーメントとの間の差を考慮して前記ブレーキブースタ（２２）を制御し、前記出力ピストン（１２）を前記第１ブレーキブースタによって変位し、これによりピストン・シリンダユニット内の内圧を新たに調整するステップとを有する、車両用ブレーキシステムの作動方法。
12. 請求項１１に記載の作動方法において、
    少なくとも１つの電気式および／または磁気式ブレーキ装置として発電機を制御し、発電機・制動モーメントをブレーキ装置・制動モーメントの少なくとも一部として少なくとも１つの車両ホイールに加える、作動方法。
13. 請求項１１または１２に記載の作動方法において、
    ゼロに等しくない前記操作距離（ｘ）だけ最小操作距離で前記ブレーキ操作素子（１０）が操作された場合に第２ブレーキブースタ（３２）によって戻し力（Ｆｒ）を前記ブレーキ操作素子（１０）に加え、および／または少なくとも１つのあらかじめ規定された限界操作距離だけ前記ブレーキ操作素子（１０）が操作された場合に、前記出力ピストン（１２）に向けられた付加力（Ｆｚ）を前記入力ピストン（１６）に加える、作動方法。
14. 請求項１３に記載の作動方法において、
    ゼロに等しくない前記操作距離（ｘ）だけ最小操作距離で少なくとも前記ブレーキ操作素子（１０）が操作された場合に、前記入力ピストン（１６）を前記第２ブレーキブースタ（３２）に連結し、最小操作距離だけ前記ブレーキ操作素子（１０）が操作された場合に前記ブレーキ操作素子（１０）を付加的に第２ブレーキブースタ（３２）に連結する、作動方法。
15. 請求項１３または１４に記載の作動方法において、
    少なくとも規定された限界操作距離だけ前記ブレーキ操作素子（１０）が操作されたことを検出した場合に前記入力ピストン（１６）および前記ブレーキ操作素子（１０）を前記第２ブレーキブースタ（３２）から分離する、作動方法。

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