DE69836301T2

DE69836301T2 - Elektrisch betätigte Bremsanlage mit Betätigungsvorrichtung eines elektrischen Bremsmotors zur Erlangung einer Beziehung zwischen Motorkraft und Bremsmoment

Info

Publication number: DE69836301T2
Application number: DE69836301T
Authority: DE
Inventors: Kenji Toyota-shi Aichi-ken Shirai; Yasunori Toyota-shi Aichi-ken Yoshino
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-07-29
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2018-06-10
Also published as: DE69836301D1; US6270172B1; EP0894685B1; EP0894685A3; US6425643B2; US20010033106A1; EP0894685A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch betätigte Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs mit einer Bremse, bei der ein Elektromotor als Antriebsquelle dient.
Eine elektrisch betätigte Bremsanlage bei einem Kraftfahrzeug umfasst im allgemeinen (a) ein Bremsen-Betätigungselement wie ein von einer Bedienungsperson (Fahrer) eines Kraftfahrzeugs betätigtes Bremspedal, (b) eine elektrische Strom- oder Spannungsquelle wie eine Batterie, (c) eine Bremse mit einem Elektromotor, der durch Zuführung von elektrischer Leistung von der elektrischen Stromquelle zur Erzeugung einer Antriebskraft zum Anpressen eines Reibungskörpers an einen mit einem Rad des Fahrzeugs in Drehung befindlichen Rotor zum Bremsen des Rades betätigbar ist, und (d) eine Steuereinrichtung, die den Betrag der dem Elektromotor von der elektrischen Stromquelle zuzuführenden elektrischen Leistung in Abhängigkeit von dem Betätigungsbetrag des Bremsen-Betätigungselements zur Steuerung einer Betätigung der Bremse bestimmt.
Der Reibungskoeffizient von Reibungskörpern wie den bei einer Bremse verwendeten Bremsklötzen oder Bremsbelägen verändert sich im allgemeinen auf Grund einer allmählichen Verschlechterung bzw. eines zunehmenden Verschleisses der Reibungskörper oder auf Grund von veränderlichen Temperatur- und/oder Feuchtigkeitsbedingungen. Außerdem weisen solche Reibungskörper unterschiedliche Werte ihres Reibungskoeffizienten auf Grund von herstellungsbedingten Abweichungen auf. Bei einer elektrisch betätigten Bremsanlage der vorstehend beschriebenen Art führt jedoch eine Veränderung des Reibungskoeffizienten der Reibungskörper zu einer Änderung der Beziehung zwischen dem Istwert der von der elektrischen Stromquelle dem Elektromotor der Bremse zugeführten elektrischen Leistung und dem Istwert des Bremsmoments, das von der Bremse tatsächlich auf das entsprechende Fahrzeugrad ausgeübt wird, d.h., die Beziehung zwischen dem Betrag der dem Motor zugeführten elektrischen Leistung und dem von der Bremse erzeugten Bremsmoment kann nicht als konstant angesehen werden.
Bei einer üblichen elektrisch betätigten Bremsanlage wird jedoch nicht die Ist-Beziehung zwischen der zugeführten elektrischen Leistung und dem von der Bremse erzeugten Bremsmoment ermittelt, sondern es findet eine vorgegebene Nennbeziehung zwischen der elektrischen Leistung und dem Bremsmoment zur Bestimmung des Betrags der dem Elektromotor in Abhängigkeit von dem Betätigungsbetrag des Bremsen-Betätigungselements zuzuführenden elektrischen Leistung Verwendung, wobei davon ausgegangen wird, dass diese Beziehung konstant bleibt. Bei einer solchen elektrisch betätigten Bremsanlage des Standes der Technik kann daher das von der Bremse aufgebrachte Bremsmoment in Relation zu dem Betätigungsbetrag des Bremsen-Betätigungselements nicht genau gesteuert bzw. geregelt werden.
Aus der US 4 658 939 A ist eine Bremsanlage bekannt, bei der eine elektrisch betätigte Bremse im Rahmen eines geschlossenen Regelkreises dahingehend geregelt wird, dass ein erfasstes Ist-Bremsmoment mit einem von einem Bremsen-Betätigungselement vorgegebenen Sollwert übereinstimmt. Hierbei wird ein Elektromotor der elektrisch betätigten Bremse durch Rückkopplung dahingehend geregelt, dass das von Sensoren erfasste Ist-Bremsmoment mit dem der aufgebrachten Bremspedal-Betätigungskraft entsprechenden und den Sollwert repräsentierenden Ausgangssignal eines ohmschen Widerstands übereinstimmt.
Weiterhin ist aus der EP 0 486 281 A eine elektrisch betätigte Bremsanlage bekannt, bei der ein Elektromotor im geschlossenen Regelkreis dahingehend geregelt wird, dass eine von einem Bremsklotz-Stellungsdetektor erfasste Ist-Bremskraft mit einem von einem Bremsdetektor erfassten Sollwert übereinstimmt.
Darüber hinaus ist aus der WO 97/03869 A eine elektrisch betätigte Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, die eine elektromotorische Radbremse für ein Kraftfahrzeug umfasst, bei der der einem Elektromotor zugeführte elektrische Strom mit einem einem von Kraftsensoren erfassten Ist-Bremsmoment entsprechenden Wert verglichen und ein Warnsignal abgegeben wird, wenn eine übermäßige Abweichung zwischen diesen beiden Werten und damit ein Defekt der betreffenden elektrischen Bremse festgestellt wird.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, eine elektrisch betätigte Bremsanlage anzugeben, bei der eine Ist-Beziehung zwischen der einem Elektromotor zugeführten elektrischen Leistung und dem von der Bremse erzeugten Bremsmoment abgeleitet und die erhaltene Ist-Beziehung entsprechend verwendet wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektrisch betätigte Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Bei der Bremsanlage gemäß Patentanspruch 1 kann mit Hilfe der Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung die Beziehung zwischen der dem Elektromotor der Bremse zuzuführenden elektrischen Leistung und dem von der Bremse auf das Fahrzeugrad aufzubringenden Bremsmoment erhalten werden. Die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung ist hierbei dahingehend ausgestaltet, dass diese abgeleitete Beziehung für verschiedene Zwecke verwendet wird, wie z.B. zur Steuerung der Bremse und Unterstützung der Bedienungsperson des Fahrzeugs mit Informationen, die für den Betrieb des Fahrzeugs hilfreich sind.
Die dem Elektromotor zuzuführende elektrische Leistung kann hierbei in Form einer Spannung oder eines Stroms ausgedrückt werden, wobei der Elektromotor der Bremse ein Ultraschallmotor oder ein Gleichstrommotor sein kann. Der Betätigungsbetrag des Bremsen-Betätigungselements kann in Form einer auf das Bremsen-Betätigungselement einwirkenden Betätigungskraft oder in Form eines Betätigungshubs oder Betätigungswegs des Bremsen-Betätigungselements ausgedrückt werden. Bei der Betätigung der Bremse bei fahrendem Fahrzeug kann es sich um eine durch eine Betätigung des Bremsen-Betätigungselements durch den Fahrer herbeigeführte normale Betätigung handeln oder um eine spezielle Betätigung, die ohne Betätigung des Bremsen-Betätigungselements nur zur Abschätzung der vorstehend beschriebenen Beziehung erfolgt.
Außerdem umfasst die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1 eine Beziehungsanwendungseinrichtung, die einen gewünschten Wert des Bremsmoments auf der Basis des Betätigungsbetrages des Bremsen-Betätigungselements bestimmt und den Wert der dem Elektromotor zuzuführenden elektrischen Leistung auf der Basis des ermittelten gewünschten Wertes des Bremsmoments und in Abhängigkeit von der geschätzten Beziehung festlegt.
Bei dieser Bremsanlage wird somit die dem Elektromotor bei einer Betätigung der Bremse zuzuführende elektrische Leistung in Abhängigkeit von der Ist-Beziehung zwischen dem Elektromotor und dem Bremsmoment sowie in Abhängigkeit von dem Betätigungsbetrag des Bremsen-Betätigungselements bestimmt, sodass die Bremse genau gesteuert bzw. geregelt und unabhängig von Veränderungen des Reibungskoeffizienten der bei der Bremse verwendeten Reibungskörper ein dem Betätigungsbetrag des Bremsen-Betätigungselements entsprechendes Bremsmoment aufgebracht werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß Patentanspruch 2 umfasst die Steuereinrichtung z.B. die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung.
Gemäß Patentanspruch 3 umfasst die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung Einrichtungen, die dem Elektromotor während einer vorgegebenen Zeitdauer eine vorgegebene elektrische Leistung von der elektrischen Stromquelle zur Aktivierung der Bremse bei fahrendem Kraftfahrzeug und unbetätigtem Bremsen-Betätigungselement zuführen, um die Istwerte der elektrischen Leistung und des Bremsmoments während der Aktivierung der Bremse zu ermitteln.
Bei der Bremsanlage gemäß Patentanspruch 3 wird die Bremse für den alleinigen Zweck einer Abschätzung der Beziehung bei unbetätigtem Bremsen-Betätigungselement aktiviert, d.h., während eines Fahrbetriebszustands des Fahrzeugs, bei dem eine normale Betätigung der Bremse nicht erforderlich ist. Da die Beziehung in diesem Zustand ohne eine Betätigung des Bremsen-Betätigungselements ermittelt wird, kann diese Bestimmung der Beziehung mit relativ hoher Genauigkeit erfolgen.
Während einer in üblicher Weise verlaufenden Fahrt des Kraftfahrzeugs wird die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung zur Aktivierung der Bremse zwecks Abschätzung der Beziehung in Betrieb genommen, bevor eine normale Betätigung der Bremse durch eine vom Fahrer des Fahrzeugs vorgenommende Betätigung des Bremsen-Betätigungselements erfolgt. Diese geschätzte Ist-Beziehung zwischen der dem Elektromotor der Bremse zuzuführenden elektrischen Leistung und dem von der Bremse zu erzeugenden Bremsmoment kann dann zur Steuerung der Bremse bei deren erster Aktivierung während einer Fahrt des Fahrzeugs Verwendung finden.
Wenn dieser Istwert des von der Bremse erzeugten Bremsmoments durch Zuführung des vorgegebenen Betrages an elektrischer Leistung zu dem Elektromotor abgeleitet wird, während sich das Bremsen-Betätigungselement nicht in Betrieb befindet, kann die Abschätzung der Beziehung auf der Basis dieses vorgegebenen Betrags elektrischer Leistung und des erhaltenen Bremsmoments entweder unmittebar nach der Ableitung des Ist-Bremsmomentwertes bei einer Fahrt des Fahrzeugs ohne Betätigung des Bremsen-Betätigungselements oder während des durch eine Betätigung des Bremsen-Betätigungselements ausgelösten nächsten normalen Betätigungsvorgangs der Bremse erfolgen.
Gemäß Patentanspruch 4 umfasst die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung eine Fahrzeugverzögerungs-Detektionseinrichtung zur Erfassung eines Verzögerungswertes des Kraftfahrzeugs und ermittelt den Bremsmoment-Istwert auf der Basis des von der Fahrzeugverzögerungs-Detektionseinrichtung erfassten Verzögerungswertes.
Bei der Bremsanlage gemäß Patentanspruch 4 wird der Bremsmoment-Istwert auf der Basis des erfassten Verzögerungswertes des Kraftfahrzeugs unter Berücksichtigung des Umstands ermittelt, dass der Fahrzeugverzögerungswert bei einer Zunahme des Ist-Bremsmoments ansteigt. Im übrigen kann der Fahrzeugverzögerungswert einfacher als das Ist-Bremsmoment erfasst werden, d.h., der Istwert des Bremsmoments lässt sich relativ einfach auf der Basis des erfassten Fahrzeugverzögerungswertes ermitteln.
Die Fahrzeugverzögerungs-Detektionseinrichtung kann zur direkten Erfassung des Verzögerungswertes des Fahrzeugs ausgestaltet sein oder aus einer Kombination eines die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erfassenden Fahrzeug-Geschwindigkeitssensors mit einer Einrichtung zur Berechnung des Verzögerungswertes des Fahrzeugs auf der Basis der erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit bestehen. Alternativ kann die Fahrzeugverzögerungs-Detektionseinrichtung Radgeschwindigkeitssensoren zur Erfassung der Umdrehungsgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen einer Vielzahl von Rädern des Kraftfahrzeugs, eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Schätzeinrichtung zur Festlegung der höchsten Radgeschwindigkeit der von den jeweiligen Radgeschwindigkeitssensoren erfassten Radgeschwindigkeiten als geschätzte Fahrzeuggeschwindigkeit (auf der Basis des Umstands, dass die höchste Radgeschwindigkeit den nächstgelegenen Wert in Bezug auf die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs darstellt) und eine Fahrzeugverzögerungs-Berechnungseinrichtung zur Berechnung des Verzögerungswertes des Fahrzeugs auf der Basis der geschätzten Fahrzeuggeschwindigkeit umfassen.
Gemäß Patentanspruch 5 umfasst die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung einen Radgeschwindigkeitssensor zur Erfassung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades, ermittelt einen Verzögerungswert des Rades auf der Basis einer Änderungsrate der von dem Radgeschwindigkeitssensor erfassten Rad-Umdrehungsgeschwindigkeit und bestimmt den Bremsmoment-Istwert auf der Basis des ermittelten Rad-Verzögerungswertes.
Bei der Bremsanlage gemäß Patentanspruch 5 wird der Bremsmoment-Istwert auf der Basis des erfassten Verzögerungswertes des Fahrzeugrades unter Berücksichtigung des Umstands ermittelt, dass der Rad-Verzögerungswert bei einer Zunahme des Ist-Bremsmoments ansteigt. Im übrigen kann der Rad-Verzögerungswert einfacher als das Ist-Bremsmoment erfasst werden, d.h., der Istwert des Bremsmoments lässt sich auf der Basis des erfassten Rad-Verzögerungswertes relativ einfach ermitteln.
Wenn die Bremsanlage mehrere Bremsen für jeweilige Fahrzeugräder umfasst, wird der Verzögerungswert des Fahrzeugs von der durch sämtliche oder einige aktivierte Bremsen herbeigeführten Bremswirkung bestimmt. Auf der Basis des Verzögerungswertes des Fahrzeugs ist daher eine genaue Bestimmung der tatsächlichen Bremswirkung der jeweiligen Radbremsen mit Schwierigkeiten verbunden. Bei der Bremsanlage gemäß Patentanspruch 5 kann jedoch das von der Bremse für jedes Fahrzeugrad erzeugte Ist-Bremsmoment auf der Basis der Änderungsrate der Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades genau abgeleitet werden. Auf diese Weise kann die Beziehung zwischen der dem Elektromotor zuzuführenden elektrischen Leistung und dem von der Bremse zu erzeugenden Bremsmoment für jedes von mehreren Rädern bestimmt bzw. geschätzt werden, sodass die geschätzte Beziehung zur Steuerung der Bremse für jedes Rad in Abhängigkeit von den für jede Bremse vorliegenden spezifischen Bedingungen gesteuert werden kann.
Gemäß Patentanspruch 6 umfasst die elektrisch betätigte Bremsanlage außerdem eine erste Sperreinrichtung, die eine Betätigung der Bremse durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung zur Bestimmung der Beziehung bei fahrendem Kraftfahrzeug in einem Betriebszustand verhindert, bei dem eine Betätigung der Bremse von der Bedienungsperson des Kraftfahrzeugs (dem Fahrer) wahrscheinlich als ungewöhnlich oder irritierend empfunden wird.
Bei der Bremsanlage gemäß Patentanspruch 6 kann somit das Ist-Bremsmoment der Bremse im Rahmen einer ohne Betätigung des Bremsen-Betätigungselements erfolgenden Aktivierung der Bremse erhalten werden, ohne dass der Fahrer durch diese Aktivierung der Bremse irritiert wird.
Gemäß Patentanspruch 7 umfasst die erste Sperreinrichtung Einrichtungen, die eine Betätigung der Bremse durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung bei fahrendem Kraftfahrzeug verhindern, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt.
Bei der Bremsanlage gemäß Patentanspruch 7 wird somit eine Inbetriebnahme der Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung ohne Betätigung des Bremsen-Betätigungselements verhindert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, was auf dem Umstand beruht, dass ein Fahrer wahrscheinlich leichter irritiert wird, wenn eine Aktivierung der Bremse bei einer relativ niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt, als dies bei einer relativ hohen Fahrzeuggeschwindigkeit der Fall ist.
Gemäß Patentanspruch 8 umfasst die elektrisch betätigte Bremsanlage außerdem eine zweite Sperreinrichtung, die eine Verwendung der Beziehung durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung bei fahrendem Kraftfahrzeug zumindest in einem Betriebszustand verhindert, bei dem wahrscheinlich keine genaue Bestimmung der Beziehung durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung erfolgt.
Bei der Bremsanlage gemäß Patentanspruch 8 wird somit die Verwendung der Beziehung durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung bei fahrendem Kraftfahrzeug zumindest in einem Betriebszustand verhindert, bei dem wahrscheinlich keine genaue Bestimmung der Beziehung durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung erfolgt, was auf dem Umstand beruht, dass diese Beziehung nicht immer mit hoher Genauigkeit bestimmt bzw. geschätzt werden kann. Auf diese Weise ist somit eine höhere Zuverlässigkeit der Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung gewährleistet. Bei Verwendung der geschätzten Beziehung zur Steuerung der Bremse wird somit eine in diesem Betriebszustand des Fahrzeugs erhaltene Beziehung nicht zur Steuerung des Fahrzeugs verwendet, wodurch sich die Bremse mit höherer Genauigkeit steuern bzw. regeln lässt.
Gemäß Patentanspruch 9 umfasst die zweite Sperreinrichtung Einrichtungen, die zumindest eine Verwendung der Beziehung durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung verhindern, wenn sich eine Antriebskraft zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verändert.
Bei der Bremsanlage gemäß Patentanspruch 9 wird somit eine Verwendung der Beziehung durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung zumindest dann verhindert, wenn sich eine Antriebskraft zum Antrieb des Fahrzeugs verändert, was auf dem Umstand beruht, dass wahrscheinlich keine genaue Bestimmung bzw. Abschätzung der Beziehung bei einer Veränderung der das Fahrzeug antreibenden Antriebskraft erfolgt. Eine solche Änderung der Antriebskraft des Fahrzeugs kann z.B. auf einer Änderung der Ausgangsleistung einer das Fahrzeug antreibenden Antriebsquelle beruhen oder durch einen Gangwechsel eines Getriebes des Fahrzeugs erfolgen, worauf nachstehend noch näher eingegangen wird.
Gemäß Patentanspruch 10 umfasst die zweite Sperreinrichtung Einrichtungen, die eine Verwendung der Beziehung durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung zumindest bei einer Fahrtrichtungsänderung des Kraftfahrzeugs verhindern.
Bei der Bremsanlage gemäß Patentanspruch 10 wird somit eine Verwendung der Beziehung durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung zumindest bei einer Fahrtrichtungsänderung des Kraftfahrzeugs verhindert, was auf dem Umstand beruht, dass bei einer Fahrtrichtungsänderung des Fahrzeugs wahrscheinlich keine genaue Bestimmung dieser Beziehung erfolgt.
Gemäß Patentanspruch 11 umfasst die Bremse ein Trägerelement, das den Reibungskörper in Reibkontakt mit dem Rotor hält, um eine Drehung des Reibungskörpers mit dem Rotor zu verhindern, während die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung einen Kraftschalter aufweist, der zwischen dem Reibungskörper und dem Trägerelement angeordnet ist, von dem mit dem Rotor in Reibkontakt stehenden Reibungskörper mit einer Kraft beaufschlagt wird und in Abhängigkeit von dem Umstand, ob die von dem Reibungskörper aufgenommene Kraft einen vorgegebenen Schwellenwert von ungleich 0 überschreitet, selektiv in einen von zwei Zuständen versetzt wird, wobei die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung das Ausgangssignal des Kraftschalters zur Ermittlung des Bremsmoment-Istwertes verwendet.
Gemäß Patentanspruch 12 wird der Rotor von einer Scheibe mit einer Reibfläche gebildet, während der Reibungskörper von einem in Reibkontakt mit der Reibfläche bringbaren Bremsbelag gebildet wird, wobei der Kraftschalter in einer Position angeordnet ist, bei der der Abstand zwischen dem Bremsbelag und dem Trägerelement mit zunehmendem Drehbewegungsbetrag des Bremsbelags mit der Scheibe abnimmt.
Gemäß Patentanspruch 13 umfasst die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung einen eine druckkraftbezogene Größe erfassenden Sensor, dessen Ausgangssignal sich kontinuierlich in Abhängigkeit von einer mit der von dem Elektromotor zum Anpressen des Reibungskörpers an den Rotor erzeugten Anpresskraft in Relation stehenden Größe verändert, und verwendet das Ausgangssignal des die druckkraftbezogene Größe erfassenden Sensors als eine mit dem Istwert der dem Elektromotor zugeführten elektrischen Leistung in Relation stehende Größe.
Gemäß Patentanspruch 14 umfasst die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung weiterhin eine Bremskraft-Schätzeinrichtung, die das auf das Rad aufzubringende Bremsmoment auf der Basis des Ausgangssignals des die druckkraftbezogene Größe erfassenden Sensors und in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Beziehung zwischen dem Ausgangssignal und dem Bremsmoment abschätzt und eine Kompensation der vorgegebenen Beziehung auf der Basis des Ausgangssignals durchführt, wenn der Kraftschalter von einem der beiden Zustände in den jeweils anderen umgeschaltet wird.
Gemäß Patentanspruch 15 umfasst die Bremskraft-Schätzeinrichtung eine Beziehungs-Kompensiereinrichtung, die eine Kompensation der vorgegebenen Beziehung auf der Basis einer Differenz zwischen dem Istwert und einem Nennwert des Ausgangssignals durchführt, wenn der Kraftschalter von einem der beiden Zustände in den jeweils anderen umgeschaltet wird.
Weitere Zielsetzungen, Merkmale und Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung von derzeit bevorzugten Ausführungsbeispielen oder Anwendungsarten der Erfindung, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen erfolgt. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer elektrisch betätigten Bremsanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine teilweise als Querschnittsansicht ausgeführte vergrößerte Draufsicht einer elektrisch betätigten Scheibenbremse bei der Bremsanlage gemäß 1,
3 eine teilweise als Querschnittansicht ausgeführte vergrößerte Aufrißansicht einer elektrisch betätigten Trommelbremse bei der Bremsanlage gemäß 1,
4 eine teilweise als Querschnittsansicht ausgeführte vergrößerte Seitenteilansicht eines Bremsbacken-Stellglieds der Trommelbremse gemäß 3,
5 ein Ablaufdiagramm eines Bremsensteuerungs-Unterprogramms, das im Rahmen eines in einem Festspeicher ROM eines Computers der Bremsanlage gemäß 1 gespeicherten Programms ausgeführt wird,
6 ein Ablaufdiagramm eines Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramms, das im Rahmen eines in dem Festspeicher ROM gespeicherten Programms zur Bestimmung bzw. Abschätzung des Reibungskoeffizienten von bei der Bremsanlage verwendeten Reibungskörpern ausgeführt wird,
7 eine Kennlinie, die eine bei dem ersten Ausführungsbeispiel vorliegende Beziehung zwischen der auf ein Bremspedal wirkenden Betätigungskraft F und einem von der Bremse erzeugten Bremsmoment T veranschaulicht,
8 Kennlinien, die Beziehungen zwischen dem einem Motor der Bremse zugeführten Strom I und dem Bremsmoment T veranschaulichen,
9 eine schematische Darstellung des Konzepts eines Bremsvorgangs bei der Bremsanlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
10 die Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit V bei einer ohne Betätigung des Bremspedals erfolgenden Inbetriebnahme des ersten Ausführungsbeispiels der Bremsanlage,
11 ein Ablaufdiagramm eines Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramms, das im Rahmen eines in einem Festspeicher ROM eines Computers einer elektrisch betätigten Bremsanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gespeicherten Programms ausgeführt wird,
12 ein Ablaufdiagramm eines Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramms, das im Rahmen eines in einem Festspeicher ROM eines Computers einer elektrisch betätigten Bremsanlage gemäß einem drittem Ausführungsbeispiel der Erfindung gespeicherten Programms ausgeführt wird,
13 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer elektrisch betätigten Bremsanlage gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
14 ein Ablaufdiagramm eines Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramms, das im Rahmen eines in einem Festspeicher ROM eines Computers der Bremsanlage gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel nach 13 gespeicherten Programms ausgeführt wird,
15 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer elektrisch betätigten Bremsanlage gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
16 ein Ablaufdiagramm eines Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramms, das im Rahmen eines in einem Festspeicher ROM eines Computers der Bremsanlage gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel nach 15 gespeicherten Programms ausgeführt wird,
17 die Änderung einer Fahrzeuggeschwindigkeit Vw bei einer ohne Betätigung des Bremspedals erfolgenden Inbetriebnahme der Bremsanlage gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel,
18 ein Ablaufdiagramm eines Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramms, das im Rahmen eines in einem Festspeicher ROM eines Computers einer elektrisch betätigten Bremsanlage gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung gespeicherten Programms ausgeführt wird,
19 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer elektrisch betätigten Bremsanlage gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
20 eine teilweise als Querschnittsansicht ausgeführte vergrößerte Draufsicht einer bei der Bremsanlage gemäß 19 verwendeten elektrisch betätigten Scheibenbremse,
21 eine teilweise als Querschnittsansicht ausgeführte vergrößerte Aufrißansicht einer bei der Bremsanlage gemäß 19 verwendeten elektrisch betätigten Trommelbremse,
22 ein Ablaufdiagramm eines Bremsensteuerungs-Unterprogramms, das im Rahmen eines in einem Festspeicher ROM eines Computers der Bremsanlage gemäß 19 gespeicherten Programms ausgeführt wird,
23 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer elektrisch betätigten Bremsanlage gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
24 eine teilweise als Querschnittsansicht ausgeführte vergrößerte Draufsicht einer bei der Bremsanlage gemäß 23 verwendeten elektrisch betätigten Scheibenbremse,
25 eine Querschnittsansicht der Scheibenbremse gemäß 24 entlang der Fläche eines inneren Bremsbelags 606b,
26 eine teilweise als Querschnittsansicht ausgeführte Aufrißansicht einer für ein jeweiliges linkes und rechtes Hinterrad bei der Bremsanlage gemäß 23 verwendeten elektrisch betätigten Trommelbremse,
27 eine vergrößerte Seitenansicht einer manuellen Bremsen-Steuereinrichtung bei der Bremsanlage gemäß 23,
28 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Beziehung zwischen einer Bremspedal-Betätigungskraft F und einem Fahrzeug-Verzögerungswert G in einer Anfangsperiode der Bewegung eines bei der manuellen Bremsen-Steuereinrichtung gemäß 27 vorgesehenen zweiten Kolbens,
29 ein Ablaufdiagramm eines Bremsensteuerungs-Unterprogramms, das im Rahmen eines in einem Festspeicher ROM eines Computers einer bei der Bremsanlage gemäß 23 verwendeten elektronischen Steuereinheit gespeicherten Programms ausgeführt wird,
30 ein Ablaufdiagramm eines im Schritt S2 des Unterprogramms gemäß 29 ausgeführten grundlegenden Bremsensteuerungs-Unterprogramms,
31 ein Ablaufdiagramm eines Reibungskoeffizientenberechnungs-Unterprogramms, das im Rahmen eines in dem Festspeicher ROM der Bremsanlage gemäß 23 gespeicherten Programms ausgeführt wird,
32 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer elektrisch betätigten Bremsanlage gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
33 ein Ablaufdiagramm eines Reibungskoeffizientenberechnungs-Unterprogramms, das im Rahmen eines in einem Festspeicher ROM eines Computers einer bei der Bremsanlage gemäß 32 verwendeten elektronischen Steuereinheit gespeicherten Programms ausgeführt wird,
34 ein Ablaufdiagramm eines Bremsbelag-Reibungskoeffizientenabnahmeerfassungs-Unterprogramms, das im Rahmen eines in einem Festspeicher ROM eines bei einer Bremsanlage gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendeten Computers gespeicherten Programms ausgeführt wird,
35 ein Ablaufdiagramm eines Bremsenausfallerfassungs-Unterprogramms, das im Rahmen eines in einem Festspeicher ROM eines bei einer Bremsanlage gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendeten Computers gespeicherten Programms ausgeführt wird,
36 eine teilweise als Querschnittsansicht ausgeführte Draufsicht einer elektrisch betätigten Scheibenbremse für ein jeweiliges linkes und rechtes Vorderrad bei einer Bremsanlage gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
37 ein Ablaufdiagramm eines Vorderrad-Bremsensteuerungs-Unterprogramms, das im Rahmen eines in einem Festspeicher ROM eines bei der Bremsanlage gemäß 36 verwendeten Computers gespeicherten Programms ausgeführt wird,
38 ein Ablaufdiagramm eines Umsetzungsfunktionskompensations-Unterprogramms, das im Rahmen eines in dem Festspeicher ROM der Bremsanlage gemäß 36 gespeicherten Programms ausgeführt wird,
39 eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung des Umsetzungsfunktionskompensations-Unterprogramms gemäß 38,
40 eine weitere grafische Darstellung zur Veranschaulichung des Unterprogramms gemäß 38,
41 eine teilweise als Querschnittsansicht ausgeführte Draufsicht einer elektrisch betätigten Scheibenbremse für ein jeweiliges linkes und rechtes Vorderrad bei einer Bremsanlage gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
42 ein Ablaufdiagramm eines Vorderrad-Bremsensteuerungs-Unterprogramms, das im Rahmen eines in einem Festspeicher ROM eines bei der Bremsanlage gemäß 41 verwendeten Computers gespeicherten Programms ausgeführt wird, und
43 ein Ablaufdiagramm eines Umsetzungsfunktionskompensations-Unterprogramms, das im Rahmen eines in dem Festspeicher ROM der Bremsanlage gemäß 41 gespeicherten Programms ausgeführt wird.
Es sei zunächst auf 1 näher eingegangen, die den Aufbau einer elektrisch betätigten Bremsanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Diese elektrisch betätigte Bremsanlage ist für ein Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb ausgelegt, das ein linkes Vorderrad FL, ein rechtes Vorderrad FR, ein linkes Hinterrad RL und ein rechtes Hinterrad RR aufweist. Das Kraftfahrzeug umfasst eine Antriebsquelle in Form einer Brennkraftmaschine 10 sowie eine Kraftübertragung in Form eines Automatgetriebes 12 (A/T), wobei das Kraftfahrzeug mit der von der Brennkraftmaschine 10 erzeugten und über das Automatgetriebe 12 auf die Vorderräder FL, FR und/oder die Hinterräder RL, RR übertragenen Antriebskraft angetrieben wird.
Das linke Vorderrad FL und das rechte Vorderrad FR sind mit jeweiligen elektrischen Scheibenbremsen 22, 22 versehen, die jeweils einen Elektromotor 20 als Antriebsquelle umfassen, während das linke Hinterrad RL und das rechte Hinterrad RR mit jeweiligen elektrisch betätigten Trommelbremsen 32, 32 versehen sind, die jeweils ebenfalls einen Elektromotor 30 als Antriebsquelle umfassen. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen diese Elektromotoren 20, 30 jeweils aus einem Gleichstrommotor, jedoch können die Elektromotoren 20, 30 auch jeweils aus einem Ultraschallmotor bestehen. Alternativ können die Elektromotoren 20 für die Vorderräder FL, FR aus Ultraschallmotoren und die Elektromotoren 30 für die Hinterräder RL, RR aus Gleichstrommotoren bestehen, wobei auch die umgekehrte Anordnung in Betracht gezogen werden kann.
Das Kraftfahrzeug ist mit verschiedenen Bedienelementen versehen, die von einer Bedienungsperson bzw. einem Fahrer zu betätigen sind und ein Bremspedal 40 als primäres Bremsen-Betätigungselement (eines der Bremsen-Betätigungselemente), ein Feststell-Bremspedal 42 als Feststellbremsen-Betätigungselement, ein Fahrpedal 44 als Beschleunigungs-Bedienelement und ein Lenkrad 46 umfassen. Bei Betätigung des Bremspedals 40 werden die elektrisch betätigten Scheiben- und Trommelbremsen 22, 32 für die vier Fahrzeugräder FL, FR, RL, RR zum Abbremsen des Fahrzeugs aktiviert. Bei Betätigung des Feststell-Bremspedals 42 werden nur die elektrisch betätigten Trommelbremsen 32 für das linke Hinterrad RL und das rechte Hinterrad RR als Feststellbremse bzw. Parkbremse aktiviert, um das Kraftfahrzeug im Stillstand zu halten. Bei Betätigung des Fahrpedals 44 wird die von der Brennkraftmaschine 10 erzeugte Antriebskraft oder Antriebsleistung zur Beschleunigung des Kraftfahrzeugs erhöht. Bei einer Drehbewegung des Lenkrads 46 wird eine Lenkeinrichtung bekannter Art zur Änderung der Lenkwinkel der Vorderräder FL, FR (oder der Vorder- und Hinterräder) aktiviert.
Bei dieser elektrisch betätigten Bremsanlage wird durch eine Betätigung des Bremspedals 40 als primäres Bremsen-Betätigungselement eine Steuereinrichtung 50 zur Erregung der Elektromotoren 20, 30 zur Aktivierung der Scheiben- und Trommelbremsen 22, 32 und Erzeugung von Bremskräften zum Bremsen der vier Fahrzeugräder angesteuert. Die vom Fahrer bei der Betätigung des Bremspedals 40 ausgeübte bzw. aufgebrachte Betätigungskraft wird somit nicht zum Bremsen des Fahrzeugs eingesetzt. Der Betätigungsbetrag bzw. Pedalweg des Bremspedals 40 sollte sich jedoch in Abhängigkeit von der auf das Bremspedal 40 einwirkenden Betätigungskraft entsprechend ändern, sodass der Bedienungsperson des Fahrzeugs, die nachstehend vereinfacht als Fahrer bezeichnet wird, ein Bremsgefühl bzw. Betätigungsgefühl in Bezug auf das Bremspedal 40 vermittelt wird, das dem bei einer üblichen hydraulisch betätigten Bremsanlage erhaltenen Bremsgefühl bzw. Betätigungsgefühl weitgehend entspricht. Zu diesem Zweck ist das Bremspedal 40 mit einem Pedalwegsimulator 52 verbunden, sodass sich der Betätigungsbetrag des Bremspedals 40 in Abhängigkeit von der auf das Bremspedal 40 ausgeübten Bremskraft verändert. Dieser Pedalwegsimulator 52 umfasst (a) ein mit dem Bremspedal 40 verbundenes Verbindungselement 54, (b) ein Führungselement 56 zur Führung des Verbindungselements 54 und (c) ein elastisches Element in Form einer Feder 58, deren Federkraft sich in Abhängigkeit von ihrer bei der Bewegung des Verbindungselements 54 durch das Bremspedal 40 erfolgenden Kontraktion und Expansion verändert. Der Betätigungsbetrag (Pedalweg) des Bremspedals 40 ändert sich somit in Abhängigkeit von der Änderung der von der Feder 58 ausgeübten Federkraft, die sich wiederum in Abhängigkeit von der auf das Bremspedal 40 ausgeübten Betätigungskraft verändert.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau der elektrisch betätigten Scheibenbremse 22 für das rechte Vorderrad FR im einzelnen dargestellt. Die Scheibenbremse 22 für das linke Vorderrad FL weist hierbei den gleichen Aufbau auf.
Die elektrisch betätigte Scheibenbremse 22 umfasst eine Montagehalterung 100 in Form eines an der Karosserie des Kraftfahrzeugs angebrachten unbeweglichen Bauelements sowie einen Rotor in Form einer Bremsscheibe 104, der einander gegenüberliegende Reibflächen 102 aufweist und sich gemeinsam mit dem rechten Vorderrad FR dreht. Die Montagehalterung 100 umfasst hierbei (a) einen Trägerbereich, in dem zwei Reibkörper in Form von Bremsklötzen bzw. Bremsbelägen 106a, 106b auf einander gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe 104 in deren Axialrichtung bewegbar angeordnet sind, und (b) einen Drehmoment-Aufnahmebereich zur Aufnahme von Reibungskräften, die zwischen den Reibflächen 102 der Bremsscheibe 104 und den Bremsbelägen 106a, 106b bei deren Reibkontakt auftreten. In 2 bezeichnet das Bezugszeichen "X" die Drehrichtung der Bremsscheibe 104 bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs in Vorwärtsrichtung.
Der an der Außenseite der Bremsscheibe 104 (der rechten Seite in 2) angeordnete äußere Bremsbelag 106a wird von der Montagehalterung 100 derart gehalten, dass eine Drehbewegung des Bremsbelags 106a mit der Bremsscheibe 104 bei seinem Reibkontakt mit der äußeren Reibfläche 102 weitgehend verhindert wird, d.h., dass ein "Mitziehen" des Bremsbelags 106a durch die Bremsscheibe 104 weitgehend verhindert wird. Der auf der Innenseite der Bremsscheibe 104 (der linken Seite in 2) angeordnete innere Bremsbelag 106b wird dagegen von der Montagehalterung 100 derart gehalten, dass ein "Mitziehen" des inneren Bremsbelags 106b durch die Bremsscheibe 104 bei dem Reibkontakt des Bremsbelags 106b mit der inneren Reibfläche 102 erfolgen kann. In 2 bezeichnet das Bezugszeichen "Y" die Richtung einer "Mitziehbewegung" des inneren Bremsbelags 106b bei seinem Reibkontakt mit der Bremsscheibe 104.
Die Mitziehbewegung des inneren Bremsbelags 106b wird verhindert, wenn die zwischen der Bremsscheibe 104 und dem Bremsbelag 106b erzeugte Reibungskraft kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist, und kann erst nach Überschreiten dieses Schwellenwertes der Reibungskraft erfolgen. Zu diesem Zweck besitzt der innere Bremsbelag 106b einen hinteren Bereich 110, der mit der Montagehalterung 100 über ein elastisches Element in Form einer Feder 112 in Eingriff steht. Wenn die Reibungskraft zwischen dem inneren Bremsbelag 106b und der Bremsscheibe 104 unter dem Schwellenwert liegt, erfolgt bei der Feder 112 keine elastische Verformung, sodass eine Mitziehbewegung des inneren Bremsbelags 106b mit der Bremsscheibe 104 verhindert wird. Wenn dagegen die Reibungskraft des inneren Bremsbelags 106b den Schwellenwert überschreitet, setzt bei der Feder 112 eine elastische Verformung ein, wodurch der innere Bremsbelag 106b von der Bremsscheibe 104 mitgezogen werden kann. Der hintere Bereich 110 des inneren Bremsbelags 106b umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel einen Anschlag 114, der bei seinem Auftreffen auf die Montagehalterung 100 das Ausmaß der Mitziehbewegung des inneren Bremsbelags 106b begrenzt, nachdem die Reibungskraft des inneren Bremsbelags 106b den Schwellenwert überschritten hat. Auf diese Weise verhindert der Anschlag 114 eine übermäßige selbstverstärkende Servobremswirkung, worauf nachstehend noch näher eingegangen wird.
Die Scheibenbremse 22 umfasst außerdem einen Sattel 120, der in Axialrichtung der Bremsscheibe 104 bewegbar, jedoch nicht um die Drehachse der Bremsscheibe 104 drehbar ist. Der Sattel 120 wird gleitend von mehreren, an der Fahrzeugkarosserie angebrachten (nicht dargestellten) Stiften gehalten, die in der Axialrichtung der Bremsscheibe 104 verlaufen. Der Sattel 120 umfasst hierbei (a) einen auf der Außenseite der Bremsscheibe 104 angeordneten Reaktions- oder Gegendruckbereich 126, der mit der Außenseite des äußeren Bremsbelags 106a in Druckkontakt tritt, (b) einen auf der Innenseite der Bremsscheibe 104 angeordneten Anpressbereich 128, der mit der Innenfläche des inneren Bremsbelags 106b in Druckkontakt tritt und (c) einen Verbindungsbereich 130, der den Gegendruckbereich 126 und den Anpressbereich 128 miteinander verbindet.
Der Anpressbereich 128 enthält den Elektromotor 20 und umfasst ein Anpresselement 134, das mit dem Motor 20 über einen Bewegungsumsetzungsmechanismus in Form eines Kugelumlaufmechanismus 132 derart verbunden ist, dass das Anpresselement 134 und der Elektromotor 20 koaxial zueinander angeordnet sind. Das Anpresselement 134 ist in dem Anpressbereich 128 derart angeordnet, dass es nicht um die Drehachse des Elektromotors 20 drehbar, jedoch in Axialrichtung des Elektromotors 20 bewegbar ist. Hierbei wird die Drehbewegung des Motors 20 von dem Kugelumlaufmechanismus 132 in eine lineare Bewegung des Anpresselements 134 in der Axialrichtung des Motors 20 umgesetzt, sodass die von dem Motor 20 erzeugte Antriebskraft auf den inneren Bremsbelag 106b und über den Sattel 120 auch auf den äußeren Bremsbelag 106a aufgebracht wird, wodurch der äußere Bremsbelag 106a und der innere Bremsbelag 106b auf die beiden einander gegenüberliegenden Reibflächen 102 der Bremsscheibe 104 gepresst werden.
Der äußere Bremsbelag 106a umfasst eine Trägerplatte 140 mit einer in der Drehrichtung X konstanten Dicke, während der innere Bremsbelag 106b eine Trägerplatte 140 aufweist, deren Dicke in der Richtung Y der Mitziehbewegung, d.h. in der Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs, kontinuierlich abnimmt. Im einzelnen umfasst die Trägerplatte 140 des inneren Bremsbelags 106b eine von der inneren Reibfläche 102 der Bremsscheibe 104 beabstandete schräge Rückseite 142, die in Bezug auf die innere Reibfläche 102 eine Schrägstellung aufweist. Das Anpresselement 134 ist hierbei dahingehend ausgestaltet, dass sein vorderes Ende mit dieser schrägen Rückseite 142 des inneren Bremsbelags 106b in Kontakt gelangt. Außerdem umfasst das Anpresselement 134 an seiner vorderen Endfläche eine Einrichtung zur Erleichterung der Bewegung des inneren Bremsbelags 106b in Relation zu dem Anpresselement 134, während die vordere Endfläche des Anpresselements 134 mit der schrägen Rückseite 142 der Trägerplatte 140 in Kontakt steht. Durch diese Anordnung wird eine Keilwirkung zwischen dem inneren Bremsbelag 106b und dem Anpresselement 134 während der Mitziehbewegung des inneren Bremsbelags 106b erzielt, sodass durch die Mitziehbewegung des inneren Bremsbelags 106b bei der Scheibenbremse 22 eine selbstverstärkende Servobremswirkung erzielt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel verläuft die Achse des Motors 20 (des Anpresselements 134) senkrecht zu der schrägen Rückseite 142 des inneren Bremsbelags 106b.
Die vorstehend beschriebene Einrichtung zur Erleichterung der Relativbewegung zwischen dem inneren Bremsbelag 106b und dem Anpresselement 134 umfasst eine Vielzahl von Kugeln 144, die an der vorderen Endfläche des Anpresselements 134 entlang eines koaxial zu dem Motor 20 verlaufenden Kreises in im wesentlichen gleichen Winkelintervallen angeordnet sind. Die Kugeln 144 sind hierbei an der vorderen Endfläche derart angeordnet, dass sie in Kontakt mit der schrägen Rückseite 142 eine Rollbewegung durchführen können. Die Kugeln 144 bilden somit ein Drucklager 146, über das das Anpresselement 134 mit dem inneren Bremsbelag 106b in Kontakt gelangt, wobei über das Drucklager 146 die Reibung zwischen der vorderen Endfläche des Anpresselements 134 und der schrägen Rückseite 142 des inneren Bremsbelags 106b verringert wird. Die Kugeln 144 können hierbei auch durch Walzen oder Rollen ersetzt werden.
Nachstehend wird auf Betrieb und Wirkungsweise der elektrisch betätigten Scheibenbremse 22 gemäß 2 näher eingegangen.
Bei einer vom Fahrer des Fahrzeugs vorgenommenen Betätigung des Bremspedals 40 erfolgt eine Ansteuerung des Motors 20 zur Herbeiführung eines Vorschubs des Anpresselements 134 aus dessen Ruhestellung, um den äußeren Bremsbelag 106a und den inneren Bremsbelag 106b gegen die jeweiligen Reibflächen 102 der Bremsscheibe 104 zu pressen, sodass das Vorderrad FR durch die zwischen der Bremsscheibe 104 und den Bremsbelägen 106a, 106b erzeugten Reibungskräfte abgebremst wird.
Solange die Reibungskraft zwischen dem inneren Bremsbelag 106b und der Bremsscheibe 104 kleiner als eine vorgegebene Feder- oder Vorspannkraft der Feder 112 ist, wird eine Mitziehbewegung des inneren Bremsbelags 106b und damit auch eine selbstverstärkende Servobremswirkung durch die Feder 112 verhindert. In einer Anfangsperiode der Betätigung der Scheibenbremse 22, bei der nur eine relativ geringe Betätigungskraft auf das Bremspedal 40 einwirkt, ist die Reibungskraft zwischen dem inneren Bremsbelag 106b und der Bremsscheibe 104 noch kleiner als die Federkraft 112, sodass das rechte Vorderrad FR nur durch die von dem Motor 20 erzeugte Antriebskraft gebremst wird.
Wenn die Reibungskraft des inneren Bremsbelangs 106b sodann die Federkraft der Feder 112 übersteigt, wird durch die Feder 112 nicht länger verhindert, dass der innere Bremsbelag 106b von der Bremsscheibe 104 mitgenommen bzw. mitgezogen wird. Bei der Bewegung der schrägen Rückseite 142 in Relation zu dem Anpresselement 134 nehmen die Abstände zwischen der schrägen Rückseite 142 und der Reibfläche 102 an den Kontaktpunkten zwischen den Kugeln 144 und der schrägen Rückseite 142 zu, wodurch die Kraft ansteigt, mit der die Bremsbeläge 106a, 106b auf die Bremsscheibe 104 gepresst werden. Wenn somit das Bremspedal 40 mit einer relativ hohen Kraft betätigt wird (z.B. mit einer Kraft, die zur Erzielung einer Fahrzeugverzögerung von etwa 0,3 bis 0,6 g ausreicht), tritt eine Keilwirkung zwischen dem inneren Bremsbelag 106b und dem Anpresselement 134 auf, die über die schräge Rückseite 142 miteinander in Berührung stehen, sodass das rechte Vorderrad FR sowohl durch die vom Motor 20 erzeugte Antriebskraft als auch durch die auf Grund der Mitziehbewegung des inneren Bremsbelags 106b entstehende selbstverstärkende Servobremswirkung gebremst wird.
Wenn dann mit zunehmendem Anstieg der Reibungskraft zwischen dem inneren Bremsbelag 106b und der Bremsscheibe 104 der Anschlag 114 gegen die Montagehalterung 100 stößt, wird hierdurch eine weitere Mitziehbewegung des inneren Bremsbelangs 106b verhindert bzw. unterbunden, wodurch eine übermäßige selbstverstärkende Servobremswirkung verhindert wird.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 3 ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau der elektrisch betätigten Trommelbremse 32 für das linke Hinterrad RL im einzelnen beschrieben. Die Trommelbremse 32 für das rechte Hinter RR besitzt hierbei den gleichen Aufbau.
Die elektrisch betätigte Trommelbremse 32 umfasst ein unbewegliches Element in Form einer an der Fahrzeugkarosserie angebrachten, im wesentlichen kreisförmigen Grundplatte 200 sowie eine mit dem rechten Hinterrad RR in Drehung befindliche Bremstrommel 204, deren innerer Umfang als Reibfläche 202 dient. Die Grundplatte 200 umfasst in einem radial relativ außen gelegenen Bereich ein in einer vorgegebenen Randstellung angeordnetes Verankerungselement in Form eines Lagerbolzens 206. In einer weiteren Randstellung der Grundplatte 200, die der Randstellung des Lagerbolzens 206 diametral gegenüberliegt, ist ein Verbindungsglied in Form einer Nachstell- oder Justiereinrichtung 208 frei angeordnet, d.h., nicht direkt an der Grundplatte 200 befestigt. Zwischen dem Lagerbolzen 206 und der Justiereinrichtung 208 sind zu deren Verbindung zwei Reibkörper in Form von zwei Bremsbacken 210a, 210b der inneren Reibfläche 202 der Bremstrommel 204 gegenüberliegend angeordnet. Die Bremsbacken 210a, 210b weisen eine gekrümmte Form auf und sind mit Hilfe jeweiliger Halteelemente (Niederhalter) 212a, 212b derart auf der Grundplatte 200 angeordnet, dass sie in einer parallel zu der Grundplatte 200 verlaufenden Ebene bewegbar bzw. verstellbar sind. Die Grundplatte weist hierbei eine mittige Öffnung auf, durch die eine Hinterachswelle zur Herbeiführung einer Drehbewegung hindurch verläuft.
Ein Ende der Bremsbacken 210a, 210b steht jeweils mit einem entsprechenden Endbereich der Justiereinrichtung 208 in Wirkverbindung, während das andere Ende mit dem Lagerbolzen 206 in Eingriff steht, sodass die Bremsbacken 210a, 210b jeweils um den Lagerbolzen 206 drehbar sind. Mit den Enden der Bremsbacken 210a, 210b, die mit der Justiereinrichtung 208 in Wirkverbindung stehen, ist eine Justierfeder 214 verbunden, durch die die Enden unter Spannung gehalten werden. Mit den anderen Enden der Bremsbacken 210a, 210b sind Rückholfedern 215a, 215b verbunden, durch die diese Enden gegen den Lagerbolzen 206 gezogen werden. An der Außenseite der gekrümmten Bremsbacken 210a, 210b sind jeweilige gekrümmte Bremsbeläge 216a, 216b angeordnet, die somit der Reibfläche 202 der Bremstrommel 204 gegenüberliegen. Wenn ein Reibkontakt dieser Bremsbeläge 216a, 216b mit der Reibfläche 202 hergestellt wird, treten somit zwischen den Bremsbelägen 216a, 216b und der Bremstrommel 204 Reibungskräfte auf. Die Justiereinrichtung 208 dient zur Verstellung des radialen Abstands zwischen der Reibfläche 202 und den gekrümmten Flächen der Bremsbacken 210a, 210b, sodass unabhängig vom allmählichen Verschleiß der Bremsbeläge ein gewünschtes Bremsbackenspiel in Radialrichtung zwischen der Reibfläche 202 und den Oberflächen der Bremsbeläge 216a, 216b aufrecht erhalten werden kann.
Jede Bremsbacke 210a, 210b besteht aus einem Träger 220 und einem Steg 222. Ein Hebel 230 ist über ein Ende mit einem Hebelverankerungselement in Form eines an dem Steg 222 der Bremsbacke 210a angebrachten Bolzens 232 verbunden. Der Hebel 230 und der Steg 222 der anderen Bremsbacke 210b weisen jeweilige Ausnehmungen auf, in die gegenüberliegende Enden eines als Kraftübertragungselement dienenden Stützelements 236 eingreifen. Über den Hebel 230 und das Stützelement 236 wird bei den beiden Bremsbacken 210a, 210b der Trommelbremse 32 sowohl während einer Vorwärtsfahrt als auch einer Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs eine selbstverstärkende Servobremswirkung erzielt, d.h., bei der Trommelbremse 32 handelt es sich um eine Duo-Servo-Trommelbremse. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Hebel 230 mit der Bremsbacke 210a verbunden, die bei einer Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs als Sekundärbacke wirkt. Der Hebel 230 kann jedoch auch mit der Bremsbacke 210b verbunden werden, die während einer Vorwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs als Primärbacke wirkt.
Die elektrisch betätigte Trommelbremse 32 wird sowohl bei einer Betätigung des Feststell-Bremspedals 42 als auch bei einer Betätigung des Bremspedals (Primärbremsenpedals) 40 durch eine Schwenkbewegung des Hebels 230 um den an seinem einen Ende angeordneten Bolzen 232 aktiviert. Zu diesem Zweck sind nicht nur ein Primärbremsen-Seilzug 240, sondern auch ein Feststellbremsen-Seilzug 242 mit dem anderen Ende des Hebels 230 verbunden. Die beiden Bremsen-Seilzüge 240, 242 bestehen jeweils aus einer geflochtenen Drahtlitze und sind demzufolge flexibel. Eine Schraubendruckfeder 244 ist an einem Ende mit dem vorstehend beschriebenen anderen Ende des Hebels 230 und an ihrem anderen Ende wie im Falle einer üblichen hydraulisch betätigten Bremsanlage mit der Grundplatte 200 verbunden. Die Feder 244 verläuft hierbei koaxial zu dem Feststellbremsen-Seilzug 242.
Der Primärbremsen-Seilzug 240 ist mit einem an der Grundplatte 200 angebrachten Bremsbacken-Spreizaktor 250 verbunden. Wie in 4 in vergrößerter Darstellung gezeigt ist, umfasst der Bremsbacken-Spreizaktor 250 den vorstehend beschriebenen Elektromotor 30, ein Untersetzungsgetriebe 252, dessen Antriebswelle mit der Abtriebswelle des Motors 30 verbunden ist, sowie einen Kugelumlaufmechanismus 254, dessen Antriebselement mit der Abtriebswelle des Untersetzungsgetriebes 252 verbunden ist. Das vom Hebel 230 entfernte Ende des Primärbremsen-Seilzugs 240 ist mit einem Abtriebselement des Kugelumlaufmechanismus 254 verbunden. Die Drehbewegung des Motors 30 wird hierbei von dem Kugelumlaufmechanismus 254 in eine Linearbewegung des Primärbremsen-Seilzugs 240 umgesetzt. In 4 bezeichnen die Bezugszahlen 256 und 258 Halterungselemente, während die Bezugszahlen 260 und 262 Befestigungsschrauben bezeichnen, mit denen die Halterungselemente 256, 258 an der Grundplatte 200 befestigt sind.
Der Kugelumlaufmechanismus 254 umfasst einen Außengewindeabschnitt 264 als Antriebselement, eine Gewindemutter bzw. Kantmutter 266 als Abtriebselement und eine Anzahl von Kugeln, über die der Außengewindeabschnitt 264 und die Kantmutter 266 miteinander in Eingriff stehen. Die Kantmutter 266 steht außerdem mit einem unbeweglichen Gehäuse 267 derart in Eingriff, dass sie zwar in Bezug auf das Gehäuse 267 in Axialrichtung bewegbar bzw. verstellbar, jedoch nicht drehbar ist. Eine Drehbewegung des Außengewindeabschnitts 264 wird somit in eine lineare oder axiale Bewegung der Kantmutter 266 umgesetzt. An dem in Bezug auf den Außengewindeabschnitt 264 entfernten Ende der Kantmutter 266 ist eine Ausgangsachse 268 koaxial zu der Kantmutter 266 angebracht. Die Eingriffsbereiche des Außengewindeabschnitts 264, der Kantmutter 266 und der Ausgangsachse 268 sind durch das Gehäuse 267 und eine elastische Staubschutzmanschette 270 in Bezug auf das Eindringen von Staub oder anderen Fremdkörpern geschützt.
Der Primärbremsen-Seilzug 240 ist mit der Ausgangsachse 268 über einen Außengewindeabschnitt 272 und eine Gewindemutter 274 verbunden. Der Außengewindeabschnitt 272 ist hierbei am Ende der Ausgangsachse 268 des Kugelumlaufmechanismus 254 ausgebildet, wobei die Gewindemutter 274 mit dem Außengewindeabschnitt 272 in Eingriff steht und mit dem Primärbremsen-Seilzug 240 verbunden ist. Zur Sicherung der Gewindemutter 272 ist eine Gegenmutter 276 auf den Außengewindeabschnitt 272 aufgeschraubt.
Der in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebaute Bremsbacken-Spreizaktor 250 zieht bei einer Betätigung des Bremspedals 40 den Primärbremsen-Seilzug 240 an, sodass der Hebel 230 um den Bolzen 232 gedreht wird und das mit dem Primärbremsen-Seilzug 240 verbundene Ende des Hebels 230 in Richtung der Bremsbacke 210b bewegt wird, was zur Folge hat, dass die beiden Bremsbacken 210a, 210b auseinander bewegt werden.
Wenn der Bremsbacken-Spreizaktor 250 sodann in der Gegenrichtung betätigt und in seine unbetätigte Ausgangsstellung zurückgeführt wird, werden die Bremsbacken 210a, 210b durch einen Bremsbacken-Kontraktionsmechanismus in Form einer dem selbstverstärkenden Servobremseffekt entgegenwirkenden Primärbremsen-Rückholfeder 280 wieder aufeinander zu bewegt. Bei der Primärbremsen-Rückholfeder 280 handelt es sich um eine Schraubendruckfeder 280, die an einem Ende mit dem Hebel 230 und an ihrem anderen Ende mit einem unbeweglichen Teil des Aktors bzw. Stellglieds 250 verbunden ist. Die Schraubendruckfeder 280 ist hierbei koaxial zu dem Primärbremsen-Seilzug 240 angeordnet. Bei einer Freigabe des Bremspedals 40 wird der Aktor 250 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt, wobei der Hebel 230 durch die auf ihn ausgeübte Federkraft der Primärbremsen-Rückholfeder 280 gedreht und in seine unbetätigte Ausgangsstellung zurückgeführt wird. Die als Bremsbacken-Kontraktionsmechanismus dienende Feder 280 ist jedoch nicht zwangsläufig erforderlich, sondern kann auch entfallen, was insbesondere dann der Fall ist, wenn die Justierfeder 214 und die Bremsbacken-Rückholfedern 215a, 215b relativ hohe Federkräfte aufweisen.
Wie 1 zu entnehmen ist, ist der Feststellbremsen-Seilzug 242 an seinem von dem Hebel 230 entfernten Ende mit einer Feststellbremsensteuerung 284 verbunden, die über das Feststellbremspedal 42 zum Anziehen des Feststellbremsen-Seilzugs 242 mechanisch betätigt wird und hierbei den Hebel 230 in der Bremsbacken-Expansionsrichtung zur Auseinanderbewegung der beiden Bremsbacken 210a, 210b dreht.
Bei einer Betätigung des Bremspedals 40 erfolgt eine Betätigung des Bremsbacken-Spreizaktors 250 zum Anziehen des Primärbremsen-Seilzugs 240 zur Drehung des Hebels 230 in der vorstehend beschriebenen Bremsbacken-Expansionsrichtung, wobei der Feststellbremsen-Seilzug 242 entspannt wird. Bei Betätigung des Feststellbremspedals 42 wird dagegen die Feststellbremsensteuerung 284 zum Anziehen des Feststellbremsen-Seilzugs 242 betätigt, wodurch der Hebel 230 ebenfalls in der Bremsbacken-Expansionsrichtung gedreht wird, wobei in diesem Falle der Primärbremsen- Seilzug 240 entspannt wird. Da die mit dem Hebel 230 verbundenen und zu verschiedenen Zeiten angezogenen beiden Bremsen-Seilzüge 240, 242 flexibel sind, wird die Betätigung eines dieser beiden Bremsen-Seilzüge durch den jeweils anderen Bremsen-Seilzug nicht behindert oder gestört.
Nach der Beschreibung des strukturellen Aufbaus der elektrisch betätigten Bremsanlage wird nachstehend auf die Steuerung bzw. Regelung dieser Bremsanlage näher eingegangen.
Wie in 1 veranschaulicht ist, umfasst die Bremsanlage eine Steuereinrichtung 50, die im wesentlichen von einem Computer 300 gebildet wird, der eine Zentraleinheit (CPU), einen Festspeicher (ROM) sowie einen Arbeitsspeicher (RAM) in Form eines Direktzugriffsspeichers umfasst. Der Steuereinrichtung 50 werden verschiedene Eingangssignale in Form der Ausgangssignale von verschiedenen Sensoren und Schaltern zugeführt, die einen Betätigungskraftsensor 302, einen Bremspedal-Betätigungserfassungsschalter 304, einen Fahrpedal-Betätigungserfassungsschalter 306, einen Lenkwinkelsensor 308, einen Fahrzeugverzögerungssensor 310, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 312, vier Radgeschwindigkeitssensoren 314 sowie einen Motorstromsensor 316 umfassen.
Der Betätigungskraftsensor 302 erzeugt ein Ausgangssignal, das eine auf das Bremspedal 40 einwirkende Betätigungskraft F angibt. Der Bremspedal-Betätigungserfassungsschalter 304 erzeugt ein Ausgangssignal, das eine Betätigung oder Nichtbetätigung des Bremspedals 40 angibt. Der Fahrpedal-Betätigungserfassungsschalter 306 erzeugt ein Ausgangssignal, das eine Betätigung oder Nichtbetätigung des Fahrpedals 44 angibt. Der Lenkwinkelsensor 308 dient als Sensor zur Erfassung einer Fahrtrichtungsänderung des Kraftfahrzeugs und erzeugt hierbei ein Ausgangssignal, das einen Drehwinkel θ des Lenkrades 46 angibt. Der Fahrzeugverzögerungssensor 310 erzeugt ein Ausgangssignal, das einen Verzögerungswert G des Kraftfahrzeugs bei einer Fahrt in Vorwärtsrichtung angibt. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 312 erzeugt ein Ausgangssignal, das die jeweilige Fahrgeschwindigkeit V des Kraftfahrzeugs angibt. Die vier Radgeschwindigkeitssensoren 314 erzeugen jeweilige Ausgangssignale, die die Umdrehungsgeschwindigkeit Vw der Fahrzeugräder FR, FL, RL und RR angeben. Der Motorstromsensor 316 ist mit Wicklungen der Elektromotoren 20, 30 der Scheibenbremsen 22 und Trommelbremsen 32 verbunden und erzeugt Ausgangssignale, die die Istwerte der den jeweiligen Wicklungen der Elektromotoren 20, 30 von einer Batterie 320 über eine Ansteuerschaltung 322 zugeführten elektrischen Ströme I angeben. Die Ausgangssignale des Motorstromsensors 316 stellen hierbei Spannungssignale dar, die die jeweiligen elektrischen Stromwerte I repräsentieren.
Die Steuereinrichtung 50 gibt ihrerseits Ausgangssignale ab, die der vorstehend beschriebenen Ansteuerschaltung 322 zuzuführende Stromsteuersignale umfassen. Bei einer Betätigung des Bremspedals 40 führt die Steuereinrichtung 50 der Ansteuerschaltung 322 diese Stromsteuersignale zu, sodass die von der Batterie 320 über die Ansteuerschaltung 322 den jeweiligen Elektromotoren 20, 30 der Bremsen 22, 32 zuzuführenden elektrischen Stromwerte I auf der Basis der Stromsteuersignale gesteuert werden. Die von der Steuereinrichtung 50 abgegebenen Ausgangssignale umfassen außerdem Signale für eine Maschinenleistungs-Steuereinrichtung und eine Getriebesteuereinrichtung. Die Maschinenleistungs-Steuereinrichtung umfasst hierbei eine Drosselklappen-Steuereinrichtung, eine Kraftstoffzuführungs-Steuereinrichtung und eine Zündverstellungs-Steuereinrichtung, während die Getriebesteuereinrichtung verschiedene solenoidbetätigte Magnetventile umfasst. Die Maschinenleistungs-Steuereinrichtung und die Getriebesteuereinrichtung werden durch die von der Steuereinrichtung 50 abgegebenen Signale zur Regelung der auf die Fahrzeugräder aufzubringenden Antriebskräfte dahingehend gesteuert bzw. geregelt, dass beim Anfahren oder Beschleunigen des Kraftfahrzeugs ein übermäßiger Schlupf der Antriebsräder verhindert und somit eine sogenannte "Traktionsregelung" bzw. Antriebsschlupfregelung des Kraftfahrzeugs erzielt wird.
In dem Festspeicher (ROM) des Computers 300 sind verschiedene Programme gespeichert, die auch ein in dem Ablaufdiagramm gemäß 5 veranschaulichtes Bremsensteuerungs-Unterprogramm und ein in dem Ablaufdiagramm gemäß 6 veranschaulichtes Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramm umfassen. Weiterhin dient der Festspeicher auch zur Speicherung von Datentabellen oder Funktionalgleichungen, die F-T-Abhängigkeiten und I-T-Abhängigkeiten wiedergeben.
Die F-T-Abhängigkeiten stellen jeweils eine Beziehung zwischen einer auf das Bremspedal 40 einwirkenden Betätigungskraft F und einem durch Betätigung der entsprechenden Bremse 22, 32 auf jedes Fahrzeugrad einwirkenden Bremsmoment T dar. Die Kennlinie gemäß 7 veranschaulicht ein Beispiel für eine F-T-Abhängigkeit. Die I-T-Abhängigkeiten stellen jeweils eine Beziehung zwischen dem einem jeden Elektromotor 20, 30 zugeführten elektrischen Strom I und dem durch Betätigung der entsprechenden Bremse 22, 32 auf jedes Fahrzeugrad einwirkenden Bremsmoment T dar. Die I-T-Abhängigkeiten werden experimentell oder durch Berechnung erhalten, wobei in dem Schaubild gemäß 8 Beispiele für solche I-T-Abhängigkeiten veranschaulicht sind. Bei den Vorderrädern FL, FR und den Hinterrädern RL, RR treten im allgemeinen unterschiedliche F-T-Abhängigkeiten und I-T-Abhängigkeiten auf, sodass in dem Festspeicher diese Abhängigkeiten einerseits in Relation zu den Vorderrädern und andererseits in Relation zu den Hinterrädern gespeichert sind.
Jede I-T-Abhängigkeit gibt somit die Änderung des Bremsmomentwertes T in Bezug auf eine Änderung des elektrischen Stromwertes I an. Diese I-T-Abhängigkeit ist jeweils für unterschiedliche Reibungskoeffizientenwerte μ der bei den Bremsen 22, 32 verwendeten Reibungskörper gespeichert, d.h., in dem Festspeicher (ROM) ist eine Vielzahl von I-T-Abhängigkeiten gespeichert, die jeweils unterschiedlichen Reibungskoeffizientenwerten μ zugeordnet sind. Die Reibungskörper bestehen bei den Scheibenbremsen 22 für die Vorderräder FL, FR aus den Bremsbelägen bzw. Bremsklötzen 106a, 106b und bei den Trommelbremsen 32 für die Hinterräder RL, RR aus den Bremsbelägen 216a, 216b.
Bevor das Bremsensteuerungs-Unterprogramm gemäß 5 und das Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramm gemäß 6 im einzelnen beschrieben werden, wird zunächst kurz auf die Bremsensteuerung und die Reibungskoeffizientenbestimmung eingegangen.
In 9 ist schematisch eine Beziehung zwischen der Steuereinrichtung 50, einem Motor 20, 30, einem Reibungskörper 330 und einem Rad 332 dargestellt. Die Steuereinrichtung 50 erfasst die auf das vom Fahrer des Fahrzeugs betätigte Bremspedal 40 einwirkende Betätigungskraft F und bestimmt hierbei in Abhängigkeit von der Betätigungskraft F den dem Motor 20, 30 zuzuführenden elektrischen Strom I. In Abhängigkeit von dem zugeführten elektrischen Strom I erzeugt der Motor 20, 30 dann eine Antriebskraft D zum Anpressen des Reibungskörpers 330 an die Bremsscheibe 104 oder die Bremstrommel 204. Der einen spezifischen Reibungskoeffizienten μ aufweisende Reibungskörper 330 wirkt hierbei mit der Bremsscheibe 104 oder der Bremstrommel 204 zur Aufbringung eines Bremsmoments T auf das Rad 332 in Abhängigkeit von der von dem Motor 20, 30 erzeugten Antriebskraft D zusammen. Auf diese Weise wird dem Fahrzeug ein Verzögerungswert G erteilt, während dem Fahrzeugrad 332 ein Verzögerungswert Gw erteilt wird.
Im Rahmen der Bremsensteuerung wird der dem Motor 20, 30 zuzuführende elektrische Strom I auf der Basis der auf das Bremspedal 40 ausgeübten Betätigungskraft F bestimmt. Im einzelnen wird hierbei ein gewünschtes Bremsmoment T* für jedes Rad 332 auf der Basis der Betätigungskraft F sowie in Abhängigkeit von einer geeigneten F-T-Beziehung bestimmt, wobei dann auf der Basis des auf diese Weise bestimmten Sollbremsmoments T* der in Bezug auf das Rad zuzuführende elektrische Strom I in Abhängigkeit von der I-T-Beziehung bestimmt wird.
Der Reibungskoeffizient μ des Reibungskörpers 330 wird durch Aktivierung des Motors 20, 30 der Bremse 22, 32 unter bestimmten Bedingungen geschätzt, nämlich dann, wenn das Bremspedal 40 nicht betätigt wird, wenn das Fahrpedal 42 nicht betätigt wird, wenn das Fahrzeug gradlinig fährt, d.h., keine Fahrtrichtungsänderung ausführt, wenn das Fahrzeug nicht auf einer schlechten Fahrbahn fährt, wenn das Fahrzeug nicht mit einer unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegenden Geschwindigkeit fährt, und wenn bei dem automatischen Getriebe 12 kein Schaltvorgang stattfindet. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V den Wert 0 aufweist (d.h., wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet), trifft die Steuereinrichtung 50 die Feststellung, dass das Fahrzeug mit einer unter dem vorgegebenen Schwellenwert liegenden Geschwindigkeit fährt, wobei in diesem Fall auch bei unbetätigtem Bremspedal 40 die Bremse 22 zur Abschätzung des Reibungskoeffizienten μ des Reibungskörpers 330 nicht betätigt wird, d.h., die Bestimmung bzw. Abschätzung des Reibungskoeffizienten μ erfolgt nur bei einer gradlinigen Fahrt (Rollen) des Fahrzeugs mit relativ hoher Geschwindigkeit auf einer guten Fahrbahn.
Während der Betätigung der Bremse 22, 32 zur Bestimmung bzw. Abschätzung des Reibungskoeffizienten μ werden der elektrische Strom I dem Motor 20, 30 zugeführt und der Fahrzeugverzögerungswert G erhalten, wobei dann der Ist-Bremsmomentwert T für jedes Rad auf der Basis des erhaltenen Fahrzeugverzögerungswertes G abgeleitet wird. Sodann wird eine der I-T-Beziehungen mit einem Arbeitspunkt, der bei einem die Kombination des erhaltenen Ist-Bremsmomentwertes T und des erhaltenen elektrischen Stroms I angebenden Arbeitspunkt oder in dessen Nähe liegt, als derzeit effektive I-T-Beziehung ausgewählt. Der der ausgewählten bzw. derzeit effektiven I-T-Beziehung entsprechende Reibungskoeffizient μ wird dann als geschätzter Reibungskoeffizient μ des Reibungskörpers 330 festgelegt, der im Arbeitsspeicher RAM gespeichert wird.
Obwohl der Reibungskoeffizient μ des Reibungskörpers 330 vorzugsweise für jedes der vier Räder zu schätzen ist, erfolgt die Schätzung bei diesem Ausführungsbeispiel nur jeweils für das Vorderradpaar F und das Hinterradpaar R, da bei den Scheibenbremsen 22 für die beiden Vorderräder FL, FR die gleichen Reibungskörper in Form der Bremsklötze bzw. Bremsbeläge 106a, 106b Verwendung finden, während bei den Trommelbremsen 32 für die beiden Hinterräder RL, RR die gleichen Reibungskörper in Form der Bremsbeläge 216a, 216b verwendet werden.
Wenn der bei einer laufenden Fahrt des Fahrzeugs geschätzte Reibungskoeffizient μ im Arbeitsspeicher RAM gespeichert ist, wird die diesem letzten geschätzten Reibungskoeffizienten μ entsprechende I-T-Beziehung zur Bestimmung des elektrischen Stroms I auf der Basis des festgelegten Sollbremsmoments T* gewählt. Wenn der während der laufenden Fahrt des Fahrzeugs geschätzte Reibungskoeffizient μ noch nicht im Arbeitsspeicher RAM gespeichert ist, wird die dem bei der vorherigen Fahrt des Fahrzeugs geschätzten und noch im Arbeitsspeicher RAM gespeicherten Reibungskoeffizienten μ entsprechende I-T-Beziehung vorläufig zur Bestimmung des elektrischen Stroms I verwendet, bis die Schätzung des Reibungskoeffizienten μ bei der laufenden Fahrt des Fahrzeugs erfolgt ist (d.h., bis die Schätzung aktualisiert ist). Wenn bei der vorherigen Fahrt des Fahrzeugs keine Schätzung des Reibungskoeffizienten μ und somit auch keine Speicherung im Arbeitsspeicher RAM erfolgt ist, wird eine einem vorgegebenen (im Festspeicher ROM gespeicherten) Standardwert des Reibungskoeffizienten μ entsprechende I-T-Beziehung vorläufig zur Bestimmung des elektrischen Stroms I verwendet, bis die Schätzung des Reibungskoeffizienten bei der laufenden Fahrt des Fahrzeugs erfolgt ist.
Nachstehend werden das Bremsensteuerungs-Unterprogramm gemäß 5 sowie das Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramm gemäß 6 im einzelnen beschrieben.
Das Bremsensteuerungs-Unterprogramm gemäß 5 wird im Einschaltzustand eines Zündschalters des Kraftfahrzeugs durchführt und hierbei in einem Schritt S1 initialisiert, bei dem die auf das Bremspedal 40 einwirkende Betätigungskraft F von dem Betätigungskraftsensor 402 erfasst ist. In einem auf den Schritt S1 folgenden Schritt S2 wird dann ermittelt, ob der bei der laufenden Fahrt des Fahrzeugs geschätzte Reibungskoeffizientenwert μ im Arbeitsspeicher RAM der Steuereinrichtung 50 gespeichert ist. Wenn hierbei im Schritt S2 ein positives Ergebnis erhalten wird (JA), geht der Ablauf auf einen Schritt S3 über, bei dem der bei der derzeitigen Fahrt des Fahrzeugs geschätzte und im Arbeitsspeicher RAM gespeicherte Reibungskoeffizientenwert μ als effektiver Reibungskoeffizientenwert gewählt wird. Wenn dagegen im Schritt S2 ein negatives Ergebnis erhalten wird (NEIN), geht der Ablauf auf einen Schritt S4 für die Ermittlung über, ob der bei der vorherigen Fahrt des Fahrzeugs geschätzte Reibungskoeffizientenwert μ im Arbeitsspeicher RAM gespeichert ist. Wenn hierbei im Schritt S4 ein positives Ergebnis erhalten wird (JA), geht der Ablauf auf einen Schritt S5 über, bei dem der geschätzte Reibungskoeffizientenwert μ als effektiver Wert gewählt wird. Wenn dagegen im Schritt S4 ein negatives Ergebnis erhalten wird (NEIN), geht der Ablauf auf einen Schritt S6 über, bei dem der vorgegebene Standardwert des Reibungskoeffizienten μ als effektiver Wert gewählt wird.
Auf die Schritte S3, S5 und S6 folgt ein weiterer Schritt S7, bei dem eine der gespeicherten I-T-Beziehungen, die dem derzeit gewählten effektiven Reibungskoeffizientenwert μ entspricht, als effektive I-T-Beziehung gewählt wird. Sodann wird ein Schritt S8 durchgeführt, bei dem der Soll-Bremsmomentwert T* für jedes Rad auf der Basis der erfassten Betätigungskraft F sowie in Abhängigkeit von der F-T-Beziehung bestimmt wird. Auf den Schritt S8 folgt ein weiterer Schritt S9, bei dem ein Sollwert I* des elektrischen Stroms I für jedes Rad auf der Basis des Soll-Bremsmomentwertes T* und in Abhängigkeit von der derzeit gewählten effektiven I-T-Beziehung bestimmt wird. Der Ablauf geht dann auf einen Schritt S10 über, bei dem ein dem festgelegten Sollwert I* entsprechender elektrischer Strom dem Elektromotor 20, 30 einer jeden Bremse 22, 32 zugeführt wird. Damit endet ein Ausführungszyklus des Bremsensteuerungs-Unterprogramms gemäß 5, woraufhin der Steuerablauf zum Schritt S1 zurückkehrt.
Das Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramm gemäß 6 wird ebenfalls im Einschaltzustand des Zündschalters während einer vorgegebenen Zykluszeit ausgeführt, wobei in einem Schritt S11 eine Initialisierung erfolgt, bei der ein ESTIMATION-Zustandszeichen auf "0" zurückgesetzt wird. Die Rückstellung dieses Zustandszeichens auf "0" beinhaltet, dass bei der laufenden Fahrt des Fahrzeugs der Reibungskoeffizient μ noch nicht bestimmt worden ist. Wenn das Zustandszeichen dagegen auf "1" gesetzt ist, beinhaltet dies, dass der Reibungskoeffizient μ während der laufenden Fahrt des Fahrzeugs einmal bestimmt bzw. geschätzt worden ist.
An den Schritt S11 schließen sich weitere Schritte S12 bis S18 an, bei denen ermittelt wird, ob die vorgegebenen Bedingungen erfüllt sind, die zur Vornahme einer Abschätzung des Reibungskoeffizienten μ vorzuliegen haben. Im Schritt S12 wird hierbei ermittelt, ob das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "0" gesetzt ist. Wenn hierbei im Schritt S12 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf den Schritt S13 für die Ermittlung über, ob der Bremspedal-Betätigungserfassungsschalter 304 sich im Abschaltzustand befindet, d.h., ob das Bremspedal 40 sich in seiner unbetätigten Stellung befindet. Wenn hierbei im Schritt S13 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Ablauf auf den Schritt S14 für die Ermittlung über, ob sich der Fahrpedal- Betätigungserfassungsschalter 306 im Abschaltzustand befindet, d.h., ob sich das Fahrpedal 42 in seiner unbetätigten Stellung befindet. Wenn hierbei im Schritt S14 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf den Schritt S15 für die Ermittlung über, ob eine Fahrtrichtungsänderung des Kraftfahrzeugs vorliegt, d.h., ob der von dem Lenkwinkelsensor 308 erfasste Drehwinkel θ des Lenkrades 46 einen in der Nähe von 0 liegenden Schwellenwert überschreitet. Wenn hierbei im Schritt S15 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf den Schritt S16 über, bei dem ermittelt wird, ob das Fahrzeug eine schlechte Fahrbahn befährt. Die im Schritt S16 durchgeführte Beurteilung erfolgt durch Ermittlung, ob die Änderungsfrequenz des Vorzeichens des Radverzögerungswertes Gw einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Der Radverzögerungswert Gw wird hierbei durch Bildung einer zeitlichen Ableitung der von dem Radgeschwindigkeitssensor 314 erfassten Radgeschwindigkeit Vw erhalten. Wenn im Schritt S16 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf den Schritt S17 für die Ermittlung über, ob die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 312 erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit V unter einem vorgegebenen Schwellenwert Vo liegt. Wenn hierbei im Schritt S17 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S19 über, bei dem ermittelt wird, ob bei dem Automatgetriebe 12 ein Schalt- oder Gangwechselvorgang stattfindet. Die im Schritt S19 durchgeführte Beurteilung erfolgt auf der Basis eines von dem Automatgetriebe 12 erhaltenen Signals. Wenn somit in den Schritten S12 bis S14 ein positives Ergebnis (JA) und in den Schritten S15 bis S18 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf den Schritt S19 über, während andernfalls zum Schritt S12 zurückgekehrt wird.
Im Schritt S19 wird ein vorgegebener elektrischer Strom Io den Elektromotoren 20 der Scheibenbremsen 22 für das linke Vorderrad FL und das rechte Vorderrad FR während einer vorgegebenen Zeitdauer Δt zugeführt. An den Schritt S19 schließt sich ein weiterer Schritt S20 an, bei dem der den Elektromotoren 20 zugeführte elektrische Iststrom I von dem Motorstromsensor 316 erfasst wird. An den Schritt S20 schließt sich ein weiterer Schritt S21 an, bei dem der Verzögerungswert G des Fahrzeugs bei der Aktivierung der Scheibenbremsen 22 von dem Fahrzeugverzögerungssensor 310 erfasst wird. Sodann wird ein Schritt S22 durchgeführt, bei dem der Reibungskoeffizient μ der Bremsklötze bzw. Bremsbeläge 106a, 106b der Scheibenbremsen 22 auf der Basis des erfassten elektrischen Iststroms I und des Fahrzeugverzögerungswertes G bestimmt wird. Im einzelnen wird hierbei der Ist-Bremsmomentwert T der Vorderrad-Scheibenbremsen 22 auf der Basis des erfassten Fahrzeugverzögerungswertes G berechnet. Sodann wird eine der I-T-Beziehungen mit einem Arbeitspunkt, der bei einem eine Kombination des erfassten elektrischen Stroms I und des berechneten Ist-Bremsmomentwertes T angebenden Arbeitspunkt oder in dessen Nähe liegt, als effektive I-T-Beziehung ausgewählt. Anschließend wird der dieser ausgewählten effektiven I-T-Beziehung entsprechende Reibungskoeffizientenwert μ als geschätzter Wert des Reibungskoeffizienten der Bremsklötze bzw. Bremsbeläge 106a, 106b festgelegt. Sodann werden für die Hinterrad-Trommelbremsen 32 den Schritten S19 bis S22 weitgehend entsprechende Schritte S23 bis S26 zur Bestimmung des Reibungskoeffizientenwertes μ der Bremsbeläge 216a, 216b der Trommelbremsen 32 durchgeführt. An den Schritt S26 schließt sich ein weiterer Schritt S27 an, bei dem das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "1" gesetzt wird. Sodann kehrt der Steuerablauf zum Schritt S12 zurück. Da jedoch das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "1" gesetzt worden ist, wird anschließend im Schritt S12 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten, sodass die Bestimmung des Reibungskoeffizienten μ der Reibungskörper 106a, 106b, 216a, 216b bis zum Ende der derzeitigen Fahrt des Fahrzeugs unterbleibt.
Wie vorstehend beschrieben, ist dieses Ausführungsbeispiel somit dahingehend ausgestaltet, dass die Bestimmung bzw. Schätzung des Reibungskoeffizienten μ der Reibungskörper bei jeder Fahrt des Fahrzeugs nur einmal erfolgt. Wenn diese Bestimmung bzw. Abschätzung während einer laufenden Fahrt des Fahrzeugs einmal erfolgt ist, wird der Reibungskoeffizient während dieser Fahrt des Fahrzeugs nicht mehr aktualisiert. Es kann jedoch auch eine Aktualisierung des Reibungskoeffizienten während der gleichen Fahrt des Fahrzeugs in Betracht gezogen werden.
In dem Schaubild gemäß 10 ist der allmähliche Abfall der Fahrzeuggeschwindigkeit V veranschaulicht, der sich durch die Aktivierung der Scheibenbremsen 22 und Trommelbremsen 32 bei der Bestimmung bzw. Schätzung des Reibungskoeffizienten μ der Reibungskörper ergibt, während das Fahrzeug ohne Betätigung des Bremspedals 40 seine Fahrt fortsetzt bzw. rollt.
Wenn die Bedingungen zur Vornahme der Bestimmung des Reibungskoeffizienten μ zum Zeitpunkt t1 erfüllt sind, wird den Elektromotoren 20 der Vorderrad-Scheibenbremsen 22 der vorgegebene Betrag Io des elektrischen Stroms I zugeführt, wodurch sich die Fahrzeuggeschwindigkeit V verringert. Die Abnahmerate der Fahrzeuggeschwindigkeit V, d.h., der Verzögerungswert G des Fahrzeugs, hängt hierbei von dem Reibungskoeffizienten μ der Bremsklötze bzw. Bremsbeläge 106a, 106b der Scheibenbremsen 22 ab. Bei einem relativ hohen Reibungskoeffizienten μ der Bremsbeläge 106a, 106b wird das Fahrzeug mit einem relativ hohen Verzögerungswert G1 verzögert, während bei einem relativ niedrigen Reibungskoeffizienten μ die Fahrzeugverzögerung mit einem relativ niedrigen Verzögerungswert G2 erfolgt. Wenn nach dem Zeitpunkt t1 zum Zeitpunkt t2 die vorgegebene Zeitdauer Δt abgelaufen ist, werden die Elektromotoren 20 durch Unterbrechung der elektrischen Stromzufuhr abgeschaltet.
Zu einem kurz nach dem Zeitpunkt t2 liegenden Zeitpunkt t3 wird dann den Elektromotoren 30 der Hinterrad-Trommelbremsen 32 der vorgegebene Strom Io zugeführt, was zur Folge hat, dass sich die Fahrzeuggeschwindigkeit V weiter verringert. Die Verringerungsrate der Fahrzeuggeschwindigkeit V bzw. der Verzögerungswert G des Fahrzeugs hängt hierbei von dem Reibungskoeffizienten m der Bremsbeläge 216a, 216b ab. Bei einem relativ hohen Reibungskoeffizienten wird das Fahrzeug mit einem relativ hohen Verzögerungswert G3 verzögert, während bei einem relativ niedrigen Reibungskoeffizienten die Fahrzeugverzögerung mit einem relativ niedrigen Verzögerungswert G4 erfolgt. Wenn nach dem Zeitpunkt t3 zu einem Zeitpunkt t4 die vorgegebene Zeitdauer Δt abgelaufen ist, werden die Elektromotoren 30 durch Unterbrechung der elektrischen Stromzufuhr abgeschaltet.
Aus der vorstehenden Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung ist somit ersichtlich, dass die zur Ausführung des Bremsensteuerungs-Unterprogramms gemäß 5 und des Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramm gemäß 6 vorgesehenen Teile der Steuereinrichtung 50 eine Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung zur Bestimmung einer Beziehung zwischen dem den Elektromotoren 20, 30 zuzuführenden elektrischen Strom I und dem von den Scheibenbremsen 22 und Trommelbremsen 32 auf die Räder aufzubringenden Bremsmoment (oder der Bremskraft) bilden, wobei diese Bestimmung auf der Basis des bei einer Fahrt des Fahrzeugs durch Betätigung der Bremsen 22, 32 erfassten Istwertes des von der Batterie 320 den Elektromotoren 20, 30 zugeführten elektrischen Stroms I und Istwertes des von den Scheibenbremsen 22 und den Trommelbremsen 32 erzeugten Bremsmoments T erfolgt. Die Werte des auf die Fahrzeugräder aufzubringenden Bremsmoments verändern sich bei einer Änderung des den Elektromotoren zuzuführenden elektrischen Stroms. Die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung ist daher außerdem zur Anwendung der festgelegten Beziehung zur Steuerung der Bremsen 22, 32 ausgestaltet. Es ist daher ersichtlich, dass der zur Ausführung des Bremsensteuerungs-Unterprogramms gemäß 5 vorgesehene Teil der Steuereinrichtung 50 eine Beziehungsanwendungseinrichtung zur Anwendung der erhaltenen Beziehung bildet, während der zur Ausführung der Schritte S13 und S19 bis S26 des Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramms gemäß 16 vorgesehene Teil der Steuereinrichtung 50 eine Einrichtung zur Bestimmung der Beziehung bei einer ohne Betätigung des Bremspedals 40 erfolgenden Fahrt des Fahrzeugs darstellt. Außerdem ist ersichtlich, dass der Fahrzeugverzögerungssensor 10 als Einrichtung zur Erfassung der Fahrzeugverzögerung G dient. Ferner ist ersichtlich, dass der zur Ausführung der Schritte S15 und S17 des Unterprogramms gemäß 6 dienende Teil der Steuereinrichtung 50 eine erste Sperreinrichtung darstellt, die eine Betätigung der Scheibenbremsen 22 und Trommelbremsen 32 durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung zur Bestimmung der Beziehung bei fahrendem Kraftfahrzeug in einem Betriebszustand verhindert, bei dem eine Betätigung der Scheibenbremsen 22 und der Trommelbremsen 32 durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung von der Bedienungsperson bzw. dem Fahrer des Kraftfahrzeugs wahrscheinlich als ungewöhnlich bzw. irritierend empfunden wird. Weiterhin ist ersichtlich, dass der zur Ausführung des Schrittes S17 des Unterprogramms gemäß 6 dienende Teil der Steuereinrichtung 50 eine Einrichtung darstellt, die eine Betätigung der Scheibenbremsen 22 und der Trommelbremsen 32 durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung bei fahrendem Kraftfahrzeug verhindert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt. Darüber hinaus ist ersichtlich, dass der zur Ausführung der Schritte S14 bis S16 und S18 des Unterprogramms gemäß 6 dienende Teil der Steuereinrichtung 50 eine zweite Sperreinrichtung darstellt, die eine Bestimmung und/oder Verwendung der Beziehung durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung bei fahrendem Kraftfahrzeug in einem Betriebszustand verhindert, bei dem wahrscheinlich keine genaue Bestimmung der Beziehung erfolgt. Außerdem ist ersichtlich, dass der zur Ausführung der Schritte S14 und S18 des Unterprogramms gemäß 6 dienende Teil der Steuereinrichtung 50 eine Einrichtung darstellt, die eine Verwendung der festgelegten Beziehung durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung zumindest dann verhindert, wenn sich eine Antriebskraft zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verändert. Darüber hinaus ist ersichtlich, dass der zur Ausführung des Schrittes S15 des Unterprogramms gemäß 6 dienende Teil der Steuereinrichtung 50 eine Einrichtung darstellt, die eine Verwendung der festgelegten Beziehung durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung zumindest bei einer Fahrtrichtungsänderung des Kraftfahrzeugs verhindert.
Nachstehend werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die 11 bis 22 näher beschrieben. Zur Vermeidung einer redundanten Beschreibung werden hierbei die in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Bezugszahlen auch zur Bezeichnung gleicher Elemente bei diesen weiteren Ausführungsbeispielen verwendet, wobei lediglich die bei diesen Ausführungsbeispielen in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel bestehenden Unterschiede hervorgehoben werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dahingehend ausgestaltet, dass die Scheibenbremsen 22 und die Trommelbremsen 32 für die vier Fahrzeugräder bei einer ohne Betätigung des Bremspedals 40 erfolgenden Fahrt des Fahrzeugs gemeinsam bzw. gleichzeitig aktiviert und bei dieser Aktivierung der Bremsen 22, 32 der Fahrzeugverzögerungswert G abgeleitet werden, sodass die Ist-Bremsmomentwerte T der Bremsen 22, 32 auf der Basis des abgeleiteten Verzögerungswertes G erhalten werden. In dieser Hinsicht unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel, das zur Aktivierung der Vorderrad-Scheibenbremsen 22 und der Hinterrad-Trommelbremsen 32 zu unterschiedlichen Zeiten in den Schritten S19 und S23 ausgestaltet ist.
In dem Ablaufdiagramm gemäß 11 ist ein Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramm gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Im Rahmen der nachstehenden Beschreibung dieses Unterprogramms wird auf Schritte, die den Schritten des Unterprogramms gemäß 6 weitgehend entsprechen, nur kurz eingegangen.
Das Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramm gemäß 11 beginnt mit einem Initialisierungsschritt S51, bei dem das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "0" zurückgestellt wird. In einem auf den Schritt S51 folgenden Schritt S52 wird dann überprüft, ob das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "0" zurückgestellt ist. Wenn hierbei im Schritt S52 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S53 über, bei dem ermittelt wird, ob der Bremspedal-Betätigungserfassungsschalter 304 abgeschaltet ist, d.h., ob sich das Bremspedal 40 in seiner unbetätigten Stellung befindet. Wenn hierbei im Schritt S53 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S52 zurück, während im Falle eines positiven Ergebnisses (JA) auf einen Schritt S54 für die Ermittlung übergegangen wird, ob die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 312 erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit V unter einem vorgegebenen Schwellenwert Vo liegt. Wenn hierbei im Schritt S54 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S52 zurück, während im Falle eines negativen Ergebnisses (NEIN) auf einen Schritt S55 für die Ermittlung übergegangen wird, ob sich das Fahrzeug in einem Betriebszustand befindet, bei dem wahrscheinlich keine genaue Bestimmung der Reibungskoeffizientenwerte μ der Reibungskörper erfolgt. Diese Bedingungen umfassen: eine Betätigung des Fahrpedals 42 zur Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, eine Fahrtrichtungsänderung des Kraftfahrzeugs, das Befahren einer schlechten Fahrbahn sowie einen Schalt- oder Gangwechselvorgang bei dem Automatgetriebe 12, wie dies vorstehend in Bezug auf die Schritte S14, S15, S16 und S18 des Unterprogramms gemäß 6 in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel bereits beschrieben worden ist. Wenn im Schritt S55 dann ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S52 zurück, während im Falle eines negativen Ergebnisses (NEIN) auf einen Schritt S56 übergegangen wird.
Im Schritt S56 werden die Scheibenbremsen 22 für die Vorderräder und die Trommelbremsen 32 für die Hinterräder gemeinsam bzw. weitgehend gleichzeitig aktiviert. Auf den Schritt S56 folgt ein weiterer Schritt S57, bei dem dann der den jeweiligen Motoren 20, 30 zugeführte elektrische Iststrom I von dem Motorstromsensor 316 erfasst wird. An den Schritt S57 schließt sich ein Schritt S38 an, bei dem der Verzögerungswert G des Fahrzeugs bei der Aktivierung der vier Bremsen 22, 32 von dem Fahrzeugverzögerungssensor 310 erfasst wird.
Sodann wird ein Schritt S59 ausgeführt, bei dem der Reibungskoeffizientenwert μ der Bremsklötze bzw. Bremsbeläge 106a, 106b der Scheibenbremsen 22 und der Reibungskoeffizientenwert μ der Bremsbeläge 216a, 216b der Trommelbremsen 32 auf der Basis der erfassten elektrischen Stromwerte I und des Fahrzeugverzögerungswertes G bestimmt werden. Im einzelnen werden hierbei die Ist-Bremsmomentwerte T der vorderen Scheibenbremsen 22 und die Ist-Bremsmomentwerte T der hinteren Trommelbremsen 32 auf der Basis des erfassten Fahrzeugverzögerungswertes G und in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen dem Bremsvermögen der Scheibenbremsen 22 und der Trommelbremsen 32 sowie einer Differenz zwischen der auf die Vorderräder einwirkenden Belastung und der auf die Hinterräder einwirkenden Belastung bestimmt. Sodann werden eine Summe der erhaltenen Bremsmomentwerte T der vorderen Scheibenbremsen 22 und eine Summe der erhaltenen Bremsmomentwerte T der hinteren Trommelbremsen 32 berechnet und der halbe Wert der ersteren Summe als Ist-Bremsmoment T bei jeder vorderen Scheibenbremse 22 und der halbe Wert der letzteren Summe als Ist-Bremsmoment T bei jeder hinteren Trommelbremse 32 bestimmt. Eine der I-T-Beziehungen mit einem Arbeitspunkt, der bei einem eine Kombination des erfassten elektrischen Stroms I und des berechneten Ist-Bremsmoments T bei jeder vorderen Scheibenbremse 22 angebenden Arbeitspunkt oder in dessen Nähe liegt, wird dann als effektive I-T-Beziehung ausgewählt. Der dieser ausgewählten effektiven I-T-Beziehung entsprechende Reibungskoeffizientenwert μ wird dann als geschätzter Wert des Reibungskoeffizienten der Bremsklötze bzw. Bremsbeläge 106a, 106b bei jeder vorderen Scheibenbremse 22 erhalten. In ähnlicher Weise wird der geschätzte Reibungskoeffizientenwert der Bremsbeläge 216a, 216b bei jeder hinteren Trommelbremse 32 erhalten.
Wie vorstehend beschrieben, ist das zweite Ausführungsbeispiel dahingehend ausgestaltet, dass der Ist-Bremsmomentwert T der vorderen Scheibenbremsen 22 und der Ist-Bremsmomentwert T der hinteren Trommelbremsen 32 auf der Basis des bei der gemeinsamen Betätigung der vier Bremsen 22, 32 erhaltenen gleichen Fahrzeugverzögerungswertes G abgeleitet und der Reibungskoeffizientenwert μ der Bremsklötze bzw. Bremsbeläge 106a, 106b der vorderen Scheibenbremsen 22 und der Reibungskoeffizientenwert μ der Bremsbeläge 216a, 216b der hinteren Trommelbremsen 32 unabhängig voneinander auf der Basis der erhaltenen vorderen und hinteren Ist-Bremsmomentwerte T bestimmt werden.
Auf den Schritt S59 folgt dann ein Schritt S60, bei dem das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "1" gesetzt wird, woraufhin der Steuerablauf zum Schritt S52 zurückkehrt.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dahingehend ausgestaltet, dass die vier Bremsen 22, 32 nacheinander zu unterschiedlichen Zeiten aktiviert und hierbei die Verzögerungswerte G für die jeweiligen Bremsen 22, 32 erfasst und die Ist-Bremsmomentwerte T für die jeweiligen Bremsen unabhängig voneinander abgeleitet werden.
In dem Ablaufdiagramm gemäß 12 ist ein Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramm gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Im Rahmen der nachstehenden Beschreibung dieses Unterprogramms wird auf Schritte, die den Schritten des Unterprogramms gemäß 6 weitgehend entsprechen, nur kurz eingegangen.
Das Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramm gemäß 12 beginnt mit einem Initialisierungsschritt S71, bei dem das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "0" zurückgesetzt wird. In einem auf den Schritt S71 folgenden Schritt S72 wird sodann überprüft, ob das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "0" gesetzt ist. Wenn hierbei im Schritt S72 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S73 über, bei dem ermittelt wird, ob der Bremspedal-Betätigungserfassungsschalter 304 abgeschaltet ist. Wenn hierbei im Schritt S73 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S72 zurück, während im Falle eines positiven Ergebnisses (JA) der Steuerablauf auf einen Schritt S74 für die Ermittlung übergeht, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V unter einem vorgegebenen Schwellenwert Vo liegt. Wenn hierbei im Schritt S74 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S72 zurück, während im Falle eines negativen Ergebnisses (NEIN) auf einen Schritt S75 für die Ermittlung übergegangen wird, ob sich das Kraftfahrzeug in einem Betriebszustand befindet, bei dem wahrscheinlich keine genaue Bestimmung der Reibungskoeffizientenwerte μ der Reibungskörper erfolgt. Diese Bedingungen umfassen: eine Betätigung des Fahrpedals 42 zur Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, eine Fahrtrichtungsänderung des Kraftfahrzeugs, das Befahren einer schlechten Fahrbahn und die Durchführung eines Schaltvorgangs bzw. Gangwechsels bei dem Automatgetriebe 12, wie dies vorstehend bereits in Bezug auf die Schritte S14, S15, S16 und S18 des Unterprogramms gemäß 6 in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist. Wenn dann im Schritt S75 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S72 zurück, während im Falle eines negativen Ergebnisses (NEIN) auf einen Schritt S76 übergegangen wird.
Im Schritt S76 werden die beiden vorderen Scheibenbremsen 22 und die beiden hinteren Trommelbremsen 32 nacheinander z.B. in der Reihenfolge der Scheibenbremse 22 für das linke Vorderrad FL, der Scheibenbremse 22 für das rechte Vorderrad FR, der Trommelbremse 32 für das linke Hinterrad RL und der Trommelbremse 32 für das rechte Hinterrad RR aktiviert. Auf den Schritt S76 folgt ein weiterer Schritt S77, bei dem die Istwerte des den Elektromotoren 20, 30 während der aufeinanderfolgenden Aktivierung der vier Bremsen 22, 32 zugeführten elektrischen Stroms I erfasst werden. An den Schritt S77 schließt sich ein weiterer Schritt S78 an, bei dem die Verzögerungswerte G bei der aufeinanderfolgenden Aktivierung der vier Bremsen 22, 32 erfasst werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Schritte S76 bis S78 für jede der vier Bremsen 22, 32 aufeinanderfolgend wiederholt durchgeführt werden, obwohl dies in dem Ablaufdiagramm gemäß 12 nicht explizit dargestellt ist. Die auf diese Weise erfassten Fahrzeugverzögerungswerte G geben daher die Ist-Bremsmomentwerte T der jeweiligen Bremsen 22, 32 genau wieder.
Sodann wird ein Schritt S79 durchgeführt, bei dem die Reibungskoeffizientenwerte μ der Bremsklötze bzw. Bremsbeläge 106a, 106b der Scheibenbremsen 22 und die Reibungskoeffizientenwerte μ der Bremsbeläge 216a, 216b der Trommelbremsen 32 auf der Basis der erfassten elektrischen Stromwerte I und der Fahrzeugverzögerungswerte G bestimmt werden. Im einzelnen wird hierbei der Ist-Bremsmomentwert T einer jeden Bremse 22, 32 auf der Basis des entsprechenden Fahrzeugverzögerungswertes G bestimmt. Sodann wird eine der I-T-Beziehungen mit einem Arbeitspunkt, der bei einem eine Kombination des erfassten elektrischen Stroms I und des berechneten Ist-Bremsmoments T für jede Bremse 22, 32 angebenden Arbeitspunkt oder in dessen Nähe liegt, als effektive I-T-Beziehung ausgewählt. Der dieser ausgewählten effektiven I-T-Beziehung entsprechende Reibungskoeffizientenwert μ stellt dann den geschätzten Wert des Reibungskoeffizienten der Bremsklötze bzw. Bremsbeläge bei jeder Bremse 22, 32 dar. Auf den Schritt S79 folgt schließlich ein Schritt S80, bei dem das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "1" gesetzt wird, woraufhin der Steuerablauf zum Schritt S72 zurückkehrt.
Ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dahingehend ausgestaltet, dass die Erfassung der Fahrzeugverzögerung G zur Ableitung des Ist-Bremsmoments T unterbunden wird, wenn der Gradient der von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt. Demgegenüber wird bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Fahrzeugverzögerung G unabhängig von dem Gradienten der Fahrbahn ermittelt.
In 13 ist der Aufbau einer elektrisch betätigten Bremsanlage gemäß diesem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem ein Fahrbahn-Gradientensensor 340 zur Erfassung des Gradienten der Fahrbahn vorgesehen ist.
Das Ablaufdiagramm gemäß 14 veranschaulicht ein Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramm, das in Abhängigkeit von einem Programm ausgeführt wird, das in einem Festspeicher (ROM) eines Computers 344 einer Steuereinrichtung 342 der Bremsanlage gemäß diesem vierten Ausführungsbeispiel gespeichert ist. Im Rahmen der nachstehenden Beschreibung des Unterprogramms gemäß 14 sind die dem ersten Ausführungsbeispiel weitgehend entsprechenden Schritte nur kurz beschrieben.
Das Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramm gemäß 14 beginnt wiederum mit einem Initialisierungsschritt S81, bei dem das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "0" zurückgestellt wird. Auf den Schritt S81 folgt ein weiterer Schritt S82, bei dem überprüft wird, ob das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "0" gesetzt ist. Wenn hierbei im Schritt S82 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S83 über, bei dem ermittelt wird, ob sich der Bremspedal-Betätigungserfassungsschalter 304 im Abschaltzustand befindet. Wenn hierbei im Schritt S83 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S82 zurück, während im Falle eines positiven Ergebnisses (JA) der Steuerablauf auf einen Schritt S84 für die Ermittlung übergeht, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V unter einem vorgegebenen Schwellenwert Vo liegt. Wenn hierbei im Schritt S84 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S82 zurück, während im Falle eines negativen Ergebnisses (NEIN) auf einen Schritt S85 für die Ermittlung übergegangen wird, ob ein Betriebszustand des Kraftfahrzeugs vorliegt, bei dem wahrscheinlich keine genaue Bestimmung der Reibungskoeffizientenwerte μ der Reibungskörper erfolgt. Diese Bedingungen umfassen: eine Betätigung des Fahrpedals 42 zur Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, eine Fahrtrichtungsänderung des Kraftfahrzeugs, das Befahren einer schlechten Fahrbahn und die Durchführung eines Schaltvorgangs bzw. Gangwechsels bei dem Automatgetriebe 12, wie dies vorstehend bereits in Bezug auf die Schritte S14, S15, S16 und S18 des Unterprogramms gemäß 6 in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist. Bei diesem vierten Ausführungsbeispiel umfassen die Bedingungen, durch die eine Bestimmung des Reibungskoeffizienten μ unterbunden wird, auch die Bedingung, dass der Gradient der von dem Kraftfahrzeug befahrenen Fahrbahn über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt. Wenn hierbei im Schritt S85 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S82 zurück, während im Falle eines negativen Ergebnisses (NEIN) auf einen Schritt S86 übergegangen wird.
Im Schritt S86 werden die Scheibenbremsen 22 und die Trommelbremsen 32 in einer der folgenden Betriebsarten aktiviert: (a) die vier Bremsen 22, 32 werden wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 11 im wesentlichen gemeinsam aktiviert, (b) die vorderen Scheibenbremsen 22 werden gemeinsam aktiviert, während die hinteren Trommelbremsen 32 zwar gemeinsam jedoch vor oder nach der Aktivierung der Scheibenbremsen 22 wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 6 aktiviert werden, und (c) die vier Bremsen 22, 32 werden wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 12 aufeinanderfolgend aktiviert. An den Schritt S86 schließt sich ein Schritt S87 an, bei dem der jeder Bremse 22, 32 zugeführte elektrische Strom I erfasst wird. Auf den Schritt S87 folgt ein Schritt S88, bei dem der bzw. die Verzögerungswerte G während der Aktivierung der vier Bremsen 22, 32 ermittelt werden. Sodann wird ein Schritt S89 ausgeführt, bei dem die Reibungskoeffizientenwerte μ der Reibungskörper der Bremsen 22, 32 auf der Basis der erfassten elektrischen Stromwerte I und des Fahrzeugverzögerungswertes bzw. der Fahrzeugverzögerungswerte G in der in Verbindung mit den Schritten S26, S59 und S79 vorstehend bereits beschriebenen Weise bestimmt werden. Auf den Schritt S89 folgt dann ein Schritt S90, bei dem das ESTIMATION-Zustandszeichen wieder auf "1" gesetzt wird, woraufhin der Steuerablauf zum Schritt S82 zurückkehrt.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur Erfassung der Ist-Bremsmomentwerte T auf der Basis von Verzögerungswerten Gw der Fahrzeugräder ausgestaltet. Demgegenüber wird bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen das Ist-Bremsmoment T auf der Basis der erfassten Fahrzeugverzögerung G erhalten.
In 15 ist der Aufbau einer elektrisch betätigten Bremsanlage gemäß diesem fünften Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei der der Fahrzeugverzögerungssensor 310 nicht vorgesehen ist, da die Fahrzeugverzögerung G bei diesem fünften Ausführungsbeispiel zur Ermittlung des Ist-Bremsmoments T nicht verwendet wird.
Das Ablaufdiagramm gemäß 16 veranschaulicht ein Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramm, das in Abhängigkeit von einem Programm ausgeführt wird, das im Festspeicher (ROM) eines Computers 362 einer Steuereinrichtung 360 der Bremsanlage gemäß diesem fünften Ausführungsbeispiel gespeichert ist. Im Rahmen der nachstehenden Beschreibung des Unterprogramms gemäß 16 sind dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Schritte nur kurz beschrieben.
Das Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramm gemäß 16 beginnt mit einem Initialisierungsschritt S101, bei dem das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "0" zurückgesetzt wird. Auf den Schritt S101 folgt ein weiterer Schritt S102, bei dem überwacht wird, ob das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "0" gesetzt ist. Wenn hierbei im Schritt S102 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S103 für die Ermittlung über, ob sich der Bremspedal-Betätigungserfassungsschalter 304 im Abschaltzustand befindet. Wenn hierbei im Schritt S103 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S102 zurück, während im Falle eines positiven Ergebnisses (JA) auf einen Schritt S104 übergegangen wird, bei dem ermittelt wird, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V unter einem vorgegebenen Schwellenwert Vo liegt. Wenn hierbei im Schritt S104 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S102 zurück, während im Falle eines negativen Ergebnisses (NEIN) auf einen Schritt S105 übergegangen wird, bei dem ermittelt wird, ob ein Betriebszustand des Fahrzeugs vorliegt, bei dem wahrscheinlich keine genaue Ermittlung der Reibungskoeffizientenwerte μ der Reibungskörper erfolgt. Diese Bedingungen umfassen: eine Betätigung des Fahrpedals 42 zur Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, eine Fahrtrichtungsänderung des Kraftfahrzeugs, das Befahren einer schlechten Fahrbahn sowie einen Schaltvorgang bzw. Gangwechsel bei dem Automatgetriebe 12, wie dies vorstehend in Bezug auf die Schritte S14, S15, S16 und S18 des Unterprogramms gemäß 6 in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist. Wenn dann im Schritt S105 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S102 zurück, während im Falle eines negativen Ergebnisses (NEIN) auf einen Schritt S106 übergegangen wird.
Im Schritt S106 werden die vorderen Scheibenbremsen 22 für die Vorderräder und die hinteren Trommelbremsen 32 für die Hinterräder gemeinsam bzw. im wesentlichen gleichzeitig aktiviert. Auf den Schritt S106 folgt ein weiterer Schritt S107, bei dem der den jeweiligen Elektromotoren 20, 30 zugeführte elektrische Iststrom I von dem Motorstromsensor 316 erfasst wird. An den Schritt S107 schließt sich ein Schritt S108 an, bei dem der Verzögerungswert Gw für jedes der vier Fahrzeugräder FL, FR, RL, RR berechnet wird, indem eine zeitliche Ableitung der von dem Radgeschwindigkeitssensor 314 erfassten Umdrehungsgeschwindigkeit Vw des betreffenden Rades gebildet wird.
In dem Schaubild gemäß 17 ist die Änderung der Radgeschwindigkeit Vw bei einer Aktivierung der Bremsen 22, 32 veranschaulicht. Bei einem relativ hohen Reibungskoeffizienten μ der Reibungskörper der Bremsen 22, 32 ist auch die Verringerungsrate der Radgeschwindigkeit Vw, d.h., der Verzögerungswert Gw eines Rades, relativ hoch. Bei einem relativ geringen Reibungskoeffizienten ist dagegen auch der Radverzögerungswert Gw relativ niedrig.
Sodann wird ein Schritt S109 ausgeführt, bei dem die Reibungskoeffizientenwerte μ der Reibungskörper der vier Bremsen 22, 32 auf der Basis der erfassten elektrischen Stromwerte I und der berechneten Radverzögerungswerte Gw bestimmt werden. Im einzelnen werden hierbei die Ist-Bremsmomentwerte T der Bremsen 22, 32 auf der Basis der berechneten Radverzögerungswerte Gw bestimmt. Eine der I-T-Beziehungen mit einem Arbeitspunkt, der bei einem eine Kombination des erfassten elektrischen Stroms I und des berechneten Bremsmoments T einer jeden Bremse 22, 32 angebenden Arbeitspunkt oder in dessen Nähe liegt, wird sodann als effektive I-T-Beziehung ausgewählt. Der dieser ausgewählten effektiven I-T-Beziehung entsprechende Reibungskoeffizientenwert μ wird dann als geschätzter Wert des Reibungskoeffizienten für jede Bremse 22, 32 erhalten. Anschließend wird ein Schritt S110 ausgeführt, bei dem das ESTIMATION-Zustandszeichen wieder auf "1" gesetzt wird, woraufhin der Steuerablauf zum Schritt S102 zurückkehrt.
Nachstehend wird ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben, das sich in Bezug auf das fünfte Ausführungsbeispiel nur hinsichtlich des in dem Ablaufdiagramm gemäß 18 veranschaulichten Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramms unterscheidet.
Bei dem in 18 dargestellten Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramm gemäß diesem sechsten Ausführungsbeispiel erfolgt die Bestimmung des Reibungskoeffizienten μ der Reibungskörper der Bremsen 22, 32 während einer Betätigung des Bremspedals 40. Das Unterprogramm beginnt wiederum mit einem Initialisierungsschritt S201, bei dem das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "0" zurückgesetzt wird. In einem auf den Schritt S201 folgenden Schritt S202 wird überwacht, ob das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "0" gesetzt ist. Wenn hierbei im Schritt S202 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S203 über, bei dem ermittelt wird, ob sich der Bremspedal-Betätigungserfassungsschalter 304 im Einschaltzustand befindet, d.h., ob eine Betätigung des Bremspedals 40 vorliegt. Wenn hierbei im Schritt S203 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S202 zurück, während im Falle eines positiven Ergebnisses (JA) auf einen Schritt S204 für die Ermittlung übergegangen wird, ob Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs vorliegen, bei denen wahrscheinlich keine genaue Bestimmung der Reibungskoeffizientenwerte μ der Reibungskörper erfolgt. Diese Betriebsbedingungen umfassen wie im Falle des fünften Ausführungsbeispiels: eine Betätigung des Fahrpedals 42 zur Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, eine Fahrtrichtungsänderung des Kraftfahrzeugs, das Befahren einer schlechten Fahrbahn sowie einen Schaltvorgang bzw. Gangwechsel bei dem Automatgetriebe 12. Bei diesem sechsten Ausführungsbeispiel umfassen die Betriebsbedingungen, durch die eine Bestimmung des Reibungskoeffizienten μ verhindert bzw. unterbunden wird, eine Betätigung der Bremsanlage im Rahmen einer Antiblockiersteuerung sowie ein Stoppen des Kraftfahrzeugs. Die Antiblockiersteuerung der Scheibenbremsen 22 und Trommelbremsen 32 erfolgt hierbei im Rahmen einer Steuerung der Elektromotoren 20, 30 durch die Steuereinrichtung 50 in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Radgeschwindigkeitssensoren 314. Ein Stoppen des Kraftfahrzeugs wird erfasst, wenn die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 312 erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit V einen vorgegebenen unteren Grenzwert unterschreitet. Wenn hierbei im Schritt S204 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S202 zurück, während im Falle eines negativen Ergebnisses (NEIN) der Steuerablauf auf Schritte S205 bis S209 übergeht, die den Schritten S106 bis S110 des Unterprogramms gemäß 16 des fünften Ausführungsbeispiels entsprechen.
Ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die Ist-Bremsmomentwerte T der Bremsen 22, 32 von ausschließlich zu diesem Zweck vorgesehenen Sensoren erfasst werden.
In 19 ist der Aufbau einer elektrisch betätigten Bremsanlage gemäß diesem siebten Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Diese Bremsanlage umfasst (a) einen bei jeder vorderen Scheibenbremse 22 vorgesehenen ersten Kraftsensor 380 zur Erfassung des Ist-Bremsmoments T und (b) einen bei jeder hinteren Trommelbremse 32 vorgesehenen zweiten Kraftsensor 382 zur Erfassung des Ist-Bremsmoments T. Im Gegensatz zu der Bremsanlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist bei dieser Bremsanlage der Fahrzeugverzögerungssensor 310 nicht vorgesehen.
In 20 ist die elektrisch betätigte Scheibenbremse 22 für jedes Vorderrad veranschaulicht, bei der der erste Kraftsensor 380 zwischen der Feder 112 und der Montagehalterung 100 angeordnet ist. In 21 ist die elektrisch betätigte Trommelbremse 32 für jedes Hinterrad veranschaulicht, bei der in diesem Fall der zweite Kraftsensor 382 an einer der Bremsbacken 210a, 210b angeordnet ist, d.h. an der Sekundärbacke 210a, die im Vergleich zu der Primärbacke 210b stärker belastet ist. Der zweite Kraftsensor 382 kann auch an dem Lagerbolzen 206 angeordnet sein.
Das Ablaufdiagramm gemäß 22 veranschaulicht ein Reibungskoeffizientenbestimmungs-Unterprogramm, das gemäß einem Programm ausgeführt wird, das im Festspeicher (ROM) eines Computers 386 einer Steuereinrichtung 384 dieser Bremsanlage gespeichert ist. Im Rahmen der nachstehenden Beschreibung des Unterprogramms gemäß 22 wird auf dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechende Schritte nur kurz eingegangen.
Das Unterprogramm gemäß 22 beginnt wiederum mit einem Initialisierungsschritt S301, bei dem ein ESTIMATION-Zustandszeichen auf "0" zurückgesetzt wird. In einem auf den Schritt S301 folgenden Schritt S302 wird überwacht, ob das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "0" gesetzt ist. Wenn hierbei im Schritt S202 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S303 für die Ermittlung über, ob sich der Bremspedal- Betätigungserfassungsschalter 304 im Abschaltzustand befindet. Wenn hierbei im Schritt S303 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S302 zurück, während im Falle eines positiven Ergebnisses (JA) auf einen Schritt S304 für die Ermittlung übergegangen wird, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V unter einem vorgegebenen Schwellenwert Vo liegt. Wenn hierbei im Schritt S304 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S302 zurück, während im Falle eines negativen Ergebnisses (NEIN) auf einen Schritt S305 übergegangen wird, bei dem ermittelt wird, ob Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs vorliegen, bei denen wahrscheinlich keine genaue Bestimmung des Reibungskoeffizienten μ erfolgt. Diese Betriebsbedingungen umfassen: eine Betätigung des Fahrpedals 42, eine Fahrtrichtungsänderung des Kraftfahrzeugs, das Befahren einer schlechten Fahrbahn sowie einen Schaltvorgang bzw. Gangwechsel bei dem Automatgetriebe 12, wie dies vorstehend in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel bereits beschrieben worden ist. Wenn hierbei im Schritt S305 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S302 zurück, während im Falle eines negativen Ergebnisses (NEIN) auf einen Schritt S306 übergegangen wird.
Im Schritt S306 werden die Scheibenbremsen 22 und die Trommelbremsen 32 in einer der folgenden Betriebsarten aktiviert: (a) die vier Bremsen 22, 32 werden wie im Falle des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 11 im wesentlichen gemeinsam bzw. gleichzeitig aktiviert, (b) die vorderen Scheibenbremsen 22 werden gemeinsam aktiviert, während die hinteren Trommelbremsen 32 zwar gemeinsam, jedoch vor oder nach der Aktivierung der Scheibenbremsen 22 aktiviert werden, wie dies bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 6 der Fall ist, und (c) die vier Bremsen 22, 32 werden wie im Falle des dritten Ausführungsbeispiels gemäß 12 aufeinanderfolgend aktiviert. Auf den Schritt S306 folgt ein Schritt S307, bei dem der einer jeden Bremse 22, 32 zugeführte elektrische Strom I erfasst wird. An den Schritt S307 schließt sich ein Schritt S308 an, bei dem während der Aktivierung der Bremsen 22, 32 von den ersten Kraftsensoren 380 und den zweiten Kraftsensoren 382 die Ist-Bremsmomentwerte T der Scheibenbremsen 22 und der Trommelbremsen 32 erfasst werden. Sodann wird ein Schritt S309 durchgeführt, bei dem die Reibungskoeffizientenwerte μ der Reibungskörper der Bremsen 22, 32 auf der Basis der erfassten elektrischen Stromwerte I und der Ist-Bremsmomentwerte T bestimmt werden. Eine der I-T-Beziehungen mit einem Arbeitspunkt, der bei einem eine Kombination des elektrischen Stroms I und des Bremsmomentwertes T einer jeden Bremse 22, 32 angebenden Arbeitspunkt oder in dessen Nähe liegt, wird hierbei als effektive I-T-Beziehung ausgewählt. Der dieser ausgewählten I-T-Beziehung entsprechende Reibungskoeffizient μ stellt dann den geschätzten Reibungskoeffizientenwert für jede Bremse dar. Der Steuerablauf geht dann auf einen Schritt S310 über, bei dem das ESTIMATION-Zustandszeichen auf "1" gesetzt wird, woraufhin der Steuerablauf zum Schritt S301 zurückkehrt.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind somit dahingehend ausgestaltet, dass verschiedene physikalische Parameter wie der einem jeden Elektromotor 20, 30 zugeführte elektrische Strom I, die Fahrzeugverzögerung G, die Radverzögerung Gw und das Ist-Bremsmoment T der Bremsen 22, 32 jeweils während einer vorgegebenen Zeitdauer erfasst werden. Als Messwert kann hierbei der Spitzenwert oder ein Mittelwert aus einer Anzahl von während der Erfassungsperiode erhaltenen Werten Verwendung finden. Alternativ kann ein Integralwert der in dieser Erfassungsperiode erhaltenen Werte als Messwert Verwendung finden.
Nachstehend werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die 23 bis 43 näher beschrieben.
23 zeigt eine elektrisch betätigte Bremsanlage gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die elektrisch betätigte vordere Scheibenbremsen 522 mit einem jeweiligen Elektromotor 20 der vorstehend beschriebenen Art und elektrisch betätigte hintere Trommelbremsen 532 mit einem jeweiligen Elektromotor 30 der vorstehend beschriebenen Art umfasst. Bei den Scheibenbremsen 530 und den Trommelbremsen 532 findet kein hydraulisches Arbeitsmedium z.B. in Form einer Bremsflüssigkeit Verwendung. Wie im Falle der Bremsanlage des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 1 umfasst auch die Bremsanlage gemäß 23 die Brennkraftmaschine 10, das Automatgetriebe 12, das Feststell-Bremspedal 42, das Fahrpedal 44 und das Lenkrad 46.
Anders als die Bremsanlage gemäß 1 umfasst die Bremsanlage gemäß 23 außerdem mechanisch betätigte hintere Trommelbremsen 536, die von einer durch Betätigung eines Bremsen-Betätigungselements in Form eines Bremspedals 534 erzeugten Kraft als Notbremsen betätigt werden. Bei dieser Trommelbremse 536 findet ebenfalls kein hydraulisches Arbeitsmedium wie z.B. eine Bremsflüssigkeit Verwendung. Das linke Hinterrad RL sowie das rechte Hinterrad RR sind somit jeweils sowohl mit der elektrisch betätigten Trommelbremse 532 als auch der mechanisch betätigten Trommelbremse 536 ausgestattet. Bei diesen Trommelbremsen 532, 536 finden die gleiche Bremstrommel 204 und die gleichen Bremsbacken 210a, 210b (Bremsbeläge 216a, 216b) gemeinsam Verwendung.
Bei einer Betätigung des Bremspedals 534 wird somit das Kraftfahrzeug durch zumindest eine von drei paarweise vorgesehenen Bremsenanordnungen 522, 532, 536 abgebremst, wobei sich die nachstehenden vier Fälle unterscheiden lassen:

(a) Wenn sich die elektrisch betätigten Scheibenbremsen 522 und Trommelbremsen 532 beide in einem normalen Betriebszustand befinden, erfolgt die Bremsung des Kraftfahrzeugs durch diese Bremsen 522, 532.
(b) Wenn bei den elektrisch betätigten Scheibenbremsen 522 ein Störzustand vorliegt, während sich die elektrisch betätigten Trommelbremsen 532 in einem normalen Betriebszustand befinden, wird das Kraftfahrzeug nur von den Trommelbremsen 532 gebremst.
(c) Wenn die elektrisch betätigten Scheibenbremsen 522 sich in einem normalen Betriebszustand befinden, während bei den elektrisch betätigten Trommelbremsen 532 ein Störzustand vorliegt, wird das Kraftfahrzeug sowohl von den Scheibenbremsen 522 als auch den mechanisch betätigten Trommelbremsen 536 gebremst.
(d) Wenn sowohl bei den elektrisch betätigten Scheibenbremsen 522 als auch den elektrisch betätigten Trommelbremsen 532 ein Störzustand auf Grund eines Ausfalls oder einer Fehlfunktion einer elektrischen Stromquelle (einer Primärbatterie 874) oder einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 550 vorliegt, wird das Fahrzeug nur durch die mechanisch betätigten Trommelbremsen 536 gebremst.

Bei dieser Bremsanlage wirkt die Feststellbremse bei einer Betätigung des Feststell-Bremspedals 42 durch die Scheibenbremsen 522 auf das linke Vorderrad FL und das rechte Vorderrad FR. Die Park- oder Feststellbremswirkung ergibt sich hierbei, indem die Elektromotoren 20 (Ultraschallmotoren) der Scheibenbremsen 522 mit einem Haltemoment im Stillstand gehalten werden, wobei das Feststell-Bremspedal 42 in betätigtem Zustand gehalten wird.
Die Scheibenbremse 522 für das rechte Vorderrad FR ist im einzelnen in 24 veranschaulicht, wobei die Scheibenbremse 522 für das linke Vorderrad FL den gleichen Aufbau aufweist. Mit Ausnahme der Konfiguration der Bremsklötze bzw. Bremsbeläge 606 (d.h. des inneren Bremsklotzes bzw. Bremsbelags 606b) und der Anordnung eines Kraftschalters 650 in einem unbeweglichen Bauteil in Form der Montagehalterung 100 entspricht die Scheibenbremse 522 gemäß 24 der Scheibenbremse 22 gemäß 2 des ersten Ausführungsbeispiels. Im Gegensatz zu dem inneren Bremsbelag 106b der Scheibenbremse 22 gemäß 2 besitzt der innere Bremsbelag 606b der Scheibenbremse 522 eine Trägerplatte 640 mit konstanter Dicke. Wenn der äußere Bremsbelag 606a und der innere Bremsbelag 606b auf die Reibflächen 102 der Scheibenbremse 104 gepresst werden, werden die Bremsbeläge 606a, 606b in der Richtung X von der Scheibenbremse 104 "mitgezogen" bzw. mitgedreht. Das Ausmaß dieser Drehbewegung der Bremsbeläge 606a, 606b wird jedoch durch jeweilige Drehmoment-Aufnahmebereiche 610a, 610b der Montagehalterung 100 begrenzt, d.h., das Ausmaß der Drehbewegung des äußeren Bremsbelags 606a wird durch Auftreffen seiner Endfläche auf den äußeren Drehmoment-Aufnahmebereich 610a begrenzt, während das Ausmaß der Drehbewegung des inneren Bremsbelags 606b durch den Druckkontakt des Kraftschalters 650 mit dem inneren Drehmoment-Aufnahmebereichs 610b begrenzt wird, worauf nachstehend unter Bezugnahme auf 25 noch näher eingegangen wird. Die Drehmoment-Aufnahmebereiche 610a, 610b wirken somit als Halteelemente zum Festhalten der Reibungskörper und verhindern eine Drehbewegung der Reibungskörper in Form der Bremsbeläge 606a, 606b mit der Bremsscheibe 104, wenn sich die Reibungskörper in Reibkontakt mit der Bremsscheibe 104 befinden.
Das von dem Elektromotor 20 über den Kugelumlaufmechanismus 132 bewegte Anpresselement 134 ist an seinem vorderen Ende nicht mit einem Drucklager wie im Falle der Scheibenbremse 22 gemäß 2 versehen, sondern wirkt mit dem Kugelumlaufmechanismus 132 zur Bildung einer Andruckeinrichtung zum Anpressen der Bremsbeläge 606a, 606b an die Bremsscheibe 104 zusammen.
Der Kraftschalter 650 ist in dem inneren Drehmoment-Aufnahmebereich 610b angeordnet, der zur Aufnahme eines Drehmoments von dem inneren Bremsbelag 606b ausgestaltet ist. Wie in der vergrößerten Darstellung gemäß 25 veranschaulicht ist, besteht der Kraftschalter 650 aus einem beweglichen Element 652 und einem elastischen Element in Form einer konischen Tellerfeder 654. Bei dem beweglichen Element 652 handelt es sich um ein abgestuftes zylindrisches Element mit einem einen großen Durchmesser aufweisenden Abschnitt 656 und einem einen kleinen Durchmesser aufweisenden Abschnitt 658, die beide einen runden Querschnitt aufweisen und koaxial zueinander angeordnet sind. Der Abschnitt 656 mit dem großen Durchmesser ist axial bewegbar in dem inneren Drehmoment-Aufnahmebereich 610b angeordnet, während der Abschnitt 658 mit dem kleinen Durchmesser durch eine mittlere Ausnehmung der konischen Tellerfeder 654 hindurch verläuft. Die konische Tellerfeder 654 verleiht dem beweglichen Element 652 eine Vorspannung in Richtung des inneren Bremsbelags 606b, wobei das bewegliche Element 652 normalerweise in Druckkontakt mit einem in der Montagehalterung 100 ausgebildeten Anschlag 659 gehalten wird, d.h., der Anschlag 659 bestimmt somit die vollständig zurückgezogene Stellung des beweglichen Elements 652. Wenn der innere Bremsbelag 606b sich zusammen mit der Bremsscheibe 104 in der Richtung Y gemäß 25 dreht, wird das bewegliche Element 652 gegen die Federkraft der Feder 654 aus der vollständig zurückgezogenen Stellung herausbewegt.
An der Endfläche des Abschnitts 658 mit dem kleinen Durchmesser ist ein beweglicher Kontakt 660 befestigt, während in dem inneren Drehmoment-Aufnahmebereich 610b ein Festkontakt 662 angeordnet ist, der von einem elastischen Element gebildet wird. Der bewegliche Kontakt 660 kommt hierbei mit dem Festkontakt 662 in Berührung, wenn das bewegliche Element 652 von dem inneren Bremsbelag 606b gegen die Vorspannung der konischen Tellerfeder 654 in seine vollständig vorgeschobene Stellung bewegt wird. Diese vollständig vorgeschobene Stellung des bewegbaren Elements 652 ist durch das Auftreffen der Endfläche des Abschnitts 658 mit dem kleinen Durchmesser auf die Fläche des inneren Drehmoment-Aufnahmebereichs 610b bestimmt. Bei dieser Anordnung wird die durch den Reibkontakt des inneren Bremsbelags 610b mit der Bremsscheibe 104 erzeugte Kraft über das bewegbare Element 652 auf den inneren Drehmoment-Aufnahmebereich 610b übertragen.
Der Festkontakt 662 ist elektrisch über eine durch die Montagehalterung 100 hindurch verlaufende Leitung 664 mit der elektronischen Steuereinheit 550 verbunden, wobei der Festkontakt 662 und die Leitung 664 durch eine Isolierung 665 in Bezug auf die Montagehalterung 100 isoliert sind.
Der bewegliche Kontakt 660 liegt dagegen über das elektrisch leitende bewegliche Element 652 und die Montagehalterung 100 sowie über eine mit der Montagehalterung 100 verbundene Leitung 666 an Masse.
Der bewegliche Kontakt 660 wird normalerweise in einem gewissen Abstand zu dem Festkontakt 662 gehalten, wobei das bewegliche Element 652 durch die von der konischen Tellerfeder 654 ausgeübte Vorspannkraft in seiner vollständig zurückgezogenen Stellung gehalten wird, sodass sich der Kraftschalter 650 normalerweise im Abschaltzustand befindet. Wenn die auf das bewegbare Element 652 von dem inneren Bremsbelag 606b ausgeübte Kraft einen vorgegebenen Wert (in Form der Vorspannung der konischen Tellerfeder 654) überschreitet, setzt eine mit dem inneren Bremsbelag 606b gegen die Vorspannkraft der Feder 654 erfolgende Bewegung des bewegbaren Elements 652 aus der vollständig zurückgezogenen in die vollständig vorgeschobene Stellung ein, in der der bewegliche Kontakt 660 mit dem Festkontakt 662 in Berührung kommt, wodurch der Kraftschalter 650 eingeschaltet wird.
Der Kraftschalter 650 kann natürlich auch in dem äußeren Drehmoment-Aufnahmebereich 610a der Montagehalterung 100 angeordnet sein.
In 26 ist die elektrisch betätigte Trommelbremse 532 für das rechte Hinterrad RR dargestellt. Die Trommelbremse 532 für das linke Hinterrad RL weist hierbei den gleichen Aufbau auf.
Mit Ausnahme eines anstelle des Stützelements 236 vorgesehenen Stützelements 736 entspricht die Trommelbremse 532 der Trommelbremse 32 gemäß 3 des ersten Ausführungsbeispiels. Dieses Stützelement 736 umfasst einen Abstandseinstellmechanismus mit einem Schraubelement, durch dessen Betätigung die Einstellung eines Abstands bzw. Bremsbackenspiels zwischen den Bremsbacken 210a, 210b und der Bremstrommel 204 vorgenommen werden kann.
Nachstehend wird die für jedes Hinterrad vorgesehene mechanisch betätigte Trommelbremse 536 näher beschrieben.
Mit Ausnahme des Primärbremsen-Seilzugs 240, des Bremsbacken-Spreizaktors 250 und der Rückholfeder 280 finden die Elemente der elektrisch betätigten Trommelbremse 532 auch bei der mechanisch betätigten Trommelbremse 536 Verwendung. Bei der Trommelbremse 536 werden ein Notbremsen-Seilzug 782 und eine Rückholfeder 784 verwendet, die mit dem Feststellbremsen-Seilzug 242 und der Rückholfeder 245 der Trommelbremse 32 gemäß 3 vergleichbar sind. Ein Ende des Notbremsen-Seilzugs 782 ist mit dem Ende des Hebels 230 verbunden, mit dem der Primärbremsen-Seilzug 240 der elektrisch betätigten Trommelbremse 532 verbunden ist. Wenn somit die mechanisch betätigte Trommelbremse 536 aktiviert wird, wird der Hebel 230 zum Anpressen der Bremsbeläge 216a, 216b an die Bremstrommel 204 gedreht, wodurch das rechte Hinterrad RR abgebremst wird. Der Notbremsen-Seilzug 782 wird hierbei in der in 23 veranschaulichten Weise in einer Rohr- oder Schlauchleitung 786 geführt.
Der an einem Ende mit der mechanisch betätigten Trommelbremse 536 für jedes Hinterrad verbundene Notbremsen-Seilzug 782 steht in der in 23 veranschaulichten Weise an seinem anderen Ende über eine manuelle Bremsensteuereinrichtung 800 mit dem Bremspedal 534 in Wirkverbindung.
Die manuelle Bremsensteuereinrichtung 800 ist in 27 zusammen mit einer Bremspedalanordnung 802 in vergrößerter Darstellung veranschaulicht. Die Bremspedalanordnung 802 umfasst hierbei eine an der Fahrzeugkarosserie angebrachte Pedalhalterung 804 in der das unbetätigte Ende des Bremspedals 534 derart angelenkt ist, dass das Bremspedal 534 an seinem angelenkten Ende um eine in seitlicher Richtung bzw. Querrichtung des Kraftfahrzeugs verlaufende Achse drehbar bzw. schwenkbar ist. Normalerweise wird das Bremspedal 534 in seiner unbetätigten Stellung gehalten, bei der das Bremspedal 534 unter der Einwirkung einer von einer Rückholfeder 808 ausgeübten Vorspannkraft an einem Anschlag 806 anliegt. Das Bremspedal 834 ist hierbei schwenkbar mit dem hinteren Ende einer Druckstange 812 über einen als Gelenkmechanismus dienenden Bügel 810 verbunden. Bei dieser Anordnung ist die Druckstange 812 in der Längsrichtung bzw. Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs bewegbar, sodass eine Schwenkbewegung des Bremspedals 534 in eine lineare Bewegung der Druckstange 812 umgesetzt wird.
Die manuelle Bremsensteuereinrichtung 800 umfasst außerdem ein an der Fahrzeugkarosserie angebrachtes Gehäuse 814, das eine Ausnehmung aufweist, in der ein erster Kolben 816 und ein zweiter Kolben 818 gleitend und koaxial zueinander derart angeordnet sind, dass eine Relativbewegung der Kolben 816, 818 zueinander in der Längsrichtung des Kraftfahrzeugs erfolgen kann. Die Druckstange 812 wirkt hierbei mit ihrem vorderen Ende auf das hintere Ende des ersten Kolbens 816 ein. Eine auf das Bremspedal 534 wirkende Betätigungskraft f wird somit über die Druckstange 812 in Vorwärtsrichtung auf den ersten Kolben 816 übertragen, sodass das Bremspedal 534 mechanisch mit dem ersten Kolben 816 verbunden ist. Zwischen dem ersten Kolben 816 und dem Gehäuse 814 ist ein elastisches Element in Form einer Feder 820 angeordnet, die den ersten Kolben 816 in Richtung der Druckstange 812 vorspannt und auf diese Weise das Bremspedal 534 in seiner unbetätigten Stellung hält. Wenn in einem Normalzustand der elektrisch betätigten Trommelbremse 532 das Bremspedal 534 betätigt wird, erfolgt eine Verstellung des Bremspedals 534 um einen der auf das Bremspedal 534 einwirkenden Betätigungskraft f entsprechenden Pedalweg. Die manuelle Bremsensteuereinrichtung 800 vermittelt somit der Bedienungsperson des Fahrzeugs bzw. dem Fahrer in Bezug auf das Bremspedal 534 ein Betätigungsgefühl wie im Falle eines Bremspedals bei einer hydraulisch betätigten Bremsanlage. Bei diesem achten Ausführungsbeispiel wirken somit der erste Kolben 816 und die Feder 820 zur Bildung eines Pedalwegsimulators zusammen, der in 27 allgemein mit der Bezugszahl 821 bezeichnet ist.
Der erste Kolben 816 weist hierbei ein Eingriffselement in Form eines Vorsprungs 822 auf, der koaxial zu den Kolben 816, 818 in Richtung des zweiten Kolbens 818 verläuft. Eine vollständig zurückgezogene Stellung des zweiten Kolbens 818 wird hierbei von einem Anschlag 824 bestimmt, wobei diese zurückgezogene Stellung des zweiten Kolbens 818 bzw. die Stellung des Anschlags 824, durch die ein Anfangsabstand zwischen den beiden Kolben 816, 818 festgelegt wird, derart vorgegeben ist, dass sich der Vorsprung 822 in der in 27 dargestellten unbetätigten Stellung des Bremspedals 534 in einem gewissen Abstand von dem zweiten Kolben 818 befindet, jedoch in Druckkontakt mit dem zweiten Kolben 818 gebracht wird, wenn die auf das Bremspedal 534 einwirkende Betätigungskraft f einen Bezugswert f₀ erreicht. Dieser Bezugswert f₀ ist derart festgelegt, dass bei einer dem Bezugswert f₀ entsprechenden Betätigungskraft f ein relativ hoher Verzögerungswert G (von z.B. 1,2 G) des Kraftfahrzeugs erhalten wird, der sich üblicherweise im Normalzustand der beiden elektrisch betätigten Scheibenbremsen 522 und Trommelbremsen 532 nicht ergibt. Wenn somit die Betätigungskraft f im Normalzustand der Scheibenbremsen 522 und Trommelbremsen 532 den derart festgelegten Bezugswert f₀ überschreitet, wird der zweite Kolben 818 aus seiner vollständig zurückgezogenen Stellung vorwärts bewegt und gleichzeitig die mechanisch betätigte Trommelbremse 536 aktiviert, wodurch die Anstiegsrate des Fahrzeugverzögerungswertes G bei einer Zunahme der Betätigungskraft f in der in 28 veranschaulichten Weise angehoben wird.
Der zweite Kolben 818 ist hierbei über eine Hebeleinrichtung 826 mit dem hinteren Ende des Notbremsen-Seilzugs 782 der mechanisch betätigten Trommelbremse 536 für jedes Hinterrad in der in 27 veranschaulichten Weise verbunden.
Die Hebeleinrichtung 826 umfasst hierbei einen Hebel 828 und eine an der Fahrzeugkarosserie angebrachte Hebelhalterung 830. Der Hebel 828 wird an einem angelenkten Ende von der Hebelhalterung 830 derart gehalten, dass er um das angelenkte Ende herum in einer die Achse des zweiten Kolbens 818 umfassenden Ebene schwenkbar ist. Der Hebel 828 ist in einem mittleren Bereich mit dem vorderen Ende des zweiten Kolbens 818 über einen Bügel 832 verbunden und wird durch eine von der Rückholfeder 834 ausgeübte Vorspannkraft in seiner vollständig zurückgezogenen Stellung gehalten, bei der der Bügel 832 in Druckkontakt mit dem vorderen Ende des zweiten Kolbens 818 gehalten wird. Der Hebel 828 ist an seinem freien Ende über einen Bügel 836 mit dem Ende des Notbremsen-Seilzugs 782 einer jeden Trommelbremse 536 verbunden. Bei dieser Anordnung wird der Hebel 828 durch eine Vorwärtsbewegung des zweiten Kolbens 818 (in der Linksrichtung gemäß 27) in Uhrzeigerrichtung (gemäß 27) gedreht bzw. geschwenkt, wodurch der Notbremsen-Seilzug 782 in der Linksrichtung gemäß 27 aus der äußeren Rohrleitung 786 herausgezogen wird, sodass die Bewegung des zweiten Kolbens 818 in eine Bewegung des Notbremsen-Seilzugs 782 umgesetzt wird. In 27 bezeichnet die Bezugszahl 838 eine an der Fahrzeugkarosserie angebrachte Halterung zur Befestigung der äußeren Rohrleitung 786 für den Notbremsen-Seilzug 782.
Wenn das Bremspedal 534 betätigt wird, während sich die elektrisch betätigten Trommelbremsen 532 in einem normalen Betriebszustand befinden, werden die Elektromotoren 30 der Aktoren 250 zum Anziehen der Primärbremsen-Seilzüge 240 betätigt, wodurch die Bremsbacken 210a, 210b an die Bremstrommel 204 gepresst werden. Hierbei sind die flexiblen Notbremsen-Seilzüge 782 zusammengezogen, sodass die durch die elektrisch betätigten Trommelbremsen 532 herbeigeführte Anpressbewegung der Bremsbacken 210a, 210b von der manuellen Bremsensteuereinrichtung 800 nicht behindert wird.
Wenn dagegen eine Betätigung des Bremspedals 534 bei Vorliegen eines Störzustands der elektrisch betätigten Trommelbremsen 532 erfolgt, werden die Notbremsen-Seilzüge 782 durch die Betätigung des Bremspedals 534 angezogen und der Hebel 230 hierbei zum Anpressen der Bremsbacken 210a, 210b an die Bremstrommel 204 gedreht. Hierbei sind die flexiblen Primärbremsen-Seilzüge 240 zusammengezogen, sodass der durch die mechanisch betätigten Trommelbremsen 536 herbeigeführte Anpressvorgang der Bremsbacken 210a, 210b von den elektrisch betätigten Trommelbremsen 532 nicht behindert wird.
Die Primärbremsen-Seilzüge 240 und die Notbremsen-Seilzüge 782, die beide flexibel und mit dem gleichen Hebel 230 verbunden sind, werden somit bei der zu verschiedenen Zeiten erfolgenden Inbetriebnahme der elektrisch betätigten Trommelbremsen 532 und der mechanisch betätigten Trommelbremsen 536 nicht durch die jeweils anderen Seilzüge 782 bzw. 240 behindert.
Nachstehend wird das Steuer- und Regelsystem der Bremsanlage gemäß diesem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 23 näher beschrieben. Das Steuer- und Regelsystem umfasst eine elektronische Steuereinheit (ECU) 350, die im wesentlichen von einem Computer 836 mit einem Festspeicher (ROM) 842 und einem Arbeitsspeicher in Form eines Direktzugriffsspeichers (RAM) 844 gebildet wird. Mit der elektronischen Steuereinheit ECU 850 sind verschiedene Sensoren und Schalter verbunden, die die vorstehend beschriebenen Kraftschalter 650 der Scheibenbremsen 522 für das linke Vorderrad FL und das rechte Vorderrad FR, einen Bremspedalschalter 850, einen Betätigungskraftsensor 848, einen Feststell-Bremspedalschalter 851, einen Fahrpedalschalter 852, einen Fahrpedalwegsensor 853, einen Lenkwinkelsensor 854, einen Drehraten- oder Giergeschwindigkeitssensor 855, einen Längsbeschleunigungssensor 856, einen Querbeschleunigungssensor 857, einen Vorderrad-Lastsensor 858, einen Hinterrad-Lastsensor 859, vier Radgeschwindigkeitssensoren 860, vier Motorstellungssensoren 862 und vier Motorstromsensoren 864 umfassen.
Der Betätigungskraftsensor 848 erzeugt hierbei ein Ausgangssignal, das die auf das Bremspedal 534 wirkende Betätigungskraft f angibt. Der Bremspedalschalter 850, der einen Primärbremsen-Betätigungssensor darstellt, erzeugt ein eine Betätigung des Bremspedals 34 angebendes Ausgangssignal, d.h., der Bremspedalschalter 854 befindet sich bei unbetätigtem Bremspedal 534 im Abschaltzustand, während er bei betätigtem Bremspedal 534 eingeschaltet ist. Der Feststell-Bremspedalschalter 851, der einen Feststellbremsen-Betätigungssensor darstellt, erzeugt ein eine Betätigung des Feststell-Bremspedals 42 angebendes Ausgangssignal, d.h., der Feststell-Bremspedalschalter 851 befindet sich bei unbetätigtem Feststell-Bremspedal 42 im Abschaltzustand, während er sich bei betätigtem Feststell-Bremspedal 42 im Einschaltzustand befindet. Der Fahrpedalschalter 852, der einen Fahrpedal-Betätigungssensor darstellt, erzeugt ein eine Betätigung des Fahrpedals 44 angebendes Ausgangssignal, d.h., der Fahrpedalschalter 852 befindet sich bei unbetätigtem Fahrpedal 44 im Abschaltzustand, während er sich bei betätigtem Fahrpedal 44 im Einschaltzustand befindet. Der Fahrpedalwegsensor 853 erzeugt ein den Betätigungsbetrag des Fahrpedals 44 angebendes Ausgangssignal. Der Lenkwinkelsensor 354, der einen Sensor zur Erfassung eines Fahrtrichtungsänderungswinkels des Kraftfahrzeugs darstellt, erzeugt ein den Drehwinkel des Lenkrads 46 angebendes Ausgangssignal. Der Drehraten- oder Giergeschwindigkeitssensor 855 erzeugt ein eine Drehrate oder Giergeschwindigkeit γ des Kraftfahrzeugs angebendes Ausgangssignal. Der Längsbeschleunigungssensor 856 erzeugt ein Ausgangssignal, das einen Verzögerungswert G_FR des Kraftfahrzeugs in dessen Längsrichtung angibt. Der Querbeschleunigungssensor 857 erzeugt ein Ausgangssignal, das einen Querbeschleunigungswert G_LR des Kraftfahrzeugs in dessen seitlicher Richtung bzw. Querrichtung angibt. Der Vorderrad-Lastsensor 858 erzeugt ein Ausgangssignal, das eine in Vertikalrichtung auf die Vorderachse einwirkende Last W_F angibt, während der Hinterrad-Lastsensor 859 ein Ausgangssignal erzeugt, das eine in Vertikalrichtung auf die Hinterachse einwirkende Last W_R angibt. Die vier Radgeschwindigkeitssensoren 860 erzeugen jeweils ein Ausgangssignal, das die Umdrehungsgeschwindigkeit Vw des zugehörigen Fahrzeugrades angibt. Die Motorstellungssensoren 860 erzeugen jeweils ein Ausgangssignal, das die Winkelstellung des zugehörigen Elektromotors 20, 30 angibt, während die Motorstromsensoren 864 jeweils ein Ausgangssignal erzeugen, das den der Wicklung des zugehörigen Elektromotors 20, 30 zugeführten elektrischen Strom angibt.
Die elektronische Steuereinheit ECU 550 ist außerdem mit einer ersten Ansteuerschaltung 866 und einer zweiten Ansteuerschaltung 868 verbunden. Die erste Ansteuerschaltung 866 ist zwischen eine elektrische Stromquelle in Form einer ersten Batterie 870 und den jeweiligen Elektromotor 20 der elektrisch betätigten Scheibenbremsen 522 geschaltet, während die zweite Ansteuerschaltung 868 zwischen eine elektrische Stromquelle in Form einer zweiten Batterie 872 und den jeweiligen Elektromotor 30 der elektrisch betätigten Trommelbremsen 532 geschaltet ist. Bei einer Betätigung des Bremspedals 534 führt die elektronische Steuereinheit ECU 550 der ersten Steuerschaltung 866 und der zweiten Steuerschaltung 868 dahingehende Steuerbefehle zu, dass der Betrag der den jeweiligen Elektromotoren 20, 30 von der ersten Batterie 870 und der zweiten Batterie 872 zuzuführenden elektrischen Ströme in Abhängigkeit von diesen, von der auf das Bremspedal 534 einwirkenden Betätigungskraft f bestimmten Steuerbefehlen gesteuert werden.
Die Bremsanlage umfasst außerdem eine von der ersten Batterie 870 und der zweiten Batterie 872 unabhängige Primärbatterie 874, die zur Betätigung sämtlicher elektrischen Bauteile des Kraftfahrzeugs mit Ausnahme der Elektromotoren 20, 30 der Bremsen 522, 532 verwendet wird. Auch die elektronische Steuereinheit ECU 550 wird somit nicht von der ersten Batterie 870 und der zweiten Batterie 872, sondern von der Primärbatterie 874 mit Strom versorgt.
Die elektronische Steuereinheit 550 ist außerdem mit einer Maschinenleistungs-Steuereinrichtung (Drosselklappen-Steuereinheit, Kraftstoffzuführungs-Steuereinheit, Zündverstellungs-Steuereinheit usw.) zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 10 sowie mit einer Gangwechsel-Steuereinrichtung (solenoidbetätigten Magnetventilen usw.) zur Steuerung des Automatgetriebes 12 verbunden. Die elektronische Steuereinheit ECU 550 führt hierbei der Maschinenleistungs-Steuereinrichtung und der Gangwechsel-Steuereinrichtung Steuerbefehle zur Erzielung einer Traktionsregelung des Kraftfahrzeugs zu, d.h., zur Erzielung einer dahingehenden Steuerung des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs, dass ein übermäßiger Antriebsschlupf der Antriebsräder verhindert wird.
Die elektronische Steuereinheit ECU 550 ist weiterhin mit einer Bremsenausfall- oder Bremsenstörzustands-Leuchtanzeige 876 verbunden, die im Falle eines elektrischen oder anderen Störzustands oder Defektes der elektrisch betätigten Scheibenbremsen 522 und Trommelbremsen 532 eingeschaltet wird.
Im Festspeicher ROM 842 des Computers 846 sind verschiedene Steuer- und Regelprogramme gespeichert, die verschiedene Unterprogramme wie z.B. ein Bremsensteuerungs-Unterprogramm und ein Reibungskoeffizientenberechnungs-Unterprogramm umfassen.
Im Rahmen des Bremsensteuerungs-Unterprogramms werden die Bremsen 522, 532 in verschiedenen Betriebsarten gesteuert, die z.B. einen Basis-Steuermodus, einen Antiblockier-Steuermodus (ABS-Modus), einen Antriebsschlupf-Steuermodus (Traktions-Steuermodus) und einen Fahrzeugstabilitäts-Steuermodus (VSC-Modus) umfassen. Im Basis-Steuermodus werden die Elektromotoren 20, 30 der Scheibenbremsen 522 und Trommelbremsen 532 zur Erzielung einer der auf das Bremspedal 534 wirkenden Betätigungskraft f entsprechenden Fahrzeugverzögerung auf der Basis der Ausgangssignale des Betätigungskraftsensors 848, des Bremspedalschalters 850, des Vorderrad-Lastsensor 858 und des Hinterrad-Lastsensors 859, der Motorstellungssensoren 862 und der Motorstromsensoren 864 im Rahmen einer Überwachung der erfassten Winkelstellungen der Motoren 20, 30 und der erfassten Stromstärke des den Motoren 20, 30 zugeführten elektrischen Stroms dahingehend gesteuert, dass die Bremskraft in geeigneter Weise auf die Vorderräder FL, FR und die Hinterräder RL, RR verteilt wird. Im Antiblockier-Steuermodus werden die Elektromotoren 20, 30 auf der Basis der Ausgangssignale des Bremspedalschalters 850, der Radgeschwindigkeitssensoren 860, der Motorstellungssensoren 862 und der Motorstromsensoren 864 zur Erzielung einer dahingehenden Regelung der Bremsmomentwerte der Fahrzeugräder gesteuert, dass einer übermäßigen Blockiertendenz eines jeden Fahrzeugrads entgegengewirkt wird. Im Antriebsschlupf-Steuermodus (Traktions-Steuermodus) werden die Elektromotoren 20, 30 auf der Basis der Ausgangssignale des Fahrpedalschalters 852, des Fahrpedalwegsensors 853, der Radgeschwindigkeitssensoren 860, der Motorstellungssensoren 862 und der Motorstromsensoren 864 zur Erzielung einer dahingehenden Regelung der Antriebsdrehmomentwerte der Antriebsräder gesteuert, dass bei einem Antriebsrad ein übermäßiger Antriebsschlupf verhindert wird. Im Fahrzeugstabilitäts-Steuermodus (VSC-Modus) werden die Elektromotoren 20, 30 auf der Basis der Ausgangssignale des Lenkwinkelsensors 854, des Drehraten- oder Giergeschwindigkeitssensors 855, des Querbeschleunigungssensors 858, der Radgeschwindigkeits- oder Raddrehzahlsensoren 860, der Motorstellungssensoren 862 und der Motorstromsensoren 864 zur Regelung einer Gierbewegung des Kraftfahrzeugs durch Regelung einer Differenz zwischen den Bremskräften der linken und rechten Räder dahingehend gesteuert, dass ein Ausbrechen oder Schleudern des Kraftfahrzeugs verhindert wird.
In dem Ablaufdiagramm gemäß 29 ist dieses Bremsensteuerungs-Unterprogramm veranschaulicht, das im Einschaltzustand des Zündschalters des Kraftfahrzeugs wiederholt ausgeführt wird. Das Unterprogramm beginnt hierbei mit einem Initialisierungsschritt S501, bei dem ermittelt wird, ob eine Betätigung des Bremspedals 534 vorliegt, d.h., ob sich der Bremspedalschalter 530 im Einschaltzustand befindet. Wenn hierbei ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S2 über, bei dem die Bremsanlage im Basis-Steuermodus gemäß einem Basissteuermodus-Unterprogramm gesteuert wird, auf das nachstehend unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm gemäß 30 näher eingegangen wird.
Das Unterprogramm gemäß 30 beginnt mit einem Initialisierungsschritt S521, bei dem die auf das Bremspedal 534 wirkende Betätigungskraft f auf der Basis des Ausgangssignals des Betätigungskraftsensors 848 erfasst wird. Sodann wird ein Schritt S522 ausgeführt, bei dem der Längsbeschleunigungswert G_FR, der Querbeschleunigungswert G_LR, die Vorderradlast W_F, die Hinterradlast W_R und die Drehrate bzw. Giergeschwindigkeit γ als Ausgangssignale der zugehörigen Sensoren eingelesen werden. Der Steuerablauf geht dann auf einen Schritt S523 über, bei dem ein gewünschtes Soll-Bremsmoment bzw. eine gewünschte Soll-Bremskraft F* für jedes Fahrzeugrad auf der Basis der erfassten Werte G_FR, G_LR, W_F, W_R, γ zur Erzielung einer optimalen oder idealen Verteilung der Bremskräfte auf die Vorderachse und die Hinterachse in Abhängigkeit vom Fahrzeuggewicht und den Verzögerungswerten G und Verhinderung von Gierbewegungen und/oder eines seitlichen Ausbrechens des Kraftfahrzeugs auf Grund einer hohen Differenz zwischen der auf die linken Fahrzeugräder und die rechten Fahrzeugräder wirkenden Bremskräfte bestimmt wird.
Auf den Schritt S523 folgt ein weiterer Schritt S524, bei dem der im Arbeitsspeicher RAM 844 gespeicherte Reibungskoeffizient μ des inneren Bremsklotzes bzw. Bremsbelags 606b einer jeden vorderen Scheibenbremse 522 ausgelesen wird. Beim Einschalten der Stromversorgung des Computers 846 wird ein Standardwert des Reibungskoeffizienten μ in dem Arbeitsspeicher RAM 844 gespeichert und dann vorläufig verwendet, bis der vorliegende Reibungskoeffizient μ im Rahmen eines (nachstehend noch näher beschriebenen) Reibungskoeffizientenberechnungs-Unterprogramms berechnet und im Arbeitsspeicher RAM 844 gespeichert wird. Bei jeder Ausführung dieses Reibungskoeffizientenberechnungs-Unterprogramms wird dann der im Arbeitsspeicher RAM 844 gespeicherte Reibungskoeffizientenwert μ aktualisiert.
Der Ablauf geht dann auf einen Schritt S525 über, bei dem ein Sollwert I* des den jeweiligen Elektromotoren 20, 30 einer jeden Bremse 522, 532 zuzuführenden elektrischen Stroms I bestimmt wird. Der elektrische Sollstromwert I* für den jeweiligen Elektromotor 30 einer jeden hinteren Trommelbremse 532 wird hierbei auf der Basis der festgelegten Sollbremskraft F* und in Abhängigkeit von einer im Festspeicher ROM 842 gespeicherten vorgegebenen Beziehung zwischen der Sollbremskraft F* und dem elektrischen Sollstrom I* bestimmt. Der elektrische Sollstromwert I* für den jeweiligen Elektromotor 20 einer jeden vorderen Scheibenbremse 522 wird dagegen gemäß der nachstehenden Gleichung auf der Basis des Umstands bestimmt, dass der elektrische Sollstrom I* einer Kraft N entspricht, mit der die Bremsklötze bzw. Bremsbeläge 606a, 606b an die Bremsscheibe 104 gepresst werden: I* = F*/(μ·K)
In der vorstehenden Gleichung ist mit K eine Konstante bezeichnet.
Der Ablauf geht sodann auf einen Schritt S526 über, bei dem die jeweiligen Elektromotoren 20, 30 durch Zuführung des festgelegten elektrischen Sollstroms I* aktiviert werden. Hiermit endet ein Ausführungszyklus des Basissteuermodus-Unterprogramms gemäß 30 im Schritt S502 des Bremsensteuerungs-Unterprogramms gemäß 29.
Auf den Schritt S502 des Unterprogramms gemäß 29 folgt ein weiterer Schritt S503, bei dem ermittelt wird, ob eine Steuerung der Bremsen 522, 532 im Antiblockier-Steuermodus erforderlich ist, d.h., ob eine übermäßige Blockiertendenz der Fahrzeugräder vorliegt. Wenn hierbei im Schritt S503 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, ist ein Ausführungszyklus des Unterprogramms gemäß 29 abgeschlossen. Wird dagegen im Schritt S503 ein posiitves Ergebnis (JA) erhalten, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S504 über, bei dem die Bremsanlage im Antiblockier-Steuermodus gesteuert bzw. geregelt wird. Auf den Schritt S504 folgt ein weiterer Schritt S505, bei dem ermittelt wird, ob die Antiblockier-Bremsensteuerung unnötig geworden ist. Wenn hierbei ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S504 zurück, der sodann wiederholt durchgeführt wird, bis im Schritt S505 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, d.h., bis die übermäßige Blockiertendenz der Fahrzeugräder nicht mehr vorliegt. Wenn im Schritt S505 dann ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, ist ein Ausführungszyklus des Unterprogramms abgeschlossen.
Wenn dagegen im Schritt S501 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S506 über, bei dem ermittelt wird, ob eine Steuerung bzw. Regelung der Bremsen 522, 532 im Antriebsschlupf-Steuermodus (Traktions-Steuermodus) erforderlich ist, d.h., ob bei den Antriebsrädern eine übermäßige Antriebsschlupftendenz besteht. Wenn hierbei im Schritt S506 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S507 über, bei dem die Bremsanlage im Antriebsschlupf-Steuermodus gesteuert bzw. geregelt wird. An den Schritt S507 schließt sich ein weiterer Schritt S508 an, bei dem ermittelt wird, ob die Antriebsschlupfregelung unnötig geworden ist. Wenn hierbei im Schritt S508 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S507 zurück, der sodann wiederholt ausgeführt wird, bis im Schritt S508 ein positives Ergebnis (JA) vorliegt, d.h., bis die übermäßige Antriebsschlupftendenz bei den Antriebsrädern nicht mehr besteht. Wenn dann im Schritt S508 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, ist ein Ausführungszyklus des Unterprogramms abgeschlossen.
Wenn sich der Bremspedalschalter 850 im Abschaltzustand befindet und die Antriebsschlupfregelung nicht erforderlich ist, d.h., wenn in den Schritten S501 und S506 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S509 über, bei dem ermittelt wird, ob die Fahrzeugstabilitätsregelung (VSC-Regelung) erforderlich ist, d.h., ob bei dem Fahrzeug eine übermäßige Tendenz in Bezug auf ein Ausbrechen oder Schleudern besteht. Wenn hierbei im Schritt S509 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S510 über, bei dem die Bremsanlage im VSC-Steuermodus gesteuert bzw. geregelt wird. Auf den Schritt S510 folgt ein weiterer Schritt S511, bei dem ermittelt wird, ob die VSC-Regelung unnötig geworden ist. Wenn hierbei im Schritt S511 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, kehrt der Steuerablauf zum Schritt S510 zurück, der sodann wiederholt ausgeführt wird, bis im Schritt S511 ein positives Ergebnis (JA) vorliegt, d.h., bis zu dem Zeitpunkt, bei dem die Fahrzeugstabilitätsregelung (VSC-Regelung) nicht mehr erforderlich ist. Wenn dann im Schritt S511 ein positives Ergebnis (JA) vorliegt, ist ein Ausführungszyklus dieses Unterprogramms abgeschlossen.
Das in dem Ablaufdiagramm gemäß 31 veranschaulichte Reibungskoeffizientenberechnungs-Unterprogramm wird ebenfalls im Einschaltzustand des Fahrzeug-Zündschalters wiederholt ausgeführt, wobei diese Ausführung abwechselnd für die Scheibenbremse 522 des linken Vorderrads FL und die Scheibenbremse 522 des rechten Vorderrads FR erfolgt. Das Unterprogramm wird hierbei in einem Schritt S531 initialisiert, bei dem ermittelt wird, ob die betreffende Scheibenbremse 522 im Antiblockier-Steuermodus, Antriebsschlupf-Steuermodus und/oder Fahrzeugstabilitäts-Steuermodus gesteuert bzw. geregelt wird. Wenn hierbei im Schritt S531 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, ist damit ein Ausführungszyklus dieses Unterprogramms abgeschlossen. Wird dagegen im Schritt S531 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten, was beinhaltet, dass derzeit keine Steuerung bzw. Regelung im Antiblockier-Steuermodus, Antriebsschlupf-Steuermodus und/oder Fahrzeugstabilitäts-Steuermodus stattfindet, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S532 über.
Der Schritt S532 dient der Feststellung, ob der Kraftschalter 650 eingeschaltet oder abgeschaltet ist, d.h., ob der Kraftschalter 650 vom Abschaltzustand in den Einschaltzustand oder umgekehrt überführt worden ist. Wenn der Kraftschalter 650 eingeschaltet ist, beinhaltet dies, dass die von dem inneren Bremsbelag 606b auf den Kraftschalter 650 übertragene Kraft den vorgegebenen Wert erreicht hat. Ist der Kraftschalter 650 dagegen abgeschaltet, beinhaltet dies, dass die von dem inneren Bremsbelag 606b übertragene Kraft auf den vorgegebenen Wert abgefallen ist. Wenn hierbei im Schritt S532 in negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, ist ein Ausführungszyklus dieses Unterprogramms abgeschlossen, während im Falle eines positiven Ergebnisses (JA) der Steuerablauf auf einen Schritt S533 übergeht.
Im Schritt S533 wird der Istwert des dem Elektromotor 20 zugeführten elektrischen Stroms I_A auf der Basis des Ausgangssignals des zugehörigen Motorstromsensors 864 erfasst. Sodann wird in einem Schritt S534 der Reibungskoeffizient μ der Bremsklötze bzw. Bremsbeläge 606 der betreffenden Scheibenbremse 522 auf der Basis des erhaltenen Motorstroms I_A und einer optimalen Bremskraft F₀ berechnet, die auf den inneren Bremsbelag 606b beim Übergang des Kraftschalters 650 vom Abschaltzustand in den Einschaltzustand oder umgekehrt wirken sollte, d.h., der Reibungskoeffizient μ wird gemäß der nachstehenden Gleichung berechnet: μ = F0/(K·IA)
Der Steuerablauf geht sodann auf einen Schritt S535 über, bei dem der berechnete Reibungskoeffizient μ der Bremsbeläge 606 im Arbeitsspeicher RAM 844 gespeichert wird. Damit ist ein Ausführungszyklus des Unterprogramms gemäß 31 abgeschlossen.
Aus der vorstehenden Beschreibung des achten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist somit ersichtlich, dass die Motorstromsensoren 864 als eine kraftbezogene Größe erfassende Sensoren, die eine auf die von der Scheibenbremse 522 erzeugte Bremskraft bezogene Größe erfassen, und als eine druckkraftbezogene Größe erfassende Sensoren dienen, die eine physikalische Größe erfassen, die sich auf die Andruckkraft bezieht, mit der der Reibungskörper 606b von der Anspresseinrichtung an die Bremsscheibe 104 gepresst wird. Außerdem ist ersichtlich, dass der zur Ausführung der Schritte S531 bis S534 dienende Teil der elektronischen Steuereinheit ECU 550 eine Reibungskoeffizienten-Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung bzw. Schätzung des Reibungskoeffizienten der Reibungskörper 606 der Scheibenbremsen 522 darstellt. Die Reibungskoeffizienten-Bestimmungseinrichtung kann als Beziehungsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Beziehung zwischen dem dem Elektromotor 20 zuzuführenden elektrischen Strom I und der Bremskraft oder dem Bremsmoment F angesehen werden, die von der Bremse zu erzeugen und auf das Fahrzeugrad aufzubringen sind. Ferner ist ersichtlich, dass der zur Ausführung des Unterprogramms gemäß 30 dienende Teil der elektronischen Steuereinheit ECU 550 eine Beziehungsanwendungseinrichtung zur Anwendung der geschätzten bzw. festgelegten Beziehung bei der Steuerung der Scheibenbremse 522 darstellt.
Nachstehend wird ein neuntes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben, bei dem gleiche Bauteile mit den bei dem achten Ausführungsbeispiel bereits verwendeten Bezugszahlen bezeichnet sind.
Während bei dem achten Ausführungsbeispiel für das linke Hinterrad RL und das rechte Hinterrad RR die manuelle Bremsensteuereinrichtung 600 und die als Notbremsen dienenden mechanisch betätigten Trommelbremsen 536 vorgesehen sind, sind bei dem neunten Ausführungsbeispiel die manuelle Bremsensteuereinrichtung 600 und die mechanisch betätigten Trommelbremsen 536 für das linke Vorderrad FL und das rechte Vorderrad FR vorgesehen. Wie in 32 veranschaulicht ist, steht das Bremspedal 534 über eine manuelle Bremsensteuereinrichtung 900, Notbremsen-Seilzüge 902 und mechanisch betätigte Bremsen 906 mit den Bremsklötzen bzw. Bremsbelägen 606b, 606b der elektrisch betätigten Scheibenbremsen 522 für das linke Vorderrad FL und das rechte Vorderrad FR in Wirkverbindung. Die mechanisch betätigten Bremsen 906 können jedoch bei der Ausführung eines Reibungskoeffizientenberechnungs-Unterprogramms für die Scheibenbremsen 522 in Betrieb sein. Eine solche Inbetriebnahme der mechanisch betätigten Bremsen 906 während der Ausführung des Reibungskoeffizientenberechnungs-Unterprogramms kann dann zu einer Abnahme der Genauigkeit bei der Berechnung des Reibungskoeffizienten μ führen. Aus diesem Grund wird die Ausführung des Reibungskoeffizientenberechnungs-Unterprogramms unterbunden, während sich die mechanisch betätigten Bremsen 90b in Betrieb befinden. Bei dem neunten Ausführungsbeispiel ist zur Erfassung einer Inbetriebnahme der mechanisch betätigten Bremsen 906 ein Schalter 910 vorgesehen, der eingeschaltet wird, wenn ein zweiter Kolben (der weitgehend dem zweiten Kolben 818 der manuellen Bremsensteuereinrichtung 800 des achten Ausführungsbeispiels entspricht) aus der vollständig zurückgezogenen Stellung herausbewegt wird. Der Schalter 910 wird hierbei im Abschaltzustand gehalten, wenn sich der zweite Kolben in der vollständig zurückgezogenen Stellung befindet.
Bei diesem neunten Ausführungsbeispiel ist in dem Festspeicher ROM 842 ein Programm zur Ausführung eines Reibungskoeffizientenberechnungs-Unterprogramms gespeichert, das in dem Ablaufdiagramm gemäß 33 veranschaulicht ist.
Das Unterprogramm gemäß 33 beginnt mit einem Initialisierungsschritt S601, bei dem ermittelt wird, ob sich der Schalter 910 im Abschaltzustand befindet, d.h., ob der zweite Kolben der manuellen Bremsensteuereinrichtung 900 in seiner vollständig zurückgezogenen Stellung gehalten wird. Wenn hierbei im Schritt S601 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, ist ein Ausführungszyklus des Unterprogramms abgeschlossen, während im Falle eines positiven Ergebnisses (JA) der Steuerablauf auf Schritte S602 bis S606 übergeht, die mit den Schritten S531 bis S535 des Unterprogramms gemäß 31 identisch sind.
Nachstehend wird ein zehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben, das eine Modifikation des achten Ausführungsbeispiels darstellt.
Das zehnte Ausführungsbeispiel ist dahingehend ausgestaltet, dass außer dem Bremsensteuerungs-Unterprogramm gemäß 29 und dem Reibungskoeffizientenberechnungs-Unterprogramm gemäß 31 auch ein Bremsbelag-Reibungskoeffizientenabnahmeerfassungs-Unterprogramm bzw. Bremsbelag-Fadingerfassungs-Unterprogramm ausgeführt wird, das in dem Ablaufdiagramm gemäß 34 veranschaulicht ist.
Dieses Bremsbelag-Reibungskoeffizientenabnahmeerfassungs-Unterprogramm bzw. Bremsbelag-Fadingerfassungs- Unterprogramm wird abwechselnd für das linke Vorderrad FL und das rechte FR ausgeführt. Das Unterprogramm beginnt mit einem Initialisierungsschritt S801, bei dem ermittelt wird, ob der Kraftschalter 650 eingeschaltet oder abgeschaltet ist. Wenn hierbei im Schritt S801 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, ist ein Ausführungszyklus dieses Unterprogramms abgeschlossen, während im Falle eines positiven Ergebnisses (JA) der Steuerablauf auf einen Schritt S802 übergeht, bei dem der Motorstrom I_A auf der Basis des Ausgangssignals des Motorstromsensors 864 erfasst wird. Sodann wird in einem Schritt S803 der Reibungskoeffizient μ des Bremsbelags 606 in der vorstehend in Verbindung mit dem Schritt S534 des achten Ausführungsbeispiels beschriebenen Weise berechnet. Auf den Schritt S803 folgt ein weiterer Schritt S804, bei dem ermittelt wird, ob der berechnete Reibungskoeffizient μ gleich einem vorgegebenen Schwellenwert μ₀ oder kleiner ist. Wenn hierbei im Schritt S804 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S805 über, bei dem die Feststellung getroffen wird, dass der Reibungskoeffizient μ des Bremsbelags 606 auf Grund von Fadingerscheinungen in unzulässiger Weise abgefallen ist, wobei in einem solchen Fall die Bremsenausfall-Leuchtanzeige 876 eingeschaltet wird, um den Fahrer des Fahrzeugs in Bezug auf das Vorliegen eines Störzustands oder Defektes bei der betreffenden Scheibenbremse 522 zu informieren. Wenn dagegen im Schritt S804 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S806 über, bei dem die Feststellung getroffen wird, dass der Reibungskoeffizient μ einen akzeptablen hohen Wert aufweist. Mit dem Schritt S805 oder dem Schritt S806 ist dann ein Ausführungszyklus des Unterprogramms gemäß 34 abgeschlossen.
Nachstehend wird ein elftes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben, das eine weitere Modifikation des achten Ausführungsbeispiels darstellt.
Das elfte Ausführungsbeispiel ist dahingehend ausgestaltet, dass außer dem Bremsensteuerungs-Unterprogramm gemäß 29 und dem Reibungskoeffizientenberechnungs-Unterprogramm gemäß 31 auch ein Bremsenausfallerfassungs-Unterprogramm ausgeführt wird, das in dem Ablaufdiagramm gemäß 35 veranschaulicht ist.
Dieses Bremsenausfallerfassungs-Unterprogramm wird ebenfalls abwechselnd für das linke Vorderrad FL und das rechte Vorderrad FR ausgeführt. Das Unterprogramm beginnt hierbei mit einem Schritt S901, bei dem die Betätigungskraft f auf der Basis des Ausgangssignals des Betätigungskraftsensors 848 erfasst wird. In einem Schritt S902 wird sodann ermittelt, ob die erfasste Betätigungskraft f größer als ein vorgegebener Bezugswert f₀ ist. Wenn hierbei im Schritt S902 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S903 über, bei dem ermittelt wird, ob sich der Kraftschalter 650 im Einschaltzustand befindet. Der Bezugswert f₀ ist derart festgelegt, dass sich der Kraftschalter 650 bei einer den Bezugswert f₀ überschreitenden Betätigungskraft f im Einschaltzustand befindet, solange ein Normalzustand der Scheibenbremse 522 vorliegt, d.h., wenn sich der Kraftschalter 650 bei einer den Bezugswert f₀ übersteigenden Betätigungskraft f im Abschaltzustand befindet, beinhaltet dies, dass bei der Scheibenbremse 522 ein Störzustand vorliegt. Wenn daher im Schritt S903 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S906 über, bei dem die Feststellung erfolgt, dass ein Störzustand der Scheibenbremse 522 vorliegt, wobei in diesem Fall die Bremsenausfall-Leuchtanzeige 876 eingeschaltet wird. Damit ist ein Ausführungszyklus dieses Unterprogramms abgeschlossen.
Wenn dagegen im Schritt S903 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S904 über, bei dem ermittelt wird, ob die Betätigungskraft f kleiner als ein vorgegebener Bezugswert f₁ ist. Wenn hierbei im Schritt S904 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S905 für die Ermittlung über, ob sich der Kraftschalter 650 im Abschaltzustand befindet. Der Bezugswert f₁ ist hierbei derart vorgegeben, dass sich der Kraftschalter 650 bei einer den Bezugswert f₁ unterschreitenden Betätigungskraft f im Abschaltzustand befindet, solange bei der Scheibenbremse 522 ein Normalzustand vorliegt, d.h., wenn sich der Kraftschalter 650 bei einer unter dem Bezugswert f₁ liegenden Betätigungskraft f im Einschaltzustand befindet, beinhaltet dies, dass bei der Scheibenbremse 522 ein Störzustand vorliegt. Wenn somit im Schritt S905 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf den Schritt S906 über, bei dem das Vorliegen eines Störzustands der Scheibenbremse 522 festgestellt wird, wobei auch in diesem Falle die Bremsenausfall-Leuchtanzeige 876 eingeschaltet wird. Damit ist auch dieser Ausführungszyklus des Unterprogramms beendet.
Wenn dagegen im Schritt S902 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf den Schritt S904 über. Wenn dann im Schritt S904 wiederum ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, wird dieser Ausführungszyklus des Unterprogramms gemäß 35 beendet.
Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass der Bezugswert f₀ größer als der Bezugswert f₁ ist, sodass bei Vorliegen eines positiven Ergebnisses (JA) im Schritt S902 im Schritt S904 dann kein positives Ergebnis (JA) erhalten wird.
Nachstehend wird ein zwölftes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben, bei dem die bei dem achten Ausführungsbeispiel verwendeten Bezugszahlen gleiche Bauteile bzw. Elemente bezeichnen.
Die Bremsanlage gemäß diesem zwölften Ausführungsbeispiel umfasst einen an dem Anpresselement 134 einer jeden vorderen Scheibenbremse 522 angeordneten Presskraftsensor 930, der zur kontinuierlichen Erfassung der Kraft ausgestaltet ist, mit der das Anpresselement 134 den inneren Bremsbelag 606b auf die Reibfläche 102 der Bremsscheibe 104 drückt. Dieser Presskraftsensor 930 wirkt hierbei als ein eine kraftbezogene Größe erfassender Sensor, der eine Größe erfasst, die in Relation zu der von der Scheibenbremse 522 erzeugten Bremskraft oder in Relation zu der Anpresskraft steht, mit der der Reibungskörper 606b an die Bremsscheibe 104 gepresst wird.
Bei diesem zwölften Ausführungsbeispiel ist in dem Festspeicher ROM 842 ein Programm zur Ausführung eines Vorderrad-Bremsensteuerungs-Unterprogramms gespeichert, das in dem Ablaufdiagramm gemäß 37 veranschaulicht ist.
Das Vorderrad-Bremsensteuerungs-Unterprogramm gemäß 37 wird abwechselnd für das linke Vorderrad FL und das rechte Vorderrad FR ausgeführt und beginnt mit einem Schritt S951, bei dem ermittelt wird, ob sich der Bremspedalschalter 850 im Einschaltzustand befindet. Wenn hierbei im Schritt S951 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, ist ein Ausführungszyklus dieses Unterprogramms abgeschlossen, während im Falle eines positiven Ergebnisses (JA) der Steuerablauf auf einen Schritt S952 zur Erfassung der Betätigungskraft f auf der Basis des Ausgangssignals des Betätigungskraftsensors 848 übergeht. Sodann wird in einem Schritt S953 die Soll-Bremskraft F* auf der Basis der erfassten Betätigungskraft f bestimmt. Der Schritt S953 entspricht hierbei dem Schritt S523 des achten Ausführungsbeispiels gemäß 30. Sodann geht der Steuerablauf auf einen Schritt S954 zum Einlesen des Ausgangssignals S_A des Bremskraftsensors 930 über. Auf den Schritt S954 folgt ein weiterer Schritt S955, bei dem eine im Arbeitsspeicher RAM 844 gespeicherte Umsetzungsfunktion g(S) eingelesen wird, die zur Umsetzung des Ausgangssignals S_A in eine Ist-Bremskraft F_A dient. Beim Einschalten der Stromversorgung des Computers 846 wird hierbei im Arbeitsspeicher RAM 844 eine Standard-Umsetzungsfunktion g(S)* gespeichert und vorläufig verwendet, bis die Umsetzungsfunktion g(S) gemäß einem (nachstehend noch näher beschriebenen) Umsetzungsfunktionskompensations-Unterprogramm erhalten und im Arbeitsspeicher RAM 844 gespeichert wird. Bei jeder Ausführung des Umsetzungsfunktionskompensations-Unterprogramms wird dann die im Arbeitsspeicher RAM 844 gespeicherte Umsetzungsfunktion g(S) aktualisiert.
Sodann geht der Steuerablauf auf einen Schritt S956 über, bei dem die Ist-Bremskraft F_A gemäß der Umsetzungsfunktion g(S) berechnet wird. In einem Schritt S957 wird sodann ein Steuerbetrag ΔI des dem Elektromotor 20 zuzuführenden elektrischen Stroms I bestimmt. Diese Bestimmung erfolgt auf der Basis der berechneten Ist-Bremskraft F_A und der festgelegten Soll-Bremskraft F*, d.h., auf der Basis der Differenz zwischen den Werten der Ist-Bremskraft F_A und der Soll-Bremskraft F*. Durch den Steuer- oder Regelbetrag ΔI wird hierbei die Ist-Bremskraft F_A auf den Sollwert F* eingeregelt. Auf den Schritt S957 folgt ein weiterer Schritt S958, bei dem der Elektromotor 20 dann in Abhängigkeit von diesem Steuer- oder Regelbetrag ΔI aktiviert wird.
Das vorstehend beschriebene Umsetzungsfunktionskompensations-Unterprogramm ist in dem Ablaufdiagramm gemäß 38 veranschaulicht.
Das Unterprogramm gemäß 38 wird ebenfalls abwechselnd für das linke Vorderrad FL und das rechte Vorderrad FR ausgeführt. Das Unterprogramm beginnt hierbei mit einem Schritt S1001, bei dem ermittelt wird, ob der Kraftschalter 650 eingeschaltet oder abgeschaltet ist. Wenn hierbei im Schritt S951 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, ist ein Ausführungszyklus dieses Unterprogramms abgeschlossen, während im Falle eines positiven Ergebnisses (JA) der Steuerablauf auf einen Schritt S1002 zum Einlesen des Ausgangssignals S_A des Presskraftsensors 930 übergeht. In einem Schritt S1003 wird sodann ein Fehler bzw. eine Abweichung ΔS zwischen dem Ausgangssignal S_A und einem Nennwert S_T des Ausgangssignals S_A berechnet. Diese Abweichung ΔS = S_A – S_T entspricht einer Differenz zwischen einer Ist-Charakteristik des Presskraftsensors 930 und einer vorgegebenen Nenn-Charakteristik, wie dies in dem Schaubild gemäß 39 veranschaulicht ist. Die Charakteristik ergibt sich aus der zwischen der Anpresskraft f und dem Ausgangssignal S des Presskraftsensors 930 bestehenden Beziehung. Die Nenn-Charakteristik ist hierbei durch die Standard-Umsetzungsfunktion g(S)* gegeben, während die Ist-Charakteristik durch die Umsetzungsfunktion g(S – ΔS) gegeben ist, wie dies in dem Schaubild gemäß 40 veranschaulicht ist.
Der Steuerablauf geht sodann auf einen Schritt S1004 über, bei dem ermittelt wird, ob der Absolutwert |ΔS| der Abweichung ΔS größer als ein vorgegebener Schwellenwert ΔS₀ ist. Wenn hierbei im Schritt S1004 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S1005 zur Kompensation der im Arbeitsspeicher RAM 844 gespeicherten Umsetzungsfunktion g(S)* oder g(S) über, d.h., die Umsetzungsfunktion g(S – ΔS) wird als Umsetzungsfunktion g(S) eingestellt, sodass bei der nächsten Ausführung des Vorderrad-Bremsensteuerungs-Unterprogramms gemäß 37 im Schritt S956 die Ist-Bremskraft F_A dann in Abhängigkeit von der Umsetzungsfunktion g(S – ΔS) berechnet wird. Die bei dem Unterprogramm gemäß 37 verwendete f-S-Beziehung wird somit in der in 40 veranschaulichten Weise um einen der Abweichung ΔS entsprechenden Betrag nach rechts verschoben. Sodann geht der Steuerablauf auf einen Schritt S1006 zur Einspeicherung der kompensierten Umsetzungsfunktion g(S) in den Arbeitsspeicher RAM 844 über, sodass die Umsetzungsfunktion g(S – ΔS) als kompensierte oder aktualisierte Umsetzungsfunktion g(S) gespeichert wird. Wenn dagegen im Schritt S1004 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, wird dieser Ausführungszyklus des Umsetzungsfunktionskompensations-Unterprogramms gemäß 38 beendet.
Aus der vorstehenden Beschreibung des zwölften Ausführungsbeispiels ist somit ersichtlich, dass die Umsetzungsfunktion g(S) eine Beziehung zwischen dem Ausgangssignal S_A des Presskraftsensors 930 und der Ist-Bremskraft F_A bei eingeschaltetem Kraftsensor 650 darstellt. Da das Ausgangssignal S_A den Wert des dem Elektromotor 20 zugeführten elektrischen Stroms I wiedergibt, kann die Umsetzungsfunktion g(S) als Beziehung zwischen dem dem Elektromotor 20 zuzuführenden elektrischen Strom I und der auf das Vorderrad aufzubringenden Bremskraft F angesehen werden. Der zur Ausführung des Umsetzungsfunktionskompensations-Unterprogramms gemäß 38 vorgesehene Teil der elektronischen Steuereinheit ECU 550 bildet daher eine Beziehungsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Beziehung zwischen dem dem Elektromotor 20 zuzuführenden elektrischen Strom I und der auf das Vorderrad aufzubringenden Bremskraft F. Außerdem ist ersichtlich, dass der zur Ausführung des Vorderrad-Bremsensteuerungs-Unterprogramms gemäß 37 dienende Teil der elektronischen Steuerienheit 550 eine Beziehungsanwendungseinrichtung zur Anwendung der festgelegten Beziehung bei der Steuerung bzw. Regelung der vorderen Scheibenbremsen 522 bildet. Weiterhin ist ersichtlich, dass der zur Ausführung der Schritte S954 bis S956 und S1001 bis S1005 dienende Teil der elektronischen Steuereinheit ECU 550 eine Radbremskraft-Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung bzw. Schätzung der auf ein Vorderrad aufzubringenden Bremskraft F darstellt. Darüber hinaus ist ersichtlich, dass der zur Ausführung der Schritte S1003 und S1005 dienende Teil der elektronischen Steuereinheit ECU 550 eine Beziehungskompensationseinrichtung zur Kompensation der vorstehend beschriebenen Beziehung darstellt.
Nachstehend wird ein dreizehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben, das eine Modifikation des zwölften Ausführungsbeispiels darstellt. Bei diesem dreizehnten Ausführungsbeispiel sind gleiche Bauteile mit den bei dem zwölften Ausführungsbeispiel verwendeten Bezugszahlen bezeichnet.
Bei der Bremsanlage gemäß diesem dreizehnten Ausführungsbeispiel findet anstelle des Presskraftsensors 930 ein Bremskraftsensor 950 in der in 41 veranschaulichten Weise Verwendung. Über diesen Bremskraftsensor 950 kann bei der Aktivierung einer vorderen Scheibenbremse 522 kontinuierlich eine von dem inneren Bremsbelag 606b aufgenommene Kraft erfasst werden. Der Bremskraftsensor 950 ist zwischen dem Kraftschalter 650 und dem inneren Drehmoment-Aufnahmebereich 610b der Montagehalterung 100 derart angeordnet, dass die konische Tellerfeder des Kraftschalters 650 mit dem Bremskraftsensor 950 in Berührung gehalten wird. Der Bremskraftsensor 950 kann hierbei ein Dehnungsmesselement oder ein piezoelektrisches Element sein oder im wesentlichen aus einem gummiartigen Material bestehen, dessen elektrische Leitfähigkeit sich in Abhängigkeit von einem einwirkenden Druck verändert. Der Bremskraftsensor 950 wirkt somit als ein eine kraftbezogene bzw. bremskraftbezogene Größe erfassender Sensor, der eine Größe erfasst, die in Relation zu der von der Anpresseinrichtung 20, 134, 136 erzeugten Bremskraft steht.
In dem Festspeicher ROM 482 der Bremsanlage ist ein Programm zur Ausführung eines Vorderrad-Bremsensteuerungs-Unterprogramms gespeichert, das in dem Ablaufdiagramm gemäß 42 veranschaulicht ist.
Das Vorderrad-Bremsensteuerungs-Unterprogramm gemäß 42 wird wiederum abwechselnd für das linke Vorderrad FL und das rechte Vorderrad FR ausgeführt und beginnt mit einem Schritt S1051, bei dem ermittelt wird, ob sich der Bremspedalschalter 850 im Einschaltzustand befindet. Wenn hierbei im Schritt S1051 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, ist ein Ausführungszyklus dieses Unterprogramms abgeschlossen, während im Falle eines positiven Ergebnisses (JA) der Steuerablauf auf einen Schritt S1052 übergeht, bei dem die Betätigungskraft f auf der Basis des Ausgangssignals des Betätigungskraftsensors 848 erfasst wird. Sodann wird in einem Schritt S1053 die gewünschte Sollbremskraft F* auf der Basis der erfassten Betätigungskraft f bestimmt. Der Schritt S1053 entspricht hierbei dem Schritt S523 des achten Ausführungsbeispiels gemäß 30. Der Steuerablauf geht sodann zum Einlesen des Ausgangssignals S_A des Bremskraftsensors 950 auf einen Schritt S1054 über. An den Schritt S1054 schließt sich ein weiterer Schritt S1055 zum Einlesen einer im Arbeitsspeicher RAM 844 gespeicherten Umsetzungsfunktion h(S) an, die zur Umsetzung des Ausgangssignals S_A in eine Ist-Bremskraft F_A dient. Bei der Einschaltung der Stromversorgung des Computers 846 wird im Arbeitsspeicher RAM 844 eine Standard-Umsetzungsfunktion h(S)* gespeichert und vorläufig verwendet, bis die Umsetzungsfunktion h(S) gemäß einem (nachstehend noch näher beschriebenen) Umsetzungsfunktionskompensations-Unterprogramm erhalten und im Arbeitsspeicher RAM 844 gespeichert wird. Bei jeder Ausführung dieses Umsetzungsfunktionskompensations-Unterprogramms wird dann die im Arbeitsspeicher RAM 844 gespeicherte Umsetzungsfunktion h(S) aktualisiert.
Der Steuerablauf geht sodann auf einen Schritt S1056 über, bei dem die Ist-Bremskraft F_A entsprechend der Umsetzungsfunktion h(S) berechnet wird. Sodann wird in einem Schritt S1057 ein Steuer- oder Regelbetrag ΔI des dem Elektromotor 20 zuzuführenden elektrischen Stroms I bestimmt. Diese Bestimmung erfolgt auf der Basis der berechneten Ist-Bremskraft F_A und der festgelegten Soll-Bremskraft F*, d.h., auf der Basis einer jeweiligen Differenz zwischen den Werten der Ist-Bremskraft F_A und der Soll-Bremskraft F*. Der Steuer- oder Regelbetrag ΔI ermöglicht eine Einregelung der Ist-Bremskraft F_A auf den Sollwert F*. An den Schritt S1057 schließt sich ein weiterer Schritt S1058 an, bei dem dann der Elektromotor 20 in Abhängigkeit von dem Steuer- bzw. Regelbetrag ΔI aktiviert wird.
Das vorstehend erwähnte Umsetzungsfunktionskompensations-Unterprogramm ist in dem Ablaufdiagramm gemäß 43 veranschaulicht.
Das Unterprogramm gemäß 43 wird ebenfalls abwechselnd für das linke Vorderrad FL und das rechte Vorderrad FR ausgeführt und beginnt mit einem Schritt S1101, bei dem ermittelt wird, ob der Kraftschalter 650 eingeschaltet oder abgeschaltet ist. Wenn hierbei im Schritt S1101 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, ist ein Ausführungszyklus dieses Unterprogramms abgeschlossen, während im Falle eines positiven Ergebnisses (JA) der Steuerablauf auf einen Schritt S1102 zum Einlesen des Ausgangssignals S_A des Bremskraftsensors 950 übergeht. In einem Schritt S1103 wird sodann ein Fehler bzw. eine Abweichung ΔS zwischen dem Ausgangssignal S_A und einem Nennwert S_T des Ausgangssignals S_A berechnet. Auf die Bedeutung dieser Abweichung ΔS = S_A – S_T ist bereits vorstehend in Verbindung mit dem Ablaufdiagramm gemäß 38 eingegangen worden.
Der Steuerablauf geht sodann auf einen Schritt S1104 für die Ermittlung über, ob der Absolutwert |ΔS| der Abweichung ΔS größer als ein vorgegebener Schwellenwert ΔS₀ ist. Wenn hierbei im Schritt S1104 ein positives Ergebnis (JA) erhalten wird, geht der Steuerablauf auf einen Schritt S1105 zur Kompensation der im Arbeitsspeicher RAM 844 gespeicherten Umsetzungsfunktion h(S)* oder h(S) über, d.h., die Umsetzungsfunktion h(S – ΔS) wird als Umsetzungsfunktion h(S) eingestellt, sodass die Ist-Bremskraft F_A bei der nächsten Ausführung des Vorderrad-Bremsensteuerungs-Unterprogramms gemäß 42 im Schritt S1056 gemäß der Umsetzungsfunktion g(S – ΔS) berechnet wird. Der Schritt S1105 entspricht hierbei dem Schritt S1005 des Unterprogramms gemäß 38. Der Steuerablauf geht sodann auf einen Schritt S1106 zur Einspeicherung der kompensierten Umsetzungsfunktion h(S) in den Arbeisspeicher RAM 844 über, sodass die Umsetzungsfunktion h(S – ΔS) als kompensierte oder aktualisierte Umsetzungsfunktion h(S) gespeichert wird. Wenn dagegen im Schritt S1104 ein negatives Ergebnis (NEIN) erhalten wird, wird dieser Ausführungszyklus des Umsetzungsfunktionskompensations-Unterprogramms gemäß 43 beendet.
Aus der vorstehenden Beschreibung des dreizehnten Ausführungsbeispiels ist somit ersichtlich, dass die Umsetzungsfunktion h(S) eine Beziehung zwischen dem Ausgangssignal S_A des Bremskraftsensors 950 und der Ist-Bremskraft F_A bei eingeschaltetem Bremskraftsensor 650 darstellt. Da das Ausgangssignal S_A den Wert des dem Elektromotor 20 zugeführten elektrischen Stroms I wiedergibt, stellt die Umsetzungsfunktion h(S) eine Beziehung zwischen dem dem Elektromotor 20 zuzuführenden elektrischen Strom I und der auf ein Vorderrad aufzubringenden Bremskraft F dar. Der zur Ausführung des Umsetzungsfunktionskompensations-Unterprogramms gemäß 43 dienende Teil der elektronischen Steuereinheit ECU 550 bildet daher eine Beziehungsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Beziehung zwischen dem dem Elektromotor 20 zuzuführenden elektrischen Strom I und der auf ein Vorderrad aufzubringenden Bremskraft F. Weiterhin ist ersichtlich, dass der zur Ausführung des Vorderrad-Bremsensteuerungs-Unterprogramms gemäß 42 dienende Teil der elektronischen Steuereinheit ECU 550 eine Beziehungsanwendungseinrichtung zur Anwendung der festgelegten Beziehung bei der Steuerung bzw. Regelung der vorderen Scheibenbremsen 522 bildet. Außerdem ist ersichtlich, dass der zur Ausführung der Schritte S1054 bis S1056 und S1101 bis S1105 dienende Teil der elektronischen Steuereinheit ECU 550 eine Radbremskraft-Bestimmungseinrichtung zur Bestimmung bzw. Schätzung der auf ein Vorderrad aufzubringenden Bremskraft F darstellt. Darüber hinaus ist ersichtlich, dass der zur Ausführung der Schritte S1103 und S1105 dienende Teil der elektronischen Steuereinheit ECU 550 eine Beziehungskompensationseinrichtung zur Kompensation der vorstehend beschriebenen Beziehung bildet.
Obwohl die derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen im einzelnen beschrieben worden sind, sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen der Erfindung vom Fachmann auch verschiedene Änderungen, Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne hierbei von dem durch die Patentansprüche definierten Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Elektrisch betätigte Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs mit Radantrieb, mit einem Rotor (104; 204), der sich mit einem Rad (FL, FR, RL, RR) dreht, einem von einer Bedienungsperson des Kraftfahrzeugs betätigbaren Bremsen-Betätigungselement (40; 534), einer elektrischen Stromquelle (320; 870, 872), einer Bremse (22, 32; 522, 532) mit einem zum Anpressen an den Rotor (104; 204) bewegbaren Reibungskörper (106a, 106b, 216a, 216b; 606a, 606b) und einem Elektromotor (20, 30), der durch Zuführung von elektrischer Leistung von der elektrischen Stromquelle zur Erzeugung einer Antriebskraft zum Anpressen des Reibungskörpers an den Rotor und hierdurch erfolgenden Bremsen des Rades betätigbar ist, und einer Steuereinrichtung (50; 342; 360; 384; 550), die zur Steuerung einer Betätigung der Bremse in Abhängigkeit von einem Betätigungsbetrag des Bremsen-Betätigungselements den gewünschten Wert (T*) eines von der Bremse auf das Rad aufzubringenden Bremsmoments zur Ermittlung des Betrags der dem Elektromotor von der elektrischen Stromquelle zuzuführenden elektrischen Leistung bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung (50, S1 bis S10, S11 bis S27, S51 bis S60, S71 bis S80; 342, S81 bis S90; 360, S101 bis S110, S202 bis S209; 384, S301 bis S310; 550, 650, S521 bis S526, S531 bis S534; S601 bis S605; 650, 930, S951 bis S958, S1001 bis S1005; 650, 950, S1051 bis S1058, S1101 bis S1105) vorgesehen ist, die den Istwert der von der elektrischen Stromquelle (320; 870, 872) dem Elektromotor (20, 30) bei einer Betätigung der Bremse (22, 32; 522, 532) bei fahrendem Kraftfahrzeug zugeführten elektrischen Leistung sowie den Istwert des von der Bremse bei deren Betätigung auf das Rad aufgebrachten Bremsmoments ermittelt und auf der Basis der erhaltenen Istwerte eine geschätzte Beziehung zwischen dem Betrag der dem Elektromotor (20, 30) zuzuführenden elektrischen Leistung und dem auf das Rad aufzubringenden Bremsmoment bestimmt, die ein einem Reibungskoeffizienten des Reibungskörpers entsprechendes Änderungsmuster des Bremsmoments in Abhängigkeit von Änderungen des Betrages der elektrischen Leistung darstellt, und die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung eine Beziehungsanwendungseinrichtung (S1 bis S11; S521 bis S526; S951 bis S957; S1051 bis S1058) umfasst, die den Wert (I) der bei einer folgenden Betätigung des Bremsen-Betätigungselements (40; 534) dem Elektromotor (20, 30) zur Betätigung der Bremse (22, 32; 522, 532) zuzuführenden elektrischen Leistung auf der Basis des bestimmten gewünschten Bremsmomentwertes und in Abhängigkeit von der geschätzten Beziehung festlegt.
Elektrisch betätigte Bremsanlage nach Anspruch 1, bei der die Steuereinrichtung (50; 342; 360; 384) die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung umfasst.
Elektrisch betätigte Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung Einrichtungen (S13, S19 bis S26; S53, S56 bis S59; S73, S76 bis S79; S83, S86 bis S89; S103, S106 bis S109; S303, S306 bis S309) umfasst, die dem Elektromotor (20, 30) während einer vorgegebenen Zeitdauer eine vorgegebene elektrische Leistung von der elektrischen Stromquelle (320) zur Aktivierung der Bremse (22, 32) bei fahrendem Kraftfahrzeug und unbetätigtem Bremsen-Betätigungselement (40) zuführen, um die Istwerte der elektrischen Leistung und des Bremsmoments während der Aktivierung der Bremse zu ermitteln.
Elektrisch betätigte Bremsanlage nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung eine Fahrzeugverzögerungs-Detektionseinrichtung (310) zur Erfassung eines Verzögerungswertes (G) des Kraftfahrzeugs aufweist und den Bremsmoment-Istwert (T) auf der Basis des von der Fahrzeugverzögerungs-Detektionseinrichtung erfassten Verzögerungswertes ermittelt.
Elektrisch betätigte Bremsanlage nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung einen Radgeschwindigkeitssensor (314) zur Erfassung der Umdrehungsgeschwindigkeit (V_w) des Rades aufweist, einen Verzögerungswert (Gw) des Rades auf der Basis einer Änderungsrate der von dem Radgeschwindigkeitssensor (314) erfassten Rad-Umdrehungsgeschwindigkeit ermittelt und den Bremsmoment-Istwert (T) auf der Basis des ermittelten Rad-Verzögerungswertes bestimmt.
Elektrisch betätigte Bremsanlage nach Anspruch 3, mit einer ersten Sperreinrichtung (S15, S17; S54; S74; S84; S104; S304), die eine Betätigung der Bremse (22, 32) durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung zur Bestimmung der Beziehung bei fahrendem Kraftfahrzeug in einem Betriebszustand verhindert, bei dem eine Betätigung der Bremse von der Bedienungsperson des Kraftfahrzeugs wahrscheinlich als ungewöhnlich empfunden wird.
Elektrisch betätigte Bremsanlage nach Anspruch 6, bei der die erste Sperreinrichtung Einrichtungen (S17; S54; S74; S84; S104; S304) umfasst, die eine Betätigung der Bremse durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung bei fahrendem Kraftfahrzeug verhindern, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) unter einem vorgegebenen Schwellenwert (Vo) liegt.
Elektrisch betätigte Bremsanlage nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer zweiten Sperreinrichtung (S14 bis S16, S18; S55; S75; S85; S105; S204; S305), die zumindest eine Verwendung der Beziehung durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung bei fahrendem Kraftfahrzeug in einem Betriebszustand verhindert, bei dem wahrscheinlich keine genaue Bestimmung der Beziehung durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung erfolgt.
Elektrisch betätigte Bremsanlage nach Anspruch 8, bei der die zweite Sperreinrichtung Einrichtungen (S14, S18; S55; S75; S85; S105; S204; S305) aufweist, die zumindest eine Verwendung der Beziehung durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung verhindern, wenn sich eine Antriebskraft zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verändert.
Elektrisch betätigte Bremsanlage nach Anspruch 8, bei der die zweite Sperreinrichtung Einrichtungen (S15; S55; S75; S85; S105, S204; S305) aufweist, die zumindest eine Verwendung der Beziehung durch die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung bei einer Fahrtrichtungsänderung des Kraftfahrzeugs verhindern.
Elektrisch betätigte Bremsanlage nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Bremse ein Trägerelement (610b) aufweist, das den Reibungskörper (606b) in Reibkontakt mit dem Rotor (104) hält, um eine Drehung des Reibungskörpers mit dem Rotor zu verhindern, und die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung (550, 650, 930, 950, S521 bis S526, S531 bis S534, S601 bis S605, S951 bis S958, S1001 bis S1005, S1051 bis S1058, S1101 bis S1105) einen Kraftschalter (650) aufweist, der zwischen dem Reibungskörper und dem Trägerelement angeordnet ist, von dem mit dem Rotor in Reibkontakt stehenden Reibungskörper mit einer Kraft beaufschlagt wird und in Abhängigkeit von dem Umstand, ob die von dem Reibungskörper aufgenommene Kraft einen vorgegebenen Schwellenwert von ungleich Null überschreitet, selektiv in einen von zwei Zuständen versetzt wird, wobei die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung das Ausgangssignal des Kraftschalters zur Ermittlung des Bremsmoment-Istwertes verwendet.
Elektrisch betätigte Bremsanlage nach Anspruch 11, bei der der Rotor von einer Scheibe (104) mit einer Reibfläche (102) und der Reibkörper von einem in Reibkontakt mit der Reibfläche bringbarem Bremsbelag (606b) gebildet werden und der Kraftschalter in einer Position angeordnet ist, bei der der Abstand zwischen dem Bremsbelag und dem Trägerelement mit zunehmendem Drehbewegungsbetrag des Bremsbelags mit der Scheibe abnimmt.
Elektrisch betätigte Bremsanlage nach Anspruch 11 oder 12, bei der die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung einen eine druckkraftbezogene Größe erfassenden Sensor (864, 930, 950), dessen Ausgangssignal sich kontinuierlich in Abhängigkeit von einer mit der von dem Elektromotor (20) zum Anpressen des Reibungskörpers an den Rotor erzeugten Anpresskraft in Relation stehenden Größe verändert, aufweist und das Ausgangssignal des die druckkraftbezogene Größe erfassenden Sensors als eine mit dem Istwert der dem Elektromotor zugeführten elektrischen Leistung in Relation stehende Größe verwendet.
Elektrisch betätigte Bremsanlage nach Anspruch 13, bei der die Beziehungsbestimmungs- und -anwendungseinrichtung eine Bremskraft-Schätzeinrichtung (550, S954 bis S956, S1001 bis S1005; S1053 bis S1056, S1101 bis S1105) aufweist, die das auf das Rad aufzubringende Bremsmoment auf der Basis des Ausgangssignals des die druckkraftbezogene Größe erfassenden Sensors und in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Beziehung zwischen dem Ausgangssignal und dem Bremsmoment abschätzt und eine Kompensation der vorgegebenen Beziehung auf der Basis des Ausgangssignals durchführt, wenn der Kraftschalter von einem der beiden Zustände in den anderen umgeschaltet wird.
Elektrisch betätigte Bremsanlage nach Anspruch 14, bei der die Bremskraft-Schätzeinrichtung eine Beziehungs-Kompensiereinrichtung (550, S1003, S1005, S1103, S1105) aufweist, die eine Kompensation der vorgegebenen Beziehung auf der Basis einer Differenz zwischen dem Istwert (SA) und einem Nennwert (ST) des Ausgangssignals durchführt, wenn der Kraftschalter von einem der beiden Zustände in den anderen umgeschaltet wird.