JP2002518241A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書
【発明の名称】自動車用の電気操作可能なブレーキ装置とこのブレーキ装置の制御方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１のブレーキ操作要素（７）の操作を検出し、ブレーキ信号（Ｓ１）を設定するための第１のブレーキ操作装置（４）と、
第１のブレーキ操作装置（４）によって設定されたブレーキ信号（Ｓ１）に基づいて起動可能である常用ブレーキ装置（１）とを備えた、
自動車用の電気操作可能なブレーキ装置において、
常用ブレーキ装置（１）が更に、運転者によって操作可能な第２のブレーキ操作装置（６）のブレーキ信号（Ｓ２）に基づいて起動可能であることを特徴とするブレーキ装置。
【請求項２】 第２のブレーキ操作装置（６）が少なくとも１個の切換え要素及び少なくとも１個のセンサのうち少なくとも何れかを備えていることを特徴とする請求項１記載のブレーキ装置。
【請求項３】 第２のブレーキ操作装置（６）が第２のブレーキ操作要素（１０）の操作を検出するための少なくとも１個のセンサを有するセンサ装置（９）を備えていることを特徴とする請求項１または２記載のブレーキ装置。
【請求項４】 常用ブレーキ装置（１）が第２のブレーキ操作装置（６）によって設定されたブレーキ信号（Ｓ２）を常用ブレーキ（１１，１２，１３，１４）を制御するブレーキング目標値に変換するための少なくとも１個の制御ユニット（２）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のブレーキ装置。
【請求項５】 常用ブレーキ（１１，１２，１３，１４）がそれぞれ、第２のブレーキ操作装置（６）によって設定されたブレーキ信号（Ｓ２）をブレーキ力に変換するための少なくとも１個の制御ユニットを備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のブレーキ装置。
【請求項６】 第２のブレーキ操作装置（６）の操作時に、制御ユニット（２）によって、常用ブレーキを制御するための一定のブレーキング目標値が設定されることを特徴とする請求項４記載のブレーキ装置。
【請求項７】 第２のブレーキ操作装置（６）の操作時に、制御ユニット（２）によって、常用ブレーキ（１１，１２，１３，１４）を制御するための、最大値まで増大するブレーキング目標値が設定されることを特徴とする請求項４記載のブレーキ装置。
【請求項８】 第２のブレーキ操作装置（６）の操作時に、制御ユニット（２）によって、常用ブレーキ（１１，１２，１３，１４）を制御するための、車速に依存するブレーキング目標値が設定されることを特徴とする請求項４記載のブレーキ装置。
【請求項９】 制御ユニット（２）によって、第２のブレーキ操作要素（１０）の操作に依存する、常用ブレーキ（１１，１２，１３，１４）を制御するためのブレーキング目標値が設定されることを特徴とする請求項４記載のブレーキ装置。
【請求項１０】 ブレーキング作用をシミュレーションするためのアクティブ要素が第２のブレーキ操作要素（１０）に付設されていることを特徴とする請求項９記載のブレーキ装置。
【請求項１１】 第１と第２のブレーキ操作装置（４，６）の機能が監視装置によってチェック可能であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載のブレーキ装置。
【請求項１２】 第２のブレーキ操作装置（６）が電気操作可能な駐車ブレーキの操作装置であり、この操作装置によって、常用ブレーキ装置（１）が設定された車速以上で起動可能であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載のブレーキ装置。
【請求項１３】 常用ブレーキ装置及び駐車ブレーキ装置のうち少なくとも何れかの操作が、運転者によって操作可能な常用ブレーキ操作装置のブレーキ信号と駐車ブレーキ操作装置のブレーキ信号に基づいて行われる、自動車用の電気操作可能なブレーキ装置を制御するための方法において、
常用ブレーキ装置が設定された車速以上で駐車ブレーキ操作装置によって起動可能であることを特徴とする方法。
【請求項１４】 駐車ブレーキ操作装置によって常用ブレーキ装置を起動する前に、常用ブレーキ操作装置の機能チェックが行われることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】 常用ブレーキ操作装置と駐車ブレーキ操作装置のブレーキ信号が同時に存在する際に、設定された車速以上で常用ブレーキ装置が起動され、設定された車速以下で常用ブレーキと駐車ブレーキが起動されることを特徴とする請求項１３または１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、自動車用の電気操作可能なブレーキ装置と、このブレーキ装置を制御するための方法に関する。
【０００２】
自動車は通常、ブレーキペダルによって操作可能な常用ブレーキ装置と、手動レバーまたは足踏みペダルによって操作可能な駐車ブレーキ装置を備えている。駐車ブレーキ装置は一般的に、停止または駐車した車両が転がらないようにする働きをし、常用ブレーキは通常運転中に車両の速度を低下させるかまたは車両を停止させる働きをする。運転の安全性を改善するために、最新の常用ブレーキ装置は例えばＡＢＳ，ＴＣＳ、車両ダイナミクスコントロールシステム、ブレーキアシストシステム等のような付加的なシステムを備えている。最近では、自動車用の電気操作可能なブレーキ装置が知られるようになってきた。このブレーキ装置の場合には、ブレーキペダルの操作がセンサ装置によって検出され、常用ブレーキ装置を制御する制御ユニットのための入力信号に変換される。このような制御思想の欠点は、ブレーキペダル操作を検出するセンサ装置の故障時に、常用ブレーキ装置も故障し、一般的に後車軸に作用する駐車ブレーキ装置だけを介してしかブレーキングを行うことができないことにある。しかし、特に高速の車両を駐車ブレーキ装置だけによって制動する場合には、駐車ブレーキ装置の車輪ブレーキが大きな負荷を受ける。これは車輪ブレーキの大きな摩耗を生じることになる。更に、ＡＢＳ、ブレーキアシストシステムのような追加システムが普通の駐車ブレーキ装置には作用しないので、後輪がロックし、それによって走行安定性が損なわれ、車両がスピンし得る。
【０００３】
本発明の課題は、信頼性を高め、運転安全性を改善することができる、自動車用の電気操作可能なブレーキ装置と、このブレーキ装置の制御方法を提供することである。
【０００４】
この課題は従属請求項の特徴によって解決される。本発明の有利な実施形と合目的な発展形態は、従属請求項に記載されている。
【０００５】
本発明のきわめて簡単な実施形では、付加的なブレーキ操作装置が例えば手動操作可能なスイッチによって実現可能である。このスイッチはインストルメントパネル、ステアリングホイールまたはその他の適当な個所に配置され、運転者によって必要な場合に操作される。通常は緊急時のためのこのスイッチの操作によって、適当なブレーキ信号が常用ブレーキ装置の制御ユニットに供給される。そして、この制御ユニットは例えば減速度、ブレーキトルク、締付け力等の形をした一定に調節されたブレーキング目標値を設定する。この場合、ハザードウォーニングフラッシャを起動させることができる。なぜなら、このスイッチは主として緊急時の場合のためのものであるからである。スイッチを新たに操作することにより、ブレーキングが中断される。
【０００６】
常用ブレーキ装置の制御ユニットは、スイッチの操作時に一定のブレーキング目標値または一定のブレーキ減速度の代わりに、操作の時間と共に、所定の最大値が達成されるまで、連続的に増大するブレーキング目標値またはブレーキ減速度が生じるように構成可能である。このような増大は例えば線形または漸増的に行うことができる。
【０００７】
勿論、スイッチの操作時に、減速度または速度低下を車速に依存して調節することができる。車速が高ければ高いほど、常用ブレーキ装置のブレーキ介入が強く行われる。
【０００８】
本発明の特に合目的な実施形では、第２のブレーキ操作装置が、特に冗長的および多様的に形成された複数のセンサを備えたセンサユニットとして構成可能である。このセンサにより、例えば、レバー、ペダル、押しボタン等として形成された第２のブレーキ操作要素の操作変位および操作力が検出可能である。それによって、制御ユニットは運転者によって変更可能なブレーキ信号を設定することができる。このブレーキ信号は制御ユニット内で処理され、車輪ブレーキを操作するための適当なブレーキング目標値に変換される。それによって、第２のブレーキ操作装置を介して、常用ブレーキ装置の制御操作を行うことができる。
【０００９】
他の有利な実施形では、第２のブレーキ操作要素は手の人間工学に適合させることが可能であり、かつアクティブ要素を備えることができる。このアクティブ要素によって、ブレーキ値の増大時に抵抗力が増大するように、ブレーキングのフィードバックをシミュレーションすることができる。それによって、運転者にブレーキングの感覚を付与することができ、これは操作快適性を高めるために寄与する。
【００１０】
安全上の観点から、両ブレーキ操作装置の機能は、好ましくは冗長的に構成された監視装置によってチェックされる。この場合例えば、ブレーキペダルシミュレータとして構成された第１のブレーキ操作装置の故障を認識したときに、音響的及び視覚的のうち少なくとも何れかによる警報装置が起動可能である。それによって、常用ブレーキの足操作がもはや機能しないで、常用ブレーキが例えば手動操作可能な第２のブレーキ操作装置を介して起動しなければならないことを運転者に示すことができる。
【００１１】
本発明の特に合目的な他の実施形では、駐車ブレーキ装置によって設定されたブレーキ信号が、常用ブレーキ装置を制御するために使用可能である。その際、例えば電気操作可能な駐車ブレーキの操作を検出するために、センサ及びスイッチのうち少なくとも何れかを使用可能である。それによって、コストが低下する。ここで勿論、駐車ブレーキ操作要素の操作と常用ブレーキ装置及び駐車ブレーキ装置のうち少なくとも何れかの起動との間の割り当てのための適当な手段が必要である。合目的な割り当ては例えば車速を介して次のように行うことができる。すなわち、駐車ブレーキ操作要素を操作することにより、設定された車速以上で常用ブレーキ装置が起動され、設定された車速以下で駐車ブレーキ装置が起動されるように、行うことができる。それによって、例えばブレーキペダルモジュールとして形成された常用ブレーキ操作装置の故障時にも、駐車ブレーキ操作装置の操作を介して、常用ブレーキ装置によってブレーキングを開始することができる。その際、ＡＢＳ、ＥＳＰ、走行ダイナミクスコントロールのような常用ブレーキ装置の付加的な機能の介入を行うことができる。更に、駐車ブレーキ装置は車速が高い場合には使用されず、大きな負荷を受けない。それにもかかわらず、運転者は駐車ブレーキによって車両を静止状態まで確実に止めることができる。
【００１２】
本発明の他の特徴と効果は、図に基づく有利な実施の形態の対の説明から明らかになる。
【００１３】
図１は、ブレーキ・バイ・ワイヤ設計思想に従って構成された常用ブレーキ装置１を示している。この常用ブレーキ装置の場合、制御ユニット２は信号ライン３を介して第１のブレーキ操作装置４に接続され、かつ信号ライン５を介して第２のブレーキ操作装置６に接続されている。第１のブレーキ操作装置４は例えばブレーキペダルモジュールである。このブレーキペダルモジュールの場合、ブレーキペダル７の操作はセンサ装置８によって検出され、常用ブレーキ１を作動させるためにブレーキ信号Ｓ１に変換される。第２のブレーキ操作装置６は同様に、例えば手動レバー１０の操作を検出し、ブレーキ信号Ｓ２をプリセットするためのセンサ装置９を備えている。
【００１４】
両ブレーキ操作装置４，６によってプリセットされたブレーキ信号は、制御ユニット２によって、車輪ブレーキ１１〜１４を作動させるためのブレーキング目標値に変換される。ブレーキング目標値を設定する際に、例えばＡＢＳ、ブレーキアシストシステム、走行安定性コントロールシステム等のような安全に関連する付加的な機能を実現するために、図示していないセンサによって検出された、車速、横方向加速度またはヨー角速度のような付加的な情報を制御ユニット２によって考慮することができる。
【００１５】
常用ブレーキ装置１はブレーキペダルモジュールとして形成された第１のブレーキ操作装置４と、第２のブレーキ操作装置６によって操作可能である。それによって、運転者はブレーキペダルモジュールの故障時にも手動操作可能な第２のブレーキ操作装置６を介して常用ブレーキによってブレーキングを開始することができる。
【００１６】
他の実施の形態では、駐車ブレーキ操作装置が常用ブレーキ装置を起動させるための第２のブレーキ操作装置として使用可能である。
【００１７】
図２には、制御ユニットで周期的に行われる、ブレーキ装置を作動させるための処理手順の実施の形態が概略的に示してある。この実施の形態の場合、常用ブレーキは駐車ブレーキ操作装置のブレーキ信号に基づいて作動させることもできる。
【００１８】
図２に示した処理手順の場合、スタート後、第１のステップ１００で、例えばブレーキペダルモジュールとして形成された常用ブレーキ操作装置によってブレーキ信号Ｓ１が出力されたかどうか質問される。ブレーキ信号Ｓ１が存在しない場合には、次のステップ１０１で、駐車ブレーキ操作装置によってブレーキ信号Ｓ２が出力されたかどうかチェックされる。ブレーキ信号Ｓ１もブレーキ信号Ｓ２も存在しないときには、運転者によってブレーキ介入が要求されていないと見なされ、処理手順は個所１０２で終了する。
【００１９】
ステップ１０１での質問で、駐車ブレーキ操作装置によって設定されたブレーキ信号Ｓ２が存在すると、ステップ１０３において、ブレーキ信号Ｓ２に基づいて、ブレーキングに関する運転者の要求に対応するブレーキング目標値が発生させられる。続いて、他のステップ１０４において、常用ブレーキ操作装置がまだ機能しているかどうかチェックされる。常用ブレーキ操作装置が機能しているときには、ステップ１０５において、駐車ブレーキ装置がステップ１０３で発生したブレーキング目標値に相応して起動させられる。しかし、ステップ１０４において実施されるチェックにより、常用ブレーキ操作装置が故障していることが判ると、先ず最初にステップ１０６において車速が設定された閾値ｘ１よりも高いかどうかが質問される。この閾値は例えば約５ｋｍ／ｈまたはそれ以下である。車速が定められた閾値よりも低いときには、運転者が車両を停止しようとしていると見なされ、ステップ１０５において駐車ブレーキ装置がステップ１０３で発生したブレーキング目標値に相応して起動させられる。
【００２０】
ステップ１０６における質問により、車速が定められた閾値ｘ１を上回ると、ステップ１０７において駐車ブレーキ装置の代わりに、常用ブレーキ装置がステップ１０３で発生したブレーキング目標値に相応して起動させられる。それによって、場合によっては、例えば車輪のロックを防止するために、高度な機能（ＡＢＳ、走行ダイナミクスコントロール等）が使用される。更に、速度が高すぎる場合に運転者が駐車ブレーキ装置を起動し、それによって駐車ブレーキ装置が強く負荷され、損傷することが回避される。
【００２１】
運転者が駐車ブレーキ操作装置を操作することによって車両を制動すると、速度閾値ｘ１以上で常用ブレーキ装置が起動し、車速ｘ１から駐車ブレーキ装置が起動させられる。これは、運転者が車両を静止状態に確実に停止できることを意味する。常用ブレーキ機能から駐車ブレーキ機能への切換えの際にショックのないブレーキングを達成するために、例えば常用ブレーキ装置によって発生する切換え点での全体の車両減速度を、駐車ブレーキ装置の全体の車両減速度とほぼ同じ大きさに調節または制御することができる。ショックのない移行を生じるための判断基準として、全体の車両減速度の代わりに、ブレーキ力またはブレーキトルクを選択してもよい。運転者が移行ショックをほとんど感じないように、速度閾値ｘ１が小さく選定されると、切換え点における車両減速度の適合を省略することができる。
【００２２】
一般的に車速が知られており、例えばいろいろな制御機器によって入力情報として必要であるので、常用ブレーキ操作と駐車ブレーキ操作の間の切換え判断基準としてのこの情報を準備するために大きなコストは不要である。車速は例えばＡＢＳ機能のために車輪回転数センサの信号から算出されるので、自由に使用可能である。車速情報が無くなると、常用ブレーキ装置に対して作用を行わずに、駐車ブレーキだけが起動させられる。
【００２３】
これに対して、ステップ１００の質問時に、常用ブレーキ操作装置によって設定されたブレーキ信号Ｓ１が検出されると、次のステップ１０８において、駐車ブレーキ操作装置によってブレーキ信号Ｓ２が設定されるかどうか質問される。設定されないときには、運転者が常用ブレーキ装置の操作を要求していると見なされる。従って、ステップ１０９では、ブレーキ信号Ｓ１に基づいて、運転者ブレーキング要求に対応するブレーキング目標値が発生させられ、次のステップ１１０において常用ブレーキ装置がステップ１０９で発生したブレーキング目標値に相応して起動させられる。
【００２４】
ステップ１００と１０８における質問により、ブレーキ信号Ｓ１，Ｓ２が常用ブレーキ操作装置と駐車ブレーキ操作装置によって設定されると、ステップ１１１において、車速が閾値ｘ２よりも大きいどうかがチェックされる。大きくない場合には、ステップ１１２において、常用ブレーキ操作と駐車ブレーキ操作の結合からブレーキング要求発生が運転者によって生じる。この結合は、合成値が両ブレーキング要求の最小値以上であるように行われる。これは例えば、両値の最大値を求めることによってあるいは平均値を求めることによって行うことができる。続いて、ステップ１１３において、この合成ブレーキング目標値によって、常用ブレーキ装置と駐車ブレーキ装置が起動される。
【００２５】
これに対してステップ１１１における質問の結果、車速が閾値ｘ２よりも大きいと、常用ブレーキ操作装置によって設定されたブレーキ信号Ｓ２に基づいて、次のステップ１１４において、運転者ブレーキング要求に対応するブレーキング目標値が発生させられる。続いて、ステップ１１５において、常用ブレーキ装置がステップ１１４において発生したブレーキング目標値に相応して起動させられる。
【００２６】
図３に示した処理手順は図２に示した処理手順にほぼ一致しているので、一致するステップには同じ参照符号が付けてある。図３に示した実施の形態の場合、図２に示した実施の形態との違いは、簡単化するためにステップ１０４を省略したことにある。これは、常用ブレーキ操作装置の機能性に関する質問を除去したことを意味する。ステップ１０３に続いて、質問ステップ１０６では、車速の閾値ｘ１に依存して駐車ブレーキまたは常用ブレーキの起動の区別が行われる。
【００２７】
図２，３の簡単化された他の実施の形態では、車速閾値ｘ１を車速閾値ｘ２と同じに設定することができる。図２，３に基づいて述べた手順は、先ず最初に駐車ブレーキ操作装置について質問し、そして常用ブレーキ操作装置について質問するように変更することができる。
【００２８】
一般的に常用ブレーキ操作装置は足によって操作されるがしかし、手動操作してもよい。駐車ブレーキ操作装置も手動によってあるいは足踏みペダルによって操作可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるブレーキ装置の概略的なブロック図である。
【図２】
制御ユニットの処理操作の第１の実施の形態を示すフローチャートである。
【図３】
制御ユニットの処理操作の第２の実施の形態を示すフローチャートである。