JP2009519167A - ブレーキ装置内に設定可能な終端圧力を再現可能に発生させるための方法および装置 - Google Patents

Abstract

ブレーキ回路の少なくとも１つ部分内に設定可能したがって再現可能な終端圧力を達成させるために、はじめに、弁（１８）が閉鎖されているとき、圧力を上昇ないしは低下させるためにポンプ（２６）が操作される。第１の所定の目標圧力が到達されたとき、ないしは圧力しきい値が超えられたとき、前記弁（１８）は第１の操作により開放位置に移動される。本発明により、ポンプ（２６）が遮断されたのちに、前記弁（１８）の操作は、設定可能な時間の間、第１の操作から第２の操作への連続的な変化が行われ、この変化において、特に弁（１８）にかかっている圧力差を考慮しながら弁（１８）が保持位置をとるように、前記弁（１８）の操作が修正される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、独立請求項の上位概念に記載の油圧式または空気式ブレーキ装置の制御方法ないしは装置に関するものである。

従来の技術
自動車用油圧式ブレーキ装置は種々の変更態様において既知である。この場合、このようなブレーキ装置は少なくとも１つのブレーキ回路を有し、ブレーキ回路内に少なくとも１つの圧力媒体供給手段、特に戻しポンプとも呼ばれるポンプが配置されている。さらに、オプションとして、少なくとも１つの他の圧力媒体供給手段特に自給式チャージ・ポンプが設けられ、自給式チャージ・ポンプは吸込配管により圧力媒体貯蔵容器に接続されている。ブレーキ回路への圧力媒体の流入およびそれからの流出は、それぞれの車輪ブレーキ・シリンダへの圧力媒体の流入およびそれからの流出と同様に、圧力媒体の流入および／または流出および／または通過のための遮断装置特に弁を介して制御される。これが例えばドイツ特許公開第１９５４６６８２号に開示されている。ドイツ特許公開第１９５４８２４８号に記載のような電気油圧式ブレーキ装置においてもまた原理的にこの装置が使用され、この装置においては、圧力媒体が、ポンプにより、中間に設けられた蓄圧器を介して弁に供給され、ないしは弁から戻される。この場合、圧力媒体は、ドライバのブレーキ希望に対応して、および／または例えばアンチロック装置、駆動滑り制御または走行動特性制御のような介在論理装置の操作信号に対応して入口弁および出口弁を開閉することにより、車輪ブレーキ・シリンダ内に供給ないしは車輪ブレーキ・シリンダから排出される。

したがって、上記の原理的装置は、例えば電気油圧式ブレーキ装置において入口弁および出口弁を備えた蓄圧ポンプにより与えられているのと同様に、例えば油圧式ブレーキ装置においては入口弁および出口弁を備えた戻しポンプによりまたはチャージ弁および切換弁を備えたチャージ・ポンプによって与えられている。

必要に応じて圧力を上昇ないしは低下させるとき、ポンプ操作が制御されない場合にはこれにより騒音が発生したり、ないしは振動したりすることがあり、これが客室に不快感を与えることがある。このために、圧力上昇ないしは圧力低下が完了したのちにはポンプを遮断するように設計されていてもよい。しかしながら、このような方法においては、ポンプの遮断後においてこのときブレーキ回路内に発生する終端圧力は再現可能（一定）ではないことが欠点である。この原因は、特に、ポンプの惰性回転が、発生負荷、摩擦、回転速度、摩耗または温度のような種々の周囲条件に基づいて変化し、したがって終端圧力に異なる大きさの値を提供することにある。しかしながら、さらに、ブレーキ回路内に存在する弁の切換特性は通常一義的に設定可能ではなく、その理由は、各弁はそこにかかっている圧力に基づいてある程度の公差を有しているからである。
ドイツ特許公開第１９５４６６８２号 ドイツ特許公開第１９５４８２４８号

したがって、少なくとも１つの切換弁の操作により再現可能な終端圧力を達成することが本発明の課題である。

発明の利点
本発明は油圧式または空気式ブレーキ装置の制御方法および装置を開示する。この場合、ブレーキ装置は少なくとも１つのブレーキ回路を有し、ブレーキ回路の圧力は少なくとも１つの電気操作可能なポンプ・モータにより上昇または低下可能である。さらに、例えば切換弁の形の少なくとも１つの電気操作可能な弁が設けられ、弁はブレーキ回路内の圧力を制御するために使用可能であり且つ無通電に切り換えられたときには開放状態におかれる。

ブレーキ回路の少なくとも１つの部分内に設定可能したがって再現可能な終端圧力を達成させるために、はじめに、弁が閉鎖されているとき、圧力を上昇ないしは低下させるためにポンプが操作される。第１の所定の目標圧力が到達されたとき、ないしは圧力しきい値が超えられたとき、前記弁は第１の操作により開放位置に移動される。本発明により、ポンプが遮断されたのちに、設定可能な時間の間、第１の操作から第２の操作への連続的な変化が行われ、この変化において、特に弁にかかっている圧力差を考慮しながら弁が保持位置をとるように、前記弁の操作が修正される。

弁のこのような操作により、遮断後のポンプの惰性回転とは無関係に、ブレーキ装置のブレーキ回路内に設定可能したがって再現可能な（一定の）圧力が設定可能である。
本発明の一形態においては、第１の操作がスタート電流によりおよび第２の操作が保持電流により行われるように設計されている。この場合、スタート電流が保持電流より大きいことが適切であり、この場合、逆の操作もまた可能である。

弁に（高い）圧力差がかかっている場合、弁に全く圧力差がないかまたはきわめて僅かな圧力差がかかっているときよりも少ない電力消費量を弁は必要とするにすぎないことが有利である。

スタート電流、および／または例えばスタート電流が保持電流に連続的に導かれる設定可能な時間を決定するために、ポンプの遮断後におけるポンプの惰性回転が検出される。即ち、例えば１つまたは複数の先行ポンプ・サイクルから、必要なスタート電流ないしは必要な設定可能な時間が推測されてもよい。この場合、ポンプの惰性回転を表わす典型的な変数は、回転速度、発電電圧および操作なしにポンプが停止するまでの時間である。

本発明の一変更態様においては、弁の第１の操作から第２の操作への連続変化が、弁により分離されたブレーキ回路内に第２の目標圧力が設定されるように行われる。この場合、第２の目標圧力の関数として、その間に連続変化が行われる時間が設定されることは有利である。

本発明の一形態においては、ブレーキ回路内に圧力を達成させるために、第２の操作ないしは保持電流により弁を閉鎖するように設計されている。
ブレーキ回路内の圧力を測定するために、圧力センサまたは圧力評価モデルのいずれが使用されてもよい。この場合、典型的なモデルは、供給容積を評価するために、回転速度、操作および／または操作の間の惰性回転電圧のようなパラメータを使用する。しかしながら、さらに、ブレーキ回路内の圧力を求めるために、弁を通過する容積流量を評価することもまた可能である。

他の利点が実施例に関する以下の説明ないしは従属請求項から得られる。

図１は、２回路マスタ・ブレーキ・シリンダ１２を備えた油圧式車両ブレーキ装置１０を略図で示し、２回路マスタ・ブレーキ・シリンダ１２に、相互に独立の２つのブレーキ回路ＩおよびＩＩが接続されている。しかしながら、図１においては、図面を簡単にするために、ブレーキ回路Ｉのみが示され、この場合、他方のブレーキ回路ＩＩはそれに対応して形成される。しかしながら、同様な対応設備を有する空気式車両ブレーキ装置が、本発明の方法により駆動可能であることを明確に記載しておく。

分岐しているマスタ・ブレーキ配管１４は、マスタ・ブレーキ・シリンダ１２から、ブレーキ回路Ｉに接続されている２つの車輪ブレーキ１５および１６に連絡している。この実施例においては、両方の車輪ブレーキ１５および１６は、付属車両の１つの前車輪と、対角線上で向かい合う１つの後車輪とに付属され、この場合、ブレーキ回路ＩＩは他方の２つの車輪に付属されている。しかしながら、このいわゆるＸブレーキ回路分割のほかに、ブレーキ回路の他の各分割もまた考えられる。

マスタ・ブレーキ配管１４の共通部分内において、マスタ・ブレーキ・シリンダ１２とポンプ２６との間に切換弁１８が配置されている。さらに、マスタ・ブレーキ配管１４の分岐部分内に、その基本位置において開放している２つの入口弁２０および２１が配置され、入口弁２０および２１はそれぞれ、車輪ブレーキ１５および１６のいずれかの手前に配置されている。車輪ブレーキ１５および１６から、１つに集合する戻り配管２２が、戻しポンプとも呼ばれる油圧ポンプ２６の吸込側に伸長し、戻り配管２２内には、両方の車輪ブレーキ１５および１６の各々に対して、その基本位置において閉鎖されている出口弁２４ないしは２５が設けられている。さらに、戻り配管２２に油圧蓄圧器２８が接続され、ブレーキ圧力が低下されるべき場合のために、油圧蓄圧器２８は、ポンプ２６が遮断され且つ出口弁２４ないしは２５が開放されているとき、ブレーキ液を車輪ブレーキ１５ないしは１６から受け取ることができる。オプションとして、油圧ポンプ２６の圧力側が、緩衝室３０および絞り３２を介して、切換弁１８と入口弁２０および２１との間のマスタ・ブレーキ配管１４に接続されている。その基本位置において閉鎖されている吸込弁３６がその中に配置されている吸込配管３４を介して、油圧ポンプ２６の吸込側がマスタ・ブレーキ・シリンダ１２と接続されている。対応センサ４９により、マスタ・ブレーキ・シリンダ１２内の圧力が測定可能であり、マスタ・ブレーキ・シリンダ１２内の圧力は、ブレーキ・ペダルの操作によるドライバのブレーキ希望に対応している。

図示されているブレーキ回路Ｉおよび図示されていないブレーキ回路ＩＩの、例えば６気筒ポンプの油圧ポンプ２６は、別々のポンプ・モータにより駆動可能である。しかしながら、さらに、他の実施例においては、１つの共通の電気ポンプ・モータ３８によりポンプを駆動することもまた可能である。切換弁１８、入口弁２０および２１、出口弁２４および２５並びに高圧切換弁３６は、この実施例においては、特にアンチロック制御および駆動滑り制御のために１つの電子式制御装置４０により制御可能な電磁弁として設計されている。この制御装置４０は、さらに、ポンプ・モータ３８の制御もまた行い且つ車輪回転速度センサ４２および場合により少なくとも１つの車輪圧力センサ４８から信号を受け取り、この場合、センサは、ブレーキ作動における車両車輪のロック傾向を特定するために、または発進時において滑りを特定するために評価されてもよい。さらに、制御装置４０はブレーキ・ペダル・センサ（ストップ・ランプ・スイッチ）４４の信号を受け取り、この信号により、マスタ・ブレーキ・シリンダ１２の操作が特定可能である。

図２に、制御ユニット１６０例えばマイクロ・プロセッサを備えた制御装置１００が略図で示され、マイクロ・プロセッサは、ポンプ１１０の運転の関数として操作信号を切換弁１３０に提供する。典型的には、制御装置１００は図１の制御装置４０と同じであるが、制御装置１００は、別個に例えば非集中化方式で実行されるように設計されていてもよい。代替態様ないしは追加態様として、制御装置１００は、ブレーキ回路内の圧力特性ｐ（ｔ）ないしは容積流量Ｑ（ｔ）に関する情報を評価し且つ切換弁１３０の操作においてそれを考慮してもよい。圧力特性ないしは容積流量を検出するために、そのために必要なパラメータを提供する手段１２０が設けられていてもよい。この場合、圧力の検出のために、例えばブレーキ回路内に圧力センサが設けられていてもよく、一方、容積流量の決定のために、ブレーキ装置内の種々の圧力の差の形成が行われてもよい。さらに、ポンプ１１０ないしは２６の運転パラメータから、同様にブレーキ回路内の圧力ないしは圧力特性が推測されてもよいことを注記しておく。切換弁１３０の操作のために必要な（ポンプおよび弁に固有の）パラメータｔ^＊並びにＩ_０、Ｉ_１およびＩ_２がメモリ１４０内に記憶されてもよい。これらのパラメータは外部インタフェース１５０を介して修正可能である。

図３ａ−３ｅは切換弁１３０の既知の典型的な操作におけるブレーキ装置の種々の操作パラメータないしは運転パラメータの時間線図を示す。この場合、図３ａに、ポンプ１１０の操作電流Ｉ_ｐ並びに回転速度ｎが示され、ここで、ポンプは時点ｔ_０に投入され且つ時点ｔ_１に再び遮断される。慣性による遅れに基づき、ポンプの回転速度ｎは投入後においてステップ状に上昇せず、放物線状に上昇し、ある時間オフセットを有してはじめて最大回転速度に到達する。それに対応して、ポンプ内に蓄積されている運動エネルギーは、時点ｔ_１において操作電流Ｉ_ｐを遮断したのちにおいても、油圧媒体によるダンピングがポンプを静止させるまでポンプの運動を継続させる。ポンプのこの惰性回転においてポンプ内に発電電圧が発生され、この発電電圧は検出可能である。図３ｂは、初期圧力ないしはスタート圧力ｐ_Ｓから始まるブレーキ回路内の圧力特性ｐ（ｔ）を示す。この場合、時点ｔ_０におけるポンプの投入後において、ブレーキ回路内の圧力は、時点ｔ_１において最大圧力に到達するまで放物線状に上昇する。切換弁の操作Ｉ_ＵＳＶが図３ｃに示されている。この場合、切換弁は無通電状態において開放されていることから出発される。切換弁の急速な閉鎖を達成させるために、一実施例においては、切換弁は低い電流Ｉ_０で予通電される。他の実施例においては、この予通電は行われなくてもよい。時点ｔ_０において切換弁の制御作動がスタートされ、この時点ｔ_０において、弁は電流Ｉ_１で操作される。この電流Ｉ_１（＞Ｉ_０）により、弁は部分開放状態におかれ、これにより、弁の開度ないしはリフト（図３ｃ参照）は弁を通過する容積流量Ｑ_ＵＳＶ（図３ｄ参照）の関数である。図３ａ−３ｅの全体を見たときにわかるように、容積流量Ｑ_ＵＳＶはポンプの投入後に放物線状に上昇する。圧力差の関数である開度特性を有する切換弁を使用することにより、大きな容積流量Ｑ_ＵＳＶは切換弁を開放状態に保持する。これにより、切換弁のリフトは、ポンプが遮断される時点ｔ_１まで、同様に放物線状に上昇する。ポンプが遮断されたのち、達成可能な終端圧力ないしは保持圧力ｐ_Ｈは特にポンプの惰性回転および切換弁１８の開度特性の関数である。ポンプが停止するまでの時間ｔ_２（ポンプの惰性回転時間）または部分開放状態（制御作動）から閉鎖状態への弁の移行のいずれも、多くの周囲条件（負荷、摩擦、ポンプの回転速度、温度、切換弁を通過する容積流量）に基づいて再現可能ではないので、所定の保持圧力ｐ_Ｈがブレーキ回路内に設定可能ではない。

図３ａ−３ｅの時間線図に対応して、図４ａ−４ｅに、本発明による方法を使用したときの線図が示されている。ここで、図４ａにおけるポンプの切換特性は図３ａに示されている切換特性に対応している。従来の切換弁の操作においては保持圧力が所定の値に設定可能ではなかったが、図４ｂは、本発明の方法により再現可能な終端圧力ｐ_Ｈが達成可能であることを示している。このために、図４ｃに記載されているように、ｔ_０においてポンプが投入されたとき、切換弁は、はじめに保持電流Ｉ_１より大きい設定可能な電流Ｉ_２で操作される。ポンプが遮断されたのちに、電流Ｉ_２は、そのときに切換弁が閉鎖されたままである保持電流Ｉ_１に連続的に戻される。この場合、電流が戻される間の時間ｔ^＊は次に示すようにポンプの惰性回転時間よりも大きくなければならない。
ｔ^＊＝Δ（ｔ_３−ｔ_１）＞Δ（ｔ_２−ｔ_１）
ここで図４ｄから、ポンプの惰性回転特性が、はじめに時点ｔ_２までの間に、容積流量Ｑ_ＵＳＶのみならず、切換弁のリフトＨｕｂ_ＵＳＶもまた決定することがわかる。この場合、保持電流Ｉ_１は、所定の容積流量Ｑ^＊において一定に、弁は少なくとも部分開放されたままであるように選択されている。時点ｔ_３において弁の両側の圧力差の平衡が達成され、これにより容積流量が一定になったのちにはじめて切換弁は閉鎖される。

したがって、電流Ｉ_２が保持電流Ｉ_１に戻されるまでの時間ｔ^＊の設定により、ブレーキ回路内に所定の保持圧力ｐ_Ｈが達成可能であり、またはその逆も可能である。これに対して、ポンプの惰性回転時間はもはや保持圧力の設定にいかなる影響も与えない。

時間ｔ^＊は使用されるポンプの惰性回転過程に対する経験値に基づいて設定され且つメモリ１４０内に記憶されていてもよい。この場合、この値がポンプ１１０を交換したときにオペレータ１５０によって更新ないしは上書き可能であるとき、それは有利である。時間ｔ^＊の決定および設定における他の可能性は、ブレーキ装置の作動の間にポンプの惰性回転過程に関する連続データが収集され且つメモリ１４０内に記憶されることにある。これらのデータから、例えば重みづけ平均値形成により、ポンプの惰性回転過程に対して実際に必要な時間Δ（ｔ_２−ｔ_１）が推測可能である。即ち、この必要な時間に緩衝時間を加算することにより、時間ｔ^＊が決定可能である。

他の実施形態においては、ポンプが投入されたのちに、特定の目標圧力（ｐ_Ｓ＋ｘ）が到達されたときに切換弁が開放され、これによりオーバフローされるように設計されている。それに続いて、切換弁は、圧力平衡のために必要な容積流量により、ポンプが遮断されるまで切換弁は開放されたままである。ブレーキ回路内の圧力平衡により、および切換弁における操作電流Ｉ_ＵＳＶの、Ｉ_２からＩ_１への所定の低下により、切換弁はゆっくり閉鎖される。操作電流Ｉ_１は切換弁の閉鎖状態を確保する。

図１にブレーキ装置のブレーキ回路が略ブロック回路図で示されている。 図２に本発明による装置が略図で示されている。 図３ａ−３ｂは対応ポンプ操作の関数として既知の弁操作を示す。 図４ａ−４ｅは同様に対応ポンプ操作の関数として本発明による弁操作を示す。

符号の説明

１０ ブレーキ装置
１２ マスタ・ブレーキ・シリンダ
１４ マスタ・ブレーキ配管
１５、１６ 車輪ブレーキ
１８、１３０ 切換弁
２０、２１ 入口弁
２２ 戻り配管
２４、２５ 出口弁
２６、１１０ ポンプ
２８ 蓄圧器
３０ 緩衝室
３２ 絞り
３４ 吸込配管
３６ 吸込弁（高圧切換弁）
３８、１１０ ポンプ・モータ
４０、１００ 制御装置
４２ 車輪回転速度センサ
４４ ブレーキ・ペダル・センサ
４８、４９、５０、６５ 圧力センサ
１２０ パラメータ提供手段
１４０ メモリ
１５０ インタフェース（オペレータ）
１６０ 制御ユニット
Ｉ、ＩＩ ブレーキ回路
Ｈｕｂ_ＵＳＶ 弁リフト
Ｉ_０、Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_ＵＳＶ 切換弁の操作電流
Ｉ_ｐ ポンプの操作電流
ｎ 回転速度
ｐ 圧力
ｐ_Ｈ 第２の目標圧力（終端圧力、保持圧力）
ｐ_Ｓ スタート圧力
Ｑ^＊、Ｑ_ＵＳＶ 容積流量
ｔ 時間
ｔ_０、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３ 時点

Claims (10)

1. 油圧式または空気式ブレーキ装置の制御方法であって、
   ブレーキ装置が、
   − ブレーキ装置（１０）のブレーキ回路内の圧力を上昇させるための少なくとも１つの電気操作可能なポンプ・モータ（３８、１１０）と、
   − 前記ブレーキ回路内の圧力を制御するための少なくとも１つの電気操作可能な弁（１８、１３０）とを有し、
   − 前記弁（１８、１３０）が閉鎖されているとき、前記装置内の圧力を上昇または低下させるためにポンプ（２６、１１０）が操作され、
   − 前記装置内の第１の目標圧力（ｐ_Ｓ＋ｘ）を表わす圧力しきい値が到達されたとき、第１の操作（Ｉ_２）により前記弁が開放位置に移動され、
   − 前記ポンプが遮断されたのちに、第２の操作（Ｉ_１）により前記弁が保持位置に移動され、
   前記第１の操作が、設定可能な時間（ｔ^＊）内に、連続的に第２の操作に移動されることを特徴とする油圧式または空気式ブレーキ装置の制御方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   前記第１の操作がスタート電流により行われ、前記第２の操作が保持電流により行われ、この場合、特に、スタート電流が保持電流より大きいように行われることを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、
   − 前記ポンプの遮断後におけるポンプの惰性回転が検出され、
   − 前記スタート電流および／または前記設定可能な時間が、前記ポンプの遮断後におけるポンプの惰性回転の関数として設定可能であり、この場合、特に、
   − 前記ポンプの惰性回転を検出するために、回転速度および／または発電電圧が検出され、および／または
   − 前記惰性回転が先行の圧力上昇サイクルないしは圧力低下サイクルから導かれる、
   ように行われることを特徴とする方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法において、
   前記第１の操作から前記第２の操作への連続変化により、前記ブレーキ装置内に第２の目標圧力（ｐ_Ｈ）が設定可能であり、この場合、特に、前記設定可能な時間が前記第２の目標圧力の関数として設定されるように行われることを特徴とする方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法において、
   前記保持位置が、前記弁の閉鎖位置を表わすことを特徴とする方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法において、
   前記ブレーキ装置内の第１の目標圧力が、
   − 圧力センサにより、または
   − 前記弁内の容積流量（Ｑ_ＵＳＶ）および／または前記ポンプの操作の関数として、
   検出されることを特徴とする方法。
7. 油圧式または空気式ブレーキ装置の制御装置であって、
   ブレーキ装置が、
   − ブレーキ装置（１０）のブレーキ回路内に少なくとも１つの電気操作可能なポンプ・モータ（３８、１１０）と、
   − 前記ブレーキ回路内の圧力を制御するための少なくとも１つの電気操作可能な弁（１８、１３０）と、
   − 前記ポンプ・モータおよび／または前記弁を操作するための少なくとも１つの手段（４０、１００）とを有し、
   − 前記弁（１８、１３０）が閉鎖されているとき、前記装置内の圧力を上昇または低下させるために適切な手段（４０）によりポンプ（２６、１１０）が操作され、
   − 前記装置内の第１の目標圧力（ｐ_Ｓ＋ｘ）を表わす圧力しきい値が到達されたとき、第１の操作（Ｉ_２）により前記弁が開放位置に移動され、
   − 前記ポンプが遮断されたのちに、第２の操作（Ｉ_１）により前記弁が保持位置に移動され、
   前記第１の操作を、設定可能な時間（ｔ^＊）内に、連続的に第２の操作に移動させる手段（１００）が設けられていることを特徴とする油圧式または空気式ブレーキ装置の制御装置。
8. 請求項７の装置において、
   前記手段が、前記弁を、前記第１の操作においてスタート電流によりおよび前記第２の操作において保持電流により操作し、この場合、特に、スタート電流が保持電流より大きいように行われることを特徴とする装置。
9. 請求項７または８の装置において、
   − 前記ポンプの遮断後におけるポンプの惰性回転を検出し、
   − 前記スタート電流および／または前記設定可能な時間を、検出されたポンプの惰性回転の関数として、少なくとも１つの先行の圧力上昇サイクルないしは圧力低下サイクルから導く手段（１００）が設けられ、
   この場合、特に、前記ポンプの惰性回転を検出するために、回転速度および／または発電電圧が検出されるように行われることを特徴とする装置。
10. 請求項７の装置において、
    前記第１の操作から前記第２の操作への連続変化により、前記ブレーキ装置内に第２の目標圧力（ｐ_Ｈ）が設定可能であり、この場合、特に、前記設定可能な時間が前記第２の目標圧力の関数として設定されるように行われることを特徴とする装置。

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