JP2009541133A - 自動車用パーキングブレーキ機構 - Google Patents

Abstract

本発明は、操作部材と、それぞれ自動車の１つのホイールにパーキングブレーキ力を生成するための少なくとも２つの電気機械式アクチュエータとを具備する自動車用パーキングブレーキ機構であって、電気機械式アクチュエータにそれぞれ１つのホイール電子装置が備えられており、かつ、操作部材が、第１の信号線によって制御ユニットを介して第１の電気機械式アクチュエータのホイール電子装置に接続されており、第２の信号線によって別の制御ユニットを介して第２の電気機械式アクチュエータの第２のホイール電子装置に接続されているパーキングブレーキ機構に関する。
本発明では、少なくとも１つの第３の信号線が備えられており、この第３の信号線が、操作部材を直接ホイール電子装置に接続するか、又は、それぞれ電気機械式アクチュエータの１つに接続して、運転者の要求を伝送する。その際、第３の信号線は、一方では該信号線が操作部材を直接電気機械式アクチュエータのホイール電子装置に接続し、もう一方では両ホイール電子装置を互いに接続して、ホイール電子装置間の通信を可能にするように構成されている。これにより、少なくとも３つの独立した情報線及びデータ経路が、パーキングブレーキの起動あるいは解除に関する情報を有して存在し、これらの３つの情報が、不具合のない状態で、異なったデータ経路を介して電気機械式アクチュエータの各ホイール電子装置に到達することが実現される。

Description

本発明は、操作部材と、それぞれ自動車の１つのホイールにパーキングブレーキ力を生成するための少なくとも２つの電気機械式アクチュエータとを具備する自動車用パーキングブレーキ機構であって、電気機械式アクチュエータにそれぞれ１つのホイール電子装置が備えられており、かつ、操作部材が、少なくとも１つの第１の信号線によって制御ユニットを介して第１の電気機械式アクチュエータのホイール電子装置に接続されており、第２の信号線によって別の制御ユニットを介して第２の電気機械式アクチュエータの第２のホイール電子装置に接続されているパーキングブレーキ機構に関する。

電気機械式アクチュエータのホイール電子装置は、パワーエレクトロニクス装置とシーケンス／フィードバック制御ユニットとから成る。ホイール電子装置によって、一方では、電気機械式アクチュエータに供給される電気エネルギーの制御及び切り替えが行われ、もう一方で、供給された信号の処理が行われる。信号処理あるいはデータ処理を行うためにマイクロコントローラが備えられている。電気機械式アクチュエータとホイール電子装置との組み合わせは、「スマートアクチュエータ」とも呼ばれる。

特許文献１によって公知である自動車用パーキングブレーキ機構では、操作部材が第１の信号線を介して第１の制御ユニットに接続されており、第２の信号線を介して第２の制御ユニットに接続されている。さらに、この公知のパーキングブレーキ機構の場合、第１の制御ユニットが別の第３の信号線を介して第２の制御ユニットに接続されており、そこでは、操作部材を作動することによって信号化されたパーキングブレーキ要求が、第３の信号線を介して第１の制御ユニットから第２の制御ユニットへ伝送される。各制御ユニットが電気機械式アクチュエータを駆動するので、両制御ユニットの一方が機能を停止した場合、パーキングブレーキ機構の適切な動作が不可能となる。

独国特許発明第１０００６６２６号明細書

従って、本発明の課題は、不具合がパーキングブレーキ機構の機能性に影響することなく、フェイルセーフティがさらに向上するように、冒頭に挙げた種類のパーキングブレーキ機構を改良することである。

この課題は、本発明において、少なくとも１つの第３の信号線が備えられており、この第３の信号線が、操作部材を直接ホイール電子装置に接続するか、又は、それぞれ電気機械式アクチュエータの１つに接続して、運転者の要求を伝送することによって解決される。その際、第３の信号線は、一方では該信号線が操作部材を直接電気機械式アクチュエータのホイール電子装置に接続し、もう一方では両ホイール電子装置を互いに接続して、ホイール電子装置間の通信を可能にするように構成されている。これにより、少なくとも３つの独立した情報線及びデータ経路が、パーキングブレーキの起動あるいは解除に関する情報を有して存在し、これらの３つの情報が、不具合のない状態で、異なったデータ経路を介して電気機械式アクチュエータの各ホイール電子装置に到達することが実現される。

従って、本発明は、公知の概念よりも格段に大きな可用性を有しながら、明らかに簡単かつ好適な構造概念を持つシステムを提示する。「大きな可用性」とは、パーキングブレーキの動作ができる限り常時可能であることを意味するものとする。

有利な別形態では、第４の信号線が備えられており、この第４の信号線は、電気機械式アクチュエータの両ホイール電子装置を直接互いに接続して、通信を可能にする。この場合、電気機械式アクチュエータのホイール電子装置は、多数決を実行するための手段を有する。この手段は、好ましくは、マイクロコントローラによって形成されるのではなく、固有の素子によって形成される。

この形態では、ホイール電子装置に供給される操作部材の信号はＯＲゲートに接続されており、電気機械式アクチュエータの駆動は多数決に従って実施される。すなわち、ホイール電子装置のマイクロコントローラが、電気機械式アクチュエータの操作を実施することができるのは、信号線の少なくとも２つが、パーキングブレーキの作動又は解除を要求した場合である。

特に有利な別形態では、ホイール電子装置に、それと同じホイールに位置するホイール速度センサの出力信号が供給される。

ホイール電子装置は、少なくとも１つのマイクロプロセッサを含むことが想定されており、ホイール電子装置内のマイクロプロセッサとしては、冗長又はコア冗長マイクロプロセッサが用いられる。

本発明に係る対象の１つの好ましい実施形態では、操作部材に少なくとも３つのチャネルが装備されており、操作部材は、運転者の要求を少なくとも３つの切り替え情報として出力する。操作部材への電力供給及び／又は操作部材の評価は、ブレーキ制御ユニットから、又は、前記別の制御ユニットから行われる。操作部材は、好ましくは電子半導体素子を有する。

本発明対象の有利な別形態では、パーキングブレーキ機構の冗長パワーサプライが備えられている。その際、この冗長パワーサプライは、２つのバッテリと充電回路とによって構成される。あるいは、冗長パワーサプライは、車載電源電圧管理システムによって構成されている。

以下において、本発明について、２つの実施例を用いて、添付の図面を参照しながら詳述する。

本発明に係るパーキングブレーキ機構の構造を簡略的に示す。 ホイール電子装置を具備する電気機械式アクチュエータの模式図である。 図１に記載のパーキングブレーキ機構のシステムレイアウトを示す。 ホイール電子装置の構造の模式的な部分図である。 図１に記載のパーキングブレーキ機構の構造を模式的に示す図であり、電気エネルギーを供給するための２つのバッテリを具備する。 図１に記載のパーキングブレーキ機構の別の構造を模式的に示す図であり、電気エネルギーを供給するための車載電源電圧管理システムを具備する。

図１に示されたパーキングブレーキ機構は、リアアクスルの２つのホイールに電気機械式に作動可能なパーキングブレーキを有する。このパーキングブレーキについては、以下において、図２を参照しながら例を挙げて説明する。本発明は、ディスクブレーキに作用する電気機械式に作動可能なパーキングブレーキを具備するパーキングブレーキ機構にも、ドラムブレーキに作用するパーキングブレーキを具備する機構にも利用可能である。また、本システムは、ホイールをロックするためのその他の摩擦機構又はラッチ機構でも用いることができる。

図２を参照しながら、電気機械式に作動可能なパーキングブレーキの例について説明する。このパーキングブレーキは、実質的に、それ自体公知である「デュオサーボ」型のドラムブレーキと、電気機械式アクチュエータ６とから成る。「デュオサーボ」型のドラムブレーキは、ただ部分的にのみ示されているブレーキドラム１８と、摩擦面を備えた１組のブレーキシュー１９、２０と、拡張ロック２１とを有し、拡張ロックは、ブレーキシュー１９、２０の摩擦面をブレーキドラム１８の内側と係合させることができる。「デュオサーボ」型のドラムブレーキに特徴的であるのは、自由に可動な、あるいは泳動可能に軸支された支持装置２２であり、この支持装置は、拡張ロック２１に対向して、ブレーキシュー１９、２０の間に配置されている。直前に言及した拡張ロック２１は、実質的にねじ付きナット・スピンドル構成部２３と２つの加圧部材２４、２５とによって形成され、一方の加圧部材２４はスピンドル２６と協働し、もう一方の加圧部材２５はねじ付きナット２７と協働する。図２から明らかなように、ねじ付きナット・スピンドル構成部２３は、はすば歯車２８によって作動され、このはすば歯車は、電気機械式アクチュエータ６によって駆動される。このために、ねじ付きナット２７は、外表面に歯部を有し、この歯部は、ねじ付きナット２７の軸に対して平行に延びる。上記のはすば歯車２８は、ねじ付きナット２７のこの直線状の歯部と共にはすば歯車装置を形成する。はすば歯車２８を電気機械式アクチュエータ６によって作動する際、ねじ付きナット２７は回転運動を行う。ねじ付きナット２７のこの回転運動によって、ねじ付きナット・スピンドル構成部２３のスピンドル２６は並進運動し、両ブレーキシュー１９、２０を所望の締付力でブレーキドラム１８と係合させる。

パーキングブレーキ工程を実施できるように、図示されていない減速ギア機構が、又は、ねじ付きナット・スピンドル構成部２３が、自動ロック式に構成されている。この措置によって、ブレーキシュー１９、２０は、電気機械式アクチュエータ６が無電流状態においても、ブレーキドラム１８と係合したままである。

また、図２から分かるように、電気機械式アクチュエータ６にはホイール電子装置８が付設されている。ホイール電子装置８は、パワーエレクトロニクス装置とシーケンス／フィードバック制御ユニットとから成る。ホイール電子装置８によって、一方では、電気機械式アクチュエータ６に供給される電気エネルギーの制御及び切り替えが行われ、もう一方で、供給される信号の処理が行われる。

図１に示されたパーキングブレーキ機構は、自動車のリアアクスルの両ホイールに、電気機械式アクチュエータ６、７とそれぞれに付設されたホイール電子装置８、９とを有する。運転者の要求を伝送するために、操作部材５が備えられており、この操作部材には３つのチャネルが装備されていて、運転者の要求を３つの切り替え情報として出力する。操作部材５の出力信号は、第１の信号線１を介してブレーキ制御ユニット１０に供給され、さらに、右のリアホイールに位置する第１の電気機械式アクチュエータ６のホイール電子装置８に伝送される。操作部材５の出力信号は、第２の信号線２を介して別の制御ユニット１１に供給される。この別の制御ユニット１１は、例えば、制御機器とエアバッグ用作動センサと乗員監視システムとを含むシャシ制御モジュールによって構成される。さらに、この別の制御ユニット１１から、操作部材５の出力信号は、左のリアホイールに位置する第２の電気機械式アクチュエータ７のホイール電子装置９へ伝送される。また、第３の信号線３が備えられており、この信号線は、操作部材５を直接ホイール電子装置８、９に接続し、操作部材５の出力信号を直接ホイール電子装置８、９に供給する。図１に示されているように、この第３の信号線は、星形に構成されており、すなわち、一方では操作部材５を直接ホイール電子装置８、９に接続し、他方では両ホイール電子装置８、９を互いに接続して、これにより、ホイール電子装置８、９間の通信を可能にする。さらに、第４の信号線４が備えられている。この信号線は、専ら両ホイール電子装置８、９を接続するために備えられており、これらの両ホイール電子装置８、９間の通信を可能にする。

「単一故障」に対して耐性を有するこの設計によって、システム可用性が改良される。なぜなら、各ホイール電子装置８、９に３つの独立した情報線１、２、３あるいは４が通じているからである。例えば、配線、前記別の制御ユニット１１、ブレーキ施御ユニット１０又は操作部材５に関して単一故障が生じた場合にも、本パーキングブレーキ機構は相変わらず十全に動作可能であり、運転者は、生じたその故障について通告を受けることができる。電気機械式アクチュエータ６に故障が生じた場合、もう一方の電気機械式アクチュエータ７は、その故障とは無関係に、変わりなく十全に動作可能である。さらに、生じた不具合の診断可能性も提供されている。本システムは、接続線１、２、３の故障時にも、まだ十全に診断が可能であり、制御機器１０、１１の１つが機能停止した場合にも、パーキングブレーキの十全な可用性が提供されている。電気機械式アクチュエータ８の機能停止時（もはや起動が不可能である場合）には、残りの電気機械式アクチュエータ９が、まだパーキング機能と解除機能とを確実に発揮することができる。

図３に示されているように、制御機器１０と１１との間には、ＣＡＮデータバス又はＦｌｅｘＲａｙデータバス１７を介する通信経路が備えられている。信号線１、２を介してそれぞれ電気機械式アクチュエータ６、７への別の通信経路が存在し、また、これらの電気機械式アクチュエータ６、７の相互間に信号線４を介する通信経路が存在し、さらに、信号線３を介して操作部材５から両ホイール電子装置までの別の接続路が存在するので、接続線１、２、３、４のいずれか１つ、操作部材５、１つの制御機器１０、１１に単一故障がある場合、あるいは、１つの電気機械式アクチュエータ６、７に対する制限を伴う単一故障がある場合、いずれにおいてもまだ本システムは正常に動作することが可能である。ただ１つの障害表示器のみが有効であるか、あるいは、指定されており、発生する故障は、ＥＢＳを通じて運転者に通知される。

図３に示されたシステムレイアウトから分かるように、各ホイール電子装置８、９に操作部材５の少なくとも２つの信号が供給される。自動車の右ホイールのホイール電子装置８には、運転者の要求が第１の信号線１及びブレーキ制御ユニットＥＣＵ１０並びに第３の信号線３を介して供給される。さらに、もう一方のホイール電子装置９が、第２の信号線２と別の制御ユニット１１とを介して取得した第３の信号を、通信線４を介して供給する。左ホイールのホイール電子装置９に供給される操作部材５の信号についても、同様のことが当てはまる。従って、安全上の理由から、車両運転者の少なくとも２つの独立した一義的な要求が、電気機械式アクチュエータ６、７を作動することができるように常に準備されている。上述の通りに第３の信号を供給する際、ホイール電子装置８、９において多数決が実施される。これが図４に示されている。図４は、自動車の右側のリアホイールにおけるこの種の多数決がどのように進行するかを模式的に示す。信号線１、３、４は、ＯＲゲートに接続され、電気機械式アクチュエータ６が多数決に従って駆動される。ホイール電子装置８、９は、少なくとも１つのマイクロプロセッサを含み、このマイクロプロセッサは、冗長又はコア冗長マイクロプロセッサとして構成されている。

図５には、拡張された回路図が示されている。上述の各特徴部に加えてさらに冗長パワーサプライが備えられる場合、パワーサプライの機能停止時にもパーキングブレーキ機構の機能をまだ完全に提供することができる。このために、図５にあるように、２つのバッテリ１４、１５が備えられており、このシステムの冗長パワーサプライとなる。２つのバッテリ１４、１５を用いて本システムに電力を供給することによって、又は、図６に示されているようなバッテリ管理システム１６を介して電力供給線をパーキングブレーキの作用するホイールへ延設しておくことによって、最大の可用性を実現することができる。

冗長操作部材５への電力供給は、好ましくは、制御機器１０、１１からも行うことができる。この冗長操作部材は、電子半導体素子を有する。

それぞれホイール電子装置８、９には、そのホイール電子装置８、９と同じホイールに位置しているホイール速度センサ１２、１３の出力信号が供給される。ホイール電子装置８、９間の直接線４を介した通信によって、「冗長的な」走行検出又は停止検出を実施することができ、この検出によって、制御機器１０、１１の一方の機能停止時にも、パーキング、解除又は動的制動さえも可能となる。ホイール速度センサ１２、１３は、ホイール電子装置８、９にホイールの動きに関する情報を直接供給する。ホイール速度センサ１２、１３のホイール回転速度情報の整合は、両ホイール電子装置８、９間の通信によって行われる。

１ 第１の信号線
２ 第２の信号線
３ 第３の信号線
４ 第４の信号線
５ 操作部材
６ 第１の電気機械式アクチュエータ
７ 第２の電気機械式アクチュエータ
８ ホイール電子装置
９ ホイール電子装置
１０ ブレーキ制御ユニットＥＣＵ
１１ 別の制御ユニット
１２ ホイール速度センサ
１３ ホイール速度センサ
１４ バッテリ
１５ バッテリ
１６ 車載電源電圧管理システム
１７ ＣＡＮデータバス
１８ ブレーキドラム
１９ ブレーキシュー
２０ ブレーキシュー
２１ 拡張ロック
２２ 支持装置
２３ ねじ付きナット・スピンドル構成部
２４ 加圧部材
２５ 加圧部材
２６ スピンドル
２７ ねじ付きナット
２８ はすば歯車

Claims (14)

1. 操作部材（５）と、それぞれ自動車の１つのホイールにパーキングブレーキ力を生成するための少なくとも２つの電気機械式アクチュエータ（６、７）とを具備する自動車用パーキングブレーキ機構であって、前記電気機械式アクチュエータ（６、７）にそれぞれ１つのホイール電子装置（８、９）が備えられており、かつ、前記操作部材（５）が、少なくとも第１の信号線（１）によって制御ユニット（１０）を介して前記第１の電気機械式アクチュエータ（６）の前記ホイール電子装置（８）に接続されており、第２の信号線（２）によって別の制御ユニット（１１）を介して前記第２の電気機械式アクチュエータ（７）の前記第２のホイール電子装置（９）に接続されているパーキングブレーキ機構において、
   少なくとも１つの第３の信号線（３）が備えられており、該第３の信号線が、前記操作部材（５）を直接前記ホイール電子装置（８、９）に接続するか、又は、それぞれ前記電気機械式アクチュエータ（６、７）の１つに接続して、運転者の要求を伝送することを特徴とするパーキングブレーキ機構。
2. 前記第３の信号線（３）が、一方では前記操作部材（５）を直接前記電気機械式アクチュエータ（６、７）の前記ホイール電子装置（８、９）に接続し、もう一方では前記両ホイール電子装置（８、９）を互いに接続して、前記ホイール電子装置（８、９）間の通信を可能にするように、該第３の信号線が構成されていることを特徴とする請求項１に記載のパーキングブレーキ機構。
3. 第４の信号線（４）が備えられており、該第４の信号線が、前記電気機械式アクチュエータ（６、７）の前記両ホイール電子装置（８、９）を直接互いに接続して、通信を可能にすることを特徴とする請求項１に記載のパーキングブレーキ機構。
4. 前記電気機械式アクチュエータ（６、７）の前記ホイール電子装置（８、９）が、多数決を実行するための手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパーキングブレーキ機構。
5. 前記ホイール電子装置（８、９）に供給される前記操作部材（５）の信号がＯＲゲートに接続されており、前記電気機械式アクチュエータ（６、７）の駆動が前記多数決に従って実施されることを特徴とする請求項４に記載のパーキングブレーキ機構。
6. 前記ホイール電子装置（８、９）に、それと同じホイールに位置するホイール速度センサ（１２、１３）の出力信号が供給されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のパーキングブレーキ機構。
7. 前記ホイール電子装置（８、９）が、少なくとも１つのマイクロプロセッサを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のパーキングブレーキ機構。
8. 前記ホイール電子装置（８、９）内のマイクロプロセッサとして、冗長又はコア冗長マイクロプロセッサが用いられることを特徴とする請求項７に記載のパーキングブレーキ機構。
9. 前記操作部材（５）に少なくとも３つのチャネルが装備されており、前記操作部材が、運転者の要求を少なくとも３つの切り替え情報として出力することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のパーキングブレーキ機構。
10. 前記操作部材（５）への電力供給及び／又は前記操作部材の評価が、前記ブレーキ制御ユニット（１０）から、又は、前記別の制御ユニット（１１）から行われることを特徴とする請求項９に記載のパーキングブレーキ機構。
11. 前記操作部材（５）が、電子半導体素子を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載のパーキングブレーキ機構。
12. 当該パーキングブレーキ機構の冗長パワーサプライが備えられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のパーキングブレーキ機構。
13. 前記冗長パワーサプライが、充電回路を具備する２つのバッテリ（１４、１５）によって構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のパーキングブレーキ機構。
14. 前記冗長パワーサプライが、車載電源電圧管理システム（１６）によって構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のパーキングブレーキ機構。

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