JP2011520680A - ブレーキ装置およびブレーキ装置の作動方法 - Google Patents

Abstract

ブレーキ装置の制御方法は、
ブレーキ装置によるブレーキ作用を設定するためのブレーキ信号を受け取るステップと、
前記ブレーキ作用を所定の応答時間内に与えるための、ブレーキ装置内の圧力上昇の最小速度を決定するステップと、および
ブレーキ装置内の圧力が前記最小速度で上昇するようにブレーキ装置のポンプのポンプ能力を設定するステップと、を使用する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ブレーキ装置およびブレーキ装置の作動方法に関するものである。

自動車用ブレーキ装置内に、能動的制動を可能にするためにポンプが使用される。ポンプは、所定の時間区間内に要求された各ブレーキ作用に対して十分にブレーキ液をブレーキ配管内にポンピング可能なように設計される。限界状況において車両を安定化させるために、全制動または個々の車輪の短時間の個別制動を導く特にドライバ支援システムまたは走行動特性制御装置は最小要求を設定する。この場合、ブレーキ液の多量の容積が短時間内にポンピングされるので、ポンプの高い回転速度が必要となる。

しかしながら、ポンプの高い回転速度は許容できない騒音発生を導く。

ブレーキ装置に対して、回転速度は、ブレーキ動特性と騒音発生との間の妥協を形成する適用範囲内で決定される。この妥協は、比較対照ブレーキ装置の事前の走行実験および経験値に基づいて決定される。この場合、この妥協を見出だすために多大な費用がかかり且つ必要な回転速度を過小評価するという危険が存在する。

本発明によるブレーキ装置の制御方法は、
ブレーキ装置によるブレーキ作用を設定するためのブレーキ信号を受け取るステップと、
ブレーキ作用を所定の応答時間内に与えるための、ブレーキ装置内の圧力上昇の最小速度を決定するステップと、
ブレーキ装置内の圧力が最小速度で上昇するようにブレーキ装置のポンプのポンプ能力を設定するステップと、を使用する。

ポンプ例えば戻しポンプのポンプ能力は、実際に必要なブレーキ液の供給要求に適合される。供給要求は形成されるべき圧力変化に基づいて評価される。ポンプ能力は例えば要求圧力変化と線形に上昇されてもよい。

したがって、ポンプによる車両内の騒音レベルは、高いブレーキ作用が必要な場合は別として、低くおさえることが可能である。

本発明による方法の一形態は、ブレーキ装置の実際むだ容積を決定し且つポンプ能力を実際むだ容積に基づいて決定する。

ポンプの最初の投入においては、ブレーキ回路の形態に応じてそれぞれ、はじめにブレーキ作用が形成されないことがある。さらに、ブレーキ作用が意図した目標圧力の期待ブレーキ作用に届かなかったり、またはブレーキ作用が要求応答時間内に設定されなかったりすることがある。ブレーキ回路内のむだ容積は、はじめに、圧力上昇が発生することなくブレーキ液で充満される。この形態は、ブレーキ回路内のむだ容積を考慮し、且つ好ましくはむだ容積が充満されるまでポンプの供給能力を上昇させるように設計されている。

本発明によるブレーキ装置は、
少なくとも１つのブレーキ要素が接続されている配管内に油圧を形成するためのポンプと、および
本発明による制御方法でポンプのポンプ能力を設定するための制御装置と、を含む。

以下に本発明を好ましい実施形態および添付図面により説明する。

図１は、ブレーキ装置のブロック系統図を示す。 図２は、ブレーキ装置の信号結線のブロック結線図を示す。 図３は、ブレーキ装置の作動方法を説明するための流れ図を示す。 図４は、ブレーキ装置の圧力／容積特性曲線を示す。 図５は、能動的制動における圧力上昇の説明図を示す。

図１は、油圧式ブレーキ装置１０をブロック系統図として略図で示す。マスタ・ブレーキ・シリンダ１２に相互に独立の２つのブレーキ回路が接続されている。ブレーキ回路の各々内において、メイン・ブレーキ配管１４は、マスタ・ブレーキ・シリンダを、接続された２つの車輪ブレーキ１５、１６と結合する。メイン・ブレーキ配管１４のいずれかに接続されている車輪ブレーキ１５、１６は、図１に示すように、前車輪および対角方向反対側の後車輪を制動可能である。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可能である。

メイン・ブレーキ配管１４は車輪ブレーキ１５、１６の手前で分岐する。分岐の各々内に入口弁１８が配置され、入口弁１８は基本位置において開放されている。車輪ブレーキ１５、１６からそれぞれ戻り配管１９が出ていて、戻り配管１９は共通の戻り配管内に合流する。戻り配管１９内に出口弁２０が挿入され、出口弁２０はその基本位置において閉鎖されている。

蓄液器２５は１つまたは両方の戻り配管１９と結合されていてもよい。車輪ブレーキ１５、１６を解放するとき、出口弁２０が開放される。ブレーキ液は蓄液器２５内に流入可能であり、これにより、車輪ブレーキ１５、１６に作用する油圧は低下する。出口弁２０および切換弁３２または高圧弁３０が開放されているとき、マスタ・ブレーキ・シリンダ１２は蓄液器２５からブレーキ液を吸い込むことが可能である。他の場合には、ブレーキ液はポンプ要素２２、２３を介して戻される。したがって、ブレーキ液は以後のブレーキ過程に対して利用可能である。

能動的制動または部分能動的制動はモータ駆動ポンプ要素２２、２３によって可能となる。能動的制動においては、ブレーキ回路内の圧力はポンプ要素２２、２３のみにより上昇される。部分能動的制動においては、ポンプ要素２２、２３は操作されたマスタ・ブレーキ・シリンダ１２の圧力上昇を支援する。

ポンプ要素２２、２３はブレーキ回路の各々に対して設けられていてもよい。ポンプ要素２２、２３の吐出側は切換弁３２および入口弁１８の間の配管３３と結合されている。配管３３内の圧力を上昇させ且つ車輪ブレーキ１５、１６のブレーキ作用を行わせるために、ポンプ要素２２、２３はブレーキ液を配管３３内にポンピング可能である。

マスタ・ブレーキ・シリンダ１２は高圧弁３０を介してポンプ要素２２、２３の吸込側と結合されていてもよい。高圧弁３０はその基本位置において閉鎖されている。

切換弁３２はメイン・ブレーキ配管１４内に組み込まれている。切換弁３２はポンプ要素２２の出口側をマスタ・ブレーキ・シリンダ１２と結合してもよい。切換弁３２はその基本位置において開放されている。切換弁３２内のブレーキ液の流れは制御信号の伝送により遮断可能である。典型的には、切換弁３２の入口側および出口側の間の圧力差に対してしきい値が設定され、しきい値以降においては切換弁３２は開放している。しきい値は制御信号によって設定される。

メイン・ブレーキ配管１４内の圧力を測定するために、センサ２６がメイン・ブレーキ配管１４と結合されてもよい。図示されていない他の圧力センサが車輪ブレーキ１５、１６内に組み込まれていても、または車輪ブレーキ１５、１６への直接供給配管内に配置されていてもよい。

ポンプ要素２２、２３は共通のモータ２４により駆動される。入口弁１８、出口弁２０、切換弁３２および高圧弁３０は電磁弁として形成されていてもよい。入口弁１８、出口弁２０、切換弁３２および高圧弁３０を制御するために、制御装置４０がこれらの弁と結合されている。制御装置４０はさらにポンプ要素に対するモータ２４を制御する。制御装置４０は切換弁３２に対するしきい値を設定するために制御信号を伝送する。制御信号を伝送するための、制御装置と弁１８、２０、３０、３２およびモータ２４との結合が図２のブロック結線図に示されている。

車輪の滑りまたはロックを測定するために、回転速度センサが制御装置４０と結合されていてもよい。制御装置４０はそれに対応して弁を開閉し且つモータ２４を操作する。上記のブレーキ装置１０を用いて、常用制動、ドライバ支援システムのブレーキ係合、アンチロック制御、駆動滑り制御および走行動特性制御の少なくともいずれかが可能である。

ブレーキ装置への要求は多種多様である。例えば先行車両との間隔を一定に保持するための、走行中における走行特性への係合は、ドライバに対して気づかれることなく実行されるべきである。この場合、ブレーキ力の正確な供給が要求される。車両の横滑りが能動的走行動特性制御により阻止されるべき場合、車輪に対するブレーキ作用の急速な上昇および低下が要求される。ブレーキ装置の急速な応答はポンプ要素２２、２３の高いポンプ能力を必要とする。しかしながら、ポンプ能力の上昇と共にポンプ要素２２、２３および駆動モータ２４の騒音発生の上昇もまた伴って現われる。

以下に記載の実施形態は、駆動モータ２４を要求ブレーキ作用に基づいて制御する。図３は本方法の実行を流れ図として示している。

ブレーキ過程においてはブレーキ作用が要求される。この要求は、ブレーキ・ペダルの操作により、走行動特性制御、ドライバ支援システム（車間距離制御）の対応制御による等で制御装置４０に伝送可能である（Ｓ１）。

ブレーキ信号は、ブレーキ作用がいかなる強さで変化すべきかを設定可能である。ブレーキ作用を設定するための対応圧力変化に対する尺度はブレーキ信号内に直接含ませることが可能である。ブレーキ信号はディジタル信号であってもまたはアナログ信号であってもよい。

制御装置４０は要求された圧力変化ｄｐに基づいてポンプ能力ｑを決定する（Ｓ２）。ポンプ能力ｑは下記の関係により要求された圧力変化ｄｐと線形に上昇されてもよい。
ｑ＝Ｅｄｐ／ｄｔ
応答時間ｄｔは、圧力変化がいかなる時間区間内に形成されるべきかを設定する。応答時間ｄｔは、制御装置４０により、例えば最大許容値として固定設定されていてもよい。応答時間ｄｔは例えばブレーキ信号が伝送される周期であってもよい。

他の形態においては、応答時間ｄｔはブレーキ信号により設定される。ドライバ支援システムは、例えば、全制動が必要であるかどうかを決定可能であり、全制動が必要なとき、応答時間ｄｔはそれに対応して短く選択される。このような場合、圧力変化ｄｐ／ｄｔの大きな速度が要求される。これに対して、車両が走行中に先行車両に対して一定間隔を保持すべき場合、ブレーキ装置内における圧力の緩やかな変化ｄｐで十分であり、この場合には、ブレーキ信号は大きな応答時間ｄｔを設定可能である。ポンプ要素２２、２３の駆動モータ２４は小さな出力で運転可能であり且つブレーキ装置はそれに対応して弱く作動する。

比例係数Ｅは、ブレーキ回路により決定される変数である。図４は、車輪ブレーキ１５、１６内の圧力ｐと、車輪ブレーキ１５、１６内にポンピングされたブレーキ液の容積Ｖとの関係を示す。弾性Ｅは作業点ｐｌｉｎ付近の商ｄＶ／ｄｐとして決定可能である。ブレーキ回路の圧力／容積特性曲線の対応測定はブレーキ装置１０を取り付けたときに実行可能であり、且つ決定された弾性Ｅは制御装置４０内に記憶される。

他の一形態においては、制御装置４０内に圧力／容積特性曲線を記憶するように設計されている。実際圧力ｐ０における弾性Ｅはいつでも圧力／容積特性曲線から新たに決定される。

制御装置４０は、ポンプ能力ｑから、ポンプ要素２２、２３ないしはポンプ要素２２、２３を駆動するモータ２４に対する回転速度ｎを決定する（Ｓ３）。回転速度ｎは次の関係により決定可能である。
ｎ＝ｑ／（ｅＶ）
ポンプ要素２２、２３の効率ｅおよびポンプ要素２２、２３のポンプ・サイクル当たりのポンプ容積Ｖが考慮される。１つの共通のモータ２４に接続されているポンプ要素２２、２３の複数のブレーキ回路に対して異なる回転速度ｎが決定された場合、決定された回転速度ｎの最大値が選択されることが好ましい。

ポンプ能力ｑまたは回転速度ｎの線形上昇は複数の離散段階例えば４つまたは複数の段階で行われてもよい。代替態様として、ポンプ能力ｑまたは回転速度ｎは連続的に上昇されてもよい。

他の一実施形態は上記の実施形態を改良している。ポンプ能力ｑの決定においてブレーキ回路内のむだ容積Ｖ０が考慮される。圧力上昇において、ポンピングされたブレーキ液によりはじめにむだ容積Ｖ０が充満される。したがって、圧力上昇はポンピングの開始よりも遅れるかまたは要求された応答時間ｄｔよりも長くなることがある。

むだ容積Ｖ０に対する一例は、ブレーキ・パッドとブレーキ・ディスクとの間のギャップに基づく空気隙間であったり、場合により、弁、メイン・ブレーキ配管１４、戻り配管１９等の容積もまた空気隙間に寄与したりすることがある。さらに、車輪ブレーキ１５、１６のブレーキ・ピストンが油圧の作動のもとで特に外方に圧着されたときにブレーキ回路の容積が増大し、これにより同様に圧力ｐと容積Ｖの間の非線形特性が得られ、これがむだ容積Ｖ０に加算されることがある。

空気隙間に基づくむだ容積Ｖ０は、ブレーキ装置の種々の作動条件に対して、一連の実験で決定可能である。作動条件は例えば作動温度および横方向加速度を含む。決定された表、特性曲線等は制御装置４０内に記憶される。

制御装置４０は、むだ容積Ｖ０を所定の時間区間Ｔ内に充満するのに必要なポンプ能力ｑを決定する（Ｓ４）。所定の時間区間Ｔは応答時間ｄｔに等しくてもよい。ポンプ能力ｑは次式により得られる。
ｑ＝Ｅｄｐ／ｄｔ＋Ｖ０／Ｔ
回転速度ｎは上記の実施形態においてと同様にポンプ能力ｑに基づいて決定される。

図５に上記の実施形態に対する圧力ｐの時間ｔに対する変化が示されている。圧力ｐの上昇は、目標圧力Ｐが達成されるまで、時間ｔに対して破線５０に対応して上昇されるべきである。圧力ｐは、ブレーキ回路内にむだ容積Ｖ０が存在しないかまたは無視可能なむだ容積Ｖ０のみが存在するとき、破線５０に沿って時間の関数である目標圧力に上昇可能である。

圧力ｐは時点Ｔ１まで上昇し、時点Ｔ１において目標圧力Ｐが達成される。実線５１はむだ容積Ｖ０が存在するときの特性を示す。時点Ｔ２までは、むだ容積Ｖ０が充満されるので圧力上昇は得られない。その後に圧力ｐは上昇する。Ｖ０／Ｔだけ上昇されたポンプ能力ｑにより、むだ容積Ｖ０のないブレーキ装置に対応する圧力上昇の動特性が達成される。

他の一実施形態は直接むだ容積Ｖ０を考慮する。ブレーキ回路に対して図４に示す圧力／容積特性曲線が制御装置４０内に記憶されている。この関係は、表、特性曲線または適合された多項式の形で定義されていてもよい。

制御装置４０はブレーキ信号を受け取り、ブレーキ信号内に達成されるべき実際の目標圧力が与えられている。圧力センサにより車輪ブレーキ１５、１６内の実際圧力ｐ０が決定されるか、またはモデルに基づいて制御装置４０により評価される。記憶されている圧力／容積の関係、実際圧力ｐ０および達成されるべき実際の目標圧力に基づいて、配管３３内にポンピングされて実際の圧力を実際圧力ｐ０から実際の目標圧力まで上昇させるブレーキ液の容積Ｖ１が決定される。ポンプ能力ｑは次式のように決定される。
ｑ＝Ｅｄｐ／ｄｔ＋Ｖ１／Ｔ
回転速度ｎは上記の実施形態においてと同様にポンプ能力ｑに基づいて決定される。

さらに他の一実施形態は、制動における高い動特性に対する調節余裕ｑｒを設けている。

横方向加速度センサは走行方向に対して直角方向に発生する加速度値を決定する（Ｓ５）。このような加速度は典型的にはカーブ走行における遠心力に基づいて発生する。

横方向加速度がしきい値を超えた場合、ポンプ能力ｑが上昇される（Ｓ６）。上昇量ｑｒは測定された横方向加速度に比例していてもよい。追加のポンプ能力ｑｒは、横方向加速度がさらに上昇して第２のしきい値を超えた場合には能動的走行動特性制御が作動され且つ車輪の適切な制動により車両が安定化されることに基づいている。走行動特性制御の急速な応答が保証され続けるように、ポンプ能力ｑは予め用意された調節余裕ｑｒだけ上昇される。

横方向加速度のほかに、車両速度、先行車両までの間隔、画像認識システムにより検出された赤信号等もまたポンプ能力ｑの上昇に寄与することがある。

特性曲線特に圧力／容積特性曲線は運転中に変動を受ける。この結果、ブレーキ作用は公差の範囲内で設定または提供可能である。１回だけ行われるブレーキ操作、または制御ループを介してブレーキ作用を制御する、短時間の間行われる安定化ブレーキ操作においては、この変動は無視されてもよい。車両の所定の速度または先行車両までの所定の間隔を設定するために行われる永続制動または反復制動においては、より高い精度およびより高い反復精度が要求されてもよい。

以下に記載の実施形態は、このために、ブレーキ回路内の切換弁３２を利用する。切換弁３２は操作信号によりしきい値に設定可能であり、このしきい値以降においてはブレーキ液は配管３３から流出可能である。切換弁は、しきい値が希望の圧力に設定されることによって車輪ブレーキ１５、１６内に希望の圧力を設定するために利用される。ポンプ能力ｑは最小必要ポンプ能力ｑの上方に過剰量ｑａだけ適切に保持され、これにより、目標圧力Ｐに到達したときにブレーキ液は切換弁３２を介して流出可能である。図５において切換弁３２の作用は例えば時点Ｔ３以降において投入される。切換弁３２のしきい値は、目標圧力Ｐが達成されるまで継続して上昇される。この方法は所定の動特性を用いて目標圧力Ｐを達成することを可能にする。

切換弁３２の反復精度は切換弁内の流量の関数である。したがって、過剰量ｑａは、切換弁がブレーキ液の過剰流れにおいて目標圧力の十分な反復精度を有するように選択されてもよい。

一実施形態においては、上記の４つの全ての値がポンプ能力ｑの決定のために利用される。
ｑ＝Ｅｄｐ／ｄｔ＋Ｖ１／Ｔ＋ｑｒ＋ｑａ

１０ 油圧式ブレーキ装置
１２ マスタ・ブレーキ・シリンダ
１４ メイン・ブレーキ配管
１５、１６ 車輪ブレーキ
１８ 入口弁
１９ 戻り配管
２０ 出口弁
２２、２３ ポンプ要素
２４ 駆動モータ
２５ 蓄液器
２６ センサ
３０ 高圧弁
３２ 切換弁
３３ 配管
４０ 制御装置

Claims (10)

1. ブレーキ装置によるブレーキ作用を設定するためのブレーキ信号を受け取るステップと、
   前記ブレーキ作用を所定の応答時間内に与えるための、ブレーキ装置内の圧力上昇の最小速度を決定するステップと、
   ブレーキ装置内の圧力が前記最小速度で上昇するようにブレーキ装置のポンプのポンプ能力を設定するステップと、
   を含むブレーキ装置の制御方法。
2. 前記ブレーキ信号が前記ブレーキ作用に対する応答時間を設定することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 前記ポンプ能力が前記圧力上昇の最小速度の線形関数であることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
4. 前記ブレーキ信号が目標圧力を設定すること、
   ブレーキ装置内の実際圧力が決定されること、
   ブレーキ装置の特性曲線に基づいて、ブレーキ装置内にポンピングされて圧力を実際圧力から目標圧力に上昇させるブレーキ液容積が決定されること、および
   ポンプの前記ポンプ能力が、前記決定された容積および前記所定の応答時間の関数として設定されること、
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の制御方法。
5. ブレーキ装置の実際むだ容積が決定されること、および
   前記ポンプ能力が前記実際むだ容積の関数として決定されること、
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の制御方法。
6. 前記ブレーキ信号が前記ブレーキ作用に対する応答時間を設定すること、および
   前記ポンプ能力が、前記実際むだ容積と前記応答時間との商の関数として設定されること、
   を特徴とする請求項５に記載の制御方法。
7. ブレーキ装置の前記実際むだ容積がブレーキ装置のデータ・メモリから読み取られることを特徴とする請求項５または６に記載の制御方法。
8. 横方向加速度および速度のうちの少なくともいずれかが測定されること、および
   横方向加速度および速度のうちの少なくともいずれかの増大と共に前記ポンプ能力が上昇されること、
   を特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の制御方法。
9. 前記ブレーキ信号が目標圧力を設定すること、
   切換弁が所定の目標圧力に設定されること、および
   所定の目標圧力に到達したとき、前記ポンプ能力が前記切換弁内の所定の流量の関数として設定されること、
   を特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の制御方法。
10. 少なくとも１つのブレーキ要素（１５、１６）が接続されている配管（３３）内に設けられた油圧を形成するためのポンプ（２２、２３、２４）と、
    請求項１ないし９のいずれかに記載の制御方法で前記ポンプ（２２、２３、２４）のポンプ能力を設定するための制御装置（４０）と、
    を備えたブレーキ装置。

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