JP2012041041A - 車両内電気操作式駐車ブレーキの効率の決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長い運転期間にわたり且つ高い精度で、駐車ブレーキ内の十分に大きい駐車ブレーキ力を提供する。
【解決手段】車両内電気操作式駐車ブレーキの効率の決定方法において、解放過程の開始と締付力の低下との間の時間差から駐車ブレーキの反転遊びが決定され、且つ効率が反転遊びの関数として決定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両内電気操作式駐車ブレーキの効率の決定方法に関するものである。

独国特許発明第１０３６１０４２号明細書に、ブレーキ力ないしは固定力を発生するために、アクチュエータとして、摩擦ライニングをブレーキ・ディスクに押し付ける電動機を含む駐車ブレーキの制御方法が記載されている。摩耗、熱的影響または電気抵抗の変化に基づいて発生する固定力の変化を補償するために、電動機の遮断電流の大きさが駐車ブレーキの操作回数の関数として決定される。セルフ・ロッキング変速機を介して、電動機の遮断後においても、達成された固定力は保持されたままである。

独国特許発明第１０３６１０４２号明細書において、低下した効率を補償可能にするために、固定力の適合が駐車ブレーキの操作回数の関数として行われる。しかしながら、これは、操作回数と効率との間の線形関係を前提とする。

独国特許発明第１０３６１０４２号明細書

本発明の課題は、長い運転期間にわたり且つ高い精度で、駐車ブレーキ内の十分に大きい駐車ブレーキ力を提供することである。

この課題は、本発明により、請求項１の特徴によって解決される。従属請求項は目的に適った変更態様を与える。

本発明による方法において、車両内電気操作式駐車ブレーキの実際効率は高い精度で決定される。効率は、駐車ブレーキ内の反転遊びの関数として計算され、反転遊びとは、駐車ブレーキ内の機械的行程の遊びであり、即ち駐車ブレーキの電気式ブレーキ・アクチュエータと、ブレーキ・ピストンとの間ないしはブレーキ・キャリパと協働する摩擦ブレーキ・ユニットとの間の力伝達経路内の機械的行程の遊びである。反転遊びは、固定力ないしは締付力または圧着力の発生およびこれに伴う車両の停止後に、駐車ブレーキが再び解放されるときに関係する。この過程において、固定力が低下される前に、はじめにこの反転遊びが克服されなければならない。

反転遊びの大きさは種々の要因の影響を受ける。一方で、反転遊びは構造部分の公差の関数であり、他方で、反転遊びは、特に運転期間が長く且つ駐車ブレーキの操作が頻繁な場合、摩耗または熱的変化のような他の影響も受ける。

本発明による方法において、駐車ブレーキの効率は反転遊びの関数として決定される。効率と反転遊びとの間にそれ自身既知の関係が存在し、この関係は制御／操作装置内に記憶可能であるので、反転遊びを知ることにより効率もまた決定可能である。一方で、実際効率の関数として、圧着力の大きさ、即ち、電気式ブレーキ・アクチュエータにより発生される力ないしはトルクの大きさが決定され、この力ないしはトルクは、希望の固定力を発生するために、変速機またはスピンドル装置のような伝達ユニットによって摩擦ブレーキ・ユニットに伝達される。

効率の決定の基礎となる反転遊びは、解放過程の開始と締付力の低下との間の時間差と関係する。この場合、駐車ブレーキの電気式ブレーキ・アクチュエータの特性変数が考慮され、且つ特性変数の経過から、解放過程の開始と締付力の低下との間の時間差が決定される。特に締付力が低下される時点は、電気式ブレーキ・アクチュエータの特性変数の特性的経過を特徴とし、このことは、特性変数の評価により特定可能である。したがって、特性変数の経過から締付力の低下の時点を決定し、且つ解放過程の開始を知ることにより、駐車ブレーキの反転遊びに対する尺度である時間差を決定することが可能である。

反転遊びに対して考慮される電気式ブレーキ・アクチュエータの特性変数は、電気特性変数であってもまたは機械特性変数であってもよい。電気特性変数として、電気式ブレーキ・アクチュエータの電圧ないしは電流が考慮され、機械特性変数として、ブレーキ・アクチュエータにより発生される回転速度または締付力ないしはトルクが考慮される。追加のハードウェア費用なしに決定可能な特性変数、好ましくはブレーキ・モータの電流、電圧ないしは回転速度が使用されることが有利である。締付力、ないしはブレーキ・アクチュエータにより発生されるトルクが決定可能であるかぎりにおいては、これが使用されてもよい。場合により、力およびトルクを決定するために追加のセンサが必要である。

締付力が急に解放された時点における特性変数の特性的経過は、電気式ブレーキ・アクチュエータにステップ状に与えられた負荷により発生し、それに基づいて、特性変数は経過内において検出可能な変曲点および／または屈曲点を有し、このことは、特性変数の評価により特定可能である。変曲点ないしは屈曲点は特性変数の経過内において顕著な変化を示し、且つ締付力の解放の開始を表わす。特に電流並びに回転速度はこのような屈曲点を有している。しかしながら、ブレーキ・アクチュエータの電圧ないしは力またはトルクの経過もまた、決定可能な特性的変化を表わしている。

誤差に対する公差を拡大するために、反転遊びを駐車ブレーキの複数の解放過程から決定することが目的に適っている。さらに、反転遊びの計算値が許容値範囲を超えているかどうかに関して検査されることにより、個々の値または決定された値の妥当性を検査可能であることが有利である。

効率と反転遊びとの関係は特に当該駐車ブレーキの関数である。場合により近似関数として存在する線形関係のみならず、例えば二次関数または高次関数としての非線形関係もまた考慮される。

駐車ブレーキ内に、電気式ブレーキ・アクチュエータとして電動機が使用されることが目的に適っている。しかしながら、基本的に、電圧を印加したとき、ブレーキ力を発生するように働く、機械的調節運動を導く例えば電磁式操作要素のような、電気的に調節可能なその他のあらゆるアクチュエータもまた考慮される。

本発明による方法は、車両内の制御／操作装置内で実行され、制御／操作装置は駐車ブレーキ装置の構成部分であってもよい。

その他の利点および目的に適った実施態様が、その他の請求項、図面の説明および図面から明らかである。

図１は、ブレーキ・ピストンに力を加えるための電動機を備えた車両内駐車ブレーキの断面図を示す。 図２は、駐車ブレーキの解放の間における時間の関数としての種々の機械特性変数および電気特性変数の経過を表わす線図を示す。 図３は、駐車ブレーキの効率と反転遊びとの間の関係を表わす線図を示す。 図４は、電気操作式駐車ブレーキの効率を決定するための流れ図を示す。

図１に車両用駐車ブレーキ１が示され、車両を固定するために、車両の停止時に駐車ブレーキ１を介して締付力が発生される。駐車ブレーキ１は、ブレーキ・キャリパ２、ブレーキ・ピストン３、並びに電動機として形成された電気式ブレーキ・アクチュエータ４を有し、電気式ブレーキ・アクチュエータ４はブレーキ・ピストン３をブレーキ・キャリパ２のクランプ・ストッパ８の方向に移動させる。ブレーキ作動において、ブレーキ・ピストン３の自由前面９ないしはブレーキ・ピストンに付属された摩擦ブレーキ・ユニットが、ブレーキ・キャリパ２により包囲されたブレーキ・ディスクを締め付け、これによりブレーキ力ないしは締付力を発生する。

電動機として形成されたブレーキ・アクチュエータ４は、中間に配置された変速機を介してスピンドル５を駆動し、スピンドル５の回転運動は、伝達要素６を介して軸方向操作運動に変換され、軸方向操作運動を介して、ブレーキ・ピストン３は制動位置に調節される。内ねじが設けられ且つスピンドル５の外ねじと噛み合う伝達要素６は、中空円筒形のブレーキ・ピストン３の内部に存在し、且つブレーキ・ピストン３と結合されている。

電気式ブレーキ・アクチュエータ４並びに付属された変速機およびスピンドルを備えた駆動装置の実際効率ηを測定可能にするために、時点ｔ_Ａにおける駐車ブレーキの解放の開始と時点ｔ_Ｌにおける締付力の実際低下との間の時間差Δｔから、駐車ブレーキの反転遊びが決定される。図２からわかるように、反転遊びが存在するために、締付力は、時点ｔ_Ａにおける解放過程の開始と共に直ちに低下されず、時間的に遅れて時点ｔ_Ｌにおいてはじめて低下される。この時間差が駐車ブレーキの反転遊びに対する尺度である。

図２に、駐車ブレーキを解放したときにおける種々の特性変数の時間経過が示されている。図２に、電気式ブレーキ・アクチュエータにおける電圧Ｕおよび電流Ｉの経過、ブレーキ・アクチュエータの回転速度ｎ並びに締付力Ｆが目盛られている。締付力Ｆの経過から、反転遊びに基づいて締付力Ｆは時点ｔ_Ａにおける解放過程の開始と共に直ちに低下されず、時点ｔ_Ｌにおいてはじめて、即ち時間遅れΔｔをもって低下されることがわかる。それから反転遊びが決定される時間差Δｔを決定するために、ブレーキ力Ｆが低下される時点ｔ_Ｌが決定されなければならない。これは、電圧Ｕ、電流Ｉおよびさらに回転速度ｎの特性的経過に基づいて特定可能である。電流Ｉは時点ｔ_Ｌにおいて極小値をとり、この場合、経過は時点ｔ_Ｌにおいて屈曲点を有している。この屈曲点は同時に反転点を示す。電流値の評価により、特性的経過に基づいて、時点ｔ_Ｌが高い精度で決定可能である。

電圧Ｕからもまた時点ｔ_Ｌが特定可能である。電圧Ｕは時点ｔ_Ａと時点ｔ_Ｌとの間において急勾配で上昇し、且つ時点ｔ_Ｌにおいて最大値をとり、この最大値は、電圧値の経過の対応解析により決定可能である。

電気式ブレーキ・アクチュエータとして使用される電動機の回転速度ｎは、時点ｔ_Ｌにおいて、屈曲点の形の極大値をとる。

図３に、機械効率ηと反転遊びＳとの間の関係が示されている。この関係は近似的に線形であり、この場合、効率ηは反転遊びＳの増加と共に小さくなる。

図４に、駐車ブレーキの効率を決定するための流れ図が示されている。第１の方法ステップ１０はブレーキの解放を表わし、第２の方法ステップ１１において、ブレーキ・アクチュエータの特性変数の経過の評価を介して、解放過程の開始と締付力の低下との間の時間差Δｔが決定される。特性変数として、例えばブレーキ・アクチュエータの電流Ｉが考慮される。

次の方法ステップ１２において、反転遊びＳが時間差Δｔの関数として決定される。反転遊びは時間差Δｔに直接比例していることが好ましく、この場合、場合によりその他の線形関係または非線形関係もまた考慮されるが、この関係はそれ自身既知のように制御／操作装置内に記憶されている。

反転遊びＳの個々の値を考慮するのみならず、場合により、駐車ブレーキの複数の解放過程から、反転遊びに対する平均値を決定することもまた目的に適っている。

次の方法ステップ１３において、反転遊びＳの妥当性に関する問い合わせが行われる。反転遊びＳは許容値範囲内に存在していなければならず、もし許容値範囲内に存在していない場合には、誤差が存在するか、ないしは偏差が大きいので、この反転遊びＳは以後の処理に使用されないことが合理的である。反転遊びＳが許容値範囲内に存在しない場合、否定分岐（“Ｎ”）に従って再び本方法の開始に戻される。これに対して、反転遊びＳが許容値範囲内にある場合、肯定分岐（“Ｙ”）に従って次の方法ステップ１４に移行される。

方法ステップ１４において、駐車ブレーキの機械効率ηが反転遊びＳの関数として決定される。この関係は同様にそれ自身既知であり、且つ制御／操作装置内に記憶されている。次の方法ステップ１５において、ブレーキ・アクチュエータにより発生されるべき締付力Ｆが効率ηの関数として特定可能である。

１ 駐車ブレーキ
２ ブレーキ・キャリパ
３ ブレーキ・ピストン
４ ブレーキ・アクチュエータ
５ スピンドル
６ 伝達要素
８ クランプ・ストッパ
９ 自由前面
Ｉ 電流
Ｆ 固定力、締付力、ブレーキ力
ｎ 回転速度
Ｓ 反転遊び
ｔ 時間
ｔ_Ａ、ｔ_Ｌ 時点
Ｕ 電圧
Δｔ 時間遅れ、時間差
η 効率

Claims (11)

1. 駐車ブレーキ（１）を解放するとき、解放過程の開始と締付力の低下との間の時間差（Δｔ）から駐車ブレーキ（１）の反転遊び（Ｓ）が決定される、車両内電気操作式駐車ブレーキ（１）の効率の決定方法において、
   前記時間差（Δｔ）が駐車ブレーキ（１）の電気式ブレーキ・アクチュエータ（４）の特性変数から決定され、且つ効率（η）が前記反転遊び（Ｓ）の関数として決定されること、
   を特徴とする車両内電気操作式駐車ブレーキの効率の決定方法。
2. 駐車ブレーキ（１）の電気式ブレーキ・アクチュエータ（４）の電気特性変数が前記反転遊び（Ｓ）の決定の基礎とされることを特徴とする請求項１に記載の決定方法。
3. 電気特性変数として、電気式ブレーキ・アクチュエータ（４）の電圧（Ｕ）ないしは電流（Ｉ）が基礎とされることを特徴とする請求項２に記載の決定方法。
4. 電気式ブレーキ・アクチュエータ（４）の機械特性変数特にブレーキ・アクチュエータ（４）の回転速度（ｎ）または締付力ないしは固定力（Ｆ）が前記反転遊び（Ｓ）の決定の基礎と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決定方法。
5. 固定力（Ｆ）の低下が開始する時点が当該特性変数の経過内の変曲点から決定されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の決定方法。
6. 固定力（Ｆ）の低下が開始する時点が当該特性変数の経過内の屈曲点から決定されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の決定方法。
7. 前記反転遊び（Ｓ）の決定のために駐車ブレーキ（１）の複数の解放過程が考慮されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の決定方法。
8. 前記反転遊び（Ｓ）の値が許容値範囲を超えているかどうかに関して検査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決定方法。
9. 前記効率（η）が締付力の決定の基礎と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決定方法。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の決定方法を実行するための制御／操作装置。
11. 請求項１０に記載の制御／操作装置を備えた車両内駐車ブレーキ（１）。

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