JP2013526452A - ブレーキブースタ、およびこれを作動させる方法 - Google Patents

Abstract

本発明はブレーキ力を調整可能なブレーキブースタ、およびその方法、およびその制御装置に関するものである。ブレーキブースタを作動させるための方法およびブレーキブースタの設計によって、補助力の変更がおこった際のブレーキペダルのオフセットまたは変更された作動力の形式によるドライバーへの影響が取り除かれるかまたは低下される。特に、補助力における変更は、油圧ブレーキトルクの回生ブレーキトルクへの適合として働く。
【選択図】図１

Description

本発明による方法は、２つの部分ブレーキシステムを含むブレーキシステムで適用することができる。そのうち一方は、ブレーキブースタ２も含んでいる油圧式の部分ブレーキシステムであり、他方の部分ブレーキシステムは、回生式の部分ブレーキシステムである。これら両方の部分ブレーキシステムの制動作用が、ブレーキシステムの全体制動作用を生じさせる。全体制動作用に占める回生式のブレーキシステムの制動作用の割合が変化すると、油圧式の制動作用がこの変化に合わせて適合化されなくてはならず、そのような変化を最善に補償する。
このとき、油圧式の部分ブレーキシステムの油圧式の制動作用の適合化は、最善の場合、運転者によって気づかれないうちに行われるのがよく、特に、変化するペダル感覚、ブレーキペダルの変位、操作のために印加される力の変化などに基づく運転者への反作用なしに行われるのがよい。この理由から、このような全体ブレーキ設備では油圧式のブレーキシステムから操作ユニットを、すなわちたとえばブレーキペダルを、全面的に連結解除することがしばしば意図されており、このとき運転者はペダルシミュレータだけを操作する。運転者からホイールブレーキへの力伝達は、このような設備ではしばしば意図されておらず、もしくは、たとえばメインブレーキシリンダをホイールブレーキと油圧接続するバルブが閉じられることによって遮断される。しかしこのことは、特にブレーキ力を生成する手段が故障した場合に、ブレーキ設備の安全性に影響を及ぼすことがある。

特許文献１には、前述したように、発電ブレーキングをする場合に運転者がブレーキ回路から分断されるブレーキ設備が記載されている。

ドイツ特許出願公開第１０２００９００７４９４Ａ１号明細書

本発明による方法は、調節可能なブレーキブースタの適切な作動による制動作用の適合化を可能にし、それにより、運転者は反作用を感じることがなく、もしくはわずかな反作用しか感じることがなく、運転者がブレーキシステムから分断されることもない。本発明によるブレーキシステムでは、運転者はメインブレーキシリンダに接続された少なくとも１つのブレーキ回路と常に接続されている。この意味における接続とは、運転者が従来式および／または回生式にブレーキングをするかどうかに関わりなく、力伝達の可能性が存続することを意味している。

本発明は、調節可能なブレーキブースタならびにこれを作動させる方法を対象としている。

調節可能なブレーキブースタを作動させる本発明の方法では、ブレーキブースタが、油圧ブレーキシステムの一部であることが意図される。ブレーキブースタは、ブレーキブースタの出力部材に補助力を印加する。印加されるべき補助力は、ブレーキブースタの入力部材と出力部材との間にある少なくとも１つの弾性部材に関わる少なくとも１つの情報に依存して、ならびに、油圧ブレーキシステムの圧力・容積関係に関わる、特にｐ−Ｖ特性曲線に関わる少なくとも１つの情報に依存して決定される。さらに、印加されるべき補助力は、入力部材に印加される、運転者により印加される入力パワーにも依存して決定される。印加されるべき補助力は、本発明による方法ではブレーキブースタによって印加される。

たとえばブレーキペダルを介して運転者により印加される入力パワーと、ブースタにより印加される補助力との関係は、ブレーキブースタの特性としても表される。調節可能なブレーキブースタでは、この関係性を変えることができる。入力パワーに関わりなく補助力を制御または調整できることによって、調節可能なブレーキブースタでは、この特性を変更することができる。
ブレーキシステムの何らかの制動状況または動作状況では、ブレーキブースタにより印加される補助力を低減または増大させることが必要になる場合がある。このことは、調節可能なブレーキブースタによって行うことができる。

入力パワーと印加される補助力との間の関係が、ブレーキブースタにより、少なくとも１つの弾性部材に関わる少なくとも１つの情報を活用したうえで決定されることが意図される。このとき弾性部材の変形は、入力パワーと補助力の両方に依存して決まる。
弾性部材は、入力パワーと補助力を出力ロッドへ伝達する。このときブレーキブースタの入力ロッドはブレーキペダルに連結されており、ブレーキブースタの出力ロッドはメインブレーキシリンダの入力ピストンを直接的または間接的に付勢する。このような弾性部材は、ブレーキブースタでリアクションディスクとして使用されるような、たとえばばねまたは弾性的なコンポーネントを意味することができる。
印加されるべきブレーキブースタの補助力の決定にあたって、弾性部材に関わる情報が考慮されれば、ブレーキシステムの側からの反作用を低減することができ、特に、所与のペダル位置のときに運転者に抗して作用する力の変化を低減することができる。このようにして運転者はブレーキシステムからわずかな反作用しか感じることがなく、そのようにして、ブレーキブースタの特性の変化に気づかず、もしくはわずかな範囲内でしか気づかない。

同様に、印加されるべきブレーキブースタの補助力は、油圧ブレーキシステムの圧力・容積関係に関わる少なくとも１つの情報を活用したうえで決定されることが意図される。このような圧力・容積関係は、たとえばｐ−Ｖ特性曲線である。
ブレーキブースタの側での弾性部材に関わる情報を考慮することで、ならびに接続されている油圧部材の圧力・容積関係に関わる情報を考慮することで、ブレーキブースタの特性を変更または修正できるという利点がある。このように、ブレーキシステムの主要な構成部品、ブレーキブースタ、ならびにブレーキシステムに存在する油圧部材が、特性を調整するために考慮される。

さらに本発明による方法では、補助力は、補助力の無限小に小さい変化がブレーキブースタの入力部材の微量の変位につながるように、特にゼロの変位につながるように、調整されることが意図される。このとき、運転者による操作は一定に保たれることが前提とされる。運転者による一定の操作とは、たとえば一定の入力パワーおよび／または一定の入力距離を意味している。

運転者の所与のブレーキ操作のときに補助力が変更されると、すなわちブレーキブースタの特性が変更されると、それが運転者によって知覚されることがあり、これは、特にブレーキング中に特性が変更された場合である。特性の変化は、たとえば現在のペダル位置に達するために運転者により印加される力が変わるという帰結につながる。このことは通常、反力の変化として知覚される。それに対して運転者が一定の入力パワーを印加しようとすると、特性の変化は、入力ロッドおよびこれに伴うペダル位置の変位につながる。入力パワーが一定のときの入力部材の変位は、または、一定のペダル位置ないし入力パワーのときに運転者により印加されるべき変化した入力パワーは、運転者にとっての「反作用」という概念で一括することができる。
本発明による方法では補助力は、たとえば入力パワーが一定で補助力の変化が生じたとき、運転者に対するこのような反作用が最低限に抑えられるように調整され、たとえば運転者はその際に入力部材の微量の小さな変位しか感じず、特に入力部材の変位を感じない。したがって、生じている制動状況に合わせたブレーキブースタの特性の適合化を、運転者に対する低減された反作用で行うことができ、特に、まったく反作用なしに行うことができる。
生じている制動状況とは、たとえば油圧ブレーキトルクに追加してブレーキングに参与する回生ブレーキトルクの変化であり得る。

本発明による方法の別の実施形態では、補助力は、補助力が有限の変化をしたとき、入力部材を同じ位置で保つために印加しなくてはならない入力パワーの追加力が最低限に抑えられるように、特にゼロに等しくなるように、調整されることが意図される。
生じている制動状況で、またはブレーキシステム全体の動作状況で、補助力が変化すると、すなわちそれまでのように無限小の割合ではなく有限の割合だけ変化すると、入力部材を同じ位置で保つためには追加力が必要となる。補助力の調整により、補助力が有限の変化をしたときに入力部材を同じ位置で保つために必要な、運転者により印加されるべき力の変化が、できる限り小さくなることが保証される。このようにして、運転者にとって不快な補助力の変化の反作用を回避できるという利点がある。

本発明による方法の別の実施形態では、印加されるべき追加力がアクチュエータにより印加されることが意図される。このようにして、運転者が入力パワーを変更しなくてもすみ、アクチュエータが変更してくれる。このときアクチュエータは、ブレーキブースタのアクチュエータとして追加的に設けられていてよい。

本発明による方法の別の実施形態では、印加されるべき追加力が反力によって、特に静止摩擦力によって印加されることが意図されていてよい。このような仕方でも、ブレーキブースタの補助力が変化したときに、入力部材を一定の位置で保つのに必要な入力パワーの最小の変化が、運転者によって印加されるのではないことが保証される。このようにして運転者は、ブレーキシステムの側からの好ましくない反作用を受けないという利点がある。

本発明による方法の別の実施形態では、入力パワーの最小の変化は摩擦力によって印加され、摩擦力が制御されることが意図される。制御される摩擦力は、特に、ブレーキによって機械式および／または電気式に制御される滑り摩擦力である。

本発明による方法の別の実施形態では、ブレーキは、入力部材に直接的または間接的に作用する摩擦ブレーキであることが意図される。たとえば、ブレーキは摩擦力を生成するために入力部材を他の表面に対して押し付けることが意図されていてよい。このようにして、入力部材が押し付けられる本発明による表面を巧みに選択することで、たとえば摩擦力のオーダーに関して、摩擦力を好ましい仕方で調整することができる。

本発明による方法の別の実施形態では、ブレーキブースタは全体ブレーキ設備の油圧式の部分ブレーキシステムの一部であることが意図される。本発明による方法では、ブレーキブースタの補助力を変更することによって、油圧ブレーキトルクが調整される。油圧ブレーキトルクを用いて、全体ブレーキトルクと回生ブレーキトルクとの間のブレーキトルク差が低減される。特に、このようなブレーキトルク差を補償することが意図されている。回生ブレーキトルクは、たとえばエネルギー源を充電する発電機によってもたらされる。このような回生ブレーキシステムは、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車で採用されている。
回生ブレーキトルクは、全体ブレーキ設備の他の部分システムからもたらされる。補助力の変化によって油圧ブレーキトルクが、上述したように、生じている回生ブレーキトルクに合わせて適合化されれば、それによって所与の運転者操作で全体制動作用を一定に保つことができるという利点がある。このようにして、車両の全体制動作用が、生じている動作状況に左右されることがなくなり、特に、生じている車両速度ならびにたとえば回生ブレーキシステムにより充電されるエネルギー蓄積器の充電状態などに制動作用が強く依存する回生ブレーキシステムの動作状況に左右されることがない。このようにして、本発明による入力パワーと補助力の間の関係に基づくブレーキブースタの作動により、変化する回生システムの制動作用を考慮したうえで、車両の制動作用を一定に保つことができ、このとき本発明による関係に基づくブレーキブースタの作動によって、運転者に対するマイナスの反作用が防止される。

本発明による方法の別の実施形態では、印加されるべき補助力は、入力パワーに依存して、特性曲線として車両に保存されていることが意図される。このとき保存される特性曲線は、少なくとも１つの弾性部材に関わる少なくとも１つの情報に依存しており、ならびに、油圧ブレーキシステムの圧力・容積関係に関わる少なくとも１つの情報に依存している。特性曲線は、必ずしも入力パワーに依存している必要はない。調整されるべき補助力の基本となる入力パワーは、操作部材の入力距離を測定する距離センサの信号を参照して判定することもできるので、特性曲線は、入力パワーとではなく、入力距離と補助力を組み合わせることが意図されていてもよい。
本発明による方法の別の実施形態では、特に工場でのメンテナンス期間のときに、あるいは車両の始動前または始動時の点検の枠内で、特性曲線が再キャリブレーションされることが意図される。関係性が特性曲線として車両に存在している場合、これを再キャリブレーションすることができ、ブレーキシステムの状態、たとえば経年劣化によるブレーキシステムの状態の誤差などを考慮に入れた、最新の関係性が常時存在するという利点がある。
同様に、調整されるべき補助力を入力パワーに依存してブレーキング中に算出することが意図されていてもよい。算出の際にも、調整されるべき補助力は、少なくとも１つの弾性部材（９）に関わる少なくとも１つの情報に依存しており、ならびに、油圧ブレーキシステムの圧力・容積関係に関わる少なくとも１つの情報に依存している。
そうすれば車両に、特に車両の制御装置に、特性曲線を設けることは必要なくなる。補助力がブレーキング中に、すなわち車両の作動中に、常時算出されていれば、調整されるべき補助力は常に現在車両で生じている数値を踏まえていることになる。このようにして、再キャリブレーションを省略できるという利点がある。このとき圧力・容積関係に関わる少なくとも１つの情報、または弾性部材に関わる少なくとも１つの情報、またはこの両者を、測定された量から判定しなければならず、これらは既知であり、車両に電子形態で保存されている。これら両方の情報が制御装置に保存されていてよい。
入力パワーを力センサによって判定し、または、入力部材の距離センサの少なくとも１つの信号を参照して算出することが意図されていてよい。

さらに本発明は、補助力をブレーキブースタの出力部材に印加する調節可能なブレーキブースタを含んでおり、印加される補助力は、ブレーキブースタの入力部材と出力部材との間にある少なくとも１つの弾性部材に関わる少なくとも１つの情報、油圧ブレーキシステムの圧力・容積関係に関わる少なくとも１つの情報、特にｐ−Ｖ特性曲線、ならびに運転者により印加される、入力部材へ印加される入力パワーに依存して決まる。

このとき入力パワーと補助力の関係は、上述した２つの情報を基礎として、補助力が変化したときの運転者に対する反作用が最低限に抑えられるように決定することができる。ブレーキブースタは、補助力を印加する。このように、運転者が反作用を受けることなく変更することができる補助力をブレーキブースタが提供する、ブレーキブースタの作動が可能であるという利点がある。したがって、たとえば入力パワーを一定にしているときのブレーキペダルの変位などによる、運転者にとって不快な反作用を回避することができる。ブレーキシステムに生じている必要性に合わせて、特に制動状況に合わせて、補助力を適合化する可能性は引き続き維持される。

ブレーキブースタの別の実施形態では、ブレーキブースタは補助力と、補助力が有限の変化をしたときに、反作用を最低限に抑えるため／全面的に抑圧するために入力部材へ印加されなければならない追加力とを印加し、入力部材の変位と反対に作用して、特に入力部材を同じ位置に保つことが意図される。
このとき、ブレーキブースタによって補助力が調整されるだけでなく、追加力も印加することができるのが特別に好ましい。ブレーキブースタの別の実施形態では、ブレーキブースタは追加のアクチュエータを有していることが意図される。この追加のアクチュエータによって追加力を印加、変更することができる。追加のアクチュエータがブレーキブースタに設けられることにより、補助力が変動したときの運転者に対する反作用が最低限に抑えられ、ないしは全面的に抑圧されるように、補助力を変更することができる。このようにして、ブレーキブースタの特性を運転者に気づかれることなく適合化することができる。アクチュエータがブレーキブースタの一部であることによって、追加のコンポーネントを車両に組み込まなくてすむので、油圧ブレーキシステムを省スペースに設計することができる。

ブレーキブースタの別の実施形態では、ブレーキブースタは機械式および／または電気機械式のブレーキを有していることが意図される。このときブレーキは、機械式および／または電気機械式に操作可能であり、ブレーキはブレーキブースタの入力部材に作用する。電気機械式または機械式のブレーキの操作によって、追加力の変更が可能である。機械式に操作可能なブレーキにより、入力部材の操作位置および／またはブースタ本体の位置に依存して追加力を変えることができる。機械式に操作可能な制動は、たとえばブースタ本体とブレーキペダルないし入力部材との間の機械式の連結部の形態で行うことができ、特に、弾性的な機械式の連結部の形態で行うことができる。電気機械式に操作可能なブレーキは、さらに別のアクチュエータを含んでいる。このとき入力パワーの変更は摩擦によって行われる。静止摩擦と滑り摩擦の両方が考えられる。電気機械式に操作可能なブレーキは、入力パワーがどれだけ変更されるかの値を精密に制御、調整できるという利点がある。

ブレーキブースタを作動させる方法、ならびにブレーキブースタそれ自体に加えて、本方法を実施するための、ならびにブレーキブースタそれ自体を作動させるための制御装置も本発明の一部である。この制御装置によって、ブレーキブースタを制御することができる。この関連において制御とは調節の意味でも理解することができる。制御装置により、調整されるべき補助力を一方では特性曲線を参照して判定することができ、あるいは特性曲線を用いて、および用いずに、直接算出することができる。さらに、ブレーキブースタの補助力および場合により追加力の調整が、制御装置によって制御される。特に、制御装置はブレーキの操作のためにブレーキブースタの別のアクチュエータを制御することが意図されていてよい。さらに、追加の力を入力部材に印加する別のアクチュエータを、制御装置によって操作することができる。

本発明による制御可能なブレーキブースタを模式的に示す図である。 ブレーキブースタおよび運転者によりブレーキングの際に印加される力ないし合算される力の協働作用を示す、ブレーキブースタの等価モデルである。 回生ブレーキプロセスがブレーキブースタや運転者に対してどのような影響を及ぼし得るかを等価モデルを用いて示す図である。 回生ブレーキプロセスがブレーキブースタや運転者に対してどのような影響を及ぼし得るかを等価モデルを用いて示す図である。 ブレーキブースタの特性の推移、ならびに本発明の方法に基づいて一例として最適化された特性である。 ブレーキ設備の操作部材に対して追加の力をどのように印加することができるかを等価モデルを用いて示す図である。図は、静止摩擦に対する追加の力を示している。 ブレーキ設備の操作部材に対して追加の力をどのように印加することができるかを等価モデルを用いて示す図である。図は、ブレーキの摩擦に対してプロットされた追加の力を示している。 操作部材に対する追加の力を印加する別の選択肢である。

本発明は、図１に模式的に示すようなブレーキブースタ１を前提とするものである。
ブレーキブースタ１は、以下においては制御可能および／または調節可能なブレーキブースタ１を意味するものとし、以下においてはブレーキブースタ１とのみ称する。制御可能／調節可能とは特に、メインブレーキシリンダ（図示せず）を操作するためのブレーキブースタの補助力２を変えることができることを含んでいる。たとえばブレーキブースタ１は、運転者に依存して補助力Ｆ_ｓｕｐ２を印加することができ、たとえば、運転者の操作力Ｆ_ｉｎ３に通常相当する入力パワー３に依存して印加することができる。入力パワー３は、運転者の操作力に加えて、場合によりさらに別の追加の力を含むことができ、これについてはあとで方法の説明の中で記述する。
入力パワー３は入力部材４に作用する。同様にブレーキブースタは、入力部材４の操作距離／操作位置に依存して、補助力Ｆ_Ｓｕｐ２を印加することができる。
同様にブレーキブースタ１は、運転者によるブレーキペダルの操作に関わりなく、特に運転者の操作力および／またはブレーキペダルの操作距離に関わりなく、補助力２を提供することもできる。
入力パワー３と補助力２が合わさって出力部材５に作用する。そして出力部材は、たとえばメインブレーキシリンダの入力ピストンを出力パワー６で付勢し、そのようにして車両のブレーキングを開始する。ブレーキブースタの補助力２は、たとえばモータのようなアクチュエータ７により印加される。これは場合によりトランスミッションを介して行われ、たとえば回転・並進トランスミッションを介して行われる。そして補助力は、場合によりトランスミッションを介して、ブースタ本体８に対して作用する。入力パワー３と補助力２は、連結部材９を介して出力部材５に伝達され、これらがそれぞれの力を組み合わせて出力パワー６にする。このとき連結部材はさまざまに施工されていてよい。本発明にとって重要なのは、連結部材の変形が入力パワーにも補助力にも依存することができることであり、たとえば連結部材は、補助力２と入力パワー３の比率が所定の比率と相違していることを変形によって表示する力均衡器の形態で施工されている。このような力均衡器は、たとえばブレーキブースタでしばしば見られる、以下においては一般性を限定することなく前提とするリアクションディスクである。リアクションディスク９は出力部材５と直接結合されていてよく、あるいは、他のコンポーネントを介して間接的に結合されていてよい。入力部材４とブースタ本体８は、リアクションディスクと直接結合されていなくてもよい。ブレーキブースタは、入力部材とリアクションディスク９の間のアイドリング経路を有しており、入力部材４がリアクションディスク９と当接する前に、このアイドリング経路がまず克服されなくてはならない。

図２は、ブレーキブースタの作動のために必要な諸量を等価モデルを用いて示している。同じ部材には図２でも図１と同じ符号が付されている。ブレーキブースタ１（図２には図示せず）のアクチュエータは、補助力２をブースタ本体８に印加することができ、このことは、ブースタ本体の調節距離ｓ_ｓｕｐ２０１を生じさせる。運転者が入力部材４に入力パワーＦ_ｉｎ３を印加すると、入力部材は距離ｓ_ｉｎ２０２だけ変位する。連結部材９を介して、入力パワー３と補助力２が合わされて出力パワーＦ_ｏｕｔ６になる。このとき出力部材５は、距離ｓ_ｏｕｔ２０３だけ変位する。さらにブレーキブースタの等価モデルは、リアクションディスク９を表す量を含んでいる。たとえばリアクションディスク９は弾性２０４を有している。さらに図２には、３つの当接点２０５，２０６および２０７を見ることができる。商ｘは、点２０５および２０７間の区間と、点２０６および２０７の間の区間（ここでは長さ１で表示）との間の比率ｘを表している。レバー長、すなわち点２０５，２０７ならびに点２０６，２０７の距離の長さは、リアクションディスク９の面に相当している。実線は、リアクションディスク９を休止位置で示している。補助力２および／または入力パワー３が生じると、このことはリアクションディスク９の変形につながる可能性があり、その様子は図２に破線２０８で示されている。このようなリアクションディスク９の変形は、入力パワーおよび／または補助力が印加されたときの点２０６の新たな位置と、点２０７との間で距離差ｄｓ２１０を生じさせる。

上で説明したとおり、本発明による方法が特に適用されるのは、全体制動作用に占める回生式の部分ブレーキシステムの制動作用の割合が変化した場合である。
便宜上、ここでは運転者が、油圧式の部分ブレーキシステムだけを関与させながら、一定の入力パワーでブレーキをかけているものと想定する。このときブレーキブースタは、補助力２を印加することができる。このような初期状況が図３ａに示されている。図３の部材が図１ないし図２の部材に相当している限りにおいて、ここでも図１および図２の符号を維持する。運転者が一定の入力パワーでブレーキをかけたとき、点２０６は図３ａに示す位置にある。入力パワーと補助力の印加によってリアクションディスク９の変形が生じている。

さらに、追加の制動作用が回生式の部分ブレーキシステムにより付け加えられるものと想定する。全体制動作用は一定に保たれるようにしたいので、補助力が低減される。このことは油圧式の部分ブレーキシステムにおいて、ホイールブレーキの圧力の低下につながり、これに伴って油圧制動作用の低減につながる。
メインブレーキシリンダおよび場合により存在する油圧集成装置（たとえばＥＳＰやＡＢＳ）の追加の効果は、ここでは便宜上考慮に含めない。
油圧式の部分ブレーキシステムの圧力が補助力２の低下によって低減されることで、ブレーキ液はメインブレーキシリンダへと流れ戻る。このことは、当初の操作方向と反対向きへの出力部材５の変位につながる。その様子が図３ｂに示されている。破線は図３ａの初期状況を示しており、ならびに、これに対する距離ｄｓ_ｏｕｔ３０１の分だけの平行変位を示している。さらにはリアクションディスク９のさらなる変形が行われ、このことは、入力ロッドの接触点における撓みｄｅｌｔａ_ｓ３０２につながる。これは、出力部材の位置変化に対して相対的な位置変化である。リアクションディスク９の弾性は、力と変形経路の間の線形依存性を有することができ、または、より一般的に当該関係を表す特性曲線を有することができる。線形のケースについてはｄｅｌｔａ_ｓは次のように求められる：
ｄｅｌｔａ_ｓ＝１／ｃ（Ｆ_ｉｎ−ｘＦ_ｓｕｐ）

特性曲線Ｐ（Ｆ_ｉｎ−ｘＦ_ｓｕｐ）のケースでは、ｄｅｌｔａ_ｓは次のように求められる：
ｄｅｌｔａ_ｓ＝Ｐ（Ｆ_ｉｎ−ｘＦ_ｓｕｐ）

補助力２の変化によって引き起こされる入力部材の変位ｄｓ_ｉｎは次式から得られる。
ｓ_ｉｎ＝ｓ_ｏｕｔ＋ｄｅｌｔａ_ｓ

補助力の変化に基づく変位を調べるために、一定の入力パワーの想定のもとで、量ｓ_ｉｎの変化に着目することができる。その帰結として次式が得られる。

このとき、出力パワーＦ_ｏｕｔおよび／または補助力Ｆ_ｓｕｐの偏微分がしばしば形成されて適用される。項ｓ_ｏｕｔ（Ｆ_ｏｕｔ＝Ｆ_ｉｎ＋Ｆ_ｓｕｐ）は、運転者の力および補助力に依存するブレーキシステムの収容容積を表している。この関係は通常非線形である。

補助力の変化およびこれに伴う変位ｓ_ｉｎに運転者ができるだけ気づかないようにするためには、一定の入力パワーＦ_ｉｎで量ｄｓ_ｉｎができるだけ小さくなくてはならず、最善のケースではゼロである。同様に、量ｄｓ_ｉｎを一定に保つために、力変化が最小であるようにすることが意図されていてよい。
ｄｓ_ｉｎ＝０の条件により、上の式から次式が得られる：

この帰結として次式が得られる：

この式に再びすべての従属変数を代入すると、次式が得られる：

左辺の項は、リアクションディスク９の特性曲線に依存して決まる。式の右辺の項は、やはりブレーキシステムの収容容積を表している。リアクションディスクの特性曲線とブレーキシステムの収容容積はいずれも通常既知であるか、もしくはそうでない場合には直接または間接に判定することができる量である。これらの量が特に特性曲線の形態で存在していれば、前掲の関係（１）から各々の運転者入力パワーＦ_ｉｎについて対応する補助力Ｆ_ｓｕｐを表すことができ、こうして見出された各組の値Ｆ_ｉｎおよびＦ_ｓｕｐの各々でｄｓ_ｉｎ＝０の条件が満たされている。

このようにして、最善のブースタ特性曲線を求めることができ、これを用いて各々の入力パワーＦ_ｉｎに補助力Ｆ_ｓｕｐを割り当てることができる。この手法が機能する前提条件は、リアクションディスク９の特性曲線とブレーキシステムの収容容積とが大きく隔たりすぎておらず、それにより、上述の条件を有意義な枠内で緩めることができることである。そして、こうして求めたブースタ特性曲線を、さまざまなやり方でブレーキブースタの制御のために利用することができる。

一方では、上述した関係（式１）を用いてブースタ特性曲線を事前に算出しておくことができる。そして、このブースタ特性曲線がブレーキング中に、場合により回生式の部分ブレーキシステムの制動値を含めて、変更なく使用される。

別の実施形態では、ブースタ特性曲線が再キャリブレーションされる。このような再キャリブレーションは原因が生じたときに、あるいは定期的に行うことができ、たとえば車両が新たに始動するたびに、またはメンテナンスのときに行うことができる。このようにして、たとえばブレーキパッドでのブレーキシステムの摩耗やブレーキシステムでの経年劣化現象を、ブースタ特性曲線の判定にあたって考慮することが可能である。このようにして、最新の車両状態に合わせて適合化されたブースタ特性曲線が常に存在する。同様に、再キャリブレーションの際にたとえば外気温のような環境条件を、特性曲線の判定にあたって直接的または間接的に考慮に含めることも考えられる。

他方では、ブレーキング中に式１の規則を用いて、回生式ブレーキシステムの制動作用の影響がまだないブレーキング中に補助力Ｆ_ｓｕｐ２を常時調整することが考えられる。この目的のために、ブレーキブースタに存在しているセンサ装置を通じて、および／またはブレーキブースタの制御量／調節量を通じて、補助力と運転手の力とを算出することができる。この算出のために、たとえば入力ロッド４の距離センサの信号、ブースタ本体８の位置センサ、モータ７のモータ位置センサ、油圧ブレーキシステムの予圧センサの信号などの量を利用することができる。同様に、力センサを用いて入力パワーＦ_ｉｎを直接測定することもできる。同様に、リアクションディスク９の変形を判定することも可能である。上記のセンサ装置は図面には示していない。

このように、ブレーキの操作中に量―∂Ｐ（Ｆ_ｉｎ―ｘＦ_ｓｕｐ）／∂Ｆ_ｓｕｐならびに∂ｓ_ｏｕｔ（Ｆ_ｉｎ＋Ｆ_ｓｕｐ）／∂Ｆ_ｏｕｔをブレーキング中に算出することができる。

そして、こうして算出された量を活用したうえで、式（１）をブレーキブースタの調節のために、すなわち補助力の調整のために援用することができる。

特性曲線を用いて、すなわち事前に計算をしておいて、または調節時に調整されるべき補助力を直接算出して、ブレーキブースタを作動させる上に説明した選択肢では、式（１）の関係に基づいて補助力を調整することがさらに必要である。
このことは、やはり入力ロッド４の距離センサ、ブースタ本体８の位置センサ、モータ７のモータ位置センサ、および／または経路差センサなどの信号を参照しながら行うことができる。上記のセンサ装置は図面には示していない。

ブレーキブースタが特性曲線を用いて、すなわち事前に算出をしたうえで作動させるか、それとも、調節時に調整されるべき補助力を直接算出して作動させるかに関わりなく、調整されるべき補助力Ｆ_ｓｕｐの決定の前提となる入力パワーＦ_ｉｎは、直接的に測定することができ、または他の量から、たとえば入力ロッド４の距離センサの信号から、算出することができる。このように、特性曲線Ｆ_ｉｎ−Ｆ_ｓｕｐは必ずしもこの形態で存在していなくてもよく、また同様に、特性曲線ｓ_ｉｎ−Ｆ_ｓｕｐが意図されていてもよく、または、入力距離ｓ_ｉｎを前提として補助力の算出が行われてもよい。

そして補助力は、当初のようにブースタ本体８と入力ロッド４との間のゼロの経路差が調整されるのではなく、式１が満たされるように調整される。このことは、やはり経路差を用いて調整することができ、たとえばすぐ上に挙げた経路差センサを用いて調整することができ、それは、新たに算出された特性曲線Ｆ_ｉｎ−Ｆ_ｓｕｐに対応する経路差が調節されることによって行われる。

図４は２つの異なるブースタ特性曲線を示している。垂直軸４０４には出力パワーＦ_ｏｕｔ６がプロットされており、すなわち、操作力Ｆ_ｉｎ３と補助力Ｆ_ｓｕｐ２との合計がプロットされている。水平軸４０５には、入力パワーＦ_ｉｎ３がプロットされている。特性曲線４０１の推移は、従来式のブレーキブースタの推移である。出力パワーは特定の入力パワーを超えて初めて上昇しており、これは図４では点４０６である。その後に、出力パワーＦ_ｏｕｔ６が一定の操作力Ｆ_ｉｎ３で上昇していく特性曲線の領域が続き、これに次いで、出力パワーＦ_ｏｕｔ６と操作力Ｆ_ｉｎ３との間の線形の関係を示す領域４０８が続く。特性曲線の領域４０９では、すでにブレーキブースタはランアウトとも呼ばれる動作モードにある。ここではブレーキブースタは所定の増幅を印加できなくなっており、もしくは、少なくとも完全には印加できなくなっている。
従来のブレーキブースタの特性曲線４０１の推移と比較して、式１に基づいて最適化されたブースタ特性曲線は、たとえば図４の曲線４０２が示すような推移を有している。たとえば曲線の最大値、最小値、勾配、および／または転換点のような特徴は、ここでは限定として理解されるべきものではなく、例示のためのものにすぎない。図示した曲線は、最適化されたブースタ特性曲線が、ブレーキブースタが普通に作動する通常の特性曲線と相違していることを示すためのものである。この曲線の推移は、設計上の施工形態や使用するコンポーネントがそれぞれ違う異なる車両、異なるブレーキブースタについては、まったく異なる推移を有する場合がある。しかし特徴的なのは、入力パワーＦ_ｉｎ３が点４０６を超えるとすぐに、この曲線が従来式の曲線から初めて逸れていくことである。

入力パワーに関わる点４０６を超えると、ただちに本方法が適用される。図４の矢印４０３は、一定の操作力Ｆ_ｉｎ３で別の制動作用が加わったときに何が起こるかを示している。補助力Ｆ_ｓｕｐ２は、全体の制動作用を一定に保つために低減される。

式１に基づく最適化されたブースタ特性曲線でブレーキブースタを作動させると、このことは、補助力Ｆ_ｓｕｐの無限小に小さい変化が生じたときに、入力経路ｓ_ｉｎの変化がゼロに等しくなるという帰結につながる。

しかし有限の量の補助力Ｆ_ｓｕｐの変化が生じると、最適化されたブースタ特性曲線によるブレーキブースタの作動は、やはり入力部材４の変位につながり、すなわちｓ_ｉｎ２０２の変化につながる。このとき、矢印４０３で図示しているように、最適化されたブースタ特性曲線から離れる。このことは、入力部材４の変位の完全な補償が、最適化されたブースタ特性曲線の利用によっても可能ではないことを意味している。

運転者が入力部材の変位を感じることがないようにするために、入力パワー３をある程度の値だけ変更することができるはずである。そうすれば運転者は、ブレーキブースタの変化した補助力２にもかかわらず、入力部材ｓ_ｉｎの操作位置を維持することが可能になる。しかし運転者は、そうした入力パワー３の変化に気がつくことになる。
回生制動作用が加わったときの式（１）に基づくブースタ特性曲線の利用は、補助力Ｆ_ｓｕｐが低下したときに入力部材４を一定の操作位置ｓ_ｉｎで保つために、運転者によって追加的に印加されるべき力を低減する。特に、運転者により追加的に印加されるべき力が最低限に抑えられる。

本発明の別の実施形態では、入力部材４を一定の操作位置ｓ_ｉｎで保つために必要である、上に説明した方法によって低減される入力パワー３の所要の変更は、追加の力によって印加される。このとき特に、運転者の操作力Ｆ_ｉｎ３が一定に保たれている場合に、こうした追加の力によって操作位置ｓ_ｉｎを一定に保つことができるおよび保たれることが意図される。以下において留意しなければならないのは、入力パワー３が必ずしも運転者だけによって印加されるのではなく、運転者に由来する割合に加えて、追加の力を含む場合があることである。

上に説明した方式に準じて、油圧ブレーキシステムの弾性εを出力パワーＦ_ｏｕｔに依存して次のように記述することができる。

同じく上に説明した方法に準じて、入力部材４の操作位置２０２の変化を形成してみると、線形弾性のリアクションディスクの事例について次式が得られる：

ここでΔＦ_ｓｕｐおよびΔＦ_ｉｎは補助力２と入力パワー３の変化であり、ｃは、入力パワー／入力距離に関わるリアクションディスク９の弾性２０４の値に相当している。この式を見ると、補助力２と入力パワー３の変化がどのように操作位置２０２に影響するかが明らかである。
さらに、リアクションディスク９の弾性がすでに適合化されており、入力パワーが一定で補助力が低減したときに生じる、ないしは生じることになる、入力部材４の変位のある程度の部分をすでに補償するものと想定する。このことは、本発明による方法の第１の実施形態の式１で上に説明した状況に相当している。このことは次のように表現することができる。

この式を踏まえ、かつ式２と合わせると次のことがわかる。すなわち、ブレーキシステムからのブレーキ液の還流（εΔＦ_ｓｕｐ）に基づく経路の割合は、補助力―ｘΔＦ_ｓｕｐ／ｃの低減に基づくリアクションディスクの変形によって明らかに低減される。ただしこのことは、上で説明したとおり完全に該当するわけではなく、なおも補償される必要がある、ないしはなおも低減されなければならない、わずかな残留経路Δｓ_ｉｎが残る。
この残留経路は入力パワーの変更によって補うことができ、すなわち、項（ε＋１／ｃ）ΔＦ_ｉｎを通じて補うことができる。
Ｆ_ｉｎは、本発明による方法の第１の実施形態とは異なり、以下においては、以下においてＦ_Ｆと表記する運転者により印加される操作力を含んでいるだけでなく、以下においてＦ_ｒと表記する力も追加的に含んでいる。
すぐ上に説明した本発明による方法の実施形態では、入力パワーの変化ΔＦ_ｉｎはゼロであると想定されている。運転者は入力パワーＦ_ｉｎ３への唯一の貢献として、一定の操作力Ｆ_Ｆを印加しているからである。以下においても、引き続き一定の運転者力を前提にする。
しかし、追加の力Ｆ_ｒは変更することができる。一定の操作力はΔＦ_Ｆ＝０を意味しているので、式（２）の入力パワー３の変化を次のように記述することができる：
ΔＦ_ｉｎ＝ΔＦ_Ｆ＋ΔＦ_ｒ＝ΔＦ_ｒ

式（２）に代入すると明らかなように、追加の力ΔＦ_ｒの印加によって、追加の経路Δｓ_ｉｎ＝（ε＋１／ｃ）ΔＦ_ｒを補償することができる。

リアクションディスク９を通じて補償することができない残りの経路をさらに補償するために、この追加の力ΔＦ_ｒが印加されなくてはならない。
追加の力ΔＦ_ｒは、さまざまに異なる仕方で印加することができる。

第１の実施形態では、追加の力５０１Ｆ_ｒは受動的に印加される力であってよい。ここでは、たとえば静止摩擦力を意味することができる。このような状況が図５に示されている。補助力Ｆ_ＳＵＰが変化すると、入力部材４が変位することが予想される。入力部材が追加の表面５０２に当たっていると、追加の力ΔＦ_ｒの変化が生じ、本例では静止摩擦力が生じる。静止摩擦力は反力だからである。表面５０２と入力部材４の間の摩擦は、図５では符号μで表されている。ただし、この方法が機能するのは、運転者が回生式および油圧式のブレーキシステムでの制動プロセス中に圧力を変えず、ないしは変更の希望を行わない場合に限られる。

その代替または追加として、摩擦力５０１を制御または調節することもできる。たとえば、アクチュエータを備えるブレーキが入力部材４に設けられていてよい。このアクチュエータは非常に小型に設計することができる。摩擦力は、たとえばメインブレーキシリンダのピストン（図示せず）の操作経路を利用して、および回生式ブレーキがないときの対応する値からの補助力の差異を調節量および／または制御量として利用して（すなわち静的な平衡値との相違）、調節および／または制御することができる。

たとえば、入力部材に対する追加の力の自動的な機械式の調節６００が可能である。このことは図６に、ブレーキブースタの等価モデルを用いて示されている。弾性部材６０１が、ブースタ本体８と構造的に結合されている。さらに弾性部材６０１は、保持部で回転可能および／または揺動可能に支承されたレバーアームと当接することができる。この保持部は入力ロッド４と構造的に結合されている。ブースタ本体８が入力ロッド４との関係で動くと、レバーアーム６０２に対する弾性部材６０１の位置も変化する。レバーアームは、入力ロッド４に力６０３を及ぼすことができるように設計されている。この力を通じて入力部材４が表面６０４に押し付けられ、そのようにして、図６に符号μの記号によって図示する静止摩擦および／または滑り摩擦を生じさせる。入力部材４に関してブースタ本体８が動く方向により（補助力Ｆ_ｓｕｐが増大／減少するとき）、力６０３の値を変えることができる。このようにして、追加の力すなわち摩擦力を調整することができる。ここで説明している摩擦力の調整は、ブースタ本体８と入力部材４との経路差に依存して決まる摩擦力に基づくものである。レバーアーム６０２、表面６０４、および／または弾性部材６０１の設計、位置決め、寸法決め、および支承によって、経路差に伴って摩擦力がどのように変化するかを設定することができる。
付言しておくと、上述した追加力の機械式の調節は、補助力が増大するときでも減少するときでも適用することができ、すなわち、回生式ブレーキシステムが接続されたときでも、回生式ブレーキシステムが遮断されたときでも適用することができる。

別案として、生じている摩擦力を削減することも可能である。この選択肢が得られるのは、たとえば上に説明したブレーキがすでに操作されているときである。入力部材が止まっているときには静止摩擦力を利用することができる。静止摩擦力は反力だからである。運転者がまだ圧力を形成しようとしている場合、これは不可能である。そのときには、受動式の態様で上に説明したように静止摩擦力を通じて追加の力を提供する代わりに、逆方向を向く滑り摩擦力が低減される。このことが機能する理由は、滑り摩擦力が常に運動と反対向きに作用するからである。このような滑り摩擦力の低減は、すでに述べたように、または純粋に機械的に図６に図示するように、ブレーキの制御または調節によって行うことができる。そのためには、滑り摩擦力を入力部材４に及ぼすブレーキの作用を低減させなければならない。

その代替または追加として、追加の力を入力部材４へ伝達する別のアクチュエータ７０１により、追加の力Ｆ_ｒを印加することもできる。このことは、図７に模式的に示されている。このようなアクチュエータの考えられる１つの実施形態は、場合により伝動装置段を介して入力部材４を追加の力で付勢する電動モータである。

追加の力として摩擦力を利用することは、ブレーキ操作のときにヒステリシスを生じさせる場合があり、すなわち合力となる出力パワーＦ_ｏｕｔに関して、運転者による入力ロッド４での力減少のときに比べたとき、力増大のときにブレーキブースタの異なる挙動形態を生じさせる場合がある。しかしこの挙動は従来式のブレーキブースタの場合にも生じるので、運転者には周知であり、好ましく感じられる場合さえある。

上述した方法の構成要素、すなわち回生式制動のときの経路補償のための最適化されたブースタ特性曲線の利用、および追加の力の印加ないし調節／制御は、それぞれ別々のものと見なす必要はない。同様に、これら２つの事項を相前後して、もしくは並行して実施することも考えられ、可能であり、好ましい場合さえある。回生式でないブレーキで最適化されたブースタ特性曲線によりブレーキブースタを作動させると、発電モータが接続されたときの入力部材の変位が低減され、入力部材を操作位置に保つために必要となる、追加的に印加されるべき力が低減される。回生ブレーキシステムの接続を完全に隠すために、場合により、引き続いて追加の力を上述した方式の少なくとも１つで印加することができる。同様に、回生式でない制動のときに、すなわち従来式の特性曲線に基づく純粋に油圧式の制動のときに、ブースタをたとえば図４の特性曲線４０１で作動させ、回生ブレーキシステムが接続されると、最適化された特性曲線になるまで特性曲線を変更することも考えられる。ただし、その際の移行は運転者に気づかれる可能性がある。

一般に、ここで説明した方法および用途は回生式の部分ブレーキシステムが接続された場合についてのみ記述してきたが、決してこれに限定されるものではないことに留意すべきである。回生式の部分ブレーキシステムの遮断も同様に可能であり、あるいは、全体制動作用に占める油圧式ならびに回生式の部分ブレーキシステムのそのつどの割合の変更も可能である。

１ ブレーキブースタ
２ 補助力
３ 入力パワー
４ 入力部材
５ 出力部材
６ 出力パワー
７ モータ、アクチュエータ
８ ブースタ本体
９ 弾性部材

Claims (18)

1. 油圧ブレーキシステムの調節可能なブレーキブースタ（１）を作動させる方法において、前記ブレーキブースタ（１）は前記ブレーキブースタの出力部材（５）に補助力を印加し、印加されるべき補助力（２）は、
   前記ブレーキブースタの入力部材（４）と出力部材（５）との間にある少なくとも１つの弾性部材（９）に関わる少なくとも１つの情報と、
   油圧ブレーキシステムの圧力・容積関係に関わる少なくとも１つの情報、特にｐ−Ｖ特性曲線とに依存して決定され、
   ならびに前記入力部材に印加される運転者により印加される入力パワー（３）に依存して決定されて、補助力（２）が調整される方法。
2. 運転者により入力パワー（３）が印加されたとき、補助力（２）が変化するときの運転者に対する反作用が低減されるように補助力（２）が調整されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 補助力は、補助力（２）の無限小に小さい変化が前記ブレーキブースタ（１）の前記入力部材（４）の微量の変位につながるように、特にゼロの変位につながるように調整されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 補助力は、補助力（２）が有限の変化をしたときに、前記入力部材（４）を同じ位置で保つために印加しなくてはならない入力パワー（３）の追加力（６０３，５０１，μ，７０１）が最小になるように、特にゼロに等しくなるように調整されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 印加されるべき追加力はアクチュエータ（７０１）によって印加されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 印加されるべき追加力は摩擦力（５０１）によって印加されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
7. 印加されるべき追加力は調節される摩擦力（６０１）によって、特にブレーキによって印加され、特に機械式および／または油圧式に調節される摩擦力（６０１）によって印加されることを特徴とする、請求項５および／または６に記載の方法。
8. 前記ブレーキは直接的または間接的に前記入力部材（４）に作用する摩擦ブレーキであることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記ブレーキブースタ（１）は全体ブレーキ設備の油圧式の部分ブレーキシステムの一部である、先行請求項のうち少なくとも１項に記載の方法において、補助力（２）の変化によって油圧ブレーキトルクが調整され、油圧ブレーキトルクによって全体ブレーキトルクと回生ブレーキトルクとの間のブレーキトルク差が低減され、特に当該ブレーキトルク差が補償されることを特徴とする方法。
10. 印加されるべき補助力は前記入力部材（４）の入力距離または入力パワーに依存して特性曲線として車両に保存されており、前記特性曲線は少なくとも１つの弾性部材（９）に関わる少なくとも１つの情報に依存して、ならびに油圧ブレーキシステムの圧力・容積関係に関わる少なくとも１つの情報に依存して決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
11. 前記特性曲線は特にメンテナンス期間のとき、または車両の始動前もしくは始動時の点検の枠内で再キャリブレーションされることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 印加されるべき補助力（２）は少なくとも１つの弾性部材（９）に関わる少なくとも１つの情報に依存して、ならびに油圧ブレーキシステムの圧力・容積関係に関わる少なくとも１つの情報に依存してブレーキング中に算定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
13. 入力パワーは力センサによって判定され、または前記入力部材（４）の距離センサの少なくとも１つの信号を用いて算出されることを特徴とする、請求項１０または１２に記載の方法。
14. 調節可能なブレーキブースタにおいて、前記ブレーキブースタ（１）はブレーキブースタ（１）の出力部材（５）に補助力（２）を印加し、印加される補助力（２）は、
    前記ブレーキブースタの入力部材（４）と出力部材（５）との間にある少なくとも１つの弾性部材（９）に関わる少なくとも１つの情報と、
    油圧ブレーキシステムの圧力・容積関係に関わる少なくとも１つの情報、特にｐ−Ｖ特性曲線とにより決定され、
    ならびに前記入力部材に印加される運転者により印加される入力パワー（３）に依存して決定されることを特徴とするブレーキブースタ。
15. 前記ブレーキブースタは、補助力（２）と、補助力（２）が有限の変化をしたときに前記入力部材（４）に印加されなくてはならない追加力（６０３，５０１，μ，７０１）とを印加するとともに、前記入力部材（４）の変位と反対に作用し、特に前記入力部材（４）を同じ位置に保つことを特徴とする、請求項１４に記載のブレーキブースタ。
16. 前記ブレーキブースタは追加力（６０３，μ，７０１）を印加する追加のアクチュエータ（７０１，６００）を含んでいることを特徴とする、請求項１５に記載のブレーキブースタ。
17. 前記ブレーキブースタは前記ブレーキブースタ（１）の前記入力部材（４）に作用する機械式および／または電気機械式に操作可能なブレーキを有しており、前記ブレーキの操作によって追加力（６０３，５０１，μ）が印加されることを特徴とする、請求項１４または１５に記載のブレーキブースタ。
18. 先行請求項のうち少なくとも１項に記載のブレーキブースタを作動させる方法を実施するための制御装置において、印加されるべき補助力（２）が前記制御装置により算出され、または特性曲線を参照して決定され、前記ブレーキブースタは補助力および場合により追加力を調整するために前記制御装置によって制御される制御装置。

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