JP2014500184A - 駐車ブレーキによって加えられたクランプ力を調節するための方法 - Google Patents

Abstract

駐車ブレーキによって加えられるクランプ力を調節するための方法であって、クランプ力が、電動アクチュエータを備える電気機械式ブレーキ装置によって少なくとも部分的に発生され、補助ブレーキ装置によって必要に応じて補足的に発生される方法では、電動アクチュエータによって供給すべき電気機械的クランプ力の大きさを決定するために、クランプ力の実際の力経過が決定され、規定された特有の力経過と比較される。実際の力経過が特有の力経過に対応している場合には、目標クランプ力を達成するために、電気機械的クランプ力に対して付加的に補助ブレーキ装置の補助クランプ力をも考慮する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両において駐車ブレーキによって加えられたクランプ力を調節するための方法に関する。

ドイツ国特許第１０３６１０４２号明細書には、電気機械式駐車ブレーキが記載されている。この駐車ブレーキは、アクチュエータとして電動ブレーキモータを備え、電動ブレーキモータを操作した場合にブレーキピストンがブレーキパッドと共にブレーキディスクに向かって軸線方向に押圧される。ブレーキモータの給電によってクランプ力の大きさに影響が及ぼされる。

さらに、電気機械式駐車ブレーキと液圧式車両ブレーキとを組み合わせることが既知であり、この場合、車両ブレーキの液圧は、ブレーキピストンに支援的に作用し、これにより、クランプ力が電動機械的部分と液圧的部分とから構成される。

ドイツ国特許第１０３６１０４２号明細書

本発明の課題は、補助ブレーキ装置と協働する電気機械式駐車ブレーキにおける負荷を低減することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１に記載の特徴により解決される。従属請求項は好ましい他の実施形態を示す。

本発明による方法は、操作部材として電動アクチュエータを備え、この電動アクチュエータにより、停止状態の車両を固定するためのクランプ力を発生することができる電気機械式駐車ブレーキに関する。アクチュエータは、好ましくは電動ブレーキモータであり、電動ブレーキモータの回転運動は、ブレーキディスクの端面に対して押圧されるブレーキパッドの支持体であるブレーキピストンの軸線方向の操作運動に変換される。

電動ブレーキモータをブレーキアクチュエータとして使用した場合、有利な構成が得られる。しかしながら、基本的には、他の電気的に調節可能なアクチュエータ、例えば、電圧が印加された場合に機械的な調節運動を行い、この調節運動によってブレーキピストンがブレーキパッドと共にブレーキディスクに向かって押圧される電磁式の操作部材なども考慮される。

補助ブレーキ装置は、有利には液圧式車両ブレーキであり、液圧式車両ブレーキの液圧は、ブレーキピストンに支援的に作用する。基本的には電気機械式ブレーキ装置は、補助ブレーキ装置による支援なしに要求されるクランプ力を提供することができる。しかしながら、必要に応じて補足的なクランプ力を発生するために補助ブレーキ装置を使用することが好ましい場合もある。

駐車ブレーキまたは駐車ブレーキに関連付けられた制御器による要求がなくでも、補助ブレーキ装置を介してブレーキ力が発生される場合には、調節すべきクランプ力のためにこのブレーキ力を考慮することもできる。例えば、液圧式車両ブレーキでは、運転手によるブレーキペダルの操作により、クランプ力の一部を供給することができる一次圧力を発生することができる。補助ブレーキ装置によって支援するブレーキ力の大きさを簡単な手段により推定し、総クランプ力のために考慮することができるように、本発明によれば、締付けプロセスにおいて電気機械的クランプ力の実際の力経過が決定され、特有の力経過と比較される。実際の力経過が特有の力経過と一致する場合には、実際に補助ブレーキ装置において支援的な補助ブレーキ力が発生されたことを前提とすることができ、この補助ブレーキ力を、電気機械的クランプ力に対して補助的に使用することができる。これにより、全体として供給すべきクランプ力における電気機械的クランプ力の割合を低減することができ、電気機械式ブレーキ装置における負荷が低減される。

電気機械的クランプ力の実際の力経過と、特性線として規定された既知の特有の力経過とを比較することにより、クランプ力として補足的に使用することのできるブレーキ力が補助ブレーキ装置で発生されたか否かを、測定を行わなくても推定することができる。

本発明による方法の別の利点は、補助ブレーキ装置で発生される補助ブレーキ力を利用することにより、駐車ブレーキが操作される場合の操作時間および騒音発生が低減されることである。

種々異なる特性線を特有の力経過として規定し、これらの特性線と実際に測定された力経過とを比較することが好ましい場合もある。それぞれの特性線に補助ブレーキ装置の力レベルを関連付けることができ、この力レベルは、場合によっては支援クランプ力として考慮される。

さらに、実際の力経過と特有の力経過特性線とが一致した場合にのみ、補助ブレーキ装置により十分に支援されていることを仮定し、これに応じて電気機械的クランプ力を低減することが可能であり、これに対して、特有の特性線と異なっている場合には、補助ブレーキ力が実際に提供されているにもかかわらず、車両を固定するための総クランプ力は電気機械式ブレーキ装置によって発生される。

さらに、実際の力経過と特有の力経過とを比較した場合に、所定の許容差範囲を許容することが可能であり、これにより、実際の力経過が特有の力経過の許容差範囲内である場合には一致を前提としてもよい。

好ましい一実施形態によれば、力経過の第１力上昇の領域のみが比較のために使用される。電気機械式ブレーキ装置を介してクランプ力の供給が開始される力上昇点は、比較的簡単な手段によって決定することができる。電気機械的クランプ力の経過は、例えば、電動アクチュエータの電流経過に基づいて検出することができる。電動ブレーキモータの場合、電流経過に対して付加的または代替的に、電圧経過もしくは回転数経過、またはこれらの変数の任意の組み合わせを、クランプ力経過を決定するために使用することができる。力上昇点は、力経過において特徴がはっきりしており、比較的正確に決定可能な点である。

別の好ましい実施形態によれば、補助ブレーキ装置の力経過は、規定された特有の力経過として使用される。電動アクチュエータの電流または電圧などのモータ状態変数によって決定された力経過は、少なくとも実質的に、および少なくとも部分的に補助ブレーキ装置の基本的な力経過に対応する。補助ブレーキ装置の力経過特性線に影響する補助ブレーキ装置の遊びおよび弾性は、電動ブレーキ装置のモータ状態変数により決定された力経過にも影響を及ぼす。このようにして、実際の力経過から補助ブレーキ装置の実際の状態を推定することができる。

液圧式車両ブレーキが補助ブレーキ装置として使用される場合には、液圧式ブレーキは、特有のばね剛性および遊びを備え、このことは、例えば、液圧式車両ブレーキの圧力‐体積‐特性線に現れる。第１の圧力領域でまず液圧ブレーキの遊びが克服される必要があり、この場合、ブレーキパッドがブレーキディスクに当接するまで液圧体積が移送される。この領域では、圧力に依存して急峻な体積上昇が生じる。

これに続く第２領域では、ブレーキパッド、および、例えば液圧ブレーキシステムの騒音防止層のエラストマの圧縮性が示される。この第２領域では、単位圧力毎の体積の急激な上昇から体積のほぼ一定的な上昇への移行が生じる。

より高い圧力を有するさらなる第３の領域では、弾性変形、例えば、ブレーキディスクを覆うブレーキキャリパのフィンガーの湾曲が生じる。圧力に関係する体積の経過は、少なくともほぼ線形である。

体積‐圧力‐特性線の異なる複数の領域は、力‐ストローク‐特性線に変換することができ、この場合、特に力上昇領域は、体積‐圧力‐曲線のそれぞれの区分のために特有の経過を示す。駐車ブレーキが締め付けられる場合の実際の力経過を決定し、特有の特性線と比較することにより、上述のように、加えられた補助ブレーキ装置のブレーキ力を推定し、総ブレーキ力を発生する場合に考慮することが可能になる。

本発明による方法は、駐車ブレーキシステムの構成部材であってもよい車両の閉ループまたは開ループ制御器で行われる。

さらなる利点および好ましい実施形態が、さらに請求項、図面の説明および図面によって明らかである。

クランプ力が電動ブレーキモータにより発生される、車両用の電気機械式駐車ブレーキを示す断面図である。 駐車ブレーキが締め付けられた場合の電流、電圧およびモータ回転数の時間依存的な経過を示すグラフである。 ３つの異なる領域に分割された液圧式車両ブレーキの体積‐圧力‐特性線を示すグラフである。 図３に示した特性線の第１領域に関連付けて駐車ブレーキの力‐ストローク‐特性線を示すグラフである。 図３に示した特性線の第２領域に関連付けて駐車ブレーキの力‐ストローク‐特性線を示すグラフである。 図３に示した特性線の第３領域に関連付けて駐車ブレーキの力‐ストローク‐特性線を示すグラフである。

図１には、停止状態の車両を固定するための電気機械式の駐車ブレーキ１が示されている。駐車ブレーキ１は、ブレーキディスク１０を覆う把持部９を有するブレーキキャリパ２を含む。操作部材として、駐車ブレーキ１は、ブレーキモータ３である電動モータを備え、ブレーキモータ３はスピンドル４を回転駆動し、スピンドル４ではスピンドル構成部材５が回動可能に支承されている。スピンドル４が回転した場合にスピンドル構成部材５は軸線方向に変位される。スピンドル構成部材５は、ブレーキパッド７の支持体であるブレーキピストン６の内部を移動し、ブレーキパッド７は、ブレーキピストン６によってブレーキディスク１０に対して押圧される。ブレーキディスク１０の反対側には、把持部９のところで定位置に保持された別のブレーキパッド８が配置されている。

ブレーキピストン６の内部では、スピンドル４が回転運動した場合には、スピンドル構成部材５が軸線方向前方へ、ブレーキディスク１０の方向へ移動し、スピンドル４が逆方向に回転運動した場合には、軸線方向後方へ、ストッパ１１に到達するまで移動する。クランプ力を発生するために、スピンドル構成部材５は、ブレーキピストン６の内側端面を加圧し、これにより、駐車ブレーキ１の内部で軸線方向に摺動可能に支承されたブレーキピストン６はブレーキパッド７と共に、ブレーキディスク１０の向かい合った端面に対して押圧される。

必要に応じて液圧式車両ブレーキによって駐車ブレーキを支援することができ、これにより、クランプ力は、電気機械的部分と液圧的部分とにより構成される。液圧により支援される場合、ブレーキモータに向いたブレーキピストン６の後面に加圧下の液圧液が加えられる。

図２には、締付けプロセスにおける電動ブレーキモータの電流経過Ｉ、電圧Ｕおよび回転数経過ｎが時間依存的に示されている。時点ｔ１で締付プロセスが始まり、この場合に、電圧が印加され、回路が閉じられた場合にブレーキモータに電流が加えられる。時点ｔ２で、電圧Ｕおよびモータ回転数ｎが最大値に到達した。ｔ２とｔ３との間の段階は、電流Ｉが最小レベルに移行する無負荷段階を示す。無負荷段階の後には、時点ｔ３から時点ｔ４まで力発生段階が続き、力発生段階では、ブレーキパッドが、ブレーキディスクの当接し、増大されるクランプ力Ｆによってブレーキディスクに対して押圧される。時点ｔ４では、回路を開くことにより電動ブレーキモータがスイッチオフされ、これにより、さらなる経過ではブレーキモータの回転数ｎがゼロまで降下する。

力上昇点は、時点ｔ３の力発生段階と一致する。力発生またはクランプ力Ｆの経過は、例えば、基本的に電気機械的クランプ力と同じ経過を示すブレーキモータの電流Ｉの経過に基づいて決定することができる。ｔ２とｔ３との間の無負荷段階における低いレベルから出発して、電流経過は、時点ｔ３の始まりに急峻に上昇する。電流のこのような上昇を検出し、力上昇点を決定するために用いることができる。基本的には、力発生の経過は、電圧経過もしくは回転数経過から、または、電流、電圧および回転数といった信号の任意の組み合わせから決定することもできる。

図２には、電流経過が時間に依存して示されている。例えば、センサによって検出されたストローク情報により、時間依存的な経過をストロークに依存した経過に換算することができる。同様のことが、電流Ｉに対応するクランプ力Ｆの経過についてもいえる。

図３には、ブレーキディスクのブレーキパッドのばね特性を考慮して、液圧ブレーキの特有のばね剛性を示す液圧式車両ブレーキの体積‐圧力‐特性線が示されている。特性線は、圧力に依存して３つの領域Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩに分割してもよい。第１領域Ｉは、０ｂａｒと、例えば３ｂａｒとの間の低圧区間であり、この区間では体積は著しく上昇する。領域Ｉでは、液圧ブレーキの遊びは克服され、ブレーキパッドがブレーキディスクに当接するまで液圧体積が移動される必要がある。

領域Ｉの後には領域ＩＩが続き、領域ＩＩは、例えば、６０ｂａｒの液圧まで延びており、ｎ次の曲線として示すことができる。領域ＩＩでは、ブレーキパッド、およびブレーキシステムで使用されたエラストマ、例えば、騒音防止層の圧縮性が作用する。

領域ＩＩの後には領域ＩＩＩが続き、領域ＩＩＩは、液圧ブレーキシステムのブレーキ構成部材の線形‐弾性特性によって特徴づけられている。領域ＩＩＩでは、ブレーキディスクを挟み込むブレーキキャリパのフィンガーの湾曲が生じる。特性線の線形経過は、領域ＩＩＩではブレーキキャリパまたはブレーキキャリパ把持部の剛性によって決定される。

図４〜図６は、それぞれ駐車ブレーキによって加えられるクランプ力の力‐ストローク‐経過を示し、操作ストロークに対してクランプ力がそれぞれ示されている。図４に示した力経過は、図３に示した領域Ｉに関連付けられており、図５に示した力経過は領域ＩＩに関連付けられており、図６に示した力経過は領域ＩＩＩに関連付けられている。図４〜図６の力経過は、駐車ブレーキによって加えられたクランプ力の実際の力経過を例示的に表しており、クランプ力は、上述のように、例えば電気機械的な状態変数である電流Ｉ、電圧Ｕおよび／または回転数ｎにより決定することができる。

力経過の比較からわかるように、力上昇点に特有の相違が生じる。図４および図５の力経過には、ｎ次の力発生特性が示されており、これに対して図６では力は線形に上昇している。力上昇、すなわち、図４および図５に示したｎ次の発生特性または図６に示した線形の上昇の決定によって、領域Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩに関連付けることが可能であり、このようにして、ブレーキシステムにおける対応する一次液圧を推定することができ、したがって、測定により直接に液圧がわかっていなくてもよい。例えば、図６に示した線形の力上昇特性が突き止められた場合、少なくとも６０ｂａｒの高い一次圧力を推定することができ、これに対して、図４または図５に示した力上昇では、対応してシステム内により低い一次液圧が提供されている。

電気機械式ブレーキ装置を支援するためには、加えられている一次液圧の情報を利用することができ、この一次液圧により、駐車ブレーキを締め付けた時点でクランプ力における液圧部分を供給することができる。３つの異なる領域に大まかに分類することにより、一次液圧の対応する関連付けが可能となる。基本的には、これに続いて様々な大きさの液圧的クランプ力支援をそれぞれ仮定することができ、この場合に、領域ＩＩＩ内で変動する一次圧力についてのみ液圧的クランプ力支援を前提として総クランプ力を得るために電気機械的クランプ力部分を適宜に低減することが安全性の理由から好ましい場合がある。これに対して、領域ＩまたはＩＩで一次圧力が突き止められた場合には、液圧により供給されたクランプ力部分は考慮されず、総クランプ力は電気機械式ブレーキ装置によって調節される。

１…駐車ブレーキ
２…ブレーキキャリパ
３…ブレーキモータ
４…スピンドル
５…スピンドル構成部材
６…ブレーキピストン
７，８…ブレーキパッド
９…把持部
１０…ブレーキディスク
１１…ストッパ

Claims (10)

1. 駐車ブレーキ（１）によって加えられたクランプ力を調節するための方法であって、前記クランプ力が、電動アクチュエータ（３）を備える電気機械式ブレーキ装置によって少なくとも部分的に発生され、補助ブレーキ装置によって必要に応じて補足的に発生される方法において、
   前記電動アクチュエータ（３）によって供給すべき電気機械的クランプ力の大きさを決定するために、クランプ力の実際の力経過を決定し、規定された特有の力経過と比較し、実際の力経過が特有の力経過に対応している場合には、目標クランプ力を達成するために、電気機械的クランプ力に対して付加的に補助ブレーキ装置の補助クランプ力をも考慮する
   方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記力経過における、前記電気機械的クランプ力の力上昇領域を比較のために用いる方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の方法であって、
   前記補助ブレーキ装置の力経過を、前記特有の力経過として用いる方法。
4. 請求項３に記載の方法であって、
   前記補助ブレーキ装置の力経過における複数の特有の領域を区別し、前記実際の力経過が、前記補助ブレーキ装置の力経過における規定された特有の領域に対応している場合にのみ、前記電気機械的クランプ力に対して付加的に、目標クランプ力を達成するために前記補助ブレーキ装置の前記補助クランプ力を考慮する方法。
5. 請求項４に記載の方法であって、
   前記力経過における特有の領域が前記補助ブレーキ装置の異なったばね剛性に対応する方法。
6. 請求項５に記載の方法であって、
   前記ばね剛性の最大領域と一致した場合にのみ前記補助クランプ力を考慮する方法。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の方法であって、
   前記補助ブレーキ装置として液圧式車両ブレーキを使用する方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、
   前記液圧式車両ブレーキは、遊びに関連付けられた第１領域と、ブレーキパッド（７，８）の圧縮性に関連付けられた第２領域と、ブレーキキャリパ把持部（９）の剛性に関連付けられた第３領域とを備え、
   前記第３領域と一致した場合にのみ液圧による前記補助クランプ力を考慮する
   方法。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の方法を実施するための閉ループ制御器または開ループ制御器。
10. 請求項９に記載の閉ループ制御器または開ループ制御器を備える車両の駐車ブレーキ。

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