JP2017518473A - 自動車のためのブレーキ装置およびブレーキ装置を制御するための方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つのブレーキ、並びに少なくとも１つのブレーキライニング（８）およびブレーキディスク（７）を有する、自動車のためのブレーキ装置について記載されており、この場合、ブレーキライニングは、前記自動車に作用しないかまたは僅かにしか作用しない制動力が形成されるように、前記ブレーキディスクに当接可能である。前記ブレーキライニングは弾性的な部材（１３）を用いて前記ブレーキディスクに当接される。【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車のためのブレーキ装置およびブレーキ装置を制御するための方法に関する。

液圧式のホイールブレーキの作用形式によって制限されて、フットブレーキが操作されていないときに、ブレーキピストンはピストンシールリングによってブレーキキャリパハウジング内に少しだけ引き戻される。このために、ダイナミックな操作において（素早いカーブ走行、起伏のある所の走行）、ブレーキディスクはその非作動位置から少し変位せしめられ、ブレーキピストンをさらにブレーキキャリパハウジング内に押し戻すことができる。これによって全体として、ブレーキピストンを再びブレーキライニングに当接させるために必要な容積が増大される。ＥＳＰシステム（エレクトロニックスタビリティプログラム）の液圧式のアクチュエータの圧送量は制限されているので、ブレーキピストンをライニングの方向に移動させるために、まずブレーキキャリパハウジング内に液圧容積が必要とされる。それによってはじめて圧力形成および力形成が可能となる。この場合、制動要求と制動力供給との間に時間のロスが発生する。

従来技術によれば、例えば特許文献１が公知である。この場合、ブレーキペダルを想定通りに操作する前に単数または複数のホイールブレーキのエアギャップを少なくとも部分的に閉鎖するための予備充填が行われる少なくとも１つの運転モードを有する、自動車のブレーキ装置を運転するための方法が記載されている。この場合、エアギャップの閉鎖は、液圧装置、つまり液圧式のフットブレーキ装置によって行われる。

従来技術によれば、例えばさらに特許文献２が公知である。ここには、ブレーキディスクワイパが記載されており、この場合、作動条件が満たされると、ブレーキアクチュエータは、運転者が感知できないかまたは運転者がほとんど感知できない遅延が調節される程度に、ブレーキライニングがブレーキディスクに当接されるように、制御される。この場合、ブレーキアクチュエータは液圧式のフットブレーキ装置のアクチュエータである。

しかしながら、ブレーキライニングを当接させるために、液圧式のフットブレーキ装置によって液圧を形成することによって、実際の当接時に、アクチュエータとブレーキライニングとの間の接続、つまり連結が発生する。これによって、存在する液圧によって不都合な制動力が発生することになる。さらに、例えばブレーキディスク内の衝撃によって不都合な制動衝撃および周期的な騒音が発生することがあり、このような衝撃および騒音は、運転者の快適性感覚に悪影響を及ぼす。

さらに、公知の液圧式のアクチュエータは、圧力を形成することができるようにするために、まずブレーキ液を吸い込む必要がある。低い温度において、ブレーキ液の粘性が高くなり、それによって吸い込みが困難になる。圧力供給は遅れてのみ行われる。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００６０２９９７９号明細書 ドイツ連邦共和国特許公告第１０１１１０７６号明細書

そこで本発明の課題は、圧力発生ダイナミックスを改善することができるような、つまり制動要求と制動力供給との間の時間のロスが最小にされるような、ブレーキ装置およびこのブレーキ装置を制御するための方法を提供することである。しかしながら、制動力の実際の要求まで（つまり制動要求まで）、制動力の形成、並びにブレーキディスクとブレーキアクチュエータとの間の影響が実質的に避けられるようにしなければならない。

この課題は、独立請求項の特徴によって解決される。本発明の実施態様は従属請求項に記載されている。

このために、自動車のためのブレーキ装置が設けられている。このブレーキ装置は、少なくとも１つのブレーキと少なくとも１つのブレーキライニングとブレーキディスクとを有しており、この場合、ブレーキライニングは、自動車に作用しないかまたは僅かにしか作用しない制動力が形成されるように、ブレーキディスクに当接可能に構成されている。本発明によれば、ブレーキライニングは弾性的な部材を用いてブレーキディスクに当接可能であるように設けられている。

つまり、ブレーキアクチュエータは弾性的な部材を用いてブレーキライニングをブレーキディスクに当接させる、ということである。この場合、ブレーキアクチュエータを作動させることによって、運動および／または力が弾性的な部材に伝達される。力および／または運動は、特にブレーキディスクに対して直交している。この場合、運動若しくは弾性的な力も弾性的な部材内で生ぜしめられる。

さらにブレーキピストンが設けられており、このブレーキピストンは、ブレーキのアクチュエータとブレーキライニングとの間に位置決めされている。この場合、ブレーキピストンは、例えばアクチュエータによって供給された力または運動を、ブレーキライニングとブレーキディスクとの間の締付力に移行させる。

弾性的な部材はその弾性に関連して、アクチュエータ運動に基づいて弾性的な部材に得られた弾性力がブレーキピストンをブレーキディスクの方向に移動させるのに十分である程度に強く設計されている。しかしながらそれと同時に、弾性的な部材はその弾性に関連して、ブレーキライニングに当接する際に、（伝達された弾性力に基づいてブレーキディスクに）得られた締付力が制動力を発生させないかまたは小さい制動力しか発生さない程度に小さくなるように、弱く設計されている。従って、このような形式の小さい制動力によって、運転者によって感知さないかまたはほとんど感知されない僅かな遅延が発生する。従って、ブレーキライニングは、弾性的な部材によって、運転者がブレーキライニングの実際の当接を検知しないように、ブレーキディスクに当接される。

提案された装置によって、必要な液圧容積の大部分が、本来の制動の前方域に前もって移動せしめられる。これによって、ブレーキ液の変化した粘性に基づく、制動力供給の遅延も十分に避けられる。何故ならば、これによって、ポンプの吸込み通路内の僅かな体積流量でも、低い温度で直接的に制動力供給が得られるからである。

さらに、ディスクは、たいていはディスク衝撃から完全に免除されている訳ではない、ということを指摘しなければならない。しかしながら制動衝撃時に得られるブレーキディスクのアンバランスは、好適な形式で弾性的な部材によってブレーキシステムに伝達されることはなく、むしろ弾性的な部材は、ブレーキピストン若しくはブレーキライニングをディスク幾何学形状に適合させ得る。このときに発生するブレーキトルクは非常に小さい。

非常ブレーキの準備のための使用並びに自動走行の分野における使用の他に、ブレーキディスクから例えば不都合な被膜、特に水を拭い取るために、しかもそのために運転者が干渉する必要なしに、またはこれを運転者が車両の減速に基づいて感じることなしに、このような形式の装置はブレーキディスクワイパとしても使用することができる。

好適な形式で、ブレーキ装置はフットブレーキおよび自動化されたパーキングブレーキを有している。このことはつまり、少なくとも１つのブレーキが、フットブレーキとして並びに自動化されたパーキングブレーキとして構成されている、という意味である。従って、ブレーキ装置は、２つのブレーキシステム、特に２つの異なるブレーキアクチュエータを有している。フットブレーキは、特にブレーキ媒体としてのブレーキ液を有する液圧式の装置として構成されている。フットブレーキは特に通常の車両ブレーキとみなされてよい。この場合、フットブレーキは、好適な形式でＥＳＰシステムとして構成されていてよい。この場合、ＥＳＰポンプは、フットブレーキのブレーキアクチュエータを成している。ブレーキアクチュエータとしてのＥＳＰポンプの代わりに、圧力供給は、ｉＢｏｏｓｔｅｒまたはその他の圧力供給システム（ＥＨＢ、プランジャシステム）によっても行うことができる。

自動化された（または自動式の）駐車ブレーキとも称呼されている自動化されたパーキングブレーキは、好適な形式で電気機械式の装置として、自動化されたパーキングブレーキのためのブレーキアクチュエータとしての電動機、スピンドルおよびスピンドルナットを備えている。フットブレーキおよびパーキングブレーキは、１つのハウジング内に統合されていてよい。さらに、２つのブレーキは、同一のブレーキピストン並びにブレーキライニングおよびブレーキディスクを使用してもよい。好適な形式で、２つのブレーキの連結および支援が可能であり、例えば液圧式のフットブレーキは、電気機械式のパーキングブレーキの締付け過程並びに特に後締付け過程を液圧により支援するために使用され得る。

好適な形式で、パーキングブレーキの作動に基づいてブレーキライニングは弾性的な部材を用いてブレーキディスクに当接される。ブレーキライニングをブレーキディスクに当接させるために、前述のように、ブレーキピストンは移動せしめられる。この場合、パーキングブレーキのブレーキアクチュエータは弾性的な部材を用いてブレーキピストンを移動させ、それによってブレーキライニングをブレーキディスクに当接させるようになっている。

この場合、好適には、パーキングブレーキの所定のかつ持続的な変位を調節するための、弾性的な部材の使用のベースとして役立つ可能性が利用される。パーキングブレーキの所定の変位によって、弾性的な部材の可能な変形を考慮してブレーキライニングとブレーキディスクとの間のエアギャップが閉鎖され、この場合、弾性的な部材はさらに、ブレーキディスクからアクチュエータを部分的に連結解除することを可能にする。

選択的に、ブレーキピストンをブレーキライニングに「ソフトに」押し付ける液圧を供給してもよい。この場合、小さい圧力は調節が困難なだけであるという欠点を有している。最も簡単なのは、液圧式のアクチュエータ並びに後置接続されたその構成要素の動圧を利用することである。この場合、相応に多くの容積部が移動され、弁は閉鎖されない。動圧によって、ブレーキピストンはブレーキライニングに押し付けられる。液圧式のアクチュエータが停止されると、ブレーキピストンは再びその初期位置に戻る。これによって、エネルギー論的に好都合な方法で、ブレーキライニングをブレーキディスクにより長く当接させないようにすることができる。

小さい圧力の「閉じ込め」も欠点を有している。この場合、閉じ込められた圧力は、ブレーキキャリパハウジング内へのブレーキピストンの押し戻しに抗する抵抗を形成する。ブレーキディスクは軸方向の衝撃に対して１００％保護されているわけではないので、ディスク衝撃は繰り返し圧力ピークおよびひいては締付力ピークをももたらし、この圧力ピークおよび締付力ピークが、何よりも高い摩擦を生ぜしめ、ひいては高い摩耗を生ぜしめる。さらに、この摩擦によってディスク並びにライニングも熱的に負荷される。

ブレーキライニングをブレーキディスクに当接させるための弾性的な部材に影響を及ぼすためにフットブレーキの可能な使用による前記欠点は、パーキングブレーキを使用することによって克服される。

好適な形式で、パーキングブレーキは、弾性的な部材を用いてブレーキライニングをブレーキディスクに当接させる。このことはつまり、パーキングブレーキが作動されて、変化、例えば長さ変化が得られる、という意味である。このような変化をベースにして、パーキングブレーキは弾性的な部材内の変化例えば長さ変化を生ぜしめることができる。弾性的な部材の特性に基づいて、パーキングブレーキは同様にこのような変化を、たとえ限定的であってもブレーキライニングに伝達し、ブレーキライニングをブレーキディスクに当接させることができる。

好適な形式で、弾性的な部材はばねシステムとして構成されている。この場合、例えば渦巻きばねが適切なばね特性を提供する。選択的な好適な実施態様によれば、一次関数的なばね特性の他に、プログレッシブ並びに段階的なばね特性が使用されてもよい。特に、連結解除を保証するために、柔らかいばね若しくはばねセットが好適である。また、複数のばねを１つの統合システムとして組み合わせることもでき、この場合、個別のばねのばね固有値は相応に統合システムの特性に含まれる。

ブレーキ装置の好適な実施態様によれば、弾性的な部材は、パーキングブレーキのスピンドルナットとブレーキピストンとの間に配置されている。この場合、スピンドルナットによって、パーキングブレーキのブレーキアクチュエータの電気機械式の力および／または運動が、パーキングブレーキのスピンドルに対して軸方向で弾性的な部材に伝達される。

好適な形式で、ブレーキ装置は様々な状態を占めるように構成されており、この場合、第１の状態で、ブレーキディスクに力が伝達されないようになっており、第２の状態で、弾性的な部材を用いて、ブレーキディスクに特に小さい力が伝達されるようになっており、第３の状態で、幾何学的な接続を用いてブレーキディスクに力が伝達されるようになっている。

このことはつまり、ブレーキ装置の第１の状態で、力の伝達に関連してアクチュエータとブレーキディスクとの間で連結解除が存在するということである。このような力の伝達は、好適な形式で、例えば構成要素の移動によって生じる力にも関連している。連結解除に基づいて、アクチュエータによる力がブレーキディスクに伝達されず、並びにブレーキディスクによる力もアクチュエータに伝達されない。

第３の状態で、幾何学的な接続（堅固なまたは非弾性的な接続とも呼ばれる）が、ブレーキディスクとアクチュエータとの間に存在する。このような幾何学的な接続を用いて、弾性的な部材の弾性特性は遮断される。従って、このような接続によって同様に、力並びに運動の伝達が可能であるが、伝達は、力または運動の発生の実質的な減少なしに行われる。このような接続は、複数の構成要素を用いて間接的に行われ得る。幾何学的な接続は、例えば実質的に非弾性的な２つの構成要素の直接的な接触によって非弾性的とみなされ得る。

弾性的な構成要素が設けられている場合も、幾何学的な接続は、弾性的な構成要素の架橋によって、例えば弾性的な構成要素に隣接する構成要素の幾何学的な形態によって、構成されていてよい。この場合、好適には、幾何学的な接続は、非弾性的な構成要素、例えばスピンドルナットおよびブレーキピストンの形状結合式の接続によって構成されている。このことはつまり、スピンドルナットおよびブレーキピストンが、運動若しくは力を軸方向に伝達するための直接的な接触を有している、という意味である。

同様に、幾何学的な接続は、弾性的な構成要素が例えば弾性的な構成要素の密着形成によってその弾性特性を失うように構成されている場合、弾性的な構成要素を介しても実現され得る。密着形成とは、さらなる変形およびひいてはさらなる弾性が、特に幾何学的な制限に基づいてもはや不可能である構成のことである。例えば渦巻きばねが挙げられ、この渦巻きばねは、ばね巻条が互いに当接し合い、従ってそれ以上のばね弾性特性がもはや発揮されなくなると直ちに、「密着」するか若しくは「密着」される。

しかしながら好適な形式で、第１の状態と第３の状態の間で進行する第２の状態において、弾性的な部材に基づいて、特に柔軟なばねを用いて、アクチュエータとブレーキディスクとの間の力の部分的な伝達が可能である。好適には、弾性的な部材は、パーキングブレーキからブレーキディスクへの、特に軸方向の運動および／または力の伝達を可能にするように、並びにブレーキディスクからパーキングブレーキへの、特に軸方向の運動および／または力の伝達が遮断されるように、構成されている。これによって、不都合な影響、例えばパーキングブレーキの機械的な負荷または伝達を行う制動衝撃または騒音による運転者の不快適さも避けられる。しかしながら同時に、“ブレーキプレフィル”を考慮した制動の準備が可能であり、それにより、安全上重要な機能が形成される。

このことはつまり、弾性的な部材を用いて伝達された、パーキングブレーキとブレーキピストンとの間の力が、パーキングブレーキの運動および／または力をブレーキピストンおよび／またはブレーキライニングに伝達するために、特にブレーキピストンによってブレーキライニングをブレーキディスクに当接させるために、かつ／またはブレーキシリンダハウジングの液圧スペースの予備充填を可能にするために、十分に大きい、ということである。しかも、伝達された力は、ブレーキライニングおよび／またはブレーキピストンの運動および／または力がパーキングブレーキに伝達されるのを避けるために、特にブレーキディスクの制動衝撃がブレーキライニング並びにブレーキピストンによってパーキングブレーキに伝達されるのを避けるために、十分に小さい。

さらに、少なくとも１つのブレーキアクチュエータを有する、自動車のためのブレーキ装置を制御するための方法が提供されており、このブレーキ装置は少なくとも１つのブレーキライニングとブレーキディスクとを有しており、ブレーキライニングは、自動車に作用しないかまたは僅かにしか作用しない制動力が形成されるように、ブレーキディスクに当接されるようになっている。本発明によれば、これは、ブレーキライニングが弾性的な部材を用いてブレーキディスクに当接されることを特徴としている。

当接とは、単数または複数のブレーキライニングとブレーキディスクとの間のエアギャップが実質的に克服つまり閉鎖される、という意味である。特に、エアギャップは完全に閉鎖され、単数若しくは複数のブレーキライニングが実際にブレーキディスクに当接するようになっている。この場合、例えば２つのブレーキライニングの平均値が求められ、ブレーキディスクに当接される。本発明によれば、制動力を形成することなしに、またはその他の、ブレーキディスクとブレーキアクチュエータとの間の、特に力に関係した影響を生ぜしめることなしに、車両のブレーキ、正確に言えば車両のブレーキのブレーキアクチュエータが、ブレーキアクチュエータとブレーキディスクとの間に位置する弾性的な部材を用いて、ブレーキライニングをブレーキディスクに当接させることができる。

好適な形式で、この方法は、パーキングブレーキを制御するための方法、並びにフットブレーキを制御するための方法を含んでいる。この場合、ブレーキ装置の制御は、好適な形式で、アクチュエータの制御にも、また例えば液圧システムにおける弁の制御にも関係している。好適な形式で、ブレーキライニングの当接は、パーキングブレーキの制御によって行われる。

この方法は、好適な形式で、自動車の所定の運転状態が存在するときに始動される。このような形式の運転状態は、例えばセンサを用いて検出されたデータに基づいて規定することができる。このような形式のデータは、例えば周辺データ（例えば検出された歩行者）および／または車両データ（例えばその時点における加速度／減速度）および／または運転者のデータ（例えば方向変換）に関係している。例えば予測される非常ブレーキ状況が、このような形式の運転状況を表している。同様に、この方法は、例えば自律的な走行操作中に迅速な反応が要求されるときに、好適には連続的に使用することもできる。

好適な形式で、パーキングブレーキの制御は、この方法の枠内でストローク制御を用いて行われる。ストローク制御を用いて、アクチュエータがパーキングブレーキの締付けの際に乗り越えるストロークが規定される。パーキングブレーキのストローク制御時に、少なくとも１つの全解除ストロークおよび力解除ストロークが考慮され、この場合、力解除ストロークはキャリパ剛性並びに締付力を考慮し、特にキャリパ剛性は最後に実行されたパーキングブレーキ過程の枠内で算出され、特に締付力は、最後に調節された締付力に相当する。

キャリパ剛性は、好適な形式で複数のロック中にも測定され、適当な形式で平均化されることが可能である。第１の力（完全に解除されたブレーキにおいて例えば０ｋＮ）と所定の第２の力（例えば１２ｋＮ）との間の力発生は、デルタＦと記述される。このことから、デルタＦ＝キャリパ剛性^＊力解除ストロークが得られる。例えば３０ｋＮ／ｍｍのキャリパ剛性において０．４ｍｍの力解除ストロークが得られる。全解除ストロークは、例えば常に同じ大きさに調節されている。例えば１．４ｍｍの想定された全解除ストロークｓ２において、１ｍｍのアイドルストロークが得られ、この場合、全解除ストロークと力解除ストロークととから成る差分がアイドルストロークを規定する（アイドルストローク＝全解除ストローク−力解除ストローク）。

例えば熱的な緩和、再締付け、圧力下でのロックまたは測定技術の公差等の可能な妨害の量に基づいて、様々な影響が発生することがある。例えば、ストローク制御によって、小さ過ぎるストロークが調節される。この場合、小さ過ぎるとは、ブレーキピストンが少なくとも部分的にハウジングから押し出され、この場合、ブレーキディスクに対するブレーキライニングの実際の当接が保証されない、ということを意味する。それにも拘わらず、ストローク制御並びに通過された所定のストローク区間に基づいて、エアギャップが実質的に閉鎖されていることが前提とされてよい。選択的に、実際の当接を検出するために、力測定も用いられ得る。さらに、場合によってはストローク制御において大きすぎるストロークが調節される。ここでは、ばねが有効となっているので、このような影響は比較的問題ない。しかしながら好適には、このような場合のために十分なばね作業ストロークが提供されている。

フットブレーキ過程は少なくとも２つの段階を有しており、この場合、フットブレーキ過程の第１の段階で、フットブレーキのアクチュエータからブレーキディスクに力が伝達されないようになっており、フットブレーキ過程の第２の段階で、フットブレーキのアクチュエータからブレーキディスクに力が伝達されるようになっている。力は例えば液圧式に伝達される。伝達された力は、特にブレーキライニングとブレーキディスクとの間で摩擦力および／または締付力を発生させ、この摩擦力および／または締付力が、自動車に作用する制動力および／または停止力を生ぜしめる。この場合、第１および第２の段階は、制動過程の時間的な連続を記述する。好適な形式で、パーキングブレーキの制御によって、フットブレーキ過程の第１の段階が短縮され、特に克服される。

さらに、パーキングブレーキ過程は、３つの段階を有していてよく、この場合、パーキングブレーキ過程の第１の段階で、パーキングブレーキからブレーキディスクに力が伝達されないようにし、パーキングブレーキ過程の第２の段階で、弾性的な部材を介してパーキングブレーキからブレーキディスクに力が伝達されるようにし、パーキングブレーキ過程の第３の段階で、幾何学的な接続を用いてパーキングブレーキからブレーキディスクに力が伝達されるようになっている。幾何学的な接続とは、少なくとも２つの構成要素の、堅固なつまり非弾性的な接続のことである。好適な形式でパーキングブレーキは、フットブレーキ過程の段１の段階を短縮、特に克服するために、パーキングブレーキ過程の第１および第２の段階で運転される。力は、例えば、構成要素例えばスピンドルナットの移動に基づいて伝達されることが可能で、並びに構成要素例えば弾性的な部材の変形に基づいて発生し得る。

好適には、ブレーキ装置を制御するための方法は、少なくとも４つのステップを有しており、この場合、第１のステップで、パーキングブレーキが作動され、第２のステップで、作動により引き起こされたパーキングブレーキの変化に基づいて、特に電気機械式の装置の運動により弾性的な部材がブレーキピストンに当接せしめられ、第３のステップで、作動により引き起こされた前記パーキングブレーキのさらなる変化に基づいて、特に電気機械式の装置のさらなる運動により、弾性的な部材に応力を作用させ、それによって、発生した力がブレーキピストンを移動させるようにし、第４のステップで、前記パーキングブレーキのさらなる変化、特に電気機械式の装置のさらなる運動が阻止される。好適には、さらなる運動の阻止は第４のステップにおいて、ブレーキピストンによって移動せしめられたブレーキライニングがブレーキディスクに当接せしめられるかまたは当接が有効となると直ちに、直ちに行われる。このために、ストローク制御が用いられ得る。この方法の前記ステップは、時間的な連続も記述する。

好適な形式で、ブレーキ装置を制御するための方法は、さらに第５のステップを有しており、この第５のステップにおいて、作動によって、特に電気機械式の装置の運動によって生ぜしめられた、パーキングブレーキのさらなる変化に基づいて、弾性的な部材に弾性的な特性がもはや存在しなくなる。これによって、弾性的なシステムは架橋される。例えば、ばねは「密着」せしめられるか、または運動によって、その他の構成要素例えばスピンドルナットおよびブレーキピストンのその他の幾何学的な、特に形状結合式の接続が得られる。

好適な形式で、ブレーキ装置を制御するための方法は、パーキングブレーキの制御の作動が、要求に基づいて特殊な走行機能によって行われ、かつ／またはパーキングブレーキの制御の作動が自動的に特殊な走行状況において行われ、かつ／またはパーキングブレーキの第１の運転モードの非作動が特殊な走行機能が省略されているときに自動的に行われ、かつ／またはパーキングブレーキの第１の運転モードの非作動が、特殊な走行状況が省略されているときに自動的に行われる。さらに、好適には、運転者により制御された作動および／または非作動が行われ得る。

また、前記方法を実施するために構成された、つまり設計されたコントロールユニットおよび手段が設けられている。

また好適には、パーキングブレーキは、“モーターオンキャリパー”ブレーキシステムである。

“モーターオンキャリパー”構造形式の自動式のパーキングブレーキを備えた従来技術によるブレーキ装置の概略的な断面図である。 スピンドルナットとブレーキピストンとの間のばねシステムの可能な配置を示す、ばねシステムを備えたブレーキ装置を示す図である。 パーキングブレーキの制御並びにその影響の経過を示す図である。 パーキングブレーキの制御並びにその影響の経過を示す図である。 パーキングブレーキの制御並びにその影響の経過を示す図である。 パーキングブレーキの制御並びにその影響の経過を示す図である。 ばねシステムの選択的な配置を有するブレーキ装置を示す図である。 作用しないように接続されたばねシステムを有するブレーキ装置を示す図である。 選択的な構成で作用しないように接続されたばねシステムを有するブレーキ装置を示す図である。

本発明のその他の特徴および有効性は、添付の図面を用いた実施例の説明から得られる。

図１は、従来技術による車両のためのブレーキ装置１の概略的な断面図を示す。この場合、ブレーキ装置１は、自動化された（自動式の）パーキングブレーキ（駐車ブレーキ）を有しており、このパーキングブレーキは、ここでは直流モータとして構成されたアクチュエータ２（ブレーキモータ）によって、車両を固定するための締付力を加えることができる。このために、パーキングブレーキのアクチュエータ２は、軸方向に支承されたスピンドル３、特にねじ山付きスピンドル３を駆動する。スピンドル３は、アクチュエータ２とは反対側の端部でスピンドルナット４を備えており、このスピンドルナット４は、自動化されたパーキングブレーキの締付けられた状態でブレーキピストン５に当接する。パーキングブレーキは、このような形式で電気機械式にブレーキライニング（８，８′）若しくはブレーキディスク（７）に力を伝達する。

この場合、スピンドルナットは、ブレーキピストン５の内側の端面側（ブレーキピストン底部の背面または内側のピストン底部とも称呼される）に当接する。図１は、ブレーキピストン５の（トーラス状の接続面として構成された）内側の端面側における当接を示し、この端面側は、ブレーキピストン５の底面並びに内側の側面を接続する。選択的に、ブレーキピストン５の内側の底面またはその他の成形部における当接も考えられる。スピンドルナット４は、アクチュエータ２の回転運動時、およびその結果としてのスピンドル３の回転運動時に軸方向に移動せしめられる。スピンドルナット４およびブレーキピストン５は、ブレーキキャリパ６内に支承されており、このブレーキキャリパ６はブレーキディスク７をトング状にブリッジする。

ブレーキディスク７の両側にそれぞれ１つのブレーキライニング８，８′が配置されている。自動化されたパーキングブレーキによるブレーキ装置１の締付け過程において、電動機（アクチュエータ２）が回転し、次いで、ブレーキライニング８，８′とブレーキディスク７との間で所定の締付力を生ぜしめるために、スピンドルナット４並びにブレーキピストン５がブレーキディスク７に向かって軸方向に移動せしめられる。

自動化されたパーキングブレーキは、例えば、“モーターオンキャリパー”システムとして構成されていて、フットブレーキと組み合わされている。パーキングブレーキは、フットブレーキのシステムに組み込まれているとみなしてもよい。この場合、自動化されたパーキングブレーキもフットブレーキも、制動力をブレーキディスク７で形成するために、同じブレーキピストン５並びに同じブレーキキャリパ６に作用する。しかしながら、フットブレーキは別個のアクチュエータ１０を有している。フットブレーキは図１では、液圧式のシステムとして構成されていて、この場合、アクチュエータ１０はＥＳＰポンプによって示されている。フットブレーキ操作時に、ブレーキライニング８，８′とブレーキディスク７との間に所定の締付力が液圧式に形成される。液圧式のフットブレーキによって制動力を形成するために、媒体１１、特に実質的に非圧縮性のブレーキ液１１が、ブレーキピストン５およびブレーキキャリパ６によって画成された流体室内に押し込まれる。このためにブレーキピストン５は周囲に対してピストンシールリング１２によってシールされている。

ブレーキアクチュエータ２および１０の制御は、出力段、つまりコントロールユニット９によって行われる。このコントロールユニット９は、例えばＥＳＰ（エレクトロニックスタビリティプログラム）またはその他のコントロールユニットなどの、ビークルダイナミックシステムのコントロールユニットであってよい。

自動化されたパーキングブレーキの制御においては、制動力が形成され得る前に、まず、アイドルストローク若しくはエアギャップが克服されなければならない。これは同様の形式で、フットブレーキのためにも当てはまる。アイドルストロークとは、例えば、ブレーキピストン５と接触させるために、スピンドルナット４がスピンドル３を回転させることによって閉鎖されるべき間隔のことである。エアギャップとは、自動車のディスクブレーキ装置においてブレーキライニング８，８′とブレーキディスク７との間の間隔のことである。この過程は、全制御に関連して、特に自動化されたパーキングブレーキにおいて、通常は比較的長く続く。このような形式の準備段階の最後に、ブレーキライニング８，８′がブレーキディスク７に当接され、さらに制御されることにより、力の形成が開始される。従って本発明によれば、ブレーキライニング８，８′に当接させる際に、不都合に早すぎる制動効果を発生させないようにするために、制動力を加えないこと、若しくは当接時に加えられる制動力をできるだけ小さく調節することが重要である。図１は、既に克服されているアイドルストロークおよびエアギャップの状態を示す。この場合、ブレーキライニング８，８′はブレーキディスク７に当接されていて、すべてのブレーキ、つまりパーキングブレーキもフットブレーキも、次の制御時に直ちに相応のホイールにおいて制動力を形成することができる。

図２は、弾性的な部材１３の可能な第１の配置における、弾性的な部材１３を備えたブレーキ装置１の本発明による構成を示す。その他の点では、ブレーキ装置は図１に示したブレーキ装置と非常に類似した構成を有している。弾性的な部材１３は、図２ではばねシステム１３として構成されており、この場合、渦巻きばねである。ばねシステム１３は、スピンドルナット４とブレーキピストン５との間に配置されている。ばねシステム１３は、スピンドルナット４および／またはブレーキピストン５またはその他の構成要素によって支持されていて、かつ／またはこれらの構成要素に沿ってガイドされていてよい。これらの構成要素は、相応の構成、例えばばねシステム１３のための当接面を有していてよい。ばねシステム１３は、これらの構成要素の単数または複数と固定的にまたは解除可能に接続されていてもよい。しかしながらこのような構成は、図２には示されていない。

ブレーキディスク７とブレーキライニング８，８′との間のエアギャップをパーキングブレーキによって閉鎖させるために、アクチュエータ２並びにスピンドルナット４が用いられる。この場合、例えばスピンドル３が回転され、それによってスピンドルナット４が軸方向でブレーキディスク７に向かって移動せしめられる。この場合、スピンドルナット４は、スピンドルナット４とブレーキピストン５との間で位置決めされるばねシステム１３に作用させる力を発生させる。ばねシステム１３のばね定数は、ばねシステム１３がブレーキピストン５を締付ける際にブレーキディスク７に向かう方向に移動し得るように、選定されている。これによって、ブレーキピストン５が軸方向でブレーキディスク７に向かう方向に移動せしめられる。

一般的にはもちろん、ばねシステム１３は、これが小さいばね定数を有するように構想されるか若しくは選択されている。これによって、小さい力だけをばねシステム１３を用いてブレーキピストン５に伝達させることが可能である。

パーキングブレーキによって実際の制動力および／または停止力をもたらすために、同様にパーキングブレーキのアクチュエータ２並びにスピンドルナット４が使用される。このために、ばねシステム１３のばねストロークが制限されるようになっている。

図２の実施形態は、ばねシステム１３が作用しないように接続された状態を示す。これは、例えばばねシステム１３が「密着」するように圧縮されることによって得られる。このことは、ばね巻条が互いに密着し合っていて、ばねシステム１３内に弾性的な特性がもはや存在しないことを意味する。これによって、スピンドルナット４とブレーキピストン５との間の直接接続が形成される。従って、ばねシステム１３は、スピンドルナットの相応の変位において、若しくは相応の力が作用すると、不作用状態となる。

選択的な実施形態では、ばねのそれ以上の圧縮が阻止され得るか、若しくは調整された寸法設計およびばねシステム１３の配置（図５に示されたような）によっても、スピンドルナット４とブレーキピストン５との間の直接的な力の伝達が阻止され得る。スピンドルナット４および／またはブレーキピストン５の内側底部の幾何学的な構成（例えば支承部１４）を用いた非弾性的な接続も可能である（図６に示されているような）。

図３ａ乃至図３ｄは、パーキングブレーキの制御の流れ、並びにその結果として発生した、本発明によるブレーキ装置１の構成要素の運動を示す。

図３ａは、通常の運転状態にある自動化されたパーキングブレーキを備えたブレーキ装置１を示し、この場合、パーキングブレーキは「開放」している、つまり制動のために準備されていない。このことはつまり、ばねシステム１３は付勢されておらず、ブレーキピストン５はパーキングブレーキに依存することなく作業し、かつ移動することができる、という意味である。この場合、パーキングブレーキは作動されておらず、非作動位置にあることを示す。スピンドルナット４の例えば非作動位置の状態は、軸方向の長さ目盛りによって示されている。ばねシステム１３は、図示の実施例ではブレーキピストン５のピストン底部に接続されているか、若しくは少なくともこのピストン底部に当接している。スピンドルナット４との、ばねシステム１３のその他の堅固な接続は存在しない。従って、構成要素としてのスピンドルナット４とブレーキピストン５との間で、ばねシステム１３のばね力は作用しない。ブレーキディスク７とブレーキライニング８，８′との間でエアギャップが調節される。エアギャップの調節は、実質的にブレーキピストン５とブレーキキャリパ６のハウジングとの間のピストンシールリング１２によって行われる。図３ａに示されているように、フットブレーキが液圧式に負荷解除されると、ピストンシールリング１２はブレーキピストン５をブレーキキャリパ６のハウジング内に引き戻し、この際に内力が減圧される。

図３ｂは、作動状態にある自動化されたパーキングブレーキを備えたブレーキ装置１を示す。例えばブレーキ発生ダイナミックスを改善するために役立つであろう状況が検知されたときに、作動が開始される。パーキングブレーキのアクチュエータ２は、この作動時に“閉鎖”方向に制御される。これによって、軸方向の長さ目盛りによって明らかなように、スピンドルナット４はその非作動位置から退出移動される。この場合、ばねシステム１３は最後には両側がブレーキピストン５のピストン底部、並びにパーキングブレーキのピストン／スピンドルユニットのスピンドルナット４に接触する。しかしながら、この時点では、ブレーキディスク７とブレーキライニング８，８′との間にまだエアギャップが存在する。

図３ｃは、作動状態にある自動化されたパーキングブレーキを備えたブレーキ装置を示し、この状態においてブレーキディスク７とブレーキライニング８，８′との間のエアギャップは既に閉鎖されている。駐車ブレーキアクチュエータ２の、図３ｂと比較してそれ以上の若しくはより長い、閉鎖方向への制御によって、相応に、軸方向の長さ目盛りにより明らかなように、スピンドルナット４がその非作動位置からさらに退出移動されることになる。ブレーキディスク７に向かう方向でスピンドルナット４をさらに移動させることによって、ばねシステム１３は次第に強く圧縮されるようになる。これによって、ばね力が、ブレーキピストン５とスピンドルナット４との間で有効となる。スピンドルナット４はスピンドル３を介してブレーキキャリパ６のハウジングに支持されているので（図３ａ〜図３ｄには示されていない）、ばね力が、ブレーキピストン５のシールリング１２によって提供される反力よりも大きくなると直ちに、ブレーキピストン５はブレーキディスク７に向かう方向に移動する。ブレーキピストンを移動させるための典型的な力は、約３バール相当圧力である。例えばブレーキディスク７とブレーキライニング８，８′との間のエアギャップが最小化されるか若しくは閉鎖されると、つまりブレーキライニングがブレーキディスクに当接されるかまたは当接とみなされると、駐車ブレーキアクチュエータ２の制御は終了される。このような形式の駐車ブレーキアクチュエータ２の制御並びに遮断は、例えばストロークに依存して行うことができる。

ブレーキピストン５を移動させることによって、まず、ブレーキキャリパ６とブレーキピストン５との間に得られる液圧スペースがやや増大される。さらに、これによって軽い負圧が発生する。負圧によって自動的に、ブレーキ液１１はブレーキパイプを介して、もはや負圧が存在しなくなるまで、リザーブタンクから遅れて吸い出される。リザーブタンクは、例えば液圧式のフットブレーキの液圧式のアクチュエータ１０（ＥＳＰポンプ）を備えたハウジング内に形成されていてよい。同様に、特にブレーキ液１１をリザーブタンクから遅れて吸い出すことができるようにするために、フットブレーキの液圧システムの弁（図面には示されていない）の適当な制御が行われる。

エアギャップが最小化され、並びに液圧システムも制動のために既に提供されている、このような状態で、さらなる圧力が要求される場合、フットブレーキの液圧式のアクチュエータ１０例えばＥＳＰポンプを用いて液体柱を移動させることによって、ブレーキピストン５をブレーキライニング８，８′に接触させるために、若しくはブレーキライニング８，８′をブレーキディスク７に当接させるために、また制動力を形成するために、追加的なブレーキ液１１はまったく必要ないか若しくは著しく僅かな量を必要とするだけである。従って、液体柱の移動によって、ブレーキキャリパ６を介して略直接的に圧力形成が得られ、ひいては迅速に供給されたブレーキトルクが得られる。従って、車両の停止距離は短くなる。

さらに、図３ｂおよび図３ｃに示した状態で、つまり車両がまだ制動されていない状態にある限り、ばねシステム１３によって、ブレーキピストン５を例えば存在するブレーキディスク衝撃に反応して運動させることができる。これによって、不都合な、特に不必要に高いブレーキトルクは避けられる。従って、ばねシステム１３は、パーキングブレーキのアクチュエータ２をブレーキディスク７から特に連結解除することができる。

図３ｄは、スピンドルナット４からブレーキピストン５への直接的な力の伝達を可能にする状態における、自動化されたパーキングブレーキを備えたブレーキ装置を示す。パーキングブレーキが閉鎖されるべきである場合、パーキングブレーキのアクチュエータ２は公知の形式でさらに制御され、スピンドルナット４は、軸方向の長さ目盛りによって明らかなように、その非作業位置からさらに退出移動されている。ばねシステム１３は、ばねシステム１３の部材が「密着」され、それによってもはや有効でなくなるまで、さらに圧縮される。これによって、スピンドルナット４からブレーキピストン５への直接的な力の伝達が可能となる。ばねシステム１３が「密着」されることに基づいて、密着されたばねシステム１３を介して、スピンドルナット４とブレーキピストン５との間の間接的な接続が得られる。

図４は、スピンドルナット４とブレーキピストン５との間のばねシステム１３の選択的な配置を有するブレーキ装置を示す。ばねシステム１３は同様に渦巻きばねとして構成されている。この場合、ばねシステム１３の適合された寸法および配置、並びにスピンドルナット４の幾何学的な構成およびブレーキピストン５の内側の端面側の幾何学的な構成は、スピンドルナットが非作動位置から所定程度移動されてから、ばねのさらなる圧縮は避けられ、スピンドルナット４とブレーキピストン５との間の直接的な力の伝達が可能となるように、行われる。この場合、図３ｄとは異なり、ばねシステム１３は、直接的な力の伝達を可能にするために、密着するまで移動されない。この場合、図５は、ばねを密着するまで移動させることなしに、スピンドルナット４とブレーキピストン５との間の直接的な接続が形成されている構成を示す。さらに、同じ効果を得るために、ばねシステムの配置のための別の選択が可能であり、例えばブレーキピストン５の内側の底面と、ブレーキピストン５の内側の底面に面したスピンドルナット４の端面との間にばねシステムを直接配置することが可能である。

図６は、スピンドルナット４とブレーキピストン５との間に、ばねシステムを図２と同様に配置した構成を有するブレーキ装置を示す。しかしながら、図６では、スピンドルナット４が支承部１４を有しているという点で相違している。スピンドルナット４（若しくは支承部１４）の幾何学的構成、およびブレーキピストン５の内側の端面側の幾何学的構成に基づいて、スピンドルナットが非作動位置から所定程度移動されてから、ばねのさらなる圧縮は避けられ、スピンドルナット４とブレーキピストン５との間の直接的な力の伝達が可能である。この場合、この明細書中で、２つの構成要素としてのスピンドルナット４とブレーキピストン５との幾何学的な接続は、２つの構成要素を互いに直接当接させることによって発生する。この幾何学的な接続は、実質的に非弾性的な２つの構成要素としてのスピンドルナット４およびブレーキピストン５に基づいて、非弾性的とみなすことができる。ばねシステム１３は、この移動中、図５の移動中と同じように、もはや有効ではないか、若しくは従属されているだけであって、支援されて有効となる。

１ ブレーキ装置
２ アクチュエータ、駐車ブレーキアクチュエータ
３ スピンドル、ねじ山付きスピンドル
４ スピンドルナット
５ ブレーキピストン
６ ブレーキキャリパ
７ ブレーキディスク
８，８′ ブレーキライニング
９ コントロールユニット
１０ アクチュエータ
１１ 媒体、ブレーキ液
１２ ピストンシールリング
１３ 弾性的な部材、ばねシステム
１４ 支承部

Claims (12)

1. 自動車のためのブレーキ装置（１）であって、少なくとも１つのブレーキ、並びに少なくとも１つのブレーキライニング（８，８′）およびブレーキディスク（７）を有しており、前記ブレーキライニング（８，８′）は、前記自動車に作用しないかまたは僅かにしか作用しない制動力が形成されるように、前記ブレーキディスク（７）に当接可能である形式のものにおいて、
   前記ブレーキライニング（８，８′）が弾性的な部材（１３）を用いて前記ブレーキディスク（７）に当接可能であることを特徴とする、自動車のためのブレーキ装置（１）。
2. 前記ブレーキ装置（１）が、フットブレーキおよび自動化されたパーキングブレーキを有していることを特徴とする、請求項１記載の自動車のためのブレーキ装置（１）。
3. 前記パーキングブレーキが前記弾性的な部材（１３）を用いて前記ブレーキライニング（８，８′）を前記ブレーキディスク（７）に当接させることを特徴とする、請求項２記載の自動車のためのブレーキ装置（１）。
4. 前記弾性的な部材（１３）がばねシステム（１３）として構成されており、該ばねシステム（１３）が、特に前記パーキングブレーキのスピンドルナット（４）とブレーキピストン（５′）との間に配置されていることを特徴とする、請求項２記載の自動車のためのブレーキ装置（１）。
5. 前記ブレーキ装置（１）が様々な状態を占めるように構成されており、この場合、
   ・ 第１の状態で、前記ブレーキディスク（７）に力が伝達されないようになっており、
   ・ 第２の状態で、前記弾性的な部材（１３）を用いて、前記ブレーキディスク（７）に特に小さい力が伝達されるようになっており、
   ・ 第３の状態で、幾何学的な接続を用いて前記ブレーキディスク（７）に力が伝達されるようになっている、
   ことを特徴とする、請求項１記載の自動車のためのブレーキ装置（１）。
6. 前記弾性的な部材（１３）は、前記パーキングブレーキから前記ブレーキディスク（７）への、特に軸方向の運動および／または力の伝達を可能にするように、並びに前記ブレーキディスク（７）から前記パーキングブレーキへの、特に軸方向の運動および／または力の伝達が遮断されるように、構成されていることを特徴とする、請求項２記載の自動車のためのブレーキ装置（１）。
7. 少なくとも１つのブレーキアクチュエータ（２，１０）を有する、自動車のためのブレーキ装置（１）を制御するための方法であって、前記ブレーキ装置（１）が少なくとも１つのブレーキライニング（８，８′）とブレーキディスク（７）とを有しており、前記ブレーキライニング（８，８′）は、前記自動車に作用しないかまたは僅かにしか作用しない制動力が形成されるように、前記ブレーキディスク（７）に当接される方法において、
   前記ブレーキライニング（８，８′）を弾性的な部材（１３）を用いて前記ブレーキディスク（７）に当接させることを特徴とする、自動車のためのブレーキ装置（１）を制御するための方法。
8. 前記ブレーキライニング（８，８′）の当接をパーキングブレーキの制御によって行うことを特徴とする、請求項７記載のブレーキ装置（１）を制御するための方法。
9. 前記パーキングブレーキ装置の制御をストローク制御によって行うことを特徴とする、請求項８記載のブレーキ装置（１）を制御するための方法。
10. フットブレーキ過程が少なくとも２つの段階を有しており、この場合、
    ・ 前記フットブレーキ過程の第１の段階で、前記フットブレーキから前記ブレーキディスクに力が伝達されないようにし、
    ・ 前記フットブレーキ過程の第２の段階で、前記フットブレーキから前記ブレーキディスク（７）に力が伝達されるようにし、
    この場合、前記パーキングブレーキの制御によって、前記フットブレーキ過程の前記第１の段階が短縮され、特に克服される、
    ことを特徴とする、請求項７記載のブレーキ装置（１）を制御するための方法。
11. 前記ブレーキ装置（１）を制御するための方法が少なくとも４つのステップを有しており、この場合、
    ・ 第１のステップで、前記パーキングブレーキを作動し、
    ・ 第２のステップで、作動により引き起こされた前記パーキングブレーキの変化に基づいて、特に電気機械式の装置の運動により前記弾性的な部材（１３）を前記ブレーキピストン（５）に当接させ、
    ・ 第３のステップで、作動により引き起こされた前記パーキングブレーキのさらなる変化に基づいて、特に電気機械式の装置のさらなる運動により、前記弾性的な部材（１３）に応力を作用させ、それによって、発生した力が前記ブレーキピストン（５′）を移動させるようにし、
    ・ 第４のステップで、前記パーキングブレーキのさらなる変化、特に電気機械式の装置のさらなる運動が阻止されるようにする、
    ことを特徴とする、請求項７記載のブレーキ装置（１）を制御するための方法。
12. コントロールユニット（９）において、請求項７から１１までに記載の方法を実行するために設計されている、コントロールユニット（９）。

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