JP2020506844A - ブレーキモータ制御器、電気ブレーキモータを備えた車両用ブレーキシステム、およびブレーキモータ制御器を起動させる方法 - Google Patents

Abstract

電気機械式ブレーキ装置（９）の電気ブレーキモータ（１３）を起動させるためのブレーキモータ制御器（２４）は、接続ユニット（２８）を有し、該接続ユニットに、前記ブレーキモータ制御器（２４）に欠陥がある場合に前記電気ブレーキモータ（１３）を起動させるための補助制御器（１１）を接続可能である。【選択図】 図３

Description

本発明は、ブレーキモータ制御器、および、電気ブレーキモータを備えるブレーキユニットを有する電気機械式ブレーキ装置を備えた車両用ブレーキシステムに関するものである。

特許文献１には、２つの電気機械式アクチュエータを備えたハンドブレーキ装置が説明され、その操作の際に、車両を停止状態で制止するブレーキ力が生成される。このハンドブレーキ装置は、アクチュエータに付設されている車輪制御ユニットに加えて、ドライバーの要望を検知する他の制御ユニットを含んでいる。各アクチュエータにそれぞれ１つの車輪制御ユニットが付設されているので、１つの車輪制御ユニットが故障しても、まだ損なわれていない車輪制御ユニットがその機能を果たし、付設のアクチュエータを介してパーキングブレーキ力を発生させることができる。

特許文献２から、常用ブレーキと電気式パーキングブレーキとを備えた自動車用ブレーキシステムが知られている。常用ブレーキとパーキングブレーキにはそれぞれ１つの制御器が付設されており、常用ブレーキの制御器は電子的スタビリティプログラムの制御器である。

独国特許出願公開第１０２００８０３３３０９号明細書 独国特許出願公開第１０２０１５２００９２８号明細書

本発明によるブレーキモータ制御器は、車両用ブレーキシステム内の電気機械式ブレーキ装置の一部である電気ブレーキモータを起動させるために車両で使用することができる。電気機械式ブレーキ装置は、特にパーキングブレーキまたはハンドブレーキとして停止状態で車両を制止するために使用される。

電気ブレーキモータは、有利には車輪ブレーキ機構に統合されており、ブレーキピストンをブレーキディスクに対し変位させる。車輪ブレーキ機構は、有利には車両内の液圧式車両ブレーキの車輪ブレーキ機構であり、その結果ブレーキピストンを、車輪ブレーキ機構内で液圧式車両ブレーキの液圧ブレーキ流体によっても、電気ブレーキモータによっても、同時にまたは時間的にずらして且つ互いに独立にブレーキディスクの方向へ変位させることができる。

有利な実施態様では、電気機械式ブレーキ装置は、車両の後車軸の左側および右側の両車輪ブレーキ機構にそれぞれ１つの電気ブレーキモータを含んでいる。両電気ブレーキモータには、有利には１つの共通のブレーキモータ制御器が付設されている。

ブレーキモータ制御器は、付設の電気ブレーキモータを起動させるための起動信号を発生させる。起動に応じて、電気ブレーキモータを投入してブレーキピストンをブレーキディスクに対し押圧させ、電気機械によるブレーキ力を発生させるか、或いは、逆方向に、すなわち解除方向へ調整して印加ブレーキ力を解消し、電気機械によるブレーキ力が作用しない出発位置の方向へブレーキピストンを変位させる。

ブレーキモータ制御器は、さらに、接続ユニットを備えており、該接続ユニットは、ブレーキモータ制御器に欠陥がある場合に、特にブレーキモータ制御器のマイクロコントローラに欠陥がある場合に、または、標準駆動ユニットに欠陥がある場合に、電気ブレーキモータを起動させる補助制御器を接続させるのを可能にする。したがって、補助制御器を介して、ブレーキモータ制御器が完全にまたは部分的に故障している場合でも電気ブレーキモータを介して電気機械によるブレーキ力を発生させうることが確保されている。ブレーキモータ制御器内の接続ユニットは、電気ブレーキモータの起動の冗長的構成を可能にしている。

補助制御器としては、特にブレーキシステムの補助的なブレーキ装置またはブレーキユニットの制御器が考えられ、たとえば液圧式車両ブレーキのアクチュエータのための制御器が考えられる。補助制御器は、その主要機能において、液圧式車両ブレーキ内のアクチュエータを起動させる用を成し、その補助機能において、ブレーキモータ制御器に欠陥がある場合に対し電気ブレーキモータを起動させる用を成している。

有利な実施態様によれば、ブレーキモータ制御器はＥＳＰ制御器（電子的スタビリティプログラム）であり、該ＥＳＰ制御器を用いて主要機能においてＥＳＰシステムの液圧ポンプおよび液圧式車両ブレーキ内の弁を起動させる。ＥＳＰ制御器は、補助機能として、電気ブレーキモータを起動させる用を成している。この補助機能は、欠陥がある場合に、接続ユニットと該接続ユニットに結合されている補助制御器とを介してＥＳＰ制御器内で実施させることができる。

ブレーキシステム内に複数の電気ブレーキモータがある限りにおいては、これら電気ブレーキモータは有利にはそれぞれＥＳＰ制御器内の接続ユニットを介して起動させることができ、その際各接続ユニットには同じ補助制御器が接続されているのが有利である。場合によっては、１つの接続ユニットのみを補助制御器の接続のために設け、この１つの接続ユニットを介して２つのブレーキモータを起動させることも可能である。

更なる有利な実施態様によれば、電気ブレーキモータに付設されている、ブレーキモータ制御器のマイクロコントローラが、エネイブルラインを介して接続ユニットと結合されている。欠陥がある場合に、補助制御器が接続されているブレーキモータ制御器内の接続ユニットは、ラインのエネイブルを介して動作可能になる。エネイブルは、電気ブレーキモータの標準駆動ユニットがもはや使用不能である事態、または、ブレーキモータ制御器のシステム可用性が使用不可に降格した事態のいずれかにおいて行われる。後者の事態に対しては、電気ブレーキモータの起動は、動作可能になった接続ユニットと補助制御器とを介して行うことができる。

接続ユニットは、有利には、バックアップ駆動ユニットと、起動論理部を備えた論理ユニットとを含んでいる。場合によっては、接続ユニットは、さらに、モータ電流を検出するための電流測定ユニット、および／または、電気機械式ブレーキ装置をドライバーが手動で制御しうる操作スイッチの切換え状態を検知するための検知ユニットを有していてよい。

ブレーキモータ制御器に、特にブレーキモータ制御器のマイクロコントローラに欠陥が確認された場合、または、標準駆動ユニットに欠陥が確認された場合、バックアップ駆動ユニットが動作可能になり、補助制御器の信号によって起動される。電気ブレーキモータのための接続ユニット内にある、起動論理部を備えた論理ユニットは、バックアップ駆動ユニットを介して起動させることができる。電気ブレーキモータの起動のコントロールは、場合によっては、接続ユニット内の電流測定ユニットで検出した電気ブレーキモータのモータ電流の評価を介して行われる。

ブレーキモータ制御器の接続ユニットは、有利には、補助制御器を接続するためのインターフェースを有している。インターフェースは、プラグ結合部としておよび／またはネットワーク結合部として、たとえばＬＩＮＢＵＳとして実施されている。インターフェースを介して補助制御器の信号がブレーキモータ制御器内で読み込まれ、特にブレーキモータの起動方向（印加方向または解除方向）のための信号、および、ブレーキモータを起動させる作動信号が読み込まれる。

更なる有利な実施態様によれば、接続ユニットは、ブレーキモータの標準駆動ユニットとパワーエレクトロニクス装置との間に配置されている１つまたは複数のスイッチまたは結合ユニットを介して接続されている。この接続は、それぞれ左側および右側のブレーキモータを起動させるために用いられる複数の結合ラインを備えた作動経路を介して行われる。ブレーキモータのパワーエレクトロニクス装置は、たとえば電気ブレーキモータを起動させるためにＨ形ブリッジを含んでいる。

本発明による車両用ブレーキシステムは、ブレーキピストンをブレーキディスクに対し変位させる電気ブレーキモータを備えた１つまたは複数の車輪ブレーキ機構を有する電気機械式ブレーキ装置を含んでいる。ブレーキシステムは、電気ブレーキモータを起動させるための前述のブレーキモータ制御器を含み、この場合ブレーキモータ制御器は、補助制御器の接続のための接続ユニットを備えている。これに対応して、ブレーキモータ制御器に欠陥がある場合には、補助制御器を介して欠陥がある際に電気ブレーキモータまたは複数の電気ブレーキモータを起動させることができる。

ブレーキシステムは、全部で有利には２つの電気ブレーキモータを有し、特に車両の左後輪および右後輪の車輪ブレーキ機構内に有し、この場合電気機械式ブレーキ装置はハンドブレーキまたはパーキングブレーキとして使用することができる。両電気ブレーキモータは、好ましくは１つの共通のブレーキモータ制御器を介して起動される。補助制御器の機能は、好ましくは、主要機能として車両内の液圧式車両ブレーキのアクチュエータを起動させる、たとえば電気式ブレーキ倍力装置を起動させる制御器が受け持つ。

他の利点および合目的的な実施態様は他の請求項、図面を用いた説明および図面から読み取られる。

ブレーキ倍力装置を備えた液圧式車両ブレーキの概略図であって、該車両ブレーキの車輪ブレーキ機構が車両後車軸に補助的に電気ブレーキモータを備えた電気機械式ブレーキ装置を具備している前記概略図である。 電気ブレーキモータを備えた電気機械式ブレーキ装置の断面図である。 電気機械式ブレーキ装置をも起動させ、補助制御器のためのインターフェースを有しているＥＳＰ制御器を示す図である。

図において、同じ構成部品には同じ参照符号が付されている。

図１に図示した車両用液圧式車両ブレーキ１は、車両の各車輪に設けた車輪ブレーキ機構９に液圧下にあるブレーキ流体を供給して該車両ブレーキ機構を起動させるため、前車軸ブレーキ回路２と後車軸ブレーキ回路３とを含んでいる。これらのブレーキ回路は、それぞれ１つの前輪とこれに対し対角線方向に配置されている１つの後輪とを備えた２つのダイアゴナルブレーキ回路として形成されていてもよい。

両ブレーキ回路２，３は１つの共通のブレーキマスタシリンダ４に接続されており、該ブレーキマスタシリンダにはブレーキ液貯留器５を介してブレーキ流体が供給される。ブレーキマスタシリンダ４内部のブレーキマスタシリンダピストンはドライバーによってブレーキペダル６を介して操作され、ドライバーによって及ぼされるペダルストロークはペダルストロークセンサ７によって測定される。ブレーキペダル６とブレーキマスタシリンダ４との間には電気式ブレーキ倍力装置１０があり、該電気式ブレーキ倍力装置はたとえば電動機を含み、該電動機は、有利には伝動装置を介してブレーキマスタシリンダ４を操作する（ｉブースタ）。ブレーキ倍力装置１０は、ブレーキ液圧に影響を与えるためのアクティブなブレーキ要素である。

ペダルストロークセンサ７によって測定されるブレーキペダル６の調整運動は、センサ信号としてブレーキシステムの制御器１１へ伝送され、該制御器においてブレーキ倍力装置１０を起動させるための制御信号が生成される。車輪ブレーキ機構９へのブレーキ流体の供給は、各ブレーキ回路２，３において異なる切換え弁を介して行われ、これら切換え弁は他のアッセンブリとともにブレーキ液圧装置８の一部である。ブレーキ液圧装置８には、さらに、電子的スタビリティプログラム（ＥＳＰ）の構成要素である液圧ポンプが属している。液圧ポンプも、ブレーキ液圧に影響を与えるためのアクティブなブレーキ要素である。電子的スタビリティプログラムの調整可能な要素（弁および液圧ポンプ）は、ＥＳＰ制御器２４（図２、図３）によって起動される。

図２には、車両の後車軸の１つの車輪に配置されている車輪ブレーキ機構９が詳細に図示されている。車輪ブレーキ機構９は液圧式車両ブレーキ１の一部であり、後車軸ブレーキ回路からブレーキ流体２２を供給される。車輪ブレーキ機構９はさらに電気機械式ブレーキ装置を有し、該電気機械式ブレーキ装置は有利には停止状態で車両を制止するためのパーキングブレーキとして使用されるが、車両の移動時にも、特に速度制限値以下の比較的低速の車速の場合も、車両を減速させるために使用することができる。

電気機械式ブレーキ装置は、ブレーキディスク２０とオーバーラップしているトング１９を備えたブレーキキャリパ１２を含んでいる。ブレーキ装置は、アクチュエータとして、ブレーキモータ１３としての直流電動機を備えたモータ・伝動装置ユニットを有し、ブレーキモータのロータ軸はスピンドル１４を回転駆動させ、該スピンドル上にはスピンドルナット１５が相対回転不能に支持されている。スピンドル１４が回転すると、スピンドルナット１５が軸線方向に変位する。スピンドルナット１５はブレーキピストン１６の内部で移動し、ブレーキピストンは、該ブレーキピストン１６によってブレーキディスク２０に対し押圧されるブレーキライニング１７の担持体である。ブレーキディスク２０の対向する側には、トング１９に位置固定して保持されている他のブレーキライニング１８がある。ブレーキピストン１６は、その外面において、取り囲んでいるパッキンリング２３を介し、収容しているハウジングに対し圧力が漏れないよう密封されている。

ブレーキピストン１６の内部で、スピンドルナット１５は、スピンドル１４が回転運動する際に軸線方向前方へ、すなわちブレーキディスク２０の方向へ移動することができ、或いは、スピンドル１４が逆方向に回転運動する際には軸線方向において後方へ、エンドストッパー２１へ到達するまで移動することができる。締め付け力を発生させるため、スピンドルナット１５はブレーキピストン１６の内側端面に作用し、これによって、軸線方向に変位可能にブレーキ装置内に支持されているブレーキピストン１６は、ブレーキライニング１７でもってブレーキディスク２０の対向端面に対し押圧される。スピンドルナット１５は、ブレーキモータとブレーキピストンとの間の伝動部材である。

液圧によるブレーキ力のため、ブレーキピストン１６には、液圧式車両ブレーキ１からのブレーキ流体２２の液圧が作用する。液圧は、車両停止時でも電気機械式ブレーキ装置の操作時に補助的に有効であってよく、その結果全ブレーキ力は、電動機によって提供される成分と液圧成分とから合成される。車両の走行中では、ブレーキ力を発生させるため、液圧式車両ブレーキのみがアクティブであるか、或いは、液圧式車両ブレーキと電気機械式ブレーキ装置との双方がアクティブであるか、或いは、電気機械式ブレーキ装置のみがアクティブであるかのいずれかである。液圧式車両ブレーキ１の調整可能な要素と電気機械式車輪ブレーキ機構９との双方を起動させるための制御信号は、ＥＳＰ制御器２４において発生させる。

図３には、電子的スタビリティプログラムの要素の起動に加えて、電気機械式ブレーキ装置の電気ブレーキモータ１３をも起動させるＥＳＰ制御器２４が図示されている。ＥＳＰ制御器２４はマイクロコントローラ２５を含み、該マイクロコントローラは、車両の左後輪および右後輪の車輪ブレーキユニットに設けた２つの電気ブレーキモータ１３を起動させるために標準駆動ユニット２６と結合されている。標準駆動ユニット２６は、電子部品として、電気ブレーキモータ１３を起動させるためのＨ形ブリッジ２７に作用を及ぼす。

制御器２４は、該ＥＳＰ制御器２４に欠陥がある場合に１つまたは２つの電気ブレーキモータ１３の起動を行う補助制御器１１を接続するためのインターフェースである接続ユニット２８を備えている。補助制御器１１は、特に電気式ブレーキ倍力装置１０（図１）のための制御器１１である。接続ユニット２８への補助制御器１１の接続は、プラグ結合部２９および／またはネットワーク結合部３０を介して行う。

接続ユニット２８は、エネイブルライン３１を介してマイクロコントローラ２５と連絡している。これにより、マイクロコントローラ２５は、欠陥がある場合に接続ユニット２８とその中に含まれているバックアップ駆動ユニットとを動作可能にさせることができる。接続ユニット２８は、バックアップ駆動ユニット以外に、起動信号を生成するための論理ユニットを含んでいる。接続ユニット２８は、さらに、ブレーキモータ電流を検出するための電流測定ユニットと、検知ユニット３２とを備えていてよく、或いは、操作スイッチの切換え状態を検知する検知ユニット３２と連絡していてよく、前記操作スイッチを介して電気機械式ブレーキ装置はドライバーにより手動で制御することができる。

接続ユニット２８は、標準駆動ユニット２６と１つのブレーキモータ１３のＨ形ブリッジ２７の間に配置されているスイッチまたは結合ユニット３３に接続されている。結合ユニット３３は、欠陥がある場合にＨ形ブリッジ２７とこれに付設されるブレーキモータ１３とを標準駆動ユニット２６から切り離して、その代わりに接続ユニット２８を連結させ、Ｈ形ブリッジ２７とこれに付設されるブレーキモータ１３とを制御器１１によって制御させるのを可能にする。

Ｈ形ブリッジ２７を必要な電圧レベルで作動させるため、標準駆動ユニット２６と接続ユニット２８とはチャージポンプ３４，３５を備えていてよい。

１ 液圧式車両ブレーキ
６ ブレーキピストン
９ 車輪ブレーキ機構
１０ ブレーキ倍力装置（アクチュエータ）
１１ 補助制御器
１３ 電気ブレーキモータ
２０ ブレーキディスク
２４ ＥＳＰ制御器（ブレーキモータ制御器）
２５ マイクロコントローラ
２６ 標準駆動ユニット
２７ パワーエレクトロニクス装置
２８ 接続ユニット
２９ プラグ結合部
３０ ネットワーク結合部
３１ エネイブルライン
３２ 操作スイッチの切換え状態を検知する検知ユニット
３３ 結合ユニット

Claims (16)

1. 車両用ブレーキシステムにおける特にパーキングブレーキまたはハンドブレーキとしての電気機械式ブレーキ装置の電気ブレーキモータ（１３）を起動させるためのブレーキモータ制御器であって、前記電気ブレーキモータ（１３）がブレーキピストン（６）をブレーキディスク（１０）に対し変位させる前記ブレーキモータ制御器において、前記ブレーキモータ制御器（２４）が接続ユニット（２８）を有し、該接続ユニットに、前記ブレーキモータ制御器（２４）に欠陥がある場合に前記電気ブレーキモータ（１３）を起動させるための補助制御器（１１）を接続可能であることを特徴とするブレーキモータ制御器。
2. 前記ブレーキモータ制御器がＥＳＰ制御器（２４）（電子的スタビリティプログラム）であることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキモータ制御器。
3. 前記欠陥がある場合に前記接続ユニット（２８）を動作可能にするため、前記ブレーキモータ制御器（２４）のマイクロコントローラ（２５）がエネイブルライン（３１）を介して前記接続ユニット（２８）と結合されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のブレーキモータ制御器。
4. 前記接続ユニット（２８）が電流測定ユニットを有していることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載のブレーキモータ制御器。
5. 前記接続ユニット（２８）が、前記電気機械式ブレーキ装置を制御しうる操作スイッチの切換え状態を検知するための検知ユニット（３２）を有していることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載のブレーキモータ制御器。
6. 前記接続ユニット（２８）が、前記ブレーキモータ（１３）の標準駆動ユニット（２６）とパワーエレクトロニクス装置（２７）との間に配置されている１つまたは複数の結合ユニット（３３）を介して接続されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載のブレーキモータ制御器。
7. 特にパーキングブレーキまたはハンドブレーキとして使用可能で、ブレーキピストン（６）をブレーキディスク（１０）に対し変位させる電気ブレーキモータ（１３）を備えた車輪ブレーキ機構（９）を有する電気機械式ブレーキ装置と、請求項１から６までのいずれか１項に記載の、前記電気ブレーキモータ（１３）を起動させるためのブレーキモータ制御器（２４）とを備えた車両用ブレーキシステムにおいて、前記ブレーキモータ制御器（２４）の前記接続ユニット（２８）に、前記ブレーキモータ制御器（２４）に欠陥がある場合に前記電気ブレーキモータ（１３）を起動させるための補助制御器（１１）が接続されていることを特徴とするブレーキシステム。
8. 前記補助制御器（１１）が前記ブレーキシステムの補助的なブレーキ装置またはブレーキユニットに付設されており、且つ前記補助制御器（１１）は、補完機能として、前記ブレーキモータ制御器（２４）に欠陥がある場合に前記電気ブレーキモータ（１３）を起動させる用を成すことを特徴とする、請求項７に記載のブレーキシステム。
9. 前記補助制御器（１１）が、主要機能として、液圧式車両ブレーキ（１）のアクチュエータ（１０）を起動させることを特徴とする、請求項８に記載のブレーキシステム。
10. 前記補助制御器（１１）が、主要機能として、前記液圧式車両ブレーキ（１）の電気式ブレーキ倍力装置（１０）を起動させることを特徴とする、請求項９に記載のブレーキシステム。
11. 前記電気機械式ブレーキ装置が、それぞれ１つの電気ブレーキモータ（１３）と１つの共通のブレーキモータ制御器（２４）とを備えた２つのブレーキユニットを有し、前記ブレーキモータ制御器（２４）内の前記接続ユニット（２８）を介して、前記ブレーキモータ制御器（２４）に欠陥がある場合に前記電気ブレーキモータ（１３）を起動させるために前記補助制御器（１１）が接続されていることを特徴とする、請求項７から１０までのいずれか１項に記載のブレーキシステム。
12. 前記補助制御器（１１）が、プラグ結合部（２９）を介して前記ブレーキモータ制御器（２４）の前記接続ユニット（２８）と結合されていることを特徴とする、請求項７から１１までのいずれか１項に記載のブレーキシステム。
13. 前記補助制御器（１１）が、ネットワーク結合部（３０）を介して前記ブレーキモータ制御器（２４）の前記接続ユニット（２８）と結合されていることを特徴とする、請求項７から１２までのいずれか１項に記載のブレーキシステム。
14. 請求項１から６までのいずれか１項に記載のブレーキモータ制御器を起動させる方法において、前記ブレーキモータ制御器（２４）に欠陥がある場合に、特に該ブレーキモータ制御器（２４）のマイクロコントローラ（２５）内部または標準駆動ユニット（２６）内部に欠陥がある場合に、前記ブレーキモータ制御器（２４）の接続ユニット（２８）に接続されている補助制御器（１１）が電気ブレーキモータ（１３）を起動させる方法。
15. ブレーキモータ電流を前記接続ユニット（２８）の電流測定ユニットで検出することを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 前記接続ユニット（２８）に連絡している検知ユニット（３２）において、前記電気機械式ブレーキ装置をドライバーによって手動で制御できる操作スイッチの切換え状態を検知することを特徴とする、請求項１４または１５に記載の方法。

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