JP5501462B2 - 駐車ブレーキにより与えられる締付力の設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、油圧支援の駐車ブレーキにより与えられる締付力の設定方法に関するものである。

自動駐車ブレーキ／サイド・ブレーキ（ＡＰＢ）は、通常、例えばキーのような操作要素を含み、これを用いて駐車ブレーキを固定または解放可能である。操作要素を操作したとき、これと結合されている制御装置は駐車ブレーキ希望を検出し、車両車輪にブレーキ力を与えたりまたはブレーキを解放したりするために、それに対応して、例えば油圧ポンプまたは電動機のような操作部を操作する。

従来技術から、電動機が直接車輪ブレーキのブレーキ・キャリパ上に存在する（いわゆる「キャリパ上のモータ」）自動駐車ブレーキ（ＡＰＢ）が既知である。電動機は、例えばスピンドル駆動装置のような伝動装置を介して、直接油圧式ブレーキ装置のブレーキ・ピストン上に作用し、これにより常用ブレーキを固定または解放可能である。電動機の出力は、法規に定められているように、通常、その締付力が車両を少なくとも２０％の勾配上でエネルギーを損失することなく保持するのに十分なように決定されている。

さらに、電動機がより低い出力に設計されている駐車ブレーキ装置が既知である。それにもかかわらず、電動機は、規定された締付力を達成可能にするために油圧作動ブレーキ装置の油圧ポンプにより支援される。駐車ブレーキの締付過程の間に、はじめに電動機が操作され、特定の時間が経過したのちに油圧ポンプが投入される。これにより、締付力は必要な値まで増幅可能である。

しかしながら、最後に記載の油圧支援を備えたＡＰＢ装置においては、全締付力が比較的不正確であり、または高いセンサ費用を要してはじめて決定可能であるということが問題である。

したがって、本発明の課題は、締付力が少ない費用できわめて正確に設定可能な、駐車ブレーキ装置により与えられる締付力の設定方法および装置を提供することである。

この課題は、本発明により、請求項記載の特徴により解決される。本発明のその他の形態が従属請求項に記載されている。

本発明により、電動機のみならず第２のブレーキ装置のアクチュエータ（例えば、油圧ポンプ）もまた同時に力を与える作動過程において、電動式ブレーキ装置の電流消費（ｉ）がほぼ一定の値に制御される、駐車ブレーキにより与えられる締付力（Ｆ）の設定方法を提供することが提案される。即ち、一定の電流消費においては、電動機のトルクのみならず回転速度もまたほぼ一定である。このとき、一定の回転速度から、（変速比を考慮して）ブレーキ・ピストンにより通過されるストロークがきわめて正確に計算可能である。したがって、ストロークにほぼ比例して上昇する希望の締付力が正確に設定可能である。これにより、電流制御は、追加のセンサ装置を必要とすることなく締付力がきわめて正確に設定可能であるという利点を有している。

本発明の好ましい一実施形態により、操作部として第２の（例えば、油圧式）ブレーキ装置のアクチュエータを利用する電流制御器が設けられている。油圧の変化により、駐車ブレーキの電動機の負荷をある程度軽減させることが可能である。したがって、電動機の駆動トルクのみならず、その電流消費もまたほぼ一定の値に保持可能である。

本発明により、両方のブレーキ装置が同時に力を与える作動過程において、ブレーキ・ピストンにより通過されたストローク（ｓ）、電動機の回転速度（ω）またはそれを用いて締付力（Ｆ）が評価可能なその他の変数が、電流値（ｉ）から決定されることが好ましい。

本発明により、締付過程の第１の作動過程において、電動式ブレーキ装置のみが作動されることが好ましい。特定の目標締付力（Ｆ_ｍ）に到達した後に、油圧ブレーキ装置が投入されることが好ましい。目標締付力は、基本的に、好ましくは電動機の最大締付力付近に存在する任意のしきい値であってもよい。駐車ブレーキの実際の締付力は、第１の作動過程において、モータ電流、回転速度および種々のモータ・パラメータから評価されることが好ましい。

電動式ブレーキ装置のみが作動している第１の作動過程の間に、締付力上昇の勾配（ｍ）が決定されることが好ましい。勾配（ｍ）を用いて、最終的に、目標ブレーキ力（Ｆ_ｍ）に到達した後に希望の全締付力が達成されるまで、ブレーキ・ピストンにより通過されるべき目標ストローク（ｓ_ｃｈ０）が計算可能である。

電流値（ｉ）を考慮して、ブレーキ・ピストンにより通過されたストローク（ｓ）が評価されることが好ましい。はじめに電流値から電動機の回転速度が評価され、これから通過されたストローク（ｓ）が計算される。代替態様として、通過されたストローク（ｓ）またはモータ回転速度（ω）が、好ましくはモータ軸上に装着されている増分伝送器により決定されてもよい。増分伝送器は、例えば磁気ベースで設計されていてもよい。この場合、例えばモータ軸上またはその他の各変速段上に配置されている磁気回転子により提供される交番磁界が、ホール素子により検出される。代替態様として、増分伝送器は光ベースで設計されていてもよい。この場合、モータ軸上が好ましいが他の各変速段上に装着されていてもよい、例えばバーコード・ディスクが、例えば光読取り素子により検出される。

実際に通過されたストロークおよび目標ストローク（ｓ_ｃｈ０）から差の値（Δｓ）が形成され且つ連続的に計算されることが好ましい。差の値が０に等しくない間、電流制御がさらに実行されることが好ましい。差の値が０であるとき直ちに、電動機および油圧ポンプが遮断されることが好ましい。

制御アルゴリズムは、制御装置上でソフトウェアとして実行されていることが好ましい。制御装置は、センサ装置、例えば電流／電圧センサに対する対応インタフェースと、並びに油圧ポンプに対する操作変数または外部制御器への信号を出力するための出口と、を有している。

本発明のその他の特徴がそれから得られ、本発明がその周辺においてそれに制限されていない実施例が、図面に示されている。

図１は、ブレーキの締付過程の間における駐車ブレーキの種々の作動変数の時間線図を示す。 図２は、ブレーキ・ピストンにより通過されるべき目標ストローク（ｓ_ｃｈ０）の概略計算ブロック図を示す。 図３は、モータ電流の概略電流制御ブロック図を示す。

図１は、ブレーキの締付過程の間における駐車ブレーキの種々の作動変数の時間線図を示す。締付過程は、本質的に４つの過程に分割可能である。

過程１の開始時に、締付希望が検出され且つ車輪ブレーキに装着されている電動機１が投入される。電動機１を投入したときに投入電流ピークが検出可能である。次に、その後の経過において、電動機１の電流ｉは、過程１の終了時にアイドル電流が設定されるまで低下する。電動機１の回転速度ωは、過程１において上昇し、即ち電動機１は加速される。過程１の終了時に、電動機１の回転速度ωはアイドル回転速度に到達する。電動機１の電圧ｕも同様に上昇する。過程１の終了時に、アイドル電圧が設定される。スピンドルの回転により、ナットは、車輪ブレーキのブレーキ・ピストンの方向に移動される。ナットはまだピストン底と接触していないので、締付力Ｆは０に等しい。この過程において、油圧ポンプ７の圧力Ｐも同様に０である。

過程２は、アイドル電流、アイドル電圧およびアイドル回転速度が設定されているアイドル過程である。この過程においては、ナットはまだピストン底と接触していないので、車輪ブレーキの締付力Ｆの値は０のままである。油圧ポンプ７の圧力Ｐもまた０に等しいままである。

過程３において、力の上昇が行われる。ナットはピストン底と接触し且つピストンはスピンドルの回転によりブレーキ・ディスクに対して圧着される。このとき電動機１の電流ｉは上昇する。この過程において、電動機１の電圧ｕは、電動機１の負荷に基づき、アイドル電圧のレベルから僅かに低下する。電動機１の回転速度ωも同様に締付力の上昇と共に低下する。所定の目標締付力Ｆ_ｍが達成される直前に、油圧ポンプ７が投入され、これにより、油圧Ｐは上昇される。目標締付力Ｆ_ｍは、例えば、電動機１の最大締付力付近に存在する値を有してもよい。

過程４は、目標締付力Ｆ_ｍの到達と共に開始する。この過程において、両方のブレーキ装置が作動し且つ電動機１は油圧ポンプ７により支援される。このとき、全締付力は、電動機１の部分と油圧ポンプ７の部分とから構成されている。過程４において、電動機１の電流ｉ_０は、ほぼ一定の値に制御される。油圧Ｐは、所定の全締付力が達成されるまでの間上昇する。その後に、電動機１および油圧ブレーキ装置のポンプ・モータは遮断される。それに続いて、油圧Ｐ、電流ｉ、電圧ｕおよび電動機１の回転速度ωは、０に低下する。このとき、全締付力Ｆ_ｇｅｓは保持される。

図２は、ブレーキ・ピストンにより通過されるべき目標ストロークｓ_ｃｈ０の概略計算ブロック図を示す。この場合、目標ストロークは、目標ブレーキ力Ｆ_ｍに到達した後に、特定の全締付力を達成するためにピストンによりさらに通過されるべきストロークである。

図示の実施例において、測定電流値ｉ（ブロック１）、電流ｉから評価された回転速度ω（ブロック２）、および、例えば実際モータ定数ｋ_Ｍおよびモータ抵抗Ｒ_Ｍのようなその他のモータ・パラメータＰａｒ（ブロック３）から、実際モータ・トルクが評価される。したがって、変速比並びに機械的連鎖の効率がわかっているとき、ステップ１３において瞬間締付力Ｆ_ｅｓｔが評価可能である。このために、適切な反復アルゴリズム４が設けられている。このアルゴリズム４は、さらに、ステップ１４において、ストロークｓに対する締付力Ｆの勾配ｍを計算する。

評価締付力が目標締付力Ｆ_ｍの値に到達したとき直ちに、ステップ１５において実際電流値ｉが記憶され、且つステップ１６において電流制御に対する目標値ｉ_０として出力される。目標締付力Ｆ_ｍに到達したとき、アルゴリズム５のステップ１６において、さらに実際勾配ｍ＝ｍ_０および実際締付力Ｆ_ｅｓｔ＝Ｆ_０＝Ｆ_ｍが記憶される。次に、ステップ１７および１８において、勾配ｍおよび希望の全締付力Ｆ_ｇｅｓから、希望の全締付力を達成するためにピストンがさらに通過しなければならない目標ストロークｓ_ｃｈ０が計算される。目標ストロークｓ_ｃｈ０は、ステップ１８において、計算式ｓ_ｃｈ０＝（Ｆ_ｇｅｓ−Ｆ_ｍ）／ｍから得られ、ここで、Ｆ_ｇｅｓは希望の全締付力、Ｆ_ｍは目標締付力、およびｍはピストンにより通過されたストロークｓに対する力の上昇の勾配である。

図３は、油圧ブレーキ装置のポンプ・モータが操作部として利用される、モータ電流の概略電流制御ブロック図を示す。油圧の変化により、駐車ブレーキの負荷をある程度軽減することが可能である。これにより、電動機１の駆動トルク、したがって電流消費は、ほぼ一定の値に保持可能である。

制御ブロックは接続点１１を含み、接続点１１において制御差（ｉ_０−ｉ）が形成される。この差は、制御器６（ポンプ・モータ制御）に供給され、制御器６は、制御アルゴリズムに応じてそれぞれ特定の操作変数を出力する。この例においては、油圧ポンプのポンプ・モータ７が制御の操作部を形成する。制御対象はさらにブレーキ・キャリパ８および電動機１を含む。これにより、油圧支援の大きさに応じてそれぞれ、電動機１の特定の電流が設定される。

さらに、ブロック９において、電流ｉから電動機１の回転速度ωが評価される。ここで、評価回転速度値を用いて、ブレーキ・ピストンにより通過されたストロークｓ_ｃｈが計算可能である（ブロック１０）。ブレーキ・ピストンにより通過されたストロークｓ_ｃｈが目標ストロークｓ_ｃｈ０に等しいとき、希望の全締付力が達成されている。これを検査するために、他の接続点１２において、実際ストロークおよび目標ストロークから差の値Δｓが連続的に計算される。差の値が０に等しくなったとき直ちに、電動機１およびポンプ・モータ７が自動的に遮断される。

電動式駐車ブレーキは、正常な機能のために必要な状況においてのみ、例えば、走行路面の勾配が特定の値、例えば１５％より大きいとき、または純粋に電動式の締付力の提供が電圧または温度の理由から単独では十分ではないとき、油圧により支援されることが好ましい。ドライバが車両内にとどまり且つ勾配が、例えば＜１５％である限り、油圧装置は投入されないことが好ましい。

しかしながら、電動式駐車ブレーキは、締付力が、車両を、例えば２０％以下の勾配において停止状態に保持するのに十分であるように設計されていてもよいであろう。この場合、油圧支援は、勾配が、例えば＞２０％であるとき、または例えば高温ブレーキ装置において締付力余裕が提供されるべきときにのみ投入されるであろう。

本発明は、本発明の具体的な形態により詳細に説明されてきたが、このような具体的な実施形態に制限されることはない。

Claims (11)

1. 締付力（Ｆ）が一部電動式ブレーキ装置（１）により且つ一部第２のブレーキ装置（６、７）により提供される、駐車ブレーキにより与えられる締付力（Ｆ）の設定方法において、
   締付過程の間に、両方のブレーキ装置（１；６、７）が同時に力を与える作動過程（過程４）において、前記電動式ブレーキ装置（１）の電流消費（ｉ）がほぼ一定の値に制御されること、および
   前記電動式ブレーキ装置の電流消費（ｉ）が、操作部として前記第２のブレーキ装置のアクチュエータを作動する制御装置により制御されること、
   を特徴とする駐車ブレーキにより与えられる締付力の設定方法。
2. 前記第２のブレーキ装置が、油圧式または空気式ブレーキ装置であることを特徴とする請求項１に記載の設定方法。
3. ブレーキ・ピストンにより通過されたストローク（ｓ）、駐車ブレーキの電動機の回転速度（ω）またはそれから前記締付力（Ｆ）が評価可能なその他の変数が、前記電流値（ｉ）から計算されることを特徴とする請求項１に記載の設定方法。
4. 前記締付過程の間に、第１の作動過程において前記電動式ブレーキ装置のみが作動され、前記締付力（Ｆ）がほぼ特定の目標締付力（Ｆ_ｍ）に到達したときに、前記油圧式ブレーキ装置が投入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設定方法。
5. 前記電動式ブレーキ装置のみが作動している作動過程において、ブレーキ・ピストンにより通過されたストローク（ｓ）に対する締付力（Ｆ）の上昇の勾配（ｍ）が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設定方法。
6. 前記電流値（ｉ）を考慮して、ブレーキ・ピストンにより通過されたストローク（ｓ）が計算されることを特徴とする請求項４に記載の設定方法。
7. 前記勾配（ｍ）を用いて、特定の目標ブレーキ力（Ｆ_ｍ）に到達した後に、希望の全締付力（Ｆ _ｇｅｓ ）を達成するために、ブレーキ・ピストンにより更に通過されるべき目標ストローク（ｓ_ｃｈ０）が、計算式ｓ _ｃｈ０ ＝（Ｆ _ｇｅｓ −Ｆ _ｍ ）／ｍから計算されることを特徴とする請求項５に記載の設定方法。
8. 前記ブレーキ・ピストンにより通過されるべきストローク（ｓ_ｃｈ０）およびブレーキ・ピストンにより既に通過されたストローク（ｓ_ｃｈ）から、差の値（Δｓ）が連続的に計算されることを特徴とする請求項６に記載の設定方法。
9. 前記差の値（Δｓ）が値０を有するまでの間、前記電動式ブレーキ装置の電流制御が実行されていることを特徴とする請求項７に記載の設定方法。
10. 駐車ブレーキにより与えられる締付力（Ｆ）を設定するための制御装置において、
    駐車ブレーキの電動機（１）を操作するための手段と、第２のブレーキ装置（６、７）のアクチュエータ（７）を操作するための手段と、電流制御を実行するための手段と、を有し、これらの手段を用いて、両方のブレーキ装置（１；６、７）が同時に力を与える作動過程（過程４）において、前記電動機（１）の電流消費（ｉ）がほぼ一定の値に制御可能であること、および
    前記電動式ブレーキ装置の電流消費（ｉ）が、操作部として前記第２のブレーキ装置のアクチュエータを作動する制御装置により制御されること、
    を特徴とする駐車ブレーキにより与えられる締付力を設定するための制御装置。
11. 請求項１ないし９のいずれかに記載の設定方法を実行するための手段をさらに含む、請求項１０に記載の制御装置。

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