JP5723459B2 - 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 - Google Patents

Description

本発明は、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号明細書により、電気機械式駐車ブレーキが既知であり、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、この電動ブレーキモータの回転運動がブレーキピストンの軸線方向の操作運動に変換される。ブレーキピストンは、ブレーキパッドの支持体であり、ブレーキパッドは、ブレーキディスクの端面に向かって押圧される。ブレーキモータの給電によって、クランプ力の大きさが調節される。

さらに、液圧式ブレーキ装置と協働し、ブレーキモータによって変位されたブレーキピストンが液圧式ブレーキ装置の圧力によって付加的に加圧される電気機械式駐車ブレーキが既知である。この場合、総クランプ力は、電動式に発生される部分と液圧式に発生される部分とから構成される。クランプ力が提供される場合に、必要な液圧液を発生させる液圧式ブレーキ装置のポンプモータに起因する騒音が発生することある。

ドイツ国特許第１０３６１０４２号明細書

本発明の課題は、簡単な手段によって、使用者にとって高い快適性を伴うように、電気機械式装置および補助ブレーキ装置を含む車両の駐車ブレーキにおいて必要なクランプ力を提供することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１に記載の特徴によって解決される。従属請求項には有利な実施形態が記載されている。

本発明による方法は、電気機械式ブレーキ装置と、接続可能なブレーキ装置と、を備える車両の駐車ブレーキ装置において使用される。駐車ブレーキの電気機械式ブレーキ装置は、電気機械的クランプ力を発生することができる電動式に操作可能なアクチュエータを含む。停止状態の車両を固定するために、電気機械式ブレーキ装置によってクランプ力が発生される。

例えば、必要な安全性をもって車両を固定するために電気機械的クランプ力では不十分な場合に、補足的に補助ブレーキ装置を接続することができる。補助ブレーキ装置が接続された場合にはクランプ力における電気機械的部分を減じることができるので、電気機械式ブレーキ装置に対する負荷を低減するために補助ブレーキ装置を接続することも可能である。

電動アクチュエータは、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がブレーキピストンの軸線方向の操作運動に変換される。ブレーキピストンは、ブレーキディスクの端面に向かって押圧されるブレーキパッドの支持体である。

しかしながら、基本的には電気機械的クランプ力を発生するための他の電動アクチュエータ、例えば電磁式の操作部材も可能である。

補助ブレーキ装置は、好ましくは液圧式ブレーキ装置として形成されており、この液圧式ブレーキ装置の液圧は、補足的な補助クランプ力を発生するために用いられる。例えば、電気機械式ブレーキ装置によって変位されるブレーキピストンは、液圧によって付加的に加圧され、これにより、総クランプ力は、電気機械的部分と液圧的部分とから構成される。

電気機械的クランプ力が発生される場合には、電動アクチュエータの特性変数が所定値に調節され、例えば、アクチュエータの電流などの電気的な特性変数の閉ループ制御が行われるか、または、アクチュエータによって発生された力の閉ループ制御が行われる。同時に、フィードバックループによる閉ループ制御なしに、むしろフィードバックなしの開ループ制御のみに基づいて、割り当てられた補助ブレーキ装置の状態変数に対して補助クランプ力が目標値に調節される。したがって、本発明による方法では、電気機械式ブレーキ装置のための閉ループ制御と補助ブレーキ装置のための開ループ制御とが協働する。これにより、一方では、電気機械的部分と補助ブレーキ装置部分とから構成された総クランプ力の十分に正確な調節が保障されている。電気機械式ブレーキ装置の閉ループ制御により、総クランプ力の正確な調節が可能となる。

他方では、補助クランプ力が調節される場合に補助ブレーキ装置のためにフィードバックループは不要なので、この方法は、補助ブレーキ装置の不規則な開ループ制御により簡単に実行し、実施することができる。開ループ制御の場合には補助ブレーキ装置の所定の規定された調節レベルのみが達成されればよく、このような調節レベルは、補助ブレーキ装置の揺れ動く状態変数、すなわち変化する状態変数なしに得ることができるので、さらに騒音発生が低減される。これに対して、閉ループ制御の場合には補助ブレーキ装置の常に変化する状態変数を考慮する必要があり、これには、音の高さが変化して不快に感じられる騒音を伴う。好ましくは、補助ブレーキ装置が液圧式ブレーキ装置、特に通常の車両ブレーキである場合にも、閉ループ制御の場合に所望の液圧を発生するために継続的に変化する回転数によって液圧式ブレーキ装置のポンプモータを調節する必要がある。これに対して、本発明による開ループ制御では、ポンプモータに所定の規定された回転数経過が付与され、これにより、回転数が持続的に変化することを回避できる。

別の利点は、電動アクチュエータのモータ電流のフィードバックによる揺動傾向の危険性が排除されていることである。これに対して、電動ブレーキモータおよびブレーキモータと協働する液圧式ブレーキ装置が閉ループ制御されるブレーキ装置では、このような揺動傾向が生じる場合がある。本発明による実施形態では、液圧ポンプのポンプ回転数は少なくともほぼ一定不変であり、構成部品および搭載電気系統に対する負荷が低減される。

有利な実施形態によれば、電気的特性変数として、アクチュエータに加えられる電流が電気機械式ブレーキ装置の側で調節される。所望の電気機械的クランプ力を得るためには、電動アクチュエータに所定の電流レベルが加えられる必要がある。付加的または代替的に、特に締付プロセスの別の段階では、アクチュエータによって発生されたクランプ力に対して閉ループ制御が行われる。

補助ブレーキ装置で発生される補助クランプ力は、好ましくは、電気機械式ブレーキ装置の締付プロセスで接続される。接続のトリガは、アクチュエータの状態変数が所定の値範囲に到達したことであってもよい。したがって、例えば、補助ブレーキ装置を接続するための基準として、電動アクチュエータに加えられた電流を使用することは有利である。電流が閾値を超過した場合、補助ブレーキ装置による支援が要求される。観察される状態変数のための値範囲は、固定的に設定してもよいし、システム変数、特に電気機械式ブレーキ装置および／または補助ブレーキ装置の状態変数として定めてもよい。

電動アクチュエータの電流の観察に対して付加的または代替的に、モータ回転数閾値を下回った場合にも補助支援を作動することができる。電気機械式ブレーキ装置における電動ブレーキモータの使用に関係したこのような場合には、補助的なクランプ力支援によって、ブレーキモータが過度に大きい負荷によって停止してしまう危険性を減じることができる。

所望の補助クランプ力の値への補助ブレーキ装置の開ループ制御を実施するために、クランプ力を決定する補助ブレーキ装置の状態変数が、関数または特性線として提供されている値に調節される。例えば、状態変数の目標値は、時間またはストロークに依存した経過として提供することができ、したがって、実際の時点または電気機械式アクチュエータが実際に進んだ操作ストロークに対して状態変数を適宜調節することができる。液圧式ブレーキ装置が補助ブレーキ装置である場合には、状態変数は、好ましくは液圧であり、液圧は、曲線経過にしたがって不規則に適宜な目標値に調節される。

補助ブレーキ装置の状態変数のための曲線経過を決定するパラメータは、固定的に設定してもよいし、その他の状態変数または特性変数の関数として定めてもよく、特に電動アクチュエータの状態変数または特性変数に依存していてもよい。補助ブレーキ装置の状態変数のための目標値の曲線経過は、例えば、所定の最大値まで上昇するランプ（傾斜路）として形成される。ランプの勾配および最大値は、固定的に設定されたパラメータまたは作動中の駐車ブレーキの他の変数に依存して規定されたパラメータである。したがって、例えば、電動アクチュエータおよび／または補助ブレーキ装置の機能故障または欠陥が生じた場合には、曲線経過を決定するパラメータを調整することが可能である。例えば、電気機械式ブレーキ装置の電動アクチュエータであるブレーキモータが出力低下によって必要とされるクランプ力を供給できない場合、補助ブレーキ装置のための目標曲線を調整することによって、特に、ランプ状の上昇の勾配を高め、および／または、最大値を高めることによって、出力低下を補正することができる。補助ブレーキ装置に欠陥が生じた場合にも、例えば、液圧式ブレーキ装置として構成した場合において、液圧システム内に空気が生じたときにパラメータを目標特性線に適合させることにより、出力低下の少なくとも部分的な補正を達成することができる。

本発明による方法は、駐車ブレーキ装置の構成部品であってもよい車両の閉ループ制御器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示されている。

電動ブレーキモータによりクランプ力を発生する車両用電気機械式ブレーキ装置の断面図である。 駐車ブレーキの締付プロセスにおける電流、電圧、モータ回転数、液圧および総クランプ力の時間依存的経過を示すグラフである。 電圧の関数として電流閾値の経過を示すグラフである。 時間の関数として液圧装置のための目標圧力の経過を示すグラフである。 駐車ブレーキを調節するための方法の実施に際する個々の方法ステップを示すフロー図である。

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、ブレーキキャリパ２を含み、ブレーキキャリパ２は、ブレーキディスク１０を覆う把持部９を備える。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に向かって押圧される。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、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向かって押圧される。

必要に応じて液圧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は、ブレーキの締付プロセスにおける駐車ブレーキの異なった作動変数の時間経過を示す。締付プロセスは、実質的に４つの段階に区分することができる。

段階Ｉが開始される時点ｔ１では締付要求が検出され、電動ブレーキモータ３がスイッチオンされる。ブレーキモータ３がスイッチオンされた場合、スイッチオン‐電流ピークが検出可能である。次いでブレーキモータの電流Ｉは、さらなる経過で、段階Ｉが終了される時点ｔ２で無負荷電流が設定されるまで降下する。ブレーキモータの回転数ｎは、段階Ｉで上昇し、ブレーキモータは加速される。段階Ｉが終了される時点ｔ２では、ブレーキモータの回転数ｎは無負荷回転数に達する。ブレーキモータの電圧Ｕは、同様に上昇し、段階Ｉの終了時に無負荷電圧が設定される。スピンドルの回転によって、ナットすなわちスピンドル構成部材は、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部に接触していないので、クランプ力Ｆは、さしあたりまだゼロに等しい。液圧式ブレーキ装置の液圧ポンプの圧力ｐは、この段階では同様にゼロである。

時点ｔ２とｔ３との間の段階ＩＩは、無負荷電流、無負荷電圧および無負荷回転数が設定される無負荷段階を示す。ナットはピストン底部とまだ接触していないので、車輪ブレーキのクランプ力は、この段階でも引き続きゼロである。液圧式ブレーキ装置の圧力ｐも引き続きゼロに等しい。

段階ＩＩＩでは、時点ｔ３とｔ４との間で力が発生される。ナットはピストン底部に接触し、ピストンは、スピンドルの回転によってブレーキディスクに向かって押圧される。この場合にブレーキモータの電流Ｉは上昇する。ブレーキモータの電圧Ｕは、ブレーキモータの負荷が無負荷電圧のレベルであることにより、この段階でわずかに降下する。クランプ力の増大に伴いブレーキモータの回転数ｎも同様に降下する。所定の目標クランプ力が達成される直前に液圧式ブレーキ装置の液圧ポンプが接続され、液圧ｐが発生される。目標クランプ力は、例えば、ブレーキモータの最大クランプ力に近い値を有する。

時点ｔ４と時点ｔ５との間の段階ＩＶは、目標クランプ力の達成と共に始まる。この段階では、２つのブレーキシステムが作動しており、電動式ブレーキ装置は、液圧式ブレーキ装置によって支援される。この場合、総クランプ力Ｆは、電動ブレーキモータによる部分と液圧式ブレーキ装置による部分とから構成される。電動モータの電流Ｉは、段階ＩＶで最大電流に制限される。液圧ｐは、所定の総クランプ力が得られるまで上昇する。その後、ブレーキモータおよび液圧式ブレーキ装置のポンプモータはスイッチオフされる。これにより、液圧ｐ、ブレーキモータの電流Ｉ、電圧Ｕおよび回転数ｎはゼロに降下する。この場合、総クランプ力Ｆは保持される。

液圧式ブレーキ装置は、段階ＩＶでようやく作動され、時点ｔ４で液圧ｐの発生が開始され、液圧ｐは、段階ＩＶの終了時すなわち時点ｔ５で最大値に達する。

しかしながら、液圧式ブレーキ装置による圧力支援の時点は、段階ＩＶが始まる時点ｔ４に必ずしも連結されていない。好ましくは、液圧支援の時点は、電動ブレーキモータの特性変数、特にブレーキモータの電流の関数として規定される。このような目的で、ブレーキモータの電流Ｉが、関連付けられた閾値Ｉ_ｌｉｍを超過したか否かが確認される。超過したことが確認された場合には液圧による圧力支援が開始される。

図３に示すように、電流閾値ｌ_ｌｉｍは、電圧Ｕの関数として設定することができる。したがって、閾値ｌ_ｌｉｍは、一定不変の値ではなく、モータ電圧Ｕに依存して適応調整される。図３に示す関数経過は、所定の電圧値で最大値に達するランプとして形成されている。電流閾値ｌ_ｌｉｍの適応調整により、段階ＩＶの開始をブレーキモータの作動条件に適合させることができる。最大可能モータ電流がモータ電圧に比例して降下し、これにより、駐車ブレーキの最大可能モータトルクも低減された程度にしか提供されていないので、閾値の適応調整が必要となる。

しかしながら、基本的には、電流閾値ｌ_ｌｉｍを固定された一定不変の値として設定することも可能である。

図４には、液圧ｐの圧力経過が時間の関数として示されている。圧力経過は、液圧式ブレーキ装置を調節するための目標曲線として規定される。調節は、フィードバックループなしに開ループ制御でのみ行われる。すなわち、電動ブレーキモータの特性変数のみが目標値に調節される。ブレーキモータの閉ループ制御は、段階ＩＩＩにおいて電流に対して行われる。これに対して段階ＩＶでは、ブレーキモータによって発生された力が、進んだストロークおよびブレーキキャリパの剛性に対して調節される。

図４に示すように、圧力ｐの目標曲線は、ｐ_ｍａｘで最大値に達する勾配ｄｐ／ｄｔを備えるランプとして構成されている。勾配ｄｐ／ｄｔおよび最大値ｐ_ｍａｘは、固定的に設定されているか、電気機械式ブレーキ装置および／または液圧式ブレーキ装置の状態変数または特性変数の関数として決定されたパラメータである。例えば、電気機械式ブレーキ装置に出力損失が生じた場合には、目標曲線ｐの経過においてより高い勾配およびより高い最大値を選択してもよい。

図５には、駐車ブレーキで総ブレーキ力を調節するための個々の方法ステップのフロー図が示されている。フロー図は、第１方法ステップ２０にしたがって力上昇段階ＩＩＩで開始される。ステップ２１では目標クランプ力として、３０％の傾斜を備える斜面で車両を固定することのできるクランプ力が定められる。

さらなる方法ステップ２２および２３は、力上昇段階ＩＩＩに対応している。ステップ２２では、液圧クランプ力支援を開始するための開始基準が検出される。このためには、図３に示した関係で電流閾値ｌ_ｌｉｍが決定される。次の方法ステップ２３では、実際のモータ電流Ｉが電流閾値ｌ_ｌｉｍを超過したか否かが確認される。超過したことが確認されない場合には、「いいえ」の分岐（Ｎ）に続いて再び戻り、規則的な間隔をおいて、モータ電流Ｉが割り当てられた電流閾値ｌ_ｌｉｍを超過したか否かが新たに確認される。

電流Ｉが閾値ｌ_ｌｉｍよりも大きい場合には、「はい」の分岐（Ｙ）に続いて次の方法ステップ２４に進み、方法ステップ２４は、これに続く方法ステップ２５と同様に段階ＩＶ（図２）に割り当てられている。方法ステップ２４では、図４のグラフに示した開ループ制御された圧力ランプが始まり、この場合、図４に示す所定のランプ関数にしたがって液圧式ブレーキ装置の液圧が増大される。次のステップ２５では、電動機による部分と液圧による部分とから構成される総クランプ力が達成されたか否かが確認される。総クランプ力が達成されていない場合には、「いいえ」の分岐にしたがって、再び確認に戻り、規則的な間隔をおいて確認が新たに開始される。これに対して、総クランプ力が達成された場合には、「はい」の分岐にしたがって、次の方法ステップ２６に進み、この方法ステップ２６において駐車ブレーキにおける締付プロセスが終了する。方法ステップ２６では時点ｔ５（図２）に到達する。

１…電気機械式駐車ブレーキ
２…ブレーキキャリパ
３…電動ブレーキモータ
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
ｎ…回転数
Ｕ…電圧
ｐ…液圧
Ｆ…総クランプ力

Claims (14)

1. 電気機械的クランプ力を発生させるための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と、補助クランプ力を発生するために補足的に有効化される補助ブレーキ装置と、を備える駐車ブレーキ（１）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、
   前記電気機械的クランプ力を決定する前記電動アクチュエータ（３）の特性変数をフィードバックによる閉ループ制御によって所定値に調節することで、前記駐車ブレーキ（１）によって加えられるクランプ力を増加させる第１クランプ力増加段階（III）と、
   前記第１クランプ力増加段階（III）の後に、前記電気機械的クランプ力を決定する前記電動アクチュエータ（３）の特性変数を、フィードバックによる閉ループ制御によって所定値に調節するとともに、前記補助クランプ力を決定する前記補助ブレーキ装置の状態変数を、フィードバックによる閉ループ制御なしに目標値に調節することで、前記駐車ブレーキ（１）によって加えられるクランプ力を増加させる第２クランプ力増加段階（ＩＶ）と、を有する、
   駐車ブレーキ（１）によって加えられるクランプ力を調節するための方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記電動アクチュエータ（３）に加えられる電流を調節する、方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の方法であって、
   前記特性変数として、前記電動アクチュエータ（３）によって発生されたクランプ力を調節する、方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の方法であって、
   前記電動アクチュエータ（３）の特性変数が所定範囲外である場合に、前記補助ブレーキ装置の前記補助クランプ力を有効化する、方法。
5. 請求項４に記載の方法であって、
   前記電動アクチュエータ（３）の閉ループ制御すべき特性変数または該特性変数に相関する変数が閾値を超過した場合に、前記補助ブレーキ装置の前記補助クランプ力を有効化する、方法。
6. 請求項１ないし請求項５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の状態変数を時間依存的曲線として提供し、各時点に対応した状態変数の値を設定する、方法。
7. 請求項６に記載の方法であって、
   前記曲線を決定するパラメータを固定的に設定する、方法。
8. 請求項６に記載の方法であって、
   前記曲線を決定するパラメータを、前記電動アクチュエータ（３）のパラメータまたは特性変数の関数として決定する、方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、
   前記電動アクチュエータ（３）または前記補助ブレーキ装置の機能故障または欠陥が生じた場合に、前記曲線を決定するパラメータを調整する、方法。
10. 請求項１ないし請求項９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の状態変数は、最大値に達するまでランプ状の上昇を示す、方法。
11. 請求項１ないし請求項１０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は、液圧車両ブレーキであり、
    前記状態変数は、液圧である、方法。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の方法であって、
    前記電気機械式ブレーキ装置の前記電動アクチュエータ（３）を電動ブレーキモータ（３）として構成し、
    電流（Ｉ）に対して前記電動ブレーキモータ（３）の回転数（ｎ）を閉ループ制御する、方法。
13. 請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の方法を実施するための、制御器。
14. 請求項１３に記載の制御器を備える、車両の駐車ブレーキ。

Images