JP5815177B2 - 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機能を実現するためのプログラム、およびそれを実行するための制御器 - 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が操作された場合、ブレーキパッドの支持体であるブレーキピストンがブレーキディスクに向かって軸線方向に変位される。電気機械的ブレーキ力の大きさは、ブレーキモータの給電により調節することができる。

さらに、電気機械式駐車ブレーキを液圧式車両ブレーキと連結することが既知であり、この場合、駐車ブレーキのブレーキピストンは液圧により付加的に加圧され、したがって調節すべき総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。クランプ力の液圧的部分は、必要に応じて、電気機械的部分に対して補足的に提供される。クランプ力を正確に調節するために、液圧により支援されるクランプ力ができるだけ正確にわかっている必要がある。

ドイツ国特許第１０３６１０４２号明細書

本発明の課題は、電気機械式ブレーキ装置を備える駐車ブレーキにおけるクランプ力を付加的に液圧的に支援し、簡単な手段により十分な精度で提供することである。

この課題は、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、電動アクチュエータを備え、電動アクチュエータを介して停止状態の車両を固定するためのクランプ力を発生可能である車両の電気機械式駐車ブレーキに関連する。電気機械式アクチュエータは、好ましくは電動モータであり、この電動モータの回転運動は、ブレーキパッドの支持体であるとともにブレーキディスクに向かって押し付けられるブレーキピストンの軸線方向の調節運動に変換される。しかしながら、基本的には、その他の電動アクチュエータ、例えば電磁式の操作部材も考慮される。

クランプ力は、基本的には少なくとも部分的に電気機械式アクチュエータによって供給される。必要に応じて、補足的に、クランプ力部分は、液圧式ブレーキ装置によって発生することもでき、液圧式ブレーキ装置の液圧によるブレーキ圧は、好ましくは同様にブレーキピストンに作用し、これにより、電気機械的クランプ力に対して支援的に作用する。したがって、液圧式ブレーキ装置が作動している場合、総クランプ力は、電気機械的部分と液圧的部分とにより構成される。

液圧式ブレーキ装置は、好ましくは、通常の液圧式車両ブレーキである。

電気機械的クランプ力を発生するための電動アクチュエータと、液圧的クランプ力を発生するための液圧式ブレーキ装置とを同時に操作した場合、これらのブレーキシステム間に相互作用が生じる。ブレーキピストンの前進運動により液圧体積のための空間が拡大され、これに伴い液圧による圧力が降下する。本発明に よれば、補足的に液圧によりクランプ力が支援される場合には、液圧式ブレーキ装置で発生されるべき支援圧力が発生され、この支援圧力は、スイッチオフ時点 の圧力に対して特注設計に応じた圧力値だけ高められている。スイッチフ時点で電動アクチュエータはスイッチオフされ、これにより、発生された総クランプ力は固定され、この場合、アクチュエータの操作部材は現在の位置でロックされるか、または、停止する。

液圧式ブレーキ装置によって調節すべき支援圧力を特注設計固有の圧力値だけ高めることにより、体積拡大によりブレーキディスクの方向にブレーキピストンが締め付けられる運動の際に生じる圧力降下が補正される。この場合、支援圧力を高める圧力値は、液圧式ブレーキ装置内に生じている絶対圧力レベルとは無関係に一定の値をとる。したがって、それぞれの駐車ブレーキ装置のために、ブレーキピストンが前進運動する場合に典型的に低減される分の圧力値をあらかじめ検出することが可能である。それぞれの駐車ブレーキにおける圧力降下は常に一定なので、実際に形成されている圧力レベルとは無関係に、適宜な圧力値を、液圧クランプ力部分を調節するスイッチオフ圧力に追加することによって考慮すること ができる。例えば、総クランプ力における所定の液圧クランプ力部分が要求され、液圧によるクランプ部分が液圧によるスイッチオフ圧力により決定される場合 には、液圧式ブレーキ装置によって発生される必要のある支援圧力を得るために、既知のスイッチオフ圧力に圧力値を加算することができる。

好ましい実施形態によれば、運転手のブレーキペダル操作によって加えられた液圧による一次圧力は、調節すべきスイッチオフ圧力から減算される。所望のスイッチオフ圧力を得るためには、一次圧力の値だけ減じられた支援圧力のみを発生するだけでよい。

液圧による支援圧力は、既に電気機械的クランプ力の発生前に提供または発生させることができる。支援圧力が既に電気機械式ブレーキ装置の作動前に調節された場合には、全体として圧力形成のためにより長い時間が提供され、これに伴い液圧ポンプ出力はより低く、騒音発生はより小さくなる。これに対して、電気機械式ブレーキ装置の作動後にはじめて液圧支援圧力が発生された場合、圧力発生のためにはより短い時間しか提供されず、これに伴いポンプ出力はより高く、騒音発生はより大きくなる。しかしながら、圧力発生は、電気機械式ブレーキ装置の無負荷段階または無負荷ストローク段階に行うことができ、これにより、総クランプ力を提供するための総所要時間は減じられる。

液圧による支援圧力を提供する場合に、例えば、モデルまたは測定精度に起因する圧力許容差をも考慮することが好ましい場合もある。支援圧力は、必要とされるスイッチオフ圧力が得られることを確保するために、圧力許容差の値だけ高められる。

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。

他の利点および好ましい実施形態が、以下の請求項、図面の説明および図面から明らかである。

電動ブレーキモータによってクランプ力を発生する車両のための電気機械式駐車ブレーキの断面図である。 駐車ブレーキの締付プロセスにおける電流、電圧およびモータ回転数、ならびに、液圧式ブレーキ装置により電気機械的クランプ力の発生前に提供される液圧の時間依存的経過を示すグラフである。 締付プロセスで電気機械式ブレーキ装置の無負荷ストローク段階ではじめて液圧が発生される場合を示す、図２に対応したグラフである。

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のところで定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。所望の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向かって押圧される。

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および図３には、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が締付プロセスに関して時間依存的に示されている。時点ｔ１では締付プロセスが始まり、この場合、電圧が印加され、回路が閉じられた状態でブレーキモータに電流が加えられる。時点ｔ２では、電圧Ｕおよびモータ回転数ｎが最大値に達する。時点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に当接し、クランプ力Ｆの増大に伴いブレーキディスクに向かって押圧される。時点ｔ４では、回路の開放により電動ブレーキモータがスイッチオフされ、さらなる経過でブレーキモータの回転数ｎはゼロに降下する。

時点ｔ３の力発生の段階と力上昇点とは一致する。力発生またはクランプ力Ｆの経過は、例えば、基本的には電気機械的クランプ力と同様の経過を示すブレーキモータの電流Ｉの経過に基づいて算出することができる。時点ｔ２とｔ３との間の無負荷段階の低いレベルから始まって、電流経過は時点ｔ３の始まりに急峻に上昇する。このような電流の上昇を検出し、力上昇点を決定するために使用することができる。しかしながら、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、電圧および回転数などの信号の任意の組み合わせからも決定することができる。

図２および図３には、さらに支援圧力ｐ_Ｕのための曲線経過が示されている。支援圧力ｐ_Ｕは、 電気機械的クランプ力に対して付加的に液圧的クランプ力をも発生するために液圧式ブレーキ装置によって発生され、液圧的クランプ力は電気機械的クランプ力 に加算され、総クランプ力が形成される。この場合、車両ブレーキによって液圧が調節され、この液圧は、ブレーキピストンの後面に作用し、電気機械的に調節 されたクランプ力を支援する。要求された所定の液圧クランプ力を得るために液圧式ブレーキ装置によって発生される必要のある支援圧力ｐ_Ｕは、
ｐ_Ｕ＝ｐ_{ｔ，ｏｆｆ}＋Δｐ＋ｐ_ｔｏｌ−ｐ_Ｖｏｒ
にしたがって、スイッチオフ圧力ｐ_{ｔ，ｏｆｆ}、圧力値Δｐおよび許容差圧力ｐ_ｔｏｌを加算して構成される。付加的に、運転手のブレーキペダル操作によって電動ブレーキモータの締付時点で加えられた液圧システム内の一次圧力ｐ_Ｖｏｒが考慮される。すなわち、支援圧力によって、一次圧力と、達成すべき絶対圧力レベルと、の間の差のみが発生される必要があるので、一次圧力ｐ_Ｖｏｒは減算される。スイッチオフ圧力ｐ_{ｔ，ｏｆｆ}は、電動ブレーキモータのスイッチオフ時点でブレーキピストンに作用する圧力であり、この圧力は液圧クランプ力と直接に対応する。Δｐは、締付けの際にブレーキピストンの前進運動およびこれに伴う体積拡大によって液圧システム内に生じる圧力降下を特徴づける一定の圧力値を示す。圧力降下Δｐは、それぞれの車両ブレーキのための圧力レベルとは無関係に常に一定であり、例えば、１０ｂａｒ〜２０ｂａｒの間の値範囲である。圧力許容差ｐ_ｔｏｌにより、モデル精度および測定精度を考慮することができる。

図２および図３に示した支援圧力ｐ_Ｕの経過は、スイッチオフ圧力ｐ_{ｔ，ｏｆｆ}にも対応する。図２に示すように、第１変化態様では、支援圧力ｐ_Ｕは既に電動ブレーキモータの作動前に調節されている。このために、支援圧力ｐ_Ｕは、電気機械式のブレーキシステムにおいて締付プロセスが始まる時点ｔ１の前に位置する時点ｔ０で、既に上昇する。支援圧力ｐ_Ｕは、既に時点ｔ１で得られ、電気機械式ブレーキシステムにおいて力発生が行われる時点ｔ３まで、保持される。時点ｔ４‐スイッチオフ時点‐まで、支援圧力ｐ_Ｕは降下し、このことは、ブレーキピストンの前進運動による体積拡大に起因する。時点ｔ３とｔ４との間の支援圧力ｐ_Ｕの経過における圧力降下は、圧力値Δｐに対応する。

図３に示す変化態様では、液圧式ブレーキ装置の支援圧力ｐ_Ｕは、時点ｔ２とｔ３との間の無負荷段階ではじめて発生される。時点ｔ２後に圧力発生は始まり、時点ｔ３の無負荷段階の終了前に、完全な支援圧力の達成と共に終了する。時点ｔ３とｔ４との間の力発生段階では、図２に示すように支援圧力ｐ_Ｕの圧力レベルは体積増大により再び低下する。時点ｔ４では、スイッチオフ圧力ｐ_{ｔ，ｏｆｆ}が得られる。

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
Ｉ…電流経過
Ｕ…電圧
ｎ…モータ回転数
Ｉ…電流
Ｆ…クランプ力

Claims (7)

1. コンピュータに、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機能を実現させるためのプログラムであって、
   前記クランプ力は、
   該クランプ力が、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るとともに液圧式ブレーキ装置によって必要に応じて補足的に発生され、
   液圧式ブレーキ装置が操作される場合に、前記電動アクチュエータ（３）によって変位されるブレーキピストン（６）において液圧が支援的に作用し、
   総クランプ力が、電気機械的クランプ力と液圧的クランプ力とにより構成されており、
   前記プログラムは、
   前記液圧的クランプ力が提供される場合に、前記液圧式ブレーキ装置が、前記電動アクチュエータ（３）のスイッチオフ時点におけるスイッチオフ圧力（ｐ_{ｔ，ｏｆｆ}）に液圧式ブレーキ装置内に生じている圧力とは無関係な一定の圧力値（Δｐ）を加えることによって、発生されるべき支援圧力（ｐ_Ｕ）を高める、プログラム。
2. 請求項１に記載のプログラムであって、
   前記液圧式ブレーキ装置が、調節すべき前記スイッチオフ圧力（ｐ_{ｔ，ｏｆｆ}）から、運転手のブレーキペダル操作によって加えられた液圧による一次圧力（Ｐ_ｖｏｒ）を減算するプログラム。
3. 請求項１または請求項２に記載のプログラムであって、
   既に前記電気機械的クランプ力の発生前に、前記液圧式ブレーキ装置が、液圧による前記支援圧力（ｐ_Ｕ）を提供するプログラム。
4. 請求項１または請求項２に記載のプログラムであって、
   前記液圧式ブレーキ装置が、前記電気機械式ブレーキ装置の作動後にはじめて、液圧による前記支援圧力（ｐ_Ｕ）を発生させる場合に、締付プロセスにおいて前記電気機械式ブレーキ装置の無負荷ストローク段階に、液圧による前記支援圧力（ｐ_Ｕ）を発生させるプログラム。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載のプログラムであって、
   液圧による前記支援圧力（ｐ_Ｕ）が提供される場合に、前記液圧式ブレーキ装置が、圧力許容差（Ｐ_ｔｏｌ）を前記スイッチオフ圧力（ｐ_{ｔ，ｏｆｆ}）に加算するプログラム。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載のプログラムを実行する制御器。
7. 請求項６に記載の制御器を備える車両の駐車ブレーキ。

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