JP6833041B2 - 電子的にスリップコントロール可能な車両ブレーキ装置内のブレーキ力を増幅させるための方法および電子的にスリップコントロール可能な車両ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子的にスリップコントロール可能な車両ブレーキ装置内のブレーキ力を増幅させるための方法および電子的にスリップコントロール可能な車両ブレーキ装置に関するものである。

電子的にスリップコントロール可能な車両ブレーキ装置は、従来技術から十分に知られている。すなわち電子的にスリップコントロール可能な車両ブレーキ装置は、ＡＢＳブレーキ装置、ＡＳＲブレーキ装置、またはＥＳＰブレーキ装置ともさまざまに呼ばれる。これに関連して、たとえば特許文献１の開示内容を指摘しておく。

この公知のスリップコントロール可能な車両ブレーキ装置の基本的構成は以下で説明する本発明の基礎になっているものであり、それ故完全を期すために図３に示されている。

スリップコントロール可能な車両ブレーキ装置は、たとえば通常のブレーキペダルの形態で操作機構８０を備えており、ブレーキペダルを介してドライバーは必要時にその制動要望を設定する。操作機構８０は本例では空気圧式ブレーキ倍力機構８２と連結され、該空気圧式ブレーキ倍力機構は、ドライバーによってもたらされた操作力を空気圧の支援により増幅させ、よって制動快適性を高める。空気圧式ブレーキ倍力機構以外では、液圧式ブレーキ倍力機構または電気機械式ブレーキ倍力機構が公知である。特に後者は、電子的に起動可能な適当なアクチュエータを使用するので、ドライバーの操作とは独立に起動させることができる。

引用した前記従来技術の場合、車両ブレーキ装置のブレーキ倍力機構８２はブレーキマスタシリンダ８４に作用する。このため、ブレーキマスタシリンダは、圧力室を画成する少なくとも１つのシリンダピストンを備え（図示せず）、該シリンダピストンは圧力室内での変位によってブレーキ圧を発生させる。ブレーキマスタシリンダ８４には複数の車輪ブレーキ８６が接続され、これによって車輪ブレーキはブレーキマスタシリンダ８４のブレーキ圧の作用を受け、最終的にそれぞれに付設の車両の車輪を制動する。

ブレーキマスタシリンダ８４と車輪ブレーキ８６との間には、電子式スリップコントロール機構９２が接続されている。電子式スリップコントロール機構は電子的に起動可能な構成要素、とりわけ駆動可能な圧力発生器８８と、車輪ブレーキのブレーキ圧を変調させる制御弁とを含んでいる。これらの構成要素の起動は、車輪ブレーキ８６のブレーキ圧を、付設の車輪に支配的なスリップ状態に適合させる電子制御器９０によって行われる。スリップ状態はたとえば車輪に設けた回転数センサによって検知され、回転数センサはその信号を電子制御器９０に供給する。電子制御器９０はこの入力信号を評価して起動信号を発生させ、これによってスリップコントロール機構９２の上述した構成要素を再起動させる。スリップコントロール機構９２は、ドライバーおよび／またはブレーキ倍力機構によってもたらされたブレーキ圧を車輪ごとに付設の車輪ブレーキ８６へ配分する。

この点は別として、従来技術によるスリップコントロール機構９２はアクティブであってもよく、すなわちドライバーとは独立にブレーキ圧を発生させて車輪ごとにそれぞれの車輪ブレーキ８６へ配分させてもよい。

このように装備された車両ブレーキ装置において、ブレーキ倍力機構が障害のために故障した場合には、ブレーキ力の増幅はスリップコントロール機構によって受け継がれ、または補償することができる。これが可能であるのは、ブレーキ倍力機構の故障またはブレーキ力の増幅停止にもかかわらず、ドライバーがブレーキペダルを操作することによってブレーキマスタシリンダ内にブレーキ圧を不変に発生させることができるからである。このブレーキ圧はドライバーの制動要望に比例しており、電子制御器によって入力量として検知可能である。この入力量から電子制御器はスリップコントロール機構の圧力発生器に対する起動信号を求め、これに対応して、圧力発生器はドライバーによって発生させたブレーキ圧に比べて高いブレーキ圧を提供する。ブレーキ圧とブレーキ力とは互いに比例しあっている。

しかしながら、スリップコントロール機構によるブレーキ力の増幅には欠点がある。ブレーキマスタシリンダの圧力室内のブレーキ圧は制御変量として使用されるので、ブレーキ力の支援は、ドライバーがブレーキマスタシリンダ内にブレーキ圧を発生させた時に初めて行うことができる。ただし、アクティブなブレーキ倍力機構なしでは、このためにドライバーが必要とする力はブレーキ力増幅によるよりも当然著しく高くなる。したがって、制動作用を達成するには非常に大きな初期力が必要であり、対応的に制動快適性が少なくなる。

さらに、種々の障害による圧力信号の変動により、液圧によるブレーキ力増幅は、マスタシリンダ圧力の限界値を越えたときに初めてスリップコントロール機構によって作動させることができる。この限界値は、該限界値を越えるにはドライバーがいかなる場合もブレーキペダルを操作しなければならないように設計されている。このようにして、ドライバーの側で制動意図がない限りはいかなる場合もスリップコントロール機構によって圧力が発生されないよう保証される。したがって、液圧によってブレーキ力の増幅を作動させるために、ドライバーは、操作ユニットの操作の妨げになるあらゆる機械的力に打ち勝たなければならず、加えてこのために、限界値の大きさのブレーキ圧を発生させるための力をもたらさなければならない。

最後に指摘しておきたいことは、従来技術からさらに電子スイッチ機構が知られていることである。電子スイッチ機構は、ドライバーによってもたらされる操作力および／または操作機構の操作距離に依存して、更なる処理のためにスリップコントロール機構の電子制御器に供給することができる２値信号を発生させる。この場合、この種のスイッチ機構は、ブレーキ倍力機構を使用できることとは関係なく信号を発生するように実施されていてよい。２値のスイッチ機構は、たとえばある特定の印加操作力または操作距離を起点として、存在する信号を０から１へ、または逆に１から０へ設定するように機能し、その際信号値の交替は跳躍関数として形成されている。

独国特許出願公開第１０２００５０３５５９５号明細書

請求項１の構成要件による方法は、上述した従来技術に比べて、スリップコントロール機構の液圧による増幅を作動させるために初期力が小さくて済むという利点と、その結果、特にブレーキ倍力機構に障害が発生したために本方法を実施する場合に、ドライバーに提供されるペダル感覚が改善されているという利点とを有している。提案された本方法は、少なくとも部分的に、どちらにせよ既存のセンサ信号を利用し、電子制御器内で実施され、著しい構造的付加コストを生じさせない。

本発明は、すでに述べたように、提供される入力信号からブレーキ圧に対する目標値を発生させ、次にこのブレーキ圧を、スリップコントロール機構の圧力発生器を対応的に電子的に起動させることによって調整する方法に向けられている。提案された本方法のために、ドライバーの制動要望を示す第１の入力信号と、ドライバーによって発生したブレーキマスタシリンダの圧力室内でのブレーキ圧を表す第２の入力信号とを電子制御器内で検知して、更なる処理により複数の評価信号を形成し、次にこれらの評価信号を互いに加算して合計値を形成させる。合計値は、圧力発生器のための対応する起動信号へ変換されるブレーキ圧目標値に対応している。

本発明の利点および有利な発展形態は、従属項または以下の説明から明らかである。

本発明の一実施形態が図面に図示されており、以下の説明で詳細に述べる。
フローチャートを用いて本発明による方法を示している。 全部で３つのグラフ２ａないし２ｃを用いて、どのようにして、複数の入力信号を電子制御器によって互いに結び付けてブレーキ圧目標値を形成させ、該ブレーキ圧目標値から最終的に電子制御器が電子式スリップコントロール機構の圧力発生器を起動させるための起動信号を発生させるかを示している。グラフ２ａないし２ｃは、それぞれ時間的に同期して互いに受信される複数の信号推移を時間に関し示したものである。 すでに述べたように本発明の基礎を成しているスリップコントロール可能な車両ブレーキ装置の基本構成を示している。

以下に説明する方法は、少なくとも操作機構８０と、ブレーキ倍力機構８２と、ブレーキマスタシリンダ８４と、スリップコントロール機構９２と、ブレーキ圧を作用可能な車輪ブレーキ８６とを備えた、冒頭で述べて図３に示したような車両ブレーキ装置で使用される。

図１を用いて説明する、本発明の基礎を成している方法は、コンピュータプログラムの複数のプログラムステップの形態で、車両ブレーキ装置の、スリップコントロール機構９２に付設されている電子制御器９０内にファイルされている。この方法の開始またはスタートおよび終了は、図１において記号ＳおよびＥで示されている。

本方法のスタート後の第１のステップ１０は、ブレーキ倍力機構の障害またはブレーキ倍力機構の欠陥に関する車両ブレーキ装置のチェックにある。

このチェックは、たとえば、ブレーキ倍力機構をドライバーによってもたらされた操作力で作用可能にする該ブレーキ倍力機構の入力手段が、この操作力を増幅させるブレーキ倍力機構の増幅要素に対し相対運動を実施しているかどうかを確認することによって行うことができる。空気圧式ブレーキ倍力機構においては、入力手段とはたとえばブレーキペダルと連結されている操作棒であり、増幅要素とは負圧を作用可能で操作棒と連結されているダイヤフラムである。

ブレーキ倍力機構の入力手段と増幅要素とは、障害のない作動において一緒に移動しあい、或いは、互いに相対運動を実施しない。すなわちブレーキ倍力機構の操作時にこのような相対運動または距離差が生じれば、この距離差からブレーキ倍力機構に障害または欠陥があることを推定することができる。

この距離差は、たとえば、一方では入力手段の運動を、他方では増幅要素の運動を少なくとも間接的に検知する複数の距離センサの信号を電子的に評価することによって確認可能である。電子的にスリップコントロール可能な車両ブレーキ装置は、少なくとも操作機構に関しては、ドライバーの制動要望を検知するためにそもそもこのような距離センサを備えている。ブレーキ倍力機構の増幅要素は欠陥がある場合には駆動されていないので、確認された距離差とドライバーの制動要望との間に比例関係がある。

ブレーキ倍力機構の動作信頼性チェックから障害がないことが明らかになれば、本方法を矢印１１に従って終了し、後の時点で新たに実施する。

しかし、ブレーキ倍力機構に作動障害があると認識された場合には、次の第２のステップ１２で、ドライバー側で実際に制動要望があるかどうかをチェックする。この処置は、ドライバーの制動要望が全くないにもかかわらず、スリップコントロール機構によってブレーキ力の増幅が行われるのを阻止するために必要である。

たとえば、もしドライバーが操作機構に及ぼした距離または力に対し固定可能な最小値を越えていれば、制動要望があると推定する。これは、従来技術から公知のスイッチ機構または距離センサを用いて実施することができる。この種のセンサの信号は電子制御器内で比較的簡単に評価することができる。

最小値を越えていなければ、本方法は、矢印１３で示したように、同様に中断して後の時点で最初から新たにスタートさせる。

最小値を越えていれば、ブレーキ倍力機構に機能障害があり、ドライバーが制動要望を示したと確認する。

この場合の目標は、ドライバーがブレーキ倍力機構の障害、および／または、標準作動に比べて明らかに異なっている車両ブレーキ装置の操作制約を感知することなく、スリップコントロール機構の対応的な起動によって制動要望をあるブレーキ圧に置換することである。

このため、提案する方法は２つの並行な方法ブランチに分割している。両方法ブランチにおいては、ステップ１４と１６で、互いに独立な種類および態様で電子制御器によって２つの評価信号を生じさせ、これらの評価信号から、次のステップ１８で、ブレーキ圧目標値を表す１つの和信号を求める。

図１で左側の方法ブランチのステップ１４の基礎になっているのは、ドライバーの制動要望を表す入力信号３０（図２ａ）である。この入力信号は、ドライバーが操作機構に作用を及ぼすことで操作力または操作距離の最小値を上回ったとき、または、下回ったときに、直ちに跳躍関数において第１の信号値０から第２の信号値１へ変化する２値信号である。第１の信号値変化に伴い、第１の目標ブレーキ圧推移を表す第１の評価信号が電子制御器によって確定される。この目標ブレーキ圧推移は、調整すべき第１の目標ブレーキ圧３４の大きさと、この第１の目標ブレーキ圧３４に到達するまでの圧力増大３６の推移と、元のブレーキ圧４０へ戻るまでの圧力減少３８の推移とを介して定義される。圧力増大３６は、信号値０から信号値１への変化を開始し、他方圧力減少３８は、制動要望を表す２値入力信号が信号値１から信号値０へ変化して戻る時点で導入される。圧力増大３６と圧力減少３８とは同じ勾配または異なる勾配を有していてよい。本実施形態では、それぞれの勾配は一定であるが、しかし可変勾配も原理的には同様に考えられる。

これに対し、第２の、すなわち右側に示した方法ブランチの基礎になっているのは、ドライバーの操作によってブレーキマスタシリンダ８４（図１）内に生じた、第２の入力信号５０（図２ｂ）としてのブレーキ圧である。発生したこのブレーキ圧は、電子制御器内にファイルされている増幅関数に対応して、ブレーキマスタシリンダのブレーキ圧に対し増圧させた第２の目標ブレーキ圧の形態で第２の評価信号５２へ換算される。

ステップ１４および１６に続くステップ１８で、電子制御器によって求められた両評価信号３２，５２を数学的に加算して和信号６０を形成させる。和信号６０は目標ブレーキ圧推移に対応しており、次に該目標ブレーキ圧推移を電子起動信号に変換させる。この起動信号により、最終的に圧力発生器８８またはその駆動部が起動される。

その後、スリップコントロール機構９２は対応する目標ブレーキ圧を車輪ブレーキ８６に提供する。この目標ブレーキ圧は、理想的には少なくともほぼ、ブレーキ倍力機構の動作に信頼性がある場合にドライバーの操作によって発生されたブレーキ圧に対応している。ドライバーによってもたらされるべき操作力およびドライバーによって感知可能なペダル反作用も、車両ブレーキ装置の作動に障害がない場合の対応する大きさと感知できるほどにはほとんど異なっていない。

上述の方法は、ステップ２０を実施した後に終了し、矢印２１を用いて示したように、任意の後の時点で新たにスタートさせることができる。

図２は、上述した方法を全部で３つのグラフ２ａ−２ｃを用いて説明する図である。グラフ２ａ−２ｃに示した信号推移は、それぞれ、電子制御器９０によって検知した入力信号と、これら入力信号から前述の方法に対応して発生させた評価信号と、これら評価信号から求めた和信号とを再現している。なお、これらの信号推移はそれぞれ時間に関してプロットされているとともに、互いに時間同期してプロットされている。

グラフ２ａは、ステップ１４で求めた第１の評価信号３２の信号推移を説明する図で、他方グラフ２ｂはステップ１６にしたがって求めた第２の評価信号５２の信号推移を示している。グラフ２ｃは、両評価信号３２，５２から発生させた和信号６０の信号推移を再現している。

グラフ２ａには、２値入力信号３０を用いて、ドライバーのドライバー制動要望が存在していることが示されている。この入力信号３０は、時点ｔ１で、跳躍関数において信号値０から信号値１へ変化し、第２の時点ｔ２で信号値１から信号値０へ戻るように変化する。

時点ｔ１で、ドライバーは最小操作力または最小操作距離を越えてしまっており、したがって制動要望があるとの合図を送っている。他方ドライバーは、車両ブレーキ装置を操作することで時点ｔ２で最小操作力または最小操作距離を下回り、したがって制動要望を終了させ、または、撤回している。

スリップコントロール機構の電子制御器９０は、入力信号３０に、該電子制御器内にファイルされている第１の評価信号３２を割り当てる。この評価信号３２は時間に関する圧力特性曲線に対応しており、該圧力特性曲線の推移は、目標ブレーキ圧３４と、該目標ブレーキ圧３４に到達するまでの圧力増大３６と、該目標ブレーキ圧３４から元のブレーキ圧４０までの圧力減少３８とによって定義されている。列挙したすべての量は車両ごとに設定可能であり、且つ電子制御器９０内に記憶可能である。圧力増大３６は時点ｔ１で始まり、すなわち操作機構操作時のドライバーによる最小操作力または最小操作距離の超過を開始し、他方ブレーキ圧減少３８は時点ｔ２で始まり、すなわち操作機構８０の操作の撤回によってドライバーの最小操作力または最小操作距離を下回ったときに始まる。

グラフ２ｂでは、ドライバーが車両ブレーキ装置を操作している間のブレーキマスタシリンダ８４の圧力室内でのブレーキ圧推移が入力量５０として把握される。ブレーキマスタシリンダ８４内でのブレーキ圧上昇は時点ｔ３で始まる。時点ｔ１とｔ３との間にタイムラグが存在するならば、これは、とりわけ、車両ブレーキ装置の操作開始時に克服すべき機械的フリートラベルによるものである。このフリートラベルの範囲内では、操作機構の操作をしてもブレーキマスタシリンダ８４の圧力室内でのシリンダピストンの変位は生じず、その結果ブレーキ圧の変化も起こらない。フリートラベルがあればとりわけ制動過程のブレーキコントロールを改善させ、さらに車両製造者が望む車両ブレーキ装置のブレーキ操作特性の調整を可能にさせる。

ブレーキマスタシリンダ８４の圧力室内でのブレーキ圧の減少は、時点ｔ４で始まる。この時点ｔ４は、時間軸上で時点ｔ２の手前にある。これは、ドライバーがこの時点ｔ４でブレーキペダルまたは操作機構８０を依然として操作はしたが、最終的に最小操作力または最小操作距離を下回る前にすでにドライバーの操作力が減少してしまっていたからである。

入力信号５０は、電子制御器内にファイルされている増幅関数を用いて増幅させる。図によれば、図示した増幅関数は平坦増幅であるが、これは強制的なものではない。このように増幅させた信号は第２の評価信号５２を生じさせる。

第３のグラフ２ｃは、両評価信号３２と５２から発生させた和信号６０の推移を示している。和信号は、スリップコントロール機構の電子制御器９０内で第１の評価信号３２と第２の評価信号５２とを数学的に加算することによって生じさせたものである。和信号６０の推移は、ステップ２０により電子制御器９０内で電子起動信号に変換されるブレーキ圧目標値に対応しており、最終的に該ブレーキ圧目標値により、車両ブレーキ装置の圧力発生器８８の起動可能な駆動部が起動される。これに対応して、圧力発生器は、圧力推移が和信号６０の推移に十分対応しているブレーキ圧を発生させる。グラフ２ａと２ｂの入力信号に対応してグラフ２ｃに図示した入力信号３０と５０は、単に理解をより容易にするためにもう一度図示したものである。

もちろん、本発明の基本思想を逸脱しなければ、上述した実施形態の変更および補完が考えられる。

３０ 第１の入力信号
３２ 第１の評価信号
３４ ブレーキ圧目標値
３６ 圧力増大
３８ 圧力減少
４０ 元のブレーキ圧
５０ 第２の入力信号
５２ 第２の評価信号
６０ 和信号
８０ 操作機構
８２ ブレーキ倍力機構
８４ ブレーキマスタシリンダ
８６ 車輪ブレーキ
８８ 圧力発生器
９０ 電子制御器
９２ スリップコントロール機構

Claims (8)

1. 電子的にスリップコントロール可能な車両ブレーキ装置のブレーキ力を増幅させるための方法であって、
   ドライバーによって作用を及ぼすことが可能な操作機構（８０）と、
   ドライバーによってもたらされた操作力を増幅させるためのブレーキ倍力機構（８２）と、
   前記ブレーキ倍力機構（８２）によって作用を及ぼすことが可能なブレーキマスタシリンダ（８４）と、
   前記ブレーキマスタシリンダ（８４）に接続されている車輪ブレーキ（８６）と、
   前記車輪ブレーキ（８６）のブレーキ圧を変調するためのスリップコントロール機構（９２）と、
   を含み、
   前記スリップコントロール機構（９２）に、電子制御器（９０）と、
   電子的に起動可能な駆動ユニットによって駆動可能な圧力発生器（８８）とが付設されている、
   前記方法において、
   前記ブレーキ倍力機構（８２）に障害がある場合に、前記電子制御器（９０）によって、制動要望があることを知らせる第１の入力信号（３０）を検知して、第１の評価信号（３２）に変換すること、
   前記ブレーキマスタシリンダ（８４）の圧力室内でのブレーキ圧を表す第２の入力信号（５０）を検知して、第２の評価信号（５２）に変換すること、
   前記第１の評価信号（３２）と前記第２の評価信号（５２）とを数学的に加算することによって和信号（６０）を求め、該和信号を、前記圧力発生器を対応的に電子起動することによりブレーキ圧として前記スリップコントロール機構（９２）によって調整すること、
   を特徴とする方法。
2. 前記第１の入力信号（３０）を、前記操作機構（８０）に付設されている第１のセンサを用いて検知し、該第１のセンサがパワーセンサとして、または、距離センサとして実施されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の入力信号（３０）が２値信号であり、その１つの信号値を、前記操作機構（８０）の操作によって、予め設定可能な閾値を上回ったとき、または、下回ったときに、跳躍関数において他の第２の信号値に変換することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記電子制御器（９０）により、前記第１の入力信号（３０）を、ブレーキ圧目標値（３４）と、該ブレーキ圧目標値（３４）に到達するまでの圧力増大（３６）と、元のブレーキ圧（４０）への圧力減少（３８）とによって特徴づけられている前記第１の評価信号（３２）に変換することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第２の入力信号（５０）を前記ブレーキマスタシリンダ（８４）に付設されている第２のセンサによって提供し、該第２のセンサは、ドライバーが前記ブレーキマスタシリンダ（８４）内に生じさせたブレーキ圧を検知することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第２の入力信号（５０）から、前記電子制御器（９０）内にファイルされている数学的関数に対応して前記第２の評価信号（５２）を発生させ、
   前記第２の評価信号（５２）が目標ブレーキ圧を表し、その値がドライバーによって前記ブレーキマスタシリンダ（８４）に生じさせた前記ブレーキ圧よりも高いことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記操作機構（８０）の操作距離と前記ブレーキ倍力機構（８２）の増幅要素の変位運動との間に存在する距離差に基づいて、前記ブレーキ倍力機構（８２）に障害があると推定することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
8. ドライバーによって操作可能な操作機構（８０）と、ドライバーによってもたらされた操作力を増幅するためのブレーキ倍力機構（８２）と、該ブレーキ倍力機構（８２）の作用を受けるブレーキマスタシリンダ（８４）と、該ブレーキマスタシリンダ（８４）に接続されている車輪ブレーキ（８６）と、少なくとも１つの前記車輪ブレーキ（８６）のブレーキ圧を変調するためのスリップコントロール機構（９２）とを備え、前記スリップコントロール機構（９２）が、電子制御器（９０）と、起動可能な駆動ユニットによって駆動される圧力発生器（８８）とを含んでいる電子的にスリップコントロール可能な車両ブレーキ装置において、
   前記電子制御器（９０）が、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法に従って前記圧力発生器（８８）を起動させるために形成されていることを特徴とする電子的にスリップコントロール可能な車両ブレーキ装置。

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