JP4741669B2 - 作用する垂直力を測定するために改善された装置を有するディスクブレーキ - Google Patents

Description

本発明はディスクブレーキ、特に自動車のためのディスクブレーキであって、回転可能なブレーキディスクと、該ブレーキディスクを被うブレーキカリパーと、ブレーキ力を付与するアクチエータと、前記作動力でブレーキディスクに押付け可能である摩擦ライニングと、現状のブレーキ力を測定する装置とを有する形式のものに関する。

前記形式のディスクブレーキは専門家にとっては周知である。この場合ブレーキカリパーは浮動カリパーとして又は固定カリパーとして構成されていることができる。アクチエータとしては液圧式に作動されるディスクブレーキの場合には通常、作動装置における液圧で作動方向に移動可能であるピストンが用いられる。電気機械式に作動されたディスクブレーキの場合には電気機械式のアクチエータが使用される。このような電気機械式のアクチエータと少なくとも１つの摩擦ライニングとの間には自動倍力装置が配置されていることができる。この自動倍力装置は電気機械式のアクチエータにより生ぜしめられた作動力をブレーキ過程で自動的にかつ外部エネルギーの供給なしで増強する。特に電気機械式のアクチエータを有するディスクブレーキの場合には、その正確な構成的な構造とは無関係に、その運転中に現状のブレーキ力を常時できるだけ正確に検出し、ディスクブレーキを確実にかつ正確に調整し、ブレーキの利用者によりあらかじめ与えられた制動要求が得られるようにする必要がある。この場合、「現状のブレーキ力」とは摩擦ライニングとブレーキディスクとの間で、ブレーキディスク表面に対し垂直に作用する力であって、摩擦ライニングが制動のためにブレーキディスクに接触しているとディスクブレーキにて生ぜしめられる力である。

現状のブレーキ力を検出するためには通常、ブレーキの力の流れに置かれたセンサエレメントの変形が測定される。例えばブレーキカリパーの上に、伸び測定条片を取付け、この伸び測定条片の変形を制動過程の間に測定することができる。現状のブレーキ力のための尺度としてはしばしば、摩擦ライニングに作用する垂直力、つまり摩擦ライニングをブレーキディスクに圧着する、ブレーキディスク表面に対して垂直に向けられた力が使用される。しかしながら、この力の測定の精度はこれまでは十分ではなかった。何故ならば使用されたセンサがヒステリシス効果を示しかつセンサの出力信号が温度と共に変化するからである。後者はセンサが通常は制動運動で強く加熱される摩擦ライニングの近くに位置しているために問題が大きい。統合された接続回路、特にセンサにおいてしばしば使用されるＡＳＩＣＳには、ブレーキにて発生する高温に耐えかつ内部に記憶された情報が失われる危険に冒されるという問題がある。これまで使用されていたセンサエレメント、特に伸び測定条片では、プロセス技術的な品質と寿命とに関して、自動車工業分野にて課される要求を満たすことはできない。

したがって本発明の目的は現状のブレーキ力の測定を従来よりも正確にかつ確実に可能にする、電気機械式のアクチエータを有するディスクブレーキを提供することである。

この課題は冒頭に述べた形式のディスクブレーキから出発して、本発明によれば、現状のブレーキ力を測定するための装置が測定値としてブレーキカリパーの弾性的な膨張を使用し、現状のブレーキ力を測定する装置がブレーキカリパーに固定された第１の端部と第２の自由な端部とを備えた構成部分を有し、ブレーキカリパーと前記構成部分との間に、前記第１の端部から第２の端部までに亙って延在するギャップが形成されており、該ギャップの現状のギャップ幅を現状のブレーキ力を測定する装置が測定し、現状のブレーキ力を測定する装置が現状の測定されたギャップ幅に関連して信号を発することによって解決された。一端でブレーキカリパーに固定された前記構成部分は特にブリッジ形又は片持式であってかつ一方に自由端部を持った構成に基づきブレーキの力の流れには存在していない。前記構成部分はブレーキカリパーと一体に、例えばブレーキカリパーの材料に片側の開いたギャップをフライス加工することによって構成されていることができるが、しかし別個の構成部分として構成され、適当な形式でブレーキカリパーに結合されていることもできる。いずれの場合にもブレーキカリパーが制動運転中に弾性的に膨張すると、前記構成部分はブレーキカリパーの力の流れにない該構成部分の配置に基づき変形を示さない。したがって力を伝達しない構成部分の自由端部とブレーキカリパーとの間にはギャップ幅を変化させる相対運動が生じる。

本発明のディスクブレーキの有利な実施例においては現状のブレーキ力を測定するための装置は前記構成部材の自由端部の領域の現状のギャップ幅を測定するセンサ装置を有している。このセンサ装置はギャップ幅の変化に関連して、現状のブレーキ力にとって象徴的である信号を発生する。有利にはセンサ装置は電磁式の測定原理で、例えば誘導式測定原理で働く。センサ装置が誘導式測定原理で働くと、センサ装置は有利な実施例では可動な強磁性のコアを有する少なくとも１つのコイルを有している。センサ装置の有利な実施例ではこのセンサ装置はうず電流原理に従って働く。さらに別の実施例はセンサに対し相対的に運動する磁石で働き、磁界ベクトルの強さ又は方向を測定する。有利な実施態様はこのために磁気抵抗式に又はホール原理で働くセンサが用いられる。

本発明によるディスクブレーキの別の有利な実施例の場合には現状のギャップ幅を測定するセンサ装置は反射光バリヤ原理に従って働く。この場合には光線がギャップの一方の側からギャップを横切って発射され、他方のギャップ側でギャップを経て反射して戻され、そこで受光器で検出される。この受光器は反射された光線の強度を測定し、これからギャップ幅を算出する。

現状のギャップ幅を測定するためのセンサ装置を有する本発明のディスクブレーキのさらに別の有利な実施例におていは、該センサ装置はギャップの一方の側からギャップの他方の側に投影された光円錐の質及び／又は大きさ及び／又は位置を測定する。このためには例えばレザーダイオードの光線をＣＤの情報トラックにフォーカスするためにＣＤプレーヤにて使用されるような配置が用いられる。

本発明によるディスクブレーキのすべての実施例では現状のブレーキ力を測定する装置は、零点カリブレーションを実施するために出発ギャップ幅を求めると有利である。この場合、出発ギャップ幅の測定は摩擦ライニングが離された状態で行なわれる。この状態は少なくとも１つの摩擦ライニングとブレーキディスクとの間に空気ギャップが存在している状態である。つまり、現状のブレーキ力はこの状態では零に等しい。このような零点のカリブレーションによって現状のブレーキ力を測定する装置の精度は簡単な形式で高められることができる。

現状のブレーキ力を測定するための装置が、零点が温度に関連して移動できるセンサ装置を有していると、有利な実施例に従って、より長く継続する制動の間、摩擦ライニングを改めて離された状態に変え、次いで熱的に帰因するセンサ装置の零点ドリフトを補償するために、出発ギャップ幅の測定による別の零点カリブレーションが行なわれる。制動の継続に応じて、離反された状態への摩擦ライニングの移動は繰返し行なわれる。複数の車輪を有する自動車の場合には、離反した状態への前記移動は、運転者によって要求されたブレーキ力が依然として維持できるように連続的に実施される。例えば自動車の安定性のコントロールシステム又はアンチブロックシステムの作用が必要である臨界的な走行状態では、改めて行なわれる前記零点カリブレーションはもちろん行なわれない。

本発明のディスクブレーキの別の有利な実施例によれば、熱的な影響に帰因する零点ドリフトを補償するためにはブレーキカリパーの温度が単数又は複数個所で検出される。次いでこの温度情報をベースとして熱的に帰因するブレーキカリパーの膨張が検出され、次いで検出されたブレーキカリパーの膨張に基づき熱的な影響に帰因する零点ドリフトによって影響が及ぼされるギャップ幅の現状の測定された値が相応に修正される。

本発明のディスクブレーキの他の有利な実施例によれば、熱的な影響に帰因する零点ドリフトを補償するためにはブレーキカリパーの温度がブレーキカリパーのエネルギ及び温度モデルをベースとして算出され、次いで算出されたブレーキカリパー温度に基づき熱的条件に基づくブレーキカリパーの膨張が検出され、次いで検出されたブレーキカリパーの膨張に基づく熱的な影響に帰因する零点ドリフトに影響を及ぼされたギャップ幅の測定された現状の値が相応に修正される。

場合による零点ドリフトを補償するための先きに述べた両方の方法では熱的条件に基づくブレーキカリパーの膨張は材料条件に基づく熱的な膨張係数をベースとして数学的に求められるが、しかしブレーキカリパーの膨張は温度に関連したブレーキカリパー膨張のための値を既に保有する表に基づき求めることもできる。

熱的条件に基づくセンサ装置のセンサの直線性の偏差を補償するためには、このセンサの現状の温度が測定され、個別の温度係数によって、測定された温度から与えられるセンサの直線性の偏差が補償される。

本発明のディスクブレーキの有利な実施例では、現状のブレーキ力を測定するための装置はカリブレーション基準センサからブレーキ力に関連して受信されたブレーキカリパー膨張値を保有する測定値表でカリブレートされる。このような表は例えばディスクブレーキの生産ラインの端部にて、生産された個々のブレーキがカリブレーションステーションにおいて異なる作動力を有する一連の作動過程に晒され、カリブレーション基準センサにより検出されたブレーキカリパー膨張値が記憶され、カリブレーション過程の終了後、ブレーキの適当な電子的な構成部分に記憶される。このような形式でセンサシステムの非直線性が表に基づく評価により信号処理の枠内で補償される。これは測定の精度をさらに高める。

以下、本発明の有利な実施例を添付した概略図に基づき詳細に説明する。

図１は電気機械式のアクチエータを有するディスクブレーキのブレーキカリパーを下から見た概略な斜視図である。図２は図１のブレーキカリパーを上から見た斜視図である。

図１には他の部分が図示されていない自動車のディスクブレーキのブレーキカリパー１０が示されている。ディスクブレーキは回転可能なブレーキディスクと該ブレーキディスクを被うブレーキカリパー１０と作動力を施すための電気機械式のアクチエータ並びにブレーキ力でブレーキディスクに当付け可能な摩擦ライニングとを有している。図示のブレーキカリパー１０はフロートカリパーとして構成されかつ片側に案内１２，１４を有し、反対側に別の案内１６を有している。これらの案内１２，１４，１６によってカリパー１０は図示されていない滑りピンの上に摺動可能に支承されている。

ブレーキカリパー１０は図示のように全体としてＵ字形の形態を有し、図示されていないブレーキディスクを被うブリッジ１８並びにブリッジ１８から直角に同じ方向に延びるアーム２０と２１とを有している。このアーム２０と２１は図示の実施例ではブリッジ１８と一体に結合されている。

ディスクブレーキはさらに、現状のブレーキ力を測定することができる装置を有している。この装置は測定値として制動運動で発生するブレーキカリパー１０の弾性的な膨張を使用する。この弾性的な膨張を正確にかつ確実に測定できるためには、ブレーキカリパー１０にはこの場合にはＬ字形の、アーム状の構成部分２４が存在している。このアーム状の構成部分２４は第１の端部２６でブレーキカリパー１０に固定されかつ第２の自由な端部２８を有している。構成部分２４の第１の端部２６と第２の端部２８と、隣接するブレーキカリパー１０との間にはギャップ幅ｗのギャップ３０がある。図示の実施例では構成部分２４はブレーキカリパー１０と一体に構成されている。この場合にはギャップ３０は例えばレーザでブレーキカリパー材料に切込まれるか又はブレーキカリパーを製作するための鋳造工具の分離壁によって構成される。

構成部分２４が自由端部を有していることに基づいて構成部分２４は、ブレーキが作動された場合にブレーキカリパー１０に発生しかつブレーキカリパー１０を弾性的に変形する力の伝達に参加しない。したがってブレーキが作動されると作動させられたブレーキ力に関連して、両方のアーム２０，２２が相互に有している間隔が変えられる。この現象はブレーキカリパー膨張と呼ぶことにする。アーム状の構成部分２４が自由端部とギャップ３０とによって無力に構成されていることにより、構成部分２４はブレーキカリパーの膨張には参加しない。この結果、ギャップ３０の幅ｗがＬ字形の構成部分２４の短い脚部の領域で、付与されたブレーキ力に関連して変化することになる。ギャップ幅ｗの前記変化Δｗは、このギャップ部分のすぐ近くに取付けられたセンサによって測定される。この場合、図示されていないセンサは付与されたブレーキ力を極局的に代表する信号を発生する。センサとしてはギャップ幅の変化を確実にかつ正確に検出するすべてのセンサが適している。

零点のカリブレーションのためにはブレーキカリパー１０が負荷されていない状態で開始又は出口ギャップ幅ｗ_０が測定される。この測定に際してセンサにより発生された信号はブレーキに所属する信号処理装置に力零点として記憶される。

電気機械式のアクチエータを有するディスクブレーキのブレーキカリパーを下から見た概略図。 図１のブレーキカリパーを上から見た斜視図。

符号の説明

１０ ブレーキカリパー
１２，１４ 案内
１６ 案内
１８ ブリッジ
２０ アーム
２２ アーム
２４ 構成部分
２６ 端部
２８ 端部
３０ ギャップ

Claims (18)

1. ディスクブレーキ、特に自動車のためのディスクブレーキであって、回転可能なブレーキディスクと、該ブレーキディスクを被うブレーキカリパー（１０）と、作動力を付与するためのアクチエータと、前記作動力によってブレーキディスクに押付け可能な摩擦ライニングと、現状のブレーキ力を測定するための装置とを有する形式のものにおいて、
   （イ）現状のブレーキ力を測定するための装置が測定値としてブレーキカリパー（１０）の弾性的な膨張を使用していること、
   （ロ）現状のブレーキ力を測定する装置が、ブレーキカリパー（１０）に固定された第１の端部（２６）と第２の自由端部（２８）とを備えた構成部分（２４）を有し、ブレーキカリパー（１０）と前記構成部分（２４）との間に、前記第１の端部（２６）から前記第２の端部（２８）までの間を前記構成部分（２４）に沿って延びるギャップ（３０）が形成されており、現状のブレーキ力を測定するための前記装置が前記ギャップの現状のギャップ幅（ｗ）を測定すること、
   （ハ）現状のブレーキ力を測定するための前記装置が現状の測定されたギャップ幅（ｗ）に関連して信号を発すること、
   を特徴とする、現状のブレーキ力を測定するために改善された装置を有するディスクブレーキ。
2. 前記構成部分（２４）がブレーキカリパー（１０）と一体に構成されている、請求項１記載のディスクブレーキ。
3. 現状のブレーキ力を測定するための前記装置がセンサ装置を有し、該センサ装置が現状の前記ギャップ幅（ｗ）を前記構成部分（２４）の自由端部の領域で測定する、請求項１又は２記載のディスクブレーキ。
4. 前記センサ装置が電磁式の測定原理に従って働く、請求項３記載のディスクブレーキ。
5. 前記センサ装置がインダクタンス原理で働く、請求項４記載のディスクブレーキ。
6. 前記センサ装置が可動な強磁性コアを備えたコイルを有している、請求項５記載のディスクブレーキ。
7. 前記センサ装置がうず電流測定原理で働く、請求項５記載のディスクブレーキ。
8. 前記センサ装置が反射光バリヤ原理で働く、請求項３記載のディスクブレーキ。
9. 前記センサ装置が前記ギャップの一方の側から該ギャップの他方の側へ投影された光学的な光錘の質及び／又は大きさ及び／又は位置を測定する、請求項３記載のディスクブレーキ。
10. 現状のブレーキ力を測定するための前記装置が零点カリブレーションを実施するために出発ギャップ幅（ｗ_０）を検出し、該出発ギャップ幅（ｗ_０）の測定が摩擦ライニングを離した状態で行なう、請求項１から９までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
11. 長く継続する制動の間に摩擦ライニングをあらためて離した状態にもたらし、次いで出発ギャップ幅（ｗ_０）の測定によって別の零点カリブレーションを行なって、センサ装置の熱的な原因に基づく零点ドリフトを補償する、請求項３から９までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
12. 現状のブレーキ力を測定するための前記装置がブレーキカリパー（１０）の温度を単数又は複数の個所で検出し、この温度情報をベースにブレーキカリパーの熱的膨張を求め、次いで求められたブレーキカリパーの膨張に基づき熱的な影響に帰因する零点ドリフトによって影響されている、測定された現状のギャップ幅（ｗ）を適当に修正する、請求項１０記載のディスクブレーキ。
13. 現状のブレーキ力を測定するための前記装置がブレーキカリパー（１０）の温度を、ブレーキカリパー（１０）のエネルギー及び温度モデルをベースに計算し、計算されたブレーキカリパー温度に基づきブレーキカリパーの熱的な膨張を求め、次いで求められたブレーキカリパーの膨張に基づき熱的な影響に帰因する零点ドリフトによって影響されている、測定された現状のギャップ幅（ｗ）を適当に修正する、請求項１０記載のディスクブレーキ。
14. 熱的に帰因するブレーキカリパー（１０）の膨張が材料に基づく熱的な膨張係数をベースとして計算的に求められる、請求項１２又は１３記載のディスクブレーキ。
15. ブレーキカリパー（１０）の熱的に帰因する膨張を、温度に関したブレーキカリパー膨張値を保有する表に基づいて求める、請求項１２又は１３記載のディスクブレーキ。
16. センサ装置のセンサの現状の温度を測定し、個別の温度係数でセンサの熱的に帰因する直線性の偏差を補償する、請求項３から９までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
17. 現状のブレーキ力を測定する前記装置が、ブレーキ力に関連してカリブレーション−基準センサにより取出したブレーキカリパー膨張値を保有する測定値表でカリブレートされる、請求項１から１６までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。
18. 前記アクチエータが電気機械式のアクチエータである、請求項１から１７までのいずれか１項記載のディスクブレーキ。

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