JP5427295B2 - 車両の液圧式ブレーキシステムのためのブレーキ液を移動させ、貯留するための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の液圧式ブレーキシステムのためのブレーキ液を移動させ、貯留するための方法および装置に関する。

車両の液圧式ブレーキシステムでは、多くの場合ブレーキペダルが運転手によって操作され、場合によってはブレーキブースタの支援によって、出口に液圧装置を接続したブレーキマスターシリンダの内部でピストンを機械的に変位させる。これにより、ブレーキ液は液圧装置（例えばＥＳＰまたはＡＢＳ）に注入され、車輪ブレーキシリンダに供給される。注入されたある容積のブレーキ液は車輪ブレーキシリンダ内でブレーキ圧を高め、ブレーキディスクにブレーキパッドが押圧されることによってブレーキ作用が生じる。

現在のブレーキシステムでは、多くの場合、ブレーキパッドとブレーキディスクとの間のエアギャップを増大させたブレーキキャリパを設け、ブレーキによる摩擦力を低減し、これにより燃料消費を最小限にする。このエアギャップは純粋に機械的に調節されるもので、とりわけ制動していない走行時間に依存している。このため、エアギャップの大きさは常に同じではない。これにより、ブレーキペダルの操作時に、エアギャップが克服されるまで、とりわけ走行状態に依存したペダル遊びが生じ、これにより、ペダル距離と総ブレーキトルクとの間に再現不可能な関係が生じる。ペダル特性はブレーキ毎に相違している場合がある。

さらに、このようなエアギャップは、ブレーキプロセスのダイナミクスを低下させる。なぜなら、場合によって存在するエアギャップにより、ブレーキペダルを操作した場合にブレーキ作用が即座には生じないからである。

本発明は、車両の液圧式ブレーキシステムのためのブレーキ液を移動させ、貯留するための方法および装置であり、このブレーキシステムは、少なくとも１つの液圧アキュムレータと、少なくとも１つのブレーキブースタと、少なくとも１つのブレーキ回路とを備え、ブレーキブースタは、ブレーキブースタの操作によって運転手が操作しなくても自動的にある容積のブレーキ液を移動させることができるように構成されている。

本発明の本質は、
ブレーキブースタの自動的な作動によりブレーキ液が液圧アキュムレータ内に移動し、貯留され、
ブレーキシステムの動作状態に関係して、貯留されたブレーキ液の少なくとも一部が液圧アキュムレータからブレーキ回路に排出されることである。

本発明の具体的な実施形態では、ブレーキシステムに液圧アキュムレータが組み込まれており、液圧アキュムレータは、ブレーキマスターシリンダ、および例えば冒頭で述べたエアギャップを克服すべき車輪ブレーキと液圧的に接続している。この接続は、切換可能な弁によって遮断することができる。有利には、ブレーキシステムの構成部分である制御可能な電子式のブレーキブースタは、運転手と無関係にブレーキマスターシリンダのピストンに力を加え、これにより、ある容積のブレーキ液をブレーキ回路の方向に移動させるように制御することができる。ブレーキ回路との液圧的な接続を分離し、液圧アキュムレータとの液圧的な接続部を開放し、ある容積のブレーキ液をアキュムレータに注入することができる。液圧的な接続部の閉鎖により、注入されたある容積のブレーキ液をアキュムレータ内に保持することができる。接続部を再び開放した場合、ある容積のブレーキ液は再び放出され、ブレーキ回路に到達する。ブレーキ回路が、ブレーキパッドとブレーキディスクとの間にエアギャップを有する少なくとも１つの車輪ブレーキを備える場合、貯留されたブレーキ液の少なくとも一部を液圧アキュムレータからブレーキ回路に排出し、エアギャップを低減することができる。このようにして、ある容積のブレーキ液を注入することによりエアギャップの初期値とは無関係に可変のエアギャップを克服する（無くす或いは低減する）ことができる。この場合、特に、ブレーキ回路内の圧力上昇が確認されるまで、および／または運転手がブレーキペダル位置を下げ、ペダル距離センサによってペダル距離が検出されるまで、エアギャップが低減される。

本発明の有利な構成では、第１遮断手段が設けられており、
この第１遮断手段の閉鎖により、少なくとも１つのブレーキ回路に印加されたブレーキ圧がブレーキブースタの作動とは無関係であり、
この第１遮断手段は、排出時に開放されている。

さらに、第２遮断手段が設けられていてもよく、この第２遮断手段の開放により、少なくとも１つのブレーキ回路と液圧アキュムレータとの間の液圧的な接続が可能となり、第２遮断手段は次のように設計されている：
第２遮断手段は、貯留されたブレーキ液の少なくとも一部の排出時に開放されており、
第２遮断手段は、貯留時には閉鎖されている。

エアギャップの低減に対して代替的または補足的に、貯留されたブレーキ液の少なくとも一部は液圧アキュムレータからブレーキ回路に排出され、これにより、ブレーキ回路内の圧力形成ダイナミクス(動的挙動）が高められる。

特に本発明による液圧アキュムレータ内へのブレーキ液の移動は、運転手がブレーキをかけず、および／または、特に走行ペダルの位置に関係した制動が行われていない可能性が高い場合に生じる。

さらに、液圧アキュムレータ内へのブレーキ液の移動は、測定された貯留圧に依存して生じ、貯留圧は、提供された圧力センサによって測定される。

本発明による液圧アキュムレータの排出は、
走行特性、特にブレーキペダル（１０１）の位置および／または接触状態の変化に基づいて、および／または
特に、ブレーキ圧がブレーキペダルによって規定された値を超過したブレーキアシスト時または非常ブレーキ時の走行状態に基づいて行われる。

本発明の別の有利な構成が従属請求項に記載されている。

液圧アキュムレータを組み込んだブレーキシステムの一部および液圧アキュムレータを制御して充填および排出するために不可欠な手段を示す概略図である。 液圧アキュムレータを充填するための方法ステップを示す図である。 液圧アキュムレータを排出するための方法ステップを示す図である。

図１には本発明による装置が示されている。ブレーキペダルの形態のブレーキ装置の操作部材１０１は、運転手による操作時に、タンデム式ブレーキマスターシリンダ１０２の２つのピストンのうち、第１ピストン１０３を機械的に変位させることができる。運転手により加えられるブレーキ力に加えて、第１ピストン１０３には、ブレーキブースタ１０４によって誘起される支援力を付加することができる。

図示の実施例では、ブレーキブースタは電磁制御可能なブレーキブースタである。以下では、制御ユニット（ここには図示しない）によって制御され、電動モータによる支援によってタンデム式ブレーキマスターシリンダ１０２の入力ピストン１０３に力を加えることができる制御可能な電磁式ブレーキブースタから出発する。例えば制御可能な空圧式ブレーキブースタなど、ブレーキブースタの他の実施形態もさらに可能である。

タンデム式ブレーキマスターシリンダの第２ピストンも同様に、ブレーキペダル操作とブレーキ力増幅との組み合わせによって変位される。ピストン１０３および１０５の変位は、タンデム式ブレーキマスターシリンダの２つの流出口１０６および１０７にそれぞれ接続されたブレーキ回路へのブレーキ液の移動をもたらす。

ブレーキ回路内に移動したある容積のブレーキ液は、ブレーキ回路に接続された車輪ブレーキシリンダ内に案内され、圧力を上昇させる。車輪ブレーキシリンダにおける圧力上昇は、ブレーキディスクへのブレーキパッドの押圧をもたらし、これにより、ブレーキ作用が生じる。

ブレーキパッドとブレーキディスクとの間のエアギャップが増大した場合には、これを補償し、ペダル遊びを防止することが重要である。このような理由から、ブレーキシステムの本発明による構成では、切換可能な液圧アキュムレータ１０８が、タンデム式ブレーキマスターシリンダ１０２の出口側に接続され、切換可能な液圧アキュムレータ１０８は本発明による方法では、少なくとも１つの接続されたブレーキ回路内のある容積のブレーキ液を移動させ、これにより、車輪ブレーキシリンダで圧力を形成するように構成されており、作動される。

ここに図示した実施形態では、液圧アキュムレータが切換可能な流出弁１０９を介して、タンデム式ブレーキマスターシリンダ１０２の流出口１０７に接続されている。弁１０９は、好ましい実施例では、調整可能な電磁弁であり、ここには図示しない制御ユニットにより制御される。制御ユニットは、別個に設けてもよいし、ブレーキブースタの制御ユニットの形態で設けてもよいし、または流出口１０６および１０７に接続された液圧装置であってもよい。

液圧アキュムレータ１０８は、ここに図示した実施形態では、チャンバ１１０、ピストン１１１および圧縮可能部材１１２からなり、圧縮可能部材１１２は、圧縮に抗した方向の力をピストンに加え、これによりエネルギーを蓄積し、ピストンの変位によって再び放出することができる。

当然ながら、液圧アキュムレータの他の実施形態、例えば、ダイアフラム式アキュムレータ、金属ベローズ式アキュムレータまたはピストン式アキュムレータが可能である。

図示の本発明の実施例によれば、液圧アキュムレータは、弁１０９の開放時にブレーキブースタ１０４によってタンデム式ブレーキマスターシリンダ１０２を介して、ブレーキ液が充填される。ブレーキ作用が生じることを防止するために、液圧アキュムレータの充填時には、タンデム式ブレーキマスターシリンダと車輪ブレーキとの間の液圧的な接続を遮断する弁１１３が設けられている。この弁は、構成要素としてブレーキ回路に付加的に組み込んでもよいし、または、例えば個々の車輪ブレーキの流入弁の形態で予め組み込んでおいてもよい。弁１０９の閉鎖により、アキュムレータ内のブレーキ液の容積が保持され、弁１０９の新たな開放によって排出される。場合によっては、接続された液圧装置の流入弁の弁位置に注意すべきである。

本発明の第１実施形態では、切換可能な液圧アキュムレータは、ブレーキ装置の少なくとも１つの車輪ブレーキにおけるエアギャップを低減するために作動される。

このために、第１ステップでは、運転手がブレーキをかけていない間にブレーキブースタ１０４の操作により、タンデム式ブレーキマスターシリンダ１０２の入力ピストン１０３が変位する。このとき、弁１０９が開放されており、液圧装置（図示しない）の入口弁が閉鎖されている場合に、ある容積のブレーキ液を流出口１０６および１０７から液圧アキュムレータ内に移動させる。これにより、圧縮可能部材１１２の圧縮がもたらされ、アキュムレータはブレーキ液を収容する。アキュムレータが充填されるとすぐに弁１０９が閉じられる。ブレーキブースタ１０４は戻され、したがって制動のために使用できる。

アキュムレータ圧力の高さ、ひいてはアキュムレータの充填レベルは、既に提供されている圧力センサ、例えば予備圧力センサもしくはブレーキ回路圧力センサによって測定される。

いつアキュムレータを充填することができるのか／アキュムレータを充填することができるのか否かの決定は、例えば走行ペダル位置で確定することができる。走行ペダル位置が限界値を超過した場合、アキュムレータは充填される。

ブレーキ感覚のためには、制動開始時に提供されたエアギャップとは無関係に、ペダル距離（位置）と車両の総ブレーキトルクとの関係を保持することが重要である。このために運転手による制動時には、運転手によるブレーキペダルの操作が感知され、これによりブレーキマスターシリンダとリザーバタンク（図示しない）との接続が遮断された直後に、弁１０９が開放され、アキュムレータ１０８はある容積のブレーキ液をブレーキシステム内に移動させ、車輪ブレーキシリンダにおける圧力上昇をもたらし、これにより、エアギャップが少なくとも部分的に低減される。

エアギャップを完全に低減するためには、適宜な量のブレーキ液を液圧アキュムレータからブレーキシステム内に注入する必要がある。弁１０９は、ブレーキパッドがディスクに当接されるまで開放されたままである。このような当接は、ブレーキパッドが当接した場合に特徴的な圧力上昇によって検出することができる。

当接を検出する別の可能性は、電気機械式ブレーキブースタの支援による制動時にペダル距離に依存して、ブレーキブースタのサーボモータにおける特徴的なモータ負荷トルク上昇を確認することである。

圧力上昇は、液圧システムにおける液圧アキュムレータに接続された少なくとも１つのブレーキ回路内の圧力センサを介して決定することができる。ペダル距離はペダル距離センサによって、またはブレーキブースタのサーボモータのモータ位置によって検出することができる。モータ負荷トルクは、例えば、モータの給電および／またはモータの回転数から推測することができる。

モータを速度制御または位置制御した場合、電流はモータ負荷トルクに比例して上昇し、電流制御またトルク制御した場合、より高いモータ負荷トルクはモータのより少ない回転数をもたらす。

当然ながら、当接を確認する他の方法も可能である。ブレーキディスクへのブレーキパッドの当接が確認されるとすぐに弁１０９が閉じられる。

これにより次のことが確保される：
液圧アキュムレータからある容積のブレーキ液を注入してエアギャップを低減することにより、極わずかなブレーキ作用のみが誘起され、
（運転手により選択されたペダル操作によって）運転手が希望するよもより高いブレーキ圧が車輪ブレーキシリンダに設定されることはなく、
したがって運転手はペダル距離と総ブレーキトルクとの間の望ましい関係を感知する。

同様に、運転手がブレーキペダルの位置を下げた場合に弁を閉鎖することも可能である。

本発明による方法の代替的な実施形態では、例えば運転手の関与なしに、自動非常ブレーキがかけられた場合またはブレーキアシスタント機能の支援による制動時、例えば運転手による素早いブレーキペダル操作によりフルブレーキが誘起された場合に、液圧アキュムレータはブレーキダイナミクスを高めるためにブレーキ液を排出する。このために、弁１０９が制御されて開放され、液圧アキュムレータはある容積のブレーキ液を放出する。接続されたブレーキ回路にアキュムレータから移動したある容積のブレーキ液を供給するために、弁１１３は開放される。このような制動時に、制御可能なブレーキブースタ、液圧アキュムレータの容積供給による圧力形成、および随意にループ制御システムの能動的な圧力形成により、ブレーキ圧形成が行われる。

弁１０９は、アキュムレータ圧力がブレーキ回路内の圧力よりも低くなるまで開放状態に留まる。アキュムレータ圧力は付加的センサによって測定することができるか、または（充填後の）開始圧力および弁開放時間から算出される。

本方法の使用もしくは使用目的とは無関係に、本方法は２つの基本的要素、液圧アキュムレータの充填および液圧アキュムレータからの排出からなる。

これら２つの主要構成部分は、図２および図３では例示的に１つのブレーキ回路について示されているが、問題なしに２つのブレーキ回路に拡大可能である。

図２に示した充填方法：
２０１ 弁１１３を閉鎖し、
２０２ 弁１０９を開放し、
２０３ ブレーキブースタ１０４によりマスタシリンダの入力ピストンが変位し、これにより、ある容積のブレーキ液が液圧アキュムレータ１０８の内部に移動するようにブレーキブースタを制御し、
２０４ 圧力センサによって液圧アキュムレータ内の圧力形成を監視し、
２０５ 液圧アキュムレータ１０８が充填されたらすぐに弁１０９を閉鎖し、
２０６ ブレーキブースタ１０４を戻す。

図３に示した排出方法（実線：ブレーキ状態、破線：非常ブレーキ／ブレーキアシスト）：
３０１ 初期状態
ａ．ブレーキ時：運転手によるブレーキペダル操作を感知
ｂ．ブレーキアシスタント時／非常ブレーキ
３０２ 弁１１３を開放し
３０３ 中断条件まで弁１０９を開放し、
ａ．アキュムレータ圧力＜ブレーキ回路圧力
ｂ．ブレーキパッドの当接を検出し、
３０４ 弁１０９を閉鎖する。

充填時のステップ２０４に対して代替的に、図示していないが、圧力センサが、弁１１３における圧力アキュムレータに向いていない側に位置している場合、第１下位ステップで初期圧力が記録され、第２下位ステップで弁１１３が閉鎖され、第３下位ステップでブレーキブースタ１０４の距離制御によって、アキュムレータが完全に充填されるまである容積のブレーキ液が供給される。充填状態は、この代替案ではアキュムレータの初期圧力および圧力−容積特性線によって算出可能である。

Claims (12)

1. 車両の液圧式ブレーキシステムのために、ブレーキ液を移動させ、貯留するための方法であって、ブレーキシステムが、少なくとも１つの液圧アキュムレータ（１０８）と、少なくとも１つの制御可能なブレーキブースタ（１０４）と、少なくとも１つのブレーキ回路とを備え、前記ブレーキブースタ（１０４）が、該ブレーキブースタ（１０４）の作動によって、運転手の操作なしでも自動的にある容積のブレーキ液を移動させることができるように構成されている方法において、
   前記ブレーキブースタ（１０４）の自動的な作動によって、ブレーキ液を前記液圧アキュムレータ貯留部（１０８）の内部に移動させ、貯留し、
   前記ブレーキシステムの動作状態に応答して、貯留されたブレーキ液の少なくとも一部を前記液圧アキュムレータ（１０８）から前記ブレーキ回路に排出することを特徴とする、車両の液圧式ブレーキシステムのためのブレーキ液を移動させ、貯留し、
   前記ブレーキ回路が、ブレーキパッドとブレーキディスクとの間にエアギャップを有する少なくとも１つの車輪ブレーキを備え、貯留されたブレーキ液の少なくとも一部を前記液圧アキュムレータ（１０８）から前記ブレーキ回路に排出し、エアギャップを低減し、
   前記ブレーキブースタに、制御可能なブレーキブースタの負荷を表す変数であるサーボモータのモータ負荷トルクを用い、制御可能なブレーキブースタの負荷を表す変数であるモータ負荷トルクの特徴的な上昇が検出されるまでエアギャップを低減する、方法。
2. 第１遮断手段（１１３）を設け、
   該第１遮断手段の閉鎖により、少なくとも１つのブレーキ回路内に印加されたブレーキ圧を前記ブレーキブースタ（１０４）の作動と無関係にし、
   該第１遮断手段を、排出時に開放する、請求項１に記載の方法。
3. 第２遮断手段（１０９）を設け、該第２遮断手段の開放により、前記少なくとも１つのブレーキ回路と前記液圧アキュムレータとの間の液圧的な接続を可能にし、
   前記第２遮断手段（１０９）を、貯留されたブレーキ液の少なくとも一部の排出時に開放し、
   前記第２遮断手段（１０９）を、貯留時に閉鎖する、請求項２に記載の方法。
4. 特徴的な圧力上昇がブレーキ回路内で確認されるまで、および／または運転手がブレーキペダルの位置を下げ、ペダル距離センサによってペダル距離が検出されるまで、エアギャップを低減する、請求項１に記載の方法。
5. 貯留されたブレーキ液の少なくとも一部を、前記液圧アキュムレータ（１０８）からブレーキ回路に排出し、ブレーキ回路内の圧力形成の応答性を高める、請求項１に記載の方法。
6. 運転手がブレーキをかけず、および／または、走行ペダルの位置が限界値を超過した場合に、前記液圧アキュムレータ（１０８）の内部にブレーキ液を移動させる、請求項１に記載の方法。
7. 前記液圧アキュムレータ（１０８）の内部へのブレーキ液の移動を、測定した貯留圧に関係して行い、提供された圧力センサによって貯留圧を測定する、請求項１に記載の方法。
8. 走行特性、ブレーキペダル（１０１）および／または走行ペダルの位置および／または接触状態の変化に基づいて、および／または
   ブレーキ圧がブレーキペダルによって規定された値を超えたブレーキアシスト時または非常ブレーキ時の走行状態に基づいて、排出を行う、請求項１に記載の方法。
9. 車両の液圧式ブレーキシステムのための、ブレーキ液を移動させ、貯留するための装置であって、ブレーキシステムが、少なくとも１つの液圧アキュムレータ（１０８）と、少なくとも１つのブレーキブースタ（１０４）と、少なくとも１つのブレーキ回路とを備え、前記ブレーキブースタ（１０４）が、該ブレーキブースタ（１０４）の作動によって運転手の操作なしでも自動的にある容積のブレーキ液を移動させることができるように構成されている装置において、
   遮断手段（１１９，１１３）が設けられており、該遮断手段によって、
   前記ブレーキブースタ（１０４）の自動的な作動によって、ブレーキ液が前記液圧アキュムレータ（１０８）の内部に移動し、貯留され、
   前記ブレーキシステムの動作状態に関係して、貯留されたブレーキ液の少なくとも一部が前記液圧アキュムレータ（１０８）から前記ブレーキ回路に排出され、
   前記ブレーキ回路が、ブレーキパッドとブレーキディスクとの間にエアギャップを有する少なくとも１つの車輪ブレーキを備え、貯留されたブレーキ液の少なくとも一部を前記液圧アキュムレータ（１０８）から前記ブレーキ回路に排出し、エアギャップを低減し、
   前記ブレーキブースタに、制御可能なブレーキブースタの負荷を表す変数であるサーボモータのモータ負荷トルクを用い、制御可能なブレーキブースタの負荷を表す変数であるモータ負荷トルクの特徴的な上昇が検出されるまでエアギャップを低減する、ことを特徴とする、車両の液圧式ブレーキシステムのためのブレーキ液を移動させ、貯留するための装置。
10. 第１遮断手段（１１３）が設けられており、
    該第１遮断手段の閉鎖により、少なくとも１つのブレーキ回路内に印加されたブレーキ圧が、前記ブレーキブースタ（１０４）の作動とは無関係であり、
    該第１遮断手段が、排出時に開放される、請求項９に記載の装置。
11. 第２遮断手段（１０９）が設けられており、該第２遮断手段の開放により、少なくとも１つのブレーキ回路と前記液圧アキュムレータとの間の液圧的な接続が可能となり、
    前記第２遮断手段（１０９）が、貯留されたブレーキ液の少なくとも一部の排出時に開放され、
    前記第２遮断手段（１０９）が、貯留時に閉鎖される、請求項１０に記載の装置。
12. 前記ブレーキブースタが、電磁式に制御可能なブレーキブースタ（１０４）である、請求項９に記載の装置。

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