JP5591255B2 - 自動車のためのブレーキ装置並びにブレーキ装置を制御する方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部の特徴を有する液圧式の筋力又は補助力ブレーキシステムを備えた自動車のためのブレーキ装置並びに請求項６の上位概念部の特徴を備えた上記ブレーキ装置を制御する方法に関する。本発明において「制御」とは、「開・閉ループ制御」をも含むものと理解することができる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３１９６６３号明細書において、液圧式の補助ブレーキシステム及び電気機械式の外力ブレーキシステムを有する自動車のためのブレーキ装置が開示されている。補助力ブレーキシステムは、例えばフロントアクスルのホイールに作用し、外力ブレーキシステムは、例えば自動車のリアアクスルのホイールに作用する。補助力ブレーキシステムは自体公知の構成であり、筋力、例えば（フット）ブレーキペダル又は（ハンド）ブレーキレバーによって操作可能なマスタブレーキシリンダを有している。このマスタブレーキシリンダに液圧式のホイールブレーキが接続されている。マスタブレーキシリンダは負圧式ブレーキ力倍力装置を有している。この負圧式ブレーキ力倍力装置の力倍力は、筋力操作から独立して制御可能である。

外力ブレーキシステムは、例えば電気モータによって伝動装置を介してブレーキ操作可能な電気機械式のホイールブレーキを有している。自己倍力式及び非自己倍力式の構成の電気機械式のホイールブレーキが公知であり、例えば電気機械式のホイールブレーキについては、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００５６４５１号明細書に開示されている。

上述のブレーキ装置の形式から独立して、内燃機関及び１つ（又は複数）の電動モータを備えた、いわゆるハイブリッド車両が公知になっている。このハイブリッド車両は走行状況に応じて、内燃機関、電動モータ又は内燃機関及び電動モータの２つによっても駆動される。制動のために電動モータをジェネレータとして運転することができる。ジェネレータモードの電動モータのブレーキ出力は、とりわけ車両速度に基づいており、静止状態に至るまでの制動は電動モータによっては可能でない。ジェネレータモードの電動モータのブレーキ作用も、車両バッテリ（実際はアキュムレータ）の充電状態に基づく。車両バッテリが完全に充電されている場合、ジェネレータモードの電動モータによる制動は可能ではない。非自動変速機によるシフト時にクラッチが噛み合っていない場合でも、電動モータが車両ホイールに接続されていない場合には、電動モータは車両ホイールから機械的に切り離されているので、ブレーキ作用は中断されている。車両の全ブレーキ作用に対するジェネレータモードの電動モータのブレーキ作用の補償は、車両運転者に委ねることができる。例えば、電動モータが供給するブレーキ作用の割合を多かれ少なかれ良好に補償する、ブレーキ装置のブレーキ作用を電子的に制御することも可能である。ジェネレータモードの電動モータのブレーキ作用に基づくブレーキ装置のブレーキ作用の制御は、「ブレンド（Verblenden）」と称呼することもできる。

本発明の開示
請求項１の特徴を備えた本発明に係るブレーキ装置は、液圧式の筋力又は補助力ブレーキシステムと、液圧式の外力ブレーキシステムとを有している。補助力ブレーキシステムとは、マスタブレーキシリンダがブレーキ力倍力装置を有していることを意味する。ブレーキ力倍力装置は、いずれにしても本発明の簡単な構成にとって絶対に必要というわけではないので、筋力ブレーキシステムも可能である。外力ブレーキシステムは外部エネルギによって運転される液圧式の圧力源、例えば電気モータによって駆動される液圧ポンプを有している。本発明に係るブレーキ装置は「ブレンド」、つまりジェネレータとして運転される、自動車の電動モータのブレーキ作用を補償するために適している。特に電動モータによって駆動される車両ホイールを制動するブレーキシステムのブレーキ作用は減じられる。こうしてフロント及びリアアクスルへのブレーキ力の分配は、ジェネレータモードの電動モータのブレーキ作用により変化しない。制御可能なブレーキ力倍力装置は、ブレーキ力倍力装置の倍力の減少により、ブレーキ操作に必要な筋力の増大を可能にする。これにより、ブレーキ装置のブレーキ作用が減じられる場合、ジェネレータモードの電動モータのブレーキ作用を補償するために、通常の筋力がブレーキ操作のために可能である。

従属請求項には、請求項１に記載の発明の有利な構成及び改良形を記載する。

バックアップ弁と称呼される弁により、外力ブレーキシステムを液圧式に筋力又は補助力ブレーキシステムのマスタブレーキシリンダに接続することが可能である（請求項２）。これにより外力ブレーキシステムは、外力ブレーキシステムの故障時に筋力又は補助力ブレーキシステムとして使用することができる。

方法に関する請求項７以下には、ブレーキ装置の制御について記載する。これらの請求項は特に、一定のペダル特性曲線を達成するようになっている。ペダル特性曲線は、マスタブレーキシリンダの操作に必要な筋力とペダルストロークとの関係を示す。良好な制御時に車両運転者は、ジェネレータモードの電動モータのブレーキ作用を補償するために、ブレーキ装置のブレーキ作用が減じられていることには気づかず、とりわけジェネレータモードの電動モータのブレーキ作用が変化しても気づかない。

本発明に係るブレーキ装置の概略図である。

以下に、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

図面は部分的に簡略化してあり、本発明の説明及び理解に役立つ。

本発明の実施の形態
図示の本発明に係るブレーキ装置１は、電動モータ２による駆動装置を備えた自動車（図示せず）のために設けられている。本実施の形態においては、電動モータ２は車両アクスル、例えばリアアクスルの２つのホイールに作用する。電動モータ２は全車両ホイールに作用することもでき、駆動される各車両ホイールに専用の電動モータも可能である。制動のために電動モータ２をジェネレータとして運転することができる。専ら電気モータによって駆動される自動車であってよい。内燃機関（図示せず）及び電動モータ２によって駆動される、いわゆるハイブリッド車両であってもよい。駆動は走行状態及び希望する走行に基づいて、内燃機関、電動モータ２により、又は、例えば強力な加速のために内燃機関及び電動モータ２により行うことができる。本発明は確かに、制動のためにジェネレータとして運転することができる電動モータ２のために、付加的に内燃機関の有無に関わらず設定されているが、基本的に本発明は、電動モータ２を用いなくても可能である。

ブレーキ装置１は、液圧式の補助力ブレーキシステム３と、液圧式の外力ブレーキシステム４とを有している。補助力ブレーキシステム３は一方のアクスルの車両ホイールに作用し、外力ブレーキシステム４は他方のアクスルの車両ホイールに作用する。２つのブレーキシステム３，４は常用ブレーキシステムである。

補助力ブレーキシステム３は、ブレーキ力倍力装置６を備えたマスタブレーキシリンダ５を有している。このマスタブレーキシリンダ５の操作は、筋力により（フット）ブレーキペダル７を介して行われる。ブレーキ力倍力装置６は制御可能であり、つまりブレーキ力倍力装置の力若しくは力倍力は制御可能である。「制御する」とは「開・閉ループ制御する」を含むものと理解することもできる。ブレーキ力倍力装置６は電気モータ８を有している。この電気モータ８によって、伝動装置（詳細に図示せず）を介して力はマスタブレーキシリンダ５に、正確にはマスタブレーキシリンダ５のピストンに供給可能である。ブレーキ力倍力装置６は、倍力を形成するためにリニアモータ又は電磁石を有していてもよい。電磁石又は選択的にリニアモータを備えた電気機械式のブレーキ力倍力装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００５７５５７号明細書に開示されている。

マスタブレーキシリンダ５に、液圧装置９を介して液圧式のホイールブレーキ１０が接続されている。これらのホイールブレーキ１０は、上述のように、車両アクスル、例えばフロントアクスルの車両ホイールに配設されている。液圧装置９は、例えば（単に例示してある）液圧ポンプ２５、ブレーキ圧増圧弁１１、ブレーキ圧減圧弁１２及び液圧貯蔵器１３といったスリップ制御部の液圧式の構成要素を含んでいる。このような液圧装置９自体は公知であるので、本願明細書においては説明を省きたい。液圧装置９により、上述のように、例えばＡＢＳ、ＡＳＲ、ＥＳＰ及びＦＤＲの略称が用いられる、アンチロックブレーキシステム、トラクションコントロール及び／又はビークルダイナミクスコントロールといったスリップ制御が可能になる。このようなスリップ制御部の液圧ポンプ２５は、リターンポンプとも称呼される。

外力ブレーキシステム４も同様に液圧装置１４を有している。この液圧装置１４に液圧式のホイールブレーキ１５が接続されている。これらのホイールブレーキ１５は同様に車両アクスル、特にリアアクスルに配設されている。有利には外力ブレーキシステム４は車両アクスルに作用する。この車両アクスルの車両ホイールは電動モータ２によって駆動可能であり、電動モータ２のジェネレータモードにおいて制動可能である。外力ブレーキシステム４の液圧装置１４は、電気モータ（図示せず）によって駆動可能であると共に、外部エネルギによって運転される液圧式の圧力源を形成する液圧ポンプ１６を有する。スリップ制御のために、ブレーキ圧増圧弁及びブレーキ圧減圧弁が設けられている。これらの弁については弁１７によって記号を用いて示してある。

本発明においてバックアップ弁２６と称呼される弁を介して、外力ブレーキシステム４は補助力ブレーキシステム３のマスタブレーキシリンダ５に液圧式に接続されている。これにより、外力ブレーキシステム４は液圧ポンプ１６又は液圧ポンプ１６の電気モータの故障時には、補助力ブレーキシステム３と一緒に、補助力ブレーキシステム３のマスタブレーキシリンダ５によって操作することができ、外力ブレーキシステム４は補助力ブレーキシステムとして機能する。図のバックアップ弁２６は、バックアップ弁２６に通電されていない基本位置において開放されている２ポート／２位置磁石弁又は電磁弁である。この２ポート／２位置磁石弁は通常、（例えば自動車の点火の開始時に）通電されることにより閉鎖されていて、液圧ポンプ１６又は液圧ポンプ１６の電気モータの故障時に開放される。無通電閉鎖型の弁をバックアップ弁２６として使用することも可能である。

２つのブレーキシステム３，４の制御のために、電子的な制御機器１８が設けられている。この制御機器１８によってホイール個々のブレーキ力制御が可能である。制御機器１８は電動モータ２のジェネレータモードも含めて、電動モータ２及びブレーキ力倍力装置６を制御する。制御機器１８は、種々のセンサ、例えば各ホイールブレーキ１０，１５に配設されているホイールブレーキ圧センサ１９、マスタブレーキシリンダ５のための圧力センサ２０、ペダル力センサ２１、ペダルストロークセンサ２２及びブレーキ力倍力装置６の位置センサ２３からの信号を受信する。

２つのブレーキシステム３，４の一方の故障時に、夫々他方のブレーキシステム４，３によって制動が可能であるので、補助力ブレーキシステム３は、外力ブレーキシステム４と同様に１系統ブレーキシステムとして形成されている。

ブレーキ操作のためにブレーキペダル７が操作されると、運転状態が許す限りは、電動モータ２はジェネレータとして運転され、ブレーキ装置１のブレーキ作用はジェネレータモードの電動モータ２のブレーキ作用に応じて減じられる。換言すると、可能であれば、ブレーキ装置１及びジェネレータモードの電動モータ２のブレーキ作用が形成される。このブレーキ作用はブレーキペダル７の所定の位置において、電動モータ２を用いずにブレーキ装置１によって達成されることがある。有利には、外力ブレーキシステム４のブレーキ作用は、ジェネレータモードの電動モータ２のブレーキ作用の量だけ減じられるか、又は換言すれば、電動モータ２も作用する車両ホイールに作用するブレーキシステム４のブレーキ作用は減じられる。これにより車両アクスルへのブレーキ力分配は、ジェネレータモード中の電動モータ２のブレーキ作用により変化しない。

ジェネレータモードの電動モータ２のブレーキ作用が、電動モータ２のブレーキ作用がない場合のブレーキペダル７の所定の位置における外力ブレーキシステム４のブレーキ作用よりも大きい場合、補助力ブレーキシステム３のブレーキ作用も減じられる。これにより、ジェネレータモードの電動モータ２及びブレーキ装置１の全ブレーキ作用は、電動モータ２のブレーキ作用がない場合にブレーキペダル７の所定の位置においてブレーキ装置１が有しているブレーキ作用に相当する。外力ブレーキシステム４のブレーキ作用は上述の場合には０であり、ブレーキ装置１のブレーキ作用は補助力ブレーキシステム３のブレーキ作用である。上述の場合、車両アクスルへのブレーキ力分配は、電動モータ２のブレーキ作用を用いていないブレーキ装置１が有しているブレーキ力分配に比べて変化する。

ジェネレータモードの電動モータ２のブレーキ作用が、電動モータ２のブレーキ作用がない場合のブレーキペダルの所定の位置における外力ブレーキシステム４のブレーキ作用よりも大きい場合、ブレーキ力倍力装置６の力倍力は減じられ、これに応じて補助力ブレーキシステム３のブレーキ作用も相応に減じられるので、ジェネレータモードの電動モータ２のブレーキ作用、及びこのブレーキ作用に伴うブレーキ装置１のブレーキ作用の減少により、ブレーキペダル７における操作力は変化しない。ペダル特性曲線は可能な限り、ジェネレータモードの電動モータ２のブレーキ作用により変化しないままである。ペダル特性曲線は、ペダル位置とペダル力とに依存し、本実施の形態においては、ペダル特性曲線は符号２４によって図示されている。「ジャンプイン」とも称呼されるブレーキ力倍力装置６のジャンプ作用（Springer-Funkiton）の制御により、ペダル特性曲線の制御も可能である。ジャンプ作用においてブレーキ装置１のブレーキ力が小さい場合、マスタブレーキシリンダ５にかかる操作力は、ブレーキペダル７の位置に基づいてブレーキ力倍力装置６によって完全に形成される。ブレーキ力は連続的でありかつ低い。ジャンプ作用はペダルストロークの第１の部分に当たる。正確には、ブレーキ力倍力装置６の力による外力制動である。

補助力ブレーキシステム３のブレーキ作用が、ブレーキ力倍力装置６の作用がない場合でさえも極めて高いと、ブレーキ液はホイールブレーキ１０から接続されているブレーキ圧減圧弁１２を通じて液圧貯蔵器１３に排出され、これによりブレーキ力は減じられる。ブレーキ圧増圧弁１１及びブレーキ圧減圧弁１２、液圧貯蔵器１３及び液圧ポンプ２５によってホイールブレーキ１０内のブレーキ圧変化、ひいては補助力ブレーキシステム３のブレーキ力の所望の減少が、必要な場合には０まで可能である。ブレーキペダル７の所定の位置における通常のペダル力は、ブレーキ力倍力装置６によってマスタブレーキシリンダ５の操作方向に相対する力、つまりブレーキペダル７に加えられる筋力に対する抵抗力がブレーキ力倍力装置６によって形成可能である限りは、ブレーキ力倍力装置６によって形成することができる。マスタブレーキシリンダ５内の液圧が、場合によっては０にまで減じられているとしても、ブレーキ力倍力装置６は、本実施の形態においては、ペダルシミュレータとして作用する。このペダルシミュレータによってブレーキペダル７の位置に基づく通常のペダル力が形成可能である。本実施の形態において、通常のペダル力とは、電動モータ２のブレーキ作用を用いずにブレーキ操作した場合にブレーキペダル７にかかる筋力のことである。通常のペダル力は、ブレーキペダル７の状態、若しくはブレーキペダル７が踏み込まれるストローク量に基づく。上述のブレーキペダル７の状態若しくは踏み込まれるストローク量はペダルストロークセンサ２２によって測定される。

Claims (11)

1. 自動車のためのブレーキ装置であって、
   液圧式の筋力によって運転される第１のブレーキシステムであって、筋力によって操作可能なマスタブレーキシリンダを有しており、該マスタブレーキシリンダに少なくとも１つのホイールのための液圧式のホイールブレーキが接続された、第１のブレーキシステムと、
   外力によって運転される第２のブレーキシステムであって、外部エネルギによって運転される液圧式の圧力源を有し、少なくとも１つの他のホイールのための液圧式のホイールブレーキが接続されている、第２のブレーキシステムと、
   自動車の制動のためにジェネレータとして運転可能であり、前記少なくとも１つの他のホイールに作用する電動モータと、
   制御機器であって、ブレーキペダルの現状の位置に関して前記第２のブレーキシステムのブレーキ作用を決定し、ジェネレータモードの前記電動モータのブレーキ作用が、前記第２のブレーキシステムの決定されたブレーキ作用よりも大きい場合に、前記第１のブレーキシステムのブレーキ作用を減じるよう構成された制御機器と、を備え、
   前記マスタブレーキシリンダは電気機械式のブレーキ力倍力装置を有しており、前記ブレーキ力倍力装置の力倍力を減じることにより、前記第１のブレーキシステムのブレーキ作用は減じられることを特徴とする、自動車のためのブレーキ装置。
2. 前記ブレーキ装置はバックアップ弁を有しており、該バックアップ弁を通じて外力によって運転される第２のブレーキシステムは前記マスタブレーキシリンダに接続されていることを特徴とする、請求項１記載のブレーキ装置。
3. 前記第１のブレーキシステムは液圧貯蔵器を有しており、該液圧貯蔵器は弁を介して前記第１のブレーキシステムに接続されていて、ブレーキ液を前記第１のブレーキシステムから前記弁を通じて前記液圧貯蔵器に排出することにより、前記電動モータのジェネレータモードにおいて、前記第１のブレーキシステムのブレーキ圧は減じられることを特徴とする、請求項１記載のブレーキ装置。
4. 前記第１のブレーキシステムのブレーキ作用は、ジェネレータモードの電動モータ及び前記ブレーキ装置の全ブレーキ作用が、前記電動モータのブレーキ作用がない場合に、前記ブレーキペダルの所定の位置において前記ブレーキ装置が有しているブレーキ作用に相当するように減じられることを特徴とする、請求項１記載のブレーキ装置。
5. 前記ブレーキペダルにおける操作力が、前記ジェネレータモードの電動モータのブレーキ作用及び該ブレーキ作用に伴う前記ブレーキ装置のブレーキ作用の減少により変化しないように、前記ブレーキ力倍力装置の力倍力は減じられることを特徴とする、請求項１記載のブレーキ装置。
6. 自動車のためのブレーキ装置の操作を制御する方法であって、
   前記ブレーキ装置は、液圧式の筋力によって運転される第１のブレーキシステムであって、筋力によって操作可能なマスタブレーキシリンダを有しており、該マスタブレーキシリンダに少なくとも１つのホイールのための液圧式のホイールブレーキが接続された、第１のブレーキシステムと、
   外力によって運転される第２のブレーキシステムであって、外部エネルギによって運転される液圧式の圧力源を有し、少なくとも１つの他のホイールのための液圧式のホイールブレーキが接続されている、第２のブレーキシステムと、
   自動車の制動のためにジェネレータとして運転可能であり、前記少なくとも１つの他のホイールに作用する電動モータと、を備えており、
   ブレーキペダルの現状の位置に関して前記第２のブレーキシステムのブレーキ作用を決定し、
   ジェネレータモードの電動モータのブレーキ作用が、前記第２のブレーキシステムの決定されたブレーキ作用よりも大きい場合、前記第１のブレーキシステムのブレーキ作用を減じ、
   前記マスタブレーキシリンダは制御可能なブレーキ力倍力装置を有しており、前記ブレーキ力倍力装置の力倍力を減じることにより、前記第１のブレーキシステムのブレーキ作用を減じることを特徴とする、自動車のためのブレーキ装置の操作を制御する方法。
7. 前記第１のブレーキシステムは液圧貯蔵器を有しており、該液圧貯蔵器は弁を介して前記第１のブレーキシステムに接続されていて、ブレーキ液を前記第１のブレーキシステムから前記弁を通じて前記液圧貯蔵器に排出することにより、前記電動モータのジェネレータモードにおいて、前記第１のブレーキシステムのブレーキ圧を減じることを特徴とする、請求項６記載の方法。
8. 前記第１のブレーキシステムのブレーキ作用は、ジェネレータモードの電動モータ及び前記ブレーキ装置の全ブレーキ作用が、前記電動モータのブレーキ作用がない場合の前記ブレーキペダルの所定の位置において前記ブレーキ装置が有しているブレーキ作用に相当するように、前記第１のブレーキシステムのブレーキ作用を減じることを特徴とする、請求項６記載の方法。
9. 前記ブレーキペダルにおける操作力が、ジェネレータモードの電動モータのブレーキ作用及び該ブレーキ作用に伴う前記ブレーキ装置のブレーキ作用の減少により変化しないように、前記ブレーキ力倍力装置の力倍力を減じることを特徴とする、請求項６記載の方法。
10. 前記第１のブレーキシステムを一定のペダル特性曲線に基づいて制御することを特徴とする、請求項６記載の方法。
11. 前記第１のブレーキシステムを、前記電動モータのジェネレータモードにおいて、前記ジェネレータの非運転状態と比較して変わらないペダル特性曲線に基づいて制御することを特徴とする、請求項６記載の方法。

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