JPH11513336A - 電気モータによって操作される車輪ブレーキ用制御または調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、電気モータによって操作される車輪ブレーキ用制御または調整システムに関する。このタイプのブレーキは、フリクションブロックをブレーキディスクに対して押圧する電気モータとともに用意されている。２つの間題点が処置される必要がある。その１つは、要求された車両の減速をさせるための適用される力を出来るだけ敏感に伝達することである。第２は、ブレーキの後にクリアランスを設定することである。このクリアランスは、可能な限り正確に維持されなければならない。制御戦略は、それぞれの場合で異なる。従って、電気モータが、処置されるべき特定の問題にもよるが、減速制御装置（４６）を介してまたは位置制御装置（５２）を介して付勢される電子的サーボブースタ（４９）によって作動されなければないということが提言される。

Description

【発明の詳細な説明】 電気モータによって操作される車輪ブレーキ用制御または調整装置 本発明は、電気モータによって操作される車輪ブレーキ用制御または調整装置 に関する。 このタイプのシステムは、例えば、米国特許第４、９９５、４８３号に記載さ れている。このブレーキは、航空機ブレーキに関する。 車輪のブレーキに適用される力は、航空機または車両の操作者による減速の要 求を満たすために決定される。作動部材の決定された調整動作が、ブレーキライ ニングの第１の接触がブレーキディスクと共に開始する容量に到達されるまでサ ーボモータが付勢される。 この装置は、車両を微妙に減速するのには十分でない。調整部材の移動動作と 適用される力との間には、明らかに、基本的な関係がある。しかしながら、適用 される力は、外部からの影響によって変えられるであろうし、さらに、達成され るべきブレーキトルクは、適用される力に完全にはリンクされていない。 ブレーキライニングがブレーキの開放によってブレーキディスクから離される ことが見出された後、モータは、ブレーキライニングがブレーキディスクからさ らに離されるように、ある時間間隔の間依然として付勢されている。この動作に よるクリアランスは、このクリアランスがモータの付勢時間に対して特にリンク していなので、正確には規定されない。 従って、本発明の目的は、敏感なブレーキと正確に規定されたクリアランスの 調整が出来る改良されたシステムを提供することである。 この目的を達成するために、本発明は、作動部材の実際の移動動作が所望の値 に適する第１の制御回路の装置を開示している。さらに、ブレーキ効果を特徴づ ける値は、第２の制御装置の名目的な標準に対応的に設けられている。 ブレーキの適用は、第２の制御回路を介して有効となり、クリアランスは、第 １の制御回路を介して調整される。 スイッチが、第１と第２の制御回路のいずれがを付勢するために設けられてい る。 制御のタイプは、ブレーキが開放され、ある時間後にのみ全クリアランスを調 整する場合、最初小さいクリアランスの調整を可能とする。それ故、ブレーキを 開放した後直ぐにブレーキの適用を繰り返えすことは、クリアランスが打ち克た なければならないことはないので、迅速に起きるであろう。 本発明を、以下、３つの図面に示した実施例によって詳細に説明する。 図１は、電気機械的に操作可能な浮動式キャリパー（ｆｌｏａｔｉｎｇ−ｃａ ｌｉｐｅｒ）ディスクブレーキを示している。もちろん、以下に述べるブレーキ の作動は、他のタイプのディスクブレーキやドラムブレーキにもまた適用できる であろう。 浮動式キャリパーディスクブレーキは、ブレーキディスク３との関係で摺動可 能に設けられたブレーキキャリパー１と、そのハウジング８がブレーキキャリパ ー１に取着された電気モータ２とを有している。１つの第１のライニング４、５ がブレーキディスクの両側に設けられている。第１のフリクションライニング４ は、電気モータ２によって駆動され、その結果ライニングが電気モータ２によっ てブレーキディスク３に対して押圧できるスピンドル１４に支持されている。第 ２のブレーキライニング５は、ブレーキキャリパー１に取着されていて、第１の ライニング４がブレーキディスク３に適用された場合に、キャリパー１に伝達さ れる反力によってブレーキディスクの他の側に押圧されている。 電気モータ２は、永久的に付勢され、電気的に整流可能なモータで、ハウジン グ８ないにしっかりと固定されたステータ９を有している。このステータ９は、 公知の方法のコイルシステムのように形成されている。ロータ１０は、ブレーキ キャリパー内で回転可能な中空状の軸１５を有している。幾つかの永久磁石部材 ２９が、中空状の軸の外側に設けられていて、中空状の軸１５にしっかりと固定 されている。磁界は、ステータ９によって発生し、磁石部材２９の永久磁界と相 互作用をして、中空状の軸１５の回転が生ずる。この回転は、ローラーねじ駆動 によってスピンドル１４の軸の運動に伝達される。そのために、中空状の軸１５ の内側とスピンドル１４の外側とは、近軸のねじローラ１２、１３のねじ山と係 合するねじ山を有している。 スピンドル１４は、内方の段部２０を持った中空のシリンダ状に形成されてい る。段部２０に対して支持されているのは、力センサ２１と、プッシュロッド２ ３が当接している球面状のキャップ２２とである。ロッド２３は、その他方の端 部が、第１のフリクションライニング４のライニング保持体２４に反歪み的に接 続された他の球面状のキャップ２２Ａに支持されている。 さらに、モータ２は、いわゆるリゾルバ（ｒｅｓｏｌｖｅｒ）３０を有してい る。リゾルバ３０は、互いに同軸的で空気スロットによって離隔されている２つ のリング３１、３２を有している。径方向の内側にあるリング３１は、保持部材 ３３によって中空状の軸１５に接続されている。径方向の外側にあるリング３２ は、ハウジング８に接続されている。リゾルバの信号は、一方において、モータ の整流のため、すなわち、動作磁界が発生されるためにステータ９の付勢を達成 し、他方において、ロータの関連する角度位置を決定するために使用される。ロ ータの角度位置が、スピンドルの軸線位置に直接リンクしているので、リゾルバ の信号はまた、ブレーキキャリパー１のスピンドル１４の位置の表示手段である 。 力センサ２１への供給線３５は、中空のスピンドル１４を通って、またリゾル バ３０のための保持部材３３の中央の孔を通って延在している。 上述のブレーキは、電気モータ２の付勢によって作動される。 ブレーキは次のような機能を達成しなければならない： １．ブレーキの作動 これは、フリクションライニング４、５が、予め定めた力でブレーキディスク に対して押圧され、この作動力すなわち、発生されたフリクション力が、ブレー キディスク３に接続された車両の車輪の減速をさせるブレーキトルクを発生する することを意味する。 ２．ブレーキの開放 これは、作動力が減少され、そして、運転者にとって望ましい車両の減速に適 したことを意味する。 ３．間隙の調整 これは、電気モータがブレーキ操作後、ブレーキライニングがブレーキディス クからの距離を維持するために作動されなければならないことを意味する。 これらの目的を満たすために、モータの電流の制御が必要である。制御は、２ つの異なった原則に基づくことが出来る。すなわち、 − 位置制御、または − 減速制御 である。 位置制御において、電気モータ２は、スピンドル１４が予め定めた割合でシフ トされるように作動される。 減速制御において、ブレーキ効果を特徴付ける予め定めた所望の減速信号が調 整される。 所望の減速信号は、 − 適用される力 − 適用される力によって生ずるブレーキトルク、または − ブレーキトルクによる車両の車輪の（回転）減速 であろう。 両方の制御装置は、電気モータ２用の付勢電子装置に一体にされていて、互い に平行に接続されている。減速制御装置かまたは位置制御装置は、選択回路によ って付勢される。 基本的な回路は、図２に示されている。ブレーキ４０と、関連する電気モータ ２とが、図面の右側に記載されている。図１の実施例に示された電気モータによ って操作されるように設計されたブレーキが示されている。電気モータ２と関連 して、上述したように、ロータ１０、従ってブレーキディスク３と関連したブレ ーキライニングの角度位置に関する信号を供給するリゾルバ３０が設けられてい る。ブレーキ４０に関連した車輪に角度測定システム４１が配置されている。角 度測定システム４１によって供給された信号の時間導関数は、ブレーキを掛けら れている車輪の角速度ω_radに関するデータを供給する。角度測定システム４１ の信号は、微分回路４２で微分される。 所望の減速信号として上位の装置によって送られる名目的な信号Ｔ_sollは、電 子的評価装置の入力部４３に供給される。最も簡単には、入力部４３の値Ｔ_soll は、ある程度まで車両を減速したい運転者の所望の値を呈する。その値は、 利用可能な力学を考慮すると、ブレーキ４０が時間から見て最適に可能なように 作動されるために、また、後続の制御装置に過剰な操縦を引き起こさないために 、値Ｔ_sollを修正する所望の値調整器４４に送られる。変調された名目的な値は 、比較器４５で実際の値Ｔ_istと比較される。例えば、値は、力センサ２１によ って決定されるであろう。このように、値Ｔ_istは、ブレーキへの運転者の希望 を満足するようなものを示す大きさである。比較器４５で決定される名目的な信 号と実際の信号との差は、減速制御装置４６に導かれる。制御装置４６は、モー タの名目的な角速度、従って、スピンドル１４の名目的な供給割合を計算する。 （ロータの角速度とスピンドルの名目的な供給割合とは、ローラーねじ駆動の次 元から見て、互いに関連している。）最も簡単には、減速制御装置は、比例して 操作される。すなわち、比較器４５の結果がモータの名目的な角速度に直線的に 変換される。ブレーキシステムの硬さが、変数としてこの計算に主として考慮さ れる。用語「硬さ」は、次のような意味である。ブレーキディスク３に与えられ る作用力が増加すると、ブレーキキャリパー１が拡大され、フリクションライニ ングが反力の作用によって圧縮される結果となる。電気モータ２がブレーキディ スク３から離れる結果となり、キャリパーの拡大に対応してモータに関連するス ピンドル１４が、ブレーキディスク３と接触する第１のブレーキライニングを維 持するためにブレーキディスクの方向へ動かされなければならない結果となる。 作用力が比較的高なると、ブレーキキャリパー１の拡大はもっと増加する。この ように、用語「硬さ」は、キャリパー１と及ぼされた作用力との間の比率を示す 。ブレーキシステムの硬さは、主としてキャリパーとフリクションライニングの 硬さによるものである。 キャリパーの硬さの程度が大きいと、モータの角度変化が小さくとも、実際の 値を予め設定した名目的な値に素早く調整することが出来る。これは、減速制御 装置４６に考慮されなければならない。さらに入力部４７に与えられる変数は、 減速制御装置４６の計算に考慮することが出来る。変数は以下において詳細に述 べられであろう。 減速制御装置４６の出力の量、電気モータの名目的な角速度は、最初、立ち上が りリミッタ４８に送られる。リミッタ４８はモータの名目的な角速度の変化を最 大値または最小値に制限する（否定的な名目的なモータの加速によって）。 このようにして修正できるであろう信号は、この信号によりモータの電流を決 定し、対応する最終段階を駆動するサーボブースタ４９に送られる。 電子的なサーボブースタは、付随してモータ電流制御を持った回転速度制御を 有している。そのために、リゾルバ３０の信号はサーボブースタ４９に送られる 。 ピストン制御操作は次の通りである。リゾルバ３０の信号は、電気モータの位 置角度を表す値ψ_istを生ずるピストン信号調整器５０に供給される。値は、比 較器５１で名目的な角度ψ_sollと比較され、その差は位置制御装置５２に送られ る。制御装置５２は、立ち上がりリミッタ４８を介してサーボブースタ４９に同 様に送られる電気モータ用の名目的な角速度の差から決定される。 ２つの制御装置のそれぞれに各１つのスイッチ５５、５６が設けられている。 スイッチ５５、５６の付勢は、制御装置４６または５２の信号のみが立ち上がり リミッタ４８またはサーボブースタ４９を通って通過できるようにすることであ る。これは、システムが、減速制御装置４６または位置制御装置５２の何れをも 操作するということを意味する。決定は、次のような作業によって達成する選択 と監視モジュール６０を介して成される： ａ）作動している制御装置の選択。減速制御装置が作動しているのは、Ｓ＝１ 、位置制御装置が作動しているのは、Ｓ＝０。 ｂ）位置制御装置が作動している場合（Ｓ＝０）のモータ位置角度ψ_soll用の 名目的値の計算とプリセット。 ｃ）例えば硬さの関数のような減速制御装置の変数のアップデイト。 ｄ）制御回路信号に基づいて適用される力作動量特性曲線またはブレーキトル ク特性曲線のアップデイト（主として力すなわちモーメントと位置）。 選択は、減速制御が主として位置制御に打ち克つように形成される。ブレーキ は、作動されていない状態においてクリアランスを有している。名目的な減速値 Ｔ_soll＞０またはＴ_soll＞ε（そしてεが小さい）が予め決定されている場合、 減速制御装置は、Ｓ＝１によって直ちに作動される。それ故、最初、クリアラン スが勝り、要求された名目的な値が引き続いて調整される。ブレーキの開放は、 Ｔ_soll≦０またはεの名目的な減速値によって信号化される。この場合、位置 制御装置は、Ｓ＝０に設定することにより作動状態になり、減少されたクリアラ ンスが位置制御された方法で最初設定される： ψ_soll＝ψ_o−ψ_LS、_Verm. ψ_oは、ライニングが力の掛かっていない方法でブレーキディスクに対して支 持することを示している。この減少されたクリアランスは、「初期設定」であり 、先のブレーキの開放の直ぐ後でのブレーキの繰り返し操作の反応時間を短縮し 、ブレーキがそれ故より素早く適用されることを意味する（操作の容易性を高め るこの方法は、現在市販されている液圧的な補助力ブレーキシステムでは不可能 である）。規定された待機時間ｔ₁の経過後に他の所望な減速信号Ｔ_soll＞０が 存在しないと、全てのクリアランスが位置制御方法で設定される： ψ_soll＝ψ_o−ψ_LS、Verm. さらなる待機時間ｔ₂が経過して、プリセットされた名目的な値Ｔ_soll＞０ま たはε（ブレーキを適用するのに必要な）が存在しないと、制御が完了し電子制 御装置は消成することが出来る。そして繰り返し作動が、Ｔ_soll＞０またはεに よって再び実行される。 上述したように、減速制御装置は、異なったことに基づいて操作するので、そ れによれば、値は適用されなければならない。既に述べたように、１つの可能性 は、適用される力を測定し、適用される力のために対応する基準を名目的な値と して規定することである。 他の可能性は、ブレーキトルクを制御することである。ディスクブレーキのた めのブレーキのトルクＭ_Bは、次の式に従って適用される力Ｆｓｐにリンクして いる。 Ｍ_B＝２・μ_BS・ｒ_B・Ｆ_sp ここで、μ_BS＝フリクション値、ｒ_B=有効なフリクション半径である。対応す る関係がドラムブレーキにも適用される。 実際のブレーキトルクは、車輪のハブかまたはブレーキディスクで直接測定さ れるが、あるいは利用できるデータから決定される。制御が、ブレーキトルクの 基づいて達成される場合、問題は、ブレーキトルクを示す信号が常には存在しな いことである。車輪が動かない（車両が静止しているかまたは車輪がロックして いる）と、適用される力と適切に協同するブレーキトルクが平面において決定す ることが出来ないことである。ブレーキ操作の機械的妨害を回避するために、ブ レーキトルク調整からブレーキトルク制御への切り換えが、速度が特定の閾値よ り低い場合に、車輪の回転速度と、回転速度発生器の信号走査時間に依存して、 達成されなければならない。 この理由により、微分回路４２に分配された車輪の角速度は、選択と監視モジ ュール６０に送られる。速度が、最小値ψ_Rad、Minより小さくなった場合、位置 制御装置は、スイッチ信号をＳ＝０に設定することによって作動される。位置制 御装置のための名目的な値ψ_sollは、選択と監視モジュール６０に蓄積されたア ップデイトされたブレーキトルク作動量特性曲線を考慮して調節されたブレーキ トルク値から計算される。これは、所望のブレーキトルクと協同するスピンドル の置換作動量が、知られたまたはアップデイトされたトルク作動量特性曲線から 決定され、電気モータ２の対応する回転角度に変換されることを意味する。 第３の可能性は、車輪の角速度の時間変化に基づいて操作するために減速制御 装置４６用に整えることである。信号は、微分回路４２の出力を他の微分回路４ ３に送ることにより、また、車輪の回転減速を名目的な信号としてプリセットす ることによって生成される。 ブレーキのトルクまたは、ブレーキのトルクに似た量は、また、図３に示した ように、再構築装置７０によって決定される。図３は、図２のＳ＝１（減速制御 装置が付勢されている）の制御回路構造を示している。再構築に適切であり、車 両に標準として（多分）既に設けられている、モータの電流と、電気モータ２の リゾルバ３０の値と、車輪の回転速度センサの値および、それ以外のプロセス測 定信号は、このタイプの信号の再構築のために考慮される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 電気モータとの関係で作動要素の位置を決定するための手段（３０）と、 ブレーキ効果を特徴付ける量を決定する手段（２１）と、その中で作動要素の実 際の位置が名目的な位置に適合する第１の制御回路と、その中で実際の減速信号 が所望の減速信号に続く第２の制御回路と、第１かまたは第２の制御回路を付勢 する決定回路とを有することを特徴とする電気モータによって操作される車輪ブ レーキ用制御または調整装置。 ２． 前記第２の制御回路が、ブレーキが作動された場合、すなわちブレーキ効 果が達成された場合に付勢されることを特徴とする請求項１記載の制御または調 整装置。 ３． 前記第１の回路が、回転する車輪に連結されたフリクション面と、前記電 気モータによって置換可能なフリクション要素との間のクリアランスを調整する ために付勢されることを特徴とする請求項１記載の制御または調整装置。 ４． クリアランスが、ブレーキの解放後のわずかの間隔のために、ほぼ０の小 さい値に調整され、また、この間隔が経過した後でのみ名目的な値に調整される であろうことを特徴とする請求項１記載のシステム。 ５． 適用される力が、ブレーキの値を特徴付ける量として選択されることを特 徴とする請求項１記載のシステム。 ６． 適用される力によって生成されるブレーキのトルクが、ブレーキの値を特 徴付ける量として使用されることを特徴とする請求項１記載のシステム。 ７． 車輪の回転速度が決定され、車輪のブレーキの制御が、最低速度より大き い第２の制御回路と、最低速度より小さい第１の制御回路とによって開始される ことを特徴とする請求項６記載のシステム。 ８． 車両の減速が、ブレーキの効果を特徴付ける量として選択されることを特 徴とする請求項１記載の調整システム。 ９． 電気モータによって駆動されるスピンドル（１４）が、段部を持った孔を 有する中空のスピンドルであり、力センサがその段部に支持されていることを特 徴とする請求項５記載の調整システムを有する電気モータ。