(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータによって電気的に操作可能な第１の摩擦面と、第２の摩擦面とを備え、この両摩擦面の間に空隙が設けられ、更に、アクチュエータの位置とアクチュエータに供給される電流を直接的または間接的に検出する手段と、第２の摩擦面に対する第１の摩擦面の接触を検出し、接触信号を発生する装置とを備えている、ブレーキを制御または調整する方法であって、接触を検出するために、アクチュエータ電流（ＩAkt ）の変化とアクチュエータ位置（ψAkt ）の変化を評価し、そして、検出されたアクチュエータ電流（ＩAkt ）に、アクチュエータトルク（ＭAkt ）またはアクチュエータ力（ＦAkt ）が関連づけられる方法において、
接触を検出するために、アクチュエータ側の装置剛性が、アクチュエータ位置（ψAkt ）によるアクチュエータトルク（ＭAkt ）またはアクチュエータ力（ＦAkt ）の微分として決定または監視されることを特徴とする方法。
【請求項２】
アクチュエータ側の装置剛性が閾値（ＳＷ）を上回るかまたは下回ることが監視されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
接触点に対応するアクチュエータ位置（ψAkt ）に基づいて、空隙（ψLS ）が調節されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
空隙（ψLS）の調節がアクチュエータ位置（ψAkt ）を変化させるコントローラ（１）によって行われることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
第２の摩擦面の方への第１の摩擦面の所定の移動のときに、接触の検出が行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
ブレーキの操作中接触の検出が行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
運動時にアクチュエータ（５）が一定の機械的出力を生じるように制御されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項８】
運動時にアクチュエータ（５）が所定の電流値（ＩAkt , soll ）で制御されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項９】
運動時にアクチュエータ（５）が所定のアクチュエータ速度（ωAkt , soll ）で制御されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項１０】
運動時に、アクチュエータ電流（ＩAkt ）とアクチュエータ速度（ωAkt ）の重み付き合計が一定になるように、アクチュエータ（５）が制御されることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項１１】
アクチュエータによって電気的に操作可能な第１の摩擦面と、第２の摩擦面とを備え、この両摩擦面の間に空隙が設けられ、更に、アクチュエータの位置とアクチュエータに供給される電流を直接的または間接的に検出する手段と、第２の摩擦面に対する第１の摩擦面の接触を検出し、接触信号を発生する装置とを備えている、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法でブレーキを制御または調整する装置において、
ａ）第１の制御モードと第２の制御モードの間で切換え可能なコントローラ（１）が設けられ、ブレーキ操作時に所望される力またはトルクの目標値（Ｖsoll ）と実際値（Ｖist ）を示す信号と、アクチュエータ目標位置（ψsoll ）を示す信号と、スイッチング変数（Ｓ1 ）と、第２の摩擦面に対する第１の摩擦面の接触を示す信号（Ｋ＊）が入力量としてコントローラに供給され、コントローラが第１の操作量（CMD1 ) を発生し、
ｂ）空隙案内兼監視モジュール（２）が設けられ、空隙検出を可能にする制御変数（ＳＴ）と、アクチュエータ（５）に供給される電流（ＩAkt ）とアクチュエータ位置（ψAkt ）に対応する信号とが、空隙案内兼監視モジュールに供給され、空隙案内兼監視モジュールがアクチュエータ目標位置（ψsoll ）を示す信号と、スイッチング変数（Ｓ1 ）と、第２の摩擦面に対する第１の摩擦面の接触を示す信号（Ｋ＊）を供給し、かつ第２の操作量（CMD2 ）を発生し、
ｃ）第１の操作量（CMD1 ) と第２の操作量（CMD2 ）が選択回路に供給され、この選択回路が第２のスイッチング変数（Ｓ2 ）に依存して、両操作量（CMD1 ，CMD2 ）の一方を、電子的な制御回路（サーボ増幅器４）に供給し、この制御回路の出力信号（ＩAkt ）によってアクチュエータ（５）が制御されることを特徴とする装置。
【請求項１２】
第１の制御モードがアクチュエータ位置制御に相当し、第２の制御モードがブレーキ力／ブレーキトルク制御または減速度制御に相当することを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
空隙案内兼監視モジュール（２）が目標値発生器（９）と接触点を検出するための装置（１０）からなり、制御変数（ＳＴ）が目標値発生器（９）に入力量として供給され、アクチュエータ（５）に供給される電流（ＩAkt ）とアクチュエータ位置（ψAkt ）に対応する信号が、接触点を検出する装置（１０）に入力量として供給され、目標値発生器（９）がアクチュエータ目標位置（ψsoll ）を示す信号と、第１のスイッチング変数（Ｓ1 ）と、第２のスイッチング変数（Ｓ2 ）と、第２の操作量（CMD2 ）を発生し、接触点を検出する装置（１０）が、第２の摩擦面に対する第１の摩擦面の接触を示す信号（Ｋ＊）を発生することを特徴とする請求項１１または１２記載の装置。
【請求項１４】
接触点を検出する装置（１０）が、信号をろ波し慣性力を相殺するための第１のモジュール（１１）と、この第１のモジュール（１１）の後に接続配置された、アクチュエータ側の装置剛性を決定するための第２のモジュール（１２）と、決定された装置剛性を閾値（ＳＷ）と比較するための第３のモジュール（１３）を備えていることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
信頼性チェックのための第４のモジュール（１４）が第１のモジュール（１１）と第２のモジュール（１２）と第３のモジュール（１３）に対して平行に接続配置され、アクチュエータ位置（ψAkt ）を示す信号あるいはアクチュエータ電圧またはアクチュエータ電流を示す信号が、第４のモジュールに入力量として供給され、第４のモジュールが第２のモジュール（１２）と第３のモジュール（１３）の機能の開始を可能にする第３のスイッチング変数（Ｚ）を生じることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、アクチュエータによって電気的に操作可能な第１の摩擦面と、第２の摩擦面とを備え、この両摩擦面の間に空隙が設けられ、更に、アクチュエータの位置とアクチュエータに供給される電流を直接的または間接的に検出する手段と、第２の摩擦面に対する第１の摩擦面の接触を検出し、接触信号を発生する装置とを備えている、ブレーキを制御または調整する方法と、電気的に操作可能なブレーキを制御または調整する装置に関する。
【０００１】
このような方法と装置は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５３６６９．５号公報によって知られている。この公報では、方法のために必要な接触信号を発生する２つの方法が提案されている。第１の方法では、アクチュエータトルクが一定のときにアクチュエータ速度が評価され、第２の方法では、接触信号を発生するための接触ピンが使用される。
【０００２】
接触点を決定するための第１の方法の欠点は、定めて行われる初期化サイクルの間でのみ接触決定が可能である、すなわちブレーキを予め設定されたアクチュエータ目標値で制御しなければならないという点にある。このサイクルの間、アクチュエータの変化が評価される。運転者または上位の制御装置によるブレーキ操作時に、一定のトルクによる制御は不可能である。というのは、空隙をできるだけ迅速に零まで縮小しなければならず、ブレーキが通常運転では力制御モードで運転されるからである。しかし、力制御モードはブレーキのパワー制御をトルク制御モードではなく、回転数制御モードで行う。力コントローラがトルクコントローラに直接重ね合わされるときでも、空隙を一定のトルクで零まで小さくするために多大なコストがかかる。更に、アクチュエータのパワー制御装置は、ブレーキのトルク制御操作のための運転モードを有していなければならない。トルクコントローラの上位の回転数コントローラを備えた力制御または位置制御装置が使用され、この回転数コントローラが同様にパワー制御装置で実施されていると、ブレーキのパワー制御装置は、両運転モード、すなわち電流制御と回転数制御の間で切換えるためのスイッチを備えなければならない。しかし、このスイッチは付加的なコストを生じる。
【０００３】
他の方法は、摩擦面に嵌め込まれた接触ピンの使用に基づいており、それによって付加的なハードウェア手段を必要とする。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、アクチュエータ特有のパラメータを用いて空隙を検出および調節することができる、制御または調整方法を提供することである。本発明の他の課題は、特別なブレーキ操作に関係なく作動し、更に自動車の走行中空隙の再調節を可能にする、空隙を検出し、再調節する制御または調整装置を提供することである。
【０００５】
この課題は方法においては、接触を検出するために、アクチュエータ電流の変化とアクチュエータ位置の変化を評価することによって解決される。
【０００６】
本発明思想を具体化するために、検出されたアクチュエータ電流に、アクチュエータトルクまたはアクチュエータ力が関連づけられる。
【０００７】
その際好ましくは、接触を検出するために、アクチュエータ側の装置剛性が、アクチュエータ位置によるアクチュエータトルクまたはアクチュエータ力の微分として決定される。アクチュエータ側の装置剛性が閾値を上回ることあるいは下回ることを監視すると有利である。前述の装置剛性量の使用は前述の方法に対して次の利点がある。
ａ）装置剛性量は初期化相（すなわち、例えば車両をスタートさせた後で空隙を新たに調節する際）においておよびブレーキ操作中に、接触点を決定するためにブレーキング時に使用可能である。装置剛性量はすべてのブレーキング時に空隙を再調節するためにも適している。
ｂ）装置剛性の評価は、電気動力装置の２つの運転モード、すなわち“回転数制御”と“トルク制御”の切換えを必要としない。なぜなら、励起信号が検出時に一定のトルクである必要がないからである。
【０００８】
本発明による方法の他の有利な特徴は従属請求項５〜１２から推察可能である。
【０００９】
上述の方法を実施するための本発明による制御および調整装置は、
ａ）第１の制御モードと第２の制御モードの間で切換え可能なコントローラが設けられ、ブレーキ操作時に所望される力またはトルクの目標値と実際値を示す信号と、アクチュエータ目標位置を示す信号と、スイッチング変数と、第２の摩擦面に対する第１の摩擦面の接触を示す信号が入力量としてコントローラに供給され、コントローラが第１の操作量を発生し、
ｂ）空隙案内兼監視モジュールが設けられ、空隙検出を可能にする制御変数と、アクチュエータに供給される電流とアクチュエータ位置に対応する信号とが、空隙案内兼監視モジュールに供給され、空隙案内兼監視モジュールがアクチュエータ目標位置を示す信号と、スイッチング変数と、第２の摩擦面に対する第１の摩擦面の接触を示す信号を供給し、かつ第２の操作量を発生し、
ｃ）第１の操作量と第２の操作量が選択回路に供給され、この選択回路が第２のスイッチング変数に依存して、両操作量の一方を、電子的な制御回路（サーボ増幅器）に供給し、この制御回路の出力信号によってアクチュエータが制御されることを特徴とする。
【００１０】
その際好ましくは、前述のコントローラの第１の制御モードがアクチュエータ位置制御に相当し、第２の制御モードがブレーキ力／ブレーキトルク制御または減速度制御に相当する。
【００１１】
発明思想の他の実施形では、空隙案内兼監視モジュールが目標値発生器と接触点を検出するための装置からなり、制御変数が目標値発生器に入力量として供給され、アクチュエータに供給される電流とアクチュエータ位置に対応する信号が、接触点を検出する装置に入力量として供給され、目標値発生器がアクチュエータ目標位置を示す信号と、第１のスイッチング変数と、第２のスイッチング変数と、第２の操作量を発生し、接触点を検出する装置が、第２の摩擦面に対する第１の摩擦面の接触を示す信号を発生する。
【００１２】
その際好ましくは、接触点を検出する装置が、信号をろ波し慣性力を相殺するための第１のモジュールと、この第１のモジュールの後に接続配置された、アクチュエータ側の装置剛性を決定するための第２のモジュールと、決定された装置剛性を閾値と比較するための第３のモジュールを備えている。信頼性チェックのための第４のモジュールが第１のモジュールと第２のモジュールと第３のモジュールに対して平行に接続配置され、アクチュエータ位置を示す信号あるいはアクチュエータ電圧またはアクチュエータ電流を示す信号が、第４のモジュールに入力量として供給され、第４のモジュールが第２のモジュールと第３のモジュールの機能の開始を可能にすると特に有利である。
【００１３】
本発明の他の詳細、特徴および効果は、添付の図を参照した、実施の形態の次の説明から明らかになる。
【００１４】
次の記載は原理を良好に理解するために電気的なスポット型ディスクブレーキに関する。しかし、この方法は変更しないで他の電気操作式ブレーキ（例えば電気操作式ドラムブレーキ）で使用可能である。
【００１５】
この方法は、接触点を決定するために、少なくとも一方のブレーキパッドがディスクに接触しているかどうかについての２進情報を供給する接触信号Ｋ＊が、接触点を検出するための装置で求められるという事実から出発している。接触点は、パッドが力を加えないでディスクに接触するアクチュエータ位置を示している。
【００１６】
図１に示した制御装置は実質的に、コントローラ１と、空隙案内兼監視モジュール２と、選択回路３と、この選択回路３の後に接続配置されたサーボ増幅器（サーボブースター）４とからなっている。このサーボ増幅器の出力信号ＩAkt によって、参照符号６で示した電気機械式に操作可能なブレーキの略示したアクチュエータ５が制御される。アクチュエータは好ましくは位置測定装置７を備えている。アクチュエータ実際位置を示すこの位置測定装置の出力信号ψAkt,Messは一方ではサーボ増幅器４に、他方では位置信号処理回路８に供給される。
【００１７】
コントローラ１は好ましくは切換え可能に形成され、従ってアクチュエータ位置制御を行う第１の制御モードあるいはブレーキ力制御、ブレーキトルク制御または締付け力制御を行う第２の制御モードで運転可能である。このコントローラの入力量は締付け力目標値Ｖsoll、締付け力実際値Ｖist 、アクチュエータ目標位置を示す信号ψsoll、スイッチング変数Ｓ1 および前述の接触信号Ｋ＊である。この場合、出力量は選択回路３に供給される操作量CMD1である。減速希望目標値Ｖsollは上位レベル（例えばＡＢＳコントローラまたはＡＳＭＳコントローラ）から供給される。一方、減速実際値Ｖist はコントローラフィードバック量を示す。アクチュエータ目標位置に対応する信号ψsollとスイッチング変数Ｓ1 は、空隙案内兼監視モジュール２から供給される。この空隙案内兼監視モジュールの入力量は空隙検出を開始するための制御変数ＳＴと、アクチュエータ５に供給される電流に対応するサーボ増幅器４の出力信号ＩAkt と、位置信号処理回路８の出力信号ψAkt である。空隙案内兼監視モジュール２の出力信号は選択回路３の挙動に影響を与える第２のスイッチング変数Ｓ2 と、第２の操作量CMD2と、少なくとも一方のブレーキパッドとブレーキディスクとの接触時に発生する接触信号Ｋ＊である。
【００１８】
特に図２から判るように、空隙案内兼監視モジュール２は２個の機能ユニット、すなわち目標値発生器９と、ブレーキパッドとブレーキディスクとの接触、すなわち接触点を検出するための装置１０とからなっている。目標値発生器９の入力量は上位の（図示していない）機能ユニットから供給される上述の制御変数ＳＴである。この制御変数によって、上位レベルは空隙を決定、調節および再調節するための処理手順を開始することができる。目標値発生器９の出力は２つのスイッチング変数Ｓ1 ，Ｓ2 と操作量CMD2である。スイッチング変数Ｓ1 は位置制御と力またはトルク制御との間でコントローラ１を切換える。スイッチング変数Ｓ2 はコントローラ１の操作量CMD1または目標値発生器９の操作量CMD2を、サーボ増幅器４の入力に切換える。
【００１９】
接触点を検出するための装置１０の入力量は、アクチュエータ電流ＩAkt とアクチュエータ位置ψAkt である。この装置の出力は上述の接触信号Ｋ＊である。この信号に基づいて、目標値発生器９は上記の問題を解決するためにコントローラ１のための制御戦略を起案する。
【００２０】
目標値発生器９は３つの運転モードを有する。
１）このモードは、アクチュエータの位置信号の絶対位置が知られていないかまたは新たに決定しなければならないときに、空隙を決定するために用いられる。これは例えば、ブレーキパッドおよびまたはディスクを交換する場合あるいは車両を停止した後で空隙の新たな調節を必要とする場合である。このモードは制御変数ＳＴを介して動作開始される。目標値発生器９がこの運転モードにあると、スイッチング変数Ｓ2 が先ず最初に“１”にセットされる。それによって、空隙案内兼監視モジュール２の出力信号CMD2はブレーキ６のパワー制御装置（動作ユニット）に送られる。コントローラ１の操作量CMD1は作用しないままである。空隙調節の戦略の実現の際、操作量CMD2は一定のアクチュエータトルクを示さない。それどころか、操作量CMD2をアクチュエータトルクとアクチュエータ回転数から演算することが適切である。この場合例えば、一定のパワーＰを予め設定することができる。これは、Ｐ＝ＭAkt ・ωAkt となるようにCMD2を予め設定することによって可能である。ここで、ＭAkt はアクチュエータの電気的入力量によって決定可能である（多くの種類のアクチュエータの場合、ＭAkt はアクチュエータ電流ＩAkt に比例する）。
【００２１】
位置信号ψAkt に基づいて、ブレーキが通風されると、すなわち空隙が存在すると、接触信号Ｋ＊が観察される。“１”に切り換えると、少なくとも一方のパッドがブレーキディスクに接触し、目標値発生器９が次に説明するモード３）となる。すなわち空隙調節を行う。
【００２２】
位置信号ψAkt に基づいて、既にブレーキが作用していることが判ると、Ｓ2 は“０”にセットされ、コントローラ１はＳ1 を“１”にセットすることによって位置制御モードに切換えられる。ブレーキ６は少しだけ戻り、空隙初期化のための上述の空隙検出の処理手順が新たに開始される。
２）ブレーキ操作時の空隙検出
ブレーキ操作中、空隙はいろいろな要因（例えば加熱によるパッド膨張、摩耗によるパッド磨損等）によって変化する。しかし、走行運転中、空隙を初期化することは望ましくない。というのは、このような初期化が常に、アクチュエータ信号に基づいて、（小さなブレーキトルクに関連して）一方の摩擦パートナーが他方の摩擦パートナーに当たる運動を含むからである。従って、運転者または上位のコントロール装置によって開始されたブレーキング中に空隙を再調節することが望ましい。そのために、目標値発生器９はブレーキングの開始前にモード２）に切換えられる。このモードでは、コントローラ１または上位のレベルは接触信号Ｋ＊を観察する。“０”から“１”に切換える際に、絶対位置ψ0 は新たに初期化される。空隙を調節することが望ましいと（モード“３”）、空隙のための目標位置は実際の絶対位置によって演算される。
３）空隙調節
第３のモード、すなわち空隙調節は、モード“１”での空隙検出の後であるいはブレーキ操作の終了後、空隙を調節するために役立つ。そのために、目標値発生器９はコントローラ１をスイッチング変数Ｓ1 ＝１によって位置制御モードに切換える。目標値発生器９はスイッチング変数Ｓ2 ＝０によって、コントローラ１の出力信号CMD1をサーボ増幅器４の入力部に生じる。目標値発生器９の出力信号ψsollによって、空隙の位置目標値がコントローラ１に通知される。この位置目標値は絶対的な零位置ψ0 （接触信号Ｋ＊による初期化または適応）と、予め決定された空隙ψLSとから演算される。それによって、位置目標値信号についてψsoll＝ψ0 −ψLSが生じる。
【００２３】
図３には、図２に関連して述べた、接触点を検出するための装置１０の構造が示してある。この略図から判るように、装置は４つのモジュールからなっている。第１のモジュール１１は信号調節、すなわち信号ろ波と装置内で発生する慣性力の相殺のために役立つ。入力量であるアクチュエータトルク（または比例する量、ここではアクチュエータ電流ＩAkt ）とアクチュエータ角度ψAkt は先ず最初に、外乱を除去するために低域ろ波される。この場合好ましくは、ろ波された信号の時間的に一定の位相ずれを生じるいわゆるベッセルフィルタが使用される。この場合続いて、アクチュエータトルクに比例する入力信号ＩAkt から、アクチュエータトルクＭAkt が演算される。慣性モーメントの相殺は、アクチュエータ５によって加速されなければならないブレーキの慣性モーメント全体からアクチュエータトルク信号ＭAkt を洗練化する。これは、操作力を加えるためのアクチュエータトルク（摩擦パートナーの締付け）と摩擦トルクだけがアクチュエータ側の装置精度を演算するために関連するので必要である。それによって、このモジュール１の出力量は、ろ波されたアクチュエータ位置信号ψAkt ＊と、ろ波され慣性モーメントだけ補正されたアクチュエータトルク信号ＭAkt ＊である。
【００２４】
第２のモジュール１２では、アクチュエータ側の装置剛性が確定または演算される。このアクチュエータ側の装置剛性とは商ｄＭAkt ＊／ｄψAkt ＊であると理解される。アクチュエータ角度によるアクチュエータトルクの微分によって、時間的な増大ではなく、（一方の摩擦パートナーが他方の摩擦パートナーに接触するときに発生するような、）位置に依存するアクチュエータトルクの増大が示される。これは、ブレーキ６の運動の時間的な変化が接触検出のために観察される信号ｄＭAkt ＊／ｄψAkt ＊に関連しないという利点がある。従って、“モータ側の装置剛性”の信号の変化は、ブレーキ６がかけられる速度に依存しない。
【００２５】
第３のモジュール１３は商ｄＭAkt ＊／ｄψAkt ＊を閾値ＳＷと比較することによって接触信号Ｋ＊を生じる。この信号は例えば、閾値を上回るときに値“１”にセットされ、閾値ＳＷを下回るときに値“０”にセットされる。
【００２６】
モジュール１１〜１３に対して平行に接続配置された第４のモジュール１４には、アクチュエータ位置に対応する信号ψAkt が入力量として供給される。この第４のモジュールはいろいろな条件に基づいて、接触信号Ｋ＊の発生がその瞬時の時点で適切であるかまたは確実であるかどうか、および接触信号Ｋ＊自体が有効であるかどうかを検査する。接触信号Ｋ＊が有効であると、スイッチング変数Ｚ＝１をセットすることによって第４のモジュール１４はこの接触信号を装置１０の出力に発生させ、第２のモジュール１２内での商ｄＭAkt ＊／ｄψAkt ＊の演算を開始可能にする。第３の変数Ｚを用いることによって、例えばブレーキの停止時（ｄψAkt ＊＝０）に不所望な出力信号または不所望な操作（例えば“０”による割算）が避けられる。
【００２７】
既に述べたように、いろいろな妥当性条件をチェックするための入力として、図３ではアクチュエータ位置ψAkt が用いられる。しかし、信頼性チェックのために他の信号を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による方法を実施するための制御回路の構造を示す図である。
【図２】  図１の制御回路で使用される空隙案内兼監視モジュールの構造を示す図である。
【図３】  図１の制御回路で使用される、接触点を検出するための装置の構造を示す図である。
【図１】
0004383650.tif 000002
【図２】
0004383650.tif 000003
【図３】
0004383650.tif 000004