電磁弁の制御方法及び制御装置
【課題】車両におけるブレーキ系統の弁を、より精確に制御する方法および制御装置を提供する。
【解決手段】電気制御値（ｉ）による、ブレーキ系統における少なくとも１つの弁の制御方法において、弁における圧力低下（Δｐ）と電気制御値（ｉ）との関係を表す特性曲線が、電気制御値（ｉ）の変化が圧力低下（Δｐ）の変化をもたらす領域を有し、また弁の制御中に、電気制御値の始動値は、これが前記領域内にまたは該領域の境界にあるように選択される。また、弁の制御装置において、弁の制御中に電気制御値の始動値を、弁制御領域内にまたは該弁制御領域の境界にあるように選択するための始動値選択手段を備え、弁制御領域内では、電気制御値（ｉ）の変化が弁における圧力低下（Δｐ）の変化をもたらす。
【解決手段】電気制御値（ｉ）による、ブレーキ系統における少なくとも１つの弁の制御方法において、弁における圧力低下（Δｐ）と電気制御値（ｉ）との関係を表す特性曲線が、電気制御値（ｉ）の変化が圧力低下（Δｐ）の変化をもたらす領域を有し、また弁の制御中に、電気制御値の始動値は、これが前記領域内にまたは該領域の境界にあるように選択される。また、弁の制御装置において、弁の制御中に電気制御値の始動値を、弁制御領域内にまたは該弁制御領域の境界にあるように選択するための始動値選択手段を備え、弁制御領域内では、電気制御値（ｉ）の変化が弁における圧力低下（Δｐ）の変化をもたらす。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ブレーキ系統の弁を制御する方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドイツ特許明細書第１９６２００３７Ａ１号には、コイルおよび可動接片とを含む電磁弁を制御する方法および装置が記載されている。接片を動かすために、コイルには電流および／または電圧がクロック式に印加される。種々異なる制御によって、電磁弁は、選択的に開閉弁としてまたは圧力調整弁として駆動させることができる。
【０００３】
ドイツ特許明細書第１９５２５５３８Ａ１号において、吸込弁の作動によって生成されるブレーキ圧の脈動を最小限に抑制し、かつ騒音と振動を除去し、また、ブレーキペダルの応答感度が改善される、アンチロックブレーキシステム用の制御方法および制御装置が記載されている。この制御装置および制御方法の場合、吸込弁を開閉する信号波形は、緩やかに上昇および低下する傾斜を有し、ブレーキ管を完全に開かないことによって、ブレーキ圧の脈動を抑制する。
【０００４】
従来技術の特徴は、ドイツ特許明細書第１９５２５５３８Ａ１号に基づくものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ特許明細書第１９６２００３７号（Ａ１）
【特許文献２】ドイツ特許明細書第１９５２５５３８号（Ａ１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両におけるブレーキ系統の弁を、より精確に制御する方法および制御装置を提供することが、本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、電気的制御値によってブレーキ系統の少なくとも１つの弁を制御する方法において、弁における圧力低下と電気的制御値との関係を特徴付ける特性曲線が、電気的制御値の変化が圧力低下の変化をもたらす少なくとも１つの領域を有すると共に、電気的制御値の始動値は、弁の制御中に、前記の領域内にあるか、または、該領域の境界にあるように選択される。
【０００８】
それによって、弁の精密な制御が可能になる。この場合、圧力低下という用語は、弁の入口側での圧力と弁の出口側での圧力との差であるものと理解される。好適な実施形態の特徴は、少なくとも１つの調整サイクル中の電気的制御値の始動値が、先行する調整サイクルにおいて、弁の変数値、もしくは弁の制御値の関数として選択されることにある。
【０００９】
それによって、１つの調整サイクル中に検出された、もしくは発生した主な制御値を次の調整サイクルで流用させることが可能になる。別の有利な実施形態の特徴は、先行する調整サイクルにおける前記弁の制御値が、ホイールのブレーキ滑りにより所定値を超えるような、バルブ・コイルを流れる電流であることにある。
【００１０】
ホイールのブレーキ滑りが所定値を超える時点は、予め従来のＡＢＳ制御装置（アンチロックブレーキ制御システム）によって検知される。有利な実施形態の特徴は、電気制御値の始動値が、弁に関連するホイールブレーキ・シリンダ内で圧力発生段階が開始されるような制御値であることにある。それによって、圧力発生の精密な制御が可能になる。すなわち、始動値とは圧力発生段階を開始する値である。
【００１１】
別の有利な構成の特徴は、第１段階では電気的制御値が一定値を取ると共に、第１段階が時間的に圧力発生段階に先行することにある。１つの有利な実施形態では、圧力発生段階中のホイールブレーキ・シリンダ内のブレーキ圧は、ホイールのブレーキ滑りが所定値を超えるまで上昇される。それによって、ロックされたホイールによる自動車のスリップ現象が回避される。
【００１２】
別の好適な実施形態の特徴は、電気的制御値が弁のコイルを流れる電流であることにある。電流の値は電気的に簡単に制御される値である。また、本発明によれば、電気的制御値によってブレーキ系統の少なくとも１つの弁を制御する装置において、弁の制御中に電気的制御値の始動値を、弁制御領域内にあるか、または、該弁制御領域の境界にあるように選択する手段を備えており、弁制御領域内では、電気的制御値の変化が弁における圧力低下の変化をもたらす。
【００１３】
有利な構成では、上記装置が吸込弁を制御するために使用される。この吸込弁では、精密でかつ適正に計算された弁制御が特に重要である。有利な実施形態の特徴は、少なくとも１つの弁が圧力差調整弁であることにある。この弁には予め固有の特性として、コイル電流と、弁における圧力低下との間にほぼ直線的な関係がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、油圧系統図の形式のホイールブレーキ並びに吸込弁を示す。
【図２】図２は、吸込弁の周期的な制御を示す。
【図３】図３は、通常の形式の吸込弁の制御を示す。
【図４】図４は、制御電流が高すぎる、または低すぎる場合における、弁の制御時の、弁の状態と車輪の反応とを示す。
【図５】図５は、本発明による制御時の弁の状態と車輪の反応とを示す。
【図６】図６は、本発明による装置の構造と、自動車環境へのその組込みとを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
油圧式ブレーキ系統は、例えばドイツ特許明細書第１９７１２８８９Ａ１号（米国特許明細書第６，２７３，５２５号に対応）から既知である。
【００１６】
図１は、油圧系統の断面図を示している。図１において、ブロック１００は吸込弁を示し、ブロック１０２はホイールブレーキを示し、Δｐは吸込弁における圧力低下を示している。その際に、吸込弁は電圧ｕ（ｔ）または電流ｉ（ｔ）を介して制御される。
【００１７】
吸込弁とは、本発明では圧力差調整弁、もしくはリニア電磁弁（ＬＭＶ）である。これは、吸込弁におけるコイル電流が、吸込弁における圧力低下Δｐに比例するという特性を有している。その際に吸込弁は以下の双方の限界状態を有する。すなわち、コイル電流が小さい場合に、弁は開き、すなわちΔｐ＝０である。
【００１８】
コイル電流が大きい場合に、弁が閉じ、ブレーキ液もしくはブレーキ媒体が流れない。圧力を調整する吸込弁の特徴は、以下のような２つの基本的な特性にある。
【００１９】
１．弁を流れる電流と調整される圧力低下との関係（ｉ−Δｐの特性曲線）が変化しない。
【００２０】
２．動的な過渡的応答。このことは、一次の遅延素子で極めて的確に説明でき、時定数は接続されている油圧容積の関数である。
【００２１】
このような弁の周期的な動作態様が図２に示されている。この図では、横軸方向には時間ｔが示され、縦軸方向には電流ｉ（ｔ）が示されている。ここで電流ｉ（ｔ）は小さい値と大きい値との間で交番し、それに対応して、吸込弁はノイズ発生や弁に対する高い機械的負荷のようなマイナスの結果を伴って「開」状態と「閉」状態との間で交代する。
【００２２】
吸込弁の特徴的な、ｉ−Δｐ特性曲線が図３に示されている。この図では、横軸に沿って吸込弁のコイルを流れる電流ｉが示され、縦軸に沿って吸込弁がその値で調整される圧力差Δｐが示されている。電流が小さい場合（０＜ｉ＜ｉ１）、弁は開き、すなわちΔｐ＝０である。電流がｉ１とｉ２との間では、ほぼ直線的に増加する。電流ｉ２では、吸込弁によって最大限に調整可能な圧力差Δｐ（Δｐｍａｘ）に達する。
【００２３】
ここでホイールブレーキ・シリンダへのブレーキ媒体の充填、およびそれによるブレーキ圧の生成を、図３を参照して説明する。
−先ず、吸込弁が閉じられ、吸込弁への供給管とホイールブレーキ・シリンダとの間には、ｐ０の圧力がかかるものとする。
−その際に、例えば、ｉ＞ｉ２の電流が流れるものとする。
−次に、ホイールブレーキ・シリンダ内の圧力を上昇させる。これは、吸込弁を開くことによって行われる。
−加えて、電流ｉが時間と共にｉ２の値を基点に傾斜状に低減される。そこで、図３において、状態は点線に沿って左側へと移行する。
−点線が、実線で示された吸込弁の特性曲線と交わるような電流値に達するまで、吸込弁における圧力低下Δｐが低下する。
−それから吸込弁の状態は、特性曲線に沿ってΔｐ＝０ のポイントへと移行する。その際、このポイントに達することが絶対に必要というわけではない。それは明らかに、電流も圧力低下も時間と共に低減することを意味している。電流が充分に緩やかに戻ることによって、弁は静的な平衡状態で駆動される。このことは、弁が常に静的な定常状態にあり、かつ弁の状態は、図３に示した特性曲線に沿って移行することを意味している。
−その際に吸込弁が開き、ホイールブレーキ・シリンダ内の圧力は継続的に増大する。この開放プロセスは、例えば直線的に低下する電流傾斜によって達成可能である。
【００２４】
特性曲線に沿った弁の状態の移行は、吸込弁がホイールブレーキ・シリンダ内での圧発生中に、静的な定常状態でのみ動作することを意味している。このような動作の態様は物理学では「断熱曲線」という見出し語でも知られている。開放プロセスは一連の静的な状態を経過する。
【００２５】
その際に、弁への電流の供給が、電流設定、または電圧設定によって継続的に行われるのか、またはパルス／ポーズ駆動によって行われるかは重要ではない。しかし、パルス／ポーズ駆動は、圧力差調整弁が高頻度のスイッチング動作に追従し得ず、むしろ、パルス／ポーズ駆動の平均値にのみ追従し得るような十分高い周波数とする必要がある。そこで、コイル電流が急激に変化することはないという物理的な特性が活用される。
【００２６】
本発明は、開閉状態の改善の他に、電流が判明している場合は、ｉ−Δｐ特性曲線を介して補足的に圧力差Δｐも判明する、という補足的な利点も有している。そこで、この補足情報Δｐは、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）／ＥＳＰ（電子安定化プログラム）／ＡＳＲ（駆動滑り制御）の調整用にも利用できる。
【００２７】
ｉ−Δｐ特性曲線を介した前述の調整を利用する際に、圧力発生の時点の他に、圧力発生の開始時に弁がどのような電流で制御されるかという問題が生ずる。それには、以下のような２つの可能性がある。
【００２８】
１．（例えば、ＥＳＰのような）多くの走行動特性調整システムにおいては、ブレーキ系統内の吸気圧は自動車内にあるセンサ装置を介して分かる。吸気圧とホイールブレーキ・シリンダ内の実際のブレーキ圧とが判明することで、吸込弁における圧力低下を計算することができる。そこから、ｉ−Δｐ特性曲線を介して必要な開放電流を算定できる。
【００２９】
２．（例えば、多くのＡＢＳシステムのような）多くのシステムの場合、ブレーキ系統内の吸気圧は分からない。このような場合に備えられた、（同様に吸気圧が判明していない）吸込弁の圧力差調整特性を利用することによる補助手段を以下に説明する。
【００３０】
当該のＥＳＰシステムおよびＡＢＳシステムでは、圧力発生は常に圧力保持段階から行われる。すなわちホイールブレーキ・シリンダ内に一定の圧力を有する段階は、（ホイールブレーキ・シリンダ内の）圧力発生段階に常に先行する。圧力保持段階では、弁を流れる電流は、これが吸込弁を遮断するのに充分である程度に留まる限り、重要ではない。圧力発生を直ぐに開始するためには、実際にかかる圧力差に相当するように弁電流が調整されなければならない。この電流値が間違っていると、以下の２つの事例が発生する。
【００３１】
事例１：電流が小さすぎる場合（すなわち、吸込弁において低下する圧力差が過度に急速に低下する場合）は、不要に大きい発生勾配を伴う圧力発生が起きる。それによって調整が不安定になり、引き続いてホイールの滑りも大きくなり、また自動車のステアリングが困難となる。この事態は図４の上方の図に示されている。この図では、時間ｔが横軸方向に記載されており、縦軸方向には弁電流ｉと、ホイール周速ｖと、対応するホイールブレーキ・シリンダ内の圧力ｐとが記載されている。電流がスイッチオンされると直ちに、ポイント４０１で示されているように、急激な圧力発生が起きる。それによってホイールの周速が対応して急激に下落し（４０２）、その結果としてＡＢＳ制御装置が応答する。ＡＢＳ制御装置は、吸込弁を流れる電流を飛躍的に上昇させる（４０４）。それによって吸込弁が閉じられる。その結果、ホイールブレーキ・シリンダ内の圧力はそれ以上は増大しない。ホイールブレーキ・シリンダ内での（極めて緩やかな）圧力発生は、対応する吐出弁を開くことによって行われる。
【００３２】
事例２：電流が大きすぎる場合は、弁電流（ひいては遮断可能な最大圧力低下）と圧力低下とが平衡状態になるまで圧力の発生は遅延される。この時点でブレーキ力は小さすぎ、自動車は最適には減速されない。このことは図４の下方の図に示されており、その軸と、記載された曲線とには上方の図と同様の符号が付されている。電流ｉは大きすぎ（矢印４１０）、したがって圧力低下Δｐは過度に長く保持され、直ちには低減されない。したがって、ホイールブレーキ・シリンダ内でのブレーキ圧は極めて遅い時点でようやく上昇する（矢印４１１を参照）。
【００３３】
吸込弁の可能な代替制御方法が図５に示されている。軸には図４と同様の符号が付されている。この場合、制御方法の経過は、以下に記載するステップをたどる。
【００３４】
ステップ１：圧力保持段階から、電流値は当初は高すぎる値を基点に傾斜状に低下する。時間軸に（１）で示された時点で、弁における力の平衡に達し、ここで圧力発生が始まる。このことは、記載した最も下の曲線の、ホイールブレーキ・シリンダ内の圧力ｐの増大で分かる。
【００３５】
ここで強調すべきは、ホイール圧力センサ装置がないシステムでは、上記の時点が検知され得ないことである。
【００３６】
ステップ２：（ｉ−Δｐ特性曲線を介して調整されて）ＡＢＳ制御装置の圧力発生の要求には応じるが、吸込弁が（前述したように）常に静的な定常状態にあるようにゆっくりとしか応じないような勾配で、電流が再び低下される。この段階は、時間軸に沿って、記載された時点（１）と（３）との間で行われる。
【００３７】
ステップ３：電流の低下によって、（前述したように）ホイールブレーキ・シリンダ内の圧力が上昇し（図５のｐの増大を参照）、かつホイールの不安定さが高まる。このことは、ｖを付した曲線で図５に示されているように、ホイールの周速が急激に低下することを表している。それによって、ホイールの周速（ｖ）曲線は、例えばポイント５０１に見られるように、（点線で示された直線である）車両の前進速度のカーブからますます遠ざかる。ホイールの周速ｖは車両の前進速度と比較してますます低くなり、このことは明らかに、ホイールのブレーキ滑りが増大することを意味している。時点（３）で前進力が最大のポイントに達し、ホイールブレーキ・シリンダにはロック圧ｐ＿ｂｌｏｃｋが作用する。同時に吸込弁では圧力低下Δｐ＿ｉｎｓｔａｂが低下する。ロック圧ｐ＿ｂｌｏｃｋの値は分からないが、時点（３）での、吸込弁における圧力低下Δｐ＿ｉｎｓｔａｂには以下の関係式が当てはまる。
【００３８】
Δｐ＿ｉｎｓｔａｂ＝ｐ＿ｈｚ− ｐ＿ｂｌｏｃｋただし、ｐ＿ｈｚは、主ブレーキ・シリンダ内の圧力である。圧力差Δｐ＿ｉｎｓｔａｂに相当する電流が判明し、またそれによって、ｉ−Δｐ特性曲線を介して圧力差Δｐ＿ｉｎｓｔａｂが判明する。
【００３９】
ステップ４：引き続いて、ホイールが不安定であるため、圧力の低減が行われる。この圧力低減は、観察されるホイール動特性によって、ホイールが再び安定状態になったこと、すなわちスリップの閾値を下回ったことが示されるまで継続する。圧力の低減は、（図５の急速な電流上昇５０４によって達成される大きい弁電流により）吸込弁が閉じられ、また、吐出弁が開かれることによって行われる。引き続いて、新たな圧力発生のための所望の時点に達するまで、時点（３）と（４）との間で、圧力保持段階（吸込弁と吐出弁とが閉じられる）が実行される。それは図５の時点（４）である。この時点で再び安定したホイール状態になる。
【００４０】
ステップ５：新たな圧力発生のためには先ず、電流の始動値（図５の５０３）が決定されなければならない。この始動値の決定に際しては下記が仮定される。
【００４１】
−道路の摩擦値、ひいてはロック圧が最後の調整サイクル内でほぼ一定であった。
【００４２】
−最後の調整サイクル内の吸気圧がほぼ一定であった。
【００４３】
−吸込弁における圧力低下をホイールの安定化に必要な数値Δｐ＿ａｂｂａｕだけ低減させた値は、摩擦値に関わりなく常にほぼ一定である。数値Δｐ＿ａｂｂａｕは（図５に示されるように）、吸込弁の静的な駆動が始まる時点と、吸込弁の静的な駆動が終わる時点との間の圧力差を表している。図５において、数値Δｐ＿ａｂｂａｕは電流曲線ｉに関連している。このことは、吸込弁の駆動が静的である場合に、電流ｉと弁における圧力低下Δｐとの直線的な関係が生ずることによって明らかになる。
【００４４】
それによって、圧力発生の開始時の吸込弁における圧力低下は、以下の方程式によって算定することができる。
【００４５】
Δｐ＿ｓｔａｒｔ＝Δｐ＿ｉｎｓｔａｂ＋ Δｐ＿ａｂｂａｕ
この公式は明らかに、下記のコンセプトから理解される。すなわち、
−Δｐ＿ｉｎｓｔａｂは、弁が不安定状態に入った際の圧力低下であり、かつ、
−Δｐ＿ａｂｂａｕは、調整サイクルの開始時の弁における圧力低下を低減するための圧力差であり、弁の開放プロセスの結果として、圧力低下をその圧力差分だけ低減するためのものである。
【００４６】
この場合も、圧力発生時の電流の始動値は、ｉ−Δｐ特性曲線から明らかになる。それによって、記載している方法により、ホイールブレーキ・シリンダ内での圧力発生の開始時に、引き続いてその数値が減少すると、弁において低下する圧力差が直ぐに減少するような数値まで、非常に正確に電流を飛躍的に上昇させることが可能になる。
【００４７】
本発明による装置の構造と、自動車環境へのその組込みは、図６に示されている。この図において、ブロック６００は、例えばメインブレーキ・シリンダ内の圧力ｐ＿ｈｚ、またはホイール回転速度を検出するセンサ手段を含んでいる。ブロック６０２は、ブレーキ系統、特に制御される弁の起動手段を含んでいる。弁制御装置はブロック６０１に含まれている。ブロック６０１には始動値選択手段６０３が含まれている。
【００４８】
センサ手段６００の出力信号は弁制御装置６０１に送られる。弁制御装置６０１の出力信号は起動手段６０２に送られる。例えば弁のコイルを流れる電流が検知されることによって、起動手段６０２からセンサ手段６００へのフィードバックが行われる。
【符号の説明】
【００４９】
１００ 吸込弁
１０２ ホイールブレーキ
６００ センサ手段
６０１ 弁制御装置
６０２ 起動手段
６０３ 始動値選択手段
ｉ 電気制御値
Δｐ 圧力差
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ブレーキ系統の弁を制御する方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドイツ特許明細書第１９６２００３７Ａ１号には、コイルおよび可動接片とを含む電磁弁を制御する方法および装置が記載されている。接片を動かすために、コイルには電流および／または電圧がクロック式に印加される。種々異なる制御によって、電磁弁は、選択的に開閉弁としてまたは圧力調整弁として駆動させることができる。
【０００３】
ドイツ特許明細書第１９５２５５３８Ａ１号において、吸込弁の作動によって生成されるブレーキ圧の脈動を最小限に抑制し、かつ騒音と振動を除去し、また、ブレーキペダルの応答感度が改善される、アンチロックブレーキシステム用の制御方法および制御装置が記載されている。この制御装置および制御方法の場合、吸込弁を開閉する信号波形は、緩やかに上昇および低下する傾斜を有し、ブレーキ管を完全に開かないことによって、ブレーキ圧の脈動を抑制する。
【０００４】
従来技術の特徴は、ドイツ特許明細書第１９５２５５３８Ａ１号に基づくものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ特許明細書第１９６２００３７号（Ａ１）
【特許文献２】ドイツ特許明細書第１９５２５５３８号（Ａ１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両におけるブレーキ系統の弁を、より精確に制御する方法および制御装置を提供することが、本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、電気的制御値によってブレーキ系統の少なくとも１つの弁を制御する方法において、弁における圧力低下と電気的制御値との関係を特徴付ける特性曲線が、電気的制御値の変化が圧力低下の変化をもたらす少なくとも１つの領域を有すると共に、電気的制御値の始動値は、弁の制御中に、前記の領域内にあるか、または、該領域の境界にあるように選択される。
【０００８】
それによって、弁の精密な制御が可能になる。この場合、圧力低下という用語は、弁の入口側での圧力と弁の出口側での圧力との差であるものと理解される。好適な実施形態の特徴は、少なくとも１つの調整サイクル中の電気的制御値の始動値が、先行する調整サイクルにおいて、弁の変数値、もしくは弁の制御値の関数として選択されることにある。
【０００９】
それによって、１つの調整サイクル中に検出された、もしくは発生した主な制御値を次の調整サイクルで流用させることが可能になる。別の有利な実施形態の特徴は、先行する調整サイクルにおける前記弁の制御値が、ホイールのブレーキ滑りにより所定値を超えるような、バルブ・コイルを流れる電流であることにある。
【００１０】
ホイールのブレーキ滑りが所定値を超える時点は、予め従来のＡＢＳ制御装置（アンチロックブレーキ制御システム）によって検知される。有利な実施形態の特徴は、電気制御値の始動値が、弁に関連するホイールブレーキ・シリンダ内で圧力発生段階が開始されるような制御値であることにある。それによって、圧力発生の精密な制御が可能になる。すなわち、始動値とは圧力発生段階を開始する値である。
【００１１】
別の有利な構成の特徴は、第１段階では電気的制御値が一定値を取ると共に、第１段階が時間的に圧力発生段階に先行することにある。１つの有利な実施形態では、圧力発生段階中のホイールブレーキ・シリンダ内のブレーキ圧は、ホイールのブレーキ滑りが所定値を超えるまで上昇される。それによって、ロックされたホイールによる自動車のスリップ現象が回避される。
【００１２】
別の好適な実施形態の特徴は、電気的制御値が弁のコイルを流れる電流であることにある。電流の値は電気的に簡単に制御される値である。また、本発明によれば、電気的制御値によってブレーキ系統の少なくとも１つの弁を制御する装置において、弁の制御中に電気的制御値の始動値を、弁制御領域内にあるか、または、該弁制御領域の境界にあるように選択する手段を備えており、弁制御領域内では、電気的制御値の変化が弁における圧力低下の変化をもたらす。
【００１３】
有利な構成では、上記装置が吸込弁を制御するために使用される。この吸込弁では、精密でかつ適正に計算された弁制御が特に重要である。有利な実施形態の特徴は、少なくとも１つの弁が圧力差調整弁であることにある。この弁には予め固有の特性として、コイル電流と、弁における圧力低下との間にほぼ直線的な関係がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、油圧系統図の形式のホイールブレーキ並びに吸込弁を示す。
【図２】図２は、吸込弁の周期的な制御を示す。
【図３】図３は、通常の形式の吸込弁の制御を示す。
【図４】図４は、制御電流が高すぎる、または低すぎる場合における、弁の制御時の、弁の状態と車輪の反応とを示す。
【図５】図５は、本発明による制御時の弁の状態と車輪の反応とを示す。
【図６】図６は、本発明による装置の構造と、自動車環境へのその組込みとを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
油圧式ブレーキ系統は、例えばドイツ特許明細書第１９７１２８８９Ａ１号（米国特許明細書第６，２７３，５２５号に対応）から既知である。
【００１６】
図１は、油圧系統の断面図を示している。図１において、ブロック１００は吸込弁を示し、ブロック１０２はホイールブレーキを示し、Δｐは吸込弁における圧力低下を示している。その際に、吸込弁は電圧ｕ（ｔ）または電流ｉ（ｔ）を介して制御される。
【００１７】
吸込弁とは、本発明では圧力差調整弁、もしくはリニア電磁弁（ＬＭＶ）である。これは、吸込弁におけるコイル電流が、吸込弁における圧力低下Δｐに比例するという特性を有している。その際に吸込弁は以下の双方の限界状態を有する。すなわち、コイル電流が小さい場合に、弁は開き、すなわちΔｐ＝０である。
【００１８】
コイル電流が大きい場合に、弁が閉じ、ブレーキ液もしくはブレーキ媒体が流れない。圧力を調整する吸込弁の特徴は、以下のような２つの基本的な特性にある。
【００１９】
１．弁を流れる電流と調整される圧力低下との関係（ｉ−Δｐの特性曲線）が変化しない。
【００２０】
２．動的な過渡的応答。このことは、一次の遅延素子で極めて的確に説明でき、時定数は接続されている油圧容積の関数である。
【００２１】
このような弁の周期的な動作態様が図２に示されている。この図では、横軸方向には時間ｔが示され、縦軸方向には電流ｉ（ｔ）が示されている。ここで電流ｉ（ｔ）は小さい値と大きい値との間で交番し、それに対応して、吸込弁はノイズ発生や弁に対する高い機械的負荷のようなマイナスの結果を伴って「開」状態と「閉」状態との間で交代する。
【００２２】
吸込弁の特徴的な、ｉ−Δｐ特性曲線が図３に示されている。この図では、横軸に沿って吸込弁のコイルを流れる電流ｉが示され、縦軸に沿って吸込弁がその値で調整される圧力差Δｐが示されている。電流が小さい場合（０＜ｉ＜ｉ１）、弁は開き、すなわちΔｐ＝０である。電流がｉ１とｉ２との間では、ほぼ直線的に増加する。電流ｉ２では、吸込弁によって最大限に調整可能な圧力差Δｐ（Δｐｍａｘ）に達する。
【００２３】
ここでホイールブレーキ・シリンダへのブレーキ媒体の充填、およびそれによるブレーキ圧の生成を、図３を参照して説明する。
−先ず、吸込弁が閉じられ、吸込弁への供給管とホイールブレーキ・シリンダとの間には、ｐ０の圧力がかかるものとする。
−その際に、例えば、ｉ＞ｉ２の電流が流れるものとする。
−次に、ホイールブレーキ・シリンダ内の圧力を上昇させる。これは、吸込弁を開くことによって行われる。
−加えて、電流ｉが時間と共にｉ２の値を基点に傾斜状に低減される。そこで、図３において、状態は点線に沿って左側へと移行する。
−点線が、実線で示された吸込弁の特性曲線と交わるような電流値に達するまで、吸込弁における圧力低下Δｐが低下する。
−それから吸込弁の状態は、特性曲線に沿ってΔｐ＝０ のポイントへと移行する。その際、このポイントに達することが絶対に必要というわけではない。それは明らかに、電流も圧力低下も時間と共に低減することを意味している。電流が充分に緩やかに戻ることによって、弁は静的な平衡状態で駆動される。このことは、弁が常に静的な定常状態にあり、かつ弁の状態は、図３に示した特性曲線に沿って移行することを意味している。
−その際に吸込弁が開き、ホイールブレーキ・シリンダ内の圧力は継続的に増大する。この開放プロセスは、例えば直線的に低下する電流傾斜によって達成可能である。
【００２４】
特性曲線に沿った弁の状態の移行は、吸込弁がホイールブレーキ・シリンダ内での圧発生中に、静的な定常状態でのみ動作することを意味している。このような動作の態様は物理学では「断熱曲線」という見出し語でも知られている。開放プロセスは一連の静的な状態を経過する。
【００２５】
その際に、弁への電流の供給が、電流設定、または電圧設定によって継続的に行われるのか、またはパルス／ポーズ駆動によって行われるかは重要ではない。しかし、パルス／ポーズ駆動は、圧力差調整弁が高頻度のスイッチング動作に追従し得ず、むしろ、パルス／ポーズ駆動の平均値にのみ追従し得るような十分高い周波数とする必要がある。そこで、コイル電流が急激に変化することはないという物理的な特性が活用される。
【００２６】
本発明は、開閉状態の改善の他に、電流が判明している場合は、ｉ−Δｐ特性曲線を介して補足的に圧力差Δｐも判明する、という補足的な利点も有している。そこで、この補足情報Δｐは、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）／ＥＳＰ（電子安定化プログラム）／ＡＳＲ（駆動滑り制御）の調整用にも利用できる。
【００２７】
ｉ−Δｐ特性曲線を介した前述の調整を利用する際に、圧力発生の時点の他に、圧力発生の開始時に弁がどのような電流で制御されるかという問題が生ずる。それには、以下のような２つの可能性がある。
【００２８】
１．（例えば、ＥＳＰのような）多くの走行動特性調整システムにおいては、ブレーキ系統内の吸気圧は自動車内にあるセンサ装置を介して分かる。吸気圧とホイールブレーキ・シリンダ内の実際のブレーキ圧とが判明することで、吸込弁における圧力低下を計算することができる。そこから、ｉ−Δｐ特性曲線を介して必要な開放電流を算定できる。
【００２９】
２．（例えば、多くのＡＢＳシステムのような）多くのシステムの場合、ブレーキ系統内の吸気圧は分からない。このような場合に備えられた、（同様に吸気圧が判明していない）吸込弁の圧力差調整特性を利用することによる補助手段を以下に説明する。
【００３０】
当該のＥＳＰシステムおよびＡＢＳシステムでは、圧力発生は常に圧力保持段階から行われる。すなわちホイールブレーキ・シリンダ内に一定の圧力を有する段階は、（ホイールブレーキ・シリンダ内の）圧力発生段階に常に先行する。圧力保持段階では、弁を流れる電流は、これが吸込弁を遮断するのに充分である程度に留まる限り、重要ではない。圧力発生を直ぐに開始するためには、実際にかかる圧力差に相当するように弁電流が調整されなければならない。この電流値が間違っていると、以下の２つの事例が発生する。
【００３１】
事例１：電流が小さすぎる場合（すなわち、吸込弁において低下する圧力差が過度に急速に低下する場合）は、不要に大きい発生勾配を伴う圧力発生が起きる。それによって調整が不安定になり、引き続いてホイールの滑りも大きくなり、また自動車のステアリングが困難となる。この事態は図４の上方の図に示されている。この図では、時間ｔが横軸方向に記載されており、縦軸方向には弁電流ｉと、ホイール周速ｖと、対応するホイールブレーキ・シリンダ内の圧力ｐとが記載されている。電流がスイッチオンされると直ちに、ポイント４０１で示されているように、急激な圧力発生が起きる。それによってホイールの周速が対応して急激に下落し（４０２）、その結果としてＡＢＳ制御装置が応答する。ＡＢＳ制御装置は、吸込弁を流れる電流を飛躍的に上昇させる（４０４）。それによって吸込弁が閉じられる。その結果、ホイールブレーキ・シリンダ内の圧力はそれ以上は増大しない。ホイールブレーキ・シリンダ内での（極めて緩やかな）圧力発生は、対応する吐出弁を開くことによって行われる。
【００３２】
事例２：電流が大きすぎる場合は、弁電流（ひいては遮断可能な最大圧力低下）と圧力低下とが平衡状態になるまで圧力の発生は遅延される。この時点でブレーキ力は小さすぎ、自動車は最適には減速されない。このことは図４の下方の図に示されており、その軸と、記載された曲線とには上方の図と同様の符号が付されている。電流ｉは大きすぎ（矢印４１０）、したがって圧力低下Δｐは過度に長く保持され、直ちには低減されない。したがって、ホイールブレーキ・シリンダ内でのブレーキ圧は極めて遅い時点でようやく上昇する（矢印４１１を参照）。
【００３３】
吸込弁の可能な代替制御方法が図５に示されている。軸には図４と同様の符号が付されている。この場合、制御方法の経過は、以下に記載するステップをたどる。
【００３４】
ステップ１：圧力保持段階から、電流値は当初は高すぎる値を基点に傾斜状に低下する。時間軸に（１）で示された時点で、弁における力の平衡に達し、ここで圧力発生が始まる。このことは、記載した最も下の曲線の、ホイールブレーキ・シリンダ内の圧力ｐの増大で分かる。
【００３５】
ここで強調すべきは、ホイール圧力センサ装置がないシステムでは、上記の時点が検知され得ないことである。
【００３６】
ステップ２：（ｉ−Δｐ特性曲線を介して調整されて）ＡＢＳ制御装置の圧力発生の要求には応じるが、吸込弁が（前述したように）常に静的な定常状態にあるようにゆっくりとしか応じないような勾配で、電流が再び低下される。この段階は、時間軸に沿って、記載された時点（１）と（３）との間で行われる。
【００３７】
ステップ３：電流の低下によって、（前述したように）ホイールブレーキ・シリンダ内の圧力が上昇し（図５のｐの増大を参照）、かつホイールの不安定さが高まる。このことは、ｖを付した曲線で図５に示されているように、ホイールの周速が急激に低下することを表している。それによって、ホイールの周速（ｖ）曲線は、例えばポイント５０１に見られるように、（点線で示された直線である）車両の前進速度のカーブからますます遠ざかる。ホイールの周速ｖは車両の前進速度と比較してますます低くなり、このことは明らかに、ホイールのブレーキ滑りが増大することを意味している。時点（３）で前進力が最大のポイントに達し、ホイールブレーキ・シリンダにはロック圧ｐ＿ｂｌｏｃｋが作用する。同時に吸込弁では圧力低下Δｐ＿ｉｎｓｔａｂが低下する。ロック圧ｐ＿ｂｌｏｃｋの値は分からないが、時点（３）での、吸込弁における圧力低下Δｐ＿ｉｎｓｔａｂには以下の関係式が当てはまる。
【００３８】
Δｐ＿ｉｎｓｔａｂ＝ｐ＿ｈｚ− ｐ＿ｂｌｏｃｋただし、ｐ＿ｈｚは、主ブレーキ・シリンダ内の圧力である。圧力差Δｐ＿ｉｎｓｔａｂに相当する電流が判明し、またそれによって、ｉ−Δｐ特性曲線を介して圧力差Δｐ＿ｉｎｓｔａｂが判明する。
【００３９】
ステップ４：引き続いて、ホイールが不安定であるため、圧力の低減が行われる。この圧力低減は、観察されるホイール動特性によって、ホイールが再び安定状態になったこと、すなわちスリップの閾値を下回ったことが示されるまで継続する。圧力の低減は、（図５の急速な電流上昇５０４によって達成される大きい弁電流により）吸込弁が閉じられ、また、吐出弁が開かれることによって行われる。引き続いて、新たな圧力発生のための所望の時点に達するまで、時点（３）と（４）との間で、圧力保持段階（吸込弁と吐出弁とが閉じられる）が実行される。それは図５の時点（４）である。この時点で再び安定したホイール状態になる。
【００４０】
ステップ５：新たな圧力発生のためには先ず、電流の始動値（図５の５０３）が決定されなければならない。この始動値の決定に際しては下記が仮定される。
【００４１】
−道路の摩擦値、ひいてはロック圧が最後の調整サイクル内でほぼ一定であった。
【００４２】
−最後の調整サイクル内の吸気圧がほぼ一定であった。
【００４３】
−吸込弁における圧力低下をホイールの安定化に必要な数値Δｐ＿ａｂｂａｕだけ低減させた値は、摩擦値に関わりなく常にほぼ一定である。数値Δｐ＿ａｂｂａｕは（図５に示されるように）、吸込弁の静的な駆動が始まる時点と、吸込弁の静的な駆動が終わる時点との間の圧力差を表している。図５において、数値Δｐ＿ａｂｂａｕは電流曲線ｉに関連している。このことは、吸込弁の駆動が静的である場合に、電流ｉと弁における圧力低下Δｐとの直線的な関係が生ずることによって明らかになる。
【００４４】
それによって、圧力発生の開始時の吸込弁における圧力低下は、以下の方程式によって算定することができる。
【００４５】
Δｐ＿ｓｔａｒｔ＝Δｐ＿ｉｎｓｔａｂ＋ Δｐ＿ａｂｂａｕ
この公式は明らかに、下記のコンセプトから理解される。すなわち、
−Δｐ＿ｉｎｓｔａｂは、弁が不安定状態に入った際の圧力低下であり、かつ、
−Δｐ＿ａｂｂａｕは、調整サイクルの開始時の弁における圧力低下を低減するための圧力差であり、弁の開放プロセスの結果として、圧力低下をその圧力差分だけ低減するためのものである。
【００４６】
この場合も、圧力発生時の電流の始動値は、ｉ−Δｐ特性曲線から明らかになる。それによって、記載している方法により、ホイールブレーキ・シリンダ内での圧力発生の開始時に、引き続いてその数値が減少すると、弁において低下する圧力差が直ぐに減少するような数値まで、非常に正確に電流を飛躍的に上昇させることが可能になる。
【００４７】
本発明による装置の構造と、自動車環境へのその組込みは、図６に示されている。この図において、ブロック６００は、例えばメインブレーキ・シリンダ内の圧力ｐ＿ｈｚ、またはホイール回転速度を検出するセンサ手段を含んでいる。ブロック６０２は、ブレーキ系統、特に制御される弁の起動手段を含んでいる。弁制御装置はブロック６０１に含まれている。ブロック６０１には始動値選択手段６０３が含まれている。
【００４８】
センサ手段６００の出力信号は弁制御装置６０１に送られる。弁制御装置６０１の出力信号は起動手段６０２に送られる。例えば弁のコイルを流れる電流が検知されることによって、起動手段６０２からセンサ手段６００へのフィードバックが行われる。
【符号の説明】
【００４９】
１００ 吸込弁
１０２ ホイールブレーキ
６００ センサ手段
６０１ 弁制御装置
６０２ 起動手段
６０３ 始動値選択手段
ｉ 電気制御値
Δｐ 圧力差
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気制御値（ｉ）による、ブレーキ系統における少なくとも１つの弁の制御方法において、前記弁における圧力低下（Δｐ）と前記電気制御値（ｉ）との関係を表す特性曲線が、電気制御値（ｉ）の変化が圧力低下（Δｐ）の変化をもたらす領域を有すること、および前記弁の制御中に、前記電気制御値の始動値は、これが前記領域内に、または該領域の境界にあるように選択されること、を特徴とする制御方法。
【請求項２】
少なくとも１つの調整サイクルにおける前記電気制御値の前記始動値は、先行する調整サイクル（Δｐ＿ｉｎｓｔａｂ）における前記弁の変数値もしくは該弁の制御値に依存して選択されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
先行する調整サイクルにおける前記弁の制御値（ｉ）は、該弁のコイルを流れるとホイールのブレーキ滑りが所定値を超えるような電流（ｉ）であることを特徴とする請求項２に記載の制御方法。
【請求項４】
電気制御値（ｉ）の前記始動値は、前記弁に関連するホイールブレーキ・シリンダ内で圧力発生段階が開始されるような制御値であることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項５】
第１段階では前記電気制御値が一定値をとること、および前記第１段階が、時間的に前記圧力発生段階に先行すること、を特徴とする請求項４に記載の制御方法。
【請求項６】
前記圧力発生段階において、前記ホイールブレーキ・シリンダ内のブレーキ圧（ｐ）は、ホイールの前記ブレーキ滑りが所定値を超えるまで上昇されることを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
【請求項７】
前記電気制御値は、前記弁のコイルを流れる電流（ｉ）であることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項８】
電気制御値（ｉ）による、ブレーキ系統における少なくとも１つの弁の制御装置において、前記弁の制御中に前記電気制御値の始動値を、弁制御領域内にまたは該弁制御領域の境界にあるように選択するための始動値選択手段を備えること、前記弁制御領域内では、電気制御値（ｉ）の変化が前記弁において低下する圧力差（Δｐ）の変化をもたらすこと、を特徴とする制御装置。
【請求項９】
吸込弁を制御するために使用されることを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
制御される少なくとも１つの弁は、圧力差調整弁であることを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
【請求項１】
電気制御値（ｉ）による、ブレーキ系統における少なくとも１つの弁の制御方法において、前記弁における圧力低下（Δｐ）と前記電気制御値（ｉ）との関係を表す特性曲線が、電気制御値（ｉ）の変化が圧力低下（Δｐ）の変化をもたらす領域を有すること、および前記弁の制御中に、前記電気制御値の始動値は、これが前記領域内に、または該領域の境界にあるように選択されること、を特徴とする制御方法。
【請求項２】
少なくとも１つの調整サイクルにおける前記電気制御値の前記始動値は、先行する調整サイクル（Δｐ＿ｉｎｓｔａｂ）における前記弁の変数値もしくは該弁の制御値に依存して選択されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
先行する調整サイクルにおける前記弁の制御値（ｉ）は、該弁のコイルを流れるとホイールのブレーキ滑りが所定値を超えるような電流（ｉ）であることを特徴とする請求項２に記載の制御方法。
【請求項４】
電気制御値（ｉ）の前記始動値は、前記弁に関連するホイールブレーキ・シリンダ内で圧力発生段階が開始されるような制御値であることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項５】
第１段階では前記電気制御値が一定値をとること、および前記第１段階が、時間的に前記圧力発生段階に先行すること、を特徴とする請求項４に記載の制御方法。
【請求項６】
前記圧力発生段階において、前記ホイールブレーキ・シリンダ内のブレーキ圧（ｐ）は、ホイールの前記ブレーキ滑りが所定値を超えるまで上昇されることを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
【請求項７】
前記電気制御値は、前記弁のコイルを流れる電流（ｉ）であることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項８】
電気制御値（ｉ）による、ブレーキ系統における少なくとも１つの弁の制御装置において、前記弁の制御中に前記電気制御値の始動値を、弁制御領域内にまたは該弁制御領域の境界にあるように選択するための始動値選択手段を備えること、前記弁制御領域内では、電気制御値（ｉ）の変化が前記弁において低下する圧力差（Δｐ）の変化をもたらすこと、を特徴とする制御装置。
【請求項９】
吸込弁を制御するために使用されることを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
制御される少なくとも１つの弁は、圧力差調整弁であることを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１８４６７４（Ｐ２００９−１８４６７４Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２８４２６（Ｐ２００９−１２８４２６）
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【分割の表示】特願２００３−５９３１８（Ｐ２００３−５９３１８）の分割
【原出願日】平成１５年３月６日（２００３．３．６）
【出願人】（５９１２４５４７３）ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング (591)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【分割の表示】特願２００３−５９３１８（Ｐ２００３−５９３１８）の分割
【原出願日】平成１５年３月６日（２００３．３．６）
【出願人】（５９１２４５４７３）ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング (591)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【Ｆターム（参考）】
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