JP2006522320A - ブレーキペダルの作動力を検出するための装置及び制動システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ブレーキペダルの作動力（Ｂ）を検出するための装置（１０）であって、ブレーキペダルに連結された力取り出しエレメント（１４）、及びブレーキシステムに連結されており且つ力取り出しエレメント（１４）に対して移動自在の力伝達エレメント（２０）を含み、更に作動力を特徴付ける少なくとも一つのパラメータを検出するため、センサ装置（３６、４６）が力取り出しエレメント（１４）と力伝達エレメント（２０）との間に設けられた装置を提供する。
【解決手段】 コンパクトに設計する目的のため、力取り出しエレメント（１４）及び力伝達エレメント（２０）は、互いに対して入れ子式に変位でき、センサ装置（３６、４６）は、力取り出しエレメント（１４）及び力伝達エレメント（２０）によって取り囲まれている。

Description

本発明は、請求項１の前段部分に記載の特徴を備えた、ブレーキペダルの作動力を検出するための装置に関する。

近年の車輛制動システムは、多くの場合、ブレーキペダルに及ぼされたペダル作動力を電子的に検出し、検出されたペダル作動力に基づいてその後の制動システムにおける制動力の発生に影響を及ぼし即ち制御する設計を備えている。かくして、ブレーキペダルに及ぼされたペダル作動力を制動システムに導入し、ブレーキブースターによってブーストするブレーキブーストを行うことができる。また、ブレーキペダルに及ぼされたペダル作動力を制動システムの通常の作動で完全に放散し、全ての制動力を、検出されたペダル作動力に基づいて、制動システム単独で発生する解決策が提供された。

このような装置は、欧州特許第ＥＰ１００３６５８Ｂ１号から周知である。この特許は、位置センサが現在のペダルの作動移動を検出し、このペダル移動が現在のペダル作動力についての情報を提供する、完全液圧式制動力発生器を提供する。この従来技術に開示された解決策では、位置センサがペダルシミュレーション装置の領域に配置されている。ペダルシミュレーション装置の位置をペダルの可能な全移動行程に亘って検出できるように設計されていなければならない。従って、位置センサをこれと対応して構造的に大きな設計にする必要があった。これにより、システムが望ましからぬ程に大きくなる。

更に、独国特許出願公開第ＤＥ４１３０３８３Ａ１号から、摩擦ブレーキに連結された力出力エレメントが入れ子式エレメントとして形成され、圧力セルが力出力エレメントの二つの入れ子式の構成要素間に配置されている制動力発生器が、公知である。圧力セルは、弾性による減衰特性に加え、制動力発生器が発生した制動力についての計測値を提供する目的で役立つようになっている。この計測値は、制動力発生器を閉ループ制御するための制御システムのフィードバックとして役立つ。
欧州特許第ＥＰ１００３６５８Ｂ１号明細書 独国特許出願公開第ＤＥ４１３０３８３Ａ１号明細書

本発明の目的は、ブレーキペダルの作動力を信頼性を以て確認できる、コンパクトであり且つ安価な設計の、冒頭に記載した種類の装置を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を備えた装置によって達成される。
本発明による解決策は、力取り出しエレメント及び力伝達エレメントを入れ子式の構成にすることによってコンパクトな設計にすることができる。更に、比較的高感度のセンサ装置を力取り出しエレメント及び力伝達エレメントの構成要素内に設けて、及びかくして、使用寿命を短くする環境上の影響に対して良好に保護することができる。

本発明の発展では、力取り出しエレメント及び力伝達エレメントを互いから押し離すばね装置が提供される。これによって、ばね装置の圧縮移動に基づいて作動力を確認できる。ばねの撓みを小さい状態に保持するため、ばね装置は、これと対応して、高いばね剛さを備えていなければならない。これにより、本発明による装置のコンパクトさを更に改善できる。

本発明は、変形例では、ばね装置が中心を通る長さ方向軸線の方向で圧縮できる円錐形圧縮ばねを含む。このような円錐形圧縮ばねは、渦巻き状に延びる薄板金属製のストリップでできていてもよい。渦巻き形態で延びる縁部は、前記薄板金属製ストリップに割当てられた円錐形表面上を延びる。このような円錐形圧縮ばねには、圧縮を行う上で高い圧縮力を必要とし、必要な構造上の空間が比較的小さく、ばねの撓みが小さいという利点がある。更に、このような円錐形圧縮ばねは非常に安定しており、ブロック時に頑丈である。円錐形圧縮ばねは、ブロックした時、ばね作用なしで剛性力伝達エレメントとして作用する。

加えて、または代替的に、ばね装置が圧縮コイルばねを含む構成を提供できる。特にばね装置が力取り出しエレメント及び力伝達エレメントで取り囲まれる場合、本発明による装置のコンパクトで頑丈な設計が得られる。代替的に、ばね装置は、力取り出しエレメント及び力伝達エレメントのうちの少なくとも一方の構成要素を取り囲む。

装置を組み合わせることによって、制動システムでの装着が容易な予め組み立てた安定したアッセンブリを形成できるようにするため、本発明によれば、ばね装置は、力取り出しエレメント及び力伝達エレメントの構成要素の一つに、例えば溶接、接着剤結合等によって一体をなして連結される。ばね装置は、勿論、力取り出しエレメント及び力伝達エレメントの両構成要素に連結してもよい。

センサ装置に関し、近接センサ、詳細にはホールセンサが含まれる。ホールセンサを使用することにより、低価格で容易に入手できるという利点が得られる。
一方では力取り出しエレメントと力伝達エレメントとの間の相対移動を行程に関して制限するため、及び他方ではその自由度に関して画定するため、本発明によれば、ガイドピンが、力取り出しエレメントを通って、力取り出しエレメント及び力伝達エレメントの相対移動方向に対して横方向に延びる。ガイドピンは、力伝達エレメントの案内凹所内に相対移動方向で変位自在である。ガイドピンは、かくして、力取り出しエレメントと力伝達エレメントとの間の相対移動中、案内凹所内で所定程度まで移動できる。ペダルを大きな作動力で作動させ、これによりガイドピンが案内凹所内で最大に変位した場合にガイドピンが案内凹所の端部に認識できる程に当たることを防止するために、案内ピンには減衰材料、例えばゴム材料等でできたカバー層が設けられていてもよい。また、本発明によれば、最大撓みで収容案内体内の端部に当たらないように、収容案内体内でのガイドピンの移動を更に制限することができる。この場合、ガイドピンには、テフロンフィルム等の減摩コーティングが設けられていてもよい。

センサ装置のうちのセンサ構成要素が、力取り出しエレメント及び力伝達エレメントの一構成要素に取り付けられたセンサキャリヤに設けられ、センサ装置の相補的センサ構成要素が力取り出しエレメント及び力伝達エレメントの他方の構成要素に取り付けられるか或いは連結されることにより、本発明による装置のコンパクトさが更に改良される。センサキャリヤは、例えば、組み立て時に前記センサキャリヤが所定の所望の位置に必ず置かれるように、力取り出しエレメント及び力伝達エレメントの一方の構成要素にこのキャリヤ用に設けられたスロットに挿入されていてもよい。別の態様では、又は追加として、センサキャリヤは力取り出しエレメントに取り付けられ、ガイドピンによって位置決めされてもよい。更に、センサ構成要素をセンサキャリヤにしっかりと取り付け、相補的センサ構成要素をセンサ構成要素に対して移動自在であるように案内することも可能である。ペダルを作動したとき、相補的センサ構成要素がセンサ構成要素に対し、力取り出しエレメント及び力伝達エレメントの移動と機械的に関連して変位でき、これによる変位が検出される。

本発明によれば、車輛制動システムの様々な構成要素を制御するため、センサ装置による信号出力を使用できる。かくして、例えばセンサ装置が所定の最小撓みを検出すると直ぐに、制動灯を点灯できる。更に、本発明の装置が検出した作動力を使用して、ＥＳＰ（電子式安定化プログラム）システム又はＡＣＣ（自動巡行制御）システムを制御できる。この場合、追加の圧力センサは不要である。

本発明は、更に、ブレーキペダルに及ぼされたペダル作動力を制動システムに導入するための、車輛の制動システムの入力エレメントに関する。この入力エレメントは、上文中に説明した種類の装置を含む。例えば、入力エレメントは、互いに対して変位自在の二つのエレメント、即ち力取り出しエレメント及び力伝達エレメントに分けることができる。

本発明は、更に、上文中に説明した種類の装置を備えた車輛用制動システムに関する。
本発明を添付図面を参照して以下に例示として説明する。

図１を参照すると、車輛用制動システムの入力エレメントの形態の本発明による装置の全体に参照番号１０が付してある。この装置１０は、着座アイ１２によってブレーキペダル（図示せず）に連結される。着座アイ１２は、力取り出しエレメント１４の自由端に設けられている。力取り出しエレメント１４は、その他端に円筒形中空部分１６を有する。この円筒形中空部分内に力伝達エレメント２０の円筒形端部１８が延びている。力伝達エレメント２０のシャフト２２の自由端２４は球形形態である。球形端２４は制動システム、例えばブレーキブースターに連結される。

装置を更に詳細に説明するため、図２及び図３の断面図を更に参照する。
円筒形中空部分１６の壁に固定されたガイドピン２６は、前記円筒形部分を通過する。このガイドピンは、円筒形中空部分１６内を通る領域にテフロンスリーブ２８を有する。ガイドピン２６は、対応する案内凹所３０を通って延びる。この案内凹所３０は、力伝達エレメント２０の中実の円筒形端部１８内を長さ方向軸線Ａの方向に延びる。力伝達エレメント２０は、これによって、ガイドピン２６が案内凹所３０内で変位できる程度まで、力取り出しエレメント１４に対して軸線方向にほとんど摩擦なしで変位できる。

円筒形端部１８は、更に、長さ方向軸線Ａに対して実質的に直交方向に延びる別の凹所３２を有する。この凹所３２にはキャリヤピン３４が挿入されており、このキャリヤピンの凹所３２の外に突出した端部には永久磁石３６が設けられている。

ガイドピン２６の一方の端部は円筒形中空部分１６の外に突出している。円筒形中空部分１６の外に突出したこの端部には、センサキャリヤ３８が取り付けられる。この目的のため、センサキャリヤ３８のボア４０の内径はピン２６の外径と一致している。そのため、センサキャリヤ３８を、ピン２６に取り付けることによって長さ方向軸線Ａの方向で位置決めできる。センサキャリヤ３８は、更に、力取り出しエレメント１４の円筒形中空部分１６の外周を取り囲むスナップ作用アーム４２を有する。センサキャリヤ３８には、力伝達エレメント２０とともに移動する永久磁石３６が、ガイドピン２６及び案内凹所３０の相互作用によって、力伝達エレメント２０が力取り出しエレメント１４に対して移動できるのと同じ程度移動できる凹所４４が設けられている。センサキャリヤ３８には、センサエレメント４６が組み込まれている。センサエレメント４６は、リード４８によって電子制御ユニット（図示せず）に接続されている。リード４８は、装置１０から、図面に概略の形態で示すリード導管５０を通って延びる。

円錐形圧縮ばね５２が、力伝達エレメント２０の円筒形端部１８と、図１、図２、及び図３でこれと向き合った円筒形中空部分１６のキャビティのベースとの間に設けられている。

円錐形圧縮ばね５２は、ばね剛性が高い材料、例えばばね鋼のストリップから製造される。このストリップは、断面が実質的に矩形であり、長さ方向軸線Ａの領域に配置された中央部分５４から始まって渦巻き状の形態に湾曲している。特定のレベルの線、例えばストリップの中立ファイバＦが描く渦巻きは、平面内にはなく、円錐形表面上を渦巻き形態で延びるということは図２及び図３からわかる。円錐形圧縮ばね５２がこのような設計を備えているため、中央部分５４を力伝達エレメント２０の円筒形端部１８に向かって軸線方向に押圧することにより圧縮できる。円錐形圧縮ばね５２は、ほんの僅かしか、即ち中央部分５４を円筒形端部１８に軸線方向に押圧できる程度しかばね撓みできないけれども、それにも拘わらず、このような圧縮に非常に高いばね力が必要とされる。更に、円錐形圧縮ばね５２には、高い力の作用の影響を比較的受け難いという利点がある。高いペダル作動力によってブロックされると、剛性力伝達エレメントとして作用する。ペダル作動力をゼロにまで減少すると、円錐形圧縮ばね５２が再度解放され、その元の形状を取り戻す。

円筒形中空部分１６のキャビティは、円筒形中空部分１６の自由端に螺着したスリーブ５６によって取り囲まれているということに着目されたい。スリーブ５６には、力伝達エレメント２０のシャフト２２が通過して突出する中央穴が設けられている。最後に、力伝達エレメント２０は、例えばテフロン等の減摩材料でできた支承ブッシュ５８によって、遊び及び摩擦をほとんど伴わずに円筒形中空部分１６内を案内されるということを指摘しておく。

装置１０の作動中、ペダル作動力Ｂが力取り出しエレメント１４に作用し、このエレメントを力伝達エレメント２０に向かって押圧する。円錐形圧縮ばね５２は、これによって、ペダル作動力Ｂの大きさに従って圧縮される。これにより、力取り出しエレメント１４及び力伝達エレメント２０が互いに近づき、及び従って、永久磁石３６がセンサエレメント４６に近づく。センサエレメント４６は、例えばホール効果を検出することによって永久磁石３６の接近を検出し、対応する出力信号をリード４８を介して制御ユニット（図示せず）に送出する。制御ユニットは、検出されたデータを円錐形圧縮ばね５２のばね剛性を考慮に入れて使用し、力取り出しエレメント１４に現在加えられているペダル作動力Ｂを確認し、車輛制動システム（図示せず）をこれに対応して制御する。車輛制動システムは、車輛の制動に役立つ制動力を円錐形圧縮ばね５２のばね移動撓みに応じて発生する。

ブレーキペダルを離した後、即ちペダル作動力Ｂがゼロまで減少した後、円錐形圧縮ばね５２が、再度、できるだけ解放され、装置１０は図１、図２、及び図３に示す初期位置をとる。

次に、図４は、本発明による装置の第２の例示の実施例を示す。重複を避けるため、及び説明を簡単にするため、図１、図２、及び図３による第１実施例で説明したのと同じ効果を持つ構成要素即ち等価物には、頭に「１」を付けた同じ参照番号が付してある。以下の文には、図１、図２、及び図３による第１の例示の実施例と比較した相違点だけを説明する。

図４に示す第２の例示の実施例による装置１１０は、第１の例示の実施例による装置よりも全体としてコンパクトな設計を有する。円筒形中空部分１１６は、その直径が小さくしてあり、円筒形端部１１８を収容する。この円筒形端部もまた、直径が小さくしてある。円筒形中空部分１１６には圧縮コイルばね１６０が取り付けられており、このばねの端部は、スポット溶接部１６２によって力取り出しエレメント１１４及び力伝達エレメント１２０の構成要素に夫々溶接されている。力取り出しエレメント１１４及び力伝達エレメント１２０の二つの構成要素は、これによって、コンパクトなアッセンブリとして互いに保持される。圧縮ばね１６０は、それにも拘わらず、そのばね作用を保持し、力伝達エレメント１２０の円筒形端部１１８を力取り出しエレメント１１４の円筒形中空部分１１６に入れ子式に挿入できる。

図４による第２の例示の実施例の場合には、永久磁石１３６は、円筒形端部１１８の端面の領域に追加に設けられる。永久磁石と相補的なセンサエレメント１４６が、センサキャリヤ１３８の端部に、力取り出しエレメント１１４の中央に取り付けられている。センサキャリヤ１３８はスロット１６４に挿入されており、ここに予め位置決めできる。

他の特徴では、第２の例示の実施例による装置１１０は、図１、図２、及び図３による第１の例示の実施例と同様に機能する。これは、センサ装置１４６が力取り出しエレメント１１４と力伝達エレメント１２０との間の相対移動を永久磁石１３６の変位に基づいて検出し、これが、制動システムを制御する目的で制御装置（図示せず）に伝達されるということを意味する。

上述の実施例は、ペダルの作用力を信頼性を以て検出できる、車輛制動システムの比較的コンパクトな設計の入力エレメントを示す。
本発明の利点は、特定的には、コンパクトであるということ、予め組み立てたアッセンブリを提供できるということ、及び簡単であり及び従って安価な設計であるということである。上文中に説明したように例示の実施例は限定的なものではないということは指摘しておかなければならない。かくして、例えば、円錐形圧縮ばね５２及び圧縮コイルばね１６０等の上文中に説明したばね要素に代えて、軸線方向に弾性的に圧縮できる等価の作用を持つばね要素、例えばディスクばねパッケージ、ばねベローズ、又はばねブッシュを使用してもよい。

本発明による装置の部分断面斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線での断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面図である。 本発明の装置の第２の例示の実施例の部分断面図である。

Claims (12)

1. ブレーキペダルの作動力（Ｂ）を検出するための装置（１０；１１０）であって、前記ブレーキペダルに連結された力取り出しエレメント（１４；１１４）、及びブレーキシステムに連結されており且つ前記力取り出しエレメント（１４；１１４）に対して移動自在の力伝達エレメント（２０；１２０）を含み、更に前記作動力（Ｂ）を特徴付ける少なくとも一つのパラメータを検出するためのセンサ装置（３６、４６；１３６；１４６）を含む、装置（１０；１１０）において、
   前記センサ装置（３６、４６；１３６、１４６）は、前記力取り出しエレメント（１４；１１４）と前記力伝達エレメント（２０；１２０）との間に配置されており、
   前記力取り出しエレメント（１４；１１４）及び前記力伝達エレメント（２０；１２０）は、互いに対して入れ子式に変位でき、
   前記センサ装置（３６、４６；１３６、１４６）は前記力取り出しエレメント（１４；１１４）及び前記力伝達エレメント（２０；１２０）によって取り囲まれている、
   ことを特徴とする装置（１０；１１０）。
2. 請求項１記載の装置（１０；１１０）において、
   前記力取り出しエレメント（１４；１１４）と前記力伝達エレメント（２０；１２０）とを互いから押し離すばね装置（５２；１６０）が設けられている、
   ことを特徴とする装置（１０）。
3. 請求項２記載の装置（１０）において、
   前記ばね装置は、その中心を通る長さ方向軸線（Ａ）の方向で圧縮できる圧縮渦巻きばね（５２）を含む、
   ことを特徴とする装置（１０）。
4. 請求項２又は３記載の装置（１１０）において、
   前記ばね装置は、圧縮コイルばね（１６０）を含む、
   ことを特徴とする装置（１０）。
5. 請求項２、３、又は４記載の装置（１０）において、
   前記ばね装置（５２）は、前記力取り出しエレメント（１４）及び前記力伝達エレメント（２０）によって取り囲まれている、
   ことを特徴とする装置（１０）。
6. 請求項２乃至５のうちのいずれか一項記載の装置（１１０）において、
   前記ばね装置（１６０）は、前記力取り出しエレメント（１１４）及び前記力伝達エレメント（１２０）のうちの少なくとも一方の構成要素を取り囲む、
   ことを特徴とする装置（１０）。
7. 請求項２乃至６のうちのいずれか一項記載の装置（１１０）において、
   前記ばね装置（１６０）は、前記力取り出しエレメント（１１４）及び前記力伝達エレメント（１２０）の一方の構成要素に一体に連結されている、
   ことを特徴とする装置（１１０）。
8. 請求項１乃至７のうちのいずれか一項記載の装置（１０；１１０）において、
   前記センサ装置（３６、４６；１３６、１４６）は近接センサ、詳細にはホールセンサを含む、
   ことを特徴とする装置（１０；１１０）。
9. 請求項１乃至８のうちのいずれか一項記載の装置（１０）において、
   ガイドピン（２６）が、前記力取り出しエレメント（１４）を、前記力取り出しエレメント（１４）及び前記力伝達エレメント（２０）の相対移動方向（Ａ）に対して横方向に通過しており、前記ガイドピンは前記力伝達エレメント（２０）の案内凹所（３０）内で前記相対移動方向（Ａ）で変位自在である、
   ことを特徴とする装置（１０）。
10. 請求項１乃至９のうちのいずれか一項記載の装置（１０；１１０）において、
    前記センサ装置（３６、４６；１３６、１４６）のうちのセンサ構成要素（４６；１４６）は、前記力取り出しエレメント（１４；１１４）及び前記力伝達エレメント（２０；１２０）の一構成要素に取り付けられたセンサキャリヤ（３８；１３８）に設けられ、
    前記センサ装置の相補的なセンサ構成要素（３６；１３６）は前記力取り出しエレメント（１４；１１４）及び前記力伝達エレメント（２０；１２０）の他方の構成要素に取り付けられているか或いは連結されている、
    ことを特徴とする装置（１０）。
11. 請求項９又は１０に記載の装置（１０）において、
    前記センサキャリヤ（３８）は、前記力取り出しエレメント（１４）に取り付けられており、前記ガイドピン（２６）によって位置決めされている、
    ことを特徴とする装置（１０）。
12. ペダル作用力を及ぼすためのブレーキペダル、及びこのブレーキペダルに及ぼされたペダル作用力に従って制動力を発生し又はブーストするための制動力発生器又はブレーキブースターを含む車輛制動システムにおいて、
    請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載の装置（１０；１１０）が前記ブレーキペダルと前記制動力発生器又はブレーキブースターとの間に配置されている、
    ことを特徴とする車輛制動システム。

Images