JP2008516830A - 自動車のブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

制御電子ユニット或いは電気エネルギー供給部が省略されても、作動力の倍力が可能であり、ペダル感覚が確実な作用に必要であるフォールバックモードを除いてあらゆる条件下で一定のままであるブレーキ装置を提供すること。
【解決手段】
この発明は、自動車のブレーキペダル（３）とマスターシリンダ（１）の間に配置されたペダル移行シミュレータ（６、７、２１）を備えた「ブレーキ・バイ・ワイア」ブレーキ装置に関する。制御電子ユニット或いは電気エネルギー供給部の省略の際に作動力の倍力を可能とするために、この発明は、圧力供給モジュール（１３）が空圧アクチュエータ（１０）によって作動できるピストン・シリンダ・ユニット（１４）として形成され、空圧アクチュエータ（１０）がブレーキペダル（３）によって並びにブレーキペダル（３）に無関係に独立作動できる制御弁（１５）によって作動できる。

Description

この発明は、車輪ブレーキシリンダが接続できるマスターシリンダと、作動力を伝達する押圧ロッドによってブレーキペダルに連結されている第一ピストンと、マスターシリンダを作動するように使用した第二ピストンと、第一ピストンにより作動できて第二ピストンと動力伝達接続して移動できる第三ピストンと、「ブレーキ・バイ・ワイア」作動モードにおいて操作者に快適なペダル感覚を与えるペダル移行シミュレータを形成する少なくとも一つの弾性要素と、ハウジング内の第三ピストンの移行路に依存して作動される第一と第三ピストンの移動を連結する手段と、液圧を作用できる第二ピストンと第三ピストンの間の空間であって、空間の圧力作用が第二と第三ピストンに対向方向に付勢させる空間と、圧力媒体により空間の充填と排出を可能とする圧力供給モジュールとから成る自動車のブレーキ装置に関する。

自動車技術では、「ブレーキ・バイ・ワイア」ブレーキシステムは増加割合で使用される。このブレーキシステムの場合には、ブレーキは運転者の積極的作用なしに電子信号に基づいて「独立に」作動できる。この電子信号は例えば電子安定プログラムＥＳＰ或いは間隔制御システムＡＣＣによって出力され得る。この種の独立作動が運転者による作動に重ねられるので、自動車の運転者がブレーキペダルにおける反動に注意する。ブレーキペダルにおけるこの反動効果が運転者のために驚きであり且つ不快であるので、運転者が交通の臨界状況にてブレーキペダルをこの状況に適合された程度に作動できない、というのは運転者がブレーキペダルにおけるブレーキの独立作動に起因した反動によって苛立たされるからである。

前記タイプのブレーキ装置はドイツ特許出願公開第１０２００４０２５６３８号明細書（特許文献１）から知られている。予め知られたブレーキ装置の「独立作動」或いは空間の圧力作用が電気的作動可能な弁手段による圧力供給モジュールによって作動モード「ブレーキ・バイ・ワイア」で行われる。予め知られたブレーキ装置では、電子ユニットと自動車に設けられたエネルギー供給部（発電機、電池と電気配線システム）がもとのままである場合に自動車操作者により生じた作動力の倍力が可能である事実は、欠点として見做される。
ドイツ特許出願公開第１０２００４０２５６３８号明細書

それ故に、この発明の課題は、制御電子ユニット或いは電気エネルギー供給部が省略されても、作動力の倍力が可能であり、ペダル感覚が確実な作用に必要であるフォールバックモードを除いてあらゆる条件下で一定のままである前記種類のブレーキ装置を提案している。

この課題は、この発明によると、圧力供給モジュールが空圧アクチュエータによって作動できるピストン・シリンダ・ユニットとして形成され、そして空圧アクチュエータが制御弁によって作動でき、その制御弁がブレーキペダルによって且つブレーキペダルと無関係に独立的に作動できることによって解決される。

この発明の好ましい態様では、ピストン・シリンダ・ユニットに接続可能なモータポンプ組立体が設けられている。この措置によって空間に導入された圧力がさらに増加され得ることが達成される。

この発明対象の好ましい実施態様は、空圧アクチュエータが可動壁により真空室と作業室に分割された内部を有するハウジングを包含し、可動壁が制御弁によって真空圧或いは大気圧を作用できることを企図する。

この発明のさらに好ましい実施態様は、特許請求項４乃至２３に実施されている。

次の本文には、この発明の一実施態様は、添付概略図を参照して詳細に説明され、図がこの発明のブレーキ装置の構成を示す。

図面に図示されたこの発明のブレーキ装置は、作動ロッド２８を介して第一ピストン２と作用的に接続されているブレーキペダル３を有する。ブレーキペダル移行は回転角度センサー３７によって検出され得る。第一ピストン２は第四ピストン８内に配置されていて、第一ピストン２と第四ピストン８の間にはシミュレータ空間２１が形成されており、その空間には圧縮ばね６が配置されて、ペダルが作動されない場合には第一ピストン２を第四ピストン８に当接させる。第四ピストン８は第三ピストン５内に移動自在に案内されて、後部に液圧室９を限定し、この室は通路３５を介してシミュレータ空間２１と、そして別の通路４７を介して圧力なし圧力媒体貯蔵容器４８と接続している。この別の通路４７はハウジング２０に対する第三ピストン５の相対移動によって遮断される。弾性要素７、例えばエラストマーばねは作動ロッド２８と第四ピストン８の間に作用的に配置されて、ばね６と一緒にペダル移行シミュレータを形成し、このシミュレータはブレーキ装置の作動の際に自動車操作者に通常のブレーキペダル特性に一致する慣習的ペダル感覚を伝達する。これは、僅かなブレーキペダル移行では抵抗がゆっくりと増加され、大きなブレーキペダル移行では過剰比例して増加することを意味する。前記圧縮ばね６が同様に「乾燥」状態に、即ちシミュレータ空間２１の外部に配置され、例えばエラストマーばね７と平行に配置され得る。

さらに、マスターシリンダ１の作動ピストンである第二ピストン４が設けられている。示された例では、マスターシリンダ１はテンダムマスターシリンダとして形成され、このマスターシリンダでは、第二ピストン４に別のピストン１９が後部接続されている。マスターシリンダ１には制御可能な車輪ブレーキ圧修正モジュール２９を介して車両の車輪ブレーキが接続されており、マスターシリンダ１内で制御された液圧圧力を検出する圧力センサー３１が設けられている。無論、別の圧力センサーは例えば個々の車輪ブレーキ圧を検出するために使用され得る。

すべてのピストン２、４、５、８、１９は一つのハウジング２０内に収納され、マスターシリンダの第二ピストン４、第三ピストン５及び別のピストン１９は図示された実施態様では同じ直径或いは同じ横断面を有する。第三ピストン５と第二ピストン４の間には空間１１が存在し、第三ピストン５が空間１１と液圧室９の間に穿孔を有し、その穿孔では第五ピストン３３が液圧的に密封されて軸方向移動自在に配置されていて、そのピストンの第三ピストン５に対する相対移動が作動方向に或いは反対に作用するストッパ４９或いは５０によって限定されている。作動方向の反対に作用するストッパ５０と空間１１に向いた第三ピストン５の端面の間には第五ピストン３３を作動方向に付勢するばね４５が設けられ、その間に第三ピストン５と第四ピストン８の間に第二ばね４６が作用する。第五ピストン３３に形成された第三ストッパ５１は第四ピストン８の第三ピストン５に対する相対移動を制限する。空間１１は液圧接続部３２によって圧力作用を可能とする圧力供給モジュール１３と接続されている。

この圧力供給モジュール１３は実質的にモータポンプ組立体１６が接続されている空圧アクチュエータ１０によって作動できるピストン・シリンダ・ユニット１４により形成されている。圧力媒体貯蔵容器１８は空圧アクチュエータ１０と、並びにモータポンプ組立体１６の吸込み側と接続されている。圧力供給モジュールに付属された図示された容器に代わって圧力媒体貯蔵容器４に対するホース接続部も使用され得る。空圧アクチュエータ１０はアクチュエータハウジング１７を有し、ハウジングには真空ポンプ２５或いは等価空気吸引装置に接続された真空室２３及び換気可能な作業室２４は可動壁２２によって互いに分離されている。可動壁２２は単に概略的に示されたピストン・シリンダ・ユニット１４のピストン３４と動力伝達して接続されており、その圧力空間３６には前記導管３２が接続されている。それに対して、圧力空間３６は遮断可能な接続部を介して圧力なし圧力媒体貯蔵容器１８と接続されている。モータポンプ組立体１６にはアナログ制御可能で電磁的に作動できる２通路／２位置方向制御弁２６が並列に接続されており、この路弁はモータポンプ組立体１６により供給された圧力の正確な制御に用いられる。

その外に、空間１１と電気液圧圧力供給モジュール１３との間の液圧接続部３２には、同様に電磁的に作動できる電流なしで開放した２通路／２位置方向制御弁２７が挿入されていて、この路弁は「エネルギー付勢」切換位置においてピストン・シリンダ・ユニット１４に対して閉鎖する逆止弁の機能を実施する。

空圧アクチュエータ１０の作動には参照符号１５を備えて制御弁ハウジング３８に配置されている制御弁が用いられ、この弁ハウジングはマスターシリンダハウジング２０の入口領域内にこの領域に固定されている。制御弁１５は第一真空圧密封座３９、第二大気圧密封座４０及び密封座３９、４０と一緒に作用するリング状弁体４１から成る。この大気圧密封座４０は特に第四ピストン８のブレーキペダル３に向いた端部に形成されていて、その間に真空圧密封座３９がリング４２に形成されている。その外に、制御弁ハウジング３８には電気アクチュエータ、例えば電磁石４３が設けられ、その電磁石アンカーがリング４２と接続されるか、或いはこのリングと一部材で形成されており、ブレーキペダル３と無関係に制御弁１５の独立作動が可能とする。

前記第四ピストン８内に配置されたシミュレータ空間２１は第一ピストン２と第三ピストン５或いは第四ピストン８の移動を連結させる液圧遮断装置の構成部材であり、この第四ピストンは第三ピストン５の移行に依存してマスターシリンダハウジング２０内で作動される。このために、シミュレータ空間２１とマスターシリンダ１に付属された圧力媒体貯蔵容器４８との間に液圧接続部が設けられ、この接続部は第三ピストン５の通路３５を介して液圧室９の第四ピストン８に形成された部分と接続されており、その液圧室がシミュレータ空間２１に連通している。ブレーキペダル作動の際には適切なばね部によって最初に第四ピストン８が第三ピストン５内で移動する。それにより、真空圧密封座３９が閉鎖され、大気圧密封座４０が開放され、それにより、圧力供給モジュール１３内の空圧アクチュエータ１０の作業室２４が換気されて、それから生じる可動壁２２への動力作用がピストン・シリンダ・ユニット１４のピストン３４を作動する。圧力空間３６内のそのように発生された液圧圧力は液圧接続部３２を介してマスターシリンダハウジング２０内の空間１１に供給される。それで、一方ではマスターシリンダ１が作動され、他方では第三ピストン５がハウジング側ストッパに押圧され、それにより通路３５が開放し、ペダル移行シミュレータが機能的にそのままである。空間１１内の不十分な或いは不足したブースタ圧力の場合には、第三ピストン５はマスターシリンダハウジング２０内で移動し、それにより第三ピストン５が液圧的に第一ピストン２の移動に連結されるので、通路３５が閉鎖され、ペダル移行シミュレータが遮断される。この場合には、遮断装置に含有された液圧接続部が液圧絞り要素としてペダル移行シミュレータ６、７を液圧減衰するように用いられ、液圧絞り要素の少なくとも一つが貫流方向に依存する性能を有し得る。

この発明のブレーキ装置は異なる作動モードで作動できる。作動されない場合に、空圧アクチュエータ１０の両室２３、２４には同じ圧力が存在する、というのは、真空圧密封座３９が開放しているからである。

純粋に電気的制御された作動モードでは、電気機械式アクチュエータ４３を介して制御弁１５が空圧アクチュエータ１０の作業室２４の換気の意味で作動される。この場合には、前記真空圧密封座３９が閉鎖され、大気圧密封座４０が開放される。可動壁２２に導入された空気の動力作用によってピストン・シリンダ・ユニット１４の圧力空間３６内には液圧圧力が発生され、開放した２通路／２位置方向制御弁２７と導管３２を介して空間１１に供給される。この圧力によってマスターシリンダ１の第二ピストン４及び別のピストン１９が図面において右に移動されるので、圧力媒体が単に示された両ブレーキ回路に流れる。空間１１内には一時的に利用する真空圧を供給できる空圧アクチュエータ１０より高い圧力が必要とされるならば、空間１１内の圧力発生がモータポンプ組立体１６により促進され得る。

第一ペダル制御された作動モードでは、ブレーキペダル３の作動が上記効果を生じる制御弁１５の機械的作動を奏する。無論、制御弁１５の同時にペダル制御され且つ電気的作動を備える組合せ作動モードも可能である。このモードは例えばブレーキ補助システムのブレーキ技術では専門家によく知られた機能を満たすために使用され、このブレーキ補助システムは所定ブレーキペダル制御されたブレーキ作用が加速され且つ強化されることにある。

フォールバックモードに一致する別の作動モードでは、空間１１内に上記経過の障害に基づいて液圧が発生され得なく、それにより第三ピストン５から第二ピストン４への動力伝達は直接接触により行われる。マスターシリンダ１の作動は、専ら筋力により行われる。

本発明によって簡単に構成されたブレーキ装置が達成され、このブレーキ装置ではブレーキペダル特性は残りのブレーキ装置の作動状態に依存しなく、それにより運転者ブレーキの際のペダル感覚が独立ブレーキの同時存在によっても、アンチロック制御、牽引制御或いは走行安定制御と別の制御特性によっても邪魔され得ない。

ブレーキ装置はさらに、従来のブレーキ装置より簡単に構成されているという利点を有する。電子的安定制御機能（ＥＳＰ）を備える車両は例えば通常のＡＢＳ液圧より複雑とされた特殊ＥＳＰ液圧を必要とし、というのは、それはＡＢＳ液圧と相違してマスターシリンダ圧の以上に車輪ブレーキ圧を発生させる能力を有しなければならないからである。それに対して、提案されたブレーキ装置はマスターシリンダの下流に接続された側において８個のみの電磁弁を包含する簡単なＡＢＳ液圧モジュールを処理する。

この発明のブレーキ装置の構成を概略的に示す。

符号の説明

１．．．．マスターシリンダ
２．．．．第一ピストン
３．．．．ブレーキペダル
４．．．．第二ピストン
５．．．．第三ピストン
６．．．．圧縮ばね
７．．．．弾性要素
８．．．．第四ピストン
９．．．．液圧室
１０．．．液圧アクチュエータ
１１．．．空間
１３．．．圧力供給モジュール
１４．．．ピストン・シリンダ・ユニット
１５．．．制御弁
１６．．．モータポンプ組立体
１７．．．アクチュエータハウジング
１８．．．圧力媒体貯蔵容器
２０．．．マスターシリンダハウジング
２２．．．可動壁
２３．．．圧力室
２４．．．作業室
２５．．．真空ポンプ
２６、２７．．．２通路／２位置方向制御弁
３５．．．通路
３９．．．真空圧密封座
４０．．．大気圧密封座
４３．．．電気機械式アクチュエータ
４４．．．アンカー

Claims (23)

1. 車輪ブレーキシリンダが接続できるマスターシリンダ（１）と、作動力を伝達する押圧ロッド（２８）によってブレーキペダル（３）に連結されている第一ピストン（２）と、マスターシリンダ（１）を作動するように使用した第二ピストン（４）と、第一ピストン（２）により作動できて第二ピストン（４）と動力伝達接続して移動できる第三ピストン（５）と、「ブレーキ・バイ・ワイア」作動モードにおいて操作者に快適なペダル感覚を与えるペダル移行シミュレータを形成する少なくとも一つの弾性要素（６、７）と、ハウジング（２０）内の第三ピストン（５）の移行路に依存して作動される第一と第三ピストンの移動を連結する手段と、液圧を作用できる第二ピストン（４）と第三ピストン（５）の間の空間（１１）であって、空間（１１）の圧力作用が第二と第三ピストン（４、５）に対向方向に付勢させる空間と、圧力媒体により空間（１１）の充填と排出を可能とする圧力供給モジュール（１３）とから成る自動車のブレーキ装置において、圧力供給モジュール（１３）が空圧アクチュエータ（１０）によって作動できるピストン・シリンダ・ユニット（１４）として形成され、そして空圧アクチュエータ（１０）が制御弁（１５）によって作動でき、その制御弁がブレーキペダル（３）によって且つブレーキペダル（３）と無関係に独立的に作動できることを特徴とするブレーキ装置。
2. ピストン・シリンダ・ユニット（１４）に接続できるモータ−ポンプ組立体（１６）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ装置。
3. 空圧アクチュエータ（１０）は可動壁（２２）により真空室（２３）と作業室（２４）に分割された内部を有するハウジング（１７）を包含し、可動壁は制御弁（１５）によって真空圧或いは大気圧を作用できることを特徴とする請求項１或いは２に記載のブレーキ装置。
4. 真空室（２３）が空気吸込み装置、例えば真空ポンプに接続されていることを特徴とする請求項３に記載のブレーキ装置。
5. モータ−ポンプ組立体（１６）にはアナログ制御できる電流なしで閉鎖された２通路／２位置方向制御弁（２６）が平行に接続されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
6. 電気的に作動できる電流なしで開放した２通路／２位置方向制御弁（２７）がピストン・シリンダ・ユニット（１４）と空間（１１）の間に挿入されたていて、その弁は作動切換位置においてピストン・シリンダ・ユニット（１４）へ閉鎖する逆止弁の機能を実行することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
7. 移行センサー（３０）は可動壁（２２）の移動を検出するように設けられていることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
8. 第一ピストン（２）と第三ピストン（５）の間には第四ピストン（８）が配列されており、ペダル移行シミュレータの弾性要素（６、７）が第四ピストンに支持されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
9. 第四ピストン（８）は通路（３５）を有し、その通路によって第一ピストン（２）と第四ピストン（８）により限定されたシミュレータ空間（２１）が第四ピストン（８）と第三ピストン（５）により限定された液圧室（９）と連通していることを特徴とする請求項８に記載のブレーキ装置。
10. 第三ピストン（５）は液圧室（９）と空間（１１）の間に通路（３５）を有し、空間（１１）では第五ピストン（３３）が液圧的に密封されて軸方向移動自在に配置されており、その第五ピストンの移動は第三ピストン（５）と共働するストッパ（４９、５０）によって制限され、そのストッパの一方（４９）が作動方向に、他方（５０）が作動方向と反対に作用することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
11. 第五ピストン（３３）と第三ピストン（５）の間には圧力ばね（４５）は設けられて、空間（１１）が圧力を開放するときに作動方向に作用するストッパ（４９）にて第三ピストン（５）に当接されることを特徴とする請求項１０に記載のブレーキ装置。
12. 第五ピストン（３３）に対する第三ピストン（５）に案内された第四ピストン（８）の相対移動は定義された作動移行後に第五ピストン（３３）に第四ピストン（８）を当接されるので、第四ピストン（８）と第五ピストン（３３）の間に動力伝達する接続が形成されていることを特徴とする請求項１０或いは１１に記載のブレーキ装置。
13. 第三ピストン（５）内の第四ピストン（８）の移動は作動方向と反対にストッパ（５１）によって第五ピストン（３３）に限定され、或いはストッパによって第三ピストン（５）に限定されていることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
14. 第三ピストン（５）と第四ピストン（８）の間に圧縮ばね（４６）が設けられ、ブレーキペダルが作動しないときに第四ピストン（８）をストッパ（５１）に当接させることを特徴とする請求項１３に記載のブレーキ装置。
15. 制御弁（１５）はマスターシリンダハウジング（２０）の入口領域に配置された制御弁ハウジング（３８）内に形成され、真空圧密封座（３９）、大気圧密封座（４０）及び弁体（４１）から成り、真空圧密封座（３９）は制御弁ハウジング（３８）内に案内されて軸方向に移動できて空圧通路を備えるリング（４２）に形成され、そして大気圧密封座（４０）は第四ピストン（８）に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
16. 制御弁（１５）の独立作動は電気機械式アクチュエータ、特に電磁石（４３）によって行われ、そのアンカー（４４）がリング（４２）と接続されていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
17. 第一ピストン（２）と第三ピストン（５）との移動を連結する液圧遮断装置が設けられて、ハウジング（２０）内で第三ピストン（５）の移行路に依存して作動されることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
18. 遮断装置は第四ピストン（８）と第一ピストン（２）により制限されたシミュレータ空間（２１）、室（９）及び室（９）の圧力媒体貯蔵容器（４８）と遮断可能な液圧接続部によって形成されていることを特徴とする請求項１７に記載のブレーキ装置。
19. 遮断装置に包含された液圧接続部はペダル移行シミュレータ（６、７）の液圧減衰の液圧絞り要素として用いられることを特徴とする請求項１７或いは１８に記載のブレーキ装置。
20. 液圧絞り要素の少なくとも一つが貫流方向に依存する性能を有することを特徴とする請求項１９に記載のブレーキ装置。
21. センサー、特に回転角センサー（３７）がブレーキペダル位置と移動を検出するように設けられ、その出力信号が電子式制御ユニットに供給されて制御弁（１５）、モータポンプ組立体（１６）及び２通路／２位置方向制御弁（２６、２７）の作動に用いられることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
22. 車輪ブレーキシリンダがマスターシリンダ（１）に車輪ブレーキ圧修正モジュール（２９）によって接続されていることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
23. モータポンプ組立体（１６）、２通路／２位置方向制御弁（２６、２７）と車輪ブレーキ圧修正モジュール（２９）は構造ユニットを形成することを特徴とする請求項１９に記載のブレーキ装置。

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