JP2008516831A - 自動車のブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
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るブレーキ装置を提供すること。
【解決手段】
この発明は、作動モード「ブレーキ・バイ・ワイア」では車両運転者に快適なペダル感覚を伝えるペダル移行シミュレータを備えるブレーキ装置に関する。制御電子部或いは電気エネルギー供給部の省略の際にも作動力の倍力を可能とするために、この発明は、第一ピストン（２）と第三ピストン（５）との間に第四ピストン（８）が配置されており、この第四ピストンが第三ピストン（５）と共働作業して液圧室（９）を限定し、この液圧室（９）がブレーキペダル作動によって圧力媒体貯蔵容器（３１）に対して遮断できる液圧接続部を有し、その貯蔵容器には作動力によって圧力が発生され得て、そして室（９）に導入された液圧圧力によって弁配列体（１０）が作動でき、この弁配列体により空間（１１）に導入された圧力が変更できる。

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空間と圧力供給モジュールの間の液圧接続部を開放するか又は遮断する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（電池）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る前記種類のブレーキ装置を提供することである。

この課題は、この発明によると、第一ピストンと第三ピストンとの間には第四ピストンが配置されていて、第三ピストンとの共働作業で液圧室を限定し、その液圧室がブレーキペダル作動によって遮断できる圧力媒体貯蔵容器に対する液圧接続部を有し、その貯蔵容器には作動力により圧力が発生され得て、液圧室に導入された液圧によって弁配列体が作動でき、その弁配列体により空間内で制御された圧力が変更できることによって解決される。

この発明の好ましい実施態様では、ペダルシミュレータを形成する弾性要素が作用的に圧力ロッドと第四ピストンの間に配置されている。図示された構成では、弾性要素は圧縮可能な材料から成るエラストマーばねとほぼ非圧縮性弾性材料から成る圧縮ばねとから成り、後者は液圧空間に配置されている。

この発明対象の別の構成の場合には、液圧遮断装置が第一と第三ピストンの移動を連結するために設けられ、第三ピストンの移行に依存してハウジング内で作動される。この場合には、遮断装置は遮断可能な液圧接続部によって形成され、この液圧接続部は遮断装置の作動されていない状態ではシミュレータ空間の圧力媒体貯蔵容器との接続を許容し、その接続は第三ピストンの変位移行の戻しによって遮断される。

この発明対象の別の構成の場合には、ペダルが作動されていないときに、室が液圧的に遮断装置或いは圧力媒体貯蔵容器と接続されており、この接続は第四ピストンの第三ピストンに対する相対移動によって遮断できる。それによりペダルが作動されていないときに、室には圧力がなく（容器圧力）、ブレーキペダルが作動されるときにはブレーキペダル作動力と室圧力の間にいつも増加する機能関係が存在することが達成される。

液圧接続部は第四ピストンの前壁に形成された開口によって形成され、この開口は第三ピストンに配置された密封要素と共働する。別の構成では、第四ピストンの第三ピストンに対する相対移動によって遮断できる液圧接続部を実現するために特に第四ピストン内に形成された流路が設けられ、この流路は第三と第四ピストンの間に配置されたパッキングを迂回する。

遮断装置に含有されたシミュレータ空間と圧力媒体貯蔵容器との接続部は、特にペダル移行シミュレータを液圧減衰する液圧絞り要素として用いられる。この場合には、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ときに、特に好ましい。

好ましい実施態様では、回転角度センサーはブレーキペダル位置と移動を検出するために設けられ、そのセンサーの出力信号が電子制御ユニットに供給されて圧力供給モジュールを作動するのに用いられる。その外に、圧力センサーは圧力供給モジュールから出力された液圧を検出するために設けられ、そのセンサーの出力信号が電子制御ユニットに供給されるときに、有効である。

圧力供給モジュールは他の実施態様では液圧高圧アキュムレータから成る。

この発明の別の好ましい実施態様は、圧力供給モジュールが高圧アキュムレータを充填する手段から成ることを暗示する。その外に、圧力供給モジュールは特に電気的に制御可能な弁を包含する。

この発明の別の好ましい実施態様では、電子制御ユニットは圧力供給モジュールと連通している。

次の本文では、この発明の実施態様が任意の概略図面を参照して詳細に説明され、図１にはこの発明のブレーキ装置の構成を示し、図２にはブレーキ装置に実現可能な三つの作動モードの線図的表示を示す。

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を形成し、この室は開口或いは通路３５を介してシミュレータ空間２１と連通している。第四ピストン８の第三ピストン５に対する移動が通路３５を遮断し、ピストン５がこのために密封要素３６を支持する。移行応答方法で流体流れにより通過できるピストンは、遮断代用として使用され得る。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、車輪ブレーキ圧修正モジュール２９には電子制御調整ユニット３０が連動されている。

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、第三及び第五ピストン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、この空間は液圧接続部によって電気液圧式圧力供給モジュール１３と接続されていて、このモジュールは空間１１の圧力作用を可能とする。この圧力供給モジュール１３は液圧圧力源として用いられる高圧アキュムレータ２２と、高圧アキュムレータ２２を充填するモータ駆動されるポンプ２３と、圧力制御弁１５、１６、１７及び圧力媒体貯蔵容器１８を包含する。空間１１に導入された圧力を監視するために圧力センサー２４が用いられ、この圧力センサーは同様に圧力供給モジュール１３に一体化され得る。高圧アキュムレータ２２は、ポンプ２３がそのロータの質量慣性に基づいて例えば突然の完全ブレーキのために必要なポンプ出力をすぐに準備できないとき、又は電気エネルギーがポンプ２３を駆動するために利用できないとき、ブレーキを作動するエネルギーを与える。圧力供給モジュール１３には電子制御ユニット２５が連動されており、この制御ユニットには回転角度センサー３７及び圧力センサー２４の出力信号が連動されて、モータ駆動されるポンプ２３及び圧力制御弁１５ー１７を作動するのに用いられる。

その外に、空間１１と電気液圧式圧力供給モジュール１３の間の液圧接続部１２には液圧作動可能な弁配列体１０が挿入されており、この弁配列体は液圧制御導管２６を介して前記室９に導入された圧力によって制御できる。この方法では電子的成分の協力なしにブレーキ力の倍力が行われ得る。

空間１１は接続部１２を介して圧力を作用され、これにより、第二ピストン４はマスターシリンダ１内で作動され、第三ピストン５がハウジング２０内のストッパ２７に押圧され、このストッパには第三ピストン５がブレーキ装置の作動前に当接する。この場合には、ハウジング２０内のストッパ２７は、図示されるように、必ずしも設けられなくともよく、第三ピストン５の乾燥側に形成され、同様に良くストッパが例えば圧力媒体を充填した空間１１内に配置され得る。圧力制御するために使用された電気制御可能な弁には種々の構成が可能である。例えばスライド弁が使用できる。好ましい弁構成は図示されたものであり、これには三つの別に作動できる座弁が使用され得る。第一圧力制御弁１５は圧力発生を制御し、第二圧力制御弁１６は圧力降下を制御する。両者が特に無段調整可能なアナログ弁であり、電流なしの状態では閉鎖されている。第三弁１７は拡張処理のために温度変更により空間１１と圧力媒体貯蔵容器１８との必要な接続を形成する。このために、この弁は特に切換弁として形成され、そして電流なしの状態では開放する。この弁は特に圧力供給モジュールの電子ユニット２５の内部の監視ユニットに電気的に接続されている。これはブレーキ中に電子ユニット２５の制御モジュールにおける臨界的ミスを検出すると、ユニットを遮断し、圧力制御弁１５と１６をその閉鎖された位置に移動させる。同時に切換弁１７がエネルギー付勢され、それでこのミスの場合に企図された空間１１の遮断が確保される。自然に電磁弁がもはや作動できない電流不足の場合にも、次の実施態様に図示されるように、ブレーキ装置が運転者に支配できるままである：圧力媒体の温度依存型容積変更は比較的ゆっくりと行われるので、弁１７の開口横断面が非常に小さく保持され得る。この措置によって、電流不足の場合にすべての弁１５、１６、１７が図示されたエネルギー消去切換状態をとるときに、空間１１内にある圧力媒体が圧力媒体貯蔵容器１８に非常にゆっくりとのみ漏れ得ることが保証される。これは、電流不足の場合にも突然の運転者に苛立たさせる突然のペダル移行不足を阻止する。

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が第二ピストン２と第三ピストン５或いは第四ピストン８の移動を連結する液圧遮断装置の構成部材であり、その装置は第三ピストン５の移行に依存してハウジング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に連動された圧力媒体貯蔵容器３１との間に液圧接続部が設けられ、第三ピストン５内の通路３２を介して第四ピストン８内に形成された部分３３と接続されており、この部分はシミュレータ空間２１に連通している。ブレーキペダルの作動の場合には、適したばね部によってまず最初に第四ピストン８が第三ピストン５内に移動する。それにより液圧通路３５が閉鎖され、液圧室９には圧力が発生し得て、この圧力は液圧接続部２６を介して圧力供給モジュール１３に対して伝達され、空間１１内でブースタ圧力を導入するようにこの圧力を惹起させる。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２７に押圧され、これにより液圧通路３５が開放され、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内で不十分或いは不足なブースタ圧力の場合には、第三ピストン５がハウジング１０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、液圧通路３２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、接続部２６を介して弁配列体１０に押し込む僅かな量の液圧液体によるこの連結部における僅かな回復が黙認される。この場合には、遮断装置に包含された液圧接続部がペダル移行シミュレータ７を液圧減衰する液圧絞り要素として用いられて、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。

第一（通常）作動モード、即ち液圧ブースタ作動モードでは、空間１１内の圧力増加弁１５の作動によって圧力が発生され、その圧力作用によって第三ピストン５が図面において左へ移動され、その間に第二ピストン４が右へ押圧される。第一作動モードが図２による線図で面「Ａ」によって図示される。電子式制御されて圧力を降下するために圧力減少弁１６がエネルギー付勢される。空間１１内の圧力は、第三ピストン５を圧力ロッド２８を介して伝達するペダル力に逆らってハウジング２０内のストッパ２７に保持するために十分であるように測定される。その代わりに空間１１内の圧力は自由に選定できるので、ブレーキ圧の各所望依存性がブレーキペダル作動によりプログラムされ得る。この場合には、不望のペダル戻し作用が阻止される。この電子式作動圧力制御は、その伝達作用が圧力アキュムレータ、圧力発生弁や分離弁の技術的データによって与えられた動力学の範囲内に自由に選定できるという利点を有する。それ故に、所謂急増機能、即ちブレーキペダル３が軽く接触される場合の所定ブレーキ圧値、ブレーキ補助機能、遅延制御と自動ブレーキの急増は、例えばＡＳＲ（駆動スリップ制御）、ＥＳＰ（電子的安定プログラム）、ＡＣＣ（適応クルーズ制御）のために必要とされるように、ソフトウエア措置によって実現され得る。このために、ブレーキペダル作動の形態の運転者の仕様は移行センサー、動力センサー、或いは他のタイプのセンサーにより検知されて、適当なアルゴリズムを使用する明確に図示されていない計算ユニットによって車輪ブレーキ圧に変換され、その圧力は圧力供給モジュールと次に接続されたＡＢＳ制御モジュールにおいて電子的切換可能な弁によって実現される。

図２による線図にて経過「Ｂ」によって図示され且つ第一フォールバックモードに一致する第二作動モードでは、空間１１内に圧力を発生させるために高圧アキュムレータ２２を支配する残留圧力が使用される。この場合には、圧力発生は前記制御弁配列体１０によって液圧的に制御され、制御弁配列体は室９において第四ピストン８の移動によって導入された圧力によって作動される。

液圧圧力供給モジュール１３から生じる圧力の欠損によって特徴付けられ且つ図２による線図にて経過「Ｃ」によって図示される第三作動モードでは、ブレーキ装置が純粋に機械的に作動され得て、第三ピストン５がブレーキペダル作動の影響下でストッパ２７から移動し、第二ピストン４を機械的接触により移動させる。マスターシリンダ１の作動は専ら筋力によって行われる。

この発明によって、簡単に構成されたブレーキ装置が達成され、このブレーキ装置にはブレーキペダル特性が残りのブレーキ装置の作動状態から依存していなく、それにより運転者ブレーキの場合のペダル感覚が独立作動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ような他の制御作動によっても邪魔されない。

さらに、ブレーキ装置は、従来のブレーキ装置より簡単に構成されるという利点を有する。電子式安定制御機能（ＥＳＰ）を備える車両は例えば通常のＡＢＳ液圧より複雑とされる特殊なＥＳＰ液圧を必要とし、それはＡＢＳ液圧と相違してマスターシリンダ圧以上の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。

この発明のブレーキ装置を備える車両では、特殊なＥＳＰ液圧は余分であり、この発明の独立ブレーキ液圧は従来のＡＢＳシステムと接続してかなり良い機能を得る。従来のＥＳＰ液圧のためにより僅かな電磁的作動可能な弁で済む。その外に、この発明のブレーキ装置はより良いエネルギー均衡と従来のＥＳＰ液圧より僅かな騒音の開発を有し、というのは、そこでＥＳＰ作動で必要なブレーキ液のポンプ送りが圧力制限弁において動的圧力を発生するために除去されるからである。上記先行技術と比較しても、騒音作用の改良が達成され得る、というのは、車両内で固体音臨界的射出壁と結合しているハウジング８により包囲されたモジュールの内部には弁、モータ或いはポンプのような騒音発生構成部材が配置されていないからである。

電気エネルギー供給の短時間の不足の場合におけるブレーキ力の倍力を維持する開示された課題は、単に作動モードＡが電気エネルギーの存在を前提とし、それに対して作動モードＢが液圧エネルギーのみを必要とすることによって解決される。

この発明のブレーキ装置の構成を示す。 ブレーキ装置に実現可能な三つの作動モードの線図的表示を示す。

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、７．．．弾性要素
８．．．．．第四ピストン
９．．．．．液圧室
１０．．．．弁配列体
１１．．．．空間
１３．．．．圧力供給モジュール
２０．．．．ハウジング
２１．．．．シミュレータ空間
２３．．．．ポンプ
２４．．．．圧力センサー
２５．．．．制御弁
２７．．．．ストッパ
２８．．．．圧力ロッド
２９．．．．車輪ブレーキ圧修正モジュール
３０．．．．電子制御ユニット
３１．．．．圧力媒体貯蔵容器
３５．．．．通路
３６．．．．密封要素
３７．．．．回転角度センサー

Claims (18)

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、第一ピストン（２）と第三ピストン（５）との間には第四ピストン（８）が配置されていて、第三ピストン（５）との共働作業で液圧室（９）を形成し、その液圧室がブレーキペダル作動によって遮断できる圧力媒体貯蔵容器（３１）に対する液圧接続部を有し、その貯蔵容器には作動力により圧力が発生され得て、液圧室（９）に導入された液圧によって弁配列体（１０）が作動でき、その弁配列体により空間（１１）内で制御された圧力が変更できることを特徴とするブレーキ装置。
2. 弁配列体（１０）が圧力供給モジュール（１３）内に一体化さ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. 弾性要素（６）は作用的に圧力ロッド（２８）と第四ピストン（８）の間に配置されてい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. 液圧遮断装置は第一ピストン（２）と第三ピストン（５）の移動を連結するように設けられ、第三ピストン（５）の移行に依存してハウジング（２０）内で作動されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
5. 液圧遮断装置は第三ピストン（５）と第一ピストン（２）により限定されたシミュレータ空間（２１）によって形成され、その空間が圧力媒体で充填され、遮断装置の作動されない状態で圧力媒体貯蔵容器（３１）と接続されていることを特徴とする請求項４に記載のブレーキ装置。
6. 室（９）は第三ピストン（５）に対する第四ピストン（８）の相対移動によって遮断できる通路（３５）によってシミュレータ空間（２１）と接続されていることを特徴とする請求項５に記載のブレーキ装置。
7. ブレーキペダルが作動されない際には室（９）に付属されたパッキングは流体を溢れて流し、第三ピストン（５）内の第四ピストン（８）の相対移動によって密封的に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のブレーキ装置。
8. 通路（３５）は第四ピストン（８）の前壁に形成されている開口によって形成されており、その開口は第三ピストン（５）に配置された密封要素（３６）と共働することを特徴とする請求項６に記載のブレーキ装置。
9. 遮断装置に包含された液圧接続部がペダル移行シミュレータ（７）を液圧減衰する液圧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３乃至８のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
10. 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９に記載のブレーキ装置。
11. 回転角度センサー（３７）がブレーキペダル位置と移動を検出するために設けられ、そのセンサーの出力信号が電子制御ユニット（２５）に供給されて圧力供給モジュール（１３）を作動するのに用いられることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
12. 圧力センサー（２４）は圧力供給モジュール（１３）から出力された液圧を検出するために設けられ、そのセンサーの出力信号が電子制御ユニット（２５）に供給されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
13. 圧力供給モジュール（１３）は液圧高圧アキュムレータ（２２）から成ることを特徴とする請求項１２に記載のブレーキ装置。
14. 圧力供給モジュール（１３）は液圧高圧アキュムレータ（２２）を充填する手段から成ることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のブレーキ装置。
15. 圧力供給モジュール（１３）は電気的に制御可能な弁（１５、１６、１７）を含有す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. 電子式制御ユニット（２５）は圧力供給モジュール（１３）と連動されている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. 圧力供給モジュール（１３）の電子制御ユニット（２５）と車輪ブレーキ圧修正モジュール（２９）の電子制御ユニット（３０）とは、一つの構造ユニットを形成するか、またはそれぞれに一つの共通制御ユニットに集合され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。
18. 圧力供給モジュール（１３）と車輪ブレーキ圧修正モジュール（２９）とは一つの構造ユニットを形成することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のブレーキ装置。

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