JP2010524755A - 自動車用ブレーキシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、ホイールブレーキシリンダを接続可能なマスターシリンダと、作動力を伝達する押圧ロッド（１０）を介してブレーキペダル（９）に連結される第１ピストン（１１）と、第１ピストン（１１）で駆動されかつ第３ピストン（１４）に力伝達接続される第２ピストン（１２）とを有し、この第３ピストンを介してマスターシリンダ（３）が駆動されるブレーキシステムに関し、このブレーキシステムは、ブレーキバイワイヤ作動モードで、車両ドライバに快適なペダル感覚を与えるペダル移動シミュレータを形成する少なくとも１つの弾性部材（４２，４３）と、第１，第２ピストンの動きを連結する手段とを備え、これにより、ペダル移動シミュレータの接続および分離が行われる。ブレーキペダル上で目立った移動ロスを生じさせることなく、ペダル移動シミュレータを分離するため、本発明は、第１ピストン（１１）および第２ピストン（１２）の動きを連結する手段が、圧力供給が不足したときに自動的に作動し、圧力供給装置（２）により供給される液圧により、不作動とすることができる。

Description

本発明は、自動車用ブレーキシステムに関し、このブレーキシステムは、ホイールブレーキシリンダが接続可能なマスターシリンダと、作動力を伝達するプッシュロッドを介してブレーキペダルに連結される第１ピストンと、マスターシリンダを駆動する第２ピストンと、第１ピストンで駆動されかつ第２ピストンに力伝達可能に接続可能な第３ピストンと、ブレーキバイワイヤ作動モードで車両ドライバに快適なペダル感覚を与えるペダル移動シミュレータを形成する少なくとも１つの弾性部材と、第１ピストンの動きを第３ピストンに連結するため手段と、液圧が作用する第２，第３ピストン間の中間スペースとを備え、この中間スペースの圧力が第２，第３ピストンを互いに反対方向に負荷を作用させ、更に、中間スペースへの圧力媒体の充填およびその排出の双方を可能とする電気的に制御可能な圧力供給モジュールと、弁装置とを備え、この弁装置により中間スペース内に供給する圧力を変更することができる。

自動車技術では、ブレーキバイワイヤ（brake-by-wire）ブレーキシステムを使用することが次第に広がっている。これらのブレーキシステムでは、ブレーキは、ドライバが積極的にアシストしない場合でも、電子信号により「外部から（extraneously）」作動することができる。これらの電子信号は、例えば電子安定プログラムであるＥＳＰまたは車間距離制御システムであるＡＣＣにより、出力することができる。この形式による外部からの作動がドライバによる作動と重複する場合は、自動車のドライバはブレーキペダルから反動を受ける。ブレーキペダルに作用するこの反動は、ドライバを驚かすものであり、ドライバにとって不快であり、したがって、危急の道路交通状況において、ドライバはこの状況に対応した程度までブレーキペダルを踏込むことをせず、これはブレーキの外部からの作動によるブレーキペダル上の反動が不快となる（irritate）からである。

上述の一般的な形式のブレーキシステムは特許文献１に記載されている。制御用電子装置または電気エネルギ供給源が故障した場合でも作動力のアシストを可能とするため、従来のブレーキシステムは、第１，第３ピストン間に第４ピストンを配置しており、この第４ピストンは、第３ピストンと相互作用し、液圧チャンバを区切り、この液圧チャンバはブレーキペダルの作動により圧力媒体リザーバに対して遮断可能な液圧接続部を有し、この液圧チャンバ内に、作動力により圧力を形成でき、弁装置がこのチャンバ内に供給された圧力により作動可能であり、この弁装置により中間スペース内に供給される圧力を変化することができる。従来のブレーキシステムでは、ペダル移動シミュレータが、第３ピストンの移動距離の機能としてスイッチオフされ、これが作動中の距離損失を形成する点で不都合であることが判明した。

国際特許出願ＷＯ２００６／０４２８２３Ａ１

したがって、本発明の目的は、上述の一般的形式のブレーキシステムであって、ペダル移動シミュレータが、ブレーキペダルの作動中に発生する移動距離の検出可能な損失を生じさせることなく、スイッチオフおよびスイッチオンされるブレーキシステムを提供することを目的とする。

この目的を達成する本発明は、第１および第２ピストンの動きを連結するための手段が、圧力供給のないときに自動的に作動され、圧力供給装置から供給される液圧で不作動にすることができる。

本発明のより具体的な観点では、本発明の主題の有益な発展例が、少なくとも１つの他の（第４）ピストンが設けられ、このピストンに圧力供給装置で供給された液圧を作用させることができ、このピストンはペダル移動シミュレータの作動により第１ピストンの移動を可能とし、または、このような移動を阻止する。

本発明のブレーキシステムの他の有益な具体例が請求項３から２２に記載してある。

以下、添付図面を参照しつつ２つの例示的な実施形態についてより詳細に説明する。ここに、同様な部材には同様な符号を付してある。

本発明によるブレーキシステムの第１の実施形態の図である。 図１の作動装置の拡大図である。 本発明によるブレーキシステムの第２の実施形態の図である。

図に示す本発明によるブレーキシステムは、作動装置１と、圧力供給装置２とを備え、作動ユニットと圧力供給装置とはブレーキブースタを形成し、更に、ブレーキブースタにしたがって作動するブレーキマスターシリンダまたはタンデム型のマスターシリンダ３を備え、このマスターシリンダの図示しない圧力スペースは、大気圧の作用する第１圧力媒体リザーバ１８に接続可能である。一方、圧力スペースは、ホイールブレーキ回路Ｉ，ＩＩに接続され、これらのホイールブレーキ回路に、公知のＡＢＳまたはＥＳＰ液圧装置または電気的に制御可能なホイールブレーキ圧力調節モジュール４が介挿されており、自動車のホイールブレーキ５−８に液圧媒体を供給する。ホイールブレーキ７，８は、駐車ブレーキスイッチ４０で作動可能な電気作動部材３８，３９を設けるのが好ましく、これらの電気作動部材により駐車ブレーキ機能を実現することができる。概略的にのみ示すセンサ装置（sensor cluster）３４は、図示しない横加速度センサと、偏揺れ速度センサとを含み、上述のホイールブレーキ圧力調節モジュール４と協働して電子安定機能（electronic stability function）（ＥＳＰ）を実現する。ホイールブレーキ圧力調節モジュール４は、電子制御および調整ユニット４１を設けられている。ハウジング２０内に配置されかつタンデム型マスターシリンダ３が接続される作動装置１は、ブレーキペダル９を介して作動することができ、このブレーキペダルは作動ロッド１０を介して作動装置１の第１ピストン１１に機械的に連結される。ブレーキペダル９の作動距離（actuating travel）は、第１ピストン１１の移動距離（travel）を検出する移動距離センサ１９で検出される。しかし、ブレーキペダル９の回転角を検出する回転角センサも、同じ目的に使用することができる。

上述の圧力供給装置２は、モータ／ポンプ組立体として形成された液圧高圧源３０を備え、必要に応じて、高圧アキュムレータ２９、圧力調整弁３５，３６，３７、および、例えば作動ユニット１のハウジング２０上に配置してもよい第２圧力媒体リザーバ２１を備え、この圧力媒体リザーバは、第１圧力媒体リザーバ１８と共に１つの構造ユニットを形成することが好ましい。同様に、圧力供給装置２内に一体化してもよい圧力センサ２４は高圧源３０から供給された圧力をモニタリングする作用をなす。高圧アキュムレータ２９は、高圧源３０のモータ／ポンプ組立体が、例えば急激なフルブレーキングまたはモータ／ポンプ組立体を駆動する電気エネルギが得られないとき等、そのロータの慣性質量により必要なポンピングパワーを直ちに形成することができないときに、ブレーキを作動するためのエネルギを供給する。この圧力供給装置２は、電子制御ユニット３３を設けられており、この電子制御ユニットには、特に、移動距離センサ１９および圧力センサ２４からの出力信号が供給され、モータ／ポンプ組立体３０および圧力調整弁３５−３７を作動する作用をなす。高圧源３０は、参照符号３１を付した液圧管路に接続され、圧力調整弁３５，３６間の管路部も、同様に、他の液圧管路３２により作動ユニット１に接続されている。これらの２つの管路３１，３２の機能について、以下に詳細に説明する。

特に図２から明らかなように、第１ピストン１１は、第２ピストン１２のガイド１３内を移動可能に案内され、この第２ピストンは、タンデム型マスターシリンダ３の第１ピストンを形成してもよい第３ピストンと協働する。図示の実施形態では、圧力増大ピストン１６が第２ピストン１２と第３ピストン１４との間に配置されている。第２ピストンと圧力増大ピストン１６との間に、中間スペース２２が区画され、これに液圧が作用すると、第２ピストン１２がハウジング２０に形成されたストッパ２３に当接して保持され、圧力増大ピストン１６およびタンデム型マスターシリンダの第１ピストン１４に液圧が作用する結果、タンデム型マスターシリンダ３内に圧力が形成される。この負荷（load）による圧力増大ピストン１６の移動は、第２移動距離センサ２５で検出される。中間スペース２２内に供給された圧力は、第２圧力センサ２６で検出される。弾性部材または圧縮ばね４２が第１ピストン１１と力伝達部材４５との間で作動するように配置されており、エラストマー状ばね４３と共にペダル移動シミュレータを形成し、このペダル移動シミュレータは、ブレーキシステムが作動されたときに、通常のブレーキペダル特性に対応した通常と同様なペダル感覚を車両ドライバに与える。これは、僅かなブレーキペダル移動のときにゆっくりと抵抗が増大し、より大きなブレーキペダル移動のときに超比例的に増大することを意味する。

弾性部材４２を機械的に案内するために、ペダルに対向する力伝達部材の端部は、中空シリンダ４４として形成されている。力伝達部材４５は、第２ピストン１２内を移動可能に案内され、シールされ、内部にパイロット制御チャンバ４６を区画し、このパイロット制御チャンバに、圧力調整弁３５−３７が上述の液圧管路３２を介して接続され、これにより、パイロット制御チャンバは、圧力調整弁３５-３７の好適な作動で設定されたパイロット制御圧を供給される。一方、パイロット制御チャンバ４６は、スライド弁として形成された圧力調整弁装置５０の弁ボディ４７で区画されており、この圧力調整弁装置による支援により、中間スペース２２内に供給する圧力を変えることができる。この場合、スライド弁４７の第１制御縁部５１は、第２ピストンに形成されて弁ボディ４７の内部スペースを圧力媒体リザーバ２１に接続可能な圧力媒体通路５２の開口と協働する。他方、弁ボディ４７の第２制御縁部５３は、第２ピストン１２内に形成されて他の圧力媒体通路５４の開口と協働し、この他の圧力媒体通路は、第２ピストン１２によりハウジング２０内に区画されて上述の液圧管路３１が開口する環状スペース５５に接続される。更に他の圧力媒体通路５６が弁ボディ４７の内部スペースを中間スペース２２に接続する。図示のように、弁ボディ４７の静止位置では、弁ばね５７の押圧力（prestress）の下で、ストッパ５８で支えられた力伝達部材４５に当接し、このストッパは第２ピストン１２に設けられている。

更に、図２から明らかなように、第２ピストン１２内には、液圧スペース６０が設けられており、この液圧スペースは上述の環状スペース５５に接続され、比較的強力（high rating）な圧縮ばね５９を収容し、この圧縮ばねをガイド１３内に同軸状に移動可能に配置された第４ピストン６１で支え、このピストンをガイド１３の端部に当接する状態に保持する。第１ピストン１１を軸方向に支える半径方向カラー６２は、強力なばね５９の作用により、ペダル移動シミュレータ４２，４３の作動に伴う第１ピストンの動きを阻止するように、第４ピストン６１を支える作用をなす。

第１（通常の）作動モード、すなわち液圧ブースタ作動モードでは、ブレーキシステムが完全に機能している場合に、ピストン６１の符号「Ａ」で示す環状面に高圧源３０から供給された高圧力が作用し、第４ピストン６１が図の左方に移動し、第１ピストン１１を解放し、ペダル移動シミュレータ４２，４３が作動され、ドライバは通常のペダル感覚を与えられる。圧力調整弁３５−３７の対応する作動により、パイロット制御チャンバ４６にパイロット制御圧が作用し、これに続く弁ボディ４７の移動により、圧力媒体リザーバ２１に延びる圧力媒体通路５２が遮断され、圧力媒体通路５４が解放され、これにおり、中間スペース２２に調節された高い圧力が作用する。この高圧力が作用する結果、第２ピストン１２が上述のストッパ２３に当接させて保持され、圧力増大ピストン１６がブレーキマスターシリンダ３の作動方向に移動する。他の場合は、中間スペース２２内の圧力を自由に選択でき、したがって、ブレーキ圧のブレーキペダル作動依存性を必要に応じてプログラムする（programmed）ことができる。この場合、望ましくないペダル反動が排除される。この電子的な作動による圧力調整は、圧力アキュムレータおよび圧力調整弁の技術的データで与えられる動力学の枠組みの中で、その伝達動作を自由に選定することができる利点がある。したがって、ブレーキペダル９に触れたときに所定のブレーキ圧値への跳ね上りについて通称されるようなジャンパ機能、ブレーキ支援機能、例えばＡＳＲ（トラクション制御）、ＥＳＰ（電子安定プログラム）およびＡＣＣ（適応巡航制御）に必要な減速制御および自律制動を、ソフトウェア的手段で実現することができる。このため、ブレーキペダル作動の形態のドライバの指示が、移動距離センサ、力センサ又は他のセンサで検出され、明確には図示してないコンピュータユニットで好適なアルゴリズムを使用して、ホイールブレーキ圧に変換され、このブレーキ圧が圧力供給装置２の電子的に切換可能な弁および続くＡＢＳ／ＥＳＰ制御モジュール４の支援で実現される。

第２作動モードは、機械的及び／又は電気的な故障が発生し、圧力調整弁３５−３７を作動不良とし、したがって第１逆戻りレベル（relapse level）となり、パイロット制御チャンバ４６内にパイロット制御圧が供給されない状態に対応する。この場合、ブレーキペダル９に導入された作動力が力伝達部材４４に伝達されることにより、圧力制御弁装置５０が作動され、中間スペース２２に、上述の場合と同様に調整された高圧力が作用する。

第３作動モードは、液圧供給装置２で形成された圧力がなく、または、高圧源２９または３０が故障したことに特徴があり、ここでは高圧力を利用できず、第２逆戻りレベル（relapse level）に対応し、第１（１１）または第２（１２）ピストンと、圧力増大ピストン１６または第３ピストン１４との間の純粋に機械的な力伝達により、ブレーキマスターシリンダ３内に圧力が形成され、このとき、上述の強力なばね５９は作動力で圧縮される。

本発明によるブレーキシステムの図３に示す第２実施形態は、図１に示す第１実施形態にほぼ対応する。モータ／ポンプ組立体３０ａが高圧源として用いられている。他の相違点は、第１（１１）および第２（１２）ピストンの動きを連結する手段のデザインから見ることができ、この手段は、第２ピストン１２の上述のガイド１３の周りに一定の角度間隔で配置された複数のピストン６３，６４と、ピストン６３，６４と協働する環状力伝達ディスク６５とで形成される。力伝達ディスク６５は、圧縮ばね６６を介して第１ピストン１１の作動方向に対して対抗する方向に付勢され（prestressed）、この圧縮ばね６６の付勢力によりピストン６３，６４および更にガイド１３および第１ピストン１１に軸方向に当接して支えられる。図示の例示的な実施形態では、圧縮ばね６６は、第２ピストン１２のドライ状態の内側スペース内に配置されている。この第１ピストン１１の解放は、第１実施形態と同様に、高圧源３０ａで供給される圧力がピストン６３，６４に作用し、これによりピストン６３，６４が移動し、したがって力伝達ディスク６５が図の左方に移動することにより行われる。

本発明により、ブレーキペダル特性が他のブレーキシステムの作動状態に依存することなく、この結果、ドライバによる制動の際、ペダル感覚が、同時に発生する外的制動、又は、アンチロック制御、トラクション制御若しくは走行安定制御等の他の制御動作のいずれでも妨害されることのない、ブレーキシステムの簡単な構造が達成される。

このブレーキシステムは、更に、従来のブレーキシステムよりも構造が簡単である利点を有する。電子安定制御機能（ＥＳＰ）を備えた車両は、例えば、通常のＡＢＳ液圧装置（hydraulics）よりも更に複雑な特別のＥＳＰ液圧装置を必要としており、これは、ＡＢＳ液圧装置に比して、マスターシリンダ圧よりも高いホイールブレーキ圧を形成する能力を有する必要があるためである。

本発明によるブレーキを備えた車両では、特別なＥＳＰ液圧装置は不必要であり、本発明による外部液圧装置（extraneous brake hydraulics）は、通常のＡＢＳシステムに組合され、より好適な機能を成す。通常のＥＳＰ液圧装置よりも、電磁的に作動可能な弁の必要数は少ない。更に、本発明によるブレーキシステムは、通常のＥＳＰ液圧装置よりも、エネルギバランスがより好適で、ノイズの発生もより少なく、これは、圧力制限弁における動圧発生のために、ＥＳＰ作動モードで必要とされるブレーキ流体のポンプによる循環が必要でないからである。従来技術で示されているものに比してノイズ発生の改善が達成されており、これは、弁、モータまたはポンプ等の騒音発生部材が、ハウジングで囲まれかつ車両内で構造上発生する騒音に影響するスプラッシュボード接続されるモジュールの内側に配置されていないからである。

電気エネルギ供給が短時間にわたって故障したときにブレーキブースト（brake boosting）を維持する目的が達成され、この場合には、（通常の）作動モードを前提とするだけの電気エネルギが存在し、逆戻りレベルは液圧または機械的エネルギのみを必要とする。

Claims (22)

1. ・ホイールブレーキシリンダを接続可能なマスターシリンダ（３）と、
   ・プッシュロッド（１０）を介してブレーキペダル（９）に連結され、作動力を伝達する第１ピストン（１１）と、
   ・前記第１ピストン（１１）で作動可能な第２ピストン（１２）と、
   ・前記第２ピストンが力伝達可能に接続され、これを介して前記マスターシリンダ（３）が作動される第３ピストン（１４）と、
   ・ペダル移動シミュレータを形成し、ブレーキバイワイヤの作動モードで車両ドライバに好適なペダル感覚を与える少なくとも１つの弾性部材（４２，４３）と、
   ・前記第１ピストンおよび第２ピストンの動きを連結し、この結果で前記ペダル移動シミュレータをスイッチオンまたはスイッチオフする手段と、
   ・前記第２および第３ピストン（１２，１４）間で液圧が作動可能な中間スペース（２２）とを備え、この中間スペース（２２）の圧力の作用で、前記第２および第３ピストン（１２，１４）を反対方向に付勢し、更に、
   ・高圧源（２９，３０）を有しかつ前記中間スペース（２２）への圧力媒体の充填およびその排出を可能とする電気的に制御可能な圧力供給装置（２）と、
   ・前記中間スペース（２２）への圧力供給を変化可能な弁装置（５０）とを備える、自動車用ブレーキシステムであって、
   前記第１ピストン（１１）および第２ピストン（１２）の動きを連結する手段は、圧力供給がないときに自動的に作動し、前記圧力供給装置（２）で供給される液圧で不作動にすることが可能であることを特徴とするブレーキシステム。
2. 少なくとも１つの他のピストン（６１）が設けられ、このピストンは圧力供給装置（２）で形成される液圧が作用可能で、ペダル移動シミュレータ（４２，４３）の作動による第1ピストン（１１）の移動を可能とし、又は、そのような移動を阻止することが可能である請求項１に記載のブレーキシステム。
3. 前記他のピストン（６１）は、第１ピストン（１１）の作動方向に対して反対に向け、圧縮ばね（５９）により付勢されていることを特徴とする請求項２に記載のブレーキシステム。
4. 前記他のピストン（６１）は、第２ピストン（１２）内に圧力スペース（６０）を区画し、このスペース内への圧力媒体の供給により、ピストンの移動と圧縮ばね（５９）の圧縮とを生じさせることを特徴とする請求項３に記載のブレーキシステム。
5. 前記圧力スペース（６０）は、高圧源（３０）に接続されることを特徴とする請求項４に記載のブレーキシステム。
6. 前記圧縮ばね（５９）は、圧力スペース（６０）内に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のブレーキシステム。
7. 前記他のピストン（６１）は、前記第１ピストン（１１）および第２ピストン（１２）と同軸状に配置される環状ピストンとして形成されていることを特徴とする請求項２から６のいずれか１つに記載のブレーキシステム。
8. 前記環状ピストン（６１）は、第２ピストン（１２）のガイド（１３）上を移動可能に案内されることを特徴とする請求項７に記載のブレーキシステム。
9. 前記弁装置（５０）は、第２ピストン（１２）に一体化されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載のブレーキシステム。
10. 前記弁装置（５０）は、スライド弁として形成されていることを特徴とする請求項９に記載のブレーキシステム。
11. 前記弁装置（５０）は、圧力供給装置（２）により電子的に調整されたパイロット制御圧で電気液圧的に作動可能であり、更に、前記第１ピストン（１１）で機械的に作動可能であることを特徴とする請求項９又は１０に記載のブレーキシステム。
12. 複数の他のピストン（６３，６４）が設けられ、これらのピストンは、前記第２ピストン（１２）の対称軸の周りに一定の角度間隙で第２ピストン（１２）内に配置され、圧力供給装置（２）から供給される液圧により、作動方向に作動されることを特徴とする請求項２から５のいずれか１つに記載のブレーキシステム。
13. 前記他のピストン（６３，６４）は、ペダル移動シミュレータ（４２，４３）の作動で第１ピストン（１１）の移動を可能とし又はこのような移動を阻止する環状力伝達ディスク（６５）と協働することを特徴とする請求項１２に記載のブレーキシステム。
14. 前記他のピストン（６３，６４）は、第１ピストン（１１）の作動方向の反対に向けて圧縮ばね（６６）により付勢され、この圧縮ばねは第１ピストン（１１）と同軸状に前記第２ピストン（１２）の内側に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載のブレーキシステム。
15. 前記第１ピストン（１１）の位置および動きを検出するための移動センサ（１９）が設けられ、この出力信号が電子制御ユニット（３３）に供給され、圧力調整弁（３５−３７）を作動するために作用することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１つに記載のブレーキシステム。
16. 前記圧力源装置（２）から送られた液圧を検出する圧力センサ（２４）が設けられ、この出力信号は電子制御ユニット（３３）に供給されることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１つに記載のブレーキシステム。
17. 前記圧力供給装置（２）は、高圧液圧アキュムレータ（２９）を有することを特徴とする請求項１から１６のいずれか１つに記載のブレーキシステム。
18. 前記高圧液圧アキュムレータは、十分な寸法に形成されたばね（５９，６６）と圧力スペース（６０，６３，６４）とで形成されることを特徴とする請求項１から１６のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
19. 圧力供給モジュール（１３）が電気的に制御可能な圧力調整弁（３５，３６，３７）を有することを特徴とする請求項１から１８のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
20. 電子制御ユニット（３３）が圧力供給装置（２）に設けられていることを特徴とする請求項１から１９のいずれか１つに記載のブレーキシステム。
21. 圧力供給装置（２）の電子制御ユニット（３３）とホイールブレーキ圧力調整モジュール（４）とが、構造ユニットを形成し、または、共通の制御ユニットに組み合わせられることを特徴とする請求項１から１５のいずれか1つに記載のブレーキシステム。
22. 圧力供給装置（２）とホイールブレーキ圧力調整モジュール（４）とが構造ユニットを形成することを特徴とする請求項１から２１のいずれか１つに記載のブレーキシステム。

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