JP2012522676A - ブレーキバイワイヤ形式の自動車ブレーキシステムの作動用ブレーキアクチュエータユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、ブレーキペダル（４）およびドライバの要請に応じた電子制御ユニットの双方で作動可能で、ピストンロッド（７；３２）を有するブレーキブースタ（１）と、このブレーキブースタ（１）の下流側に配置されるマスターブレーキシリンダ（２）と、ドライバの減速要求（６）を記録する手段と、ピストンロッドと並列に接続され、ブレーキペダル（４）と共に作用し、「ブレーキバイワイヤ」作動モードで、ブレーキペダル（４）に作用する戻し力をブレーキブースタ（１）の作動から独立してシュミレート可能なペダル移動シュミレータ（５）と、を備え、「ブレーキバイワイヤ」作動モードでブレーキペダル（４）とブレーキブースタ（１）との間の力伝達接続を分離するため、ブレーキペダル（４）又はブレーキペダル（４）に設けられた部材と、力の流れの下流側に配置されてブレーキブースタ（１）に設けられた部材との間に、「ブレーキバイワイヤ」作動モードで自動車ブレーキシステムの反作用力からブレーキペダル（４）を分離するために、距離（ａ）が設けられ、更に、「ブレーキバイワイヤ」作動モード以外でこの距離（ａ）を自動的に減少する手段（９）が設けられる、「ブレーキバイワイヤ」形式の自動車ブレーキシステムを作動するためのブレーキアクチュエータユニットに関する。本発明によると、距離（ａ）を自動的に減少する手段（９）は、ブレーキペダル（４）に設けられる。

Description

本発明は、ブレーキバイワイヤ形式の自動車ブレーキシステムの作動用ブレーキアクチュエータユニットに関し、このブレーキアクチュエータユニットは、ブレーキペダルおよびドライバの要請に応じた電子制御ユニットの双方により作動可能なブレーキブースタと、ブレーキブースタの下流側に配置されたマスターシリンダと、ドライバの減速要求を記録（register）する手段と、ブレーキペダルと相互作用しかつピストンロッドと並列に配置されるペダル移動シュミレータとを備え、このペダル移動シュミレータにより、「ブレーキバイワイヤ」作動モードでブレーキペダルに作用している復元力をブレーキブースタの作動から独立してシュミレート可能であり、「ブレーキバイワイヤ」作動モードでブレーキペダルとブレーキブースタとの間の力伝達接続を分離するために、ブレーキペダル又はこのブレーキペダルに設けられた部材と、力の流れの下流側に配置されてブレーキブースタに設けられた部材との間に、「ブレーキバイワイヤ」作動モードで自動車ブレーキシステムの反作用力からブレーキペダルを分離するために、距離が設けられ、「ブレーキバイワイヤ」作動モード以外で、自動的に上記距離を減少するための手段が設けられる。

このようなブレーキアクチュエータユニットは、特許文献１に記載されており、最新のハイブリッド駆動の自動車に広く用いられている。「ブレーキバイワイヤ」作動モードでのブレーキペダルとブレーキブースタとの間を分離することは、ブレーキペダルに設けられた部材と、ブレーキブースタとの間に設けられた部材との間に間隙又は距離を設けることで行われる。

この間隙は、一般に、例えば０．３ｇまでの範囲の減速の場合は、ブレーキペダルでブレーキブースタを作動することなく、ブレーキペダルがジェネレータを使用するだけで作動することができるように規定されている。「ブレーキバイワイヤ」作動モードから車両ドライバの筋力で実行する作動に切換るときに、ブレーキ圧の形成に遅れが発生しないように、上記特許文献１では、「ブレーキバイワイヤ」作動モードから車両ドライバの筋力による作動切換わるときに、上述の距離を自動的に減少する提案がなされている。ここに特定された手段は、ブレーキブースタに配置され、ブロック状ボディで作動し、必要なときに、確実にロックした態様で、ピストンロッドの２つの部材間の距離を埋める（span）。ブレーキブースタ内にこの手段を配置することは、ブレーキブースタのデザインを変更する必要があるため、複雑であると考えられる。

ＷＯ２００４/００５０９５

したがって、本発明は、この作用（effect）を改善したブレーキアクチュエータ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によると、自動的に距離を減少する手段がブレーキペダルに配置される。これにより、ブレーキブースタの複雑かつ費用のかかる変更を避けることができる。

自動的に距離を減少する手段として、第１および第２液圧室が設けられることが好ましく、これらの２つの液圧室間の接続は、無電流時閉の弁で遮断することができ、第１液圧室は、ピストンロッドと共に作用するピストンで区画され、この結果、この距離がピストンのストロークで形成される。液圧ユニットは、更に、後から、コンパクトな部材として現存のブレーキアクチュエータユニット内に一体化することができる。

本発明の有益な実施形態によると、「ブレーキバイワイヤ」作動モードで、ピストンロッドはピストンに当接する。ブレーキブースタとペダルユニットとの間の調整手段の設定を、より正確にすることができる。

ピストンロッドの端部を案内するため、ピストンロッドの方向に向くファンネル状レセプタクルを設けるのが好ましく、このレセプタクルは、第１液圧室を形成する、液圧ユニットのハウジングの凹部内に取付けられる。

簡単な取付けのため、ファンネル状レセプタクルは軸方向スロットと半径方向突起とを有するのが好ましく、この突起は、ばね応力の下で凹部の内壁の内側溝内に保持されている。

本発明の他の有益な実施形態は、ピストンロッドの一端が第１液圧室のピストンに取付けられることが提供される。このピストンは、したがって、ピストンロッドに連続的に同伴され（entrain）、この結果、力の飛び越し（jump）は生じない。

端部は、スナップ作用（snap-action)するロック機構により、ピストンに取付けられることが好ましい。この手段により、装着を簡略化することができる。

液圧ユニットの簡単なデザインは、第２液圧室が弾性プラスチックカバーで区画されるという事実により、達成される。

他の有益な実施形態によると、第２液圧室が、ばね圧を負荷されたピストンで区画される。

本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照する２つの例示的な実施形態に沿う説明中で、より詳細に説明する。図はいずれも概略的な形態で示す。

図１は、例示的な第１実施形態によるブレーキアクチュエータユニットを立体的に示す図である。 図２は、図１のブレーキアクチュエータユニットを一部を断面で示す拡大図である。 図３は、例示的な第２実施形態によるブレーキアクチュエータユニットの一部を断面で示す拡大図である。

例示的な第１実施形態によるアクチュエータユニット（図１に立体的に示す）は、負圧ブレーキブースタ（a partial vacuum brake booster）であるのが好ましいブレーキブースタ１と、タンデムマスターシリンダであるのが好ましく、ブレーキブースタの下流側に配置され、その圧力室（pressure spaces）（図示しない）に自動車のホイールブレーキが液圧式開ループおよび閉ループ制御ユニット（いずれも図示しない）を中間に配置した状態で接続されるマスターブレーキシリンダ２と、マスターブレーキシリンダ２に設けられた圧力媒体収容容器３とを備える。ブレーキペダル４は、ブレーキブースタ１を作動するためにドライバによって使用され、特に「ブレーキバイワイヤ（brake-by-wire）」作動モードで、ブレーキペダル４と相互作用し、ブレーキブースタ１のピストンロッド７に並列（in parallel）に接続され、ドライバに通常のブレーキペダル感覚を伝えるペダル移動シミュレータ５が設けられ、このペダル移動シュミレータ５により、ブレーキブースタ１の作動とは独立して、「ブレーキバイワイヤ」作動モードでブレーキペダル４に作用する戻し力をシュミレート（simulate）することができる。ドライバの減速要求又はブレーキペダル４の作動距離は、少なくとも１つのセンサ装置６で検知され、このセンサ装置の信号は電子制御ユニット（図示しない）に送られる。特に、ブレーキブースタ１に設けられた（assigned）電磁石が電子制御ユニットの出力信号で駆動されることができ、この電磁石は、ブレーキブースタ１に対する空気供給を制御する空圧制御弁をドライバの意思とは独立に作動することができる。ブレーキブースタ１のピストンロッド７は、制御弁を作動するための入力部材として使用することができる。

「ブレーキバイワイヤ」作動モードでブレーキペダル４とブレーキブースタ１との間の力伝達接続を分離するために、距離ａ（詳細については後述する）がブレーキペダル４又はブレーキペダル４に設けられた部材と、力の流れの下流側に配置されてブレーキブースタ１に設けられた部材との間に設けられる。

移動センサ８が、ブレーキブースタ１のブースタ力が作用する可動壁の移動、又は、その発生する力をマスターブレーキシリンダ２の第１ピストン（図示しない）に伝達するブレーキブースタの出力部材の移動、を検知するために用いられる。

ブレーキペダル４又はブレーキペダル４に設けられた部材と、力の流れの下流側に配置されてブレーキブースタ１に設けられた部材との間の上述の距離ａは、全体的に、例えば０．３ｇの範囲までの減速の場合は、ブレーキペダル４でブレーキブースタ１を作動することなく、ジェネレータを使用するだけでブレーキペダル４が作動可能であるように、規定されている。「ブレーキバイワイヤ」作動モードから車両ドライバの筋力による作動への切換えが発生したときに、制動圧の形成に遅れが発生しないように、ブレーキアクチュエータユニットは、「ブレーキバイワイヤ」作動モード以外で距離ａを自動的に減少するための手段９を有する。

図２は、図１のブレーキアクチュエータユニットの細部を、一部断面にした拡大図で示す。これから明らかに、距離ａを自動的に減少する手段９は、ブレーキペダル４に配置されている。この手段９はブレーキブースタ１の外側に設けられているため、複雑かつコストが掛かるブレーキブースタ１の変更を不要にすることができる。

第１，第２液圧室（hydraulic space）１１，１２を有する液圧ユニットが、距離ａを自動的に減少する手段９として設けられる。これらの２つの液圧室１１，１２間の接続部（図示しない）は、無電流時閉の弁１３により、遮断することができる。「ブレーキバイワイヤ」作動モードでは、弁１３は励磁され、液圧室１１，１２間の接続部が解放され、これらの液圧室は、液圧ユニット１０のハウジング１９内で一側に開口する凹部１７，１８で
形成される。

図２から明らかなように、第１液圧室１１は、ピストンロッド７と共に作用するばね負荷されたピストン１４で区画され、この結果、距離ａはピストン１４のストロークで形成される。

ピストンロッド７又はその端部１５（ここでは球状ヘッドの形態で示す）は、特に、「ブレーキバイワイヤ」作動モードでピストン１４に当接し、この結果、ブレーキブースタ１とブレーキペダル４との間の調整手段の設定は、ペダルユニットの一部として、より正確に行うことができる。

ピストンロッド７の端部１５を案内するため、ピストンロッド７の方向に向くファンネル状レセプタクル（funnel-shaped receptacle）１６が設けられ、このレセプタクル１６は凹部１７に取付けられる。このレセプタクル１６は、一方において、ペダルユニットをブレーキブースタ１に組立てる際、ピストンロッド７の端部１５を案内する作用をなす。他方において、ピストンロッド７は、ブレーキペダル４への接続の後、レセプタクル１６で案内される。

簡単取付けのため、ファンネル状レセプタクル１６は軸方向スロット２０と半径方向突起２１とを有し、この突起はばね応力の下で、凹部１７内の内側溝内に保持される。

更に、図２から明らかに、第２液圧室１２が弾性プラスチックカバー２２で区画されている。液圧ユニット１０の機能を発揮する方法について、詳細に説明する。

「ブレーキバイワイヤ」作動モードで、弁１３が励磁され、液圧室１１，１２間の接続部が開かれる。したがって、ブレーキペダル４が作動されると、第１液圧室１１内の液圧媒体が、障害なしに第２液圧室１２内に流れ、この結果、ブレーキペダル４とブレーキブースタ１のピストンロッド７との間で力伝達されることがない。弾性プラスチックカバー２２は、第２液圧室１２の制限された拡張を可能とする。

ブレーキ作動が終了すると、液圧媒体は第２液圧室１２から第１液圧室１１内に逆流することができ、これは、ピストン１４が、戻しばね２３のばね力により、再度初期位置に強制的に戻されるからである。

ブレーキブースタ１が、ドライバの要請とは独立して、ＡＢＳ、トラクション制御システム、ＥＳＰ等、ブレーキ圧制御プロセスの結果として作動される場合、又は、ブレーキペダル４が突然解放される場合、ピストンロッド７とピストン１４との間の接触が遮断され、これは、端部１５がピストン１４に取付けられているのではなく、単に当接しているだけだからである。

例えば、電気システムが故障した場合である、「ブレーキバイワイヤ」作動モード以外では、弁１３は、励磁されておらず、液圧室１１，１２間の接続は遮断される。第１液圧室１１，１２内の液圧媒体は、第２液圧室１２内に押し込まれることはなく、この結果、ブレーキペダル４とブレーキブースタ１のピストンロッド７との間で力が伝達される。したがって、距離ａは、「ブレーキバイワイヤ」作動モードから車両ドライバの筋力で実行される作動に切換るときに、遅れ又は空移動なしで、自動的に減少し又は完全に排除される。

図３は、ブレーキアクチュエータユニットの例示的な第２実施形態の詳細を、一部断面とした拡大図で示す。この実施形態のブレーキアクチュエータユニットは、例示的な第１実施形態と、基本的なデザインおよび基本的な機能が異なるものではなく、このため、相違する点のみを詳細に説明する。

第１，第２液圧室２５，２６を有する液圧ユニット２４が、自動的に距離ａを減少するための手段９として設けられている。２つの液圧室２５，２６間の接続（図示しない）は、無電流時閉の弁２７で遮断することができる。「ブレーキバイワイヤ」作動モードでは、弁２７は励磁され、液圧ユニット２４のハウジング３０内で一側に開口した凹部２８，２９により形成された液圧室２５，２６間の接続部が、開かれる。

図２の例示的な第１実施形態の場合と同様に、第１液圧室２５も、ブレーキブースタ１のピストンロッド３２と共に作用するばね負荷されたピストン３１により、区画され、この結果、距離ａは、ピストン３１のストロークで形成される。

ピストンロッド３２の端部（図示しない）は、第１液圧室２４のピストン３１に、例えばスナップ作用によるロック機構（snap-action locking mechanism）で取付けられ、この結果、ピストンロッド３２に連続的に同伴され、これにより、力の飛び越し（jumps in force）は生じない。このため、別個のガイド部材を排除することができる。

更に、第１実施形態とは対照的に、第２液圧室２６は、ばね圧を負荷されたピストン３３で区画されている。ピストン３１，３３を取付けるため、凹部２８，２９のそれぞれの端部にそれぞれ取付部材３４，３５が設けられ、この第２液圧室２６の取付部材３５は、ピストン３３を負荷する圧縮ばね３７のためのストッパ部材３６を保持する。しかし、例示的な第１実施形態のプラスチックカバー２２も、本発明の範囲内では、第２液圧室２６を区画してもよく、逆に、ばね荷重されたピストン３３を、例示的な第１実施形態に用いることも可能である。

液圧ユニット２４を機能させる方法について、以下に、詳細に説明する。

「ブレーキバイワイヤ」作動モードでは、弁２７が例示され、液圧室２５，２６間の接続部が開かれる。したがって、ブレーキペダル４が作動されると、第１液圧室２５内に存在する液圧媒体は、圧縮ばね３７のばね力に抗して第２液圧室２６内に移動され、この結果、ブレーキペダル４とブレーキブースタ１のピストンロッド３２との間における力の伝達は行われない。ブレーキの作動が解除されると、第２液圧室２６から第１液圧室２５内に圧力媒体が戻され、これは、戻しばね３８のばね荷重により、ピストン３１がその初期位置に再度戻され、ピストン３３の圧縮ばね３７が圧力媒体を第２液圧室２６から排出するからである。

ブレーキブースタ１が、ＡＢＳ、トラクション制御システム、ＥＳＰ等のブレーキ圧制御プロセスの結果により、ドライバの意思とは無関係に作動された場合、又は、ブレーキペダル４が突然解放された場合、ピストン３１に対するピストンロッド３２の取付けにより、ピストン３１が同伴される。

「ブレーキバイワイヤ」作動モード以外、例えば電気システムの故障の場合、弁２７は励磁された状態ではなくなり、液圧室２５，２６間の接続部は閉じられる。したがって、第１液圧室内の液圧媒体は、第２液圧室２６内に押し込められなくなり、この結果、ブレーキペダル４とブレーキブースタ１のピストンロッド３２との間で力が伝達される。したがって、「ブレーキバイワイヤ」作動モードから車両ドライバの筋力で行われる作動に切換ったときに、遅れ又は空移動なしで、距離ａが減少又は完全に排除される。

液圧ユニット１０，２４も、コンパクトな構造ユニットとして、現存するブレーキアクチュエータユニットに後から一体化することができる。

参照符号リスト
１ ブレーキブースタ
２ マスターブレーキシリンダ
３ 圧力流体収容容器
４ ブレーキペダル
５ ペダル移動シミュレータ
６ センサ装置
７ ピストンロッド
８ 移動センサ
９ 手段
１０ ユニット
１１ 室
１２ 室
１３ 弁
１４ ピストン
１５ 端部
１６ レセプタクル
１７ 凹部
１８ 凹部
１９ ハウジング
２０ スロット
２１ 突起
２２ プラスチックカバー
２３ 戻しばね
２４ ユニット
２５ 室
２６ 室
２７ 弁
２８ 凹部
２９ 凹部
３０ ハウジング
３１ ピストン
３２ ピストンロッド
３３ ピストン
３４ 取付部材
３５ 取付部材
３６ ストッパ部材
３７ 圧縮ばね
３８ 戻しばね
ａ 距離

Claims (9)

1. ブレーキペダル（４）およびドライバの要請に応じた電子制御ユニットの双方で作動可能でピストンロッド（７；３２）を有するブレーキブースタ（１）と、
   このブレーキブースタ（１）の下流側に配置されるマスターブレーキシリンダ（２）と、
   ドライバの減速要求（６）を記録する手段と、
   ブレーキペダル（４）と共に作用し、ピストンロッドと並列に配置され、「ブレーキバイワイヤ」作動モードで、ブレーキペダル（４）に作用する戻し力をブレーキブースタ（１）の作動から独立してシュミレート可能なペダル移動シュミレータ（５）と、を備え、
   「ブレーキバイワイヤ」作動モードでブレーキペダル（４）とブレーキブースタ（１）との間の力伝達接続を分離するため、ブレーキペダル（４）又はブレーキペダル（４）に設けられた部材と、力の流れの下流側に配置されてブレーキブースタ（１）に設けられた部材との間に、「ブレーキバイワイヤ」作動モードで自動車ブレーキシステムの反作用力からブレーキペダル（４）を分離するために、距離（ａ）が設けられ、更に、
   「ブレーキバイワイヤ」作動モード以外でこの距離（ａ）を自動的に減少する手段（９）が設けられる、「ブレーキバイワイヤ」形式の自動車ブレーキシステムを作動するためのブレーキアクチュエータユニットであって、
   前記距離（ａ）を自動的に減少するための手段（９）は、ブレーキペダル（４）に配置されることを特徴とするブレーキアクチュエータユニット。
2. 第１および第２液圧室（１１，１２；２５，２６）を有する液圧ユニット（１０；２４）が、前記距離（ａ）を減少する手段（９）として設けられ、前記２つの液圧室（１１，１２；２５，２６）間の接続が、無電流状態で閉の弁（１３；２７）で遮断可能で、前記第１液圧室（１１；２５）は、ピストンロッド（７；３２）と共に作用するピストン（１４；３１）で区画され、これにより、前記距離（ａ）はピストン（１４；３１）のストロークで形成されることを特徴とする請求項１に記載のブレーキアクチュエータユニット。
3. 「ブレーキバイワイヤ」作動モードで、前記ピストンロッド（７）はピストン（１４）に当接することを特徴とする請求項２に記載のブレーキアクチュエータユニット。
4. 前記ピストンロッド（７）の端部（１４）を案内するため、ピストンロッド（７）の方向に向くファンネル状レセプタクル（１６）が設けられ、このレセプタクル（１６）は、前記第１液圧室（１１）を形成する、液圧ユニット（１０）のハウジング（１９）の凹部（１７）内に取付けられることを特徴とする請求項３に記載のブレーキアクチュエータ。
5. 前記ファンネル状レセプタクル（１６）は、軸方向スロット（２１）と半径方向突起（２１）とを有し、この突起（２１）は、ばね応力の下で、凹部（１７）内の内側溝内に保持されることを特徴とする請求項４に記載のブレーキアクチュエータユニット。
6. 前記ピストン（３２）の一端は、第１液圧室（２５）のピストン（３１）に取付けられることを特徴とする請求項２に記載のブレーキアクチュエータユニット。
7. 前記端部は、スナップ作用によるロック機構により、ピストン（３１）に取付可能であることを特徴とする請求項６に記載のブレーキアクチュエータユニット。
8. 前記第２液圧室（１２）は、弾性プラスチックカバー（２２）で区画されることを特徴とする請求項２から７のいずれか１つに記載のブレーキアクチュエータユニット。
9. 前記第２液圧室（２６）は、ばね圧で負荷されたピストン（３１）で区画されることを特徴とする請求項２から７のいずれか１つに記載のブレーキアクチュエータユニット。

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