JP2014148302A - 自動ブレーキのための拡大部を備える機械液圧式ブレーキブースタ - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバの能動的な関与なしに、車両のブレーキシステムもしくはブレーキブースタのブースタチャンバ内に自動的に流体圧を形成する。
【解決手段】ユーザにより操作可能な一次ピストン４０を収容するための中央孔部３０を備え、第１流体管路９０がシリンダケーシング２０内の軸線方向切欠き８０と流体接続しており、第２流体管路６０がシリンダケーシング領域で中央孔部と流体接続しており、第１および第２流体管路がそれぞれの別の端部でそれぞれ流体リザーバ５０，１００に流体接続している。第１および第２流体管路を互いに流体接続する第３流体管路１１０と第３流体管路に配置された電気式および／または液圧式および／または機械式に操作可能な第１弁１２０と、第３流体管路と第２流体管路との流体接続部の後方で第２流体管路に配置された電気式および／または液圧式および／または機械式に操作可能な第２弁７０とを備える
【選択図】図１

Description

本発明は、特に車両もしくは自動車における自動ブレーキのための拡大部を備える機械液圧式ブレーキブースタに関する。

文献ＵＳ２０１２／００７４７６９Ａ１により、車両において使用するための機械式の弁を備える液圧式ブレーキブースタが既知である。この文献は、比較的複雑な方式でのみ、車両のブレーキ液リザーバに対して流体の圧力密閉性を達成できるいわゆる「スプール弁」を開示している。さらに、この文献に開示されたブレーキブースタによっては、ユーザもしくはドライバによるブレーキブースタの操作に依存することなしに、すなわち、ドライバの能動的な関与なしに、車両のブレーキシステムもしくはブレーキブースタのブースタチャンバ内にいわば自動的に流体圧を形成することは不可能である。

ＵＳ２０１２／００７４７６９Ａ１

本発明は、請求項１に記載の第１態様により、車両のためのブレーキブースタにおいて：シリンダケーシングであって、ユーザにより操作可能な一次ピストンを収容するための中央孔部を備え、一次ピストンが操作された場合にシリンダケーシングの内部に流体圧が形成され、第１流体管路がシリンダケーシング内の軸線方向切欠きと流体接続しており、第２流体管路がシリンダケーシング領域で中央孔部と流体接続しており、第１および第２流体管路がそれぞれの別の端部でそれぞれ流体リザーバに流体接続しているシリンダケーシングと；第１および第２流体管路を互いに流体接続する第３流体管路と；第３流体管路に配置された電気式および／または液圧式および／または機械式に操作可能な第１弁と；流体リザーバの方向に見て第３流体管路と第２流体管路との流体接続部の後方で第２流体管路に配置された電気式および／または液圧式および／または機械式に操作可能な第２弁とを備え；第２弁が第２流体管路内の流体流れを中断した場合に第１弁によって流体圧を自動的に形成することができるブレーキブースタを提案する。

請求項１１に記載の第２態様により、本発明は、このようなブレーキブースタを備える車両、特に自動車を提案する。

発明の利点

提案された方法の利点は、ユーザもしくはドライバの能動的関与なしに、圧力源を介して流体（すなわち、ブレーキ液もしくはブレーキ流体）の圧力形成が可能であり、これにより、ブレーキシステムの制御可能な調整弁に必要に応じてエネルギーを供給するために車両に搭載された圧力供給部の故障もしくは機能不良時のいわゆるフォールバックプランが、例えば圧力蓄積器と組み合わせて得られることである。調整可能な支援と自動的な流体圧形成との組合せにより、例えば力の調整、ＡＣＣ（アダプティブ・クルーズ・コントロール）などの機能を実現することができる。液圧機械式のブレーキブースタをＡＢＳ装置とのみ組み合わせて使用することも、適宜なＥＳＰシステムとして使用することを可能にする。同様に、ＡＢＳポンプが逆止弁を介して圧力蓄積器に接続された場合には、圧力発生源の冗長性も考慮できる。これにより、圧力蓄積器を適宜な大きさに寸法決めした場合には、通常はブレーキブースタに付属しているポンプを省略することができ、これにより、構成スペースおよびコストが節約される。

好ましくは、一次ピストンは、軸線方向切欠きの領域に、一次ピストンに固定された半径方向の円錐状第１拡大部を備え、この円錐状第１拡大部は軸線方向の切欠きの形状に対応しており、一次ピストンは、軸線方向切欠きの内部に配置された第１ばね要素によって予荷重をかけられており、第１ばね要素は、一方では軸線方向切欠きの内壁で貫通開口の周囲において支持され、他方では円錐状第１拡大部の円錐面の反対側に位置する平面において支持され、円錐状第１拡大部の円錐面は、一次ピストンの非操作状態で、対応して形成された切欠きと共にシリンダケーシング内の流体のためのシールを形成している。

さらに好ましくは、ユーザにより一次ピストンが操作された状態で、すなわち、一次ピストンが変位された状態で、第１ばね要素の予荷重力に抗して円錐状第１拡大部が軸線方向切欠きの対応した面から解放され、第１拡大部から離間されて一次ピストンに固定された半径方向の第２拡大部が、円錐面を備え、この円錐面に対応してシリンダケーシングに形成された面にシールされた状態で当接しており、これにより第２流体管路が閉じられており、第１拡大部の変位により軸線方向切欠きの内部で流体圧が高められている。

好ましくは、シリンダケーシングの内部で、第１流体管路から分岐した別の流体管路が円錐面に開口しており、一次ピストンが操作された場合には円錐状拡大部の前後の領域間に圧力均衡を生じさせることができる。このことは、ブレーキペダルもしくは一次ピストンを操作する場合にドライバを支援する。

好ましくは、第２ばね要素は第２拡大部と、第２拡大部から離間して一次ピストンに固定されたストッパ要素との間に配置されており、第２ばね要素は、一方ではストッパ要素で支持され、他方では円錐状第２拡大部の円錐面の反対側に位置する平面で支持され、これにより一次ピストンが変位すなわち操作された場合に第２ばね要素の予荷重力に基づいて、第２拡大部の円錐面とシリンダケーシングの対応した面との間に比較的効果的なシールが得られ、シール部における流入量調整もしくは軸線方向切欠き内における圧力形成を適宜に行う可能性がユーザに提供される。

さらに好ましくは、一次ピストンには円錐状の第１および第２拡大部の代わりにそれぞれ半径方向シールが固定されており、一次ピストンの非操作状態では第２流体管路がシリンダケーシングの中央孔部と流体接続しているように少なくとも２つの半径方向シールが互いに離間して配置されており、別の半径方向シールが、一次ピストンの非操作状態で軸線方向切欠きと中央孔部とを、互いに対してシールしている。

好ましくは、ユーザにより一次ピストンが操作された状態で、すなわち、一次ピストンが軸線方向切欠きの方向に変位された状態で、軸線方向切欠きと中央孔部との間のシールは流体圧を形成するために持ち上げられており、互いに離間された両方の半径方向シールは一次ピストンによって変位されており、これにより第２流体管路と中央孔部との流体接続が中断される。

好ましくは、第２ばね要素は、一方ではストッパ要素で支持され、他方ではシリンダケーシングで支持され、これにより、シール部における流入量調整もしくは軸線方向切欠き内における圧力形成を適宜に行う可能性がユーザに提供される。

さらに好ましくは、逆止弁に接続された圧力蓄積器および／またはＡＢＳポンプを備える流体リザーバによって、第１弁を介して流体圧を形成することができる。これにより、圧力発生源を省略することができ、コストおよびスペースが節約される。

さらに好ましくは、シリンダケーシング内に流体管路が配置されており、この流体管路は、一方では中央孔部に開口し、他方ではシリンダケーシングの外部に向けて開口し、これにより中央孔部内において加圧されている流体の圧力均衡が生じ、ひいてはブレーキプロセスにおける支援が得られる。

次に図面に関連した実施形態に基づき本発明を説明する。

本発明の実施形態を非操作状態で示す概略断面図である。 本発明の実施形態を操作状態で示す概略断面図である。 本発明の別の実施形態を操作状態で示す概略断面図である。 本発明の別の実施形態を非操作状態で示す概略断面図である。

図１は、本発明の実施形態にしたがって以下にさらに詳細に説明する主要構成要素を含めて、ブレーキブースタ１０のシリンダケーシング２０を概略的な断面図で示している。この場合、車両もしくは自動車の完全なブレーキシステムに付属のその他の構成要素は、見やすくするため、および本発明をより簡単に理解するために省略されている。

このブレーキブースタは、中央孔部３０を備えるシリンダケーシング２０を含み、一次ピストン４０がこの中央孔部３０を貫通する。従来技術により既知のように、ピストン４０は孔部３０を通って案内されるが、所定の側方遊びを備え、ピストン４０と孔部３０との間を（ブレーキ）流体が流れることができるように、中央孔部３０の内径もしくは一次ピストン４０の外径が寸法決めされている。

リザーバ５０には流体が貯蔵されており、リザーバ５０は流体管路（第２流体管路）６０を介して中央孔部３０と流体接続している。流体管路６０には第２弁７０が配置されている。第２弁７０の機能については以下にさらに説明する。

図１に示した実施形態によれば、中央孔部３０は、シリンダケーシング２０の内部の所定区分において中央孔部３０から軸線方向切欠き８０に拡大し、（第１）流体管路９０を介して圧力／容積源１００（以下にさらに説明する）に流体接続している。

第１流体管路９０と第２流体管路６０とは、第３流体管路１１０を介して互いに流体接続しており、第１弁１２０が第３流体管路１１０に配置されている。第１弁１２０の機能については以下にさらに説明する。

図１では、２つの円錐状拡大部１３０，１４０が一次ピストン４０に固定されており、円錐状拡大部１３０は軸線方向切欠き８０の内部に配置されており、円錐状拡大部１４０はシリンダケーシング２０の外部に配置されている。円錐状拡大部１３０，１４０もしくはこれら円錐状拡大部の円錐面１３１，１４１は、それぞれ軸線方向切欠き８０の面１３５もしくはシリンダケーシング２０の端面１５０の設けられた面１４５の形状に合わせて形成されている。

軸線方向切欠き８０の内部に配置された第１ばね要素１６０は、円錐状拡大部１３０、ひいては一次ピストン４０に予荷重をかけ、ばね要素１６０は、一方では軸線方向切欠きの面８１で支持され、他方では円錐状拡大部１３０の平面１３２で支持される。

第２ばね要素１７０は、円錐状拡大部１４０もしくは平面１４２と、一次ピストン４０に固定されているストッパ要素１８０との間に同様に予荷重をかける。

図１は、非操作状態のブレーキブースタ１０を示す。すなわち、ドライバは、一次ピストン４０に連結されたブレーキペダル（ここには図示しない）を操作していない。したがって、円錐状拡大部１３０もしくは円錐面１３１は、密閉状態で面１３５に当接しており、円錐状拡大部１４０の円錐面１４１は面１４５に当接しておらず、したがって流体管路６０は中央孔部３０と流体接続している。

図２に示唆されているように、力（図２に矢印１９０によって示す）が一次ピストン４０に加えられた場合、流体管路６０は円錐面１４１により閉じられ、円錐状拡大部１３０は一次ピストン４０によって図２では左方向に変位され、これにより、軸線方向切欠き８０の内部の流体を圧縮する。すなわち、流体に圧力が加えられ、流体管路２６を介して、円錐状拡大部の前後の流体の間に圧力均衡を得ることができ、このことは、以下にさらに説明するように、ブレーキブースタが自動的に作動している場合にブレーキプロセスにおいてドライバを支援するために用いられる。

再び図１に関して、車両に搭載された圧力供給部の故障もしくは機能不良が生じた場合におけるそれぞれの弁７０、１２０の機能を説明する。この場合、弁７０は閉じられ（これについては、図１および図２の弁７０の異なる記号表示を参照されたい）、リザーバ５０による流体供給は中断される。同時に、ドライバが一次ピストン４０に連結されたブレーキペダル（ここには図示しない）を操作する必要なしに、弁１２０を介して圧力／容積源１００の流体圧を高めることができる。これにより、ブレーキブースタ１０は、自動的に、すなわち、ドライバの能動的な介入なしに流体圧を形成することができ、必要に応じて比較的迅速に車両を制動するために流体圧を「呼び出す」ことができる。このようなことは、例えば、アダプティブ・クルーズ・コントロール（ＡＣＣ）との関連で有利である。なぜなら、ドライバはブレーキペダルを不必要に操作する必要がなくなり、これによりＡＣＣの機能が即座に無効化されるからである。

圧力供給源として、適宜に寸法決めされた圧力蓄積器もしくは、いずれにせよほとんどの車両に設けられているＡＢＳポンプを逆止弁と組み合わることも可能であり、これによりブレーキブースタ１０のための専用ポンプが不要になり、コストおよび構成スペースが節約される。したがって、ＡＢＳ装置と組み合せてブレーキブースタをＥＳＰシステムとして使用することも可能である。

図３および図４は本発明の別の実施形態を示し、この場合、同じ符号は同じ要素に関係しており、図３は操作状態を示し、図４は非操作状態を示す。

図１および図２に示した実施形態とは異なり、円錐状拡大部の機能は、一次ピストン４０に固定された半径方向シール２００，２１０および２３０によって引き受けられる（図３および図４にはそれぞれアルファベット「Ａ」によって示す楕円形によってわかりやすいように強調されている）。

この場合、図３はブレーキブースタ１０の操作状態を示す。すなわち、半径方向シール２００，２１０は、貫通孔部３０とリザーバ５０との間の流体接続が中断されるようにそれぞれ流体管路６０の流体供給部に隣接している。同時に、図３の半径方向シール２３０は、図面では左側に変位されており、これにより軸線方向切欠き８０の流体圧は高められ、この流体圧は流体管路９０を介してブレーキシステムに伝達される。

図４は、ブレーキブースタ１０の非操作状態を示す。すなわち、半径方向シール２００，２１０は、リザーバ５０が貫通孔部３０と流体接続するように流体管路６０の供給部に隣接している。同時に、半径方向シール２３０は軸線方向切欠き８０を残りの貫通孔部３０に対してシールしており、したがってドライバによって軸線方向切欠き８０の内部に力が形成されることはない。弁７０，１２０の機能は、図１および図２に関して上述した機能に類似している。

図１〜図４にはそれぞれ流体管路２５を見ることができ、この流体管路の一端は中央孔部３０に開口しており、他端はシリンダケーシング２０の外部に向けて開口している。これにより中央孔部３０と一次ピストン４０との間の流体とシリンダケーシング２０の外部空間との間の圧力均衡を得ることができる。

最後に、図３について述べておくが、一次ピストン４０はシリンダケーシング２０の端部２５０において半径方向シール２４０によってシールされており、同様のことが他の図面についてもいえる。

さらに図１に関して符号２６０により、いわゆる「反応ディスク」が示されており、反応ディスクには、当業者には既知のように、ブレーキマスタシリンダ（ここには図示しない）が連結されている。

ここで、図１〜図４に示した寸法は実寸大ではないことに留意されたい。

Claims (11)

1. 車両のためのブレーキブースタ（１０）において：
   シリンダケーシング（２０）であって、ユーザにより操作可能な一次ピストン（４０）を収容するための中央孔部（３０）を備え、前記一次ピストン（４０）が操作された場合に前記シリンダケーシング（２０）の内部に流体圧が形成され、第１流体管路（９０）が前記シリンダケーシング（２０）内の軸線方向切欠き（８０）と流体接続しており、第２流体管路（６０）がシリンダケーシング領域（１５５）で前記中央孔部（３０）と流体接続しており、前記第１および第２流体管路（９０，６０）がそれぞれの別の端部でそれぞれ流体リザーバ（５０，１００）に流体接続しているシリンダケーシングと；
   前記第１および第２流体管路（９０，６０）を互いに流体接続する第３流体管路（１１０）と；
   該第３流体管路（１１０）に配置された電気式および／または液圧式および／または機械式に操作可能な第１弁（１２０）と；
   前記流体リザーバ（５０）の方向に見て前記第３流体管路（１１０）と前記第２流体管路（６０）との流体接続部の後方で前記第２流体管路（６０）に配置された電気式および／または液圧式および／または機械式に操作可能な第２弁（７０）とを備え；
   該第２弁（７０）が前記第２流体管路（６０）内の流体流れを中断した場合に、前記第１弁（１２０）によって流体圧を自動的に形成することができるブレーキブースタ（１０）。
2. 請求項１に記載のブレーキブースタ（１０）において、
   前記一次ピストン（４０）が、前記軸線方向切欠き（８０）の領域に、前記一次ピストン（４０）に固定された半径方向の円錐状の第１拡大部（１３０）を備え、円錐状の第１拡大部（１３０）が前記軸線方向切欠き（８０）の形状に対応しており、前記一次ピストン（４０）が、前記軸線方向切欠き（８０）の内部に配置された第１ばね要素（１６０）によって予荷重をかけられており、該第１ばね要素（１６０）が、一方では前記軸線方向切欠き（８０）の内壁（８１）で貫通開口（３０）の周囲において支持され、他方では、円錐状の前記第１拡大部（１３０）の円錐面（１３１）の反対側に位置する平面（１３２）において支持され、円錐状の前記第１拡大部（１３０）の前記円錐面（１３１）が、前記一次ピストン（４０）の非操作状態で、対応して形成された切欠きもしくは面（１３５）と共に前記シリンダケーシング（２０）内の流体のためのシールを形成しているブレーキブースタ（１０）。
3. 請求項１または２に記載のブレーキブースタ（１０）において、
   ユーザにより前記一次ピストン（４０）が操作された状態で、すなわち、前記一次ピストン（４０）が変位された状態で、第１ばね要素（１６０）の予荷重力に抗して前記円錐状の第１拡大部（１３０）が前記軸線方向切欠き（８０）の対応した面（１３５）から解放され、前記第１拡大部（１３０）から離間されて前記一次ピストン（４０）に固定された半径方向の第２拡大部（１４０）が、円錐面（１４１）を備え、該円錐面に対応して前記シリンダケーシング（２０）に形成された面（１４５）にシールされた状態で当接しており、これにより前記第２流体管路（６０）が閉じられており、前記第１拡大部（１３０）の変位により前記軸線方向切欠き（８０）の内部で流体圧が高められているブレーキブースタ（１０）。
4. 請求項３に記載のブレーキブースタ（１０）において、
   第２ばね要素（１７０）が前記第２拡大部（１４０）と、第２拡大部から離間して前記一次ピストン（４０）に固定されたストッパ要素（１８０）との間に配置されており、前記第２ばね要素（１７０）が、一方では前記ストッパ要素（１８０）において支持され、他方では、円錐状の前記第２拡大部（１４０）の前記円錐面（１４１）の反対側に位置する平面（１４２）において支持され、これにより前記一次ピストン（４０）が変位すなわち操作された場合に前記第２ばね要素（１７０）の予荷重力に基づいて前記第２拡大部（１４０）の前記円錐面（１４１）と前記シリンダケーシング（２０）の対応した面（１４５）との間に比較的効果的なシールが得られ、シール部における流入量調整もしくは前記軸線方向切欠き（８０）内における圧力形成を適宜に行う可能性がユーザに提供されるブレーキブースタ（１０）。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載のブレーキブースタ（１０）において、
   前記シリンダケーシング（２０）の内部で、前記第１流体管路（９０）から別の流体管路（２６）が分岐し、円錐面（１３１）に開口しており、前記一次ピストン（４０）が操作された場合には円錐状の前記拡大部（１３０）の前後の領域間に圧力均衡を生じさせることができるブレーキブースタ（１０）。
6. 請求項１に記載のブレーキブースタ（１０）において、
   前記一次ピストン（４０）に、円錐状の第１および第２拡大部（１３０，１４０）の代わりにそれぞれ半径方向シール（２００，２１０，２３０）が固定されており、前記一次ピストン（４０）の非操作状態で前記第２流体管路（６０）が前記シリンダケーシング（２０）の前記中央孔部（３０）と流体接続しているように少なくとも２つの半径方向シール（２００，２１０）が互いに離間して配置されており、別の半径方向シール（２３０）が、前記一次ピストン（４０）の非操作状態で前記軸線方向切欠き（８０）と前記中央孔部（３０）とを、互いに対してシールしているブレーキブースタ（１０）。
7. 請求項６に記載のブレーキブースタにおいて、
   ユーザにより前記一次ピストン（４０）が操作された状態で、すなわち、前記一次ピストン（４０）が前記軸線方向切欠き（８０）の方向に変位された状態で、前記軸線方向切欠き（８０）と前記中央孔部（３０）との間のシールが、流体圧を形成するために持ち上げられており、互いに離間された両方の半径方向シール（２００，２１０）が前記一次ピストン（４０）によって変位されており、これにより前記第２流体管路（６０）と前記中央孔部（３０）との流体接続が中断されるブレーキブースタ（１０）。
8. 請求項４から７までのいずれか一項に記載のブレーキブースタ（１０）において、
   前記第２ばね要素（１７０）が、一方では前記ストッパ要素（１８０）で支持され、他方では前記シリンダケーシング（２０）で支持され、これにより、シール部における流入量調整もしくは前記軸線方向切欠き（８０）内における圧力形成を適宜に行う可能性がユーザに提供されるブレーキブースタ（１０）。
9. 請求項１から８までのいずれか一項に記載のブレーキブースタ（１０）において、
   逆止弁に接続された圧力蓄積器および／またはＡＢＳポンプを備える前記流体リザーバ（１００）によって、第１弁（１２０）を介して流体圧を形成することができるブレーキブースタ。
10. 請求項１から９までのいずれか一項に記載のブレーキブースタ（１０）において、
    前記シリンダケーシング（２０）内に流体管路（２５）が配置されており、該流体管路（２５）が、一方では前記中央孔部（３０）に開口し、他方では前記シリンダケーシング（２０）の外部に向けて開口し、これにより前記中央孔部（３０）における圧力均衡が生じるブレーキブースタ（１０）。
11. 請求項１から１０までのいずれか一項に記載のブレーキブースタ（１０）を備える車両、特に自動車。

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