JP2024506731A - シミュレータユニットを有する制動装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、作動力（Ｂ）に抗して作用する反力（Ｇ）であって、制動装置（１００）の作動要素（２）にフィードバックされる反力（Ｇ）を生成するための少なくとも１つのシミュレータユニット（１）を含む、液圧式車両制動システム用の制動装置（１００）であって、シミュレータユニットは、ピストンボア（３）内を軸方向に移動可能である、少なくとも１つの液圧作動式シミュレータピストン（４）を有するとともに、シミュレータピストン（４）をピストンボア（３）内に封止するための少なくとも１つの封止要素（５）を有する、液圧式車両制動システム用の制動装置（１００）に関する。本発明によれば、異なるシミュレータ特性曲線を有する制動装置をより経済的且つ効率的に製造できるように、封止要素（５）は、シミュレータピストン（４）に締結され、シミュレータピストン（４）の作動時に、ピストンボア（３）の側面（６）上を摺動する。

Description

本発明は、液圧式自動車ブレーキシステム、特に、外部から作動可能で、電子制御可能なブレーキバイワイヤ式自動車ブレーキシステム用の、請求項１の前文に記載のシミュレータユニットを有するブレーキ装置に関する。

電子制御ブレーキシステム、特に、いわゆるブレーキバイワイヤ式ブレーキシステムは、最新の車両で使用されることが多くなっている。かかるブレーキシステムには、従来のブレーキシステムに比べて数多くの利点がある。例えば、ブレーキ操作は、必要な場合に運転者から完全に独立して可能であり、それぞれの駆動状況に柔軟に適応させることができる。従来のブレーキシステムと比較して、必要とされる構造空間が削減され、更に、ブレーキシステムを車両内により柔軟に位置決めすることができる。通常の制動モードでは、センサに基づく運転者の制動要求の検出により、最新のブレーキバイワイヤ式自動車ブレーキシステムを運転者から完全に独立して電子制御方式で間接的に作動させる。このような通常の制動モードで所要のシステム圧力を供給するために、運転者から独立して制御可能であり且つ通常は電気モータにより駆動される圧力発生器が用いられる。

従来のブレーキシステムでは、ブレーキペダルを作動させると、液圧回路からの圧力により、運転者のペダルに戻る反力が及ぼされる。この力は、制動シナリオ、車両の荷重、道路条件によって異なる。しかしながら、ブレーキバイワイヤシステムでは、ホイールブレーキシリンダからブレーキペダルへのそのようなフィードバックは、直接的な液圧接続の分離により、通常の外部作動の操作モードにおいて阻止される。それゆえ、直接的なフィードバックがないにもかかわらず、なじみのある心地よいペダル感覚を運転者に与える必要がある。

この目的で、別個のシミュレータユニットを使用してフィードバックをシミュレートすることが知られている。ここでは、シミュレータユニットは、作動力に抗して作用する反力であって、シミュレータユニットの特性とも呼ばれる、定められた行程依存性又はストローク依存性プロファイルを有する反力を発生させる。シミュレータユニットの特性は、例えば運転者が作動させる従来のブレーキシステムに見られるような実際のフィードバックに可能な限り酷似することが望ましい。

実際のフィードバックは、特に、反力が最初は直線的にごく僅かしか上昇しないが、一定のストロークを超えると、上昇がますます漸進的になるという事実で区別される。そのようなプロファイルを実現するために、様々な線形及び非線形弾性要素を組み合わせた複雑な構造であって、液圧接続によりマスタシリンダユニットの圧力室に直接接続されたシミュレータピストンにより作動させる複雑な構造が必要である。

例えば、独国特許出願公開第１０２０１６２２１４０３Ａ１号明細書では、シミュレータユニットの構成要素をブレーキ装置筐体内の別個のボア内に配置することが知られており、このボアは、平坦なカバーにより閉鎖される。このようなボアは通常、異なる寸法の構成要素と、シミュレータピストンを封止するためのシール要素とを収容するために、複雑な輪郭を有する。

シミュレータユニットの特性、又はシミュレータユニットの特定の力移動プロファイルを、異なる車両用途に適合させなければならない。この目的で、多くの場合、ボアの輪郭に影響を及ぼす、個々の構成要素の寸法を変える必要がある。これにより、異なるシミュレータ特性を実現するために、複雑なブレーキ装置筐体を変更し、この高価な構成要素のいくつかの変形例を製造することが必要となる。

それゆえ、本発明の目的は、異なるシミュレータ特性を有するブレーキ装置をより低コストでより効率的に製造することを可能にすることである。

本目的は、本発明によれば、請求項１に記載の特徴の組み合わせを有するブレーキデバイスにより達成される。従属請求項は、更に有利な実施形態及び本発明の発展形態を明記する。

本発明は、シミュレータピストンを作動させると前記封止要素がピストンボアの側面上を摺動するように、シミュレータピストンに締結されるシミュレータピストンを封止するための封止要素を提供する。このように、径方向溝をピストンボアの側面に直接形成する必要がなくなり、より容易且つ安価にシミュレータピストンの側面に形成することができる。

本発明の一改良形態では、ピストンボアは、ブレーキ装置筐体に締結されてシミュレータピストンを少なくとも部分的に受け入れる別個のシミュレータ筐体内に形成され得る。したがって、異なるバージョンのシミュレータユニットについては、比較的簡単且つ比較的小さなシミュレータ筐体のみを変更する必要があり、もはや複雑なブレーキ装置筐体を変更する必要はない。

シミュレータ筐体の特に簡便な製造のために、本発明の好ましい一実施形態は、略一定の壁厚を有するカップ状の薄壁形状であるシミュレータ筐体を提供する。この目的で、シミュレータ筐体は、例えば、深絞りにより板金から効果的且つ安価に製造され得る。

シミュレータ筐体をブレーキ装置筐体に締結するために、ブレーキ装置筐体に必要なのは、加工の労力、及びブレーキ装置筐体からの切断により除去される材料の体積が、大幅に低減されるように、シミュレータ筐体の封止締結のためのインターフェースを備えた、比較的容易に製造できる、受け座のみである。更に、組み立てを容易にするために、シミュレータユニットの全ての構成要素が、シミュレータ筐体内に収容され、更には、必要に応じて、シミュレータ筐体内に予め取り付けられた状態で出荷され、それにより、組み立て労力も同様に大幅に軽減することができる。

シミュレータユニットの効率的且つ確実な締結のために、本発明は、シミュレータ筐体が、ブレーキ装置筐体の一部の塑性変形により、例えばかしめにより、ブレーキ装置筐体に液圧的に封止して固定されることを提案する。このように、追加のシールを省略することができ、組み立てのサイクル時間を短縮することができる。

シミュレータ筐体内の圧力媒体の機能的に破壊的な蓄積を防止するために、本発明は、少なくとも１つの排出口がシミュレータ筐体の壁を貫通して延び、この少なくとも１つの排出口を通って、侵入した圧力媒体がシミュレータ筐体から流出できることを提案する。

シミュレータユニットの全ての動作状態において圧力媒体の流出を確実にするために、本発明は、内部構成要素のいずれも前記排出口を覆うことができないように、排出口が封止要素の作動端部位置とエラストマ要素との間の領域に軸方向に配置されることを提案する。

流出する圧力媒体が周囲に漏れないように、本発明は、排出口がシミュレータ筐体から別個の回収室内に開口し、この回収室がブレーキ装置の周囲から液圧的に封止して隔離されることを提案する。

本発明の一実施形態では、回収室は、ブレーキ装置の少なくとも１つの他の構成要素のために追加的に設けられた別個のカバー、例えば、電子制御ユニット又は弁組立体のカバーにより隔離され得る。

本発明の別の実施形態では、回収室は、シミュレータ筐体とブレーキ装置筐体との間で直接働く別個の隔離要素により隔離され得る。

更なる変更なしに、ブレーキ装置を異なる空間的向き及び角度位置に配置できるように、また、回収室の構造を簡素化するために、本発明は、少なくとも排出口が開口する領域において回収室がシミュレータ筐体を径方向外側から環状に取り囲むこと、又は回収室がシミュレータ筐体全体を包囲することを提案する。

本発明の好ましい実施形態では、シミュレータユニットの構造をより効率的且つ安価なものにする目的で、シミュレータピストンからエラストマ要素に力を導入するために設けられるスラストピースは、略一定の壁厚を有する薄壁形状であり得る。このように、前記スラストピースは、例えば、理想的には１回の加工作業で、板金から特に効率的且つ安価に打ち抜くことができる。

本発明の更なる特徴及び利点は以下の説明から明らかになるであろう。

例示的なブレーキ装置を外観図で示す。 例示的なブレーキ装置を内部構造の極めて簡略化された図で示す。 非作動の初期状態にある改良されたシミュレータユニットの第１の変形例を備えた、ブレーキ装置の第１の実施形態の軸方向断面詳細図を示す。 異なるシミュレータユニットと、異なる方法で隔離された回収室とを備えた、第２の実施形態の軸方向断面詳細図を示す。

図１
図１は、自動車の液圧ブレーキシステム用の一般的なブレーキバイワイヤ式ブレーキ装置１００を例として示す。

制動操作を開始するために、運転者は、ブレーキペダル（ここでは図示せず）を使用して、前記ブレーキペダルに結合された作動部材２を作動させる。通常の制動モードでは、この作動は、センサ装置（ここでは図示せず）により検出され、電子制御ユニット１０４において処理される。その後すぐに、制御ユニット１０４は、別個の圧力発生装置（ここでも図示せず）を使用して所要のブレーキ圧力を発生させる、電動駆動ユニット１０２を作動させる。圧力媒体容器１０３は、所要の圧力媒体、例えばブレーキ液をブレーキ装置１００に供給する。

運転者からの作動力Ｂは、マスタシリンダピストン２１に伝達され、マスタシリンダピストン２１は、ブレーキ装置筐体１０１内に配置されたマスタシリンダユニット２０において、液圧媒体が充填される圧力室２２の境界を定める。上で説明した通常の制動モードでは、圧力室２２は、ブレーキ装置１００のブレーキ装置筐体１０１内に配置されたシミュレータユニット１に接続部２３を介して液圧的に接続される。

通常の制動操作以外では、いわゆるフォールバックレベルでは、液圧接続２３が遮断弁２４により遮断され、代わりに、圧力室２２が、ここでは図示しない更なるラインを介して、同様にここでは図示しないホイールブレーキに直接接続される。

シミュレータユニット１は、ブレーキ装置筐体１０１内に形成されたピストンボア３を有する。シミュレータピストン４、好ましくは線形ばね特性を有するばね要素１５、耐圧スラストピース１４、及び好ましくは漸進的ばね特性を有するエラストマ要素７は、前記ピストンボア内に直列に位置する。

マスタシリンダユニット１０を作動させると、液圧媒体が、圧力室１１からシミュレータユニット１内に押し込まれ、シミュレータピストン４に衝突する。したがって、シミュレータピストン４をエラストマ要素７の方向に軸方向に変位させる。通常は封止スリーブの形態の封止要素５は、圧力媒体の流れが辺縁の径方向間隙を通ってシミュレータピストン４を通過するのを防止するために、シミュレータピストン４をピストンボア３内に封止するのに役立つ。

ほとんどの実施形態では、シミュレータピストン４は、非作動の初期位置において、スラストピース１４に対して軸方向間隔Ｓを有する。遊び行程とも呼ばれる、この軸方向間隔Ｓを通過すると、シミュレータピストン４とスラストピース１４との間に支持されたばね要素１５が圧縮される。

遊び行程Ｓを通過した後、シミュレータピストン４は、スラストピース１４に当接し、スラストピース１４を変位させ、それによりエラストマ要素７が圧縮される。

作動操作中に、特にばね要素１５及びエラストマ要素７により、シミュレータユニット１内に生じる抵抗は、作動力Ｂに抗して作用する反力Ｇとして運転者により知覚され、反力の大きさは、シミュレータユニット１の個々の構成要素の構造及び設計に依存して作動行程に沿って特徴的に変化する。

図２
図２は、非作動の初期状態にある本発明によるシミュレータユニット１の第１の実施形態を示す。

上で説明した既知の実施形態とは対照的に、ピストンボア３は、ブレーキ装置筐体１０１内に直接形成されるのではなく、シミュレータユニット１の個々の構成要素を受け入れる別個のシミュレータ筐体８内に形成される。図示の例示的な実施形態では、ピストンボアは、シミュレータ筐体８の内側面６に対応する。

シミュレータ筐体８は、カップ状であり、実質的に全体にわたって一定の厚さを有する薄壁を備えて、中心軸線Ｍに関して回転対称である。このような筐体は、例えば、板金からの深絞り部品として特に安価に製造することができる。

シミュレータ筐体８は、ブレーキ装置筐体１０１に直接、取り外し不能に且つ液圧的に封止して接続される。この目的で、シミュレータ筐体８の縁部は、径方向外方にフレア状に広がっているか又は外向きフランジ状であり、対応する円形の受け座１０５が、ブレーキ装置筐体１０１上に形成される。シミュレータ筐体８は、シミュレータ筐体８の縁部が受け座１０５に差し込まれ、受け座１０５内でかしめられる。かしめ作業中に、受け座１０５の縁領域におけるブレーキ装置筐体１０１の材料は、２つの部分が取り外し不能に互いに押し込まれ、これにより、圧力嵌合及び形状嵌合及び液圧的封止接続を生じさせるように、塑性変形される。

液圧封止作用は、好ましくは、シミュレータ筐体８とブレーキ装置筐体１０８との直接接触により生じる。しかしながら、本発明の範囲内では、封止は、更なるシール要素又はシール材料を用いて同じように実施され得る。

この実施形態では、スラストピース１４は、シミュレータ筐体８のように、変形により、例えば打ち抜き加工により板金から一定の壁厚を有して薄壁状に製造される。スラストピース１４は、断面において、中央に配置された窪み１７を有する。この窪み１７は、スラストピース１４とシミュレータピストン４との間に支持されるばね要素１５を受け入れ、前記ばね要素が荷重下で傾斜するのを防止する。

本発明によるシミュレータユニット１の封止要素５は、作動中に、前記封止要素がピストンボア３又はシミュレータ筐体８の内側面６上を摺動するように、径方向溝内においてシミュレータピストン４に締結される。

実際には、例えば、摩耗又は過剰な圧力は、少量の圧力媒体が封止要素５を通過して流れ、ハウジング基部とシミュレータピストン４との間の領域におけるシミュレータ筐体８内に集まり、この領域から空気を追い出す効果をもたらす可能性がある。この領域に比較的大量の非圧縮性圧力媒体が集まると、シミュレータピストン４は、作動中にもはや移動できなくなる。これは、シミュレータユニット１の完全な故障を意味する。

このような誤動作を防止するために、１つ又は複数の排出口１０がシミュレータ筐体８内に設けられ、封止要素５を通過してシミュレータ筐体８内に侵入した圧力媒体は、排出口を通って、再び流出することができる。排出口１０は、シミュレータ筐体８の壁を貫通する開口であり、例えばボア又はスロットの形態をとり得る。圧力媒体の流出が可能な限り妨げられないままであるように、排出口１０は、封止要素５が最大作動位置にある、すなわち、非作動の初期位置から可能な最大距離にあるときに、エラストマ要素７と封止要素５との間の領域に軸方向に配置される。

シミュレータ筐体８の外側では、排出口１０が、別個の回収室１１内に開口し、この回収室１１は、図示の実施形態では、実質的にシミュレータ筐体８全体を外側から包囲する。流出流路１６を介して、圧力媒体は、回収室１１からブレーキ装置１００の排出システム（ここでは図示せず）内に入り、この排出システムは、回収されたブレーキ液をブレーキ回路に再び戻す。

ブレーキ装置１００の周囲への圧力媒体の制御できない漏れを防止するために、回収室１１は、周囲から液圧的に封止して隔離される。図示の実施形態では、回収室１１は、ブレーキ装置１００の別の構成要素のカバー１２、例えば、制御ユニット１０４のカバーにより隔離され、カバー１２は、この目的でそれに対応して拡大及び成形される。

図３
図３は、ブレーキ装置１００の及びシミュレータユニット１の他の実施形態を示す。

図２による実施形態とは対照的に、回収室１１は、シミュレータ筐体８の径方向外周において、特に排出口１０が開口する領域においてシミュレータ筐体８を実質的に環状に取り囲む。

回収室１１を周囲に対して隔離するために、シミュレータ筐体８とブレーキ装置筐体１０１との間で直接封止するように働く別個の環状隔離要素１３が設けられる。

図示の実施形態では、非作動の初期状態でもシミュレータピストン４がスラストピース１４上に位置するように、シミュレータピストン４とスラストピース１４との間の軸方向間隔Ｓ、すなわち遊び行程を０になるまで更に減少させる。このようなシミュレータユニット１の特性は、最初から極めて漸進的であり、非常にスポーティな車に見られ得るような、硬くダイレクトなブレーキペダル感覚をもたらす。この実施形態では、ばね要素１５は、実質的に復元ばねの形態として機能する。制動操作の終了後に、単にエラストマ要素７の比較的不活性な反応の結果として後退させる場合と比較して、ばね要素１５によってシミュレータピストン４をより迅速且つ確実に非作動の初期位置に後退させる。更に、ばね要素１５は、ピストン位置に関係なく、スラストピース１４が常にエラストマ要素７に押し付けられ、常にエラストマ要素７に接触したままであることを確実にする。

１ シミュレータユニット
２ 作動部材
３ ピストンボア
４ シミュレータピストン
５ 封止要素
６ 側面
７ エラストマ要素
８ シミュレータ筐体
９ 壁
１０ 排出口
１１ 回収室
１２ カバー
１３ 隔離要素
１４ スラストピース
１５ ばね要素
１６ 流出流路
１７ 窪み
２０ メインシリンダユニット
２１ メインシリンダピストン
２２ 圧力室
２３ 接続部
２４ 遮断弁
１００ ブレーキ装置
１０１ ブレーキ装置筐体
１０２ 駆動ユニット
１０３ 圧力媒体容器
１０４ 電子制御ユニット
１０５ 受け座
Ｂ 作動力
Ｇ 反力
Ｍ 中心軸線
Ｓ 軸方向間隔

Claims (15)

1. 作動力（Ｂ）に抗して作用する反力（Ｇ）であって、ブレーキ装置（１００）の作動部材（２）にフィードバックされる前記反力（Ｇ）を発生させるための少なくとも１つのシミュレータユニット（１）であって、ピストンボア（３）内を軸方向に変位可能である、少なくとも１つの液圧作動式シミュレータピストン（４）を有するとともに、前記シミュレータピストン（４）を前記ピストンボア（３）内に封止するための少なくとも１つの封止要素（５）を有する、前記少なくとも１つのシミュレータユニット（１）を含む、液圧式車両ブレーキシステム用のブレーキ装置（１００）であって、前記封止要素（５）は、前記シミュレータピストン（４）に締結され、前記シミュレータピストン（４）を作動させると前記ピストンボア（３）の側面（６）上を摺動することを特徴とする、液圧式車両ブレーキシステム用のブレーキ装置（１００）。
2. 前記シミュレータピストン（４）は、その変位行程の少なくとも一部に沿って、エラストマ要素（７）に機械的に間接的又は直接的に作用し、前記エラストマ要素（７）の弾性変形を生じさせることを特徴とする、請求項１に記載のブレーキ装置（１００）。
3. 前記ピストンボア（３）は、ブレーキ装置筐体（１０１）に締結され且つ前記シミュレータピストン（４）を少なくとも部分的に受け入れる別個のシミュレータ筐体（８）内に形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のブレーキ装置（１００）。
4. 前記シミュレータ筐体（８）は、略一定の壁厚を有するカップ状の薄壁形状であり、特に板金材から深絞り部品として形成されることを特徴とする、請求項３に記載のブレーキ装置（１００）。
5. 前記シミュレータ筐体（８）は、前記ブレーキ装置筐体（１０１）の一部の塑性変形により締結されることを特徴とする、請求項３又は４に記載のブレーキ装置（１００）。
6. 少なくとも１つの排出口（１０）は、前記シミュレータ筐体（８）の壁（９）を貫通して延びることを特徴とする、請求項３～５のいずれか一項に記載のブレーキ装置（１００）。
7. 前記排出口（１０）は、前記封止要素（５）の作動端部位置と前記エラストマ要素（７）との間の領域に軸方向に配置されることを特徴とする、請求項２又は６に記載のブレーキ装置（１００）。
8. 前記排出口（１０）は、前記シミュレータ筐体（８）から、前記ブレーキ装置（１００）の周囲から液圧的に封止して隔離された別個の回収室（１１）内に外方に開口することを特徴とする、請求項６又は７に記載のブレーキ装置（１００）。
9. 前記回収室（１１）は、前記ブレーキ装置（１００）の別の更なる構成要素用の別個のカバー（１２）により隔離されることを特徴とする、請求項８に記載のブレーキ装置（１００）。
10. 前記回収室（１１）は、前記シミュレータ筐体（８）と前記ブレーキ装置筐体（１０１）との間で働く隔離要素（１３）により隔離されることを特徴とする、請求項８に記載のブレーキ装置（１００）。
11. 前記回収室（１１）は、少なくとも前記排出口（１０）が開口する領域において前記シミュレータ筐体（８）を径方向外側から取り囲むことを特徴とする、請求項８～１０のいずれか一項に記載のブレーキ装置（１００）。
12. 前記シミュレータピストン（４）から前記エラストマ要素（７）に力を導入するように構成された少なくとも１つのスラストピース（１４）は、前記シミュレータピストン（４）と前記エラストマ要素（７）との間に軸方向に配置され、前記スラストピース（１４）は、少なくとも一部が、前記エラストマ要素（７）に常に当接することを特徴とする、請求項２～１０のいずれか一項に記載のブレーキ装置（１００）。
13. 少なくとも１つのばね要素（１５）は、前記シミュレータピストン（４）と前記スラストピース（１４）との間に配置されることを特徴とする、請求項１２に記載のブレーキ装置（１００）。
14. 前記スラストピース（１４）は、略一定の壁厚を有する薄壁形状であることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載のブレーキ装置（１００）。
15. 前記スラストピース（１４）は、特に打ち抜き部品として、板金材から形成されることを特徴とする、請求項１４に記載のブレーキ装置（１００）。

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