JP2024511770A - 車両、および車両用の液圧式のブレーキ装置のためのブレーキアシスト装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】【解決手段】筋力および/または電動機により駆動可能な車両、並びに液圧式のブレーキ装置(2)のためのブレーキアシスト装置(1)が提案されている。前記ブレーキアシスト装置(1)は、第1のピストン(4)を備えたセンサ(3)と、第2のピストン(6)およびプレテンション部材(7)を備えた補正容積部(5)と、2ポート2位置方向制御弁(8)と、ブレーキピストン(9)と、アクチュエータ(11)と、を含有しており、前記プレテンション部材(7)は、前記第2のピストン(6)に、およびひいては前記ブレーキ装置(2)の作動液に圧力を加えるように設計されており、前記アクチュエータ(11)は、前記第2のピストン(6)を選択的に、第1の方向または、第1の方向とは逆方向の第2の方向に移動させるように設計されている。【選択図】図4
Description
本発明は、車両、並びに筋力および/または電動機により駆動可能な車両用の液圧式のブレーキ装置のためのブレーキアシスト装置に関する。特に本発明は、E-バイク、Pedelec(ペデレック「電動アシスト自転車」)、Lasten-E-Bike(電動ロードバイク)並びに例えば車椅子等の電動軽量車両に関する。
標準的なABS実装は、運転者の手の力とリザーブチャンバとの間にポンプを組み込むことによって行われる。
このような変換は、リザーブチャンバの寸法が法律で定められた最小減速度によって制限されているために、このようなシステムの基本ブレーキとの両立性が著しく制限されている、という重大な弱点を有している。
吐出バルブ内の漏れが、通常制動時にリザーブチャンバを誤って満たすことになると、運転者は、法律で予め定められた最小減速度を、残りのブレーキレバーストロークにより得られるようにしなければならない。このことはつまり、リザーブチャンバの寸法を制限する必要があるということである。何故ならばそうでなければ、リザーブチャンバが大きすぎる場合、ブレーキレバーの全押し退け体積がリザーブチャンバ内に流れ込むことになるからである。
このような問題は、自転車ブレーキではブレーキレバーの制限された押し退け体積および調節可能なハンドブレーキレバー位置のために非常に顕著に現れる。運転者がハンドル近傍のレバーで調整すると、レバーにより移動させることができるブレーキ液の量は減少する。それゆえ、標準的なABS回路は、すべての従来型の基本ブレーキと両立できない。何故ならばリザーブチャンバの寸法は、ABS機能性が保証され得ない程度に制限されているからである(わずかなリザーブチャンバ体積に基づいて不十分なブレーキ圧形成しかできない)。
特許文献1によれば、しゅう動可能なピストンを有する電動機を使用する液圧式のブレーキシステムが開示されている。
ハンドレバーにおけるピストンは、リザーブチャンバに直に接続されている。リザーブチャンバ内で可動なピストンは電気駆動装置に接続されている。ハンドレバーからオイルをブレーキキャリパへガイドするためにバイパスが設けられている。ホイールがロックすると、ばねによって支承されたピストンがモータの動力によってしゅう動せしめられる。ピストンの位置に依存して、ハンドレバーとブレーキキャリパとの間のバイパスが分離される。ピストンをさらにしゅう動させることによって、ブレーキキャリパの圧力は調整され得る。
このような着想をリザーブチャンバに当てはめることはできず、圧力低下はピストンによりブレーキレバーに力を加えることによって行われるので、法律で定められた最小減速度を達成するために、常に十分なブレーキレバーストロークが運転者に提供され、それによって基本ブレーキとの両立性が保証される。この場合、このシステムの問題点は、電動機が、運転者によって生ぜしめられた手の圧力に抗して作業しなければならない、という点にある。運転者の手の圧力は、運転者毎に異なっている。手の圧力が大きすぎると、アクチュエータがもはや、ピストンをしゅう動させるために必要なトルクを加えることができない可能性がある。特に緩い路面における制動時に、この状況は特に危険である。何故ならば、チャンバ間に、アクチュエータにより補正される必要のある大きい圧力差が発生するからである。しかも、手の圧力が高いと、電力需要が著しく上昇する。つまり、エネルギ源若しくはバッテリは、モータにさらに電力を供給する必要がある。
特許文献2には、吸入バルブなしのブレーキアシストシステムが開示されている。このブレーキアシストシステムは、このシステムにより占有される取り付けスペースをさらに減少させるが、ブレーキ圧勾配を制限するために勾配コントロールが不可能であるという欠点がある。これによって、運転者が、圧力をブレーキ装置内で高めることができる。このブレーキシステムの別の欠点は、アクチュエータの故障時にピストンがブレーキ管路内の圧力を、1Barを下回って低下させ得る、という点にある。生ぜしめられた負圧によって、アクチュエータはシールを通して空気を液圧装置内へ吸い込み、それによって機能性を脅かすことになる。
本発明の課題は、液圧式のブレーキアシストシステムの機械的な構成要素の改善された着想および改善された設計を提案し、それによって、従来技術で公知の欠点を取り除き、少なくとも機能を維持し、場合によっては構造を簡略化することである。
前記課題は本発明によれば、筋力および/または電動機により駆動可能な車両用の液圧式のブレーキ装置のためのブレーキアシスト装置によって解決される。このブレーキアシスト装置は、第1のピストンを備えたセンサを有している。第1のピストンを操作するために、センサは、ハンドレバーを有しているかまたはこのハンドレバーと連動する。第1のピストンは、液圧式のブレーキ装置の第1の管路区分に作用する。追加的に、第2のピストンを有する補正容積部が設けられている。第2のピストンは、プレテンション部材(例えばプレテンションばね)によって作動液/ブレーキ液に圧力を加えるように補正容積部に配置されている。このために、補正容積部は、第2のピストンと連動するシリンダを形成しているかまたはこのようなシリンダを有している。特に、プレテンション部材を基準にして第2のピストンの向こう側に配置された容積部は作動液で満たされている。第1の管路区分に2ポート2位置方向制御弁が続いている。したがって、2ポート2位置方向制御弁はセンサの第1のピストンに流体接続している。2ポート2位置方向制御弁は、吸入バルブ構造群または制御可能な吸入バルブと解釈されてもよい。何故ならば、2ポート2位置方向制御弁は、ホイールの持続的なロックを阻止するために、ホイール回転数に依存して駆動制御されるからである。このために2ポート2位置方向制御弁は、前述のホイールに対応配設されたブレーキキャリパ内でブレーキピストンと連動する。本発明によれば、補正容積部内で第2のピストンと連動するアクチュエータも設けられている。プレテンション部材は、第2のピストンおよびひいてはブレーキ装置の作動液に圧力を加えるように設計されている。特にこのプレテンション部材は、液圧システムの、センサに関連して2ポート2位置方向制御弁の反対側に配置された第2の管路区分内で圧力に影響を与えるように設計されていてよい。アクチュエータは、第2のピストンを選択的に、第1の方向にまたは第1の方向とは逆方向の第2の方向に移動させるように設計されている。言い換えれば、アクチュエータは、プレテンション部材によって生ぜしめられた、第2のピストンに作用する力作用を増大するかまたは低下させることができる。アクチュエータは、第2のピストンを力の作用方向に応じて、プレテンション部材および作動液によって調整される作業点を中心にして、特に互いに逆方向に異なって変位させるように設計されている、と言ってもよい。このような形式で、本発明によるブレーキアシストシステムは、ブレーキ圧を、リザーブチャンバプリロードを下回るようにも調整することができる。
AV(吐出バルブ)に漏れが発生した場合に、本発明によるブレーキシステムが法律で規定された最小減速度を確実に保証するために、1つの解決策は、リザーブチャンバばね付勢力の調整である。様々な基本ブレーキの詳細な分析によって、法律で規定された最小減速度を得るために、それぞれのブレーキのために必要なブレーキ圧が算出されている。この値は、概ね30barまたは概ね50barの間で変化する。リザーブチャンバばねが、液圧の50barに相当する付勢力で付勢されると、このシステムは吐出バルブ(AV)の漏れが発生した場合でも、常に法律で規定され最小減速度が得られるように、保証されている。
従属請求項は本発明の好適な実施態様を示す。
アクチュエータは、例えばスピンドル駆動装置を備えた電動機を含有してよい。スピンドル駆動装置は、第2のピストンの運動方向若しくは第2のピストンの対称軸に対して特に同軸的である。これによって、十分に強い力作用が、第1の方向でも、また第2の方向でも保証されている。
好適には、吐出バルブは、ブレーキピストンと補正容積部との間に設けられていてよい。吐出バルブは、吸入バルブ若しくは2ポート2位置方向制御弁と同様に構成されていてよい。しかしながら、2ポート2位置方向制御弁と比較して吐出バルブは印加された信号が存在しない場合に遮断するように設計されていて、これに対して、吸入バルブの2ポート2位置方向制御弁は、印加された信号が存在しない場合に、作動液を通過させるように設計されていてよい。吐出バルブの故障時[例えばブレーキ圧低下後(例えばマイナスのミュージャンプ後)の電源故障時、つまりタイヤと路面との間の摩擦係数が突然小さくなった後で]に、吐出バルブは閉鎖し、プリロード部材は、ブレーキ液/作動液を補正容積部から押し退けることができない。その解決策として、逆止弁が、一方では吐出バルブと補正容積部との間、他方ではセンサと2ポート2位置方向制御弁との間(第1の管路区分)に配置されている配置構成を提案することができる。逆止弁は、常にセンサに向かう方向の流れが許容されるように方向付けられていてよい。したがって、逆止弁によって、プリロード部材は故障時に吐出バルブが閉じられていても、作動液を補正容積部から押し退けて、運転者/センサに制動のために提供することができる。
同様の効果は、逆止弁が一方では吐出バルブと補正容積部との間、他方では2ポート2位置方向制御弁とブレーキピストンとの間に接続されていることによって得られる。この場合も、流れは、ブレーキピストンに向かう方向若しくは2ポート2位置方向制御弁に向かう方向で許容され得る。
アクチュエータが誤制御されてピストンが負圧を発生し、それによって空気が液圧システム内に吸い込まれるのを避けるために、第2のピストンとアクチュエータとの間に分離可能な接続部が設けられてよい。この接続部は、いわゆる選択的な堅固な接続部若しくは選択的な緩い接続部と解釈されてよい。特に、接続部はアクチュエータの圧力に関連して堅固に第2のピストンに備えられ、これに対してアクチュエータは第2のピストンを作動液で満たされた領域から引き抜くことができないか、または間接的にのみできる。例えばアクチュエータはプレテンション部材だけを介して引張力を加えながらピストンに連結されており、これに対してアクチュエータは押圧力を加えながら第2のピストンに堅固に接続若しくは接触するようになっていてよい。解除可能な接続部に基づいて、液圧システムから退出するピストンの運動は、もっぱら液圧によって強制的に行われるので、ピストンは、ブレーキ圧が1barに達すると直ちに、液圧システムからそれ程大きく退出することはない。つまり、周囲圧力とのバランスが常に保たれる。
理想的な形式で、プレテンション部材は、第2のピストンと連携して(アクチュエータの力作用なしに)、少なくとも40bar、特に50bar、好適には60barの液圧を発生させるために設計されている。言い換えれば、作業点は、40若しくは50Bar、好適には60Barに調整され、次いでアクチュエータによって調整され得る。液圧システム内の圧力が高くなると、ブレーキ液が補正容積部内に流れ込むのを避けるために、電動機が作動されるべき状況の回数は低下され得る。しかしながら、より高い液圧作業点位置は、システムのダイナミックスおよび消費電力に反対に作用するので、非常に高い値は避けなければならない。
プレテンション部材は渦巻きばねを有していてよい。言い換えれば、第2のピストンは渦巻きばねによって作動液に向かう方向に押圧される。分離可能な接続部の場合、渦巻きばねは、一方では第2のピストン、他方ではアクチュエータに配置されていて、それによって、アクチュエータが第2のピストンを渦巻きばねによって液圧システムから引き抜こうとするときに、オプション的に引張力も加える。
本発明の第2の態様によれば、本発明の第1の態様によるブレーキアシスト装置を有する、筋力および/または電動機により駆動可能な車両(特にE-バイク、Pedelec(ペデレック「電動アシスト自転車」)、電動ロードバイク、電動軽車両、車椅子、E-Trike(電動三輪車)またはE-Quad(四輪電動アシスト自転車)が提案されている。複数の特徴、これらの特徴の組合せおよび、これらから得られる利点は、第1の態様に関連して詳しく上述されており、繰り返しの説明を避けるために本発明の第1の態様が参照される。
以下に、本発明の複数の実施例を添付の図面を用いて詳しく説明する。
図1は、液圧式のブレーキ装置2のためのブレーキアシスト装置1の1実施例を有する、本発明に従って構成された移動手段の実施例としてのEバイク10を示す。Eバイク10の前車輪および後車輪のブレーキキャリパ内にそれぞれ1つのブレーキピストン9が設けられている。このブレーキピストン9は、液圧ホース16を介してセンサとしてのハンドレバー3並びにコントロールユニット17に流体接続されている。トラクションエネルギを提供するバッテリ18は、さらにセンサ装置およびアクチュエータ装置並びにブレーキアシスト装置1の電磁弁に給電する。
図2は、第1の運転状態における、従来技術に従って構成された、液圧式のブレーキ装置2のためのブレーキアシスト装置1を示す。ここでは、吐出バルブ13を介して、および場合によっては補正容積部5内に中間貯蔵された作動液を、逆止弁14を介して新たにセンサ3に若しくは第1のピストン4および2ポート2位置方向制御弁8に提供するために、ポンプ19が使用される。補正容積部5は、図示の運転状態ではほぼ残りが空にされている。渦巻きばね7としてのプレテンション部材は、比較的空の補正容積部5に基づいて応力除去されている。
図3は、補正容積部5がほぼ完全に充填されている、図2に示された状況を示す。液圧ホース16は、2ポート2位置方向制御弁8と吐出バルブ13との間の回路を閉鎖するか、若しくはブレーキピストン9を液圧回路に接続する。渦巻きばねとしてのプレテンション部材7は、充填された補正容積部5に基づいて強く圧縮される。
図4は、液圧式のブレーキ装置2のための本発明によるブレーキアシスト装置1の第1実施例を示す。センサのハンドレバー3および第1のピストン4を介して、作動液は、制御信号に依存して2ポート2位置方向制御弁8を通って液圧ホース16を介してブレーキピストン9に向かって流れる。補正容積部5は、流出する作動液を中間貯蔵するために設けられている。作業点若しくは液圧は、渦巻きばねとしてのプレテンション部材7を介して調整される。スピンドルモータ11としてのアクチュエータは、(図示していない)分離可能な接続部を介して第2のピストン6に連動接続している。それによって、スピンドルモータ11は、引張力および圧縮力を第2のピストン6に作用させることができる。
図5は、補正容積部5とブレーキピストン9若しくは2ポート2位置方向制御弁8との間に制御可能な吐出バルブ13が設けられている、図4で提案された配置を示す。制御信号に依存して吐出バルブ13は開放され、制御信号が存在しない場合、吐出バルブ13を閉鎖する。
図6は、逆止弁14を、吐出バルブ13と、一方では補正容積部5との間、他方では第1のピストン4若しくは2ポート2位置方向制御弁8との間に介在させることによって得られた、図5で提案された配置を示す。これによって、補正容積部5から2ポート2位置方向制御弁8に向かっての作動液の逆流は、逆止弁14が補正容積部5に向かって遮断されている間はいつでも可能である。
図7は、逆止弁14が第1の管路区分にではなく、2ポート2位置方向制御弁8とブレーキピストン9との間で第2の管路区分に接続されている点で、図6に対して変更された配置を示す。さらに、センサ20がブレーキピストン9の領域内に配置されており、このセンサ20は、ホイール回転数を算出し、相応の生成された制御信号を2ポート2位置方向制御弁8にアウトプットする。
図8は、スピンドル駆動装置12を有するアクチュエータ11の断面詳細図を示す。スピンドル駆動装置12は、選択的に分離可能な接続部15を介して、第2のピストン6に連結されている。スピンドル駆動装置12を第2のピストン6に押し付けると、スピンドル駆動装置12の位置および第2のピストン6の位置は、互いに直接的に連結される。スピンドル駆動装置12が第2のピストン6から離れると、スピンドル駆動装置12とピストン6とは渦巻きばね7だけを介して互いに連結されている。このためにアクチュエータ11は大きいばね7をばね受け21およびスピンドル12によって圧縮できる。小さいピストン6は、別の小さいばね22を有していて、ばね受け21と堅固な接続に接続されていない。ばね受け21およびスピンドル12が上方へ移動すると、小さいピストン6を上方へ押しやる。ばね受け21およびスピンドル12が下方へ移動すると、液圧力がピストン6を下方へ移動させる。ブレーキ管路内に圧力が存在しなければ、ピストン6は下方へ移動することはなく、ピストンとスピンドル12/ばね受け21との間の接続部は開放する。
1 ブレーキアシスト装置
2 液圧式のブレーキ装置
3 ハンドレバー、センサ
4 第1のピストン
5 補正容積部
6 第2のピストン、小さいピストン
7 渦巻きばね、プレテンション部材
8 2ポート2位置方向制御弁
9 ブレーキピストン
10 車両、Eバイク
11 スピンドルモータ、アクチュエータ
12 スピンドル駆動装置、スピンドル
13 吐出バルブ
14 逆止弁
15 接続部
16 液圧ホース
17 コントロールユニット
18 バッテリ
19 ポンプ
21 ばね受け
22 小さいばね
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9 ブレーキピストン
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13 吐出バルブ
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18 バッテリ
19 ポンプ
21 ばね受け
22 小さいばね
Claims (9)
- 筋力および/または電動機により駆動可能な車両(10)用の液圧式のブレーキ装置(2)のためのブレーキアシスト装置において、
前記ブレーキアシスト装置(1)が、
第1のピストン(4)を備えたセンサ(3)と、
第2のピストン(6)およびプレテンション部材(7)を備えた補正容積部(5)と、
2ポート2位置方向制御弁(8)と、
ブレーキピストン(9)と、
アクチュエータ(11)と、を含有しており、
前記プレテンション部材(7)は、前記第2のピストン(6)に、およびひいては前記ブレーキ装置(2)の作動液に圧力を加えるように設計されており、
前記アクチュエータ(11)は、前記第2のピストン(6)を選択的に、第1の方向または、第1の方向とは逆方向の第2の方向に移動させるように設計されている、
液圧式のブレーキ装置のためのブレーキアシスト装置。 - 前記アクチュエータ(11)が、スピンドル駆動装置(12)を備えた電動機を含有する、請求項1記載のブレーキアシスト装置。
- 前記センサ(3)がハンドレバーを含有する、請求項1または2に記載のブレーキアシスト装置。
- 前記ブレーキピストン(9)と前記補正容積部(5)との間に吐出バルブ(13)が設けられており、さらに、
一方では前記吐出バルブ(13)と前記補正容積部(5)との間、他方では前記センサ(3)と前記2ポート2位置方向制御弁(8)との間に逆止弁(14)が設けられている、
請求項1から3までのいずれか1項記載のブレーキアシスト装置。 - 前記ブレーキピストン(9)と前記補正容積部(5)との間に吐出バルブ(13)が設けられており、さらに、
一方では前記吐出バルブ(13)と前記補正容積部(5)との間、他方では前記2ポート2位置方向制御弁(8)と前記ブレーキピストン(9)との間に逆止弁(14)が設けられている、請求項1から3までのいずれか1項記載のブレーキアシスト装置。 - 前記アクチュエータ(11)と前記第2のピストン(6)との間に選択的に分離可能な接続部が設けられている、請求項1から5までのいずれか1項記載のブレーキアシスト装置。
- 前記プレテンション部材(7)が、少なくとも40Bar、特に50Bar、好適には60Barの液圧を発生させるために設計されている、請求項1から6までのいずれか1項記載のブレーキアシスト装置。
- 前記プレテンション部材(7)が渦巻きばねを含有している、請求項1から7までのいずれか1項記載のブレーキアシスト装置。
- 筋力および/または電動機により駆動可能な車両(10)、特にE-バイクまたはペデレックにおいて、前記筋力および/または電動機により駆動可能な車両(10)、特にE-バイクまたはペデレックが、請求項1から8までのいずれか1項記載のブレーキアシスト装置(1)を含有している、筋力および/または電動機により駆動可能な車両(10)。
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