JP3874202B2 - 自動車用油圧式ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、マスタブレーキシリンダと、このマスタブレーキシリンダの手前に接続配置され、ブレーキペダルによって操作可能な真空式制動倍力装置とからなる操作ユニットと、
ＡＢＳ油圧ユニットを中間に介在させてマスタブレーキシリンダの圧力室に接続された車輪ブレーキと、
ブレーキペダルと協働する制動灯スイッチと、
制動作用を弱めるようにする運転者の希望の認知を可能にする電気的切換え装置と、ブレーキペダル操作速度を検出するための変位センサと、
制動灯スイッチと電気的切換え装置と変位センサの電気信号が供給される電子制御ユニットとを具備し、この電子制御ユニットの出力信号によって、真空式制動倍力装置のケーシング内の空気圧の差圧の形成を制御する空気圧弁が、運転者による操作と関係なく、フルブレーキングが行われるように機能化能である様式の、
自動車用油圧式ブレーキ装置に関する。
このようなブレーキ装置は例えばドイツ連邦共和国特許第４２ ０８ ４９６号公報によって知られている。この公知のブレーキ装置の場合には、操作速度を検出するための手段がブレーキペダルに付設され、特に角度センサとして形成されたペダル位置センサによって形成されている。一方、上述の切換え装置は操作棒の連接範囲においてブレーキペダルに設けられ、相対運動センサによって形成されている。しかし、運転者の足元空間内に両センサ装置を配置すると、多大の組み立てコストがかかる。これは特に、足元空間内にケーブルハーネスを配置しなければならないことに起因する。更に、公知のセンサ装置の機能は例えば運転者足元空間内で発生する汚染物または湿気によって悪影響を受ける。
そこで、本発明の課題は、特に組み込みに関連する組み立てコストが大幅に低減され、同時に運転信頼性が高まるように、冒頭に述べた種類の油圧式ブレーキ装置を改良することである。
この課題は、電子制御ユニットが、変位センサ、制動灯スイッチと電気的切換え装置の状態データを連続的に受信し、制動灯スイッチと電気的切換え装置の操作状態に応じて変位センサの校正を行うように構成されていることによって解決される。
本発明の非常にコンパクトな構造の実施形では、空気圧弁がブレーキペダルによって操作可能な真空式制動倍力装置の制御弁によって形成され、この制御弁が電子制御装置によって制御可能な電気機械的手段によって付加的に操作可能である。
本発明の対象物の他の有利な実施形では、電気機械的手段が電磁石と、この電磁石と協働する制御弁のシール座とによって形成されている。この場合、電磁石はブレーキペダルに力を伝達するよう連結された弁ピストンの構成部品として形成されている。この手段により、変位センサに通じる電気的導線は、電磁石に通じるケーブルに統合することができるので、空間利用が最適となる。
低コストで製作可能な本発明対象物の他の有利な実施形では、電気的切換え装置が制御弁を収容する制御ケーシング内に設けられている。その際、電気的切換え装置は特に、弁ピストンに設けられたマイクロスイッチと、制御ケーシング内で摺動可能に案内された操作要素とからなり、この操作要素が真空式制動倍力装置の静止位置で制動倍力装置ケーシングに固定されたストッパーに接触している。
外部力（独立した力）で補助する本発明によるブレーキ装置の申し分のない機能のために、ブレーキペダルの位置の認知が重要である。というのは、ブレーキペダルの変位が増大するにつれて、外部操作の解決閾値が変化するからである。しかし、ブレーキペダルの実際の位置は真空式制動倍力装置のケーシング内の負圧と、ブレーキ装置のエア抜き度合に依存する。この負圧は倍力を加える可動の壁の前進を生じる。絶対的なペダル変位が重要であるので、変位センサを校正しなければならない。すなわち、変位センサの零位置または出発位置を定めなければならない。しかし、機器の組み立て中に一度校正するだけでは不充分である。なぜなら、摩耗により、システムの運転時間にわたってずれが生じるからである。更に、変位センサを一度校正しても、変位センサの固定部における変位センサの固定位置の変化が認知されない。本発明の他の有利な実施形では、検出された校正値（変位センサの零点）が、特に制動灯スイッチと電気的な切換え装置の切換え状態に依存して、あるいは制動灯スイッチと電気的な切換え装置が非操作状態にあるときにのみ記憶される。
電子制御ユニットが、実施された校正の認知を可能にする手段を備えていることによって、本発明によるブレーキ装置の機能の信頼性が一層高められる。
本発明による他の構成により、変位センサが比例的に作動するセンサとして形成されており、この変位センサが真空式制動倍力装置の可動の壁の軸方向での移動によって操作可能であり、この場合この変位センサの出力信号が可動の壁の操作位置に直接比例し、電子制御ユニット内で時間で微分される処理を受けるように構成されている。その際、変位センサが線形のポテンショメータとして形成されていると特に有利である。
その他の本発明による有利な構成は請求項７から１２に記載した。
添付の図を参照した実施の形態の次の記載から、本発明の他の詳細、特徴および効果が明らかになる。図において互に一致する個々の部品には同じ参照符号がつけてある。
図１は本発明によるブレーキ装置の実施の形態を概略的に示す図、
図２は図１の本発明によるブレーキ装置で使用可能な空気圧式制動倍力装置の実施の形態の部分軸方向断面図、
図３と図４は校正時に電子制御ユニットに生じる機能順序を示す２つのフローチャートである。
図１に示した本発明による自動車用ブレーキ装置は実質的に、操作ユニット１と、電子制御ユニット８と、車輪ブレーキ１２，１３，１４，１５と、この車輪ブレーキ１２〜１５と操作ユニット１の間に設けられたＡＢＳ（アンチロックブレーキコントロールシステム）／油圧ユニットまたは圧力調整器９と、電子制御ユニット８と協働するＡＢＳ／ＡＳＲ（トラクションスリップコントロールシステム）コントローラ７とからなっている。このＡＢＳ／ＡＳＲコントローラは圧力調整器９のための制御信号を発生する。図示していない車輪にはそれぞれ１個の車輪センサ１６，１７，１８，１９が付設されている。車輪速度に一致するこの車輪センサの制御信号はＡＢＳ／ＡＳＲコントローラ７に供給される。操作ユニット１自体は、ブレーキペダル４によって操作可能な空気圧式制動倍力装置、特に真空式制動倍力装置２からなっている。この制動倍力装置の後に、マスタブレーキシリンダ３、特にタンデム型マスタブレーキシリンダが接続配置されている。このマスタブレーキシリンダの図示していない圧力室は、油圧管路２５，２６を介して圧力調整器９に接続されている。ブレーキペダル４には操作棒２７が連結されている。この操作棒は略示した制御弁５の操作を可能にする。この制御弁は真空式制動倍力装置２のケーシング内での空気圧の圧力差の増大を制御する。その際、電子式制御ユニット８の制御信号によって制御可能な電磁石２２（図２）は、ブレーキペダル４で開始される操作とは関係なく、制御弁５の独立した操作、すなわち外部操作を可能にする。
ブレーキペダル４に作用連結された制動灯スイッチ６は、ブレーキペダル４で開始される操作の認知を可能にし一方、操作速度はセンサ装置によって感知される。このセンサ装置は特に、真空式制動倍力装置２に付設された同様に作動する変位センサ１１によって形成されている。変位センサ１１の出力信号は電子制御ユニットに供給され、ブレーキ操作の第１の時期の間この電子制御ユニットによって、ブレーキ作用の決定の基礎として評価される。変位センサは特に、線形のポテンショメータとして形成可能である。ペダル踏込み勾配（ペダル踏込み傾度）の評価は、ポテンショメータのアナログ信号の時間的な変化を求めることによって、電子制御ユニット８内で行われる。このようにして得られた値が前もって定められた閾値を上回ると、電子制御ユニット８は制御弁５を操作する電磁石２２を駆動するための制動信号を発生する。
外部力（独立した力）で補助された制動操作が終了した後で電磁石２２が確実に停止するようにするために、電気的切換え装置１０が設けられている。この切換え装置は図１において略示されている。
特に図２に示すように、図１の真空式制動倍力装置２のケーシング２０は軸方向に移動可能な壁２１によって、作動室３０と負圧室３１に分割されている。軸方向に移動可能な壁２１は、薄板を深絞りして形成したダイヤフラム皿状リテーナ２４と、それに接する可撓性のダイヤフラム２３からなっている。このダイヤフラムはダイヤフラム皿状リテーナ２４と倍力装置ケーシング２０との間で、シールとしてのローリングひだを形成している。
操作棒２７によって操作可能な制御弁５は、倍力装置ケーシング２０内でシールされて案内され、可動の壁２１を支持する制御ケーシング４０内に収納されている。制御弁は制御ケーシング４０に形成された第１のシール座４１と、操作棒２７に連結された弁４２に形成された第２のシール座４３と、この両シール座４１，４３と協働する弁体４４とからなっている。作動室３０は、制御ケーシング５の側方を延びる通路２８を介して負圧室３１に接続可能である。
操作棒２２と関係なく制動倍力装置２を外部操作開始するために、第１のシール座４１と第２のシール座４３の間に第３のシール座４５が半径方向に摺動可能に設けられている。この第３のシール座は電磁石２２によって操作可能である。この電磁石は弁ピストン４２と共に制御ケーシング４０内で摺動可能である。
電磁石２２は、弁ピストン４２に連結された案内部材３８に嵌め込まれたコイル４６と、このコイル内に摺動可能に設けられた円筒状のアーマチュア３９とからなっている。このアーマチュアは制御ケーシング４０内でシールされて案内されるスリーブ２９に、力を伝達するよう連結されている。このスリーブには第３のシール座４５が形成されているので、電磁石２２によって加えられる外部操作力を、第３のシール座４５に伝達することができる。その際、第３のシール座４５は弁ピストン４２に形成された第２のシール座４３に対して軸方向にずらして（間隔ｂ参照）設けられている。
コイル４６に電流を供給することによって開始される外部制動の際に、アーマチュア３９は図において右側に摺動する。それによって、第３のシール座４５が先ず最初に間隔“ｂ”を進んだ後で弁体４４のシール面に接触する。この接触によって、制御ケーシング４０に形成された第１のシール座４１が効果的に架橋されるので、制動倍力装置２の空気圧室３０と３１がもはや連通しなくなる。続いて、第３のシール座４５と弁体４４が更に一緒に動く。この場合、第２のシール座４３が開放され、制動倍力装置２の通気可能な作動室３０が通気される。第３のシール座４５の運動は、アーマチュア３９が案内部材３８に当接し、両部材の間の隙間“ｓ”が零になるまで続く。操作棒２７に操作力が加わらなくなると、制御ケーシング４０は弁ピストン４２と相対的に次のような距離だけ前進する。すなわち、弁ピストン４２の運動を制限する横方向部材３２と、制御ケーシング４０に形成された当接面３３との間の距離“ａ”に相当する距離だけ前進する。これはピストンロッド戻しばね３４によって行われる。このピストンロッド戻しばねは操作棒２７を介して弁ピストン４２を右側へ移動させ、第２のシール座４５を再び閉鎖する。しかし、第３のシール座４５が、電磁石２２と弁ピストン４２の固定連結に基づいて同期して一緒に動くので、弁体４４と第２のシール座４３との間の隙間は開放したままであり、しかも寸法ｓ−ｂだけ開放している。これにより、制動倍力装置２の通気可能な作動室３０は大気に連通し、制動力が発生する。
図２から判るように、前述の切換え装置１０は、特に弁ピストン４２に固定され２つの切換え位置を有するマイクロスイッチ３５と、並進運動によってこのマイクロスイッチ３５を操作する操作要素３６とからなっている。この操作要素は制御ケーシング４０内に設けられた穴内でシールされて案内され、制動倍力装置ケーシングに固定されたストッパーと協働する。このストッパーは３７で示してあり、例えば後側の制動倍力装置ケーシングシェルの半径方向カラーによって形成可能である。
電子制御ユニット８は変位センサ１１と制動灯スイッチ６と電気的切換え装置１０の状態データを連続的に受信する。制動灯６も電気的切換え装置１０も操作状態にないときに、変位センサの零点または出発点がセットされるかまたは記憶される。制動灯スイッチ６または切換え装置１０の切換え状態が変更された瞬間から、校正値はもはや変更されない。上記の手順は図３から推察可能である。
図４に示した変形手順により、本発明によるブレーキ装置の最後の外部操作の後で変位センサ１１の校正が可能であるかどうかあるいは当該のセンサに欠陥があるかどうか、校正フラグによって検査することができる。この構成により、上述のセンサが故障しているときに、真空式制動倍力装置２の外部駆動が簡単に阻止される。
最後に述べた構成は、変位センサ１１と制動灯スイッチ６と切換え装置１０の故障を早期に検出することを可能にする。他の利点は、校正が倍力装置ケーシング内の負圧とは関係なく行われることにある。この場合、変位センサ１１の操作基本値の一般的な変化と小さなずれが補償される。更に、上記の力学的校正によって、変位センサ１の絶対測定値のエラーが除去される。このエラーは真空式制動倍力装置２の可動の壁２１の不規則な動きによって生じ得る。
参照符号リスト
１ 操作ユニット
２ 制動倍力装置
３ マスタブレーキシリンダ
４ ブレーキペダル
５ 制御弁
６ 制動灯スイッチ
７ ＡＢＳ／ＡＳＲコントローラ
８ 電子制御ユニット
９ ＡＢＳ油圧ユニット
１０ 切換え装置
１１ 変位センサ
１２ 車輪ブレーキ
１３ 車輪ブレーキ
１４ 車輪ブレーキ
１５ 車輪ブレーキ
１６ 車輪センサ
１７ 車輪センサ
１８ 車輪センサ
１９ 車輪センサ
２０ 制動倍力装置ケーシング
２１ 壁
２２ 電磁石
２３ ローリングダイヤフラム
２４ ダイヤフラム皿状リテーナ
２５ 管路
２６ 管路
２７ 操作棒
２８ 通路
２９ スリーブ
３０ 作動室
３１ 負圧室
３２ 横方向部材
３３ 当接面
３４ ピストンロッド戻しばね
３５ マイクロスイッチ
３６ 操作要素
３７ ストッパー
３８ 室内部材
３９ アーマチュア
４０ 制御ケーシング
４１ シール座
４２ 弁ピストン
４３ シール座
４４ 弁体
４５ シール座
４６ コイル

Claims (11)

1. マスタブレーキシリンダ（３）と、このマスタブレーキシリンダの手前に接続配置され、ブレーキペダル（４）によって操作可能な真空式制動倍力装置（２）とからなる操作ユニット（１）と、
   ＡＢＳ油圧ユニット（９）を中間に介在させてマスタブレーキシリンダ（３）の圧力室に接続された車輪ブレーキ（１２，１３，１４，１５）と、
   ブレーキペダル（４）と協動する制動灯スイッチ（６）と、
   制動作用を弱めるようにする運転者の希望の認知を可能にする電気的切換え装置（１０）と、
   ブレーキペダル操作速度を検出するための変位センサ（１１）と、
   制動灯スイッチ（６）と電気的切換え装置（１０）と変位センサ（１１）の電気信号が供給される電子制御ユニット（８）とを具備し、この電子制御ユニットの出力信号によって、真空式制動倍力装置（２）のケーシング内の空気圧の差圧の上昇を制御する空気弁（５）が、運転者による操作と関係なく、フルブレーキングが行われるように機能可能である様式の、
   自動車用油圧式ブレーキ装置において、
   電子制御ユニット（８）が、変位センサ（１１）、制動灯スイッチ（６）と電気的切換え装置（１０）の状態データを連続的に受信し、制動灯スイッチ（６）と電気的切換え装置（１０）の操作状態に応じて変位センサ（１１）の校正を行うように構成されていることを特徴とする油圧式ブレーキ装置。
2. 校正値もしくは変位センサ（１１）の零点が、制動灯スイッチ（６）と電気的切換え装置（１０）の切換え状態に依存して、電子制御ユニット（８）に記憶されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の油圧式ブレーキ装置。
3. 制動灯スイッチ（６）と電気的切換え装置（１０）が非操作状態にあるときにのみ、校正値が記憶されるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の油圧式ブレーキ装置。
4. 電子制御ユニット（８）が、実施された校正の認知を可能にする手段を備えていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の油圧式ブレーキ装置。
5. 変位センサ（１１）が比例的に作動するセンサとして形成されており、この変位センサが真空式制動倍力装置（２）の可動の壁（２１）の軸方向での移動によって操作可能でり、この場合変位センサの出力信号が可動の壁（２１）の操作変位に直接比例し、電子制御ユニット（８）内で時間で微分される処理を受けるように構成されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の油圧式ブレーキ装置。
6. 変位センサ（１１）が線形のポテンショメータとして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の油圧式ブレーキ装置。
7. 空気弁がブレーキペダル（４）によって操作可能な真空式制動倍力装置（２）の制御弁（５）によって形成され、この制御弁が電子制御ユニット（８）によって制動可能な電気機械的手段（２２，２９，４５，４６）によって付加的に操作可能であるように構成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の油圧式ブレーキ装置。
8. 電気機械的手段が電磁石（２２）と、この電磁石（２２）と協働する制御弁（５）のシール座（４５）とによって形成されていることを特徴とする請求項７に記載の油圧式ブレーキ装置。
9. 電磁石（２２）がブレーキペダル（４）に力を伝達するように連結された弁ピストン（４２）の構成部品として形成されていることを特徴とする請求項８に記載の油圧式ブレーキ装置。
10. 電気的切換え装置（１０）が制御弁（５）を収容する制御ケーシング（４０）内に設けられていることを特徴とする請求項１から９までのいずれか一つに記載の操作ユニット装置。
11. 電気的切換え装置（１０）が、弁ピストン（４２）に設けられたマイクロスイッチ（３５）と、制御ケーシング（４０）内で摺動可能に案内された操作要素（３６）とからなり、この操作要素が真空式制動倍力装置（２）の静止位置で制動倍力装置ケーシングに固定されたストッパー（３７）に当接するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の油圧式ブレーキ装置。

Images