JP4350947B2 - 自動車用電気油圧式ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、
ブレーキバイワイヤ作動モード（Brake-by-Wire Betriebsart）において車両運転者によっておよび車両運転者に依存せずに制御可能である、該ブレーキバイワイヤ作動モードで作動され、
および、ただ車両運転者による作動だけが可能であるフォールバック作動モード（Ruckfallbetriebsart）で作動可能である、自動車用電気油圧式ブレーキ装置であって、
この自動車用電気油圧式ブレーキ装置が、
ブレーキペダルによって操作可能で少なくとも１つの圧力室を有するマスターブレーキシリンダと、
このマスターブレーキシリンダと協働するトラベルシミュレータとを備え、このトラベルシミュレータがばねによって位置決めされるシミュレータピストンを備え、このシミュレータピストンが一方ではばねを収容するシミュレータ室を画成し、他方ではマスターブレーキシリンダの圧力室に直接的に接続されるシミュレータ室を画成し、
更に該ブレーキ装置が、
大気開放された圧力媒体タンクと、油圧式補助圧力源と、電子制御兼調整ユニットと、マスターブレーキシリンダと接続可能な車輪ブレーキとを備え、
並びに、圧力媒体流れを供給するための手段を備え、
この手段がフォールバック作動モードにおいて少なくともその都度要求される減速のために必要な圧力媒体量を確保し、
その際、前記手段が、トラベルシミュレータのシミュレータ室内に収容された圧力媒体をマスターブレーキシリンダの圧力室に戻すことを保証する上記自動車用電気油圧式ブレーキ装置に関する。

この種のブレーキ装置は例えば特許文献１によって公知である。この公知のブレーキ装置の場合、トラベルシミュレータと圧力媒体タンクの間の油圧管路内に、電気的に操作可能な戻し弁が配置されている。この戻し弁はブレーキングの度に閉鎖される。公知のブレーキ装置の場合、制御ユニットの故障および／または電気的に操作される装置の給電部の故障が発生すると、戻し弁が開放することができないので、トラベルシミュレータは遮断され、圧力媒体を受けることができない。車輪ブレーキに込められた圧力はシミュレータピストンまたはブレーキペダルを出発位置に戻す。

しかしながら、例えば滑りやすい道路を走行するときに生じる圧力媒体の完全なバランスはあまり有利ではないと見なされる。トラベルシミュレータが所定の量の圧力媒体を受けとった後で、車輪ブレーキ内の圧力がＡＢＳ介入によって零まで低下するように調節されるので、シミュレータピストンのリセットは不可能である。従って、公知のシステムはトラベルシミュレータによって収容された圧力媒体を供給することができない。
国際特許出願（ＷＯ）００／４３２４６

そこで、本発明の課題は、冒頭に述べた種類のブレーキ装置の作動信頼性を高めることあるいはあらゆる走行状況で充分な圧力媒体量が供されるブレーキ装置を提供することである。

この課題は本発明に従って、
油圧式補助圧力源が車輪ブレーキと接続されていること、および、
圧力媒体を戻すことが、油圧式補助圧力源によってシミュレータピストンに対して加えられるエネルギーによって行われることによって解決される。

本発明思想を具体化するために、手段は、トラベルシミュレータに収容された圧力媒体をマスターブレーキシリンダに積極的に戻すことを保証する。その際好ましくは、圧力媒体を戻すことが、油圧式補助圧力源によって加えられるエネルギーによって行われる。

本発明対象の有利な実施形では、補助圧力源が圧力媒体を充填可能な高圧アキュムレータによって形成され、弁装置が設けられ、この弁装置がブレーキバイワイヤ作動モードにおいてトラベルシミュレータと圧力媒体タンクの間の油圧接続部を開放し、かつトラベルシミュレータと高圧アキュムレータの間の油圧接続部を遮断し一方、フォールバック作動モードにおいてトラベルシミュレータと圧力媒体タンクの間の油圧接続部を遮断し、かつトラベルシミュレータと高圧アキュムレータの間の油圧接続部を開放する。

その際好ましくは、シミュレータピストンがフォールバック作動モードにおいて、ブレーキバイワイヤ作動モードの移動方向とは反対の方向に、高圧アキュムレータによって供給される圧力によって付勢される。

本発明の他の有利な実施形では、補助圧力源が圧力媒体を充填可能な高圧アキュムレータによって形成され、弁装置が設けられ、この弁装置がブレーキバイワイヤ作動モードにおいてピストンシリンダ装置の油圧室と圧力媒体タンクの間の油圧接続部を開放し、かつ油圧室と高圧アキュムレータの間の油圧接続部を遮断し一方、フォールバック作動モードにおいて油圧室と圧力媒体タンクの間の油圧接続部を遮断し、かつ油圧室と高圧アキュムレータの間の油圧接続部を開放し、油圧室が油圧ピストンによって画成され、この油圧ピストンが高圧アキュムレータによって供給される圧力によって付勢され、かつフォールバック作動モードにおいて、ブレーキバイワイヤ作動モードの移動方向とは反対の方向にシミュレータピストンを移動させる。

本発明の他の実施形では、シミュレータピストンが機械的な操作要素によって移動させられ、この機械的な操作要素が高圧アキュムレータによって供給される圧力によって圧縮可能な戻しばねによって操作される。操作要素の一部が油圧ピストンとして形成されていると合目的である。

その際、油圧ピストンが第１圧力室を第２圧力室から分離し、弁装置が設けられ、この弁装置がブレーキバイワイヤ作動モードにおいて第１圧力室と高圧アキュムレータの間の油圧接続部を開放し、かつ圧力室と圧力媒体タンクの間の油圧接続部を遮断し一方、フォールバック作動モードにおいて第１圧力室と高圧アキュムレータの間の油圧接続部を遮断し、かつ第１圧力室と圧力媒体タンクの間の油圧接続部を開放すると特に有利である。

本発明対象の他の有利な実施形では、手段がマスターブレーキシリンダへの付加的な圧力媒体の流入を保証する。この場合、付加的な圧力媒体は油圧式補助圧力源によって供給される。

更に、高圧アキュムレータとマスターブレーキシリンダの少なくとも一つの圧力室の間に、弁によって遮断可能な油圧接続部が設けられていると特に有利である。

油圧接続部内に分離ピストン装置が配置され、この分離ピストン装置は遮断可能な管路によって圧力媒体タンクに接続されている。

本発明の対象の他の有利な実施形では、マスターブレーキシリンダが第１圧力室と第２圧力室を有するタンデム式マスターブレーキシリンダとして形成され、この両圧力室が第１ピストンと第２ピストンによって画成され、弁が第２ピストンの移動によって操作可能である。

本発明の他の詳細、特徴および効果は、添付の図を参照した全部で９つの実施の形態の次の記載から明らかになる。この場合、同じ構成部品には同じ参照符号が用いられている。

図に概略的に示したブレーキ装置は実質的に、ブレーキペダル１によって操作可能であるタンデム構造の二系統の油圧発生器、すなわちマスターブレーキシリンダ２と、このタンデムマスターシリンダ２と協働するトラベルシミュレータ（ストロークシミュレータ）３と、タンデムマスターブレーキシリンダ２に付設された圧力媒体タンク４と、油圧補助圧力源５と、示唆的に示した油圧制御ユニットＨＣＵ６と、図示していない電子制御兼調整ユニットとを備えている。この油圧制御ユニットは特に、圧力調整のために必要なすべての構成要素を含み、図示していない車両ブレーキに接続されている。それ自体公知のタンデムマスターシリンダ２は２個のピストン７，８によって画成され互いに分離された圧力室９，１０を備えている。この圧力室は圧力媒体タンク４に接続可能であり、かつＨＣＵ６を介して車両ブレーキに接続可能である。ブレーキバイワイヤ作動モードで普通のブレーキペダル感覚を運転者に付与する上記のトラベルシミュレータ３は実質的に、シミュレータピストン１１と、このシミュレータピストン１１に支持されたばね１２とからなっている。このばねはシミュレータピストン１１によって画成されたシミュレータ室１３内に配置されている。他方では、シミュレータピストン１１はシミュレータ室１４を画成している。このシミュレータ室は圧力媒体通路１５によってタンデムマスターシリンダ２の第１圧力室９に接続され、それによってこの第１圧力室に込められた圧力によって付勢可能である。更に、図１ａ，１ｂから明らかなように、好ましくは高圧アキュムレータによって形成された高圧源５とシミュレータ室１３との間に、油圧管路４０が設けられている。この油圧管路は電磁操作可能で好ましくは通電しないときに開放する（ＳＯ）２／２方向制御弁１６によって遮断または開放可能である。シミュレータ室１３は更に、電磁操作可能で好ましくは通電しないときに閉じる（ＳＧ）２／２方向制御弁１７によって大気開放された圧力媒体タンクに接続されている。この圧力媒体タンクは参照符号（４）で示してあり、上記の圧力媒体タンク４によって形成可能である。

次に、図１ａ，１ｂに示した本発明によるブレーキ装置の作用を詳しく説明する。

ブレーキペダル１が操作されない状態では、すべての構成要素は図１ａに示した位置にある。好ましいブレーキバイワイヤ作動モードでは、図示していないトラベルセンサ（ストロークセンサ）によってブレーキペダル１で検出された運転者減速要求が、上記電子制御ユニットにおいて車両ブレーキに加えられるシステム圧力値に換算される。このシステム圧力値はＨＣＵ６によって調節される。その際、タンデムマスターシリンダ２は車両ブレーキから分離されている。第１マスターシリンダピストン７を操作方向に動かすことによって、シミュレータピストン１１が圧力で付勢され、それによって図において左側に摺動するので、ブレーキペダル１の操作時にペダル感覚が運転者に付与される。このペダル感覚はばね１２の特性曲線によって設定されている。シミュレータ室１３から押しのけられた圧力媒体量は開放した弁１７を経て圧力媒体タンク（４）に移動する。

例えばバッテリの不具合、短絡または点火装置のスイッチオフによって生じる電源異常の場合、本発明によるブレーキ装置は運転者によるブレーキングが可能なフォールバック作動モードに自動的に移行する。その際、弁１６，１７が図１ｂに示した切換え位置に切換えられるので、シミュレータ室１３と圧力媒体タンク（４）の間の接続が中断される。その際、ばね１２寄りのシミュレータピストン１１の端面が、高圧アキュムレータ５の圧力によって付勢されるので、シミュレータピストン１１はその出発位置に戻り、シミュレータ室１４に収容された圧力媒体はタンデムマスターシリンダ２の第１圧力室９に搬送されて戻る。

図２に示した実施の形態の場合、トラベルシミュレータ３の手前に、ピストン−シリンダ−装置１８が接続配置されている。このピストン−シリンダ−装置のピストン１９は力を伝達するようにシミュレータピストン１１に連結可能である。ピストン１９は油圧室２０を画成している。この油圧室は図１に関連して述べた弁装置１６，１７を介して高圧アキュムレータ５または圧力媒体タンク（４）に接続可能である。図から判るように、油圧室２０は、図示したフォールバック作動モードに対応する弁１６，１７の切換え位置において、圧力媒体タンク（４）から切り離されて高圧アキュムレータ５に接続されているので、ピストン１９は図において右側に摺動し、シミュレータピストン１１を後退させる。出発位置へのシミュレータピストン１１の戻し運動は、シミュレータ室１４に収容された圧力媒体をマスターブレーキシリンダ２内に押しのける。概略的に示したトラベルセンサ２８は、ピストン１９の位置の監視を可能にする。

図３に示した本発明の対象の実施の形態の場合、シミュレータピストン１１はフォールバック作動モードで戻しばね２２の作用によって後退させられる。この戻しばねは機械的な操作要素２１と協働する。その際、シミュレータピストン１１とは反対側の操作要素２１の端部は、油圧ピストン２３として形成されている。この油圧ピストンは第１圧力室２４を第２圧力室２５から分離している。その際、第１圧力室２４は高圧アキュムレータ５から供給された圧力によって付勢可能であり一方、第２圧力室２５は戻しばね２２を収容しているので、弁１６が開放され、弁１７が閉じたときに、操作要素２１は左側に移動し、戻しばね２２は圧縮される。フォールバック作動モードに対応する、図３に示した弁１６，１７の切換え位置では、第１圧力室２４と圧力媒体タンク（４）の間の接続管路が開放されるので、戻しばね２２は伸長し、操作要素２１は図において右側に移動可能である。それによって、前述のように、シミュレータピストン１１はその出発位置に戻される。

図３に示した実施の形態の場合、シミュレータ室１３も第２圧力室２５も湿式に形成されている。すなわち、圧力媒体が充填されている。シミュレータピストン１１と操作要素２１が移動する際に圧力媒体がシミュレータ室１３と第２圧力室２５から押しのけられるので、第２圧力室２５とシミュレータ室１３の間と、シミュレータ室１３と圧力媒体タンク４の間に、油圧接続管路２６，２７が設けられている。勿論、シミュレータ室１３と第２圧力室２５を乾式に形成可能である。すなわち、大気に接続可能である。それによって、油圧接続管路２６，２７を省略することができる。

図４〜６に示した実施の形態の場合、フォールバック作動モードで圧力媒体がマスターブレーキシリンダ２に付加的に供給される。この圧力媒体は好ましくは油圧補助圧力源、即ち高圧アキュムレータ５から供される。そのために、図４に示した実施の形態の場合、タンデムマスターシリンダ２の第１圧力室９と高圧アキュムレータ５の間に、油圧接続管路２９が設けられている。この接続管路には、電気的に操作可能で通電していないときに開放する（ＳＯ）弁３０が配置されている。シミュレータ室１３と圧力媒体タンク４の間の管路３２に配置された、概略的に示す機械的に操作可能な弁３１は、フォールバック作動モードでシミュレータ室１３を遮断することができる。この場合、弁３１の操作は例えば第２マスターシリンダピストン８の移動によって行われる。上記の実施の形態の場合、高圧アキュムレータ５は電源異常の場合完全に空になる。しかしながら、高圧アキュムレータ５とマスターブレーキシリンダ２の第１圧力室９の間の接続管路２９に配置された弁３０を機械的に操作可能な２／２方向制御弁として形成することができる。この弁の操作は第２マスターシリンダピストン８によって行われる。

図５に示した実施の形態は図４に示した実施の形態とほぼ一致している。違いは、前述の接続管路２９に分離ピストン装置３３が配置されていることにある。この分離ピストン装置はばね３６によって付勢された分離ピストン３５を備えている。分離ピストン３５は圧力室３７を画成し、この圧力室は電気的に切換え可能で特に通電していないときに閉じる（ＳＧ）弁３４を介して、圧力媒体タンク（４）に接続されている。この手段によって、高圧アキュムレータ５はフォールバック作動モードで圧力媒体を調量して供給し、完全に空にはならない。

図６に示した実施の形態は図４に示した実施の形態とほぼ一致している。しかし、管路３２に配置された弁３１′は電磁操作可能で通電していないときに閉じる（ＳＧ）２／２方向制御弁として形成されている。この場合、シミュレータ室１３とシミュレータ室１４の間に、圧力調整管路（圧力補償管路、圧力平衡管路）３８が設けられている。この圧力調整管路は同様に電磁的に操作可能で特に通電していないときに開放する（ＳＯ）２／２方向制御弁３９によって遮断または開放可能である。電源異常時のシミュレータ機能の停止はシミュレータ室１３とシミュレータ室１４の間の圧力平衡によって行われる。この実施の形態の場合にも、高圧アキュムレータ５とマスターブレーキシリンダ２の第１圧力室９の間の接続管路２９に配置された弁３０を、機械的に操作可能な２／２方向制御弁として形成することができる。この弁の操作は第２マスターシリンダピストン８によって行われる。

図７に示した本発明の第５実施の形態の構造は、図４に示した構造とほぼ一致している。この第５実施の形態の場合、高圧アキュムレータ５に付設された弁３０は、点線４１によって示すように、第２マスターシリンダピストン８によって機械的に操作可能である。しかし、付加的にロック装置５０を設けることができる。このロック装置は高圧アキュムレータ５が完全に空になったときに、シミュレータピストン１１をロックし、それによって操作方向へのこのシミュレータピストンの移動を防止する。ロック装置５０は実質的に、アキュムレータ圧力で付勢可能な油圧室４２と、ロック要素４４に連結されたピストン４３と、ピストン４３を付勢するばね４５とからなっている。概略的に示したセンサ４６はロック装置５０の機能を監視する働きをする。

図７において、すべての構成要素は作動しない位置にある。ブレーキバイワイヤ作動モードの故障時に、弁３０は第２マスターシリンダピストン８の移動によって開放位置に切換えられる。従って、高圧アキュムレータ５から圧力媒体が部分的にマスターブレーキシリンダ２の第１圧力室９に排出される。ブレーキング操作が更に行われて高圧アキュムレータ５が完全に空になり、それによって大気開放状態（無圧）になると、ピストン４３またはロック要素４４は、ばね４５の力によって図において上方に摺動させられる。それによって、圧力室４２に収容された圧力媒体は高圧アキュムレータ５に戻るように押しのけられ、シミュレータピストン１１はロック要素４４によってロックされる。

図８，９に示した実施の形態の場合、トラベルシミュレータ３によって収容された圧力媒体の一部だけが、前述の実施の形態の場合のようにＨＣＵ６に接続された図示していない車輪ブレーキに供給される。そのために、図８に示した実施の形態の場合、トラベルシミュレータ３のシミュレータ室１４とマスターブレーキシリンダ２の間に、弁装置４７が設けられている。この弁装置は図示した例では、電気的に操作可能な３／２方向制御弁として形成されている。しかし、２個の２／２方向制御弁を組み合わせて用いてもよい。フォールバック作動モードに一致する、弁装置４７の図示した通電していない切換え位置では、弁装置はシミュレータ室１４と少なくとも１本の車軸、特に後車軸の車輪ブレーキとを油圧的に接続する。一方、マスターブレーキシリンダ２とシミュレータ室１４の間の油圧接続は中断されている。この接続管路には、マスターブレーキシリンダ２の方に開放する逆止弁４８が設けられている。これに対して、ブレーキバイワイヤ作動モードでは、マスターブレーキシリンダ２はシミュレータ室１４に接続され、車輪ブレーキから分離されている。

図９に示した実施の形態の場合にも、シミュレータ室１４と車輪ブレーキの間に、油圧接続管路が設けられている。その際、シミュレータピストン１１０は二分割され、段付きピストン５１と、この段付きピストン５１の後に配置された補助ピストン５２とからなっている。段付きピストン５１の大きな直径の面はシミュレータ室１４を画成し、小さな直径の面は補助室５３を画成している。前述のシミュレータばね１２は補助ピストン５２に支持されている。シミュレータ室１４と補助室５３の間には、電気的に操作可能な遮断弁５４によって遮断可能な接続管路５５が設けられている。その際、遮断弁５４は好ましくは通電しないときに開放する（ＳＯ）２／２方向制御弁として形成されている。

ブレーキバイワイヤ作動モードでは、遮断弁５４が閉じているので、マスターブレーキシリンダ２の操作時に、段付きピストン５１が補助ピストン５２と同期して移動し、シミュレータばね１２が圧縮される。電源異常の場合、弁５４がその開放位置に切換えられるので、シミュレータ室１４と補助室５３の間で圧力平衡が達成される。その結果、シミュレータばね１２は伸長し、シミュレータピストン１１０が後退するので、シミュレータ３に収容された圧力媒体は車輪ブレーキに供給される。

作用状態またはスタンバイ状態にある、第１実施の形態による本発明のブレーキ装置の構造を示す図である。 図１ａのブレーキ装置の非作用状態または通電していない状態を示す図である。 非作用状態または通電していない状態にある、本発明によるブレーキ装置の第２実施の形態の構造を示す図である。 非作用状態または通電していない状態にある、本発明によるブレーキ装置の第３実施の形態の構造を示す図である。 非作用状態または通電していない状態にある、本発明によるブレーキ装置の第４実施の形態の構造を示す図である。 非作用状態または通電していない状態にある、本発明によるブレーキ装置の図４に示した実施の形態の第１変形を示す図である。 非作用状態または通電していない状態にある、本発明によるブレーキ装置の図４に示した実施の形態の第２変形を示す図である。 非作用状態または通電していない状態にある、本発明によるブレーキ装置の図４に示した実施の形態の第３変形を示す図である。 本発明によるブレーキ装置の第５実施の形態を示す図である。 本発明によるブレーキ装置の第６実施の形態を示す図である。

Claims (4)

1. ブレーキバイワイヤ作動モードにおいて車両運転者によっておよび車両運転者に依存せずに制御可能である、該ブレーキバイワイヤ作動モードで作動され、
   および、ただ車両運転者による作動だけが可能であるフォールバック作動モードで作動可能である、自動車用電気油圧式ブレーキ装置であって、
   この自動車用電気油圧式ブレーキ装置が、
   ブレーキペダル（１）によって操作可能で少なくとも１つの圧力室（９，８）を有するマスターブレーキシリンダ（２）と、
   このマスターブレーキシリンダ（２）と協働するトラベルシミュレータ（３）とを備え、このトラベルシミュレータがばね（１２）によって位置決めされるシミュレータピストン（１１）を備え、このシミュレータピストンが一方ではばね（１２）を収容するシミュレータ室（１３）を画成し、他方ではマスターブレーキシリンダ（２）の圧力室（９，８）に直接的に接続されるシミュレータ室（１４）を画成し、
   更に該ブレーキ装置が、
   大気開放された圧力媒体タンク（４）と、油圧式補助圧力源（５）と、電子制御兼調整ユニットと、マスターブレーキシリンダ（２）と接続可能な車輪ブレーキとを備え、
   並びに、圧力媒体流れを供給するための手段を備え、
   この手段がフォールバック作動モードにおいて少なくともその都度要求される減速のために必要な圧力媒体量を確保し、
   その際、前記手段が、トラベルシミュレータ（３）のシミュレータ室（１４）内に収容された圧力媒体をマスターブレーキシリンダ（２）の圧力室（９）に戻すことを保証する上記自動車用電気油圧式ブレーキ装置において、
   油圧式補助圧力源（５）が車輪ブレーキと接続されていること、および、
   圧力媒体を戻すことが、油圧式補助圧力源（５）によってシミュレータピストン（１１）に対して加えられるエネルギーによって行われること、
   を特徴とする電気油圧式ブレーキ装置。
2. 補助圧力源が圧力媒体を充填可能な高圧アキュムレータ（５）によって形成されていることと、弁装置（１６，１７）が設けられ、この弁装置がブレーキバイワイヤ作動モードにおいてシミュレータ室（１３）と圧力媒体タンク（４）の間の油圧接続部を開放し、かつシミュレータ室（１３）と高圧アキュムレータ（５）の間の油圧接続部を遮断し一方、フォールバック作動モードにおいてシミュレータ室（１３）と圧力媒体タンク（４）の間の油圧接続部を遮断し、かつシミュレータ室（１３）と高圧アキュムレータ（５）の間の油圧接続部を開放することを特徴とする、請求項１記載の電気油圧式ブレーキ装置。
3. シミュレータピストン（１１）がフォールバック作動モードにおいて、ブレーキバイワイヤ作動モードの移動方向とは反対の方向に、高圧アキュムレータ（５）によって供給される圧力によって付勢されることを特徴とする、請求項２記載の電気油圧式ブレーキ装置。
4. 補助圧力源が圧力媒体を充填可能な高圧アキュムレータ（５）によって形成されていることと、弁装置（１６′，１７′）が設けられ、この弁装置がブレーキバイワイヤ作動モードにおいてピストンシリンダ装置（１８）の油圧室（２０）と圧力媒体タンク（４）の間の油圧接続部を開放し、かつ油圧室（２０）と高圧アキュムレータ（５）の間の油圧接続部を遮断し一方、フォールバック作動モードにおいて油圧室（２０）と圧力媒体タンク（４）の間の油圧接続部を遮断し、かつ油圧室（２０）と高圧アキュムレータ（５）の間の油圧接続部を開放し、油圧室（２０）が油圧ピストン（１９）によって画成され、この油圧ピストンが高圧アキュムレータ（５）によって供給される圧力によって付勢され、かつフォールバック作動モードにおいて、ブレーキバイワイヤ作動モードの移動方向とは反対の方向にシミュレータピストン（１１）を移動させることを特徴とする、請求項１記載の電気油圧式ブレーキ装置。

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