JP4391594B2 - 液圧式車両ブレーキシステム - Google Patents

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Description

本発明は、請求項1の前段に記載されたような、車両の運転者によって操作可能なブレーキ圧発生器と、予備充填圧発生器とを有する液圧式車両ブレーキシステムに関する。
液圧式車両ブレーキシステムは、基本的には、ペダル操作されたブレーキ圧発生器と、それに接続された車輪ブレーキを持ったブレーキ回路とを装着している。運転者の目標がブレーキを開始することであれば、ペダルが押圧され、ペダルに適用された力が、もし必要であるか又は要求されたら昇圧されたマスターブレーキシリンダに伝達される。これは、ブレーキ回路に圧力の発生を引き起こし、車輪ブレーキに影響し、また、転がり速さに関する車輪の回転速度の減少を招く。その結果、車輪ブレーキのタイヤ接触領域において、車両の減速を起こす力が伝達される。
車輪のロックは、そのようなブレーキ操作において生ずるであろう。従って、ブレーキシステムを拡張する示唆がすでになされているので、車輪ブレーキ圧の調整は、伝達可能なブレーキ力に適合することによって影響されるであろう。このタイプの拡張は、圧力調整バルブすなわち1つの入力バルブと1つの出力バルブとを有し、バルブ切り換え条件は、圧力流体が圧力減少のために車輪ブレーキから除去されるか、または圧力流体が圧力増加のために車輪ブレーキに供給されるかどうかを指定する。さらに、車輪ブレーキ圧の調整用に除去された圧力流体を置き換えるためにブレーキ回路に圧力流体を供給するポンプを有している。このシステムは、沢山の異なった構成を有するであろう。しばしば、いわゆる再循環理論が使用され、そこでは、ポンプが、自己呼び水式でない循環ポンプとして構成されていて、ポンプは、車輪ブレーキから除去された圧力流体を出力バルブを介して入力バルブの上流で直接ブレーキ回路へ戻す。ブレーキ操作中の車輪のロックは、バルブとポンプとを適切に作動することによって有効に阻止されるであろう。
このタイプのアンチロック車両ブレーキシステムは改良することができ、また、運転の安定性制御またはトラクションスリップ制御(DSCまたはTCS)と共にブレーキシステムに拡張することができる。トラクションスリップ制御操作において、圧力は被駆動車輪の車輪ブレーキに生成され、また、駆動トルクの反作用として生成されたブレーキトルクは、被駆動車輪のタイヤ接触表面に支持されることができるまでそれを増加する。このように、運転を開始した場合の車輪のスピンはこの方法によって阻止される。運転の安定性制御において、各車輪のそれぞれのブレーキ圧は車両の車輪に生成されるので、生成されたブレーキ力は、車両の垂直軸線の周りに車両の過剰なヨウイング率(yaw rate)に反作用するトルクを発生する。
これらの2つの制御タイプおよび普通には参照されない他の制御タイプでは、車輪のブレーキ圧は、ペダル操作の影響なしで別個にまたは全ての車輪ブレーキに発生されなければならない。従って、これらのブレーキ操作は独自力(independent force)ブレーキ操作と呼ばれる。そのようなブレーキ操作において、車輪ブレーキは、最初、スタートのブレーキ圧を発生するために充填フェーズにおいて圧力流体によって充填されなければならず、ついで、選択された各制御に従った引き続く制御フェーズにおいて調整され得る。アンチロック制御システムのポンプは、スタートのブレーキ圧を生成するのに使用される。このポンプは、単独で全てのケースにおいて、要求されたスタートのブレーキ値を十分に速やかに生成することができないことが知られている。いわゆる予備充填圧発生器がブレーキシステムに挿入されていて、これは、充填フェーズにおいて、圧力流体を直接車輪ブレーキに(直接導管)、または、車輪ブレーキへの流体の圧力が増加することにより流体をポンプの吸引側に(間接導管)供給する。
予備充填圧発生器は、例えばドイツ特許出願第4213710号に示されたような付加的なポンプで可能である。しかしながら、システムは、また、ペダルが押圧されていなくともマスターブレーキシリンダを操作するように、ペダル操作されたブレーキ圧発生器のブースタが作動されることが可能であり、また、ブレーキ回路の液圧回線がマスターブレーキシリンダとポンプの吸引側との接続をする。このタイプのシステムは、例えばドイツ特許出願第4425578号に示されている。
いわゆる切り換えバルブは、予備充填圧発生器(ポンプまたは独立して作動されるマスターブレーキシリンダ)の間の両方のシステムに設けられていて、この予備充填圧発生器は、少なくとも制御フェーズにおいて、しかしながら独自力ブレーキ操作の充填フェーズにおいてもまたすでに接続を確立するためのものである。広い断面積を開口する敏速に作動する電磁気的に操作可能なバルブがこのために使用され、それは例えば、1995年8月12付のドイツ特許出願番号第19529272455号に示されている。
充填フェーズにおいて、これらのバルブは短い切り換え時間の後に広い断面積を提供するので、予備充填圧発生器は(戻り)ポンプの吸引側へ十分な量の圧力流体を供給することができる。しかしながら、広い断面積は、圧力流体が減衰されない方法でポンプに供給されるという欠点を被る。これは、かなりの騒音を生ずることとなる。それは、ポンプへの供給ラインにおける圧力流体柱(column)が、ポンプ(ピストンポンプとして構成された)の吸引バルブの開成および閉成により、大きく加速されるか、または、急速に低下するからである。特に急速な低下によって生ずるポンプの吸引側における圧力衝撃は、構造によって運ばれた音として伝達され、空気によって運ばれた音伝達として発せられる。それ故、ほとんどの騒音は、多分運転者によって間違えて判断された独自力ブレーキ操作において生じ、そして少なくとも煩わしいと感じられる。
従って、本発明の目的は、上述のタイプの車両用ブレーキシステムを改良することであり、独自力ブレーキ操作が最低の騒音レベルに置かれることである。そのために、本発明は、切り換えバルブに3つの切り換え位置、すなわち、1つの閉成位置、1つの開成位置および1つのスロットル(throttle)位置を提供することであり、制御装置が独自力ブレーキ操作に構成されているので、切り換えバルブは、制御フェーズにおいてそのスロットル位置に、および、予見された制御のタイプの少なくとも1つのための充填フェーズにおいてその開成位置に適合するようにもたらされる。
しかしながら、スタートのブレーキ圧までに急速なブレーキ圧の生成が通常必要になる制御においてさえも、ある事情において、直接導管(direct conduit)のみを介して充填フェーズにおいて圧力生成に影響するのに十分である。これは、例えば低い摩擦係数でブレーキをかけた場合に十分に可能である。それは、予備充填圧発生器が、その時単独でスタートのブレーキ圧を発生することができるからである。本発明は、制御装置が決定回路を有していることをさらに示唆していて、この回路は、利用可能なデータに基づいてスタートのブレーキ圧を決定し、後者の圧力が予備充填圧発生器によって発生された最初の圧力よりも低い場合に、充填フェーズにおいて切り換えバルブをその閉成位置に維持する。
他の目的は、切り換えバルブを、最も簡単な方法で要求された切り換え状態を提供できるように構成するすることである。本発明は、作動力が等しく維持されているけれども、バルブを、入力圧の関数としてスロットル位置に、または開成位置に切り換える双安定バルブとして構成することを開示している。
このタイプの双安定バルブは異なったように構成できる。開示したケースにおいて、提案したように、切り換えバルブは2つの平行に設けられた整流可能な通路、すなわち、パイロットバルブの通路とメインバルブの通路とを有していて、一方のバルブのバルブ座が他方のバルブのバルブ閉成部材に設けられていて、両方のバルブ用の結合作動がある。
さらに、一方において、パイロットバルブのバルブ閉成部材が作動タペットに直接結合されていて、他方において、メインバルブのバルブ閉成部材がから動き(lost motion)クラッチを介して作動タペットに結合されていることが開示されている。例えば、メインバルブの大きな断面積の素早い開口が可能なような構成の複数のバルブが採用される。これは、ある圧力補償が、小さい断面積を持ったパイロットバルブを開成することによってすでに生成されているからであって、それ故、メインバルブのバルブ閉成部材は、作動力に対してわずかの抵抗のみを見せるであろう。
この目的を達成するために、本発明は、このタイプのバルブに適した特徴(メインバルブとパイロットバルブとの断面積の開口、から行程(lost travel)、スプリング力および作動力)を開示しているので、バルブが最初の圧力下で作動された場合、作動力は、パイロットバルブのオリフィスの圧力勾配によってメインバルブのバルブ閉成部材に作用する圧力流体に打ち勝つだけ十分でない。その結果、圧力下で切り換えられたバルブは、そのスロットル位置にとどまり、スロットルの効果は、パイロットバルブの切り換えられたオリフィスによって決定される。
上記で述べたように、バルブを、充填フェーズにおいて開成位置に、制御フェーズにおいてスロットル位置に切り換える必要がある。
切り換え信号のシーケンスは、この点において制御装置に設けられていて、それは、開成バルブがついで再作動されるように閉成するので、最初に開成バルブを再び非作動にするためである。バルブは、最初の圧力が適用された場合にスロットル位置に移動される(上述したように)。
本発明は、2つの図面を参照しながら、実施例基づいて以下詳細に説明されるであろう。図において、
図1は、本発明のブレーキシステムの液圧線図を示す図。
図2は、ブレーキシステムの切り換えバルブを通って作成した断面図。
好ましい実施例の説明
ブレーキシステムは、同じデザインのブレーキ回路I、IIを有しているので、以下の記述は、第1と第2のブレーキ回路に適用される。ブレーキ回路において必要とされる圧力は、ブレーキ圧発生器1によって発生される。ブレーキ圧発生器1は、ペダル6によって付勢され、また、空圧ブースタ2とマスターブレーキシリンダ3とを備えていて、このマスターブレーキシリンダは、マスターブレーキシリンダの非作動の最初の位置の供給リザーバ4に接続されたチャンバーを有する。さらに、2つのチャンバーが、ブレーキラインによって各1つのブレーキ回路のbw17、18に接続されている。図示された車輪ブレーキ17、18は、軸の車輪(ブラックアンドホワイト(black and white)ブレーキ回路配置)あるいは対角的対向車輪(対角的ブレーキ回路配置)のいずれかと関連される。
車輪ブレーキに作用する車輪ブレーキ圧を調整するために、入力バルブ11、15と出力バルブ12、16とが、戻しポンプ8と同様に各車輪ブレーキに設けられている。両方のバルブは電磁的に作動され、入力バルブ11、15は通常開成されていて、出力バルブ12、16は通常閉成されている。入力バルブ11、15はブレーキラインに配置されていて、出力バルブ12、16は低圧アキュムレータ13への接続を確立している。
車輪ブレーキ圧を減少するために入力バルブが閉成された場合、出力バルブが開成されるので、圧力流体は車輪ブレーキから離れて低圧アキュムレータ13へながれる。圧力を維持するために、両方のバルブは閉成されるであろう。圧力を再増加するために、入力バルブが再度開成される。
低圧アキュムレータ13に導かれた圧力流体は、戻しポンプ7によってブレーキ回路に戻される。ポンプの圧力側は、入力バルブ11、15の上流で接続ブレーキラインの交差部21に接続されている。戻しポンプと入力および出力バルブ11、15および12、16は、規定された制御アルゴリズムに従って切り換え信号を発する制御装置(図示せず)によって作動される。
なかんずく、種々のセンサーからの信号は、この制御アルゴリズムで処理される。アンチロック制御のために、ブレーキが掛けられている車輪の回転状態を感知するいわゆる車輪センサの信号が必要である。どのような制御がなされようとしているかに依存して、制御装置は更なるセンサー信号を要求する。運転の安定性制御のために、たとえば、ヨーイング(yaw)速度センサーおよびステアリング角度センサーが必要である。ブレーキのすばやい初期作動が実際のペダルブレーキ操作に先立ってもたらされるべき独自力ブレーキ操作のために、そのように作動をまた作動速度を感知するペダルのセンサーが要求される。
ペダルの適用と無関係に車輪ブレーキ圧を発生することを可能にするために、切り換えバルブ9と分離バルブ10の装置がある。分離バルブ10が上述した交差部21の上流のブレーキラインに設けられていて、切り換えバルブ9が戻しポンプ7の吸引側と供給リザーバ4との間の接続ライン14に挿入されている。
マスターブレーキシリンダ3が(上述したように)作動されない場合、マスターブレーキシリンダのチャンバーが供給リザーバ4に接続されているので、接続は、この実施例において、接続ライン14がマスターブレーキシリンダの1つのチャンバーに直接接続されるように確立される。
充填フェーズに続く制御フェーズにおいて調整され、ペダルの適用に無関係に圧力を車輪ブレーキに作り上げるために、分離バルブ10が閉成され、切り換えバルブ9が開成され、戻しポンプ7がオンに切り換えられる。ポンプ7は、切り換えバルブを介して、供給リザーバ4から交差部21に圧力流体を吸引する。圧力流体は、スタートのブレーキ圧が到達するまで、そこから車輪ブレーキ17、18に導かれる。供給リザーバ4への戻り流は、分離バルブ10が閉成されるので中断される。分離バルブ10に平行に接続された圧力制限バルブ22は、分離バルブ10の下流のブレーキラインの圧力を最大値にセットする。
スタートのブレーキ圧は、各活動的制御(DSC、TCS)が車輪ブレーキの圧力の減少を開始するや否や到達される。入力バルブを開成し出力バルブを閉成することによって、車輪ブレーキの圧力が存在する条件に適合される独自力ブレーキの制御は、実際の制御フェーズには加わらない。
ある種の独自力ブレーキにとって、スタートのブレーキ圧までにブレーキ圧が素早く生成されること、すなわち、充填フェーズが素早く通過することが特に重要である。
特に、戻しポンプ7が自己呼び水式でないポンプとして構成されているようなケースにおいて、この実施例においては、ブースタ2に完成されたいわゆる予備充填圧発生器が必要である。ブースタは、ペダル6によって作動されブースタ圧力をペダルの圧力の機能として調整する制御バルブ8とを有している。制御バルブが付加的な電磁気的活性化を与えられるので、ブースタは、車輪ブレーキに影響を与えることができる最初の圧力をマスターブレーキシリンダ3に発生するために、ペダル操作に無関係に、達成可能なブースタ圧力に達するまで制御することができる。充填フェーズは、別の方法で実現することもできる。第1の可能性においては、切り換えバルブ9は閉成されたままで、分離バルブ10は充填フェーズにおいて開成する。マスターブレーキシリンダの圧力は、まさしく通常のブレーキ操作のブレーキラインを介して車輪ブレーキに接続されている。車輪ブレーキの最初の圧力が遅くなっても到達した場合、分離バルブ10は閉成されなければならず、切り換えバルブ9は開成されなければならないので、戻しポンプ7は、車輪ブレーキに最初の圧力を越える圧力を生成することができる。人はこのようにして、独自力ブレーキに幾つかのタイプを進行することができるが、それは、圧力増加の速さが決定的に重要ではないからである。この切り換え変化は、スタートのブレーキ値が、予備充填圧発生器によって生成されることができる最初の圧力よりも低いことを人が推量する場合にもまた使用することができる。
第2の可能性は、充填フェーズにおいて切り換えバルブ9を開成することを含むので、車輪ブレーキ内での急速な圧力生成がポンプの補助によって起きることができる。分離バルブ10は、車輪ブレーキの最初の圧力値が達成されるまで、開成したままに維持できる。分離バルブ10と切り換えバルブ9用の信号およびブレーキ圧の制御バルブ8用の信号は、同様に、規定されたアルゴリズムに従って制御装置によって生成される。
図2は、切り換えバルブ9の可能性のある実施例を示している。切り換えバルブ9は、スリーブ33を持ったバルブハウジング32を有している。磁芯34および協働する磁気アーマチュア36とは、順にスリーブに案内されている。磁気アーマチュア36の磁芯34から離れた前端部には、バルブ閉成部材27を持った作動タペット37が設けられている。作動タペットは、磁気アーマチュア36と磁芯34との間で圧縮されたスプリング35の影響下においてバルブ部材23に対して向けられている。
バルブはそれ自体、パイロットバルブとメインバルブとを有していて、2つの液圧的に平行に接続された通路を有している。パイロットバルブの通路41は、バルブ部材23に設けられていて、バルブ閉成部材27によって直接作動される。メインバルブの通路42は、バルブハウジング32に設けられていて、ここではメインバルブのバルブ閉成部材を形成するバルブ部材23によって閉成される。
通路は、バルブハウジング32とバルブブロック31との横断チャンネル44を介して、予備充填圧発生器すなわちマスターブレーキシリンダに接続された入力チャンバー43に導く。入力チャンバーの圧力はバルブ閉成部材27に作用し、バルブ部材23はある意味では通路を閉成する。
通路の他側は、バルブブロック31に設けられ横断チャンネル46に接続された出力チャンバー45に導く。チャンネル46は、次いで、ポンプ7の吸引側に接続されている。電磁気的作動力と、パイロットバルブのオリフィス断面積と、スプリング35とは互いに一致しているので、入力チャンバー42に存在する最初の圧力によって、バルブは、両方の通路が開成された開成位置か、パイロットバルブのみが開成された半開スロットル位置かの何れかに適している。十分な最初の圧力可能性が入力チャンバーにまだ存在しないような充填フェーズの開始において切り換えバルブが作動された場合、バルブは2段階で開成する。これは、最初にパイロットバルブが開成し、入力チャンバーと出力チャンバーとの間にある程度の圧力バランスが既に生じているということを意味する。次いで、バルブ部材33が侵入することにより、磁気アーマチュア36の更なる上昇に際し、から動きクラッチ24のから行程H2が克服された後、メインバルブは開成するので、バルブの全断面積が利用可能となる。
しかしながら、もし、切り換えスイッチの切り換えが後で起きると、すなわち、充填フェーズが完成されブレーキシステムが実際の制御に通過すると、パイロットバルブは開成されるが、しかし、十分な最初の圧力が入力チャンバー43に存在するので、メインバルブは閉成されたままに維持される。
圧力流体流が、現在開成しているパイロットバルブのオリフィスを通って平均的に一定に戻しポンプへ流れるので、入力チャンバー43の高圧と出力チャンバー45の低圧との圧力勾配は、このオリフィスによって生成される。圧力勾配はバルブ部材23の実効直径に作用し、かなり大きな閉成力が適用され、電磁気的作動力は最早閉成力を克服することはできない。このように、圧力下で操作された場合、切り換えバルブ7は絞られた切り換え位置に維持される。
この絞り配置は、戻しポンプの上流の圧力流体柱の減衰に影響するが、これは、ピストンポンプとして設計された戻しポンプ7の吸引バルブの開成と閉成とに起因する。騒音の発生は同時に最小となる。
バルブの特性の結果は、バルブが、最初の圧力下で開成位置から絞った位置に直接移動できないことである。むしろ、バルブは、その後再開成されるために最初閉成されていて、この切り換え操作においてその絞られた位置に適するために移動される方が可能である(既に上記で説明したように)。そのために、対応する切り換えシーケンスは、切り換えバルブ9が充填フェーズにおいて完全に開成され、制御フェーズにおいて絞られるような、これらのケースにおいてトリガーされる制御回路に設けられねばならない。
参照符号の一覧:
1. ブレーキ圧発生器
2. ブースタ
3. マスターブレーキシリンダ
4. 供給リザーバ
6. ペダル
7. 戻しポンプ
9. 切り換えバルブ
10. 分離バルブ
11. 入力バルブ
12. 出力バルブ
13. 低圧アキュムレータ
14. 接続ライン
15. 入力バルブ
16. 出力バルブ
17. 車輪ブレーキ
18. 車輪ブレーキ
21. 交差部
22. 圧力制限バルブ
23. バルブ部材
24. から動きクラッチ
27. バルブ閉成部材
31. バルブブロック
32. バルブハウジング
33. スリーブ
34. 磁芯
36. 磁気アーマチュア
37. 作動タペット
41. 通路
42. 通路
43. 入力チャンバー
44. 横断チャンネル
45. 出力チャンバー
46. 横断チャンネル

Claims (7)

  1. 車両の運転者によって操作可能なブレーキ圧発生器(1)と、これに接続された車輪ブレーキ(17、18)と車輪ブレーキの圧力が予め定めた制御アルゴリズムに従って調整される圧力調整バルブ(11、12、15、16)とを有する少なくとも1つのブレーキ回路と、を含む液圧式車両ブレーキシステムであって、
    前記液圧式車両ブレーキシステムは、
    車輪ブレーキ圧の調節用に前記ブレーキ回路から除去された圧力流体を釣り合わせるためにブレーキ回路へ圧力流体を供給するポンプ(7)と、
    前記ブレーキ圧発生器(1)と接続されたブレーキ回路との間の分離バルブ(11)と、
    独自力ブレーキ操作を達成するために、充填フェーズと制御フェーズの間に、圧力流体をポンプの吸引側へ供給するために、切り換えバルブ(9)を介してポンプ(7)の吸引側に接続された加圧側の出力部を有する予備充填圧発生器(2、8)と、
    および、感知信号を評価しポンプとバルブ用の切り換え信号を供給するための制御装置とを備え、
    前記切り換えバルブ(9)は、閉成位置、開成位置、およびスロットル位置の3つの切り換え位置を有し、前記制御装置は、独自力ブレーキ操作において前記切り換えバルブ(9)が制御フェーズのスロットル位置に適合するように形成されていて、また、前記制御装置は、充填フェーズにおいて、前記切り換えバルブ(9)をその開成位置に適合させる少なくとも1つの制御アルゴリズムを有することを特徴とする液圧式車両ブレーキシステム。
  2. 前記制御装置は、充填フェーズにおいて達成される最初のブレーキ圧を決定し、決定された最初のブレーキ圧が予備充填圧発生器によって供給された圧力よりも低い場合、前記切り換えバルブ(9)を充填フェーズにおいてその閉成位置に維持する決定回路を有することを特徴とする請求項1記載のブレーキシステム。
  3. 前記切り換えバルブ(9)は双安定バルブとして形成されており、ソレノイドの作動力が変更無しで維持された状態で、前記双安定バルブは、横断チャンネル(44)経由で付与された、仕様の入力圧に従ってスロットル位置または開成位置に切り換え可能であり、
    もし、入力チャンバー(43)内の入力圧が、バルブ部材(23)をバルブシート(バルブ通路42)に維持するのに充分に高い場合には、ソレノイドの所定の作動力が付与されると、前記切り換えバルブ(9)はスロットル位置に切り換わり、
    他方、入力チャンバー(43)内の仕様の入力圧が、変更無しで維持された状態のソレノイドの作動力よりも低い場合には、空動きクラッチ(24)がバルブ部材(23)をバルブシートから持ち上げるので、前記切り換えバルブ(9)は開成位置に切り換わる、
    ことを特徴とする請求項1または2記載の車両ブレーキシステム。
  4. 前記切り換えバルブ(9)は、パイロットバルブとメインバルブの2つの平行に接続されたバルブ(41、42)を有し、一方のバルブのバルブ座は、他方のバルブのバルブ閉成部材に設けられていて、両方のバルブ閉成部材は、単一の作動タペット(37)によって操作可能であることを特徴とする請求項3記載の車両ブレーキシステム。
  5. 前記メインバルブのバルブ閉成部材(23)は、前記空動きクラッチ(24)を介して作動タペット(37)に結合されていることを特徴とする請求項4記載の車両ブレーキシステム。
  6. 前記切り換えバルブ(9)が、消磁された状態で閉成され、及びメインバルブのバルブ閉成部材(23)がバルブの入力チャンバー(43)に隣接した液圧が付与可能な実効面を有しており、規定された圧力差がバルブ閉成部材(23)に作用する場合、バルブ閉成部材(23)を成位置に切り換えるために必要な前記切り換えバルブの磁気力はメインバルブ(23)を切り換えるのには十分でないことを特徴とする請求項5記載の車両ブレーキシステム。
  7. 前記制御装置は、バルブを充填フェーズの開成位置から制御フェーズのスロットル位置へ切り換えるために切り換えシーケンス信号を発生し、前記切り換えバルブ(9)の電磁気的作動は、前記切り換えバルブ(9)を閉成するために最初消勢されていること、及び、その後、最初の圧力が入力チャンバーに存在する場合に、前記切り換えバルブ(9)がスロットル位置に適合するために移動するように切り換え信号が発生すること、を特徴とする請求項1ないし6いずれか1項記載のブレーキシステム。
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