JP4563801B2 - ブレーキバイワイヤアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、自動車のブレーキシステムを作動するブレーキバイワイヤアクチュエータに関し、このブレーキバイワイヤアクチュエータは、ブレーキペダルで作動可能なシミュレータを備え、作動センサの信号が、この信号に応じて圧力源を制御する電子制御ユニットに送られ、この圧力源の出力が制動力用分配装置に接続されてホイールブレーキを作動させ、更に、フォールバックモードで自動車ドライバの強い力でブレーキを作動可能とする手段を備える。

一般的なブレーキ作動装置が、電子液圧ブレーキシステム（electrohydraulic brake system (EHB)）に既に開示されている。この装置は、マスターシリンダをブレーキシステムから液圧的に分離する電磁分離弁を設けることにより、ブレーキペダルをブレーキシステムの液圧反作用力から液圧的に分離することに基づくものである。ホイールブレーキ内の制動圧は、電子的に（バイワイヤ（by-wire））制御され、例えばペダル移動センサとして形成される作動センサの信号が電子制御ユニットに送られ、データを処理した後、ソレノイド弁を有する電磁作動される液圧ユニット（ＨＣＵ）に送られ、したがって、好適な量の制動圧が、ソレノイド弁を有する電気液圧作動する液圧ユニット（ＨＣＵ）に送られ、これにより、圧力源を使用することにより、ＨＣＵの出力信号に応じて、好適な量の制動圧が各々あるいは全ての車輪に作用する。車両のオペレータは、シミュレータの反作用力のみを感得する。

また、欠陥に起因する無励磁状態でもブレーキシステムの操作を可能とするため、無励磁であるから、いわゆる液圧フォールバックモード（fallback mode）が用いられ、複雑な安全観念を使用することにより、ブレーキ作動が確保される。この配置では、センサ信号を評価する種々のプロセスで、ブレーキアシストシステム、走行安定制御（driving stability control (ESP)）等の所定の機能を部分的に不作動とし、最終的には、ドライバの強力なパワーによる作動を可能とし、これは、バイワイヤモードはシミュレータ機能と共に、分離され、タンデムマスターシリンダがホイールブレーキに液圧的に接続されるためである。フォールバックモードの同様な設計が不可欠なものと考えられている。

しかし、車両技術の最近の開発は、車両の運動エネルギの変換を可能として、主パワー源に供給する発電機に重ね合わせることにより、電気エネルギを減少させる再生制動方法が考慮されている。この配置では、例えばいわゆるスタータ−発電機結合体（ＩＳＡＤ−Integrated Starter Alternator Damper)、ホイールハブドライバ等の手段により実現することができ、これにより、発電機の作動は、少なくとも所定の範囲で、制動機能をなす。この配置は、フォールバックモードに対する安全の観念を更に発展させることを要し、これは、特に発電機作動などの再生制動機能は、例えばホイールブレーキ回路の漏洩あるいは電気液圧式車両ブレーキシステムの電気機能が部分的に故障した場合でも利用することができるためである。

従来のブレーキシステムは、空動距離がないかあるいは感知できる程度の空動距離がないように形成される。これは、車両のオペレータに、一般的に望ましいものである直接かつ瞬時の制動効果を適用し易くする感覚を与える。この動作は、ブレーキバイワイヤシステムのバイワイヤモードで達成し易いものであるが、しかし、いわゆる機械的あるいは液圧的なフォールバックモードで、グリップ状態に連結された機械的なものに変更する場合は容易ではない。

本発明の目的は、種々の、特に再生ブレーキシステムに実装するのに適し、バイワイヤモードおよび機械的／液圧的ファールバックモードで良好な作動特性を示す改善されたバイワイヤアクチュエータを開示することにある。

本発明によると、ブレーキペダルあるいはブレーキペダルに関節結合された部材などの作動部材と、力の流れの下流側に接続される第２作動部材との間に、バイワイヤモードで、自動車ブレーキシステムの力の反作用からブレーキペダルを機械的に分離するために、空動距離（ａ）が設けられる。したがって、作動部材は分割された構造を有し、２つの部材が距離（ａ）で互いに離隔し、したがって、力の流れが遮断される。主請求項に示す特徴の組合わせは、バイワイヤモード（by-wire mode）で、ブレーキペダルを次の作動部材から機械的に分離するための前提条件を形成し、同時に、フォールバックモード（非バイワイヤモード）で直結状態（through grip）とすることを可能とする。

本発明は、制限されない機能性と、極めて簡単なブレーキバイワイヤ（brake-by-wire）アクチュエータを可能とする。単に、空動距離（ａ）は、ホイールブレーキに制動圧が形成される前に液圧／機械的フォールバックモードに達するまでに、克服することが必要とされる。より詳細には、ブレーキペダルを機械的に分離するために、十分な距離（ａ）が常に与えられることが、バイワイヤモードで確保される。

ドライバの強力なパワーで作動されるフォールバックモードが起動したときの作動感覚を更に改善するために、本発明では、バイワイヤモードから離れた後、強力なパワーで作動されるブレーキ作動の開始時に、自動的に空動距離を減少するための手段が設けられる。この手段は、例えば電気、電磁、液圧、空圧あるいは爆発力（pyrotechnical）アクチュエータで作動してもよく、このアクチュエータは、信号が変化したとき、あるいは、励磁されていないときに、空動距離を減少するために自動的に閉位置を占める。距離（ａ）は、アクチュエータの閉位置でいわば減少されあるいは架橋される。したがって、空動距離（ａ）を克服する必要はなくなり、フォールバックモードであっても、直接ブレーキ感覚を与える。更に、バイワイヤモードにおける距離（ａ）により、車両オペレータすなわちドライバに対する直接的な力の反作用を伝えることなく、外部から作動される状態も可能である。上述の状態を形成することは、シミュレータ用に確保される。

本発明の第１構造的実施形態によると、上記手段は、２つの作動部材間のクラッチとして設けられる。このクラッチは、ブロック状ボディを作動部材として備え、この作動部材は例えばウェッジ状形状を有し、スライダとして形成され、形状的に嵌合（form-fit）した態様で、作動部材間の空動距離（ａ）内に移動可能であり、これにより、空動距離を架橋する。更に、このクラッチは、ブロック状ボディに弾力的に予負荷を与えるばねと、ブロック状ボディを開位置に戻しあるいは元の位置を保持させるソレノイドとを備えることもできる。非励磁状態では、クラッチは自動的に閉位置を占め、これは、ばねが用いられて力の流れを形成するからである。

好ましくは、クラッチが設けられ、このクラッチは、作動が必要なときに、次の作動部材に対してこの作動部材に対して直接的にその位置にブレーキペダルを機械的に連結し、この連結は、特に、ブースタが故障したときに、作動部材に対してブレーキペダルを機械的に連結する命令で行われる。ブレーキペダルの作動ポイントは、その長手方向において、作動部材の作動ポイントに近づかない。代わりに、ブレーキペダルは、作動部材がそのときに配置されるポイントで直接キャッチされる。これは、例えば、上述のウェッジの爪が半径方向に移動することにより行われ、この爪は２つの作動部材をそのときに占めるポイントで相互連結する。

クラッチの好ましい実施形態では、ブレーキペダルが、作動部材としてその長手方向において回転可能に装着されたクラッチシャフトに連結され、このクラッチシャフトは、次の作動部材に対してその回転位置にしたがって、次の作動部材に対する作動方向において長手方向に移動可能であるか、あるいは、軸方向に移動不能となるように係合される。この配置では、クラッチシャフトと作動部材とは、その長手方向に直列状に配置された突起を有し、作動部材に対するクラッチシャフトの第１回転位置では、これらのクラッチシャフトの突起と作動部材とは係合を解除され、第２回転位置では、クラッチシャフトの少なくとも１つの突起が作動部材の突起に係合する。上述の特徴は、簡単な回転により、極めて僅かの時間にわたって、フォールバックモードのために、離隔した作動部材間の力の流れをブロックあるいは解除可能とする。

突起の複数の列が、作動部材（クラッチシャフト）の周部に沿って所定の角度離隔して設けられたときに、特に、コンパクトな構造で、大きな力を伝達することが可能である。

本発明の他の好ましい実施形態では、クラッチシャフトは、次の作動部材の側に開口する長手方向孔を設けられる。この作動部材の一端は、この孔内に突出し、作動部材のこの端部の周面およびクラッチシャフトの長手方向孔の周面とが、これらの突起を支える。

クラッチは、第1端部がクラッチのハウジングで支えられ、第２端部が伝達部材で支えられるばねを有し、前記の伝達部材は、その長手方向で枢動可能に装着されたクラッチシャフトに接続可能であり、このクラッチシャフトは、伝達部材に対するその回転位置に応じて伝達部材に対して長手方向に移動可能であるか、あるいは、突起により軸方向に伝達部材に係合される。

クラッチシャフトは、少なくとも1つの第1回転位置で、作動部材に係合しかつ伝達部材から分離され、少なくとも1つの第２回転位置で、作動部材から分離され、伝達部材と係合する。

特に簡単な機械的クラッチが次の作動部材とブレーキペダルとの間に設けられ、ブレーキペダルは、長手方向に枢動可能に装着されたクラッチに接続され、作動部材に対してその回転位置にしたがって作動部材に対して長手方向に摺動可能、あるいは、軸方向において作動部材に係合する。したがって、連結部材の半径方向あるいは軸方向の移動は生じないが、しかし、回転は、機械的な観点からより容易に実現する。

機械的な連結は、作動部材とブレーキペダルとの互いに占める位置に係らず、回転により生じる。直接的な解決が、本発明の好適な改善により可能となり、これは、クラッチシャフトと作動部材との双方が、直列状に配置された突起をそのが長手方向に沿って設けられ、作動部材に対するクラッチシャフトの第１回転位置で、クラッチシャフトと作動部材との突起が分離され、一方、クラッチシャフトの少なくとも１つの突起が、第２回転位置における作動部材の突起と係合するためである。

ブレーキペダルと作動部材との間で長手方向に伝達される力を増大するため、複数の突起の列が、作動部材とクラッチシャフトとの周部にわたって所定の角度に離隔して割り当てられている。

クラッチシャフトは、ブレーキペダルから作動部材に力を伝達するために使用される。芯だしを行うため、本発明の改善例によると、クラッチシャフトに、作動部材の側に開く長手方向孔が設けられ、この中に、作動部材の一端が突出し、更に、作動部材の端部の周面と、クラッチシャフトの長手方向孔の周面とが突起を支える。作動部材およびクラッチシャフトが、互いに芯だしされ、長手方向に摺動可能な態様で案内される。

マスターシリンダあるいは次の（subsequent）作動部材のブレーキペダル上の反作用力は、ホイールブレーキがバイワイヤモードで電気的に作動されるため、消失する。この力を生じさせるため、例えばばねあるいはモータなどの好適な態様で作動方向に対して反対方向にブレーキペダルに作用する、例えばばねあるいはモータである対応する力発生装置（シミュレータ、力フィードバックペダル）が使用される。好ましくは、クラッチに、第１端部をクラッチのハウジングに支えられ、第２端部を伝達部材に支えられた圧縮ばねが設けられ、この伝達部材がその長手方向に枢動可能に装着されたクラッチシャフトに接続可能であり、このクラッチシャフトは、伝達部材に対してその回転位置にしたがって伝達部材に対して長手方向に移動可能、あるいは、軸方向に伝達部材と係合される。

本発明の好ましい改善例では、ブレーキペダルがマスターシリンダおよび力発生装置（圧縮ばね）に抗して作用しなければならないことを防止するため、クラッチシャフトは、少なくとも１つの第１回転位置で、作動部材と係合しかつ伝達部材から係合解除され、少なくとも１つの第２回転位置で、作動部材から係合解除されかつ伝達部材と係合する。したがって、ブレーキペダルに接続されたクラッチシャフトは、通常の場合に、圧縮ばねにのみ作用し、あるいは、フォールバックモードで作動部材にのみ作用する。

最も異なる装置が、圧力源として主に用いることができる。例えば、少なくとも１つの液圧ポンプを有する液圧ブースタを設けることができ、この液圧ブースタはバイワイヤモードで電気信号により作動することができる。フォールバックモードでは、ホイールブレーキは強力なパワーにしたがって作動され、マスターシリンダにより、液圧作動される。主として慣性で作用するポンプがパルス状の圧力で出力するのを許容するため、ポンプは高圧アキュムレータを充填する。

他の実施形態によると、圧力源は、空圧ブースタと液圧ポンプとを有し、このポンプは空圧ブースタが故障したときあるいは増圧が不十分のときに作動される。更に、いわゆるアクティブすなわち独立して作動可能であることを意味する空圧ブースタを、圧力源として設けることができ、この空圧ブースタは、バイワイヤモードで電気信号で作動可能であり、フォールバックモードで作動部材により機械的に作動可能である。

更に、増圧を目的として、電動作動可能なマスターシリンダを配置することが可能である。

以下の利点は、全てのタイプのブースタ構造にも適用され、例として、空圧ブレーキブースタの例により、説明する。電気機械的に作動されるシミュレータと空圧ブースタとの組合わせの利点は、ブースタの作動部材の位置がブースタのダイヤフラム板の位置にしたがい、ブレーキペダルの位置したがって作動センサの出力信号の位置にしたがって所要の方法によるプログラムにより固定することができる利点がある。より詳細には、空動距離（ａ）は、センサで検出した周部状態にしたがって予め規定した値に調節することができる。

上述のように、ブレーキペダルの個々の位置は、次の作動部材の関係する位置、したがって、特に空圧ブースタのダイヤフラム板の位置に関連させることができる。この結果、ブレーキペダルの移動距離を短くすることができ、空動距離を必要な範囲で最小とすることができる。反対に、ダイヤフラム板、したがってブースタの作動部材の十分な移動を、そのゼロ位置から脱したブレーキペダル側の作動部材の僅かな動きにのみ関連させることができる。より詳細には、十分な距離（ａ）は、どの場合にも形成される。

本発明のアクチュエータは、負圧ブレーキブースタ（ＯＨＶＢ）を使用することにより、液圧ブレーキシステムをいわゆる最適化する手段により達成可能な機能も、可能とする。このＯＨＶＢシステムでは、不十分な負圧ブレーキブースタの機能が、他の手段で補償される。例えば、好適なセンサを使用して、空圧ブースタの圧力チャンバ内の差圧、更に、空圧ブースタによりブレーキシステムに発生される液圧制動圧を測定し、ドライバの要請と比較することができる。このドライバの要請は、例えばブレーキペダルの作動位置から導く（tapped）ことができる。しかし、測定した制動圧がドライバの要請とかなりの程度相違する場合は、液圧ポンプあるいは他の部材を作動して、その圧力差が確実に補償される。

負圧ブレーキブースタ、マスターシリンダあるいはその後の分配装置に、例えばマスターシリンダ内の圧力センサ等の好適な圧力センサを設けた場合は、同様に、システム圧を設定し、ＯＨＢＶ機能が可能となる。センサは、負圧ブレーキブースタに対して用いることができ、例えばダイアフラム板の移動を移動センサで測定し、あるいは、圧力センサを採用することにより、ブースタの弾性反作用部材（リアクション板）の圧力を測定することができる。移動センサの信号により、ブレーキアシスト機能（ＢＡ）を可能とするために使用することができる。

シミュレータによりブレーキペダル上に作用する反作用効果が、ブースタの増圧作用にしたがうプログラミングあるいはマスターシリンダの出力圧によってオプションとして調節可能なことが好ましい。したがって、例えば、過度に低圧でのポンプの始動、あるいは、ブレーキペダルに作用する反作用力を増大するシミュレータにより公証値（nominal value）に達しない場合、ドライバに信号を送ることができる（例えば、より大きな戻し力により）。もちろん、補助増圧手段のみを接続し、ドライバに警告しないようにフィードバックなしで行うこともできる。

もちろん、力による戻しに代えて、例えば光による警報、あるいは対応する表示部材を用いることによる聴覚信号などの他の表示も可能である。

ブレーキペダルの位置にしたがう所要のブースタ出力をプログラムすることが可能であることは、ブレーキペダル感覚あるいは全増圧作用（例えば負圧ブレーキブースタ効果および追加増圧作用との合計）にも、必要に応じて適用することができる。したがって、例えば、増圧比（出力と入力との間の比）の調節（dosing）をより容易にする意味において、低制動力をより低く保持することができ、一方、高増圧比は、平均制動力から選択でき、これにより、ブレーキブースタの最大増圧ポイントまで（飽和（saturation））の遷移部を滑らかに減少し、圧力調節における急激な変化の問題を避けることができる。

本発明の特に大きな利点は、アクティブ（active）ブレーキブースタの電気作動信号が故障したとき、特に、ブレーキ作動装置のエネルギ供給に故障が発生したときに、電子装置の故障時に代替のフォールバックモードを設けたことにより、ブースタを直接、機械的に作動することができることである。この場合、空圧ブースタは従来の空圧ブースタと同様に作動し、一方、マスターシリンダ内の液圧増圧比は液圧ブースタに作用する。

更に、利用可能なセンサにしたがってフォールバックモードの等級付けを設けることができる。例えば、２つのブレーキ回路一方が故障した場合に、より高圧の制動圧を正常なブレーキ回路に供給するように増圧を設定することができる。車両が駆動安定性の限度範囲にあるときは、アンチロックシステム（ＡＢＳ）あるいは電子安定プログラム（ＥＳＰ）を使用することが推奨される。有益な点は、ブレーキ回路の故障で、上述の表示部材により、ドライバに対して警報が作動されることである。

本発明のブレーキ作動装置は、ＥＳＰ機能に対しても極めて好適な態様で採用することができる。ＥＳＰ機能は、駆動安定性に危険となるスピードに基づくもので、要請（request）無しに各車輪を制動する必要があり、特に選定されたホイールブレーキにおける迅速な圧力パルスが重要である。この事実は、特に空圧的に作動するブースタ、液圧ブースタあるいは接続された他の適宜の手段等の別個のブースタが接続されているため、本発明により防護されている。条件は、必要に応じて制動作用による介入またはエンジンによる介入で減速されるトラクションスリップコントロール(ＴＣＳ)にほぼ相当する。

更に、本発明のブレーキ作動装置は、例えばＡＢＳ、ＥＳＰ、自動速度制御（Intelligent Cruise Control (ＩＣＣ)）、ＴＣＳ等のブレーキペダルレバーの位置とは無関係に発生する他のパラメータ、および、車両の走行条件あるいは上り坂で発進するとき等のドライバからの要請で引き起こされる他の信号にしたがっても、ブースタを作動することができる。

アクティブ負圧ブースタを使用する際、本発明によれば高圧アキュムレータは必要なく、ブレーキシステムを低コストでかつコンパクトな構造に製造することができる。センサ信号が中央制御ユニットに送られ、センサの要求事項は一般的に低い。上述の機能のほとんどについて、ドライバの要請を検出するために、ブレーキペダルに設けられた1つの移動あるいは回転角センサと、ダイヤフラム板の位置およびその変位（deviation）を検出し、ブースタを制御するため、あるいは、ＯＨＢＶケース（case）を検出するための上述の移動センサ（travel sensor）と、安全設備（safety provisions）とＯＨＢＶモードを考慮しつつ、ブレーキシステム内の実際の値を測定し、ドライバの要請に対する実際の値の変位を検出するための少なくとも1つのブレーキ回路内の1つの液圧圧力センサとを使用するだけで十分である。いわゆる力フィードバック（force-feedback）ペダルを使用する場合は、回転角センサあるいは移動センサを力フィードバックアクチュエータ（反作用力発生装置）に設けることができ、これにより、ペダル領域内に、全体として、２つの回転角センサと移動センサとが設けられ、これらの信号を中央制御ユニットに送られる。

空圧ブレーキブースタには、更に、空気圧力センサ、あるいは、空気圧力あるいは空圧チャンバ間の差圧を検出する差圧センサを配置してもよい。

全センサのデータに基づいて、電子制御ユニットは、空気の混入、又は、ブレーキ回路あるいはブレーキシステムの等の欠陥を検出すると、特にフォールバックモード等の好適な対抗策を開始する。

更に、上述のセンサ装置は、ブースタの最大増圧ポイント、あるいは、負圧チャンバ内の不十分な真空圧を検出し、更に増圧するために、電子ユニットにより液圧ポンプを始動する。

主請求項との関係にしたがって、本発明はブレーキペダルを機械的に分離可能なことを説明してきた。本発明は、フォールバックモードでブレーキペダルにより機械的に作動されるだけでなく、バイワイヤモードにおける電気作動センサ信号によってもブースタを作動することを前提とするため、作動部材がブレーキペダルの機械的な作用点の前方に所定距離（ａ）移動する態様で、電気信号の好適な増幅によりブースタを作動することが、対応するプログラミングにより、常に可能である。これが発生すると、作動センサ信号はブレーキペダルの位置にしたがい、したがって、ブレーキペダルの限定された移動も、所定量分ブースタを作動させ、これにより、その作動部材を対応する移動距離だけ随伴させる。この移動は、所定距離（ａ）が常に、作動部材におけるブレーキペダルの機械的な作用点と、作動部材自体との間に常に残るように選定され、これにより、ブレーキペダルと作動部材との間が機械的に分離されることになる。

例えば、ブースタへのエネルギ供給あるいはブースタ自体の作動のモードが阻害された場合、空動距離が架橋（bridge）され、ブレーキペダルは、少なくとも間接的に、機械的に作動される。これは、この場合に、ドライバがブレーキを作動することができるとしても、ブースタの増圧力が作用しないことを意味する。この状態は、ブレーキ作動装置がブースタの電子作動（バイワイヤ）から、上述の緊急状況に直接、機械的／液圧的な作動に後退する（fall back）ことから、フォールバックモードと称される。

上述のブレーキシステムは、概略的には、全てのホイールブレーキに関して、電気液圧原理に基づいている。

しかし、明らかなように、本発明は、いわゆるハイブリッドシステムの特に好適な態様に採用することができ、例えば、一対の液圧ホイールブレーキが前車軸側に設けられ、後車軸側に一対の電気機械式アクチュエータが設けられる。この型式のシステムは、１２（１４）ボルトの主電源の構造に基づいても形成する（device）ことができ、フォールバックモードで電流を喪失したときでも、前車軸側の液圧ホイールブレーキを直接作動することができる利点がある。

本発明の１つの実施形態について添付図面を参照して以下に説明する。

図１を参照すると、ブレーキ作動装置は、シミュレータ２を設けられたブレーキペダル１を備える。シミュレータ２は、少なくとも1つで、好ましくは２つの冗長作動センサ３を有し、これらのセンサの出力信号は電子制御ユニット４（ＥＣＵ）に送られる。ブレーキペダル1は、空圧ブースタ6の作動部材５にょり、ブースタ6に機械的に連結することができる。この型式の接続は、ブレーキペダル１および作動部材５によりアナログ的な態様で機械的作動されるため、従来技術における空圧ブースタ６の通常のものである。電子ユニット４が故障した場合、本発明のブレーキ作動装置ではこのような作動も可能であり、信頼できるフォールバックモードを提供する。ブースタ６は、作動部材５に加え、接続部７により、電子回路４の出力信号により電気的に作動することもできる。これは、作動部材５で捕捉し、接続部7により電流信号を供給される磁気ドライブ８により行われる。

ブレーキ作動装置の分配装置１０は、リザーバ１２を有するマスターシリンダ１１と、場合によってはポンプあるいはポンプモータ１４を設けられた弁接続回路（diagram）１３とを備える。ホイールブレーキ16は、弁接続回路１３の出力によって作動される。ブースタ６は、移動センサ１７を有し、マスターシリンダ１１は圧力センサ１８をその出力端に有する。

シミュレータ２は機械的に形成され、例えばばねを有する。更に、シミュレータを電気的に作動し、ブレーキペダル１に所要の反作用力を作用させるために使用するモータ１９を設けることにより、特性曲線を簡単に変更させることができる。これにより、ブレーキペダル１が（バイワイヤモードで）機械的にブレーキシステムから分離されていても、ドライバは通常の態様で、力に応じて制動作用を調整（dose）することができる。

図２は、ブースタ６あるいは入力部材５からのブレーキペダル１の機械的な分離を示し、これはバイワイヤモードで望ましいものである。ブレーキペダル１がこの状態で作動されたときに、作動センサ３がブレーキペダル１の角度位置を示す信号を電子ユニット４に出力する。電子コントローラ４に記憶された対応するプログラムが使用され、作動センサの出力信号に応じて磁気ドライブ８が作動される。これは、通常のブースタ６のブレーキペダル１による作用と同様に、作動部材５における規定された機械的な入力に対応する。記憶されたプログラムは、電磁ドライブ８により、幅広い限度（limits）内でブレーキペダル１の動きに対して作動部材５の対応する動きを割り当てることを可能とする。この動きは、作動部材５がブレーキペダルから十分に小さな距離（ａ）を維持し、したがって、作動部材はブレーキペダル１から機械的に分離されるように、設定される。

ブースタ６のダイヤフラム板２９が実際に移動する距離は、移動センサ１７により測定することができ、これにより、ブースタ６を所要の値となるように制御することができる。この測定された距離が、例えば故障あるいはブレーキシステムの欠陥により、十分な程度、電子ユニット４で予め定められた距離から常に異なる場合は、ブレーキシステムにおける好適なプロセスを始動するエラー信号のレポートが形成される。圧力センサ１８は、対応する態様でマスターシリンダ１１の出力に作用する。

本発明の作動モードについて、以下に簡単に説明する。ブレーキペダルシミュレーション力を発生する電気機械制御部材は、好適なセンサ装置３によりドライバの要求を検出し、これをＥＣＵ４に伝達すると、このＥＣＵは独立して作動可能なブースタ６を作動する。ブースタ６は、ブレーキペダル１よりも早くマスターシリンダ１１の方向に移動し、したがって、シミュレータ２は、モータ１９により、ドライバのペダル踏力に対抗する力を発生し、ドライバは「ブレーキバイワイヤ」システムと同様に、通常の条件下で分離される。入力の特性および遅れ状態は、相互に係りなく、自由にプログラムを作成してもよい。ＥＣＵ４あるいはシミュレータ２が故障すると、このシステムは、通常のブレーキシステムと同様に作動することができる。

図３および図４による本発明の改善例は、同時シミュレータ機能（simultaneous simulator function）を有するクラッチ２０を示し、作動部材５は電気的および機械的に作動可能なブースタ６を操作し、あるいはマスターシリンダ１１あるいはタンデム型マスターシリンダを作動することができる。作動部材５はその位置を、作動センサの信号に基づくＥＣＵ４の制御信号によって、変更可能なことが重要である。これは、例えば、ブースタ６が作動センサの信号により作動され、あるいはマスターシリンダ１１が液圧ポンプの増圧で作動され、このポンプがＥＣＵ４で作動されるときに、発生する。したがって、作動部材５の位置は作動センサの出力信号による。そして、作動センサの出力信号は、ブレーキペダル１の位置にしたがう。このために必要な移動センサは、図３には示してない。

図３に示すクラッチは、選択に応じてブレーキペダル１を作動部材５に機械的に連結し、あるいはこの連結を解除することができ、バイワイヤモードの後、ドライバの力によるブレーキ作動が開始したときに、空動距離（ａ）を自動的に減少する手段３８を形成する。機械的な連結に移行する際、作動部材５とクラッチ２０のクラッチシャフト２１とは、機械的な連結のためのコマンドが与えられたときに占める互いの軸方向位置で相互連結されるのが重要である。このため、作動部材５の端部の周面３５に連続的に配列された突起２３の列２２を設けられ、これに対応する突起３０の列３１がクラッチシャフト２１の長手方向孔２５の周面に設けられている。これらの列２２，３１は、一定の周方向間隔で周面２４および入力部材５の端部に均等に分散している。突起２３，３０の距離は、作動部材５とクラッチシャフト２１との対応する回転位置で上述の部材の突起２３，３０が前後に配置するように定められている。この場合、作動部材５とクラッチシャフト２１との突起２３，３０にアンダーカットを設けてあり、これらの２つの部材が互いに軸方向に連結される。作動部材５と連結クラッチ２１とがこの位置から好適な角度範囲にわたって回転されると、クラッチシャフト２１の突起３０が、列２２間に配置されかつ突起２３の欠けている作動部材５の領域に配置され、これにより、２つの部材は、長手方向のこの位置では互いに連結されない。

通常作動で、作動部材５がクラッチシャフト２１から連結解除されると、作動部材５の端部とクラッチシャフト２１の対応する当接面との間に距離（ａ）が形成される。通常作動では、従来と同様に、ブレーキペダル１に反作用力が作用するのが望ましい。これは、クラッチシャフト２１がスリーブとして形成された伝達部材２６に連結されることにより、実行される。したがって、作動部材５がクラッチシャフト２１から分離されたときに、回転位置でクラッチシャフト２１と伝達部材２６との間が連結されるのが確保される。プッシュロッドとクラッチシャフトとを参照して上述したように、連結は、クラッチシャフト２１の外面と伝達部材２６の内面との好適な突起３３，３４によって行うことができる。クラッチシャフト２１が長手方向において伝達部材２６に機械的に連結されると、伝達部材２６のカラー２７が、クラッチ２０のハウジング３２に支えられたばね２８に作用し、これにより、所要のシミュレータ力が形成される。

ブレーキシステム内でフォールバックモードが調整されると、クラッチシャフト２１が入力部材５に対して所定量回転され、これにより、クラッチシャフト２１は作動部材５に連結され、伝達部材２６から分離される。突起２３，３０は好適な入口側面取り部を設けられ、突起２３，３０は、（これらの部材が長手方向の相対位置がどのようなものであっても）互いに対応する面を前後に重なり（cross）、したがって、互いに背部が噛合う（backgrip）。このようにして、クラッチシャフト２１は、作動部材５の機械的に捕捉する前に距離（ａ）を移動する必要のないことが確保される。これは、距離（ａ）の大きさの空動距離を避けるものである。

図３，４による改善例の作動モードについて以下に簡単に説明する。クラッチ２０が通常作動のとき、力の流れは、ブレーキペダル１からクラッチシャフト２１を介して伝達部材２６におよび、最後にハウジング３２に支えられたばね２８に至る。クラッチシャフト２１と伝達部材２６との間の接続（通常作動）あるいはクラッチシャフト２１と作動部材５との間の接続（フォールバックモード）は、例えばねじコード（thread cord）として形成された特別に形成された突起（shafted projection）２３，３０，３３，３４で行われる。これは、通常状態で、クラッチシャフト２１が作動部材５上を摺動し、クラッチシャフト２１が伝達部材２６に接続されることを確実にする。可動ドライブがクラッチシャフト２１を限度内で回転するために用いられる。クラッチシャフト２１が、伝達部材２６あるいはフォールバックで作動部材５のいずれかの力の流れの中にあることが、この方法により達成される。エネルギが喪失すると、クラッチシャフト２１がリセット機構により、作動部材５とクラッチシャフト２１との間の突起２３，３０が係合する態様で回転される。したがって、ブレーキペダル力がマスターシリンダ１１のブースタ６の方向に直接伝わる（pass）。これが生じると、クラッチシャフト２１と伝達部材２６との間の突起３３，３４は係合しなくなり、クラッチシャフト２１は伝達部材２６を介して摺動することができる。

この構造は、ブレーキペダル１を踏み込んだ状態でフォールバックモードに移行したときに、ブレーキペダルの移動が空動ではなく、制動作用あるいはブレーキ管路中の圧力が維持されることを確保する。ブレーキペダル１が踏み込まれたときに、ドライバ要請検出ユニットがこの動作を検出し、続いてブースタ６が作動される。この結果、作動部材５がクラッチシャフト２１から引き離され、通常の場合に、２つのシャフトは互いに接触しない。同じことがブレーキペダルを解放したときにも当てはまる。クラッチシャフト２１は、十分な速度で初期位置に移動し、クラッチシャフト２１と作動部材５との接触が防止される。螺旋ばね、弾性ばね、カップばね、板ばね、および板ばねのグループに属するカップばねのような従来のばねシステムを、ばね２８として用いることができる。この改善例の利点は、異なるブースタの解決に使用可能なモジュラ構造である。更に、従来のＥＨＢシステムとは対照的に、ブレーキペダルの空動がない。更に、この解決は、「乾式（dry）」システムに関し、乗客室に組み込み可能である。したがって、ばねにより通常作動でブレーキペダル感覚を形成するために、クラッチを一体化したシミュレータが形成され、一方、フォールバックモードでのマスターシリンダ１１に対する直結グリップ（through grip）が許容される。ねじコードに代えて、ボール列を使用し、これにより、ねじ山と同様に力の流れが生じる。

図５は、ボールねじ４３によるマスターシリンダ１１の電動作動用の解決策を示す。センサ３は、バイワイヤブレーキペダル１の移動を検知し、この信号が制御ユニット（図示しない）に送られる。ブレーキペダル１が機械的に分離されているため（距離（ａ））、ドライバは、シミュレータ２で形成された反作用力のみを感得する。制御ユニット４は、電動モータ４４を励磁させ、これによりロータを回転させ、この動きがボールねじ４３により管状スリーブ４５の軸方向移動に変換され、このようにしてマスターシリンダ１１の液圧ピストン４６（次の作動部材として）が作動される。更に、少なくとも１つの作動部材４７がブレーキペダル１に関節結合され、管状スリーブ４５内に摺動可能に配置された部材３６を有している。作動部材４７の部材３６の端部は、非作動状態かつバイワイヤモードで、次の作動部材４６（液圧ピストン）から距離（ａ）を有し、これにより、分離状態とされる。距離（ａ）は、フォールバックモードで克服され、ブレーキペダル１と２つの作動部材３７，４７を介して直接作動される。

図６，７の実施形態は、フォールバックモードで空動距離（ａ）を減少するために、ほぼ同時のクラッチ（principally concident cluth）４８を有する。このクラッチ４８は、図６では負圧ブレーキブースタ６と接続した状態で示してあるが、上述したように、特に液圧ブースタ等の異なるブースタも使用することができる。

図６によると、クラッチ４８が２つの作動部材３７，４７間に配置され、形状的に嵌合する（form-fit）態様で空動距離（ａ）を架橋するように、この距離（ａ）内に形状的に嵌合する態様に移動できるブロック状部材４０を有する。この配置は、ドアラッチに相当し（comparable）、この部材４０は、空動距離を減少する保持装置が励磁されていないことにより、フォールバックモードで、２つの作動部材３７，４７間に自動的に移動する。弾性的に予負荷を与えられたばね４１がこの接続を行うための駆動装置として設けられており、部材４０を間隙中に付勢する。図７の装置の機能は、ブースタを除いて同じである。

図７に示す液圧ブースタは、リザーバ１２から流体を吸引して高圧アキュムレータ５４に供給するモータ駆動のポンプ５３を有する。高圧アキュムレータ５４は、圧力室５５を充填して圧力を増大することができる。圧力は、リザーバの分岐路中、符号ＳＧで示す通常閉のソレノイド弁（ＮＣ）と、符号ＳＯで示す通常開のソレノイド弁（ＮＯ）により、制御される。収容流体は、高圧アキュムレータ５４からＮＣ弁のみを開くことにより、圧力チャンバ５５内に排出することができる。１つの圧力センサＤＳ１とＤＳ２のそれぞれが、ＮＣ弁の前およびＮＣ弁の後に配置され、ＤＳ１はポンプのスイッチングのためにアキュムレータの充填量をモニタし、ＤＳ２はブレーキ回路内の圧力制御を可能とする。

図８は、バイワイヤブレーキ作動システムを示し、別個の電子ユニット（５０，ＥＣＵ）で電気機械的に作動可能な後車軸用の２つの電気機械式のホイールブレーキ４９に関連した電子的に作動可能な空圧ブレーキブースター６と、前車軸用の２つの電気液圧的に作動可能なホイールブレーキ１６とを有する。前車軸の液圧ホイールブレーキ１６は、電子ユニット４（ＥＣＵ）により作動される分配装置（液圧ユニット，ＨＣＵ；１０）から供給される。前部ホイールブレーキ１６のブレーキ回路に配置された（ダイヤフラム）移動センサ１７および圧力センサ１８の信号は、ＥＣＵに送られる。更に、ＥＣＵ４は、２つの移動センサあるいは回転センサ３，５１の信号を受け、これらのセンサは、反作用力を形成するために、ブレーキペダル１およびシミュレータ（力フィードバックペダル）２に配置される。ブレーキライトスイッチ５２も同様に、その信号をＥＣＵ４に供給する。ＩＣＵ４は、ブースタ６および分配装置１０と共に、液圧ホイールブレーキ１６に必要な液圧を供給し、更に、ドライバとは独立してブレーキブースタ６を作動し、更に、シミュレータ２を作動する。

非作動状態の負圧ブレーキブースタを有するブレーキ作動装置の第１実施形態。 図１のブレーキ作動装置の作動状態の図。 空動距離を減少した状態の実施形態の図。 図３の実施形態の断面図。 空動距離を減少した状態の第２実施形態の断面図。 空動距離を減少した状態の第３実施形態を示す概略図。 空動距離を減少した状態の第３実施形態を示す概略図。 ハイブリッドブレーキシステムの実装状態の図。

符号の説明

１ ブレーキペダル
２ シミュレータ
３ 作動センサ
４ 電子ユニット
５ 入力部材
６ ブースタ
７ 接続部
８ ドライブ
９
１０ 分配装置
１１ マスターシリンダ
１２ リザーバ
１３ 弁回路
１４ ポンプモータ
１５
１６ ホイールブレーキ
１７ 移動センサ
１８ 圧力センサ
１９ モータ
２０ クラッチ
２１ クラッチシャフト
２２ 列
２３ 突起
２４ 周面
２５ 長手方向孔
２６ 伝達部材
２７ カラー
２８ ばね
２９ ダイヤフラム板
３０ 突起
３１ 列
３２ ハウジング
３３ 突起
３４ 突起
３５ 周面
３６ 部材
３７ 作動部材
３８ 手段
３９ アクチュエータ
４０ 部材
４１ ばね
４２ ソレノイド
４３ ボールねじ
４４ 電動モータ
４５ スリーブ
４６ 液圧ピストン
４７ 作動部材
４９ 電気機械式ホイールブレーキ
５０ 電子ユニット
５１ 移動センサあるいは回転センサ
５２ ブレーキライトスイッチ
５３ ポンプ
５４ 高圧アキュムレータ
５５ 圧力チャンバ
ＮＣ ソレノイド弁
ＮＯ ソレノイド弁
ＤＳ１ 圧力センサ
ＤＳ２ 圧力センサ

Claims (19)

1. ブレーキペダル（１）で作動可能で、作動センサ（３）の出力信号が、この作動センサ（３）の信号に応答して圧力源を制御する電子制御ユニット（４）に送られ、圧力源の出力が制動力用分配装置（１０）に接続されかつ車両のそれぞれのホイールブレーキ（１６）に接続されるシミュレータ（２）と、フォールバックモードでドライバの力でブレーキを作動可能とする装置とを備え、
   バイワイヤモードで、自動車のブレーキシステムの力の反動から機械的に第１作動部材（４７）を分離するために、ブレーキペダル（１）あるいはブレーキペダル（１）に関節結合される部材（３６；２１）である第１作動部材と、入力部材（５）である力の流れの下流に接続される第２作動部材（３７）との間に空動距離（ａ）が設けられる自動車のブレーキシステム作動用ブレーキバイワイヤアクチュエータであって、
   前記シミュレータ（２）は、ブレーキペダル（１）に設けられ、バイワイヤモードの後、ドライバの力によるブレーキ作動が開始したときに、空動距離（ａ）を自動的に減少する手段（３８）が設けられ、この手段（３８）は、電気、電磁、液圧あるいは空圧アクチュエータ（３９）で作動可能であり、フォールバックモードで空動距離（ａ）を減少するために自動的に閉位置を占めることを特徴とするブレーキバイワイヤアクチュエータ。
2. 前記手段（３８）は、２つの作動部材（４７，３７）間のクラッチ（２０）として設けられることを特徴とする請求項１に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
3. 前記手段（３８）は、ブロック状ボディ（４０）を備え、このブロック状ボディは、作動部材（４７，３７）間の空動距離を架橋することを特徴とする請求項２に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
4. 前記アクチュエータ（３９）は、ブロック状ボディ（４０）に弾力的に予負荷を与えるばね（４１）と、開位置でブロック状ボディ（４０）を戻しあるいは抑えるソレノイド（４２）とを備えることを特徴とする請求項２に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
5. 圧力源は、バイワイヤモードで電気信号により作動される少なくとも１つの液圧ポンプ（５３）を有する液圧ブースタを備え、フォールバックモードでの作動が、マスターシリンダ（１１）により液圧で行われることを特徴とする請求項１に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
6. ポンプ（５３）は、高圧アキュムレータ（５４）を充填することを特徴とする請求項５に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
7. 前記圧力源は、バイワイヤモードで電気信号により作動可能で、フォールバックモードで作動部材(４７，３７）により機械的に作動可能であることを特徴とする請求項１に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
8. 前記圧力源は、空圧ブースタを備え、更に、空圧ブースタ（６）が故障したとき、あるいは増圧が十分でないときに、作動される液圧ポンプ（５３）を備えることを特徴とする請求項７に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
9. 前記圧力源は、電動駆動されるマスターシリンダを有することを特徴とする請求項９に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
10. 移動センサ（１７）と、空圧ブースタ（６）内の空圧センサあるいは差圧センサと、公称値からの偏差を検出するブレーキ回路内の液圧センサ（１８）との少なくとも１つである１又は複数のセンサを備え、前記電子ユニット（４）は、検出された偏差の大きさにより、空気の混入、ブレーキシステム内の回路故障などの欠陥を検出し、フォールバックモードの好適な安全処理を開始することを特徴とする請求項５から９のいずれか１つに記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
11. 移動センサ（１７）とは圧力センサと差圧センサとの少なくとも１つが、ブースタ（６）の最大増圧ポイントを検出し、液圧ポンプ（５３）が電子ユニット（４）により指導されることを特徴とする請求項１０に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
12. 前記シミュレータ（２）は、モータ（１９）あるいはばね（２８）を有し、反作用力を形成することを特徴とする請求項１に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
13. ブレーキペダル（１）の作用点の位置は、後の作用部材（５）との関係で調節可能であることを特徴とする請求項２に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
14. ブレーキペダル（１）が、その長手方向で枢動可能に装着されたクラッチシャフト（２１）に連結され、このクラッチシャフトは、入力部材（５）に対する回転位置に応じてこの入力部材（５）に対して長手方向に移動可能であるか、あるいは、軸方向で入力部材（５）に係合することを特徴とする請求項１３に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
15. 前記クラッチシャフト（２１）と入力部材（５）とは、その長手方向に沿って直列状の列（２２，３１）として配列される突起（２３，３０）を有し、入力部材（５）に対するクラッチシャフト（２１）の第１回転位置で、これらのクラッチシャフト（２１）と入力部材（５）との突起（２３，３０）が非係合とされ、クラッチシャフト（２１）の少なくとも１つの突起（３０）が第２回転位置にあるときに、入力軸（５）の突起（２３）と係合されることを特徴とする請求項１４に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
16. 前記突起（２３，３０）の複数の列（２２，３１）が、入力部材（５）とクラッチシャフト（２１）との周部に沿って所定の周方向距離に設けられていることを特徴とする請求項１５に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
17. 前記クラッチシャフト（２１）は、入力軸（５）側に開口する長手方向孔（２５）を設けられ、入力軸（５）の一端がこの孔内に突出し、入力部材（５）およびクラッチシャフト（２１）の長手方向孔（２５）の周面が、突起（２３，３０）を支えることを特徴とする請求項１５に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
18. 前記クラッチ（２０）は、ばね（２８）を有し、この第１端部がクラッチ（２０）のハウジング（３２）で支えられ、第２端部が伝達部材（２６）で支えられ、前記伝達部材（２６）は、その長手方向において回転可能に装着されたクラッチシャフト（２１）に接続可能で、前記クラッチシャフト（２１）は、伝達部材（２６）に対する回転位置にしたがって伝達部材（２６）に対して長手方向に移動可能であり、あるいは、突起（３３，３４）により、軸方向において伝達部材（２６）に係合されることを特徴とする請求項１４に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。
19. 前記クラッチシャフト（２１）は、少なくとも１つの第１回転位置で、入力部材（５）に係合し、かつ、伝達部材（２６）から分離し、少なくとも１つの第２回転位置で、入力部材（５）から分離し、かつ、伝達部材（２６）に係合することを特徴とする請求項１８に記載のブレーキバイワイヤアクチュエータ。

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