JP5335098B2 - 自動車のためのブレーキ装置並びにブレーキ装置を制御する方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部の特徴を備えた自動車のためのブレーキ装置、並びに、請求項５の上位概念部の特徴を備えた、上述のブレーキ装置を制御する方法に関する。

本発明は、いわゆるハイブリッド車両ブレーキ装置のために設けられている。ブレーキ装置としては、液圧式の常用ブレーキシステムと、他の、例えば電気機械式の常用ブレーキシステムとを有するブレーキ装置が想定される。例えば液圧式の常用ブレーキシステムは自動車のフロントアクスルのホイールに作用し、他の常用ブレーキシステムはリアアクスルのホイールに作用する。液圧式の常用ブレーキシステムは、ブレーキ力倍力装置を備えた筋力操作可能な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に接続されている１つ又は複数の液圧式のホイールブレーキとを有している。他の常用ブレーキシステムが電気機械式である場合、この他の常用ブレーキシステムは１つ又は複数の電気機械式のホイールブレーキを有している。上述のハイブリッドブレーキ装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３１９６６３号明細書に開示されている。

本発明の開示
請求項１の特徴を備えた本発明に係るブレーキ装置は、操作力、つまりブレーキ操作のためにマスタブレーキシリンダに加えられる筋力を倍力するだけでなく、車両運転者によってマスタブレーキシリンダに加えられる操作力に対抗する力を形成することもできるブレーキ力倍力装置を有している。ブレーキ力倍力装置によって形成された操作力に対抗する力は、例えば（フット）ブレーキペダル又は（ハンド）ブレーキレバーに作用するペダル力と称呼される。例えばリークによりマスタブレーキシリンダによって液圧式の常用ブレーキシステム内にブレーキ圧を形成することができない場合であっても、本発明によってペダル力をもたらすことが可能である。液圧式のブレーキシステムにおける不具合のために極めて低い圧力が形成される場合、ペダル力はブレーキ力倍力装置によって高めることができる。本発明に係るブレーキ装置のブレーキ力倍力装置は、同時に車両運転者がブレーキ操作のために筋力によって供給する必要があるペダル力の形成又は増幅のためのペダルシミュレータを形成する。ペダル力をブレーキ力倍力装置によって形成することができることにより、本発明は液圧式の常用ブレーキシステムの故障又は損壊時に適切に配分されたブレーキ操作が可能になる。他の常用ブレーキシステムは、液圧式の常用ブレーキシステムの故障時に十分な補助ブレーキ作用を提供することになっている。このことはとりわけ技術的観点からして、本発明にとって絶対的な要求ではなく、道路交通を可能にするための法律上の前提条件である。補助ブレーキは、本発明においては、液圧式の常用ブレーキシステムの故障時の他の常用ブレーキシステムによる自動車のブレーキを意味する。本発明の利点は、上述のように補助ブレーキは他の常用ブレーキシステムによって可能であるので、液圧式の常用ブレーキシステムを１系統ブレーキシステムとして構成することができる。１系統ブレーキシステムは２系統ブレーキシステムよりも簡単かつ廉価である。

従属請求項に、請求項１に記載の本発明の有利な構成及び改良形を示す。

他の常用ブレーキシステムは、同様に液圧式の常用ブレーキシステムであってよい。しかし有利には、他の常用ブレーキシステムは、液圧式の常用ブレーキシステム、液圧式の常用ブレーキシステムだけではなく、例えば電気液圧式、空圧式又は電気空圧式の常用ブレーキシステムである。特に電気機械式の常用ブレーキシステムは他の常用ブレーキシステムとして設けられている。他の常用ブレーキシステムは１つ又は複数の電気機械式のホイールブレーキを有している（請求項２）。電気機械式のホイールブレーキは公知であり、例えば電気モータを有している。この電気モータによって回転／並進変換伝動装置を介して、摩擦ブレーキパッドがブレーキボディ、例えばブレーキディスク又はブレーキドラムに押圧可能である。回転／並進変換伝動装置と電気モータとの間に減速伝動装置が介在されていてよい。回転／並進変換伝動装置は、例えばスピンドル駆動装置又はただ単に１つのカムだけを有することもできる。

請求項３に、自己倍力式の電気機械式のホイールブレーキについて記載する。本構成においても種々異なる構造形式が公知である。例えば電気機械式の操作部及び１つ又は２つのプライマリブレーキシューを備えたドラムブレーキは、自己倍力式の電気機械式のホイールブレーキである。ディスクブレーキとして、例えば楔機構を備えた自己倍力装置が公知である。この自己倍力装置は摩擦ブレーキパッドを楔によってブレーキディスクの回動方向に支持する。ブレーキの操作時に回動するブレーキディスクは、ブレーキディスクに押圧される摩擦ブレーキパッドに楔ギャップが狭くなるように衝突する。楔ギャップは楔の原理に基づき、ディスクブレーキの張力を高める。例えば自己倍力のために楔機構を備えた自己倍力式の電気機械式のディスクブレーキについては、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００５６４５１号明細書に開示されている。自己倍力式のブレーキはこれに限らない。

ブレーキ力倍力装置として、例えば変更された負圧式ブレーキ力倍力装置が可能である。この負圧式ブレーキ力倍力装置の負圧チャンバは、例えば磁石弁によって換気可能である。負圧チャンバはブレーキ力倍力装置の作業ダイアフラムの、マスタブレーキシリンダ寄りの側に設けられていて、通常は通気されない。負圧チャンバがブレーキ力倍力のために作業チャンバの代わりに通気されると、ブレーキ力倍力装置はブレーキ操作に対抗する方向に作用する。こうして、所望のペダル力を形成することができる。請求項４に、電気機械式のブレーキ力倍力装置について示す。この電気機械式のブレーキ力倍力装置の力は構造に起因して電気式又は電子式に制御可能である。電気機械式のブレーキ力倍力装置の例として、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１００５７５５７号明細書に、所定の力を電磁石又はリニアモータによって電気機械式に形成する電気機械式のブレーキ力倍力装置が開示されている。ブレーキ力倍力装置の力は、ブレーキ操作のために車両運転者によって供給される筋力及び操作力に付加される。例えば伝動装置を介して力を加える電気モータを備えた電気機械式のブレーキ力倍力装置の別の構成も同様に可能である。ブレーキ力倍力装置は、とりわけ力形成が操作方向に対抗する方向において可能であるように形成する必要がある。

請求項５の対象は、上述のようなハイブリッドブレーキ装置を制御する方法である。本明細書において「制御」には、開・閉ループ制御の意味が含まれる。ブレーキ装置の操作時にマスタブレーキシリンダがブレーキ圧を形成しないか、又はいずれにしても通常のブレーキ圧を形成しない場合、ブレーキ力倍力装置をその機能においてペダルシミュレータとして使用し、ペダル力を形成する方法が設定されている。車両運転者はブレーキ装置の操作時に抵抗力を感じ、抵抗力がマスタブレーキシリンダによって形成されたブレーキ圧によるものではないか又は単に部分的なものである場合であっても感じる。これにより、液圧式の常用ブレーキシステムの故障時に他の常用ブレーキシステムによって適切に配分されたブレーキ操作が可能である。制御のために請求項５においては操作センサ機構が設けられており、この操作センサ機構によってブレーキ操作が測定可能である。操作センサ機構は、ペダルストロークセンサ及びペダル力センサ又は圧力センサであってよい。これらのセンサによって、ペダル力又はブレーキ圧はペダルストロークに基づいて測定可能であり、ブレーキ装置が機能している場合の通常の値と比較することができる。

車両運転者は、ブレーキ装置が正常でないことに気づき、正常でないにもかかわらず、ペダル力により適切に配分された制動を行うことができるように、液圧式の常用ブレーキシステムの故障時に意図的に通常の操作力とは異なるペダル力をブレーキ力倍力装置によって形成することができる。その代わりに、請求項６においては通常の操作力の形成は、所定の操作量において行われる。液圧式の常用ブレーキシステムの不具合は、車両運転者にとっては知覚不可であるので、例えば光学的及び／又は音響的な表示により伝達することが望まれる。

本発明に係る、自動車のためにブレーキ装置の概略図である。 図１のブレーキ装置のブレーキ力倍力装置の概略的な縦断面図である。

以下に、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。

本発明の実施の形態
図１に示す、自動車のための本発明に係るブレーキ装置１は、液圧式の常用ブレーキシステム２と、電気機械式の常用ブレーキシステム３とを有している。液圧式の常用ブレーキシステム２は、例えばフロントアクスルのホイールの制動のために働き、電気機械式の常用ブレーキシステム３はリアアクスルのホイールの制動のために働く。液圧式の常用ブレーキシステム２は、ブレーキペダル５を用いて筋力によって操作可能であるマスタブレーキシリンダ４を有している。マスタブレーキシリンダ４は電気機械式のブレーキ力倍力装置６を有している。このマスタブレーキシリンダ４に液圧機器７を介して液圧式のホイールブレーキ８が接続されている。液圧機器７はとりわけ、しばしばリターンポンプとも称呼される液圧ポンプ９と、ホイールブレーキ圧のホイール毎の制御、ひいてはホイール毎のブレーキ力制御のための磁石弁１０とを有している。上述の液圧機器７はアンチロックブレーキシステム、トラクションコントロール及び／又はビークルダイナミクスコントロールのためのスリップ制御装置として公知であり、これらは、ＡＢＳ、ＡＳＲ、ＦＤＲ、ＥＳＰの略称において公知である。液圧機器７は本発明には必要ない。

図２に、電気機械式のブレーキ力倍力装置６の実施の形態を簡略化した、概略的な縦断面図が示す。ブレーキ力倍力装置６はピストンロッド１１を有している。ピストンロッド１１はブレーキペダル５にヒンジ式に接合されていて、ブレーキペダル５に供給される筋力をピストンロッド１１によってリアクションディスク１２を介して押圧ロッド１３に伝達可能である。この押圧ロッド１３は、一般的にはマスタブレーキシリンダ４（図示せず）のピストンを押圧する。さらに、ブレーキ力倍力装置６は電気機械式のアクチュエータ１４を有している。アクチュエータ１４によって形成されたアクチュエータ力は同様にリアクションディスク１２を介して、電気機械式のアクチュエータ１４によって押圧ロッド１３に伝達可能である。力形成のための電気モータ１５を記号を用いて示す。電気モータ１５はリニアモータであってもよい。同様に電磁石（図示せず）によるアクチュエータ力形成も可能である。リアクションディスク１２は、ペダルロッド１１からの筋力と、アクチュエータ４によって形成されたアクチュエータ力とを、押圧力として押圧ロッド１３に伝達するゴム弾性的なボディである。

ブレーキ力倍力装置６は、このブレーキ力倍力装置６によって操作方向とは相対する力をピストンロッド１１に加えることができ、このピストンロッド１１を介してブレーキペダル５に加えることができるように変更されている。上述の力は、以下、ペダル力と称呼する。この目的のために、ブレーキ力倍力装置１３は切換可能なクラッチ、例えば磁気クラッチ１６を有している。磁気クラッチ１６によってアクチュエータ１４は押圧ロッド１１に接続可能である。これにより上述のように操作方向とは相対する、つまり図２において右側に作用する力がアクチュエータ１４から磁気クラッチ１６、リアクションディスク１２及びピストンロッド１１を介してブレーキペダル５に供給可能である。ブレーキ力倍力装置６によって、マスタブレーキシリンダ４に圧力がない場合であっても、車両運転者によってブレーキペダル５に加えられる筋力に対抗するペダル力を形成することが可能である。これによりマスタブレーキシリンダ４に圧力がなくても、ブレーキペダル５の適切に配分された操作が可能になる。

磁気クラッチ１６若しくはクラッチは、一般的に連結エレメントとして理解することができる。この連結エレメント、つまり本実施の形態において磁気クラッチ１６はアクチュエータ１４をペダルロッド１１に直接的に接合するか又は間接的に別の構成部分を介して接合すると、マスタブレーキシリンダ４の操作方向に相対するアクチュエータ１４のアクチュエータ力がペダルロッド１１及びブレーキペダル５に伝達可能である。別の考慮可能な連結エレメントは、アクチュエータ１４をピストンロッド１１に接合したピストン・シリンダユニットであり、シリンダ内の液体体積は、例えば磁石弁によって閉じ込め可能であり、これによりピストン・シリンダユニットはペダルロッド１１をアクチュエータ１４に固く接合する。弁が開放されている場合、ペダルロッド１１はアクチュエータ１４に対して移動可能である。

有利には、磁気クラッチ１６又は一般的に連結エレメントによって伝達可能な力は限定されているので、マスタブレーキシリンダ４の筋力操作時に磁気クラッチ１６が閉鎖されている場合、場合によっては停止しているアクチュエータ１４を過剰に押し込むことができる。制御のために、ブレーキ力倍力装置６は、ブレーキペダル５に加えられる筋力を測定可能である力センサ１７と、アクチュエータ１４の運動量を測定するストロークセンサ１８と、アクチュエータ１４に対するピストンロッド１１の移動量を測定する位置センサ１９とを有している。

ブレーキ装置１の電気機械式の常用ブレーキシステム３は、電気機械式のブレーキ２０を有している。本実施の形態において、自己倍力式の電気機械式のブレーキ２０が選択されていて、ブレーキキャリパにおける二重の楔により示してある。自己倍力式のブレーキ２０は本発明にとって絶対ではない。楔機構による電気機械式の自己倍力部を備えた自己倍力式の電気機械式のディスクブレーキが公知である。楔機構は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１００５６４５１号明細書に開示されている。液圧式の自己倍力式の装置も公知である。さらに、電気機械式に緊締される、つまり制動のためにブレーキドラムに押圧されるブレーキパッドを有するドラムブレーキを、ブレーキ２０として使用することができる。これらのブレーキ２０は１つ又は２つのプライマリーブレーキパッドにより自己倍力作用を有する。

電気機械式のブレーキ２０の制御のために、電子式の制御機器２１が設けられている。この制御機器２１はブレーキ力倍力装置６も、液圧ブロック７の構成要素も制御する。つまりスリップ制御を実施する。電子式の制御機器２１はブレーキ力倍力装置６のセンサ１７，１８，１９、及びマスタブレーキシリンダ４内の圧力を測定する圧力センサ２２からの信号を受信する。図１にペダルストロークセンサ２３を示す。ペダルストロークセンサ２３はブレーキペダル５若しくはピストンロッド１１のストロークを測定する。ペダルストロークセンサ２３はストロークセンサ１８及びブレーキ力倍力装置６の位置センサ１９の代わりをすることができる。センサ１７，１８，１９，２２，２３は操作センサ機構を形成する。この操作センサ機構によってブレーキ操作が測定可能である。ペダルストロークはペダル力に基づく。ペダル力ではなくマスタブレーキシリンダ４内の圧力も測定可能である。つまり、いわゆるペダル特性曲線が測定される。センサは部分的に冗長的であり、圧力センサ２２又は力センサ１７、ペダルストロークセンサ２３又はストロークセンサ１８及び位置センサ１９で十分である。

故障時に電気機械式の常用ブレーキシステム３による制動が依然として可能であるので、液圧式の常用ブレーキシステム２は１系統式に構成されている。ブレーキ操作、つまり例えば液圧式の常用ブレーキシステム２のリークといった不具合により、ブレーキペダル５を踏み込んだ際に、マスタブレーキシリンダ４によって圧力が形成されない場合、上述のように制動は電気機械式の常用ブレーキシステム３によって行われる。ブレーキ力倍力装置６によって操作方向に相対するペダル力が形成され、ブレーキペダル５に供給され、車両運転者はブレーキペダル５の踏込み時に抵抗を感じる。これによりブレーキ操作の適切な配分が可能であるか、又はいずれにしても完全に又はほぼ力のないブレーキペダル５の場合よりも良好である。既述したように、磁気クラッチ１６が閉鎖され、アクチュエータ力が操作方向に対抗するようにアクチュエータ１４に通電されることにより、操作方向に相対するペダル力が形成される。不具合によりブレーキ操作時にマスタブレーキシリンダ４内の圧力が減少していても、つまり通常より低くなっていても、ブレーキ力倍力装置６によってペダル力は上述のように高めることができる。本発明により、通常のペダル特性曲線、つまりペダルストロークに基づく通常のペダル力は、マスタブレーキシリンダ４による圧力形成から独立して可能である。故障時に、ブレーキ装置１が完全に機能していないことを車両運転者に伝送するために、通常のペダル力とは異なって感知可能なペダル力を形成することもできる。上述のペダル力はブレーキ操作の適切な配分を可能にするか又はいずれにしても容易にする。

２つの異なる常用ブレーキシステム２，３の組合せ、つまり液圧式の常用ブレーキシステム２及び電気機械式の常用ブレーキシステム３により、ブレーキ装置１はハイブリッドブレーキ装置と称呼することもできる。

マスタブレーキシリンダ４の操作方向に対抗したペダル力の形成を可能にするブレーキ力倍力装置６の修正により、ブレーキ力倍力装置６は同時にペダルシミュレータを形成する。このペダルシミュレータによって、マスタブレーキシリンダ４に圧力がない場合であってもペダル力を形成することができる。

Claims (6)

1. 自動車のためのブレーキ装置であって、液圧式の常用ブレーキシステム（２）と他の常用ブレーキシステム（３）とを有しており、前記液圧式の常用ブレーキシステム（２）はブレーキ力倍力装置（６）を備えた筋力操作可能なマスタブレーキシリンダ（４）と、該マスタブレーキシリンダ（４）に接続されている１つ又は複数の液圧式のホイールブレーキ（８）とを有している、自動車のためのブレーキ装置において、
   前記ブレーキ装置（１）はブレーキ操作を測定可能である操作センサ機構（１７，１８，１９，２２，２３）と、ペダルシミュレータとして形成されていて、操作力に対抗するペダル力を形成することができるブレーキ力倍力装置（６）とを有しており、所定の操作量において通常の操作力が達成されない場合、前記ブレーキ力倍力装置（６）によって操作力に対抗するペダル力を形成することを特徴とする、自動車のためのブレーキ装置。
2. 前記ブレーキ装置（１）は、前記他の常用ブレーキシステムとして、電気機械式のホイールブレーキ（２０）を備えた電気機械式の常用ブレーキシステム（３）を有していることを特徴とする、請求項１記載のブレーキ装置。
3. 前記電気機械式の常用ブレーキシステム（３）の電気機械式のホイールブレーキ（２０）は自己倍力式であることを特徴とする、請求項１記載のブレーキ装置。
4. 前記液圧式の常用ブレーキシステム（２）は電気機械式のブレーキ力倍力装置（６）を有していることを特徴とする、請求項１記載のブレーキ装置。
5. 自動車のためのブレーキ装置（１）を制御する方法であって、液圧式の常用ブレーキシステム（２）と他の常用ブレーキシステム（３）とを有しており、前記液圧式の常用ブレーキシステム（２）は、ブレーキ力倍力装置（６）を備えた筋力操作可能なマスタブレーキシリンダ（４）と、該マスタブレーキシリンダ（４）に接続されている１つ又は複数の液圧式のホイールブレーキ（８）とを有している、自動車のためのブレーキ装置を制御する方法において、
   前記ブレーキ装置（１）はブレーキ操作を測定可能である操作センサ機構（１７，１８，１９，２２，２３）と、ペダルシミュレータとして形成されていて、操作力に対抗するペダル力を形成することができるブレーキ力倍力装置（６）とを有しており、所定の操作量において通常の操作力が達成されない場合、前記ブレーキ力倍力装置（６）によって操作力に対抗するペダル力を形成することを特徴とする、自動車のためのブレーキ装置を制御する方法。
6. 前記ブレーキ力倍力装置（６）によって、前記通常の操作力を形成することを特徴とする、請求項５記載の方法。

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