JP6212626B2 - 電気液圧式のサーボブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、電気液圧式のサーボブレーキであって、マスタブレーキシリンダと検出器とを有しており、マスタブレーキシリンダは、リアクションディスクを介して操作されるスラストロッドを用いて補助ピストンによって制御され、補助ピストンはそれ自体がプランジャによって貫通され、該プランジャは、ブレーキペダルに接続された制御ロッドに接続されていることによって、リアクションディスクの一部を押圧するようになっており、前記検出器は、補助ピストンを駆動するサーボブレーキの電動モータを操作するために、制御ロッドの運動を検出する形式の電気液圧式のサーボブレーキに関する。

このような電気液圧式のサーボブレーキは、一般的に従来技術により公知である。しかしながら公知のサーボブレーキにおいては、ＡＢＳシステムの操作時に、変調により所定量のブレーキ液がマスタブレーキシリンダ内に送られる。この現象は、ブレーキペダルの戻し操作時に、マスタブレーキシリンダ内の弱い圧力ピークを伴って現れる。このような圧力変動は、±３０Ｂａｒの範囲内にある。しかしながら、電動モータを有するサーボブレーキはその機械的な構造に基づいて、このような負荷の作用下で自発的に後退しない堅固な伝達システムである。従って、この操作中に圧力ピークの振幅の増大が得られる。この増大は１００Ｂａｒを越えるので、サーボブレーキの伝達装置は負荷を確実に伝達するために、強い疲労にさらされる。

本発明の課題は、サーボブレーキの伝達装置に加えられた力を減少させるために、ＡＢＳシステムの使用中に発生した、サーボブレーキの圧力ピークが低下せしめられるような、電気液圧式のサーボブレーキを開発することである。

この課題のために、本発明によれば、冒頭に述べた形式のサーボブレーキは、スラストロッドの端部が、接続部によって補助ピストンに接続されており、前記接続部は、
前記スラストロッドに堅固に結合された、調整された圧縮ばねのための支持部材と、
軸線に沿ってリアクションディスクに支持された中央のピストンと、
該中央のピストンを包囲する補助ピストンとを有しており、
前記補助ピストンは、調整されたばねによって押しやられて前記リアクションディスクに当て付けられ、終端位置において前記中央のピストンによって保持されており、前記補助ピストンは、前記スラストロッドに堅固に結合された前記中央のピストンに関連して後退可能であることを特徴としている。

本発明によれば、調整されたばねの押し力は、マスタブレーキシリンダ内の圧力に相当する。この圧力は、好適な形式で１３０Ｂａｒに設定されているので、このマスタブレーキシリンダ内の圧力下で、サーボブレーキは通常の作業を行う。補助ピストンは、リアクションディスクによってスラストロッドを押しずらし、この際に、リアクションディスクは、スラストロッドの端部で支持される中央のピストンおよび補助ピストンに向かって変形することはない。

これに対して、マスタブレーキシリンダ内の圧力が、ここでは１３０Ｂａｒに設定された、接続部の圧縮ばねの調整に相当する目標圧力を上回ると、補助ピストンが圧縮ばねの押し力に屈するので、マスタブレーキシリンダにより補助ピストンに加えられた反力およびその伝達比（ラック、ピニオンその他）は減少され、これに対して、中央のピストンによってプランジャおよびスラストロッドに伝達され、次いでブレーキペダルに伝達される押し力は高められる。

対抗手段としてマスタブレーキシリンダからサーボブレーキに加えられた、このような負荷の分布の変化は、サーボブレーキの運転を改善し、圧力ピークに関連した負荷を減少させ、従って伝達装置の疲労を減少させる。これによって、全体的に改善された効果、および伝達装置の耐用年数の延長が得られる。

ばねの調整された反力に相当する、このような目標圧力の範囲内で、サーボブレーキの倍力比が変化する。倍力比は、このような臨界圧力を越えて減少され、前述のように、伝達装置に加えられた負荷を減少させ、ブレーキペダルおよびひいては運転者の足に加えられた負荷を高める。

好適な特徴によれば、補助ピストンは、中央のピストンに引っ掛け固定するためのリング状のショルダを有していて、中央のピストンをスラストロッドのスラスト方向に前進移動させることによって駆動せしめられると同時に、ばねを圧縮させることによって中央のピストンに関連して前進移動するようになっている。

このような構成は、機械的に非常に簡単であり、それにも拘わらず、過剰な押しずらしを防止するために、リアクションディスクを保護する、という利点を有している。何故ならば、過剰な押しずらしは、補助ピストンの移動ストロークによって制限されているからである。

別の特徴によれば、スラストロッドの端部に向かって押しずらされた、環状の補助ピストンの前進運動は、スラストロッドに関連してストッパによって制限されている。

別の特徴によれば、圧縮ばねが、マスタブレーキシリンダ内の目標圧力のために調整されていて、この目標圧力は特に１３０Ｂａｒに設定されている。

従って、スラストロッドの簡単な構成部分または簡単な形状である円筒形の部分は、その都度の撓みを阻止するために圧縮ばねをガイドし、かつ保護すると共に、他方では、ばねを密着に対して保護する、２重の機能を保証する。これによって同様にリアクションディスクは、その都度の過剰な変形に対して保護される。このような過剰な変形は、リアクションディスクの前側が中央のピストンにより変形され始める原因となる。

別の好適な特徴によれば、目標圧力のために設定された限界圧力は１３０Ｂａｒである。

本発明によるサーボブレーキは、公知のサーボブレーキの構成部材の大部分を引き継いでいるので、これらの構成部材を製造ラインまたは組み立てラインに組み込む際に、特に困難はなく、追加的な費用は発生しない、という利点を有している。

電気液圧式サーボブレーキの軸方向断面図である。 本発明による電気液圧式サーボブレーキの補助ピストンとスラストロッドとの接続部の概略図であって、押し力が調整された力を下回っているときに、接続部が下側のスラスト位置にある状態を示している。 本発明による電気液圧式サーボブレーキの補助ピストンと、調整された押し力を越えた位置にあるスラストロッドとの接続部の図２Ａと類似の概略図である。 調整された押し力の下側および上側で発生する、ブレーキペダルに加えられる力を示すグラフである。 調整された押し力の前後で制御ロッドに作用する反力を示す、図３と類似のグラフである。

本発明を、図面に概略的に示された実施例を用いて以下に詳しく説明する。

図１は、マスタブレーキシリンダ１（ここではタンデム型マスタブレーキシリンダ）より成る電気液圧式サーボブレーキの全体の概略図であって、マスタブレーキシリンダ１は、一次ピストン１１および二次ピストン１２を有しており、これらの一次ピストン１１および二次ピストン１２は、一次チャンバ１３若しくは二次チャンバ１４を画成していて、これらの一次チャンバ１３若しくは二次チャンバ１４にブレーキ液タンクから作動液が供給される。ブレーキ液タンクは、図１には図示されておらず、一次チャンバ１３および二次チャンバ１４と接続されている。これらのチャンバ内で圧力にさらされる作動液は、やはり図示されていない２つのブレーキ回路に供給される。

マスタブレーキシリンダ１は一次ピストン１１により制御され、この一次ピストン１１自体はスラストロッド１５によって操作される。スラストロッド１５は大部分が一次ピストン内に収容されていて、一次ピストン１１に当接している端部とは反対側の端部１５１は、スラストピストン１５２を介して、サーボブレーキの電気機械式の部分の補助ピストン１６と協働する。補助ピストン１６は、切断面で見て左右対称的に２つのラック１６１を有している。これらのラック１６１は、歯車１６２と協働し、これらの歯車１６２は、図示していないモータによって駆動されることによって同期的に逆方向に回転する。これらの歯車１６２は、サーボブレーキの電気機械式の部分の本体３内に組み込まれている。補助ピストン１６は、リターンスプリング１７によって非作動位置に押し戻され、このリターンスプリング１７は、運動軸線ＸＸに沿ってマスタピストン１１の後部を包囲している。

補助ピストン１６は、その押し力を、リアクションディスク１８を介在させることによってスラストロッド１５のスラストピストン１５２に伝達し、リアクションディスク１８の前側１８１（マスタブレーキシリンダに面した側）は補助ピストン１５１に当接していて、リアクションディスク１８の後ろ側１８２（ブレーキペダルの側）は、補助ピストン１６によって形成される収容部１６３の底部に当接している。補助ピストン１６は軸線ＸＸ回りの中央が開放していて、プランジャ１９のガイド貫通孔１６４を形成し、プランジャ１９は同様にリアクションディスク１８の後ろ側１８２に当接している。プランジャ１９は制御ロッド２０に接続されていて、この制御ロッド２０自体はブレーキペダル２１に接続されている。制動要求を検出し、その情報を評価するための、制御ロッド２０および様々な装置例えば運動センサの詳細は、ここでは詳細が記載されていない公知の装置が参照される。

電気液圧式のサーボブレーキは、ブレーキペダル２１の操作時に、制御ロッド２０の摺動運動（矢印Ｆ_Ｄ）で制御され、制御ロッド２０はプランジャ１９によってリアクションディスク１８に当接している。サーボブレーキの電動モータを操作して、ラック１６１によって補助ピストン１６を前進させるピニオン１６２を駆動するために、制御ロッド２０の運動が、図示していない運動センサによって検出される。補助ピストン１６は、リアクションディスク１８に押し力を加え、リアクションディスク１８自体は、スラストロッド１５のスラストピストン１５２を押しずらして、一次ピストン１１および、一次チャンバ１３内で圧縮された液体によってタンデム型マスタブレーキシリンダ１の二次ピストン１２を押しずらす。

従来技術によるサーボブレーキにおいて、スラストロッド１５とリアクションディスク１８（前側１８１）との間の接続は、スラストロッド１５に調節可能に取り付けられたスラストピストン１５２によって行われるが、調節が行われると（ねじ込みによる調節）、平行移動方向でスラストロッドに堅固に結合されているので、リアクションディスク１８の前側１８１全体がスラストロッド１５のピストン１５２に当接し、このピストン１５２はそれ自体が、補助ピストン１６内でリアクションディスク１８を収容する収容部１６３の開口内に導入されている。

本発明による電気液圧式のサーボブレーキは、この公知の電気液圧式のサーボブレーキとは異なり、スラストロッド１５と操作ピストン１６との間に接続部１００が設けられている。図１では楕円形によって包囲されている、この接続部１００は、本発明によれば、接続部１００、即ち図２Ａおよび図２Ｂに概略的に示した接続部より成っている。一般的に、前側または「前方方向」は、マスタブレーキシリンダに向かう方向である。後ろ側または「後方方向」はブレーキペダルに向かう方向である。

従って接続部１００は、スラストロッド１５の後端部とリアクションディスク１８との間に、円板またはリングの形をした支持部材１０１を有している。この支持部材１０１は、ロッド１５に堅固に結合されていて、圧縮ばね１０２を収容しており、圧縮ばね１０２は、マスタブレーキシリンダ内に形成される目標圧力Ｐ_Ｃに相当する調整された力を加える。この目標圧力は例えば１３０Ｂａｒの圧力である。この圧力は、反力を表しており、この反力は、サーボブレーキの幾何学的形状に依存していて、圧縮ばね１０２により加えられる調整された力を規定する。以下に説明されているように、接続部１００の構造は、圧縮ばね１０２が、この調整された力よりも小さいかまたはこれと同じである負荷に耐え、かつ、この調整された力と同じかまたはこれよりも高い力にさらされた瞬間から撓むように、調整されている。

このような状況下において、および間違った言語慣用によって、接続部内の反力の同義語である間違った言語慣用によるマスタブレーキシリンダ内の目標圧力は、接続部１００がその運転形式を変える、つまりサーボブレーキの倍力モードを変える力である。

スラストロッド１５の端部１５１は、マスタピストン１０３内で軸線ＸＸを中心にして続いている。このマスタピストン１０３は、環状のリングの形の補助ピストン１０４を支持しており、補助ピストン１０４はその中央開口の回りにショルダ１０４１を備えており、それによって、マスタピストン１０３の前でスラストロッド１５の端部１５１に取り付けることができる。この補助ピストン１０４は、圧縮ばね１０２によって押しずらされ、通常形式でマスタピストン１０３に当て付けて保持される。この当接位置で、補助ピストン１０４の前側１０４２および中央のピストン１０３の前側１０３２は、同一平面内にあり、リアクションディスク１８の前側１８１に当て付けられている。

端部１５１は、圧縮ばね１０２内の容積を占め、かつ圧縮ばね１０２を支持するための、直径の大きい円筒形の部分１５３を有している。また、この円筒形の部分１５３は、補助ピストン１０４のための前方のストッパ１５４を形成していて、スラスト方向で補助ピストン１０４の前進距離（Ｆ_ＭＴＣ）を制限している。図２Ａ、図２Ｂに示されているように、これによって、補助ピストン１０４は、スラストロッド１５（およびその中央のピストン１０３）の端部１５１に関連して、ばね１０２によって押しずらされて中央のピストン１０３に当接している図２Ａの右側の一方の終端位置と、左側（図２Ｂ）の他方の終端位置との間で可動である。変形可能であるが圧縮不能な（つまり容積変更のない）、弾性を有する材料からなるリアクションディスク１８の過剰な変形を避けるために、補助ピストン１０４の移動範囲（ｅ）は制限されている。

リアクションディスク１８の他方側１８２（後ろ側）は、補助ピストン１６内の収容部１６３の底部の、軸線ＸＸにセンタリングされた支持リング状の面に当接している。補助ピストン１６の中央の軸線ＸＸ回りにガイド貫通孔１６４が形成されており、このガイド貫通孔１６４は、制御ロッド２０によって貫通されていて、制御ロッド２０の前端部に設けられたプランジャ１９を収容する。プランジャ１９は、リアクションディスク１８の後ろ側１８２、並びに補助ピストン１６の支持リングに当接している。制動操作の開始時において、制御ロッド２０および特に補助ピストン１６によって、補助ピストン１０４およびマスタピストン１０３に、それ自体が当接するリアクションディスク１８に加えられる押し力が、調整されたばね１０２の押し力Ｐ_Ｃよりも低い間、前述のように、それ自体がマスタブレーキシリンダを操作するスラストロッド１５に負荷が伝達される。この操作において、中央のピストン１０３の側および補助ピストン１０４の側が、リアクションディスク１８の平らに保たれている前側１８１に当接する。押し力は、中央のピストン１０３並びに補助ピストン１０４およびそのばね１０２によってロッド１５に伝達され、このばね１０２は圧縮されない。何故ならば、ペダル２１および制御ロッド２０に加えられた負荷は、ばね１０２の調整された反力よりも小さいからである。

しかしながら、加えられた負荷が調整された押し力Ｐ_Ｃを越えると直ちに、ばね１０２は補助ピストン１０４をもはや保持しなくなり、補助ピストン１０４は後退し、リアクションディスク１８を、マスタピストン１０３（図２Ｂ）の周囲に沿って「クリープ“ｋｒｉｅｃｈｅｎ”」させるので、制御ロッド２０に加えられた反力は、サーボブレーキの倍力係数によって得られるよりも大きく増大する。この場合（図２Ｂ）、全負荷に対する、制御ロッド２０によって伝達された負荷の割合は増大し、補助ピストン１６の割合は減少する。中央のピストン１０３によって生ぜしめられる変形開始によってリアクションディスク１８が損傷を蒙ることがないように、リアクションディスク１８の変形は、原則として補助ピストン１０４が円筒形の部分１５３に当接することによって制限される。

図３および図４は、圧縮ばね１０２の調整された反力に対応する押し力を下回るおよび上回る、リアクションディスク１８の押し力の伝達を示す。グラフでは、この押し力は、マスタブレーキシリンダ１内に形成され１３０Ｂａｒに規定された目標圧力Ｐ_Ｃに割り当てられている。

図３は、マスタブレーキシリンダ１内の圧力Ｐ（力Ｐ_ｐｅｄ）に依存してペダル２１に加えられる反力Ｒ_ｐｅｄを示し、これは、リアクションディスク内の圧力に依存してペダルに加えられた力（またはサーボブレーキからペダルに加えられた反力）の直線的な関係を示す直線ＤＲに相当する。

図４のグラフは、電気機械式のサーボブレーキによって加えられたスラスト負荷Ｂ_Ａを、つまり補助ピストン１６によって加えられた負荷を接続する倍力直線ＤＲを示す。補助ピストン１６の前進移動は、ピニオン１６２および２つのラック１６１を介在させて電動モータによって、リアクションディスクを負荷する圧力Ｐに依存して制御される。

２つのグラフで、目標圧力Ｐ_Ｃは、この目標圧力Ｐ_Ｃに相当する負荷を下回る圧力が強調されており、実際には、この関係は、サーボブレーキの倍力係数を示す直線的な関係に相当するが、この目標圧力から、ブレーキシステムによってその都度追加的に要求された負荷のための倍力係数は、もはや直線ＤＲの直線的な関係に追従するのではなく、別の勾配を有する直線区分ＤＲ_１，ＤＲ_２に移行する。

目標圧力Ｐ_Ｃの通過後に、倍力器の力が発生される直線区分ＤＲ_２が、直線ＤＲの下に位置し、これは、圧力点Ｐ_Ｃから減少された倍力係数に相当する。

これに対して、押し力の成分は、ペダルを操作することによって提供され、その反力Ｒ_ｐｅｄ（図３）は、直線区分ＤＲ_１に従って区分ＤＲを上回って生ぜしめられる。言い換えれば、ペダル２１に戻る反力は増大し、これに対して、補助ピストン１６およびひいては電気機械式のサーボブレーキによって加えられた力は、この線状の曲線ＤＲに関連して減少する。

１ マスタブレーキシリンダ／タンデム型マスタブレーキシリンダ
１１ 一次ピストン
１２ 二次ピストン
１３ 一次チャンバ
１４ 二次チャンバ
１５ スラストロッド
１５１ スラストロッドの端部
１５２ スラストピストン
１５３ 円筒形の部分
１５４ ストッパ
１６ 補助ピストン
１６１ ラック
１６２ ピニオン
１６３ 収容部
１６４ ガイド貫通孔
１７ リターンスプリング
１８ リアクションディスク
１８１ リアクションディスクの前側
１８２ リアクションディスクの後ろ側
１９ プランジャ
２０ 制御ロッド
２１ ブレーキペダル
１００ 接続部
１０１ 支持部材
１０２ 圧縮ばね
１０３ 中央のピストン
１０３２ 中央のピストン１０３の前側
１０４ 補助ピストン
１０４１ ショルダ
１０４２ 補助ピストン１０４の前側
ＸＸ サーボブレーキの軸線

Claims (5)

1. 電気液圧式のサーボブレーキであって、マスタブレーキシリンダと検出器とを有しており、前記マスタブレーキシリンダが、リアクションディスク（１８）を介して操作されるスラストロッド（１５）を用いて第１の補助ピストン（１６）により制御され、前記第１の補助ピストンはそれ自体がプランジャ（１９）によって貫通され、該プランジャ（１９）は、ブレーキペダル（２１）に接続された制御ロッド（２０）に接続されていることによって、前記リアクションディスク（１８）の一部を押圧するようになっており、前記検出器は、前記第１の補助ピストン（１６）を駆動する前記サーボブレーキの電動モータを操作するために、前記制御ロッドの運動を検出する形式の電気液圧式のサーボブレーキにおいて、
   前記スラストロッド（１５）の端部（１５１）が、接続部（１００）によって前記第１の補助ピストン（１６）に接続されており、前記接続部は、
   前記スラストロッド（１５）に堅固に結合された、調整された圧縮ばね（１０２）のための支持部材（１０１）と、
   軸線（ＸＸ）に沿って前記リアクションディスク（１８）に支持された中央のピストン（１０３）と、
   前記中央のピストン（１０３）を包囲する第２の補助ピストン（１０４）とを有しており、
   前記第２の補助ピストン（１０４）は、前記調整されたばね（１０２）によって前記リアクションディスク（１８）に押圧され、終端位置において前記中央のピストン（１０３）によって保持されており、前記第２の補助ピストン（１０４）は、前記スラストロッド（１５）に堅固に結合された前記中央のピストン（１０３）に対して後退可能であることを特徴とする、電気液圧式のサーボブレーキ。
2. 前記第２の補助ピストン（１０４）は、前記中央のピストン（１０３）に引っ掛け固定するためのリング状のショルダ（１０４１）を有していて、前記中央のピストン（１０３）を前記スラストロッド（１５）のスラスト方向に前進移動（方向ＦＭＴＣ）させることによって駆動せしめられると同時に、前記ばね（１０２）を圧縮させることによって前記中央のピストン（１０３）に対して前進移動するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の電気液圧式のサーボブレーキ。
3. 前記スラストロッド（１５）の端部（１５１）に向かって押しずらされた、前記第２の補助ピストン（１０４）の前進運動が、前記スラストロッド（１５）のストッパ（１５４）によって制限されていることを特徴とする、請求項１に記載の電気液圧式のサーボブレーキ。
4. 前記スラストロッド（１５）の前記端部（１５１）が円筒形の部分（１５３）を有しており、該円筒形の部分（１５３）が、前記圧縮ばね（１０２）によって包囲されストッパ（１５４）を形成しており、このストッパ（１５４）が、前記第２の補助ピストン（１０４）の前進移動を、前記スラストロッド（１５）に堅固に結合された前記中央のピストン（１０３）に対して制限していることを特徴とする、請求項１に記載の電気液圧式のサーボブレーキ。
5. 前記圧縮ばねが、前記マスタシリンダ内の目標圧力のために調整されていて、前記目標圧力が１３０Ｂａｒに設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の電気液圧式のサーボブレーキ。

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