JP6674724B2 - 車両ブレーキ装置の、ダンパを備えた液圧装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両ブレーキ装置のための液圧装置であって、液圧流体流をダンパ管路内にポンプ供給するための液圧ポンプを備えており、ダンパ管路にダンパが流体ガイド式に接続されている形式のものに関する。また、本発明は、このような液圧装置を車両ブレーキ装置に使用する使用法に関する。

例えば特に乗用車およびトラックのために使用される公知の車両ブレーキ装置には、制御されたブレーキ圧を所属のホイールブレーキシリンダに提供するための液圧装置が使用されている。これによって、特にアンチロック制御装置（ＡＢＳ）、トラクションスリップ制御装置（ＡＳＲ）およびエレクトロニックスタビリティプログラム（ＥＳＰ）の機能も実現され得る。

このために、公知の液圧装置は液圧ポンプを有しており、この液圧ポンプによって、液圧流体例えばブレーキ液が所属の管路系統を通ってポンプ供給され得る。このような液圧ポンプは一般的に複数のポンプ部材を備えて構成されており、これらのポンプ部材は時間をずらして液圧流体を圧送する。この場合、液圧流体流に変動が発生する。このような変動は、液圧装置自体並びに残りの車両ブレーキ装置に圧力脈動を生ぜしめ、またこれは不都合な雑音を生ぜしめる。また雑音は、車両ブレーキ装置内に組み込まれた弁の切換時に圧力の急激な上昇に基づく圧力波によって発生する。このような雑音および脈動は、Ｎｏｉｓｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ「ノイズバイブレーションハーシュネス」（ＮＶＨ）と呼ばれている。

できるだけ好都合な、つまり雑音および振動の少ない車両のＮＶＨ特性を得るために、液圧装置にダンパが使用される。このために、このようなダンパは、一般的に、所定の最大値まで可変である減衰容積を有している。減衰容積内に、一時的に液圧流体が収容され、それによって液圧流体流の変動が抑制される。

本発明によれば、車両ブレーキ装置のための液圧装置が提供されており、この液圧装置は、液圧流体流をダンパ管路内にポンプ供給するための液圧ポンプを備えており、ダンパ管路にダンパが流体ガイド式に接続されている。この場合、ダンパを迂回するバイパス管路、並びに液圧流体流を選択的にダンパ管路またはバイパス管路を通るようにガイドするバイパス弁が設けられている。

本発明は、ダンパが上記の圧力脈動を減衰するだけではなく、特に少なくとも１つの所属のホイールブレーキシリンダにおけるブレーキ圧の圧力上昇も遅らせる、という認識に基づいている。この場合、ダンパは特に、車両ブレーキ装置内特にその管路系統内に所定の追加容積を形成する減衰容積を有している。それぞれの追加容積は、ブレーキ圧を所定の値に上昇させる所定の液圧流体流が管路系統内に達するまでの時間を延長する。従って、ダンパのそれぞれの追加容積は、短時間で特に多くの液圧流体が車両ブレーキ装置の所定個所において必要とされる場合には、常に不都合である。特に、少なくとも１つのホイールブレーキシリンダにおいて、例えば事故防止のために迅速に、相応に高いブレーキ圧を発生させる必要がある場合、より迅速な若しくは高ダイナミックな圧力上昇が可能でなければならない。

このために、本発明による解決策は、特にダンパに通じるダンパ管路、およびダンパを迂回するバイパス管路を備えており、このバイパス管路は、バイパス弁を介して選択的に制御され得るようになっている。このバイパス弁を介して、本発明によれば、液圧流体流が必要に応じてダンパ内にガイドされるか、またはダンパの脇を通ってガイドされる。相応に、バイパス弁が液圧流体流をバイパス管路内に、ひいてはダンパの脇を通ってガイドし、それによって特にダンパの追加容積が迂回されると、特に迅速な圧力上昇が実現される。また、バイパス弁が液圧流体流をダンパ管路を通してダンパへガイドすれば、公知のダンパの減衰作用が得られる。つまり、本発明の液圧装置によれば、２つの異なる減衰機能を得ることができる。

本発明によれば、ダンパ管路内でダンパの下流に絞りが設けられている。この絞りは、好適には可変な絞り作用を有している。この絞りによって、液圧流体流の貫流はせき止められる。このために、絞りは、ダンパ管路の管路横断面の狭窄部、つまり局所的な流体抵抗を形成する。絞りの前において、絞りの後ろよりも高い液圧流体圧力が形成され、それによって、液圧流体流はさらにダンパに向かって押しやられる。好適な実施態様によれば、絞りは調節可能な若しくは可変な絞りとして構成されており、このような可変な絞りによれば、液圧流体流を可変に構成することができるので、このようなダンパ／絞りコンビネーションによって、液圧流体流の特に要求に応じた減衰を得ることができる。

好適な形式で、ダンパ管路はダンパの下流に、例えばパーシャルブレーキ中に減衰容積を切り離すために使用される、減衰方向で閉鎖する逆止弁が設けられている。特に好適にはこのような逆止弁は、絞りに追加的に、ダンパ管路内の下流で絞りの前または後ろに配置されている。このような形式の逆止弁は、逆止弁の下流において、上流よりも高い液圧流体圧力が形成されると、閉鎖される。このような状態は、液圧流体流がダンパ管路ではなく、バイパス管路を通ってガイドされている場合に、特に発生する。閉鎖された逆止弁との組み合わせにおいて、ダンパは完全に液圧式に分離されており、これによって特に所属のホイールブレーキシリンダに迅速な圧力上昇が保証される。

さらに本発明によれば、バイパス弁は好適な形式で、時間毎の体積流量Ｑ若しくは液圧流体流の体積流量に依存して制御されている。時間毎の体積流量Ｑは、どの程度多くの液圧流体量Ｖが所定の時間ｔ内で、液圧装置内に設けられた管路の管路横断面を通って移動するかを示す：
Ｑ＝Ｖ／ｔ＝ｄＶ／ｄｔ＝ΔＶ／Δｔ

この場合、体積流量Ｑは、平均流速ｖと管路横断面の断面積Ａの積より計算される：
Ｑ＝ｖ・Ａ

本発明によれば、体積流量Ｑの大きさに応じて、好適な形式でダンパの制御またはダンパの迂回がバイパス弁によって実施される。好適にはバイパス弁は、第１の体積流量を有する液圧流体流をダンパ管路内にガイドし、第１の体積流量よりも高い第２の体積流量を有する液圧流体流をバイパス管路内にガイドする。このような形式でガイドされて、より低い第１の体積流量においてダンパを減衰する作用、およびひいては減衰作用のポジティブな影響が車両のＮＶＨ特性に及ぼされる。これに対して、より高い第２の体積流量においては、ダンパがバイパス管路によって迂回され、それによって液圧流体流が、ダンパを介した管路と比較して著しく迅速に、液圧装置を通って特に所属のホイールブレーキシリンダへガイドされる。従って、より高い体積流量で特に迅速かつ高ダイナミックな圧力上昇が保証される。全体的に、本発明の解決策によれば、車両ブレーキ装置のための液圧装置における２つの要求、つまり好都合なＮＶＨ特性および可能な高い圧力上昇ダイナミックスが同時に実現されている。

さらに、本発明に従って、バイパス弁は好適には可動な絞りを備えて構成されている。絞りは、局所的な流体抵抗として管路横断面を急激に絞り直径まで狭めている。それによって、液圧流体は絞りの前でせき止められるので、流れ方向で絞りの前の液圧流体圧力は、絞りの後ろの液圧流体圧力よりも高くなる。このような圧力変化としての圧力低下に、体積流量は極端に強く作用する。何故ならば、液圧的な絞りの数式の数学的な関係に従って、圧力低下は体積流量の二乗で増大するからである。体積流量が次第に増大することによって、極端な圧力低下が生じる。体積流量が３倍になると、例えば圧力低下は９倍になる。この場合、絞りの前で形成された高い液圧流体圧力は、絞りの絞り面を介して絞りに圧力を加え、この圧力は、絞りの前で過剰な力を生ぜしめる。絞りが可動に構成されていれば、絞りは相応に高い過剰な力を受けると、体積流量によって移動せしめられ、特に摺動せしめられる。従って、驚くほど特に簡単な形式で、バイパス弁の体積流量に依存する操作が得られる。

このような操作はさらに、絞り直径が好適には可変に構成されていれば、調整可能である。そうであれば、必要に応じて、絞り直径を縮小または拡大させることができる。絞り直径を拡大させることによって、可動な絞りにおける圧力低下は減少される。つまり、それによって、結局は、可動な絞りに作用する過剰力は低下される。従って、拡大された絞り直径を有する絞りは、まず体積流量が増大すると液圧流体流によって移動せしめられる。

また、本発明によれば好適には、可動な絞りの運動に伴って、ダンパ管路が閉鎖され、バイパス管路が開放されるようになっている。可動な絞りを移動させるためには、十分に高い体積流量が存在していなければならない。このような十分に高い体積流量が得られると、特に絞りの運動に伴ってのみ、ダンパ管路が閉鎖され、またバイパス管路は開放される。従って、驚くほど特に簡単な、バイパス弁の体積流量に依存した制御が実現される。十分に高い体積流量は、前述のように、ダンパを迂回することによって、バイパス管路を通って特に迅速に別の機能のために、特に圧力を所属のホイールブレーキシリンダに加えるために利用することができる。

この場合、好適には、流れ方向で可動な絞りの後ろにリターンスプリングが設けられており、このリターンスプリングのばね力は、体積流量に、特に体積流量の過剰力に抗して作用する。この場合、所定の体積流量を下回ると、リターンスプリングは可動な絞りを再び押し戻し、それによってダンパ管路を開放し、特に好適には同時にバイパス管路を閉鎖する。さらに、ばね力の変化によって、バイパス弁の制御に影響を及ぼすことができる。

また本発明によれば、可動な絞りは好適な形式で、絞り付きシリンダ内で摺動可能な絞りピストンとして構成されている。このような形式で構成された絞りは、その円柱形の形状によって、特に高い体積流量においても、およびひいては絞りに作用する特に高い過剰力においても、頑丈である。このような形状安定性によって、相応に高い体積流量で、故障しにくい、特に迅速で確実な圧力上昇が可能となり、それと同時に長い耐用年数を有する絞りが得られる。

この場合、好適には、絞りピストンは、カップ壁部とカップ底部とを備えたカップ形の絞りピストンとして構成されており、カップ底部に絞り開口が設けられている。このような構成によって、体積流量はカップ形の絞りピストン内に流入し、カップ底部に体積流量の過剰力を作用させる。さらに、このような過剰力は一部がカップ壁部にも伝達され、それによって過剰力は、カップ形の絞りピストンの特に大きい表面に伝達可能である。従って、カップ形の絞りピストンは、体積流量によって流れ方向で特に均一な力の伝達により摺動せしめられる。

また本発明によれば、好適には絞りピストンの摺動に伴って、絞り付きシリンダに配置されたバイパス管路開口が開放されるようになっている。このような配置形式によって、運転中に特にコンパクトな構造形式で、バイパス弁を体積流量に応じてバイパス管路に流体接続することができる。

また、好適な形式で絞りピストン内に絞り開口が設けられていて、絞りピストンの摺動に伴って絞り開口が閉鎖されるようになっている。従って、絞りピストンの摺動だけによって、体積流量が十分に高い場合に絞り開口を閉鎖することができるので、特に構成部分を節約することができる。好適には、流れ方向で絞り開口の後ろにダンパ管路開口が配置されており、それによって絞り開口の閉鎖と同時にコンパクトにダンパ管路を閉鎖することができる。特に好適には、絞りピストンの閉鎖と同時に、絞り付きシリンダに配置されたバイパス管路を開放し、流れ方向で絞り開口の後ろに位置決めされたダンパ管路を閉鎖することができる。従って、絞りピストンを運動させるだけで、同時に２つの機能を満たすことができる。

さらに、本発明によれば好適には絞りロッドが設けられており、この絞りロッドに向かって、絞りピストンが、摺動と同時に絞り開口を閉鎖するように移動可能である。この場合、閉鎖された状態で、絞りはその絞り開口が絞りロッドによって特に良好にシールされる。しかも、絞りロッドは開放された状態で流体技術的に特に好適であることが分かった。何故ならば、絞り開口を貫流する液圧流体は、大きい流動損失なしに絞りロッドに沿って流れることができるからである。

また本発明は、このような形式の液圧装置を車両ブレーキ装置に使用する使用法にも関する。従って、車両の好適なＮＶＨ特性と同時に、高ダイナミックな圧力上昇が、特に歩行者保護が必要な場合に実現されている。本発明による体積流量に依存して若しくは液圧流体体積に依存して制御されるバイパス弁は、すべての運転状況下において提供される。

低い圧力上昇ダイナミックス、およびひいては液圧流体の平均的な低い体積流量において、バイパス弁は、絞りの絞り直径およびリターンスプリングのばね力を適当に選択することによって、ダンパ管路が開放されるように調整される。従って、すべての液圧流体流が強制的にダンパを通過する。

高い圧力上昇ダイナミックスにおいて、液圧流体流の平均的な高さの体積流量により、絞り直径およびばね力を適当に選択することによって、すべての液圧流体流が、ダンパを迂回してバイパス管路を通って導かれる。従ってすべての液圧流体流が迅速に所属のホイールブレーキシリンダに提供され、これによって迅速かつ高いブレーキ作用が得られる。

ＡＢＳまたはパーシャルブレーキにおいて、本発明によるバイパス弁が影響を及ぼすことはない。

低い温度において液圧流体の粘性が高められると、バイパス管路は、平均的な低い体積流量において開放され、これによって摩耗が少なく燃料が節約され、特に液圧ポンプを駆動する駆動モータのモータ負荷が低減される。

さらに、液圧ポンプの圧送ストロークの開始時に発生する、いわゆるカチカチ雑音（Ｔｉｃｋｅｒ−Ｇｅｒａｅｕｓｃｈ）が減衰される。圧送ストロークの開始時には、確かに過度に高い圧力上昇が発生するが、それと同時に液圧流体体積は殆どずらされることはない。それによって形成される非常に低い体積流量によって、液圧流体流はダンパを通ってガイドされ、このダンパが前記のような「カチカチ雑音」を減衰する。

従来技術による車両ブレーキ装置のダンパの配置構成の液圧回路図である。 車両ブレーキ装置に配置された本発明による液圧装置の実施例の配置構成を示す液圧回路図である。 第１の弁位置を有する、図２に示した実施例のバイパス弁の１実施例の拡大した縦断面図である。 第２の弁位置を有する、図３に相当する図である。

以下に、添付の概略図を用いて本発明の解決策の実施例を詳しく説明する。

図１には、車両ブレーキ装置の配置構成１０が示されており、この配置構成１０において、流入管路１２に、液圧ポンプ１４としてのピストンポンプが配置されている。液圧ポンプ１４は、詳しく図示していない２つのポンプ部材を備えた体積流量源として構成されており、これら２つのポンプ部材は、駆動モータ１６によって偏心体を用いて駆動される。ポンプ部材は運転中に液圧流体ここではブレーキ液を、流入管路１２を通して圧送し、この際に液圧流体流が生ぜしめられ、この液圧流体流は、ポンプ部材に交互に作用するポンププランジャに基づいて脈動する。液圧ポンプ１４は、詳しく図示していない液圧ユニット内に配置されていて、脈動された流体流若しくは液圧流体流を流出管路若しくはダンパ管路１８内に圧送する。ダンパ管路１８に、圧力脈動ダンパ若しくはダンパ／絞りコンビネーション２０が配置されている。ダンパ／絞りコンビネーション２０は、脈動する流れを均すために用いられ、そのために減衰チャンバの形状のダンパ２２を有しており、このダンパ２２の後ろに絞り２４が接続されている。絞り２４は可変の絞り作用によって調節可能に構成されている。

図２は、詳しく示されていない車両ブレーキ装置の液圧装置２６を示し、この液圧装置２６には、前記配置構成１０とは異なり、バイパス管路２８およびバイパス弁３０が設けられている。バイパス弁３０は、液圧ポンプ１４によって生ぜしめられた液圧流体の体積流量Ｑに基づいて制御可能である。この場合、比較的低い通常の体積流量においては、バイパス弁３０は液圧流体流をダンパ管路１８にガイドする。これよりも高い体積流量においては、バイパス弁３０は、液圧流体流をバイパス管路２８にガイドし、それによって、ダンパ２２を含むダンパ／絞りコンビネーション２０全体を迂回するようにガイドする。

さらに、ダンパ２２の下流には、ダンパ管路１８内に逆止弁３１が設けられており、このダンパ管路１８は、選択的に絞り２４の前または後ろに配置されている。逆止弁３１は、減衰方向で閉鎖するように構成されている。このような逆止弁３１は、逆止弁３１の下流において上流よりも高い液圧流体圧力が発生すると、閉鎖されるようになっている。閉鎖された逆止弁３１、およびダンパ管路１８を閉鎖する、バイパス弁３０の弁位置は、ダンパ２２を、車両ブレーキ装置の詳しく図示していない管路システムから完全に流体的に分離している。

図３および図４は、体積流量に依存して制御可能なバイパス弁３０の２つの弁位置の詳細を示しており、このバイパス弁３０は絞り付きシリンダ３２を有していて、この絞り付きシリンダ３２内に、液圧流体が運転中に流れ方向で流れる。この場合、図３では、液圧流体流として時間毎の第１の体積流量３４が流れ、図４では、時間毎の第１の体積流量３４よりも著しく大きい時間毎の第２の体積流量３６が流れる。

絞り付きシリンダ３２内には、可動な絞り３７として摺動可能な絞りピストン３８が配置されており、この絞りピストン３８は、十分に閉鎖されたカップ底部４０とカップ壁部４２とを備えたカップ形シリンダとして構成されている。カップ底部４０の中央に絞り開口４４が配置されており、この絞り開口は、流れ方向で次第に大きくなる横断面を有する円錐台形に構成されている。絞り開口４４に対してほぼ相補的に形成され、かつ流れ方向で絞りピストン３８の後ろに配置された絞りロッド４６が設けられており、この絞りロッド４６は、絞り付きシリンダ３２の端面側４８の中央に取り付けられている。しかも、端面側４８とカップ底部４０との間に、環状に形成されたリターンスプリング５０が設けられており、このリターンスプリング５０は絞りロッド４６を包囲している。絞り開口４４が開放された状態で、液圧流体がリターンスプリング５０に沿って流れ、絞り付きシリンダ３２内に設けられたダンパ管路開口５２を通ってダンパ管路１８内に流入する。また、絞り開口４４の開放された状態で、絞りピストン３８のカップ壁部４２は、絞り付きシリンダ３２内において流れ方向で絞りピストン３８の前に設けられた、バイパス管路２８内に通じるバイパス管路開口５４を閉鎖する（図３）。

時間毎の体積流量が少なければ少ないほど、カップ底部４０に当接するリターンスプリング５０は絞りピストン３８を流れ方向に抗して押し戻す。例えば、時間毎の第１の体積流量３４において、絞り開口４４およびひいてはダンパ管路開口５２は開放され、それと同時にバイパス管路開口５４は閉鎖される。これによって、液圧流体流はダンパ管路１８を通ってガイドされる（図３）。

液圧流体流の時間毎の体積流量が多ければ多いほど、液圧流体流は絞りピストン３８をリターンスプリング５０のばね力に抗してより強く絞りロッド４６に向かって押しやる。運転中に例えば時間毎の第２の体積流量３６が生ぜしめられると、液圧流体は絞りピストン３８を絞りロッド４６に向かって押しやる。次いで、絞りロッド４６は、この絞りロッド４６に当接するカップ底部４０と協働して、絞り開口４４を閉鎖する。それと同時にカップ壁部４２は、ダンパ管路開口５２を閉鎖し、バイパス管路開口５４が開放されるまで、絞り付きシリンダ３２に沿って流れ方向で移動せしめられる。従って、液圧流体は、時間毎の第１の体積流量３４と比較して著しく大きい時間毎の第２の体積流量３６で、バイパス管路２８内にガイドされる。このような形式でガイドされて、全ダンパ／絞りコンビネーション２０は、所属のホイールブレーキシリンダにおける迅速な高ダイナミックな圧力上昇のために迂回される（図４）。

リターンスプリング５０のばね力を変えることによって、および／または絞り開口４４の絞り直径を変えることによって、このような形式のバイパス弁３０の体積流量に依存する制御に、必要に応じて追加的な影響を与えることができる。

１０ 車両ブレーキ装置の配置構成
１２ 流入管路
１４ 液圧ポンプ
１６ 駆動モータ
１８ 流出管路若しくはダンパ管路
２０ 圧力脈動ダンパ若しくはダンパ／絞りコンビネーション
２２ ダンパ
２４ 絞り
２６ 液圧装置
２８ バイパス管路
３０ バイパス弁
３１ 逆止弁
３２ 絞り付きシリンダ
３４ 時間毎の第１の体積流量
３６ 時間毎の第２の体積流量
３７ 絞り
３８ 絞りピストン
４０ カップ底部
４２ カップ壁部
４４ 絞り開口
４６ 絞りロッド
４８ 端面側
５０ リターンスプリング
５２ ダンパ管路開口
５４ バイパス管路開口
Ａ 管路横断面の断面積
Ｑ 体積流量
Ｖ 液圧流体量
ｖ 平均流速

Claims (8)

1. 車両ブレーキ装置のための液圧装置（２６）であって、液圧流体流をダンパ管路（１８）内にポンプ供給するための液圧ポンプ（１４）を備えており、前記ダンパ管路（１８）にダンパ（２２）が流路で接続されている形式のものにおいて、
   前記ダンパ（２２）を迂回するバイパス管路（２８）と、液圧流体流を選択的に前記ダンパ管路（１８）または前記バイパス管路（２８）の一方のみを通るように導くバイパス弁（３０）と、が設けられており、
   前記バイパス弁（３０）は、絞り（３７）を有する可動な可動片（３８）を備え、該可動片（３８）は、前記絞り（３７）に至る液圧流体流の体積流量（３４，３６）に応じた押圧力により運動され、前記可動片（３８）の運動によって前記ダンパ管路（１８）と前記バイパス管路（２８）とが切り替えられる
   ことを特徴とする車両ブレーキ装置のための液圧装置。
2. 前記ダンパ管路（１８）内で前記ダンパ（２２）の下流に下流側絞り（２４）が設けられている
   ことを特徴とする、請求項１に記載の液圧装置。
3. 前記バイパス弁（３０）が、前記液圧流体流の時間毎の体積流量（３４，３６）に依存して制御されている
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の液圧装置。
4. 前記可動片（３８）が、絞り付きシリンダ（３２）内で摺動可能な絞りピストン（３８）として構成されている
   ことを特徴とする、請求項１に記載の液圧装置。
5. 前記絞りピストン（３８）の摺動に伴って前記絞り付きシリンダ（３２）に配置されたバイパス管路開口（５４）が開放されるようになっている
   ことを特徴とする請求項４に記載の液圧装置。
6. 前記絞りピストン（３８）内に絞り開口（４４）が設けられていて、前記絞りピストン（３８）の摺動に伴って前記絞り開口（４４）が閉鎖されるようになっている
   ことを特徴とする、請求項４または５に記載の液圧装置。
7. 絞りロッド（４６）が設けられており、該絞りロッド（４６）に向かって、前記絞りピストン（３８）が、摺動と同時に前記絞り開口（４４）を閉鎖するように移動可能である
   ことを特徴とする、請求項６に記載の液圧装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の液圧装置（２６）を使用する車両ブレーキ装置。

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