JP7235427B2 - 自律走行する陸上車両のための電気液圧による動力式車両ブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部の構成を備えた、公道上を自律走行する陸上車両のための電気液圧による動力式車両ブレーキ装置に関するものである。「自律走行する」という記載は自律走行する可能性に関わるものであるが、しかしながら本発明による車両ブレーキ装置は、自律走行しない陸上車両またはより低いレベルで自律走行する陸上車両に対しても適用可能である。

レベル４（ドライバーに対し介入要求することができる）およびレベル５（最高レベル。ドライバーは必要ない）までの自律走行のためには、ドライバーの介入を必要とせずに、ほぼ確実な確からしさで車両ブレーキ装置の完全な故障を阻止する冗長型動力式車両ブレーキ装置が必要である。

特許文献１は、２つのブレーキアッセンブリを備えた電気液圧による動力式車両ブレーキ装置を開示し、両ブレーキアッセンブリはそれぞれ、電気で制御可能な圧力源を備えた動力式ブレーキ圧発生器と、各車輪ブレーキ用のブレーキ圧調整弁装置とを有している。一方のブレーキアッセンブリは他方のブレーキアッセンブリに接続され、そして液圧車輪ブレーキは前記一方のブレーキアッセンブリに接続され、その結果車輪ブレーキは前記一方のブレーキアッセンブリを用いて操作可能であるとともに、前記一方のブレーキアッセンブリを通じて前記他方のブレーキアッセンブリを用いて操作可能である。これにより、１つのブレーキアッセンブリの不具合時または故障時に、ドライバーの介入なしに車輪ブレーキを他のブレーキアッセンブリを用いて操作可能である。その都度アクティブなブレーキアッセンブリは、車輪ブレーキ内の車輪ブレーキ圧を調整する。

独国特許出願公開第１０２０１４２２０４４０Ａ１号明細書

請求項１の構成を備えた、本発明による電気液圧による動力式車両ブレーキ装置は、公道上でのレベル４およびレベル５までの自律走行に対し設けられている。レベル４は高度自律走行とも呼ばれ、車両の誘導を電子システムが継続的に受け持ち、該システムが走行タスクをもはや果たさない場合にだけドライバーに対し介入要求することを意味している。レベル５は完全自動化とも呼ばれ、ドライバーを必要としない。しかしながら、本発明による車両ブレーキ装置は、これよりも低いレベルおよび非自律走行に対しても使用可能である。

本発明による電気液圧による動力式車両ブレーキ装置は、２つの冗長型動力式ブレーキ圧発生器を有し、これら冗長型動力式ブレーキ圧発生器には、１つまたは複数の液圧車輪ブレーキが、選択的に両動力式ブレーキ圧発生器のうちの一つまたは両動力式ブレーキ圧発生器を用いて操作可能であるように接続されている。これによって、両動力式ブレーキ圧発生器のうちの一つの不具合時または故障時での動力制動がドライバーの介入なしに可能である。両動力式ブレーキ圧発生器は特に無圧のブレーキ液貯留容器に接続され、この場合両動力式ブレーキ圧発生器は、ともに１つのブレーキ液貯留容器に、または、それぞれ１つの固有のブレーキ液貯留容器に接続されていてよい。

その際、好ましくは、両動力式ブレーキ圧発生器のうちの第１の動力式ブレーキ圧発生器は直接に、すなわち中間接続される弁なしに、ブレーキ液貯留容器に接続され、および／または、両動力式ブレーキ圧発生器のうちの第２の動力式ブレーキ圧発生器は１つまたは複数の弁によってブレーキ液貯留容器に接続されている（請求項２）。

好ましくは、第２の動力式ブレーキ圧発生器は、ブレーキ液貯留容器から第２の動力式ブレーキ圧発生器の方向に流動可能な逆止弁によって、および／または動力操作される弁によって、ブレーキ液貯留容器に接続されている（請求項３）。前記弁は特に電磁弁である。その限りでは、逆止弁と動力操作される１つまたは複数の前記弁とは好ましくは液圧的に直列に接続されている。

本発明による車両ブレーキ装置は、それぞれ１つまたは複数の車輪ブレーキを備えた１つまたは複数のブレーキ回路を有していてよい。乗用車に対しては、車両ブレーキ装置は、特に、それぞれ２つの車輪ブレーキを備えた２つのブレーキ回路を有している。

従属請求項は、請求項１に記載されている発明の有利な構成および更なる構成を対象としている。

請求項５は、車輪ブレーキ内の車輪ブレーキ圧を好ましくは車輪別に調整するためのブレーキ圧調整弁装置を提供する。このようなブレーキ圧調整弁装置はそれ自体公知であり、本発明にとって強制的ではないが、通常のように各車輪ブレーキに対し吸入弁と排出弁とを有し、場合によっては車輪ブレーキの複数のグループに対しても、または、すべての車輪ブレーキに対しても吸入弁と排出弁とを有している。吸入弁と排出弁とを組み合わせて１つの弁としてもよい。ブレーキ圧調整弁装置を用いると、車輪ブレーキ内の車輪ブレーキ圧の調整以外に、したがって制動時の車輪ブレーキ力の調整以外に、アンチロックプログラム、トラクションコントロールプログラムおよびダイナミックドライブコントロール／電子スタビリティプログラムのようなスリップコントロールが可能であり、これらに対しては、略語ＡＢＳ，ＡＳＲおよびＦＤＲ／ＥＳＰが慣用されている。電子スタビリティプログラムとも呼ばれるダイナミックドライブコントロールは、口語的にはアンチスキッドコントロールとも呼ばれる。

請求項６は、ブレーキ圧調整弁装置が、弁によって第１の動力式ブレーキ圧発生器に接続され、および／または、直接に第２の動力式ブレーキ圧発生器に接続されていることを提供し、その結果ブレーキ圧調整弁装置は、存在する場合はブレーキマスタシリンダを用いて、および／または第２の動力式ブレーキ圧発生器を用いて車両ブレーキ装置を操作するために、弁を閉じることによって第１の動力式ブレーキ圧発生器から切り離し可能である。本発明による車両ブレーキ装置は、好ましくは次のように構成されており、すなわち第１の動力式ブレーキ圧発生器からブレーキ圧調整弁装置を切り離すことにより、車輪ブレーキも第１の動力式ブレーキ圧発生器から切り離されて、車輛ブレーキ装置の操作時に車輪ブレーキ内の車輪ブレーキ圧を、ブレーキマスタシリンダを用いておよび／または第２の動力式ブレーキ圧発生器を用いて調整可能であるように構成されている。

請求項８は、車輪ブレーキが、特にブレーキ圧調整弁装置の一部である排出弁によって、第１の動力式ブレーキ圧発生器および／または第２の動力式ブレーキ圧発生器に接続されていることを提供する。１つまたは複数の排出弁を開くことによって１つまたは複数の車輪ブレーキ内の圧力が減少すると、本発明のこの実施態様では、ブレーキ液は１つまたは複数の車輪ブレーキから特に無圧のブレーキ液貯留容器内へ戻らずに、複数の動力式ブレーキ圧発生器へ流れる。これにより、その後の車輪ブレーキ圧の再度上昇のためにブレーキ圧を新たに構築する必要はなく、現在のブレーキ圧を上昇させるだけでよい。

好ましくは、本発明による車両ブレーキ装置は、両動力式ブレーキ圧発生器に加えて、筋力式ブレーキ圧発生器または補助力式ブレーキ圧発生器を有している。「補助力」とは、ブレーキ倍力装置によって支援される筋力操作を意味している。筋力式ブレーキ圧発生器または補助力式ブレーキ圧発生器とは、特に、ハンドブレーキレバーまたはフットブレーキペダルを用いて操作可能なブレーキマスタシリンダであり、ブレーキマスタシリンダは、車両ブレーキ装置の動力操作の際に、車両ブレーキ装置のブレーキ圧に対する目標値設定器として用いられる。筋力式ブレーキまたは補助力式ブレーキは、特に一つの動力式ブレーキ圧発生器または両動力式ブレーキ圧発生器の不具合または故障の場合に対し、非自律走行の間ではなく、ドライバーが誘導を行う走行の間に設けられていてよい。

明細書および図面に開示されているすべての構成要件は、それ自体で個別に、または、基本的に任意の組み合わせで、本発明の実施態様において実現されていてよい。１つの請求項のすべての構成要件ではなく、１つまたはいくつかの構成要件のみを有しているような発明の実施態様が基本的に可能である。

次に、図面に図示されている実施形態に関して本発明をより詳細に説明する。

本発明による電気液圧方式の動力式車両ブレーキ装置の液圧回路を示す図である。

図面に図示した本発明による電気液圧方式の動力式車両ブレーキ装置１は、レベル４またはレベル５までで公道上を自律走行する陸上車両、すなわち乗用車のために設けられている。レベル４は自律走行を意味し、その際ドライバーに対し介入要求することができ、レベル５は最高レベルで、ドライバーの介入を必要としない自律走行を意味している。より低いレベルおよび非自律走行が可能である。

本発明による車両ブレーキ装置１は、４つの液圧車輪ブレーキ２を備えた２回路型ブレーキ装置として形成され、４つの液圧車輪ブレーキのうちそれぞれ２つが両ブレーキ回路の一つに接続されている。

車両ブレーキ装置１は、第１の動力式ブレーキ圧発生器３と、第２の動力式ブレーキ圧発生器４とを有している。両動力式ブレーキ圧発生器３，４は冗長性があり、車両ブレーキ装置１は選択的に一方または両方の動力式ブレーキ圧発生器３，４を用いても操作することができる。

図示し、説明する本発明の実施形態では、第１の動力式ブレーキ圧発生器３はピストンシリンダユニット５を有し、そのピストン６は、ブレーキ圧を発生させるため、電動機７により、シリンダ９内のねじ駆動部８または他の回転・並進式変速装置を介して軸線方向に変位可能である。ピストンシリンダユニット５はプランジャーユニットと呼ぶこともでき、ピストン６はプランジャーピストンとも呼ぶことができる。第１の動力式ブレーキ圧発生器３のピストンシリンダユニット５のシリンダ７は、図示し、説明する本発明の実施形態では、無圧のブレーキ液貯留容器１０にダイレクトに、すなわち弁を中間接続することなく、接続されている。

第１の動力式ブレーキ圧発生器３には、厳密にいえば、第１の動力式ブレーキ圧発生器３のピストンシリンダユニット５のシリンダ９には、ここではプランジャーバルブ１１と記す弁と、第１の仕切弁１２と、ブレーキ圧調整弁装置１３とを介して、車輪ブレーキ２が接続されている。２つのブレーキ回路に分割するため、２つのプランジャーバルブ１１は液圧的に並列に、２つの第１の仕切弁１２は液圧的に同様に並列に、そしてそれぞれ１つのプランジャーバルブ１１と１つの第１の仕切弁１２とは液圧的に直列に配置されている。ブレーキ圧調整弁装置１３を介してそれぞれ２つの車輪ブレーキ２が１つのプランジャーバルブ１１と１つの第１の仕切弁１２とを介して第１の動力式ブレーキ圧発生器３に接続されている。

第２の動力式ブレーキ圧発生器４は各ブレーキ回路内にハイドロポンプ１４を有し、たとえば電動機１５により共通に駆動可能なピストンポンプまたは（内歯）歯車ポンプを有している。それぞれ２つの車輪ブレーキ２は、各車輪ブレーキ２のための吸入弁１６を介して、複数のハイドロポンプ１４のうちの１つのハイドロポンプの吐出側に接続されている。

各車輪ブレーキ２は、それぞれ１つの排出弁１７を介して第２の動力式ブレーキ圧発生器４のハイドロポンプ１４の吸込側に接続され、その際車輪ブレーキ２は排出弁１７を介して同じハイドロポンプ１４の吸込側に接続され、このハイドロポンプの吐出側には、車輪ブレーキが吸入弁１６を介して接続されている。ハイドロポンプ１４の吸込側には、排出弁１７とハイドロポンプ１４との間にハイドロアキュムレータ１８が接続されている。

ブレーキ液貯留容器の方向に見て、第２の動力式ブレーキ圧発生器４のハイドロポンプ１４の吸込側は、ブレーキ液貯留容器１０からそれぞれのハイドロポンプ１４の方向に貫流可能なそれぞれ１つの逆止弁１９と吸込弁２０とを介してブレーキ液貯留容器１０に接続されており、その結果車輪ブレーキ２を操作するためのブレーキ圧の発生は、吸込弁２０が開いている時に第２の動力式ブレーキ圧発生器４を用いて可能である。

本発明は、説明した動力式ブレーキ圧発生器３，４に限定されるものではなく、動力式ブレーキ圧発生器の他の実施形態が可能である（図示せず）。

上述したように、車両ブレーキ装置１は、選択的に両動力式ブレーキ圧発生器３，４のいずれかを用いて操作することができ、その結果両動力式ブレーキ発生器３，４のうちの一方の故障時または不具合時に、車両ブレーキ装置１をドライバーの介入なしに両動力式ブレーキ圧発生器３，４のうちの他方による動力によって操作することができる。車両ブレーキ装置１の動力操作のこのような冗長性は、レベル４およびレベル５での自律走行に対する前提である。

吸入弁１６と排出弁１７とはブレーキ圧調整弁装置１３を形成し、ブレーキ圧調整弁装置を用いて各車輪ブレーキ２での車輪ブレーキ圧を個別に調整することができる。第２の動力式ブレーキ圧発生器４のハイドロポンプ１４とともにスリップコントロールが可能であり、特にアンチロックプログラム、トラクションコントロールプログラムおよび／またはダイナミックドライブコントロールまたは電子スタビリティプログラムが可能である。これらのスリップコントロールに対しては、略語ＡＢＳ，ＡＳＲおよび／またはＦＤＲもしくはＥＳＰが慣用されている。ダイナミックドライブコントロールおよび電子スタビリティプログラムは口語的にはアンチスキッドコントロールとも呼ばれる。このようなスリップコントロールはそれ自体公知であり、ここではこれ以上詳細に説明しない。

本発明による車両ブレーキ装置１は、フットブレーキペダル２１を用いて操作可能な２回路型ブレーキマスタシリンダ２２を筋力ブレーキ圧発生器として有し、２回路型ブレーキマスタシリンダには、それぞれのブレーキ回路において、車輪ブレーキ２がそれぞれ１つの第２の仕切弁２３と、第１の仕切弁１２と、ブレーキ圧調整弁装置１３の吸入弁１６とを介して接続されており、その結果車両ブレーキ装置１は車両ドライバーの筋力によっても操作可能である。第２の仕切弁２３と、第１の仕切弁１２と、吸入弁１６とは、液圧的に直列に配置されている。

基本的には、動力による車両ブレーキ装置１の操作が設けられており、その際ブレーキ圧は、第１の動力式ブレーキ圧発生器３を用いて発生させ、第１の動力式ブレーキ圧発生器３の不具合時または故障時には第２の動力式ブレーキ圧発生器４を用いて発生させる。ブレーキ圧発生の順序を逆にしてもよい。ブレーキマスタシリンダ１５は、ドライバー運転時での車輪ブレーキ２内の車輪ブレーキ圧のための目標値設定器として用いられ、この場合ブレーキ圧は両動力式ブレーキ圧発生器３，４のうちの一方を用いて発生させ、ブレーキ圧の高さは、第１の動力式ブレーキ圧発生器３のピストンシリンダユニット５がブレーキ圧を発生させる場合には当該ピストンシリンダユニット５のピストン６を用いて、および／または、ブレーキ圧調整弁装置１３を用いて制御または調整する。自律運転の場合、車輪ブレーキ圧に対する目標値は自律車両誘導に由来している。

ドライバー運転の場合、第１の動力式ブレーキ圧発生器３の不具合時または故障時には、ブレーキ圧は第２の動力式ブレーキ圧発生器４を用いて、または、ブレーキマスタシリンダ２２を用いて発生させることができる。

両ブレーキ回路の一方では、ペダルストロークシミュレータ２４がシミュレータバルブ２５を介してブレーキマスタシリンダ２２に接続されている。ペダルストロークシミュレータ２４はばね付勢されているハイドロアキュムレータであり、ハイドロアキュムレータには、シミュレータバルブ２５が開いている時にブレーキ液をブレーキマスタシリンダ２２から排出させることができ、その結果第２の仕切弁２３が閉じられる動力制動の場合、車両ドライバーに通常のペダル感覚を伝えるために、ブレーキマスタシリンダ２２内のピストンが変位可能であり、フットブレーキペダル２２が可動である。

以上説明し、図示した本発明の実施形態では、プランジャーバルブ１１と、第１の仕切弁１２と、吸入弁１６と、排出弁１７と、吸込弁２０と、第２の仕切弁２３と、シミュレータバルブ２５とは２ポート２位置切換え電磁弁であり、この場合第１の仕切弁１２と、吸入弁１６と、第２の仕切弁２３とは、その無電流の基本位置において開いており、プランジャーバルブ１１と、排出弁１７と、吸込弁２０と、シミュレータバルブ２５とは、その無電流の基本位置で閉じている。車輪ブレーキ圧のより優れたコントロールクオリティを目的として、吸入弁１３は比例弁として実施されているが、しかしこれは本発明にとって強制的なものではない。これら弁の他の実施形態は不可能ではない。たとえば、吸入弁１６と排出弁１７とを統合して３ポート２位置電磁弁とすることも可能である（図示せず）。

１ 動力式車両ブレーキ装置
２ 車輪ブレーキ
３ 第１の動力式ブレーキ圧発生器
４ 第２の動力式ブレーキ圧発生器
５ ピストンシリンダユニット
１０ ブレーキ液貯留容器
１１ プランジャーバルブ
１３ ブレーキ圧調整弁装置
１４ ハイドロポンプ
１７ 排出弁
１９ 逆止弁
２０ 吸込弁
２２ ブレーキマスタシリンダ（筋力式ブレーキ圧発生器または補助力式ブレーキ圧発生器）

Claims (8)

1. 第１の動力式ブレーキ圧発生器（３）と、第２の動力式ブレーキ圧発生器（４）とを備え、両動力式ブレーキ圧発生器に液圧車輪ブレーキ（２）が接続されている、公道上を自律走行する陸上車両のための電気液圧による動力式車両ブレーキ装置において、両動力式ブレーキ圧発生器（３，４）が単一のブレーキ液貯留容器（１０）に接続されており、
   前記第２の動力式ブレーキ圧発生器（４）が、逆止弁（１９）および動力操作される弁（２０）によって、前記ブレーキ液貯留容器（１０）に接続されていることを特徴とする電気液圧による動力式車両ブレーキ装置。
2. 前記第１の動力式ブレーキ圧発生器（３）が直接に、および／または、前記第２の動力式ブレーキ圧発生器（４）が１つまたは複数の弁（１９，２０）によって、前記ブレーキ液貯留容器（１０）に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の電気液圧による動力式車両ブレーキ装置。
3. 前記第１の動力式ブレーキ圧発生器（３）がピストンシリンダユニット（５）を有し、および／または、前記第２の動力式ブレーキ圧発生器（４）がハイドロポンプ（１４）を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の電気液圧による動力式車両ブレーキ装置。
4. 前記動力式車両ブレーキ装置が、前記液圧車輪ブレーキ（２）内の車輪ブレーキ圧を調整するためのブレーキ圧調整弁装置（１３）を有していることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の電気液圧による動力式車両ブレーキ装置。
5. 前記ブレーキ圧調整弁装置（１３）が、弁（１１，１２）によって前記第１の動力式ブレーキ圧発生器（３）に接続され、および／または、直接に前記第２の動力式ブレーキ圧発生器（４）に接続されていることを特徴とする、請求項４に記載の電気液圧による動力式車両ブレーキ装置。
6. 前記第２の動力式ブレーキ圧発生器（４）が、弁（１１，２０）によって前記第１の動力式ブレーキ圧発生器（３）に接続されていることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の電気液圧による動力式車両ブレーキ装置。
7. 前記液圧車輪ブレーキ（２）が、排出弁（１７）によって、前記第１の動力式ブレーキ圧発生器（３）および／または前記第２の動力式ブレーキ圧発生器（４）に接続されていることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の電気液圧による動力式車両ブレーキ装置。
8. 前記動力式車両ブレーキ装置（１）が筋力式ブレーキ圧発生器または補助力式ブレーキ圧発生器（２２）を有し、この筋力式ブレーキ圧発生器または補助力式ブレーキ圧発生器を用いて前記液圧車輪ブレーキ（２）が操作可能であることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の電気液圧による動力式車両ブレーキ装置。

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