JPH04504697A - 車両制動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 車両制動装置 技術分野 この発明は、車両の制動装置に関する。

背景技術 はとんど全ての近代車両、特に自動車は全輪に作動する流体作動のフットブレー キをもっている。このシステムは、一般にドラムブレーキ又はディスクブレーキ から構成される。ドラムブレーキ又はディスクブレーキは、マスクシリンダ中の ピストンに連結されたブレーキペダルを有している。マスクシリンダ中において は、流体動圧が発生する。ブレーキペダルの踏み込みによって、流体ブレーキの 流体をパイプとホースからなりホイールシリンダに至る回路網に圧入し、それに よってブレーキ片またはブレーキシューがブレーキディスクまたはブレーキドラ ムに接触することになり制動動作が実現される。

流体装置は、自己潤滑（ｓｅｌｆ−１ｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ；補足の機会を減少 すること）、磨耗率が低い、フリクションが小さい、全てのブレーキシューまた はキャリパに等しい圧力を働かせる、不均一な摩擦や調整を補償する等たくさん の利益がある。更に、ホースの可撓性のために据え付けが機械装置よりも簡単で ある。

流体制動装置の主な不利益は、装置の流体漏れまたは使用流体の汚染であって、 ブレーキをきかなくするかまたは操作できなくしてしまう。

この問題の一つの解決は、タンデムマスタシリンダを設け、装置を２部分に分割 することである。こうすれば、一方が欠損しても他の部分が機能することができ る。明らかに一部分の欠損の発生の際はブレーキ効果が減少し、危険な状況も生 じる。

例えば一方のタイヤが軸方向の反対側のタイヤよりも磨耗してしまったならば、 別々のブレーキを個々に制御したほうが好ましい。標準装置では、軸方向両方の ブレーキが同時に作動する。制動装置において、ブレーキをかけたときの感じを 制御できると有益であり、ある運転者はシャープな制動を好み、他の運転者は最 大制動の前にブレーキペダルがある距離動き踏み代のある方を好む。

ブレーキメカニズムにおける流体の分配の問題のためブレーキ技術の進歩が制限 されていた。

発明の開示 この発明によれば、車両の運転者によって操作されるブレーキエレメント、ブレ ーキエレメントの操作に応答する制御信号発生手段、この制御信号発生手段によ って発生された制御信号に応答し車両の少なくとも一つの車輪を制動する制動手 段、及びブレーキエレメントを介して運転者に可変人工感覚を与えるために制御 信号に応答してブレーキエレメントに力を加える反作用手段とを備える車両制動 装置を提供する。

好ましくは、制御信号は運転者によってブレーキエレメントに与えられる力と比 例する。

好適な実施例においてはこの装置は、ブレーキエレメントに与えられる力を感知 ２し、これに比例する信号を制御信号発生手段に入力する手段を備える。その感 知手段は好適には電気ロードセルからなる。

望ましくはこの発明による装置は、ブレーキエレメントの位置及び（または）移 動を検知し、これに比例する信号を制御信号発生手段に入力する手段を備える。

この検知手段は好適には一以上の線形可変変位トランスデユーサからなる。

望ましくは、反作用手段はブレーキエレメントに結合した流体アクチュエータを 含み、このアクチュエータは、一対の対向ピストン面を有するダブルアクディン グ流体アクチュエータであることが好ましい。

アクチュエータは好ましくはサーボ弁によって制御される。サーボ弁は、制御信 号に応じアクチュエータを動作させるため、その対向ピストン面に対し供給する 流体液圧を制御する。

ブレーキエレメントはブレーキペダルで良い。

もう一つの好適な実施例は、誤差検出手段を含む。この手段は、人工感覚がブレ ーキエレメントに与えられているか否かをチェックするとともに、これに依存し つつ入力信号を制御信号発生手段に供給する。誤差検出手段による検出誤差が予 め定めた限度を越えている際は、制御信号発生手段が好適に制御信号を発生して 安全装置を作動させる。

制御信号発生手段は、運転者の要求や車両の状態に応じて制御信号を発生するよ うにプログラムできるコンピュータであるのが望ましい。

図面の簡単な説明 第１図はこの発明の装置の配置を示す説明図、第２図は第１図の装置の一部であ るブレ・−キ「感覚」アクチュエータアセンブリの一部縦断正面図、 第３図は第２図の■−■矢視断面図、 第４図は第１図の装置の一部である分配弁の一部断面正面図、第５図は第４図の 一部を取り除いてわかりやすくした分配弁の拡大正面図である。

発明を実施するための最良の形態 次に、図に示す実施例によって、この発明による車両制動装置について説明する 。

まず第１図には、操舵輪（図示せず）を有する自動車等の動力車両用の制動装置 １０が示されている。

動力車両は、標準の流体作動のディスク又はドラムブレーキを付設した４輪をも っている。図には、ブレーキそのものは示されていないか、キャリパ又はシュー 又は各車輪（以後ブレーキメカニズムと称す）はそれぞれサーボ弁（ｓｅｒｖｏ 　ｖａｌｖｅ）１１，１２，１３．１４に取り付けられ、このサーボ弁は対応す る車輪におけるブレーキメカニズムの圧力を個々に制御する。

システム１０は、１次能動制動装置と、２次ブレーキオーバーライドシステムと を結合したものである。オーバーライドシステムは、システムフェイリュアが発 生した場合や１次能動制動装置がオフした場合にブレーキ効果を発生させる。

１次能動制動装置 制動装置は全くの能動「感覚」装置であって、ブレーキメカニズムに物理的に分 離されたブレーキペダル１５をブレーキエレメントとして備えている。ブレーキ ペダル１５は、車両車体に装着されその取付点において回動可能に軸支されてい る。ブレーキペダル１５には「感覚」アクチュエータ１６が取り付けられる。

第２図において、感覚アクチュエータ１６はダブルアクティング流体アクチュエ ータである。これは、シリンダ１８内に配設され、一対の対向ピストン面を有す る可動ピストン１７から構成される。ピストン１７にはピストン面を形成するピ ストンヘッド１７ａが設けられている。ピストン１７の一端は、リンケージエレ メント２０によってブレーキペダル１５に連結されている。リンケージエレメン ト２０はロードセル２１　（又はその他の好適な部材）を含んでいる。ロードセ ル２１は、好ましくはディブレクスセンサであって、車両の運転者によりブレー キペダル１５に与えられる力を検知する。ロードセル２１は、マイクロプロセッ サ（ｍｉｃｒｏ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等の制御ユニット２５に電気的に接続さ れ、ブレーキペダル１５に与えられた力に相応する入力信号を与える。

リンケージエレメント２０にはロッド２２が取り付けられ、このロッド２２は線 形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）２４のホルダ２３内に嵌入される。ＬＶＤＴのホ ルダ２３は、感覚アクチュエータ１６をおおうマニホールドブロックフ５上のシ リンダ１８に隣接して固定される。ＬＶＤＴ２４は、リンケージエレメント２０ の機械的変位（すなわちブレーキペダル１５の変位）を電気信号に変換する。

この信号は、ＬＶＤＴ２４が電気的に接続されているマイクロプロセッサ２５に 伝送される。

機械的変位を電気信号に変換するためには、もちろん他の好適な手段を用いても 良い。

感覚アクチュエータ１６は、サーボ弁２８に流体的に接続されている。流体トラ ンスファ管９は、マニホールドブロック７５内に設けられる。マニホールドブロ ック７５は、サーボ弁２８からシリンダ１８の各端への流体の流路をリンクする 。これにより、サーボ弁２８は、ピストンヘッド１７ａの各端への流体圧力によ るピストン１７の移動を制御可能となる。

第１図に示されるように、サーボ弁２８と感覚アクチュエータ１６との間の流体 の流路１２には、不可逆弁２９ａが含まれている。これは後に述べる理由による 。不可逆弁２９ａはまた、圧力供給路３３にも以下で述べる分離弁３１を介して 接続されている。不可逆弁２９ａは圧力の印加によって開路する。

サーボ弁２８は、好ましくはソレノイド弁からなる分離弁３１を介して、流体供 給圧力路３３と帰路３４に接続されている。ソレノイド弁が励磁されると圧力供 給路３３がサーボ弁２８に接続され、励磁されなくなると、帰路３４がサーボ弁 ２８に接続される。

整脈弁２７も用いられている。

マイクロプロセッサ２５はブレーキサーボ弁１１，１２，１３．１４を制御する ために接続され、マイクロプロセッサ２５で発生する信号は、４つのブレーキメ カニズムに供給する圧力を個々に制御する。サーボ弁１１．　１２．　１３．　 １４は、第４図と第５図に示されるように、分配弁３５を介して、左前、左後、 右後、及び右前のそれぞれのブレーキメカニズムに接続される制動路５６に連結 されている。

サーボ弁１１．１２，１３．１４は、コネクタ３２を介して流体圧力路と帰路３ ３．３４に連結されている。一方のコネクタ３２は圧力路と帰路との分岐にサー ボ弁１１と１４の対を接続し、他のコネクタ３２はサーボ弁１２と１３の対を接 続する。

分配弁 分配弁３５は、内部に分離室４６，４７．４８．４９を有する弁体３６からなっ ている。各分離室４６．４７，４８．４９は、流体路５０を介して各サーボ弁１ １．１２，１３．１４に連通している。各室４６．４７，４８．４９は、流体路 ５０を介して各サーボ弁１１，１２，１３．１４に接続されている。弁体３６は ８個のポート３７〜４４を有し、各室４６．４７，４８．４９はボートの対（３ ７，４１）、（３８，４２）、（３９，４３）、（４０，４４）を有する。

多対の１つのポート３γ、３８，３９．４０は、一対の流体路５８．５９を介し てマスクシリンダ４５に接続されている。マスクシリンダ４５は望ましくはタン デムマスクシリンダであり、そこに付設した流体ブースタ４５ａを有する。ブー スタ４５ａの機能は後に説明する。

第１図に示すように、ポート３７．３８の一対には、一方のマスクシリンダがら の流体路５８から給液され、一方、他方のポートの対３９．４０には流体路５９ から給液される。調整弁６０は流体路５８．５９の一方に設けられる。

他のボート４１，４２．４３．４４はブレーキメカニズムに導く制動路５６に接 続される。

各室４６，４７．４８．４９内には、スプール５１が設けられる。スプール５１ は、第１の湾曲部材５２及び第２の湾曲部材５３を有しており、第１の湾曲部材 ５２は第２の湾曲部材５３の一端に配置されている。２個の湾曲部材５２及び５ ３はネジ５５によって一体に固定されている。２個の部材に加わる液体が異なる ことからすれば、部材５２と５３は異なる材質から形成されるのが良い。スプー ル５１は、室４６，４７．４８．４９内において摺動可能である。

また、押圧スプリング５４が、各室４６．４７，４８．４９内に設けられている 。この抑圧スプリング５４の一端は、第２の湾曲部材５３の内面５５に反発力を 与えるよう配置されている。これにより、スプール５１は外側にバイアスされ、 室４６．４７，４８．４９と対応するサーボ弁１１，１２，１３．１４の間の流 路５０がシールオフされる。スプール５１の長さは、上記の通り、バイアスされ たときマスクシリンダ４５からの制動液がボート３７〜４４を介して室４６，４ ７．４８．４９に十分に出入りできるように設定する。

流体圧力が圧力供給路３３を介して湾曲部材５３の端面５７に与えられると、押 圧スプリング５４のバイアスは尽きてスプール５１が押圧スプリング５４を圧縮 するように移動し、その結果、室４６．４７，４８．４９をボート３７〜４０か ら密封する。

２次制動装置 更に、この実施例においては２次制動装置が設けられている。２次制動装置は１ 次能動装置が作動しているときは分離されており、この装置による制動動作は生 じない。しかしながら、１次制動装置がオフしたとき又は欠損したときには、２ 次装置が選ばれ動作する。例えば車両の運転者が自己の判断により手動スイッチ を操作したとき、又は欠損が生じたときに装置が自動的に決定したときに、切り 換えられて作動する。

２次装置は、ブースタ４５ａを動作させるため、２次流体アクチュエータ６５を 備えている。ブースタ４５ａは、マスクシリンダ４５か加圧された流体を流体路 ５１１１．５９に公知の方法で供給するよう切り替え動作する。

アクチュエータ６５は、単一のヘッド６７をもったピストン６６をシリンダ６８ 内に有する。２次アクチュエータ６５は、以下のとおり感覚アクチュエータ１６ に流体的にリンクされている。流体の流路６９は、ピストンヘッド６７の片面上 においてシリンダ６８に連結されている。流体路６９はシリンダ６８を出た後に ２路に分岐し、その一方の分岐６９ａは不可逆弁２９ｂを介して流体帰路３４に 接続され、他方の分岐６９ｂは切り換え弁７０に導かれている。切り換え弁７０ は流体路７１を有し、この流体路７１は２路７１ａ、７１ｂに分割され、分岐７ １ａは不可逆弁２９ａに導かれ、分岐７１ｂは感覚アクチュエータ１６のシリン ダ１８に導かれている。

不可逆弁２９ａ、２９ｂと切り換え弁７ｏは分離弁３１を介して圧力供給路３３ に接続されている。

機械的オーバーライド １次能動制動装置が不意にダウンした場合、オーバーライドメカニズムが自動動 作に移行する。通常の制動状態では、ブレーキペダル１５は第２図に示すｆｆｌ ［Ａの間で押圧される。ペダル１５の通常の踏み込みＡによっても何ら制動が生 じないような事態が装置１０において不意に生じた場合は、ブレーキペダル１５ にはいわゆるパニック力が加わる。このとき、ペダル１５は距ＭＢまでの領域に 踏み込まれ、オーバーライドメカニズムが動作する。

オーバーライドメカニズムは、アクチュエータ６５のピストン６６に装着されシ リンダ７７内に配設されたシャフト７６を備え、シャフト７６は、アクチュエー タ１６と６５の間に延在する。通常状態では、シャフト７６はシリンダ７７に接 触しない。

オーバーライド加圧スプリング７４は、第２図及び第３図に示されるように、ア クチュエータ１６をおおうマニフォルドブロック７５と、軸転アーム７９に担持 されたシリンダ７７が装着される固定支持体７８との間に配設されている。マニ フォルドブロック７５は移動できるように装置１ｏに設けられているが、しがし ながら通常制動時にはブロック７５と支持体７８の間で作用するスプリング７４ によって静止保持される。

第２図はオーバーライドが作動している状態の装置を示しているが、実線で示さ れたペダル１５は通常状態を示している。

１次作動制動 １次能動制動の間は、ブレーキペダル１５は距ＭＡの間を移動する（第２図参照 ）。運転者によってペダル１５に与えられた負荷は、ロードセル２１によって計 測されて、負荷に比例する信号がマイクロプロセッサ２５に送られる。

運転者の要求に対するペダル１５上での反作用は、感覚アクチュエータ１６によ って提供される。これを達成するために、マイクロプロセッサ２５は、感覚アク チュエータ１６に接続されたサーボ弁２８に制御信号を送り、ピストンヘッド１ ７ａの両側に圧力を供給させる。これによりブレーキペダル１５の移動に抵抗が 与えられ、それによって制動の感覚が模擬される。この「感覚」はマイクロプロ セッサ２５のプログラムによって軽い制動又は重い制動等何なりと運転者の好み に変えることができる。

１次能動制動の間、分離弁３１は励磁されサーボ弁２８は圧力供給路３３と接続 される。分離弁３１が励磁されたときには、不可逆弁２９ａ、２９ｂにも圧力が 供給される。これによって不可逆弁２９ａ、２９ｂが開路され、切り換え弁７０ が閉路し、それによってピストンヘッド１７ａの各側への岐路を介してサーボ弁 ２８が直接にアクチュエータ１６を運転可能となる。マスクシリンダ４５の余圧 は、開路した不可逆弁２９ｂから流体路６９を介して流体帰路３４に排出される 。

感覚アクチュエータ１６は、「感覚」要求に基づく広範囲の特性を模擬できる。

実際の制動は４つのサーボ弁１１，１２，１３．１４に供給される流体圧力によ って実施される。マイクロプロセッサ２５は、ロードセル２１からの人力信号に 従って、各サーボ弁１１，１２．１３．１４に独立の制御信号を送る。

分離弁３１が励磁されている限りサーボ弁１１，１２，１３．１４はコネクタ３ ２を介して圧力供給路に連結されている。この液体圧力は、各ブレーキメカニズ ムを独立に動作させるために、サーボ弁１１．１２．１３．１４のそれぞれによ って制御される。サーボ弁１１，１２．１３．１４から流路５ｏを介して供給さ れる液体圧力は、スプリング５４のプレロードを克服するのに十分である。この プレロードは、室４Ｂ、４７．４８．４９内においてスプール５１を移動させ、 ボート３７〜４０をマスクシリンダ４５からシールさせるものである。室４６〜 ４９内に残った流体は、スプール５１の動きによってボート４１〜４４を介して 室４６〜４９外に強制排出され、個々のブレーキメカニズムが相互に独立して制 動操作するようにする。

２次制動 ２次ｆ＃１道装置は、二種類の方法により動作させられる。そのうち一つは、図 示しないマニュアルスイッチによるものである。マニュアルスイッチは、運転者 によって操作される分離弁３１を励磁解除する。また、第２の方法は１次能動制 動装置の故障が検出された結果によるものである。

１次能動制動装置の主たる故障としては、装置に供給される電力の損失が発生す ることや、装置圧力が予め設定された安全限界を下回った等の形で現れる。

制動装置全体としては、各種の安全制御力を含んでいる。それらはマイクロプロ セッサ２５にモニタされている。＠に述べた一つの例として、ＬＶＤＴ２４の装 置において、ＬＶＤＴ２４は、感覚アクチュエータ１６がマイクロプロセッサ２ ５がサーボ弁２８に送った制御信号の通りに実際に動作しているか否かをチェッ クする。ＬＶＤＴ、ロードセル２１及び装置中の他のセンサはデュブレクスセン サであることが望ましい。それらの信号は結合され、結合た信号は要求信号又は 誤差検出信号とされる。制御ループの欠損は、装置の実際の出力と、並行運転さ れるリアルタイムモデルとを比較することにより検出される。各検出欠損は、分 離弁３１の励磁解除をもたらす。

電力供給の損失は自動的に分離弁３１の励磁解除をもたらす。後で述べるように 、圧力損失の効果も同様である。

分離弁３１は励磁解除されたときに流体帰路３４に接続される。これは不可逆弁 ２９ａ、２９ｂの圧力降下をもたらし、不可逆弁２９ａ、２９ｂは閉路して切り 換え弁７０か開路する。これにより、サーボ弁２８は感覚アクチュエータ１６か ら流体的に遮断され、感覚アクチュエータ１６は、ブースタ４５ａとマスクシリ ンダ４５を操作する切り換え弁７０を介して、２次流体アクチュエータ６５に流 体的に接続する。

ペダル１５に与えられた圧力は、ピストンヘッド１７ａをもったピストン１７の 移動によって伝達される。この移動は、シリンダ１８の外に切り換え弁７０を介 して流体を押し出し、２次アクチュエータ６５のシリンダ６８内に送り、２次ア クチュエータ６５のピストンヘッド６６を動かす。従って、このモードでの制動 は、標準の修正されない流体制動装置のように感じられる。

分配弁３５に関し、２次制動の場合はサーボ弁１１，１２，１３．１４は流体帰 路３４に接続され、スプール５１に与えられる圧力は降下する。スプリング５４ の力は残余のいかなる圧力にも打ち勝つに十分であり、スプール５１を外側にサ ーボ弁１１，１２．１３．１４に向かって移動させ、流体路５０を室４６〜４９ 及びマスクシリンダ４５に連繋するカバーなしのボート３７〜４０とから密閉す る。

このようにして、フットペダル１５が踏み込まれると、制動流体は、マスクシリ ンダ４５から流体路５８．５９に沿って室４６〜４９内に圧入され、制動路５６ を介してボート４１〜４４の外のブレーキメカニズムに導かれる。

ボート３７．４０は流体路５８に接続されボート３８．３９は流体路５９に接続 されているから、等圧がブレーキの軸封に供給される。

装置圧力の損失がある値より小さいとスプリング５４に復帰を許容し、その初期 状態に戻すので、分離弁３１を励磁解除したと同し効果となる。

オーバーライド制動 感覚装置の思いもよらぬ欠損の事態には、オーバーライド制動メカニズムが動作 する。運転者が距離Ａの範囲でペダル１５を踏み下げているときに制動がきかな い場合には、彼はパニック力を出してペダルは距離Ｂの範囲で移動する。感覚ア クチュエータのシリンダ１８の長さは、ブレーキペダル１５が移動距離Ａの端部 に達したときにピストンヘッド１７ａがシリンダ１８の端部に達する長さとなっ ている。ペダル１５の更なる移動、即ちパニックの適用によって移動距離Ｂに達 した際は、マニフォルドブロック７５に取り付けたシリンダ１８の端面をピスト ンヘット１７ａか押王する所出なり、それによってマニフォルドブロソク７５が 移動してスプリング３４のプレロードに打ち克って全マユフォルドブロック７５ が移動（第２図に示す位置まで）する。マニフォルドブロック７５か保持体７８ に向かって移動するにつれて、シリンダ７７が移動してシャフト７６と接触する 。ブロック７５が更に移動すると、シャフト７６がピストン６６を移動させて、 ブレーキブースタ４５ａとマスクシリンダ４５が制動動作をするように活性化す る。

この装置は従って非常に融通がきき、自己モニタリング、フェイルセーフ機能、 アンチロンクブレーキ等の各種制御の実施、可変調整、申告要求、及びペダルに フィードバックするブレーキ動作等が実施される。

この装置では上で説明したように一次的にブレーキペダルに与えられた負荷に依 存して操作されるが、装置に適当な修正を加え、ブレーキペダルの位置や移動或 いは装置中で計測できる他の任意のパラメータに応答するようにすることができ る。

２夕ａ！ 国際調査報告

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．車両の運転者によって操作されるブレーキエレメント、このブレーキエレメ ントの動作に応答する制御信号発生手段、この制御信号発生手段によって発生し た制御信号に応答して車両の少なくとも一つの車輪を制動する手段及び制動信号 に応答してブレーキエレメントに力を与え、ブレーキエレメントを通して運転者 に可変人工感覚を与える反作用手段を備える車両制動装置。
2. ２．制御信号は、運転者によってブレーキエレメントに与えた力に比例するもの である請求の範囲１に記載の車両制動装置。
3. ３．ブレーキエレメントに与えられた力を検知してそれに比例する入力信号を制 御信号発生手段に供給する検知手段を備える請求の範囲２に記載の車両制動装置 。
4. ４．前記検知手段は電気ロードセルからなる請求の範囲３に記載の車両制動装置 。
5. ５．ブレーキエレメントの位置及び／又は移動を検知し、これに比例する入力信 号を制御信号発生手段に供給する手段を備える請求の範囲１〜４のいずれかに記 載の車両制動装置。
6. ６．位置及び／又は移動を検知する手段は一以上の線型可変変位トランスデュー サを含む請求の範囲５に記載の車両制動装置。
7. ７．反作用手段はブレーキエレメントに連結された流体アクチュエータを含む請 求の範囲１〜６のいずれかに記載の車両制動装置。
8. ８．アクチュエータは一対の対向ピストン面を有するダブルアクティング流体ア クチュエータである請求の範囲７に記載の車両制動装置。
9. ９．サーボ弁が制御信号に応じてアクチュエータを制御し、制御信号がアクチュ エータを動作させるための対向ピストン面への流体圧力の印加を制御する請求の 範囲８に記載の車両制動装置。
10. １０．ブレーキエレメントはブレーキペダルである請求の範囲１〜９のいずれか に記載の車両制動装置。
11. １１．人工感覚がブレーキエレメントに与えられているか否かをチェックし、そ れに応じて制御信号発生手段に入力信号を提供する誤差検出手段を備える請求の 範囲１〜１０のいずれかに記載の車両制動装置。
12. １２．誤差検出手段によって設定を度外の誤差を検出した際に制御信号発生手段 が安全装置を動作させる制御信号を発生する請求の範囲１１に記載の車両制動装 置。
13. １３．制御信号発生手段はコンピュータである請求の範囲１から１２のいずれか に記載の車両制動装置。
14. １４．コンピュータは運転者の要求及び／又は車両の状態に依存して制御信号を 発するようにプログラム可能である請求の範囲１３に記載の車両制動装置。
15. １５．実質的に上記において図面によって説明された車両制動装置。
16. １６．請求の範囲１から１５のいずれかに記載の車両制動装置を備える車両。