JPH11514607A - 空気圧式ブレーキ倍力装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電気機械的に制御可能な空気圧式ブレーキ倍力装置を運転する方法において、電磁石（２０）によって操作可能な制御弁（１２）のシール座（１５）が第１の時間インターバル（Ｔ₀〜Ｔ₁）において、シール座（１５）と制御弁（１２）の弁体（１０）の間に最大開放隙間を生じるまで、電磁石（２０）の操作方向に最大速度で動かされる。それによって、大気がブレーキ倍力装置の作動室（３）に迅速に流入する。第２の時間インターバル（Ｔ₁〜Ｔ₂）においてシール座（１５）の調節された位置が一定に保持され、第３の時間インターバル（Ｔ₂〜Ｔ₃）においてシール座（１５）が最大速度で電磁石（２０）の操作方向と反対方向に開放隙間を小さくするように動かされ、第３の時間インターバル（Ｔ₂〜Ｔ₃）で調節された第１のシール座（１５）の位置が操作棒（７）と関係なく開始されたブレーキングの終了まで一定に保持される。

Description

【発明の詳細な説明】 空気圧式ブレーキ倍力装置の運転方法 本発明は、倍力装置ケーシングの内室が可動の壁によって第１の室（負圧室） と第２の室（作動室）に分割され、制御ケーシング内に、可動の壁に作用する空 気圧の差を制御する制御弁が設けられ、この制御弁が第１のシール座と、第２の シール座と、両シール座と協働する弾性的な弁体を備え、第１のシール座を開放 することにより作動室に通気することができ、第２のシール座を開放することに より両室を互いに連通させることができ、第１のシール座が一方では操作棒によ って、他方では操作棒に左右されないで電磁石によって操作可能である、自動車 用空気圧式ブレーキ倍力装置を運転する方法に関する。 ドイツ連邦共和国特許第４４０５０９２号公報により、電磁式補助制御装置を 備えた空気圧式ブレーキ倍力装置が知られている。この倍力装置の場合、第１の シール座が円筒状のスリーブに形成され、このスリーブが制御ケーシング内に配 置された電磁石のアーマチュアに連結されている。公知のこのブレーキ倍力装置 を運転者によって操作できるようにするために、操作棒に力を伝達するように連 結された弁ピストンが設けられている。この弁ピストンにはアーマチュアが軸方 向において支持され、それによって運転者の操作時に弁ピストンによって一緒に 動かされる。電磁石の独立操作（外部操作）または通電時に、第１のシール座が 弁体から離れるので、大気が作動室に流入することができる。 ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３８３３３号公報により、真空式ブレー キ倍力装置が知られている。この倍力装置の制御弁は第３のシール座を備えてい る。この第３のシール座は電磁石によって操作可能であり、独立操作時に第２の シール座の代わりに機能する。電磁石による制御弁の操作が操作方向と反対方向 に運転者によって行われるので、弁体は第３のシール座の摺動によって弁ピスト ンに形成された第１のシール座から離れるように移動する。 現在、このような独立制御可能な倍力装置の数多くの用途が知られている。こ の用途の一つは、パニックブレーキング時の運転者の補助である。パニックブレ ーキングの際、制御弁の迅速な独立制御によって、供される最大のブルーキ力が 加えられる。独立制御は電磁石のコイルに電圧を印加することによって行われる 。電磁石は制御弁の急激な開放、ひいてはブレーキ倍力装置の作動室への迅速な 通気を生じる。一定の時間の後で、この電圧のパルス幅変調（ＰＷＭ）によって 、電流値が調節される。この電流値は、独立操作によって生じた、制御弁の大気 シール座とその弁体の間の開放隙間を開放保持する。 しかし、この電流値を決定する際に、ブレーキ倍力装置のすべての構造的誤差 と、温度の影響を考慮しなければならないので、この電流値は最適な値よりも非 常に大きくしなければならない。 そこで、本発明の課題は、前述の影響を除去することができると同時に、独立 操作の迅速な切換え機能が確保される、冒頭に述べた種類の空気圧式倍力装置の 運転方法を提供することである。 本発明の根底なす課題の第１の解決策では、第１のシール座が第１の時間イン ターバルにおいて、第１のシール座と弁体の間に最大開放隙間を生じるまで、電 磁石の操作方向に最大速度で動かされ、第２の時間インターバルにおいて第１の シール座の調節された位置が一定に保持され、その後第１のシール座が第３の時 間インターバルにおいて最大速度で電磁石の操作方向と反対方向に開放隙間を小 さくするように動かされ、第３の時間インターバルで調節された第１のシール座 の位置が操作棒と関係なく開始されたブレーキングの終了まで一定に保持される 。 特に、制御弁が電磁的に摺動可能な第３のシール座を備え、このシール座の 操作が運転者による操作方向と反対方向に行われる空気圧式ブレーキ倍力装置に 適した第２の解決策では、第３のシール座が第１の時間インターバルにおいて、 第１のシール座と弁体の間に開放隙間を生じるまで、電磁石の操作方向に最大速 度で動かされ、第２の時間インターバルにおいて第３のシール座の調節された位 置が一定に保持され、その後第３のシール座が第３の時間インターバルにおいて 最大速度で電磁石の操作方向と反対方向に開放隙間を小さくするように動かされ 、第３の時間インターバルで調節された第３のシール座の位置が操作棒と関係な く開始されたブレーキングの終了まで一定に保持される。 すなわち、本発明は、オンオフ機能を適切に示すために、アクティブにかつア ナログ式に制御可能なブレーキ倍力装置の位置コントロールを利用することにあ る。それによって、機能の開始時に、シール座の目標位置が圧力上昇位置に最大 勾配でセットされる。最大圧力を生じるためにブレーキ装置が必要とする或る時 間の後で、目標位置が設定される。この目標位置は圧力保持相と圧力上昇相の間 にある機能範囲に一致する。上記の位置コントロール（スライディングモードコ ントロール）の方法により、必要な電流値は非常に小さい（最適である）。この 場合、擾乱によって圧力が上昇することはない。 本発明の対象の他の有利な特徴は従属請求項２，４〜８に記載されている。 次に、添付の図に関連して本発明の２つの実施の形態を詳しく説明する。この 場合、互いに一致する部品には同じ参照番号が付けてある。 図１は独立操作可能なブレーキ倍力装置の第１の実施の形態の非作動の準備位 置を示す部分破断縦断面図、 図２は独立操作可能なブレーキ倍力装置の第２の実施の形態の独立操作位置を 示す図、 図３は図１，２に示したブレーキ倍力装置の独立操作を示すグラフであり、図 ３ａは第１または第３のシール座の操作変位ｓ_hの時間的な変化を示し、図３ｂ はブレーキ倍力装置の後に接続配置されたマスターブレーキシリンダ内の圧力上 昇の時間的な変化を示し、図３ｃはブレーキ倍力装置の電磁石に供給される電流 の時間的な変化を示す。 図１に示した真空式ブレーキ倍力装置の略示した倍力装置ケーシング１は、軸 方向の壁２によって作動室３と負圧室４に分割されている。軸方向に移動可能な 壁２は、薄板を深絞りしたダイヤフラムプレート（ダイヤフラム受け）８と、こ のダイヤフラムプレート８に接触する可撓性のダイヤフラム１８とからなってい る。このダイヤフラムはダイヤフラムプレート８と倍力装置ケーシング１の間で 、図示していない方法で、シールとしてのローリングダイヤフラムを形成してい る。 操作棒７によって操作可能な制御弁１２は、倍力装置ケーシング１内でシール されて案内されかつ移動可能な壁２を支持する制御ケーシング５内に収容されて いる。制御弁は第１のシール座１５と、制御ケーシング５内に形成された第２の シール座１６と、両シール座１５，１６と協働する、制御ケーシング５内にシー ルされて配置された弾性的な弁体１０とからなっている。この弁体は弁ばね２２ によってシール座１５，１６に対して押し付けられる。作動室３は制御ケーシン グ５内を延びる側方の通路２１を介して負圧室４に接続可能である。 制動力は制御ケーシング５の前側部分１７の端面に接触するゴム弾性的な反作 用ディスク６と、頭付きフランジ２３を備えた押圧棒１４とを介して、ブレーキ 装置の図示していないマスターブレーキシリンダの操作ピストンに伝達される。 このマスターブレーキシリンダは負圧側の倍力装置ケーシング半部に取付けられ ている。 制御弁１２の操作時に作動室３を大気に連通させることができるようにするた めに、制御ケーシング５には、ほぼ半径方向に延びる通路２４が形成されている 。 図１から更に判るように、第１のシール座１５が円筒状スリーブ３２の端部に 形成されている。このスリーブは電磁石２０のアーマチュア（電機子）２７に力 を伝達するように連結されている。この電磁石のコイル２６は制御ケーシング５ 内に動かないように配置されている。操作棒７によって制御弁１２を操作できる ようにするために、弁ピストン９が設けられている。この弁ピストンはスリーブ ３２に支持された圧縮ばね１３を予圧縮しながらアーマチュア３１に接触してい る。その際、制動の終わりの弁ピストン９の戻り運動は、横方向部材１１によっ て制限される。この横方向部材は真空式ブレーキ倍力装置の図示解放位置におい て、倍力装置ケーシング１に形成されたストッパー１９に接触している。 図３のグラフから判るように、図１に示したブレーキ倍力装置の電磁石２０に は、独立操作（外部操作）の開始時（時点Ｔ₀）に、最大電流が供給され、それ によって、第１のシール座１５が第１の時間インターバルＴ₀〜Ｔ₁で最大速度で 弁体１０から離れるように動くよう、電磁石が励磁される。この第１のシール座 の運動は、第１のシール座と弁体１０の間に開放隙間が生じるまで行われる。第 ２のシール座１６が閉じた状態でこの開放隙間は作動室３への大気の迅速な流入 を可能にし、ひいては前述のマスターブレーキシリンダ内の液圧を最大値まで急 に上昇させることを可能にする。 第１の時間インターバルＴ₀〜Ｔ₁に続く第２の時間インターバルＴ₁〜Ｔ₂にお いて、電磁石２０に供給される電流が最大レベル（Ｉ_max）に保持されるので、 第１の時間インターバルＴ₀〜Ｔ₁で調節された第１のシール座１５の位置、ひい ては開放隙間の大きさまたはシール座１５と弁体１０の間の距離は変更されず、 マスターシリンダ内の圧力は一定レベルに保持される。第３の時間インターバル Ｔ₂〜Ｔ₃では、電磁石２０に供給される電流が値Ｉ_hに低下させられるので、弁 体１０の方への第１のシール座１５の運動が最大速度で、すなわちシール座１５ と弁体１０の間の間隔を小さくする方向に生じる。 第３の時間インターバルＴ₂〜Ｔ₃には第４の時間インターバルＴ₃〜Ｔ₄が続く 。この第４の時間インターバルでは、第１のシール座１５が弁体１０と相対的に 動かないので、第３の時間インターバルＴ₂〜Ｔ₃で調節された開放隙間は変わら ないでそのままである。マスターブレーキシリンダ内の液圧は、第３と第４の時 間インターバルの間は、運転者によって加えられる操作力が取り除かれるまであ るいは時点Ｔ₄で独立ブレーキ操作が終了するまで一定である。 第５の時間インターバルＴ₄〜Ｔ₅では、電磁石２０に加えられる電流が零まで 低下させられるので、第１のシール座１５は圧縮ばね１３の作用を受けて最大速 度で弁体１０の方へあるいはその静止位置へ移動する。この静止位置はアーマチ ュア２７が弁体９に機械的に当接することによって決まる。第２のシール座１６ を開放することによって開始される、両室３，４の間の空気圧平衡の際または可 動の壁２の戻り運動の際に、マスターブレーキシリンダ２内の液圧が零に低下す る。 図２に示したブレーキ倍力装置の制御弁１２は、操作棒７に連結された弁ピス トン９に形成された第１のシール座２８と、制御ケーシング５に形成された第２ のシール座２９と、両シール座２８，２９の間で半径方向に設けられた第３のシ ール座３０と、シール座２８，２９，３０と協働するリング状の弁体３１とから なっている。この弁体は制御ケーシング５内にシールされて配置された案内部材 ３２内で案内されている。弁体は案内部材３２に支持された弁ばね３３によって シール座２８，２９，３０の方へ予備付勢されている。 図２に示したブレーキ倍力装置の、操作棒７に左右されない独立操作を開始す るために、電磁石３４が設けられている。この電磁石は特に、弁ピストン９に固 定連結されたケーシング３５内に設けられ、従って弁ピストン９と共に制御ケー シング５内で摺動可能である。電磁石３４はケーシング３５内に配置されたコイ ル３６と、軸方向に摺動可能に設けられた円筒状アーマチュア３７からなってい る。このアーマチュアはケーシング３５を閉鎖する閉鎖部材３８内で部分的に案 内され、このアーマチュアに力伝達スリーブ３９が支持されている。この力伝達 スリーブは前述の第３のシール座３０を持っている。弁ピストン９と力伝達スリ ーブ３９の間には、圧縮ばね４０が設けられている。この圧縮ばねはアーマチュ ア３７をその出発位置に保持する。この出発位置では、第３のシール座３０が弁 ピストン９に形成された第１のシール座２８と相対的に軸方向にずらして配置さ れている。制御ケーシング５内で案内された閉鎖部材３８は、変速ディスク（伝 達ディスク）４１を介在して前述の反作用ディスク６に接触し、操作棒７に加え られる入力を反作用ディスク６に伝達することを可能にする。 図３のグラフから判るように、図２に示したブレーキ倍力装置の電磁石３４は 、独立操作（外部操作）の開始時（時点Ｔ₀）に、最大電流が供給され、それに よって、第３のシール座３０が第１の時間インターバルＴ₀〜Ｔ₁で最大速度で弁 体３１の方へ動き、弁体に当接し、前述の第２のシール座２９を機能的に架橋す るまで、電磁石が励磁される。第３のシール座３０が更に動くと、この第３ノシ ール座は先ず最初に、電磁石３４の操作方向に、すなわちブレーキ倍力装置の操 作方向と反対方向に、弁体３１の材料内に押し込まれ、続いて第１のシール座２ ８から離れるように弁体３１を摺動させるので、弁体３１と第１のシール座２８ の間に隙間が生じる。この隙間は作動室３への大気の迅速流入を可能にする。前 述の過程の際に、ブレーキ倍力装置の後に接続配置されたマスターブレーキシリ ンダ内の圧力が急激に上昇する。この場合、第２のシール座２９は第３のシール 座３０によって機能的に置き換えられる。上記の独立操作状態は図２に示してあ る。 第１の時間インターバルＴ₀〜Ｔ₁に続く第２の時間インターバルＴ₁〜Ｔ₂にお いて、電磁石３４に供給される電流が最大レベル（Ｉ_max）に保持されるので、 第１の時間インターバルＴ₀〜Ｔ₁で調節された第３のシール座３０の位置 、ひいては開放隙間の大きさまたはシール座２８と弁体３１の間の距離は変更さ れず、マスターシリンダ内の圧力は一定レベルに保持される。 第３の時間インターバルＴ₂〜Ｔ₃では、電磁石３４に供給される電流が値Ｉ_h に低下させられるので、第３のシール座３０の運動が最大速度で電磁石３４の操 作方向と反対方向に、すなわち弁体３１と第１のシール座２８の間の開放隙間を 小さくする方向に生じる。 第３の時間インターバルＴ₂〜Ｔ₃には第４の時間インターバルＴ₃〜Ｔ₄が続く 。この第４の時間インターバルでは、第３のシール座３１が第１のシール座２８ と相対的に動かないので、第３の時間インターバルＴ₂〜Ｔ₃で調節された開放隙 間は変わらないでそのままである。マスターブレーキシリンダ内の液圧は、第３ と第４の時間インターバルの間は、運転者によって加えられる操作力が取り除か れるまであるいは時点Ｔ₄で独立ブレーキ操作が終了するまで一定である。 第５の時間インターバルＴ₄〜Ｔ₅では、電磁石３４に供給される電流が零まで 低下させられるので、第３のシール座３０は圧縮ばね４０の作用を受けて最大速 度でその静止位置へ移動する。この静止位置はアーマチュア３７が閉鎖部材３８ に機械的に当接することによって決まる。第２のシール座２９を開放することに よって開始される、両室３，４の間の空気圧平衡の際または可動の壁２の戻り運 動の際に、マスターブレーキシリンダ２内の液圧が零に低下する。 個々の時間インターバルを画成する時点Ｔ₀〜Ｔ₅は、可動の壁２の運動を検出 する図示していない変位センサまたはマスターブレーキシリンダ内の液圧または マスターブレーキシリンダの後の液圧を感知する同様に図示していない圧力セン サの閾値に依存して決定可能である。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．倍力装置ケーシングの内室が可動の壁によって第１の室（負圧室）と第２の 室（作動室）に分割され、制御ケーシング内に、可動の壁に作用する空気圧の差 を制御する制御弁が設けられ、この制御弁が第１のシール座と、第２のシール座 と、両シール座と協働する弾性的な弁体を備え、第１のシール座を開放すること により作動室に通気することができ、第２のシール座を開放することにより両室 を互いに連通させることができ、第１のシール座が一方では操作棒によって、他 方では操作棒に左右されないで電磁石によって操作可能である、自動車用空気圧 式ブレーキ倍力装置を運転する方法において、第１のシール座（１５）が第１の 時間インターバル（Ｔ₀〜Ｔ₁）において、第１のシール座（１５）と弁体（１０ ）の間に最大開放隙間を生じるまで、電磁石（２０）の操作方向に最大速度で動 かされ、第２の時間インターバル（Ｔ₁〜Ｔ₂）において第１のシール座（１５） の調節された位置が一定に保持され、その後第１のシール座（１５）が第３の時 間インターバル（Ｔ₂〜Ｔ₃）において最大速度で電磁石（２０）の操作方向と反 対方向に開放隙間を小さくするように動かされ、第３の時間インターバル（Ｔ₂ 〜Ｔ₃）で調節された第１のシール座（１５）の位置が操作棒（７）と関係なく 開始されたブレーキングの終了まで一定に保持されることを特徴とする方法。 ２．第１のシール座（１５）が弁体（１０）に接触するまで、第３の時間インタ ーバル（Ｔ₂〜Ｔ₃）において開放隙間を縮小することを特徴とする請求項１記載 の方法。 ３．倍力装置ケーシングの内室が可動の壁によって第１の室（負圧室）と第２の 室（作動室）に分割され、制御ケーシング内に、可動の壁に作用する空気圧の差 を制御する、操作棒によって操作可能な制御弁が設けられ、この制御弁が第１の シール座と第２のシール座と第３のシール座を備え、第１のシール座を開放する ことにより作動室に通気することができ、第２のシール座を開放することにより 両室を互いに連通させることができ、第３のシール座が電磁石によって操作可能 であり、かつ電磁石による操作時に第２のシール座の代わりに機能 する、自動車用空気圧式ブレーキ倍力装置を運転する方法において、第３のシー ル座（３０）が第１の時間インターバル（Ｔ₀〜Ｔ₁）において、第１のシール座 （２８）と弁体（３１）の間に開放隙間を生じるまで、電磁石（３４）の操作方 向に最大速度で動かされ、第２の時間インターバル（Ｔ₁〜Ｔ₂）において第３の シール座（３０）の調節された位置が一定に保持され、その後第３のシール座（ ３０）が第３の時間インターバル（Ｔ₂〜Ｔ₃）において最大速度で電磁石（３４ ）の操作方向と反対方向に開放隙間を小さくするように動かされ、第３の時間イ ンターバル（Ｔ₂〜Ｔ₃）で調節された第３のシール座（３０）の位置が操作棒（ ７）と関係なく開始されたブレーキングの終了まで一定に保持されることを特徴 とする方法。 ４．弁体（３１）が第１のシール座（２８）に接触するまで、第３の時間インタ ーバル（Ｔ₂〜Ｔ₃）において開放隙間を縮小することを特徴とする請求項１記載 の方法。 ５．制御弁が操作ペダルを用いて運転者によって操作可能である、請求項１また は３に記載の方法において、開放隙間の大きさが操作ペダルを踏む速度に依存し て決定されることを特徴とする方法。 ６．制御弁が操作ペダルを用いて運転者によって操作可能である、請求項１また は３に記載の方法において、操作ペダルに作用する操作力が検出され、開放隙間 の大きさが操作力の勾配に依存して決定されることを特徴とする方法。 ７．時間インターバルを決定する時点（Ｔ₀〜Ｔ₅）が、ブレーキ倍力装置の可動 の壁（２）の運動を検出する変位センサの閾値に依存して決定されることを特徴 とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。 ８．時間インターバルを決定する時点（Ｔ₀〜Ｔ₅）が、ブレーキ倍力装置の後に 接続配置されたマスターブレーキシリンダ内の液圧またはマスターブレーキシリ ンダの後の液圧を検出する圧力センサの閾値に依存して決定されることを特徴と する請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。