DE102004042081B4

DE102004042081B4 - Masterzylindervorrichtung

Info

Publication number: DE102004042081B4
Application number: DE102004042081.5A
Authority: DE
Inventors: Takato Ogiwara; Toshio Takayama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2024-09-01
Also published as: US7032982B2; DE102004042081A1; US20050067885A1; JP2005104334A; JP4206887B2

Abstract

Masterzylindervorrichtung mit:einem Tandem-Masterzylinder (4), der durch ausfallsichere Ventile (2A, 2B) mit Radzylindern verbindbar ist,einem Hubsimulator (5) zum Sicherstellen eines gewünschten Hubs eines Bremspedals (3) beim Aufnehmen eines Bremsfluids, das von einer Fluiddruckkammer in dem Tandem-Masterzylinder (4) her eingeführt wird, undeinem Hubsensor (8) zum Erfassen eines Hubs eines primären Kolbens (11), der in dem Tandem-Masterzylinder (4) vorgesehen ist,dadurch gekennzeichnet, dass der Hubsensor (8) folgendes beinhaltet:einen Bewegungswandler-Mechanismus zum Umwandeln einer linearen Bewegung des primären Kolbens (11) in eine Drehbewegung, undeinen Drehwinkelerfasser (71) zum Erfassen eines Drehwinkels des Bewegungswandler-Mechanismus auf der Basis der von dem Bewegungswandler-Mechanismus erhaltenen Drehbewegung.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Automobil. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine Masterzylinder-Vorrichtung, die in einem Bremsfluiddruck-Steuerungssystem zum elektrischen Steuern eines Radzylindern zugeleiteten Fluiddrucks, d.h. in einem sogenannten Brake-By-Wire System (BBW-System), verwendet wird.
Eine Masterzylindervorrichtung für ein BBW-System weist einen Masterzylinder auf, der dazu ausgestaltet ist, durch ausfallsichere Ventile mit Radzylindern verbunden zu werden, sowie einen Hubsimulator zum Sicherstellen eines gewünschten Hubs eines Bremspedals beim Aufnehmen eines von dem Masterzylinder her eingeführten Bremsfluids. Beim Ausfall des BBW-Systems werden die ausfallsicheren Ventile geöffnet, und der in dem Masterzylinder erzeugte Fluiddruck wird zu den Radzylindern geleitet.
US 6,192,685 B1 offenbart eine Masterzylindervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Im allgemeinen wird in einem BBW-System der von dem Masterzylinder zu den Radzylindern geleitete Fluiddruck auf der Basis eines Betrags der Bewegung eines primären Kolbens gesteuert, der in dem Masterzylinder vorgesehen ist, d.h. auf der Basis eines Kolbenhubs. Um einen Kolbenhub zu erfassen, wird, wie es im US-Patent 6,192,685 B1 beschrieben ist, ein Sensor verwendet, der die Betätigung eines Bremspedals erfasst. In dieser Technik ist jedoch die Genauigkeit der Erfassung eines Kolbenhubs gering, und zwar aufgrund der Auswirkung des mechanischen Spiels in einem Mechanismus zum Aufbauen einer operativen Verbindung zwischen dem Bremspedal und dem primären Kolben. Als Ergebnis ist die Steuerbarkeit des BBW-Systems reduziert.
Dieses Problem kann vermieden werden, indem ein Hubsensor in der Masterzylinder vorgesehen wird, um so eine direkte Erfassung eines Hubs des primären Kolbens durch den Sensor zu ermöglichen. Wenn ein konventioneller linearer Sensor als Hubsensor verwendet wird, wird jedoch eine axiale Dimension eines Masterzylinders unvermeidbar groß, und daher kann eine Masterzylindervorrichtung nicht so gut an einem Fahrzeug angebracht werden.
US 2003/0172651 A1 und DE 100 53 995 A1 offenbaren weitere Sensoranordnungen zum Erfassen eines Hubs eines primären Kolbens in einer Masterzylindervorrichtung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegenden Erfindung ist gemacht worden, um die oben beschriebenen Nachteile des Stands der Technik zu überwinden. Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine in einem BBW-System verwendete Masterzylindervorrichtung zu schaffen, die eine akkurate Erfassung eines Kolbenhubs ohne eine wesentliche Vergrößerung eines Masterzylinders ermöglicht.
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, schafft die vorliegende Erfindung eine Masterzylindervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
In der wie oben erwähnt angeordneten Masterzylindervorrichtung wird eine lineare Bewegung des primären Kolbens in eine Rotationsbewegung umgewandelt, und ein Kolbenhub wird auf der Basis eines Drehwinkels erfasst.
Daher kann ein Kolbenhub mit einer hohen Genauigkeit erfasst werden, ohne einen großen Bauraum zu verwenden.
In der oben erwähnten Masterzylindervorrichtung kann der Bewegungswandler-Mechanismus einen Sensorarm mit gegenüberliegenden Enden beinhalten, von denen eines mit einer sich drehenden Welle des Drehwinkelerfassers verbunden ist, und einen Sensorstift, der sich von dem primären Kolben aus vertikal erstreckt, welcher Sensorstift gegenüberliegende Enden hat, von denen eines mit dem anderen Ende des Sensorarms im Eingriff ist und das andere mit dem primären Kolben verbunden ist.
Durch diese Anordnung kann ein Hubsensor mit einem einfachen Aufbau realisiert werden.
In dieser Anordnung wird bevorzugt, dass der Sensorarm mittels eines Vorspannmittels in einer Drehrichtung vorgespannt ist. In diesem Fall sind der Sensorarm und der Sensorstift immer in Kontakt miteinander, was die Genauigkeit der Erfassung erhöht, der Sensorarm kann einen gebogenen Bereich beinhalten. Der gebogene Bereich kann einen V-förmigen Bereich beinhalten, der in einer Richtung auswärts relativ zu einer Linie gebogen ist, die eine Drehachse des Sensorarms und den Sensorstift verbindet. Mit dieser Anordnung kann eine hohe Auflösung erzielt werden. Der gebogene Bereich kann einen gekrümmten Bereich beinhalten, der relativ zu einer Linie, die eine Drehachse des Sensorarms mit dem Sensorstift verbindet, nach außen hervorsteht. Auch in diesem Fall kann eine hohe Auflösung erzielt werden. Außerdem wird die Beziehung zwischen dem Hub und dem Drehwinkel linear, so dass eine Datenverarbeitung leicht ausgeführt werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht, die einen gesamten Aufbau einer Masterzylindervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Seitenansicht, die den gesamten Aufbau der Masterzylindervorrichtung der 1 darstellt,
3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Aufbau eines Masterzylinders der Masterzylindervorrichtung der 1 darstellt.
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des Masterzylinders der 3.
5 ist eine Querschnittsansicht, die eine Schalendichtung der primären Seite in einer zusammengefügten Position zeigt.
6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Schalendichtung der sekundären Seite in der zusammengefügten Position zeigt.
7 ist ein schematisches Diagramm, das einen Aufbau eines Hubsensors der Masterzylindervorrichtung der 1 darstellt.
8 ist ein schematisches Diagramm, das ein modifiziertes Beispiel eines Hubsensors der Masterzylindervorrichtung zeigt.
9 ist ein schematisches Diagramm, das ein anderes modifiziertes Beispiel eines Hubsensors der Masterzylindervorrichtung zeigt.
10 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Hub und dem Drehwinkel in jedem der in de 7 bis 9 gezeigten Hubsensoren veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Die 1 und 2 zeigen den gesamten Aufbau einer Masterzylindervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Masterzylindervorrichtung 1 wird in einem oben beschriebenen BBW-System verwendet. Die Masterzylindervorrichtung 1 ist durch ausfallsichere Ventile 2A und 2B mit Radzylindern (nicht dargestellt) verbunden. Die Masterzylindervorrichtung 1 weist einen Tandem-Masterzylinder 4 auf zum Erzeugen eines Fluiddrucks entsprechend einer auf ein Bremspedal 3 aufgebrachten Kraft, sowie einen Hubsimulator 5 zum Sicherstellen eines gewünschten Hubs des Bremspedals 3. Dieser Hubsimulator 5 ist außen an einem Zylinderkörper 10 des Masterzylinders 4 angebracht. Eine erste Fluiddruckkammer 13 ist zwischen einem primären Kolben 11 und einem sekundären Kolben 12 definiert, die in dem Masterzylinder 4 vorgesehen sind. Wenn das Bremspedal 3 betätigt wird, wird ein Bremsfluid in der ersten Fluiddruckkammer 13 in den Hubsimulator 5 eingeleitet, um dadurch einen gewünschten Hub des Bremspedals 3 sicherzustellen.
Die Masterzylindervorrichtung 1 weist außerdem ein Öffnungs-/Schließmittel 7 und einen Hubsensor 8 auf. Das Öffnungs-/Schließmittel 7 ist in einem Simulatorkanal 6 vorgesehen, der eine Verbindung zwischen der ersten Fluiddruckkammer 13 in dem Masterzylinder 4 und dem Hubsimulator 5 ermöglicht. Der Hubsensor 8 ist dazu ausgestaltet, einen Hub des primären Kolbens 11 (einen Kolbenhub) zu erfassen, der sich in dem Masterzylinder 4 gemäß der Bewegung des Bremspedals 3 bewegt. Das BBW-System weist zusätzlich zu der Masterzylindervorrichtung 1 ein Fluiddruck-Steuerungsmittel einschließlich einer Fluiddruckquelle, eines Fluiddruck-Steuerventils und einer elektronischen Steuerungseinheit, etc., auf. Normalerweise steuert das Fluiddruck-Steuerungsmittel einen den Radzylindern zugeleiteten Fluiddruck auf der Basis eines von dem Hubsensor 8 ausgegebenen Erfassungssignals.
Der Masterzylinder 4 ist in Form eines Plungerkolben-Masterzylinders vorgesehen. Der Zylinderkörper 10 ist in Form eines Zylinders mit einem geschlossenen Ende vorgesehen, wie in 3 dargestellt. Der primäre Kolben 11 und der sekundäre Kolben 12 sind gleitbar in einer Bohrung 14 des Zylinderkörpers 10 vorgesehen.
Ein vorderes Ende (ein Ende zum Einsetzen in die Bohrung 14) des primären Kolbens 11 bildet einen schalenartigen Bereich 11a. Die erste Fluiddruckkammer 13 ist zwischen diesem schalenartigen Bereich 11a des primären Kolbens 11 und dem sekundären Kolben 12 definiert. Ein vorderes Ende des sekundären Kolbens 12 bildet ebenfalls einen schalenartigen Bereich 12a. Eine sekundäre Fluiddruckkammer 15 ist zwischen dem schalenartigen Bereich 12a und dem geschlossenen Ende des Zylinderkörpers 10 definiert. Der Zylinderkörper 10 schließt eine erste Auslassöffnung 16 zum Leiten von Bremsfluid von der ersten Fluiddruckkammer 13 zu den entsprechenden Radzylindern ein sowie eine zweite Auslassöffnung 17 zum Leiten von Bremsfluid von der zweiten Fluiddruckkammer 15 hin zu den jeweiligen Radzylindern. Die erste Auslassöffnung 16 öffnet sich in eine längs verlaufende Nut 18 hinein, die in einer Innenfläche der Bohrung 14 des Zylinderkörpers 10 ausgeformt ist, und die zweite Auslassöffnung 17 öffnet sich in eine in Längsrichtung verlaufende Nut 19 hinein, die in der Innenfläche der Bohrung 14 des Zylinderkörpers 10 ausgeformt ist.
Eine erste Rückstellfeder 20 ist zwischen einem Boden des schalenartigen Bereichs 11a des primären Kolbens 11 und dem sekundären Kolben 12 vorgesehen. Eine zweite Rückstellfeder 21 ist zwischen einem Boden des schalenartigen Bereichs 12a des sekundären Kolbens 12 und dem geschlossen Ende des Zylinderkörpers 10 vorgesehen. Normalerweise spannen Federkräfte der ersten 20 und der zweiten Rückstellfeder und 21 jeden der Kolben 11 und 12 in einer Richtung weg von der Bohrung 14 vor.
Die Federkraft der zweiten Rückstellfeder 21 zum Vorspannen des sekundären Kolbens 12 ist größer gewählt als die der ersten Rückstellfeder 20 zum Vorspannen des primären Kolbens 11.
Ein hinterer Endbereich des Zylinderkörpers 10 ist verbunden mit einer Kolbenführung 23 in Form eines Zylinders, dessen eines Ende geschlossen ist, und zwar mittels eines Rückhalteelements 22, das mit dem hinteren Endbereich des Zylinderkörpers 10 im Gewindeeingriff ist. Eine Bodenplatte der Kolbenführung 23 verhindert, dass sich der primäre Kolben 11 von der Bohrung 14 löst, während sie eine zurückgezogene Position des primären Kolbens 11 beschränkt. Eine zurückgezogene Position des sekundären Kolbens 12 ist eingeschränkt durch einen Anschlagstift 25, der in eine diametrische Öffnung (eine längliche Öffnung) 24 eingesetzt ist, die sich durch einen massiven Bereich des sekundären Kolbens 12 hindurch erstreckt. Wie in 4 dargestellt, erstreckt sich der Anschlagstift 25 über die Bohrung 14 hinüber, wobei ein Basisendbereich dieses Stiftes im Gewindeeingriff mit einer Wand des Zylinderkörpers 10 ist.
Ein hinteres Ende (gegenüber dem Ende zum Einsetzen) des primären Kolbens 11 beinhaltet eine Ausnehmung 11b, die sich entlang der Achse des primären Kolbens 11 erstreckt. Ein Antriebswelle 26, die sich von dem Gaspedal 3 aus erstreckt, ist in die Ausnehmung 11b eingesetzt. Die Antriebswelle 26 ist in der Ausnehmung 11b in einem solchen Zustand arretiert, dass ein sphärischer Bereich 26a, der an einem vorderen Ende der Antriebswelle 26 ausgeformt ist, gegen einen Bodenteil der Ausnehmung 11b anstößt. Der primären Kolben 11 ist dazu ausgestaltet, sich in Richtung eines geschlossenen Endes der Bohrung 14 unter einer Kraft vorwärts zu bewegen, die von dem Bremspedal 3 durch die Antriebswelle 26 hindurch aufgebracht wird.
Die Innenfläche der Bohrung 14 des Zylinderkörpers 10 beinhaltet zwei ringförmige Nuten 27 und 28. Die ringförmige Nut 27 weist zu dem primären Kolben 11 hin, und die ringförmige Nut 28 weist zu dem sekundären Kolben 12 hin. Eine Reservoiröffnung 30, die mit einem Reservoir 29 kommuniziert, das oben an dem Zylinderkörper 10 angebracht ist, öffnet sich in die ringförmige Nut 27 hinein. Eine Reservoiröffnung 31, die mit dem Reservoir 29 kommuniziert, öffnet sich in die ringförmige Nut 28 hinein. Der schalenartige Bereich 11a des primären Kolbens 11 beinhaltet eine Zuführöffnung 32, und der schalenartigen Bereich 12a des sekundären Kolbens 12 beinhaltet eine Zuführöffnung 33. Wenn der primäre Kolben 11 und der sekundäre Kolben 12 sich jeweils in ihrer zurückgezogenen Position befinden, sind die Zuführöffnungen 32 und 33 zu der ringförmigen Nut 27 bzw. 28 hin offen. In diesem Zustand wird Bremsfluid aus dem Reservoir 29 zu der ersten 13 und der zweiten Fluiddruckkammer 15 geleitet.
Ein Paar Schalendichtungen 34 und 35 sind an der Innenfläche der Bohrung 14 des Zylinderkörpers 10 vorgesehen, wobei die ringförmige Nut 27 der primären Seite dazwischen vorgesehen ist. An der Innenfläche der Bohrung 14 des Zylinderkörpers 10 ist außerdem ein Paar Schalendichtungen 36 und 37 vorgesehen, wobei die ringförmige Nut 28 der sekundären Seite dazwischen vorgesehen ist.
Von den Schalendichtungen auf der primären Seite dient die Schalendichtung 34 auf einer Seite eines offenen Endes der Bohrung 14 dazu, die erste Fluiddruckkammer 13 nach außen abzudichten. Von den Schalendichtungen auf der sekundären Seite dient die Schalendichtung 36 auf einer Seite des offenen Endes der Bohrung 14 dazu, eine Verbindung zwischen der ersten Fluiddruckkammer 13 und der zweiten Fluiddruckkammer 15 zu verhindern.
Andererseits dient von den Schalendichtungen auf der primären Seite die Schalendichtung 35, die sich auf einer Seite des geschlossenen Endes der Bohrung 14 befindet, dazu, einen Fluidstrom von der ersten Fluiddruckkammer 13 hin zu der ringförmigen Nut 27 zu verhindern, die mit dem Reservoir 29 verbunden ist. Von den Schalendichtungen auf der sekundären Seite dient die Schalendichtung 37 auf einer Seite des geschlossenen Endes der Bohrung 14 dazu, einen Strom des Fluids von der sekundären Fluiddruckkammer 15 zu der ringförmigen Nut 28 zu verhindern, die mit dem Reservoir 29 verbunden ist.
Die Schalendichtungen 34 und 35 der primären Seite und die Schalendichtungen 36 und 37 der sekundären Seite sind jeweils in ringförmigen Nuten vorgesehen, die in der Innenfläche der Bohrung 14 des Zylinderkörpers 10 ausgebildet sind. Die Schalendichtung 35 auf einer Seite des geschlossenen Endes der Bohrung 14 ist in einer ringförmigen Nut 38 vorgesehen, die mit der in der Innenfläche der Bohrung 14 ausgeformten längs verlaufenden Nut 18 verbunden ist. Die Schalendichtung 37 auf einer Seite des geschlossenen Endes der Bohrung 14 ist in einer ringförmigen Nut 39 vorgesehen, die mit der längs verlaufenden Nut 19 in der Innenfläche der Bohrung 14 verbunden ist. Wie in 5 dargestellt, ist die längs verlaufende Nut 18, die mit der ringförmigen Nut 38 verbunden ist, in welcher die Schalendichtung 35 der primären Seite vorgesehen ist, flacher als die ringförmige Nut 38. Das heißt, eine Außenumfangskante der Schalendichtung 35 stößt gegen eine vordere Wandfläche 38a der ringförmigen Nut 38 an, um einen Strom des Fluids von der ringförmigen Nut 27 hinter der Schalendichtung 35 zu der ersten Fluiddruckkammer 13 zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist, wie in 5 dargestellt, die längs verlaufende Nut 19, die mit der ringförmigen Nut 39 verbunden ist, in welcher die Schalendichtung 37 der sekundären Seite vorgesehen ist, so tief wie oder geringfügig tiefer als die ringförmige Nut 39, wodurch ein Strom des Fluids von der ringförmigen Nut 28 hinter der Schalendichtung 37 hin zu der zweiten Fluiddruckkammer 15 ermöglicht wird.
Wie in 1 dargestellt, weist der der Hubsimulator 5 einen Simulatorkörper 40 mit einer gestuften Ausgestaltung einschließlich eines Bereichs 40a mit kleinem Durchmesser, eines Bereichs 40b mit mittleren Durchmesser und eines Bereichs 40c mit großem Durchmesser auf. Ein Außengewinde ist in einer Außenumfangsfläche des Bereichs 40b mit dem mittleren Durchmesser ausgeformt. Andererseits steht ein Ansatzbereich 42 mit einer gestuften Innenfläche, die eine Passöffnung 41 definiert, von dem Zylinderkörper 10 des Masterzylinders 4 hervor. Ein Bereich der Passöffnung 41 mit großem Durchmesser hat ein Innengewinde. Der Simulatorkörper 40 des Hubsimulators 5 ist direkt mit dem Zylinderkörper 10 verbunden, indem der Bereich 40b mit dem mittleren Durchmesser mit der Passöffnung 41 des Zylinderkörpers 10 in Gewindeeingriff gebracht ist. So ist der Simulatorkörper 40 des Hubsimulators 5 an einer Außenfläche des Zylinderkörpers 10 angebracht. Um den Simulatorkörper 40 mit dem Zylinderkörper 10 zu verbinden, wird der Bereich 40a mit dem kleinen Durchmesser an einem vorderen Ende des Simulatorkörpers 40 in einen Bereich der Passöffnung 41 mit kleinem Durchmesser durch ein Dichtungselement 43 hindurch pressgepasst (siehe 7).
Der Simulatorkanal 6, der die erste Fluiddruckkammer 13 des Masterzylinders 4 mit dem Hubsimulator 5 verbindet, weist eine Öffnung 50 (später beschrieben) auf, die an einem Bodenende der Passöffnung 41 des Zylinderkörpers 10 ausgeformt ist, einen Fluidkanal 51 in dem Öffnungs-/Schließmittel 7 und einen Fluidkanal 51, der in dem Simulatorkörper 40 ausgeformt ist (3).
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet der Simulatorkörper 40 des Hubsimulators 5 eine Bohrung 44 mit einer Endwand. Ein Kolben 46 ist durch eine Schalendichtung 45 in der Bohrung 44 gleitbar angeordnet. Eine Druckkammer S ist zwischen einem vorderen Ende (einem Ende zum Einsetzen in die Bohrung 44 hinein) des Kolbens 46 und der Endwand der Bohrung 44 vorgesehen, welche Druckkammer mittels der Schalendichtung 45 abgedichtet ist. Der Fluidkanal 52, der den Simulatorkanal 6 bildet, öffnet sich in die Druckkammer S hinein. Der Bereich 40c des Simulatorkörpers 40 mit dem großen Durchmesser hat einen hohlen Bereich. Die Bohrung 44 ist so ausgeweitet, dass sie eine zylindrische Erweiterung 44a in dem hohlen Bereich des Bereichs 40c mit dem großen Durchmesser bildet. Der Bereich 40c des Simulatorkörpers 40 mit dem großen Durchmesser hat ein offenes Ende auf einer Seite gegenüber dem Bereich 40a mit dem kleinen Durchmesser. Das offene Ende des Bereichs 40c mit dem großen Durchmesser ist mittels einer Abdeckplatte 40' verschlossen. Eine Federlagerung 48 ist an einem distalen Ende der zylindrischen Erweiterung 44a des Bereichs 40c mit dem großen Durchmesser so vorgesehen, dass sie zu der Abdeckplatte 40' hin weist. Eine erste Feder 47 ist zwischen der Federlagerung 48 und der Deckplatte 40' vorgesehen. Ein Ende der ersten Feder 47 sitzt auf der Abdeckplatte 40'. Das andere Ende der ersten Feder 47 ist von der Federlagerung 48 aufgenommen. Außerdem ist eine zweite Feder 49 mit einer kleineren Federkraft als die erste Feder 47 innerhalb der zylindrischen Erweiterung 44a vorgesehen. Die zweite Feder 49 ist zwischen der Federlagerung 48 und einer schalenartigen Oberfläche des Kolbens 46 vorgesehen und spannt den Kolben 46 normalerweise in Aufwärtsrichtung vor. In dem Hubsimulator 5 bewegt sind, wenn der Fluiddruck in der Druckkammer S ansteigt, der Kolben 46 zuerst gegen die Federkraft der zweiten Feder 49 nach unten und stößt gegen die Federlagerung 48 an. Anschließend bewegt sich der Kolben 46 nach unten gegen die Federkraft der ersten Feder 47.
Wie in 1 und 3 dargestellt, ist der Hubsensor 8 in einer Abdeckung 70 vorgesehen, die mit einem Flanschbereich 10a am hinteren Endbereich des Zylinderkörpers 10 verbunden ist. Der Hubsensor 8 weist einen Drehwinkelerfasser 71 auf, eine sich von dem Drehwinkelerfasser 71 aus erstreckende sich drehende Welle 72, einen Sensorarm 73, dessen eines Ende mit der sich drehenden Welle 72 verbunden ist, und einen Sensorstift 71. Der Sensorstift 71 erstreckt sich aufwärts von dem hinteren Ende des primären Kolbens 11 aus und erstreckt sich durch einen Schlitz 74 in der Kolbenführung 23 in Richtung des Sensorkörpers 71.
Wie dies in 7 klar dargestellt ist, ist eine längliche Öffnung 76 in dem anderen Ende des Sensorarms 73 ausgebildet. Ein oberer Endbereich des Sensorstiftes 75 ist in die längliche Öffnung 76 eingesetzt. Der Sensorstift 75 ist dazu ausgestaltet, sich linear zusammen mit dem primären Kolben 11 in dem in der Kolbenführung 23 ausgeformten Schlitz 74 zu bewegen. Die längliche Öffnung 76 des Sensorarms 73 hat eine Länge, die ausreichend ist, um eine Linearbewegung des Sensorstifts 75 sicherzustellen, und sie hat eine Breite, die ausreichend ist, um eine reibungsfreie Bewegung des Sensorstifts 75 sicherzustellen.
Durch diese Anordnung dreht, wenn der Sensorstift 75 sich zusammen mit dem primären Kolben 11 hin- und herbewegt, der Sensorstift 75 den Sensorarm 73, um die sich drehende Welle 73 herum, während er sich in der länglichen Öffnung 76 bewegt. So bilden der Sensorarm 73 und der Sensorstift 75 einen Bewegungswandler-Mechanismus, in welchem eine lineare Bewegung des primären Kolbens 11 in eine Rotationsbewegung umgewandelt wird und auf den Drehwinkelerfasser 71 übertragen wird. Daher hat der Hubsensor 8 einen einfachen Aufbau und eine reduzierte Größe. Ein Anstieg der Größe der Vorrichtung aufgrund des Vorhandenseins des Hubsensors 8 in der Nähe des Masterzylinders 4 kann minimiert werden.
Der Sensorarm 73 ist in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, wie in 7 gesehen, vorgespannt, und zwar mittels eines nicht dargestellten Vorspannmittels. Mit dieser Anordnung wird eine Wandfläche 76a auf einer Seite der länglichen Öffnung 76 immer gegen den Sensorstift 75 gepresst. Das heißt, der Sensorstift 75 kann eine lineare Bewegung ohne Spiel in der länglichen Öffnung 76 des Sensorarms 73 ausführen. Daher kann ein Betrag der linearen Bewegung des primären Kolbens 11 akkurat in einen Betrag einer Drehbewegung der Drehwelle 72 umgewandelt werden. In diesem Fall existiert, wie durch eine durchgezogene Linie in 14 dargestellt, eine im wesentlichen lineare Beziehung zwischen dem Betrag der linearen Bewegung des primären Kolbens 11 und dem Drehwinkel der sich drehenden Welle 72, und als Ergebnis kann eine akkurate Erfassung stabil über eine gesamte Länge eines Hubs hinweg ausgeführt werden.
Statt des Sensorarms 73 mit einer geraden Form, wie er in 7 dargestellt ist, kann auch ein V-förmiger Sensorarm 73', wie er in 8 gezeigt ist, oder ein gekrümmter Sensorarm 73" verwendet werden, wie er in 9 dargestellt ist.
Der Sensorarm 73' ist in einer Richtung auswärts relativ zu einer Linie gebogen, die die sich drehende Welle 72 und den Sensorstift 75 verbindet, und der Sensorarm 73" ist nach außen gekrümmt relativ zu der Linie, die die Drehwelle 72 und den Sensorstift 75 verbindet. In dem Sensorarm 73" ist auch die längliche Öffnung 76 gekrümmt. Wenn der V-förmige Sensorarm 73' verwendet wird, wie dies durch eine gepunktete Linie in 10 dargestellt ist, kann eine hohe Auflösung erzielt werden, während früher Perioden eines Hubs, während die Auflösung in der Nähe eines Endes des Hubs nicht ganz so gut ist. Wenn der gekrümmte Sensorarm 73" verwendet wird, wie dies durch eine Strichpunktlinie in 10 dargestellt ist, ist eine erzielte Auflösung zwischen denen der Sensorarme 73 und 73'. Die Beziehung zwischen dem Drehwinkel und dem Hub wird jedoch linear, mit dem Ergebnis, dass eine Datenverarbeitung ohne Verwendung eines Sensor-Outputs einfach ausgeführt werden kann.
Im folgenden wird eine Arbeitsweise der Masterzylindervorrichtung 1 beschrieben. Die Masterzylindervorrichtung 1 ist mit einem Fahrzeugkörper verbunden unter Verwendung eines Gewichtbolzens 80. Dieser Gewindebolzen 80 erstreckt sich von einer vorderen Seite des Flanschbereichs 10a des Zylinderkörpers 10 durch die Abdeckung 70 hindurch, in der sich der Hubsensor 8 befindet.
Wenn das BBW-System normal arbeitet, sind zunächst die ausfallsicheren Ventile 2A und 2B geschlossen. Abhängig von einer auf das Bremspedal 3 aufgebrachten Kraft bewegt sich daher der primäre Kolben 11 nach links in den 1 und 3 nach vorn, und ein Fluiddruck entsprechend der Eingabe von dem Bremspedal 3 wird in der ersten Fluiddruckkammer 13 erzeugt. In diesem Moment ist das Tellerventil 54 des Öffnungs-/Schließmittels 7 offen aufgrund des Eingriffs mit dem sekundären Kolben 12 in der zurückgezogenen Position. Daher tritt das Bremsfluid in der ersten Fluiddruckkammer 13 durch die Öffnung 50 des Zylinderkörpers 10 hindurch, den Fluidkanal 51 in dem Öffnungs-/Schließmittel 7 und den Fluidkanal 52 in dem Simulatorkörper 40 und wird der Druckkammer S in dem Hubsimulator 5 zugeleitet.
Wenn Bremsfluid in die Druckkammer S des Hubsimulators 5 eingeführt wird, bewegt sich der Kolben 46 zunächst nach unten gegen die Federkraft der zweiten Feder 49, die eine kleinere Kraft hat als die erste Feder 47, um so einen geeigneten anfänglichen Hub des Bremspedals 3 sicherzustellen. Nachdem der Kolben 56 gegen die Federlagerung 48 angestoßen ist, bewegt sich der Kolben 46 nach unten gegen die Federkraft der ersten Feder 47, die größer ist als die der zweiten Feder 49, um so einen gewünschten Hub des Bremspedals 30 herzustellen. Wenn sich der Kolben 46 nach unten bewegt, steigt eine reaktive Kraft, die auf das Bremspedal 3 einwirkt. Auf diese Art und Weise wird ein sogenannter Pedalwiderstand erzeugt, um so ein optimales Pedalgefühl zu erhalten. Dabei wird der Betrag der Bewegung des primären Kolbens 11 durch den Hubsensor 8 überwacht. Auf der Basis eines Signals, das von dem Hubsensor 8 ausgegeben wird (ein Kolbenhub), steuert die elektronische Steuerungseinheit in dem BBW-System den den Radzylindern zugeleiteten Fluiddruck, um so eine gewünschte Bremskraft zu erhalten.
Die Bremskraft wird gesteuert auf der Basis eines Kolbenhubs auf die oben erwähnte Art und Weise. Wenn ein Fluid dazu gebracht wird, wiederholt von hinter der Schalendichtung 35 hin zu der ersten Fluiddruckkammer 13 zu strömen (ein rückwärtiger Strom) unter einer wiederholten Betätigung des Bremspedals 3, steigt eine auf das Bremspedal 3 einwirkende reaktive Kraft an, so das es schwierig wird, eine geeignete Bremskraft in Übereinstimmung mit der Betätigung des Bremspedals zu erhalten. In dieser Ausführungsform stößt jedoch, wie dies in 5 dargestellt ist, die Außenumfangskante der Schalendichtung 35 der primären Seite gegen die vorderen Wandfläche 38a der ringförmigen Nut 38 an und verhindert so diesen rückwärtigen Strom. Daher gibt es keinen Strom von Fluid von hinter der Schalendichtung 35 der primären Seite hin zu der ersten Fluiddruckkammer 13, so dass eine gewünschte Bremskraft stabil erhalten werden kann, selbst wenn das Bremspedal 3 wiederholt betätigt wird.
Nun wird eine Arbeitsweise der Masterzylindervorrichtung 1 in dem Fall eines Fehlers des BBW-Systems beschrieben. In diesem Fall werden die ausfallsicheren Ventile 2A und 2B geöffnet, und der Masterzylinder 4 wird in Fluidverbindung mit den Radzylindern gebracht. Dann bewegt sich der primäre Kolben 11 nach vorn gemäß einer auf das Bremspedal aufgebrachten Kraft, um so den Fluiddruck in der ersten Fluiddruckkammer 13 anzuheben. Das Bremsfluid in der ersten Fluiddruckkammer 13 strömt von der ersten Auslassöffnung 13 durch das ausfallsichere Ventil 2A hindurch zu den zugehörigen Radzylindern. Andererseits bewegt sich der sekundäre Kolben 12 ebenfalls vorwärts gemäß einem Anstieg in dem Fluiddruck in der ersten Fluiddruckkammer 13, und Bremsfluid in der zweiten Fluiddruckkammer 15 wird von der zweiten Auslassöffnung 17 durch das ausfallsichere Ventil 2B hindurch zu den zugehörigen Radzylindern geleitet.
Wenn sich der sekundäre Kolben 12 vorwärts bewegt, schaukelt der Schaukelhebel 55 des Öffnungs-/Schließmittels 7, und das Tellerventil 54 schließt den Fluidkanal 52 (den Simulatorkanal 6) in dem Simulatorkörper 40.
Demzufolge wird die Zufuhr von Bremsfluid zu dem Hubsimulator 5 gestoppt, und als Ergebnis arbeitet die Masterzylindervorrichtung 1 als manuelle Bremse und liefert eine gewünschte Menge an Bremsfluid zu jedem der Radzylinder.
Wenn das Bremspedal 3 losgelassen wird, wird, da die Federkraft der zweiten Rückstellfeder 21 größer ist als die der ersten Rückstellfeder 20, der sekundäre Kolben 12 zuerst zurückgezogen, so dass ein Fluiddruck in der zweiten Fluiddruckkammer 15 abgesenkt wird. Demzufolge kehrt das Bremsfluid von den Radzylindern zu der zweiten Fluiddruckkammer 15 zurück, während das Bremsfluid von dem Reservoir 29 durch die Schalendichtung 37 zu der zweiten Fluiddruckkammer 15 geleitet wird. der sekundäre Kolben 12 wird angehalten aufgrund des Anschlags gegen den Anschlagstift 25. In diesem Moment werden die zweite Fluiddruckkammer 15 und das Reservoir 29 miteinander durch die in dem schalenartigen Bereich 12a des sekundären Kolbens 12 ausgebildete Zuführöffnung 33 in Verbindung gebracht, um so das Bremsfluid in der zweiten Fluiddruckkammer 15 zu steuern. Andererseits kehrt unter der Federkraft der ersten Rückstellfeder 20 der primäre Kolben 11 in seine anfängliche Stellung später zurück als der sekundäre Kolben 12. Demzufolge werden die erste Fluiddruckkammer 13 und das Reservoir 29 miteinander durch die Zuführöffnung 32 in dem schalenartigen Bereich 11a des primären Kolbens 11 in Verbindung gebracht, um so das Bremsfluid in der ersten Fluiddruckkammer 13 zu steuern. Wie oben beschrieben, ist die Schalendichtung 35 auf einer Seite des primären Kolbens 11 dazu ausgestaltet, den rückwärtigen Strom zu verhindern ( 5). Daher wird kein Bremsfluid aus dem Reservoir 29 zu der ersten Fluiddruckkammer 13 während eines Rückkehrhubs des primären Kolbens 11 geleitet. Anschließend bewegen sich, wenn das Brennpunkt 3 betätigt wird, der primäre 11 und der sekundäre Kolben 12 wieder nach vorn. Dabei wird kein ungültiger Hub erzeugt, da der primäre 11 und der sekundäre Kolben 12 mittels der Kolbenführung 23 und des Anschlagsstifts 25 akkurat in ihre anfänglichen Positionen zurückgeführt werden. So kann ein stabiles Bremsen ausgeführt werden, selbst im Fall des Fehlers des BBW-Systems.
In dieser Ausführungsform ist der Masterzylinder 4 als Plungerkolben-artiger Masterzylinder ausgestaltet. Die Art des Masterzylinders 4 ist jedoch nicht besonders beschränkt. Der Masterzylinder 4 kann auch einer mit einem zentralen Ventil sein.
In der Masterzylindervorrichtung dieser Ausführungsform kann eine hohe Erfassungsgenauigkeit eines Kolbenhubs erzielt werden, ohne dass ein Anstieg der Größe des Masterzylinders notwendig wäre. Dies verbessert die Steuerbarkeit des BBW-Systems und macht die Vorrichtung einfach an einem Fahrzeug anbringbar.
Der Bewegungswandlungsmechanismus beinhaltet einen Sensorarm, dessen eines Ende an einer sich drehenden Welle des Drehwinkelerfassers angebracht ist, und einen Sensorstift, der sich vertikal von dem primären Kolben aus erstreckt, wobei ein Ende des Sensorstifts mit dem anderen Ende des Sensorarms in Eingriff ist und das andere Ende des Sensorstifts mit dem primären Kolben verbunden ist. So kann ein Hubsensor mit einem einfachen Aufbau realisiert werden. Außerdem ist der Sensorarm in einer Drehrichtung unter Verwendung eines Vorspannmittels vorgespannt. Daher sind der Sensorarm und der Sensorstift immer in Kontakt miteinander, was die Genauigkeit der Erfassung steigert. In einem Fall, in dem der Sensorarm einen V-förmigen Bereich beinhaltet, der in einer Richtung auswärts relativ zu einer Linie gebogen ist, die eine Drehachse des Sensorarms mit dem Sensorstift verbindet, kann ein hohe Auflösung erreicht werden. Falls der Sensorarm einen gekrümmten Bereich beinhaltet, der relativ zu einer Linie, die eine Drehachse des Sensorarms mit dem Sensorstift verbindet, auswärts hervorsteht, kann nicht nur eine hohe Auflösung erzielt werden, sondern auch eine lineare Beziehung besteht zwischen dem Hub und dem Drehwinkel, was eine einfache Datenverarbeitung ermöglicht.
Obwohl einige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung oben im Detail beschrieben worden sind, wird es Fachleuten bewusst sein, dass viele Modifikationen in den beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne dass materiell von der neuen Lehre und den Vorteilen dieser Erfindung abgewichen wird. Demzufolge sollen alle dies Modifikationen in den Bereich dieser Erfindung eingeschlossen sein.

Claims

Masterzylindervorrichtung mit: einem Tandem-Masterzylinder (4), der durch ausfallsichere Ventile (2A, 2B) mit Radzylindern verbindbar ist, einem Hubsimulator (5) zum Sicherstellen eines gewünschten Hubs eines Bremspedals (3) beim Aufnehmen eines Bremsfluids, das von einer Fluiddruckkammer in dem Tandem-Masterzylinder (4) her eingeführt wird, und einem Hubsensor (8) zum Erfassen eines Hubs eines primären Kolbens (11), der in dem Tandem-Masterzylinder (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubsensor (8) folgendes beinhaltet: einen Bewegungswandler-Mechanismus zum Umwandeln einer linearen Bewegung des primären Kolbens (11) in eine Drehbewegung, und einen Drehwinkelerfasser (71) zum Erfassen eines Drehwinkels des Bewegungswandler-Mechanismus auf der Basis der von dem Bewegungswandler-Mechanismus erhaltenen Drehbewegung.
Masterzylindervorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Bewegungswandler-Mechanismus folgendes beinhaltet: einen Sensorarm (73) mit gegenüberliegenden Enden, von denen eines mit einer sich drehenden Welle (72) des Drehwinkelerfassers (71) verbunden ist, und einen Sensorstift (75), der sich von dem primären Kolben (11) aus vertikal erstreckt, welcher Sensorstift (75) gegenüberliegende Enden hat, von denen eines mit dem anderen Ende des Sensorarms (73) im Eingriff ist und das andere mit dem primären Kolben (11) verbunden ist.
Masterzylindervorrichtung nach Anspruch 2, weiter mit einem Vorspannmittel zum Vorspannen des Sensorarms (73) in einer Drehrichtung.
Masterzylindervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Sensorarm (73) einen gebogenen Bereich beinhaltet.
Masterzylindervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der gebogene Bereich einen V-förmigen Bereich beinhaltet, der in einer Richtung auswärts relativ zu einer Linie gebogen ist, die eine Drehachse des Sensorarms (73) mit dem Sensorstift (75) verbindet.
Masterzylindervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der gebogene Bereich einen gekrümmten Bereich beinhaltet, der auswärts relativ zu einer Linie vorsteht, die eine Drehachse des Sensorarms (73) mit dem Sensorstift (75) verbindet.