JP6144889B2

JP6144889B2 - ブレーキブースタ

Info

Publication number: JP6144889B2
Application number: JP2012208557A
Authority: JP
Inventors: 俊明福島
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-09-23
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2032-09-21
Also published as: DE102012217096B4; US20130076115A1; DE102012217096A1; US8777331B2; JP2013067378A

Description

[0001]本発明は、ブレーキシステムに関し、具体的には、ブレーキシステム用のブースタ装置に関する。

本発明の目的は、使用者がブレーキペダルを押し下げるのに応じて、マスタシリンダで発生した液圧力を選択的に増加または上昇させるように作動可能なブレーキブースタ及び液圧ブレーキシステムを提供することにある。

[0002]１つの実施形態において、本発明は、ブレーキペダル、マスタシリンダ、および液圧制御装置を備えた液圧ブレーキシステムに使用されるブレーキブースタを提供する。ブレーキブースタは、ハウジングと、ハウジング内の少なくとも一部に配置されたねじ駆動装置と、ハウジングに接続された、前記ねじ駆動装置を作動させるためのモータと、ハウジング内に配置されたピストン組立品とを有する。ピストン組立品およびハウジングは共に、マスタシリンダと流体連通させるための開口を有する第１液室と、液圧制御装置と流体連通させるための開口を有する第２液室とを少なくとも一部区画する。ねじ駆動装置は、第１液室が第２液室から分離されている係合位置と、第１液室が第２液室から分離されていない非係合位置との間で、ピストン組立品のピストンに対して移動可能になっている。

[0003]別の実施形態では、本発明は、ブレーキペダルと、ブレーキペダルと接続されたマスタシリンダと、複数の車輪ブレーキと接続された液圧制御装置と、マスタシリンダと液圧制御装置との間で接続されたブレーキブースタとを有する液圧ブレーキシステムを提供する。ブレーキブースタは、ハウジングと、ハウジング内の少なくとも一部に配置されたねじ駆動装置と、ハウジングに接続された、ねじ駆動装置を作動させるためのモータと、ハウジング内に配置されたピストン組立品とを有する。ピストン組立品およびハウジングは共に、マスタシリンダと流体連通する開口を有する第１液室と、液圧制御装置と流体連通する開口を有する第２液室とを少なくとも一部区画する。ねじ駆動装置は、第１液室が第２液室から分離されている係合位置と、第１液室が第２液室から分離されていない非係合位置との間で、ピストン組立品のピストンに対して移動可能になっている。

[0004]本発明の他の態様は、詳細な説明および添付の図面を考慮することで明らかとなるであろう。

[0005]本発明による液圧ブレーキシステムの一部の概略図である。 [0006]休止位置で示された、図１の液圧ブレーキシステムのブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0007]待機位置で示された、図２のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0008]使用者作動ブレーキ位置で示された、図２のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0009]使用者がブレーキの作動を停止した後の戻り位置で示された、図２のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0010]非使用者作動ブレーキ位置で示された、図２のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0011]車両が電気的故障またはブースタモータ故障を被ったときの使用者作動ブレーキ位置で示された、図２のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0012]ブレーキブースタの無効ストローク調整機能を示す、図２のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0013]前輪車軸の圧力制御回生ブレーキの開始前におけるシステムの圧力を例示する、図２のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0014]前輪車軸の圧力制御回生ブレーキの開始時におけるシステムの圧力を例示する、図２のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0015]４つの車輪での圧力制御回生ブレーキの開始前におけるシステムの圧力を例示する、図２のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0016]４つの車輪での圧力制御回生ブレーキの開始時におけるシステムの圧力を例示する、図２のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0017]休止位置で示された、液圧ブレーキシステム用の代替のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0018]待機位置で示された、図１３のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0019]使用者作動ブレーキ位置で示された、図１３のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0020]使用者がブレーキの作動を停止した後の戻り位置で示された、図１３のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0021]非使用者作動ブレーキ位置で示された、図１３のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0022]車両が電気的故障またはブースタモータ故障を被ったときの使用者作動ブレーキ位置で示された、図１３のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。 [0023]ブレーキブースタの無効ストローク調整機能を示す、図１３のブレーキブースタの断面および一部の概略図である。

[0024]本発明のすべての実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、以下の説明に記載され、もしくは、以下の図面に例示された、詳細な構造および構成部品の配置に限定されないことは理解されるだろう。本発明は、他の実施形態も可能であり、ならびに、様々な方法で実施または実行することができる。

[0025]図１は、車両または他の用途で使用するための液圧ブレーキシステム１０を概略的に例示する。ブレーキシステム１０は、使用者（例えば、車両の運転者）による操作によって作動するように構成されたブレーキペダル１４を有する。ブレーキペダル１４は、マスタシリンダ１８に接続されており、例示の実施形態では、ブレーキペダル１４とマスタシリンダ１８との間に負圧ブースタは設けられていない。液圧ブレーキシステム１０はさらに、１つまたは複数の車輪ブレーキ２６（図９〜図１２に概略的に例示）への液圧ブレーキの作動液の流れを制御するように作動可能な液圧制御装置２２を有する。図２〜図１２に示すように、任意でペダル感覚シミュレータ２８が、技術的に公知とされているように、マスタシリンダ１８に接続され得る。

[0026]液圧ブレーキシステム１０はさらに、マスタシリンダ１８と液圧制御装置２２との間で流体接続されたブレーキブースタ３０を有する。ブースタ３０は、マスタシリンダ１８と液圧制御装置２２との間で基本的にどの位置にも配置することができるため、システム１０の設計に融通性を与えることができる。ブレーキブースタ３０は、後でさらに詳細に説明されるように、使用者がブレーキペダル１４を押し下げるのに応じて、マスタシリンダ１８で発生した液圧力を選択的に増加または上昇させるように作動可能であり、従来の負圧ブースタに取って代わるものである。

[0027]図２〜図１２は、本発明によるブレーキブースタ３０の第１の実施形態を例示する。ブレーキブースタ３０は、ねじ駆動装置３８を支持するハウジング３４を有する。モータ４０もまたハウジング３４に接続されており、ねじ駆動装置３８を作動させるために、ねじ駆動装置３８と一体とされている。モータ４０は、固定子４４および回転子４８を有する。例示の回転子４８は、永久磁石５２および取付部５６を有する。回転子４８は、ねじ駆動装置３８の長手方向軸線６４に沿った回転子４８の制限された変位を許容するアンギュラ軸受６０に回転自在に支持されている。

[0028]例示のねじ駆動装置３８は、２つの別体で鏡像とされた駆動装置を同時に提供するように対称的に構成されており、それら駆動装置の各々は長手方向軸線６４と同軸となっている。後でさらに説明されるように、これにより、単体のブースタ３０は、４つの車輪ブレーキ２６すべてを、２つの別々の入力および出力で作動させることができる。しかしながら、他の実施形態では、ブースタ３０は、この２つの対称とされた装置を有する必要はなく、代わりに、２つの完全に別体のブースタの態様を取っていてもよく、それぞれが例示のブースタ３０の半分（例えば、左側または右側）と同様の方法で作動すればよい。

[0029]各駆動装置は、回転子４８にそれと共に回転するように接続されたねじ６８と、第１方向にねじ６８を回転させることでナット７２を第１方向に移動（例えば、変位）させるようにねじ６８上に配置されたナット７２とを有する。図３および図４を参照すると、回転子４８が第１方向に回転すると、２つのねじ６８が回転させられ、左側のナット７２が左へと変位させられ、右側のナット７２が右へと変位させられる。同様に、図５に示すように、回転子４８が第１方向と反対の第２方向に回転すると、２つのねじ６８が反対に回転させられ、左側のナット７２が右へと変位させられ、右側のナット７２が左へと変位させられる。例示のねじ駆動装置３８は、ボールねじ駆動であり、各ねじ６８と各ナット７２との間に（例えば、従来から理解されているように、それぞれの溝またはねじ山に）配置された複数のボール７４をさらに有する。

[0030]ハウジング３４は概して、ねじ駆動装置３８の長手方向軸線６４と同軸であり、２つのシール８０の間にねじ駆動室７６を区画する。図４を参照すると、２つのシール８０の各々は、対応するナット７２の外面８４とシール係合する。例示のナット７２は、実質的に一定の外面寸法Ｄ_ｎ（例えば、実質的に一定の外径）を有する、概して円筒形の外面８４を有する。他の実施形態では、ナット７２は、外面が他の形状（例えば、楕円、正方形など）を有するように構成され、対応する外面寸法Ｄ_ｎを有していてもよい。ねじ駆動装置３８は作動中にナット７２を駆動するため、それぞれの外面８４がシール８０に対して摺動することで、ナット７２を中央のねじ駆動室７６に対して出し入れするようにさらに移動させる。

[0031]図２を参照すると、ハウジング３４は２つのピストン組立品８８をさらに支持しており、それらピストン組立品８８は、例示の実施形態では、互いが実質的に同一のものとなっており、互いに鏡像の関係となる向きでねじ駆動装置３８の両側に１つずつ配置されている。各ピストン組立品８８は、ピストン９２および付勢装置９６を有しており、例示の実施形態では、長手方向軸線６４と同軸となっている。各ピストン９２は、端部壁１０２およびスカート１０６を有する。端部壁１０２は開口１１０を有しており、その目的は後で詳細に説明される。端部壁１０２は、ナット７２の各々のシール面１１４に対向する関係となっている。シール面１１４は、シール部材を有していてもよく、あるいは、封止できる材料から形成されていてもよい。付勢装置９６は、少なくとも一部がスカート１０６の内部に配置されており、付勢部材１２２を少なくとも一部支持する支持部材１１８を有する。例示の実施形態では、支持部材１１８は、一端がハウジング３４の端部壁１２６に当接し、他端がピストン９２の端部壁１０２とスカート１０６との少なくとも一方に当接する伸縮部材である。付勢部材１２２（例えば、圧縮ばね）は、支持部材１１８を取り囲んでおり、ピストン９２を端部壁１２６から離してねじ駆動装置３８に向かって付勢する。

[0032]図４を再び参照すると、スカート１０６の外面は、実質的に一定の外面寸法Ｄｐ（例えば、実質的に一定の外径）を有する、概して円筒形のピストン外面１３０を規定する。他の実施形態においては、ピストン９２は、外面が他の形状（例えば、楕円、正方形など）を有するように構成され、対応する外面寸法Ｄ_ｐを有していてもよい。例示の実施形態では、ピストン９２の外面寸法Ｄ_ｐは、具体的な寸法にかかわらず、ナット７２の外面寸法Ｄ_ｎに実質的に等しくなっており、その理由については後でさらに詳細に説明される。

[0033]２つのシール１３４が、ハウジング３４によって、ねじ駆動装置３８の両側で支持されており、一方のシール１３４は一方のピストン９２の外面１３０とシール係合しており、他方のシール１３４は他方のピストン９２の外面１３０とシール係合する。ハウジング３４と、ピストン組立品８８（すなわちピストン９２）と、シール８０および１３４とは共に、第１液室１３８、第２液室１４２、第３液室１４６、および第４液室１５０を区画する。例示の実施形態では、液室１３８、１４２、１４６、および１５０のすべてが、ねじ駆動装置３８の長手方向軸線６４と同軸となっている。第１液室１３８および第３液室１４６は、ねじ駆動室７６の両側でねじ駆動室７６にすぐに隣接している。第１液室１３８は、第１液室１３８とマスタシリンダ１８との間で液圧作動液を移動させるための、マスタシリンダ１８と流体連通する開口１５４を有する。第３液室１４６は、第３液室１４６とマスタシリンダ１８との間で液圧作動液を移動させるための、マスタシリンダ１８と流体連通する開口１５８を有する。

[0034]第２液室１４２は、第２液室１４２と液圧制御装置２２との間で液圧作動液を移動させるための、液圧制御装置２２と流体連通する開口１６２を有する。第４液室１５０は、第４液室１５０と液圧制御装置２２との間で液圧作動液を移動させるための、液圧制御装置２２と流体連通する開口１６６を有する。開口１５４と、第１液室１３８と、第２液室１４２と、開口１６２とは共に１つの回路を規定する一方で、開口１５８と、第３液室１４６と、第４液室１５０と、開口１６６とは共に１つの回路を規定する。

[0035]第１液室１３８内のナット７２のシール面１１４が対応するピストン端部壁１０２と係合して開口１１０を封止する場合（図３〜図６および図８〜図１２参照）、第１液室１３８および第２液室１４２は、第１液室１３８の液圧作動液が第２液室１４２に流れ込むことができないように、互いから流体的に分離される。この流体的な分離によって、ブレーキペダル１４は車輪ブレーキ２６から切り離されることになり、アンチロック（ＡＢＳ）やアダプティブ・クルーズ・コントロール（ＡＣＣ）などのブレーキ状態の間に、ブレーキペダル１４で感じられるペダルの反力感がなくなることになる。第１液室１３８内のナット７２のシール面１１４が対応するピストン端部壁１０２と非係合となった場合、それによって開口１１０は封止されなくなり（図２および図７参照）、第１液室１３８および第２液室１４２は互いから流体的に分離されず、第１液室１３８の液圧作動液は第２液室１４２に自由に流れ込むことができる。同様に、第３液室１４６内のナット７２のシール面１１４が対応するピストン端部壁１０２と係合して開口１１０を封止する場合（図３〜図６および図８〜図１２参照）、第３液室１４６および第４液室１５０は、第３液室１４６の液圧作動液が第４液室１５０に流れ込むことができないように、互いから流体的に分離される。また、この流体的な分離によって、ブレーキペダル１４は車輪ブレーキ２６から切り離されることになり、アンチロック（ＡＢＳ）やアダプティブ・クルーズ・コントロール（ＡＣＣ）などのブレーキ状態の間に、ブレーキペダル１４ではペダルの反力感がなくなることになる。第３液室１４６内のナット７２のシール面１１４が対応するピストン端部壁１０２と非係合となった場合、それによって開口１１０は封止されなくなり（図２および図７参照）、第３液室１４６および第４液室１５０は互いから流体的に分離されず、第３液室１４６の液圧作動液は第４液室１５０に自由に流れ込むことができる。

[0036]ここで、液圧ブレーキシステム１０の作動を、図２〜図８に関して説明する。図２は、運転者がアクセルペダル（図示せず）を押し下げ、ブレーキペダル１４を押し下げていない休止位置のブースタ３０を例示しており、この位置において、両ナット７２は、シール面１１４がそれぞれのピストン端部壁１０２と非係合となるように、内側に最も後退した位置にある。それぞれの非回転および付勢部材１７０は、隣接するナット７２およびピストン端部壁１０２の間で接続されている。図２に例示された休止位置において、部材１７０は、ナット７２を、それぞれのピストン９２から離して、例示された真ん中の休止位置に向かって付勢するように作用する。具体的には、モータ４０によって回転子４８にトルクが付与されていない場合、付勢部材１７０はナット７２を例示の休止位置に変位させることになる。部材１７０はまた、それぞれのピストン９２とナット７２との間での相対回転を防ぐことになる。例示の付勢部材１７０は圧縮ばねである。

[0037]図３は、ナット７２のシール面１１４がそれぞれのピストン端部壁１０２と係合して開口１１０が封止される待機位置のブースタ３０を示す。第１液室１３８および第２液室１４２、ならびに、第３液室１４６および第４液室１５０は、互いから流体的に分離される。この待機位置は、使用者が、アクセルペダルを離しているが（つまり、アクセルペダルを押し下げていないが）まだブレーキペダル１４を押し下げていないときに生じる。システム１０は、以後に起こり得るブレーキの筋書きを予測する。モータ４０は、制御器を介して、アクセルペダルが押し下げられていない位置にあることを検出するセンサ、または、いくつかの他のエンジンパラメータセンサによって作動させられ、また、電流がモータ４０に供給されて回転子４８が回転させられ、シール面１１４がそれぞれの開口１２２を封止するのに十分となるように、ナット７２をそれぞれのピストン９２と係合するように移動させる。ナット７２の移動は、部材１７０の付勢力には打ち勝つが、付勢装置９６の付勢力に打ち勝ってピストン９２を動かすにはまだ相当の差がある。回転子４８に付与されるトルクは、この待機位置を実現するように制御される。

[0038]図４は、使用者の操作によるブレーキの作動を例示しており、使用者が所望のブレーキに向けて力をブレーキペダル１４に付与している。モータ４０に接続された制御器は、ブレーキペダル移動距離、ブレーキペダル１４に付与される力、マスタシリンダ圧力のうちの少なくとも１つを決定または検出し、モータ４０に信号を送り、それに伴う大きさのトルクを回転子４８に加えてナット７２をそれぞれのピストン９２に向かってさらに移動させる。ナット面１１４およびそれぞれのピストン端部壁１０２の係合は、ピストン９２をねじ駆動室７６から離すように押し、付勢装置９６の付勢に打ち勝つ。第２液室１４２および第４液室１５０の容積は、変化（つまり減少）させられ、第２液室１４２および第４液室１５０の液圧作動液は、マスタシリンダ１８で発生して第１液室１３８および第３液室１４６にある圧力Ｐ１より大きい圧力Ｐ２に加圧される（図９および図１１もまた参照）。第２液室１４２内の作動液は、開口１６２を通じて、１つまたは複数の車輪ブレーキ２６に制御適用するために液圧制御装置２２に押し込まれる。同様に、第４液室１５０内の作動液は、開口１６６を通じて、１つまたは複数の別の車輪ブレーキ２６に制御適用するために液圧制御装置２２に押し込まれる。ピストン９２に対して行われる仕事のすべてまたはほとんどすべては、モータ４０によるナット７２の移動の結果である。

[0039]圧力Ｐ１に加圧された作動液は、マスタシリンダ１８から第１液室１３８および第３液室１４６へと流れ込むが、分離された第２液室１４２および第４液室１５０に直に流れ込むことは防止されている。同様に、第２液室１４２および第４液室１５０から第１液室１３８および第３液室１４６にそれぞれ逆流することが防止されている。そのため、ブレーキペダル１４は車輪から切り離されることになり、アンチロックブレーキ、トラクション制御ブレーキ、アダプティブ・クルーズ・コントロールの動作、およびその他の使用者によって開始されないブレーキ状態の間に通常感じられる、ペダルの反力感がなくなる。液圧ブレーキシステム１０はまた、エンジンの吸気から完全に独立している。

[0040]第１液室１３８および第３液室１４６はまた、それぞれの外径Ｄ_ｎおよびＤ_ｐが等しいため、一定の容積を維持する。係合したナット７２およびピストン９２にどれだけ変位移動が発生しても、第１液室１３８および第３液室１４６の容積は同じままである。そのため、使用者がブレーキペダル１４に力を付与するときに、ペダルの操作感が変化しないことになる。任意によるペダル感覚シミュレータ２８は、従来のペダルの操作感を得たいと望まれる場合に使用することができる。しかしながら、第１液室１３８および第３液室１４６が一定の容積であるという特徴によって、さらに後で説明されるように、回生ブレーキをかけることに関する追加的な有利性が提供される。

[0041]図５は、使用者がブレーキの作動を停止（つまり、ブレーキペダル１４に圧力を付与するのを停止）した後のブースタ３０の戻り位置を例示する。制御器は、モータ４０に回転子４８へのトルクを逆方向にするように信号を送り、ナット７２を休止位置に向かって後退させる。付勢装置９６は、後退の間、ピストン端部壁１０２をナットのシール面１１４と係合させて封止する状態に維持する。その結果、ブレーキペダル１４にさらに力が付与されない場合は、ナット７２およびピストン９２が図２に示された休止位置まで戻ることになる。

[0042]図６は、アダプティブ・クルーズ・コントロールの作動など、ブースタ３０の非使用者作動ブレーキ位置を例示する。この状態で、使用者はブレーキペダル１４を全く押し下げておらず、代わりに、ブレーキは車両システムによって完全に開始されている。制御器は、モータ４０にトルクを付与するように信号を送り、ナット７２は、車両システムの必要性に基づいて望まれるようにピストン９２に係合してピストン９２を移動させる。

[0043]図７は、モータ４０が作動不可能となる電気的故障またはブースタモータ故障を車両が被ったときの、ブースタ３０の使用者作動ブレーキ位置を例示する。車両がなお停止可能であることを確保するため、使用者のブレーキペダル１４の押し下げによってマスタシリンダ１８で加圧された液圧作動液は、開口１５４、１５８をそれぞれ通って第１液室１３８および第３液室１４６の各々に入り、開口１１０から第２液室１４２および第４液室１５０を素通りすることができ、それぞれの開口１６２、１６６を通って液圧制御装置２２まで流れ続けることができる。そのため、液圧制御装置２２はそれでもなお液圧作動液を加圧して車輪ブレーキを制御する。この状態において、ブースタ３０は、使用者の操作による圧力増加に抵抗を与えることはない。さらに、負圧ブースタがないため、負圧ブースタのダイアフラムの戻しばねの力（例えば、２００Ｎ超の抵抗力）に伴う使用者への抵抗力がない。

[0044]図８は、ブースタ３０の無効ストローク調整機能を例示する。ブースタ３０は、圧力が車輪ブレーキ２６に付与される前に、ブレーキペダル１４に必要とされる長い移動距離のためにブレーキペダル１４の操作感を柔らかくさせてしまうものである無効ストロークを、埋め合わせる、あるいは、調整するように制御することができる。図８に示すように、待機位置は、図３に示される位置（点線１９０で指示される）から、ピストン９２により外側への力を付与してピストン９２をより移動させるようにナット７２が制御される調整された位置（直線１９４で指示される）へと調整され得る。この調整された待機位置において、使用者がブレーキペダル１４を押し下げたときには、柔らかさまたは無効ストロークが小さくなることで、ブレーキがより硬くなる、つまり、より良い応答性となる。この調整は、モータ４０を有する制御器が、図３の待機位置においてよりも、少し大きなトルクを回転子４８に付与してナット７２を少し大きく駆動することによって制御される。調整の量は、所望のブレーキ操作感を得るために変化させることができる。この特徴は、例えば、キャリパを大きく戻すこと／キャリパの引き摺りを小さくすることと併せて用いることができる。

[0045]上記のように、第１液室１３８および第３液室１４６が一定の容積であるという特徴によって、ハイブリッド車両または電動車両での使用など、回生ブレーキをかけることに関する追加的な有利性が提供される。図９および図１０は、回生エンジンブレーキが例えば前輪車軸に付与されているときに液圧制御装置２２がブレーキ圧を釣り合わせるのに使用される、回生ブレーキの第１モードを例示する。図９は、回生する前の状態における液圧ブレーキシステム１０を例示する。第１の圧力Ｐ１が第１液室１３８および第３液室１４６にあり、上記の方法でブースタ３０によって発生させられた、より高い第２の圧力Ｐ２が第２液室１４２および第４液室１５０にある。液圧制御装置２２は、それの一連の弁を介して第２の圧力Ｐ２を４つの車輪ブレーキ２６のすべてに付与するように作動可能である。図１０は、回生ブレーキの状態の開始において起こる状態を例示する。横滑り防止装置は、液圧制御装置２２のモータを利用して、前輪車軸でエンジンブレーキを発生させる回生トルクに応じて４輪すべてのブレーキ圧を実質的に釣り合わせる。この釣り合わせがあるときには、前輪車軸の車輪ブレーキ２６に対して、前輪車軸ではより低い液圧が必要とされる。そのため、液圧制御装置２２は、より低い第１の圧力Ｐ１（または他のより低い圧力）だけを前輪車軸の車輪ブレーキ２６に選択的に付与する一方で、より高い第２の圧力Ｐ２を後輪車軸で車輪ブレーキ２６に付与する。

[0046]第１液室１３８および第３液室１４６の容積が一定であるため、特定の車輪ブレーキ２６に対して液圧を調整する液圧制御装置２２の作動にもかかわらず、回生ブレーキの状態への移行の間または回生ブレーキの作動の間、ブレーキペダル１４を通じた運転者の足への反力感はない。このことによって、ブレーキブースタ３０は、このタイプの回生ブレーキシステムに対して特に有益とされている。

[0047]図１１および図１２は、ブースタ３０の４つの車輪圧力制御回生ブレーキ能力を例示する。図１１はまた、回生の開始前のシステム圧力を例示する。このシステムにおいては、一方の車軸または両方の車軸に付与することが可能な回生エンジンブレーキが発生し、横滑り防止装置は車輪ブレーキ圧力を釣り合わせるようには利用されない。回生が図１２で開始すると、ブースタ３０は、（ねじ駆動装置３８に適用されるモータトルクの制御を介して）出力圧をより低い第１の圧力Ｐ１へと減少し、発生するエンジンブレーキを補完する。液圧制御装置２２は、４つの車輪ブレーキ２６での圧力を補完する、あるいは、釣り合わせるようにすることなく、圧力Ｐ１を４つの車輪ブレーキ２６すべてに単に適用する。また、第１液室１３８および第３液室１４６の容積が一定であるため、この場合には、液圧制御装置２２の代わりにブースタ３０によって補完される、回生ブレーキの状態への移行の間または回生ブレーキの作動の間、ブレーキペダル１４を通じた運転者の足への反力感はない。これによってもまた、ブレーキブースタ３０は、回生ブレーキシステムに対して特に有益とされている。

[0048]図１３〜図１９は、ブレーキペダル１４、マスタシリンダ１８、および液圧制御装置２２を備えた液圧ブレーキシステム１０’に使用される、本発明によるブレーキブースタ３０’の第２の実施形態を例示する。ブレーキブースタ３０’は、多くの点においてブレーキブースタ３０と同様であり、同様の部品には、プライム記号（’）で指定された同様の参照番号が付与されている。ブレーキブースタ３０から異なることだけが、以下で詳細に説明される。

[0049]ブレーキブースタ３０’は、変更されたねじ駆動装置２００を有する。例示の回転子２０４は、永久磁石２０８とねじ駆動装置２００のナット２１２とを有する。ナットは、第１ナット部２１２ａおよび第２ナット部２１２ｂを規定する。回転子２０４は、ねじ駆動装置２００の長手方向軸線６４’に沿った回転子２０４の制限された変位を許容するアンギュラ軸受６０’に回転自在に支持されている。

[0050]例示のねじ駆動装置２００は、２つの別体で鏡像とされた駆動装置を同時に提供するように対称的に構成されており、それら駆動装置の各々は長手方向軸線６４’と同軸となっている。これにより、単体のブースタ３０’は、４つの車輪ブレーキ２６すべてを、２つの別々の入力および出力で作動させることができる。しかしながら、他の実施形態においては、ブースタ３０’は、この２つの対称とされた装置を有する必要はなく、代わりに、２つ完全に別体のブースタの態様を取っていてもよく、それぞれが例示のブースタ３０’の半分（例えば、左側または右側）と同様の方法で作動すればよい。

[0051]各駆動装置は、ナット２１２のナット部２１２ａ、２１２ｂにそれぞれ受け入れられたねじ２１６ａ、２１６ｂをさらに有する。ナット２１２が回転子２０４によって第１方向に回転すると、ねじ２１６ａ、２１６ｂは第１方向に移動（例えば、変位）する。図１４および図１５を参照すると、回転子２０４が第１方向に回転すると、ナット２１２が回転させられ、左側のねじ２１６ａが左へと変位させられ、右側のねじ２１６ｂが右へと変位させられる。同様に、図１６に示すように、回転子２０４が第１方向と反対の第２方向に回転すると、ナット２１２が反対に回転させられ、左側のねじ２１６ａが右へと変位させられ、右側のねじ２１６ｂが左へと変位させられる。例示のねじ駆動装置２００は、ボールねじ駆動であり、各ねじ２１６ａ、２１６ｂとそれぞれのナット部２１２ａ、２１２ｂとの間に（例えば、従来から理解されているように、それぞれの溝またはねじ山に）配置された複数のボール２２０をさらに有する。

[0052]各ねじ２１６ａ、２１６ｂは、ブースタ３０に関して上記で説明した同じ理由のため、ピストン９２’のそれぞれの端部壁１０２’に選択的に当接して開口１１０’を封止するように構成されたシール面２２４ａ、２２４ｂをそれぞれ有する。シール面２２４ａ、２２４ｂは、シール部材を有していてもよく、あるいは、封止できる材料から形成されていてもよい。それぞれの非回転および付勢部材１７０’は、ねじ２１６ａ、２１６ｂおよびそれぞれのピストン端部壁１０２’の間で接続されている。図１３に例示された休止位置において、部材１７０’は、ねじ２１６ａ、２１６ｂを、それぞれのピストン９２’から離して、例示された真ん中の休止位置に向かって付勢するように作用する。具体的には、モータ４０’によって回転子２０４にトルクが付与されていない場合、付勢部材１７０’はねじ２１６ａ、２１６ｂを例示の休止位置へと変位させることになる。部材１７０はまた、それぞれのピストン９２’とねじ２１６ａ、２１６ｂとの間での相対回転を防ぐことになる。例示の付勢部材１７０’は圧縮ばねである。

[0053]ハウジング３４’と、ピストン組立品８８’（すなわちピストン９２’）と、シール８０’および１３４’とは共に、第１液室２２８、第２液室２３２、第３液室２３６、および第４液室２４０を区画する。例示の実施形態では、液室２２８、２３２、２３６、および２４０のすべてが、ねじ駆動装置２００の長手方向軸線６４’と同軸となっている。第１液室２２８および第３液室２３６は、ねじ駆動室７６’の両側ですぐに隣接している。液室２２８、２３２、２３６、および２４０は、開口１５４、１５８、１６２、および１６６に関し上述されたのと同じ開口１５４’、１５８’、１６２’、および１６６’を有する。

[0054]開口１５４’と、第１液室２２８と、第２液室２３２と、開口１６２’とは共に１つの回路を規定する一方で、開口１５８’と、第３液室２３６と、第４液室２４０と、開口１６６’とは共に第２の回路を規定する。第１液室２２８内のねじ２１６ａのシール面２２４ａが対応するピストン端部壁１０２’と係合して開口１１０’を封止する場合（図１４〜図１７および図１９参照）、第１液室２２８および第２液室２３２は、第１液室２２８の液圧作動液が第２液室２３２に流れ込むことができないように、互いから流体的に分離される。この流体的な分離によって、ブレーキペダル１４は車輪ブレーキ２６から切り離されることになり、アンチロック（ＡＢＳ）やアダプティブ・クルーズ・コントロール（ＡＣＣ）などのブレーキ状態の間に、ブレーキペダル１４で感じられるペダルの反力感がなくなることになる。第１液室２２８内のねじ２１６ａのシール面２２４ａが対応するピストン端部壁１０２’と非係合となった場合、それによって開口１１０’は封止されなくなり（図１３および図１８参照）、第１液室２２８および第２液室２３２は互いから流体的に分離されず、第１液室２２８の液圧作動液は第２液室２３２に自由に流れ込むことができる。

[0055]同様に、第３液室２３６内のねじ２１６ｂのシール面２２４ｂが対応するピストン端部壁１０２’と係合して開口１１０’を封止する場合（図１４〜図１７および図１９参照）、第３液室２３６および第４液室２４０は、第３液室２３６の液圧作動液が第４液室２４０に流れ込むことができないように、互いから流体的に分離される。また、この流体的な分離によって、ブレーキペダル１４は車輪ブレーキ２６から切り離されることになり、アンチロック（ＡＢＳ）やアダプティブ・クルーズ・コントロール（ＡＣＣ）などのブレーキ状態の間に、ブレーキペダル１４ではペダルの反力感がなくなることになる。第３液室２３６内のねじ２１６ｂのシール面２２４ｂが対応するピストン端部壁１０２’と非係合となった場合、それによって開口１１０’は封止されなくなり（図１３および図１８参照）、第３液室２３６および第４液室２４０は互いから流体的に分離されず、第３液室２３６の液圧作動液は第４液室２４０に自由に流れ込むことができる。

[0056]ここで、液圧ブレーキシステム１０’の作動を、図１３〜図１９に関して説明する。図１３は、運転者がアクセルペダル（図示せず）を押し下げ、ブレーキペダル１４を押し下げていない休止位置のブースタ３０’を例示する。この位置において、両ねじ２１６ａ、２１６ｂは、シール面２２４ａ、２２４ｂがそれぞれのピストン端部壁１０２’と非係合となるように、内側に最も後退した位置にある。それぞれの非回転および付勢部材１７０’は、隣接するねじ２１６ａ、２１６ｂおよびピストン端部壁１０２’の間で接続されている。図１３に例示された休止位置において、部材１７０’は、ねじ２１６ａ、２１６ｂを、それぞれのピストン９２’から離して、例示された真ん中の休止位置に向かって付勢するように作用する。具体的には、モータ４０’によって回転子２０４にトルクが付与されていない場合、付勢部材１７０’はねじ２１６ａ、２１６ｂを例示の休止位置へと変位させることになる。部材１７０’はまた、それぞれのピストン９２’とねじ２１６ａ、２１６ｂとの間での相対回転を防ぐことになる。

[0057]図１４は、ねじ２１６ａ、２１６ｂのシール面２２４ａ、２２４ｂがそれぞれのピストン端部壁１０２’と係合して開口１１０’が封止される待機位置のブースタ３０’を例示する。第１液室２２８および第２液室２３２、ならびに、第３液室２３６および第４液室２４０は、互いから流体的に分離される。待機位置は、使用者が、アクセルペダルを離しているが（つまり、アクセルペダルを押し下げていないが）まだブレーキペダル１４を押し下げていないときに生じる。システム１０’は、以後に起こり得るブレーキの筋書きを予測する。モータ４０’は、制御器を介して、アクセルペダルが押し下げられていない位置にあることを検出するセンサ、または、いくつかの他のエンジンパラメータセンサによって作動させられ、また、電流がモータ４０’に供給されて回転子２０４が回転させられ、シール面２２４ａ、２２４ｂが対応する開口１２２’を封止するのに十分となるように、ねじ２１６ａ、２１６ｂをそれぞれのピストン９２’と係合するように移動させる。ねじ２１６ａ、２１６ｂの移動は、部材１７０’の付勢力には打ち勝つが、付勢装置９６’の付勢力に打ち勝ってピストン９２’を動かすにはまだ相当の差がある。回転子２０４に付与されるトルクは、この待機位置を実現するように制御される。

[0058]図１５は、使用者の操作によるブレーキの作動を例示しており、使用者が所望のブレーキに向けて力をブレーキペダル１４に付与している。モータ４０’に接続された制御器は、ブレーキペダル移動距離、ブレーキペダル１４に付与される力、マスタシリンダ圧力のうちの少なくとも１つを決定または検出し、モータ４０’に信号を送り、それに伴う大きさのトルクを回転子２０４に加えてねじ２１６ａ、２１６ｂをそれぞれのピストン９２’に向かってさらに移動させる。シール面２２４ａ、２２４ｂおよびそれぞれのピストン端部壁１０２’の係合は、ピストン９２’をねじ駆動室７６’から離すように押し、付勢装置９６’の付勢に打ち勝つ。第２液室２３２および第４液室２４０の容積は、変化（つまり減少）させられ、第２液室２３２および第４液室２４０の液圧作動液は、マスタシリンダ１８で発生して第１液室２２８および第３液室２３６にある圧力Ｐ１より大きい圧力Ｐ２に加圧される。第２液室２３２内の作動液は、開口１６２’を通じて、１つまたは複数の車輪ブレーキ２６に制御適用するために液圧制御装置２２に押し込まれる。同様に、第４液室２４０内の作動液は、開口１６６’を通じて、１つまたは複数の別の車輪ブレーキ２６に制御適用するために液圧制御装置２２に押し込まれる。ピストン９２’に対して行われる仕事のすべてまたはほとんどすべては、モータ４０’によるねじ２１６ａ、２１６ｂの移動の結果である。

[0059]圧力Ｐ１に加圧された作動液は、マスタシリンダ１８から第１液室２２８および第３液室２３６へと流れ込むが、分離された第２液室２３２および第４液室２４０に直に流れ込むことは防止されている。同様に、第２液室２３２および第４液室２４０から第１液室２２８および第３液室２３６にそれぞれ逆流することが防止されている。そのため、ブレーキペダル１４は車輪から切り離されることになり、アンチロックブレーキ、トラクション制御ブレーキ、アダプティブ・クルーズ・コントロール、およびその他の使用者によって開始されないブレーキ状態の間に通常感じられる、ペダルの反力感がなくなる。液圧ブレーキシステム１０’はまた、エンジンの吸気から完全に独立している。

[0060]ブースタ３０と異なり、第１液室２２８および第３液室２３６は、作動中に容積が一定となっておらず、使用者によって開始されるブレーキ状態の間にブレーキペダルの操作感が変化することになる。この点において、システム１０で使用された任意でのペダル感覚シミュレータ２８は、システム１０’では使われる必要がない。

[0061]図１６は、使用者がブレーキの作動を停止（つまり、ブレーキペダル１４に圧力を付与するのを停止）した後のブースタ３０’の戻り位置を例示する。制御器は、モータ４０’に回転子２０４へのトルクを逆方向にするように信号を送り、ねじ２１６ａ、２１６ｂを休止位置に向かって後退させる。付勢装置９６’は、後退の間、ピストン端部壁１０２’をシール面２２４ａ、２２４ｂと係合させて封止する状態に維持する。その結果、ブレーキペダル１４にさらに力が付与されない場合は、ねじ２１６ａ、２１６ｂおよびピストン９２’が図１３に示された休止位置まで戻ることになる。

[0062]図１７は、アダプティブ・クルーズ・コントロールの作動など、ブースタ３０’の非使用者作動ブレーキ位置を例示する。この状態で、使用者はブレーキペダル１４を全く押し下げておらず、代わりに、ブレーキは車両システムによって完全に開始されている。制御器は、モータ４０’にトルクを付与するように信号を送り、ねじ２１６ａ、２１６ｂは、車両システムの必要性に基づいて望まれるようにピストン９２’に係合してピストン９２’を移動させる。

[0063]図１８は、モータ４０’が作動不可能となる電気的故障またはブースタモータ故障を車両が被ったときの、ブースタ３０’の使用者作動ブレーキ位置を例示する。車両がなお停止可能であることを確保するため、使用者のブレーキペダル１４の押し下げによってマスタシリンダ１８で加圧された液圧作動液は、開口１５４’、１５８’をそれぞれ通って第１液室２２８および第３液室２３６の各々に入り、開口１１０’から第２液室２３２および第４液室２４０を素通りすることができ、それぞれの開口１６２’、１６６’を通って液圧制御装置２２まで流れ続けることができる。そのため、液圧制御装置２２はそれでもなお液圧作動液を加圧して車輪ブレーキを制御する。この状態において、ブースタ３０’は、使用者の操作による圧力増加に抵抗を与えることはない。さらに、負圧ブースタがないため、負圧ブースタのダイアフラムの戻しばねの力（例えば、２００Ｎ超の抵抗力）に伴う使用者への抵抗力がない。

[0064]図１９は、ブースタ３０’の無効ストローク調整機能を例示する。ブースタ３０’は、圧力が車輪ブレーキ２６に付与される前に、ブレーキペダル１４に必要とされる長い移動距離のためにブレーキペダル１４の操作感を柔らかくさせてしまうものである無効ストロークを、埋め合わせる、あるいは、調整するように制御することができる。図１９に示すように、待機位置は、図１４に示される位置（点線３００で指示される）から、ピストン９２’により外側への力を付与してピストン９２’をより移動させるようにねじ２１６ａ、２１６ｂが制御される調整された位置（直線３０４で指示される）へと調整され得る。この調整された待機位置において、使用者がブレーキペダル１４を押し下げたときには、柔らかさまたは無効ストロークが小さくなることで、ブレーキがより硬くなる、つまり、より良い応答性となる。この調整は、モータ４０’を有する制御器が、図１４の待機位置においてよりも、少し大きなトルクを回転子２０４に付与してねじ２１６ａ、２１６ｂを少し大きく駆動することによって制御される。調整の量は、所望のブレーキ操作感を得るために変化させることができる。この特徴は、例えば、キャリパを大きく戻すこと／キャリパの引き摺りを小さくすることと併せて用いることができる。

[0065]本は発明の様々な特徴および有利性は、以下の特許請求の範囲で説明される。

１０液圧ブレーキシステム
１４ブレーキペダル
１８マスタシリンダ
２２液圧制御装置
３０ブレーキブースタ
３４ハウジング
３８ねじ駆動装置
４０モータ
４８回転子
６０アンギュラ軸受
６４長手方向軸線
６８ねじ
７２ナット
７４ボール
８０第１シール
８８ピストン組立品
１１０開口
１１４シール面
１３４第２シール
１３８第１液室
１４２第２液室
１４６第３液室
１５０第４液室
Ｄｎナット外面寸法
Ｄｐピストン外面寸法
１０’ 液圧ブレーキシステム
３０’ ブレーキブースタ
６４’ 長手方向軸線
８０’ 第１シール
１１０’ 開口
１３４’ 第２シール
２０４回転子
２１６ａねじ
２１６ｂねじ
２２４ａシール面
２２４ｂシール面
２２８第１液室
２３２第２液室
２３６第３液室
２４０第４液室

Claims

ブレーキペダル、マスタシリンダ、および液圧制御装置を備えた液圧ブレーキシステムに使用されるブレーキブースタであって、
ハウジングと、
前記ハウジング内の少なくとも一部に配置されたねじ駆動装置と、
前記ハウジングに接続された、前記ねじ駆動装置を作動させるためのモータと、
前記ハウジング内に配置されたピストン組立品と
を有し、
前記ピストン組立品および前記ハウジングは共に、前記マスタシリンダと流体連通させるための開口を有する第１液室と、前記液圧制御装置と流体連通させるための開口を有する第２液室とを少なくとも一部区画し、
前記ねじ駆動装置は、前記第１液室が前記第２液室から分離されている係合位置と、前記第１液室が前記第２液室から分離されていない非係合位置との間で、前記ピストン組立品のピストンに対して移動可能になっている
ブレーキブースタ。
前記ねじ駆動装置は長手方向軸線を規定し、前記第１液室および前記第２液室の各々は前記長手方向軸線と同軸である
請求項１に記載のブレーキブースタ。
前記ピストン組立品は第１のピストン組立品であり、前記ピストンは第１のピストンであり、前記ハウジング内に配置された第２のピストン組立品をさらに有し、
前記第２のピストン組立品および前記ハウジングは共に、前記マスタシリンダと流体連通させるための開口を有する第３液室と、前記液圧制御装置と流体連通させるための開口を有する第４液室とを少なくとも一部区画し、
前記ねじ駆動装置は、前記第３液室が前記第４液室から分離されている係合位置と、前記第３液室が前記第４液室から分離されていない非係合位置との間で、前記第２のピストン組立品の第２のピストンに対して移動可能になっている
請求項１に記載のブレーキブースタ。
前記ねじ駆動装置は長手方向軸線を規定し、前記第１液室、前記第２液室、前記第３液室、および前記第４液室の各々は前記長手方向軸線と同軸である
請求項３に記載のブレーキブースタ。
前記ねじ駆動装置は前記モータによって駆動される回転子を有する
請求項１に記載のブレーキブースタ。
前記ねじ駆動装置は、共に回転するために前記回転子に接続されたねじと、ねじ上に配置されたナットとをさらに有し、
第１方向に前記ねじを回転させることで、前記ナットを前記ピストン組立品に向かう方向へ移動させる
請求項５に記載のブレーキブースタ。
前記ねじ駆動装置は、前記ねじと前記ナットとの間に配置された複数のボールをさらに有するボールねじ駆動である
請求項６に記載のブレーキブースタ。
前記ナットは、前記ピストンにある開口を封止するように前記ピストンと選択的に係合可能なシール面を有することで、前記第１液室を前記第２液室から分離する
請求項６に記載のブレーキブースタ。
前記回転子がそれの内部にねじを受け入れるナットを規定し、前記ナットが第１方向に回転することで、前記ねじを前記ピストン組立品に向かう方向へ移動させる
請求項５に記載のブレーキブースタ。
前記ねじ駆動装置は、前記ねじと前記ナットとの間に配置された複数のボールをさらに有するボールねじ駆動である
請求項９に記載のブレーキブースタ。
前記ねじは、前記ピストンにある開口を封止するように前記ピストンと選択的に係合可能なシール面を有することで、前記第１液室を前記第２液室から分離する
請求項９に記載のブレーキブースタ。
前記ピストン組立品は、前記第１液室に向かって、かつ、前記ねじ駆動装置に向かって前記ピストンを付勢する付勢部材をさらに有する
請求項１に記載のブレーキブースタ。
前記ピストンと前記ねじ駆動装置との間で接続された非回転部材をさらに有し、前記非回転部材は、前記ピストンが前記ねじ駆動装置によって係合されている間に前記ピストンの回転を実質的に防止するように作用することができる
請求項１に記載のブレーキブースタ。
前記非回転部材は、前記ピストンと前記ねじ駆動装置とを離すようにさらに付勢するばねである
請求項１３に記載のブレーキブースタ。
前記モータは、ブレーキペダル移動距離、前記ブレーキペダルに付与される力、および、マスタシリンダ圧力のうちの少なくとも１つに基づいて制御される
請求項１に記載のブレーキブースタ。
前記モータが故障の場合であって使用者が前記ブレーキペダルを押し下げた際に、前記第１液室の加圧された作動液が前記第２液室へと直に流れ込む
請求項１に記載のブレーキブースタ。
液圧ブレーキシステムであって、
ブレーキペダルと、
前記ブレーキペダルと接続されたマスタシリンダと、
複数の車輪ブレーキと接続された液圧制御装置と、
前記マスタシリンダと前記液圧制御装置との間で接続されたブレーキブースタと
を有し、
前記ブレーキブースタは、
ハウジングと、
前記ハウジング内の少なくとも一部に配置されたねじ駆動装置と、
前記ハウジングに接続された、前記ねじ駆動装置を作動させるためのモータと、
前記ハウジング内に配置されたピストン組立品と
を有し、
前記ピストン組立品および前記ハウジングは共に、前記マスタシリンダと流体連通する開口を有する第１液室と、前記液圧制御装置と流体連通する開口を有する第２液室とを少なくとも一部区画し、
前記ねじ駆動装置は、前記第１液室が前記第２液室から分離されている係合位置と、前記第１液室が前記第２液室から分離されていない非係合位置との間で、前記ピストン組立品のピストンに対して移動可能になっている
液圧ブレーキシステム。
前記ねじ駆動装置が前記モータの作動中に前記係合位置にある場合に、前記マスタシリンダは第１液圧力を前記第１液室で発生させ、前記ブレーキブースタは、前記第１液圧力より大きい第２液圧力を前記第２液室で発生させるように作動可能である
請求項１７に記載の液圧ブレーキシステム。
前記モータが故障の場合であって使用者が前記ブレーキペダルを押し下げた際に、前記マスタシリンダからの加圧された作動液が前記第１液室に、前記第１液室からの加圧された作動液が前記第２液室に直に、前記第２液室からの加圧された作動液が前記液圧制御装置に流れる
請求項１７に記載の液圧ブレーキシステム。