JP2024511770A - 車両、および車両用の液圧式のブレーキ装置のためのブレーキアシスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】【解決手段】筋力および／または電動機により駆動可能な車両、並びに液圧式のブレーキ装置（２）のためのブレーキアシスト装置（１）が提案されている。前記ブレーキアシスト装置（１）は、第１のピストン（４）を備えたセンサ（３）と、第２のピストン（６）およびプレテンション部材（７）を備えた補正容積部（５）と、２ポート２位置方向制御弁（８）と、ブレーキピストン（９）と、アクチュエータ（１１）と、を含有しており、前記プレテンション部材（７）は、前記第２のピストン（６）に、およびひいては前記ブレーキ装置（２）の作動液に圧力を加えるように設計されており、前記アクチュエータ（１１）は、前記第２のピストン（６）を選択的に、第１の方向または、第１の方向とは逆方向の第２の方向に移動させるように設計されている。【選択図】図４

Description

本発明は、車両、並びに筋力および／または電動機により駆動可能な車両用の液圧式のブレーキ装置のためのブレーキアシスト装置に関する。特に本発明は、Ｅ－バイク、Ｐｅｄｅｌｅｃ（ペデレック「電動アシスト自転車」）、Ｌａｓｔｅｎ－Ｅ－Ｂｉｋｅ（電動ロードバイク）並びに例えば車椅子等の電動軽量車両に関する。

標準的なＡＢＳ実装は、運転者の手の力とリザーブチャンバとの間にポンプを組み込むことによって行われる。

このような変換は、リザーブチャンバの寸法が法律で定められた最小減速度によって制限されているために、このようなシステムの基本ブレーキとの両立性が著しく制限されている、という重大な弱点を有している。

吐出バルブ内の漏れが、通常制動時にリザーブチャンバを誤って満たすことになると、運転者は、法律で予め定められた最小減速度を、残りのブレーキレバーストロークにより得られるようにしなければならない。このことはつまり、リザーブチャンバの寸法を制限する必要があるということである。何故ならばそうでなければ、リザーブチャンバが大きすぎる場合、ブレーキレバーの全押し退け体積がリザーブチャンバ内に流れ込むことになるからである。

このような問題は、自転車ブレーキではブレーキレバーの制限された押し退け体積および調節可能なハンドブレーキレバー位置のために非常に顕著に現れる。運転者がハンドル近傍のレバーで調整すると、レバーにより移動させることができるブレーキ液の量は減少する。それゆえ、標準的なＡＢＳ回路は、すべての従来型の基本ブレーキと両立できない。何故ならばリザーブチャンバの寸法は、ＡＢＳ機能性が保証され得ない程度に制限されているからである（わずかなリザーブチャンバ体積に基づいて不十分なブレーキ圧形成しかできない）。

特許文献１によれば、しゅう動可能なピストンを有する電動機を使用する液圧式のブレーキシステムが開示されている。

ハンドレバーにおけるピストンは、リザーブチャンバに直に接続されている。リザーブチャンバ内で可動なピストンは電気駆動装置に接続されている。ハンドレバーからオイルをブレーキキャリパへガイドするためにバイパスが設けられている。ホイールがロックすると、ばねによって支承されたピストンがモータの動力によってしゅう動せしめられる。ピストンの位置に依存して、ハンドレバーとブレーキキャリパとの間のバイパスが分離される。ピストンをさらにしゅう動させることによって、ブレーキキャリパの圧力は調整され得る。

このような着想をリザーブチャンバに当てはめることはできず、圧力低下はピストンによりブレーキレバーに力を加えることによって行われるので、法律で定められた最小減速度を達成するために、常に十分なブレーキレバーストロークが運転者に提供され、それによって基本ブレーキとの両立性が保証される。この場合、このシステムの問題点は、電動機が、運転者によって生ぜしめられた手の圧力に抗して作業しなければならない、という点にある。運転者の手の圧力は、運転者毎に異なっている。手の圧力が大きすぎると、アクチュエータがもはや、ピストンをしゅう動させるために必要なトルクを加えることができない可能性がある。特に緩い路面における制動時に、この状況は特に危険である。何故ならば、チャンバ間に、アクチュエータにより補正される必要のある大きい圧力差が発生するからである。しかも、手の圧力が高いと、電力需要が著しく上昇する。つまり、エネルギ源若しくはバッテリは、モータにさらに電力を供給する必要がある。

特許文献２には、吸入バルブなしのブレーキアシストシステムが開示されている。このブレーキアシストシステムは、このシステムにより占有される取り付けスペースをさらに減少させるが、ブレーキ圧勾配を制限するために勾配コントロールが不可能であるという欠点がある。これによって、運転者が、圧力をブレーキ装置内で高めることができる。このブレーキシステムの別の欠点は、アクチュエータの故障時にピストンがブレーキ管路内の圧力を、１Ｂａｒを下回って低下させ得る、という点にある。生ぜしめられた負圧によって、アクチュエータはシールを通して空気を液圧装置内へ吸い込み、それによって機能性を脅かすことになる。

欧州特許出願公開第３１２４３４４号明細書 国際公開第２０１８／０８３６１５号

本発明の課題は、液圧式のブレーキアシストシステムの機械的な構成要素の改善された着想および改善された設計を提案し、それによって、従来技術で公知の欠点を取り除き、少なくとも機能を維持し、場合によっては構造を簡略化することである。

前記課題は本発明によれば、筋力および／または電動機により駆動可能な車両用の液圧式のブレーキ装置のためのブレーキアシスト装置によって解決される。このブレーキアシスト装置は、第１のピストンを備えたセンサを有している。第１のピストンを操作するために、センサは、ハンドレバーを有しているかまたはこのハンドレバーと連動する。第１のピストンは、液圧式のブレーキ装置の第１の管路区分に作用する。追加的に、第２のピストンを有する補正容積部が設けられている。第２のピストンは、プレテンション部材（例えばプレテンションばね）によって作動液／ブレーキ液に圧力を加えるように補正容積部に配置されている。このために、補正容積部は、第２のピストンと連動するシリンダを形成しているかまたはこのようなシリンダを有している。特に、プレテンション部材を基準にして第２のピストンの向こう側に配置された容積部は作動液で満たされている。第１の管路区分に２ポート２位置方向制御弁が続いている。したがって、２ポート２位置方向制御弁はセンサの第１のピストンに流体接続している。２ポート２位置方向制御弁は、吸入バルブ構造群または制御可能な吸入バルブと解釈されてもよい。何故ならば、２ポート２位置方向制御弁は、ホイールの持続的なロックを阻止するために、ホイール回転数に依存して駆動制御されるからである。このために２ポート２位置方向制御弁は、前述のホイールに対応配設されたブレーキキャリパ内でブレーキピストンと連動する。本発明によれば、補正容積部内で第２のピストンと連動するアクチュエータも設けられている。プレテンション部材は、第２のピストンおよびひいてはブレーキ装置の作動液に圧力を加えるように設計されている。特にこのプレテンション部材は、液圧システムの、センサに関連して２ポート２位置方向制御弁の反対側に配置された第２の管路区分内で圧力に影響を与えるように設計されていてよい。アクチュエータは、第２のピストンを選択的に、第１の方向にまたは第１の方向とは逆方向の第２の方向に移動させるように設計されている。言い換えれば、アクチュエータは、プレテンション部材によって生ぜしめられた、第２のピストンに作用する力作用を増大するかまたは低下させることができる。アクチュエータは、第２のピストンを力の作用方向に応じて、プレテンション部材および作動液によって調整される作業点を中心にして、特に互いに逆方向に異なって変位させるように設計されている、と言ってもよい。このような形式で、本発明によるブレーキアシストシステムは、ブレーキ圧を、リザーブチャンバプリロードを下回るようにも調整することができる。

ＡＶ（吐出バルブ）に漏れが発生した場合に、本発明によるブレーキシステムが法律で規定された最小減速度を確実に保証するために、１つの解決策は、リザーブチャンバばね付勢力の調整である。様々な基本ブレーキの詳細な分析によって、法律で規定された最小減速度を得るために、それぞれのブレーキのために必要なブレーキ圧が算出されている。この値は、概ね３０ｂａｒまたは概ね５０ｂａｒの間で変化する。リザーブチャンバばねが、液圧の５０ｂａｒに相当する付勢力で付勢されると、このシステムは吐出バルブ（ＡＶ）の漏れが発生した場合でも、常に法律で規定され最小減速度が得られるように、保証されている。

従属請求項は本発明の好適な実施態様を示す。

アクチュエータは、例えばスピンドル駆動装置を備えた電動機を含有してよい。スピンドル駆動装置は、第２のピストンの運動方向若しくは第２のピストンの対称軸に対して特に同軸的である。これによって、十分に強い力作用が、第１の方向でも、また第２の方向でも保証されている。

好適には、吐出バルブは、ブレーキピストンと補正容積部との間に設けられていてよい。吐出バルブは、吸入バルブ若しくは２ポート２位置方向制御弁と同様に構成されていてよい。しかしながら、２ポート２位置方向制御弁と比較して吐出バルブは印加された信号が存在しない場合に遮断するように設計されていて、これに対して、吸入バルブの２ポート２位置方向制御弁は、印加された信号が存在しない場合に、作動液を通過させるように設計されていてよい。吐出バルブの故障時［例えばブレーキ圧低下後（例えばマイナスのミュージャンプ後）の電源故障時、つまりタイヤと路面との間の摩擦係数が突然小さくなった後で］に、吐出バルブは閉鎖し、プリロード部材は、ブレーキ液／作動液を補正容積部から押し退けることができない。その解決策として、逆止弁が、一方では吐出バルブと補正容積部との間、他方ではセンサと２ポート２位置方向制御弁との間（第１の管路区分）に配置されている配置構成を提案することができる。逆止弁は、常にセンサに向かう方向の流れが許容されるように方向付けられていてよい。したがって、逆止弁によって、プリロード部材は故障時に吐出バルブが閉じられていても、作動液を補正容積部から押し退けて、運転者／センサに制動のために提供することができる。

同様の効果は、逆止弁が一方では吐出バルブと補正容積部との間、他方では２ポート２位置方向制御弁とブレーキピストンとの間に接続されていることによって得られる。この場合も、流れは、ブレーキピストンに向かう方向若しくは２ポート２位置方向制御弁に向かう方向で許容され得る。

アクチュエータが誤制御されてピストンが負圧を発生し、それによって空気が液圧システム内に吸い込まれるのを避けるために、第２のピストンとアクチュエータとの間に分離可能な接続部が設けられてよい。この接続部は、いわゆる選択的な堅固な接続部若しくは選択的な緩い接続部と解釈されてよい。特に、接続部はアクチュエータの圧力に関連して堅固に第２のピストンに備えられ、これに対してアクチュエータは第２のピストンを作動液で満たされた領域から引き抜くことができないか、または間接的にのみできる。例えばアクチュエータはプレテンション部材だけを介して引張力を加えながらピストンに連結されており、これに対してアクチュエータは押圧力を加えながら第２のピストンに堅固に接続若しくは接触するようになっていてよい。解除可能な接続部に基づいて、液圧システムから退出するピストンの運動は、もっぱら液圧によって強制的に行われるので、ピストンは、ブレーキ圧が１ｂａｒに達すると直ちに、液圧システムからそれ程大きく退出することはない。つまり、周囲圧力とのバランスが常に保たれる。

理想的な形式で、プレテンション部材は、第２のピストンと連携して（アクチュエータの力作用なしに）、少なくとも４０ｂａｒ、特に５０ｂａｒ、好適には６０ｂａｒの液圧を発生させるために設計されている。言い換えれば、作業点は、４０若しくは５０Ｂａｒ、好適には６０Ｂａｒに調整され、次いでアクチュエータによって調整され得る。液圧システム内の圧力が高くなると、ブレーキ液が補正容積部内に流れ込むのを避けるために、電動機が作動されるべき状況の回数は低下され得る。しかしながら、より高い液圧作業点位置は、システムのダイナミックスおよび消費電力に反対に作用するので、非常に高い値は避けなければならない。

プレテンション部材は渦巻きばねを有していてよい。言い換えれば、第２のピストンは渦巻きばねによって作動液に向かう方向に押圧される。分離可能な接続部の場合、渦巻きばねは、一方では第２のピストン、他方ではアクチュエータに配置されていて、それによって、アクチュエータが第２のピストンを渦巻きばねによって液圧システムから引き抜こうとするときに、オプション的に引張力も加える。

本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様によるブレーキアシスト装置を有する、筋力および／または電動機により駆動可能な車両（特にＥ－バイク、Ｐｅｄｅｌｅｃ（ペデレック「電動アシスト自転車」）、電動ロードバイク、電動軽車両、車椅子、Ｅ－Ｔｒｉｋｅ（電動三輪車）またはＥ－Ｑｕａｄ（四輪電動アシスト自転車）が提案されている。複数の特徴、これらの特徴の組合せおよび、これらから得られる利点は、第１の態様に関連して詳しく上述されており、繰り返しの説明を避けるために本発明の第１の態様が参照される。

本発明に従って構成されたブレーキアシスト装置を有する、本発明に従って構成されたＥ－バイクの概略図である。 概ね空の補正容積部を有する第１の運転状態における、従来技術に従って構成されたブレーキシステムである。 充填された補正容積部を有する第１の運転状態における、従来技術に従って構成されたブレーキシステムである。 本発明に従って構成された、吐出バルブなしのブレーキアシスト装置の第１実施例である。 本発明に従って構成された、吐出バルブを有するブレーキアシスト装置の第２実施例である。 本発明に従って構成された、逆止弁を有するブレーキアシスト装置の第３実施例である。 本発明に従って構成された、逆止弁を有するブレーキアシスト装置の第４実施例である。 第２のピストンに対して選択的に分離可能な接続部を有する、本発明に従って使用可能なアクチュエータの１実施例の詳細を示す断面図である。

以下に、本発明の複数の実施例を添付の図面を用いて詳しく説明する。

図１は、液圧式のブレーキ装置２のためのブレーキアシスト装置１の１実施例を有する、本発明に従って構成された移動手段の実施例としてのＥバイク１０を示す。Ｅバイク１０の前車輪および後車輪のブレーキキャリパ内にそれぞれ１つのブレーキピストン９が設けられている。このブレーキピストン９は、液圧ホース１６を介してセンサとしてのハンドレバー３並びにコントロールユニット１７に流体接続されている。トラクションエネルギを提供するバッテリ１８は、さらにセンサ装置およびアクチュエータ装置並びにブレーキアシスト装置１の電磁弁に給電する。

図２は、第１の運転状態における、従来技術に従って構成された、液圧式のブレーキ装置２のためのブレーキアシスト装置１を示す。ここでは、吐出バルブ１３を介して、および場合によっては補正容積部５内に中間貯蔵された作動液を、逆止弁１４を介して新たにセンサ３に若しくは第１のピストン４および２ポート２位置方向制御弁８に提供するために、ポンプ１９が使用される。補正容積部５は、図示の運転状態ではほぼ残りが空にされている。渦巻きばね７としてのプレテンション部材は、比較的空の補正容積部５に基づいて応力除去されている。

図３は、補正容積部５がほぼ完全に充填されている、図２に示された状況を示す。液圧ホース１６は、２ポート２位置方向制御弁８と吐出バルブ１３との間の回路を閉鎖するか、若しくはブレーキピストン９を液圧回路に接続する。渦巻きばねとしてのプレテンション部材７は、充填された補正容積部５に基づいて強く圧縮される。

図４は、液圧式のブレーキ装置２のための本発明によるブレーキアシスト装置１の第１実施例を示す。センサのハンドレバー３および第１のピストン４を介して、作動液は、制御信号に依存して２ポート２位置方向制御弁８を通って液圧ホース１６を介してブレーキピストン９に向かって流れる。補正容積部５は、流出する作動液を中間貯蔵するために設けられている。作業点若しくは液圧は、渦巻きばねとしてのプレテンション部材７を介して調整される。スピンドルモータ１１としてのアクチュエータは、（図示していない）分離可能な接続部を介して第２のピストン６に連動接続している。それによって、スピンドルモータ１１は、引張力および圧縮力を第２のピストン６に作用させることができる。

図５は、補正容積部５とブレーキピストン９若しくは２ポート２位置方向制御弁８との間に制御可能な吐出バルブ１３が設けられている、図４で提案された配置を示す。制御信号に依存して吐出バルブ１３は開放され、制御信号が存在しない場合、吐出バルブ１３を閉鎖する。

図６は、逆止弁１４を、吐出バルブ１３と、一方では補正容積部５との間、他方では第１のピストン４若しくは２ポート２位置方向制御弁８との間に介在させることによって得られた、図５で提案された配置を示す。これによって、補正容積部５から２ポート２位置方向制御弁８に向かっての作動液の逆流は、逆止弁１４が補正容積部５に向かって遮断されている間はいつでも可能である。

図７は、逆止弁１４が第１の管路区分にではなく、２ポート２位置方向制御弁８とブレーキピストン９との間で第２の管路区分に接続されている点で、図６に対して変更された配置を示す。さらに、センサ２０がブレーキピストン９の領域内に配置されており、このセンサ２０は、ホイール回転数を算出し、相応の生成された制御信号を２ポート２位置方向制御弁８にアウトプットする。

図８は、スピンドル駆動装置１２を有するアクチュエータ１１の断面詳細図を示す。スピンドル駆動装置１２は、選択的に分離可能な接続部１５を介して、第２のピストン６に連結されている。スピンドル駆動装置１２を第２のピストン６に押し付けると、スピンドル駆動装置１２の位置および第２のピストン６の位置は、互いに直接的に連結される。スピンドル駆動装置１２が第２のピストン６から離れると、スピンドル駆動装置１２とピストン６とは渦巻きばね７だけを介して互いに連結されている。このためにアクチュエータ１１は大きいばね７をばね受け２１およびスピンドル１２によって圧縮できる。小さいピストン６は、別の小さいばね２２を有していて、ばね受け２１と堅固な接続に接続されていない。ばね受け２１およびスピンドル１２が上方へ移動すると、小さいピストン６を上方へ押しやる。ばね受け２１およびスピンドル１２が下方へ移動すると、液圧力がピストン６を下方へ移動させる。ブレーキ管路内に圧力が存在しなければ、ピストン６は下方へ移動することはなく、ピストンとスピンドル１２／ばね受け２１との間の接続部は開放する。

１ ブレーキアシスト装置
２ 液圧式のブレーキ装置
３ ハンドレバー、センサ
４ 第１のピストン
５ 補正容積部
６ 第２のピストン、小さいピストン
７ 渦巻きばね、プレテンション部材
８ ２ポート２位置方向制御弁
９ ブレーキピストン
１０ 車両、Ｅバイク
１１ スピンドルモータ、アクチュエータ
１２ スピンドル駆動装置、スピンドル
１３ 吐出バルブ
１４ 逆止弁
１５ 接続部
１６ 液圧ホース
１７ コントロールユニット
１８ バッテリ
１９ ポンプ
２１ ばね受け
２２ 小さいばね

Claims (9)

1. 筋力および／または電動機により駆動可能な車両（１０）用の液圧式のブレーキ装置（２）のためのブレーキアシスト装置において、
   前記ブレーキアシスト装置（１）が、
   第１のピストン（４）を備えたセンサ（３）と、
   第２のピストン（６）およびプレテンション部材（７）を備えた補正容積部（５）と、
   ２ポート２位置方向制御弁（８）と、
   ブレーキピストン（９）と、
   アクチュエータ（１１）と、を含有しており、
   前記プレテンション部材（７）は、前記第２のピストン（６）に、およびひいては前記ブレーキ装置（２）の作動液に圧力を加えるように設計されており、
   前記アクチュエータ（１１）は、前記第２のピストン（６）を選択的に、第１の方向または、第１の方向とは逆方向の第２の方向に移動させるように設計されている、
   液圧式のブレーキ装置のためのブレーキアシスト装置。
2. 前記アクチュエータ（１１）が、スピンドル駆動装置（１２）を備えた電動機を含有する、請求項１記載のブレーキアシスト装置。
3. 前記センサ（３）がハンドレバーを含有する、請求項１または２に記載のブレーキアシスト装置。
4. 前記ブレーキピストン（９）と前記補正容積部（５）との間に吐出バルブ（１３）が設けられており、さらに、
   一方では前記吐出バルブ（１３）と前記補正容積部（５）との間、他方では前記センサ（３）と前記２ポート２位置方向制御弁（８）との間に逆止弁（１４）が設けられている、
   請求項１から３までのいずれか１項記載のブレーキアシスト装置。
5. 前記ブレーキピストン（９）と前記補正容積部（５）との間に吐出バルブ（１３）が設けられており、さらに、
   一方では前記吐出バルブ（１３）と前記補正容積部（５）との間、他方では前記２ポート２位置方向制御弁（８）と前記ブレーキピストン（９）との間に逆止弁（１４）が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載のブレーキアシスト装置。
6. 前記アクチュエータ（１１）と前記第２のピストン（６）との間に選択的に分離可能な接続部が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載のブレーキアシスト装置。
7. 前記プレテンション部材（７）が、少なくとも４０Ｂａｒ、特に５０Ｂａｒ、好適には６０Ｂａｒの液圧を発生させるために設計されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のブレーキアシスト装置。
8. 前記プレテンション部材（７）が渦巻きばねを含有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のブレーキアシスト装置。
9. 筋力および／または電動機により駆動可能な車両（１０）、特にＥ－バイクまたはペデレックにおいて、前記筋力および／または電動機により駆動可能な車両（１０）、特にＥ－バイクまたはペデレックが、請求項１から８までのいずれか１項記載のブレーキアシスト装置（１）を含有している、筋力および／または電動機により駆動可能な車両（１０）。
   

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