(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン・シリンダ・ユニットと、当該ピストン・シリンダ・ユニット用の駆動部とを備えた圧力・容積・圧送装置であって、
前記ピストン・シリンダ・ユニットは、両側で作用する複動型往復ピストンを有しており、当該ピストンは少なくとも２つの、大きさの異なる有効面を有しており、各有効面はそれぞれ、前記ピストンの１つの圧力室に対応して配置されており、
複数の前記圧力室は、油圧管路を介して少なくとも１つの消費器と接続されている、圧力・容積・圧送装置において、
前記圧力室（３ａ、３ｂ）および／または前記油圧管路は、１つの切替弁（ＡＶ）または並列接続された複数の切替弁（ＡＶ）を有している接続管路を介して、大きい流れ断面積と接続されており、前記接続管路は短く、かつ、流れ抵抗が低くなるように形成されている、
ことを特徴とする圧力・容積・圧送装置。
【請求項２】
前記消費器へと続く管路内に、前記消費器の方へ向かって開放している、大きい開放断面積を有している複数のチェックバルブ（６ａ、６ｂ）が配置されており、前記チェックバルブ（６ａ、６ｂ）のうちの少なくとも１つは、複数の前記圧力室をつないでおり、かつ、前記切替弁（ＡＶ）を有している前記管路と、前記消費器との間に配置されている、請求項１記載の圧力・容積・圧送装置。
【請求項３】
複数の前記チェックバルブのうちの１つのチェックバルブ（６ａ）は、複数の前記圧力室をつないでおり、かつ、前記切替弁（ＡＶ）を有している前記管路内に配置されている、請求項２記載の圧力・容積・圧送装置。
【請求項４】
前記ピストン・シリンダ・ユニット（１）の圧力室（３ａ）を前記消費器と接続している管路部分内に、更なる切替弁（１４ａ）が、チェックバルブ（６ａ）へのバイパスとして配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の圧力・容積・圧送装置。
【請求項５】
前記ピストン・シリンダ・ユニット（１）の複数の圧力室（３ａ、３ｂ）を、フルードリザーバータンク（５）と接続している少なくとも１つの油圧管路内に、前記フルードリザーバータンクの方へ向かって閉鎖する、大きい開放断面積を有している複数のチェックバルブ（４ａ、４ｂ）が配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の圧力・容積・圧送装置。
【請求項６】
前記フルードリザーバータンク（５）へと続く管路内に、切替弁（１４ｂ）が、前記チェックバルブ（４ｂ）へと続くバイパス回路内に配置されている、請求項５記載の圧力・容積・圧送装置。
【請求項７】
前記複動型往復ピストン（１）の、大きさの異なる複数の有効面（Ａ１、Ａ２）間の面積比は、１．５：１から２．５：１である、請求項１から６までのいずれか１項記載の圧力・容積・圧送装置。
【請求項８】
前記駆動部は、リニアモータ（１５、１６）または回転式モータ（１０、１１、１２）と、伝動装置（８）とを有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の圧力・容積・圧送装置。
【請求項９】
少なくとも１つのセンサが設けられており、当該センサによって、直接的または間接的に、前記ピストン・シリンダ・ユニット（１）のピストン距離が測定される、請求項１から８までのいずれか１項記載の圧力・容積・圧送装置。
【請求項１０】
前記圧送装置は、少なくとも２つの消費器（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）に圧力を供給するために、前記消費器と油圧式に接続されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の圧力・容積・圧送装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの消費器にそれぞれ、前記ピストン・シリンダ・ユニットと接続されている圧力形成弁（２１ａ、２２ａ）と、前記フルードリザーバータンク（５）と接続されている圧力低下弁（２１ｂ、２２ｂ）とが１つずつ対応して配置されている、請求項５記載の圧力・容積・圧送装置。
【請求項１２】
前記ピストン・シリンダ・ユニット（１）の圧送能力は、前記回転式モータの回転数制御によって、若しくは、前記リニアモータのストローク数制御によって決定される、請求項８記載の圧力・容積・圧送装置。
【請求項１３】
前記ピストン・シリンダ・ユニット（１）の圧送能力／圧力形成は、前記切替弁（ＡＶ）によって、前進ストロークにおいて前記有効面（Ａ１、Ａ２）を変えることによって変更可能であり（Ａ１、Ａ１−Ａ２）、前記圧送装置は前進ストロークおよび戻りストロークにおいて動作する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の圧力・容積・圧送装置。
【請求項１４】
圧力制御は、前記複動型往復ピストンの距離制御によって、圧力形成時および／または圧力低下時に行われる、請求項１から１３までのいずれか１項記載の圧力・容積・圧送装置。
【請求項１５】
少なくとも２つの消費器の圧力供給は、マルチプレックス動作（ＭＵＸ）において、前記複数の消費器を弁によって分けることによって行われる、請求項１から１４までのいずれか１項記載の圧力・容積・圧送装置。
【請求項１６】
請求項１から１５までのいずれか１項記載の圧力・容積・圧送装置を用いて、少なくとも１つの消費器に、可変の圧送速度および／または正確な圧力配分で圧力を供給する方法であって、
容積配分および／または圧力配分を、異なる有効面を有する、両側で動作する複動型往復ピストンを用いて行う、
ことを特徴とする、圧力を供給する方法。
【請求項１７】
前記１つの切替弁（ＡＶ）若しくは複数の切替弁（ＡＶ）を、前進ストロークと戻りストロークとの間の切替え時、若しくは、前記複数の有効面の切替え時にのみ操作し、前進ストロークでの、大きい有効面（Ａ１）による圧力形成時には操作しない、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記複動型往復ピストンの大きい方の有効面（Ａ１）から、小さい方の有効面（Ａ２）への切替えを、通常動作時に、最大動作圧力の近傍で行い、当該最大動作圧力は、システムの最大圧力の２分の１である、請求項１６または１７記載の方法。
【請求項１９】
前記複動型往復ピストンの圧送能力を、回転式モータの回転数制御若しくはリニアモータのストローク数制御によって決定する、請求項１６から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
圧力調整を、前記ピストン・シリンダ・ユニットの前記圧力・容積・特性曲線を用いて行う、請求項１６から１９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
前記複動型往復ピストンの圧送能力を、前記複動型往復ピストンの前進ストロークにおいて、前記複動型往復ピストンの前記有効面（Ａ１、Ａ２）の変更によって決定し、前記圧送装置を前記前進ストロークおよび戻りストロークにおいて、高い圧力下で動作させる、請求項１６から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
前記複動型往復ピストンの前進ストロークと戻りストロークとを同じ面積で行い、圧力形成時に、前記複動型往復ピストンの前進ストロークと戻りストロークとの切替えを少なくとも２回行う、請求項１６から２１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
圧力制御を、前記複動型往復ピストンの距離制御によって、圧力形成時および／または圧力低下時に行う、請求項１６から２２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２４】
少なくとも２つの消費器の圧力供給をマルチプレックス動作（ＭＵＸ）において、弁による前記複数の消費器の分離によって行う、請求項１６から２３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２５】
車両ブレーキのための操作装置であって、
当該操作装置は、操作機構と、少なくとも１つのピストン・シリンダ・ユニットと、請求項１から１５までのいずれか１項に記載されている当該ピストン・シリンダ・ユニットのための駆動部とを有しており、
前記ピストン・シリンダ・ユニットは油圧管路を介して油圧回路と接続されており、これによって、前記油圧回路に圧力媒体を供給し、圧力を加える形式の操作装置において、
前記ピストン・シリンダ・ユニット（１３）の少なくとも１つの段階的な構成を有するピストン（１０）が、前記油圧回路に、制御下で、両ピストン運動方向において圧力媒体を供給する、
ことを特徴とする、車両ブレーキのための操作装置。
【請求項２６】
請求項１から１５までのいずれか１項または２５項記載の油圧式操作装置用の複動型往復ピストンであって、
前記油圧式操作装置用の複動型往復ピストン（１０）は、両ピストン運動方向において圧力媒体を供給する、
ことを特徴とする、油圧式操作装置用の複動型往復ピストン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載された、電気駆動式の圧力調整ユニットおよび容積型圧送ユニットに関する。
【０００２】
従来技術
通常、内燃機関によって駆動され、内燃機関回転数に連動した体積流を圧送するピストンポンプまたは歯車ポンプが従来技術である。可変の圧送能力を実現するポンプの実施形態は、位置調整可能な斜板を有するアキシャルピストンポンプ若しくは可変の滑り羽根形回転ポンプ（ベーンポンプ）である。需要に適した圧送のために、これらのポンプは電気によって駆動される。
【０００３】
上述したポンプは、機械的なコストが多くかかり、構造が複雑であり、相対的に高いリーケージが原因で、モータ位置調整による正確な圧力調整は不可能である。
【０００４】
前進運動と後退運動とによって圧送を行う複動型往復ピストンをベースにしたポンプも公知である（自転車用空気入れポンプの原理）。複動型往復ピストンは、２つのチェックバルブを介してフルードリザーバータンクと結合されており、これとは異なる２つのチェックバルブを介して消費器と接続されている。電気駆動式複動型往復ピストンは、独国特許出願公開第１０２００６０３０１４１．２号明細書に記載されている。このような複動型往復ピストンの構造は、アキシャルピストンポンプおよび滑り羽根形回転ポンプよりも格段に単純である。
【０００５】
最後に、独国特許出願公開第２０１１０８０３１２号明細書から、リニアアクチュエータによって駆動される複動型往復ピストンを備えた制動装置が公知である。ここでは、圧力室からホイールブレーキへと続く、複数の油圧管路内に、シーケンスバルブが配置されている。ここで、これらの油圧管路は、後接続された弁を介して連結可能である。
【０００６】
独国特許出願公開第２００１０８０３１２号明細書に記載された複動型往復ピストンのこの実施形態の欠点は、複動型往復ピストンの表面と裏面との間の油圧接続が、大きい絞り作用を有している３つの弁を通る、ということである。これによって、前進ストロークと戻りストロークとを迅速に切り替えることが不可能になる。さらに、前進ストローク時に、より小さい有効面への切替えが不可能である。なぜなら、この種の機能には、室間での迅速な圧力補償が必要だからである。独国特許出願公開第２０１１０８０３２１２号明細書では、種々の断面積の効果を、戻りストローク時により高い圧力を実現することを可能にする（請求項１５）ために利用することが記載されているだけである。前進ストロークと戻りストロークとの間の動的な切替えは、独国特許出願公開第２０１１０８０３２１２号明細書では行われない。さらに、前進ストロークと戻りストロークとにおいて動作するポンプとして使用する場合の作動原理の信頼性は低い。
【０００７】
発明の課題
本発明の課題は、高い圧送能力と、正確かつ動的な圧力制御とを有する、電気駆動式の圧力調整装置および容積型圧送装置を実現することである。
【０００８】
課題の解決
本発明の課題は、請求項１の特徴部分に記載されている構成要件によって解決される。
【０００９】
本発明の解決方法によって、複動型往復ピストン原理に基づく、リニアアクチュエータを介してまたはモータ・変速機・ユニットを介して、電気的に駆動される圧力調整装置および容積型圧送装置が実現される。これは、需要に合わせて、正確に圧力を形成する、若しくは、流体を圧送することができ、さらに、異なる油圧有効面を迅速に切り替えることを可能にする。このためには、絞り損失を回避することが機能的に重要である。これは、複動型往復ピストンの表面と裏面とを、切替弁を介して、大きい流れ面積と接続すること、並びに、表面と裏面とを、短い、流れ抵抗が少ない油圧管路を介して接続することによって可能になる。この油圧管路は、第１の室の複動型往復ピストンの終端ストロークの領域において、第２の室の複動型往復ピストンの開始ストロークとつながる。従って接続の長さは、近似的に、複動型往復ピストンのストローク全長である。流れが少ない設計の場合には、複動型往復ピストンと接続管路とは、油圧ブロックの重要な部分である。この油圧ブロックは、孔によって、２つの室を連結している。切替弁は、有利には、同様に、この油圧ブロック内に配置されている。択一的に、流れの抵抗を改善するために、複数の弁を並列接続してもよい。若しくは、大量生産された、比較的小さい流れ断面積を有する標準的な弁を使用してもよい。さらにこれらの弁は、差分圧力に合わせて設計されなければならない。これに加えて、１つの弁のみを使用することによって、若しくは、直列接続されている３つの弁（独国特許出願公開第２０１１０８０３２１２号明細書）の代わりに複数の弁を並列接続することによって、前進ストロークおよび戻りストロークにおける複動型往復ピストンの信頼性が保証される。独国特許出願公開第２０１１０８０３２１２号明細書の３つの弁のうちの１つが故障した場合には、もはや、機能が得られない。本発明の解決方法では信頼性が極めて高く、さらに、弁を並列接続することによって、機能の完全な冗長性が実現される。
【００１０】
さらに、最適化（リニアアクチュエータのダウンサイジング）の観点においては、複動型往復ピストンの表面と裏面との間の断面積の選択が重要である。複動型往復ピストンの表面面積と裏面面積との比は、１．５〜２．５であり、効果的なダウンサイジングを得るためには有利には、２が選択されるべきである。
【００１１】
本発明によって、若しくは、本発明の実施形態および発展形態によって、可変の圧送能力も正確な圧力制御も実現される、若しくは、機能的に模倣される。
【００１２】
さらに、本発明の解決方法によって、前進ストロークにおいて、２つの異なる有効断面積間を、高度に動的に切り替えることができる。自動車内での多くの用途において、圧力形成中断は機能的に不所望であるので（例えば、圧力形成の中断を伴わず／圧力形成の極めて僅かな中断をともなって、０〜１２０ｂａｒのブレーキシステムの圧力が実現されなければならない）、第２の有効面への切替えは、高度に動的に行われなければならない。これが基本的に、低い流れ抵抗を介した複動型往復ピストンの２つの室の接続によって実行可能である場合には、より小さい有効断面積を高い圧力下で使用することができ、これによって、リニアアクチュエータの力の需要／トルクの需要を、前進ストロークにおいて既に低下させることができる。これは、リニアアクチュエータの格段のサイズ低下を可能にする。小型化されたリニアアクチュエータはさらに、僅かな移動質量／慣性質量を有する。これによって、前進ストロークと戻りストロークとの間の切替え時に、さらなる利点が得られる。
【００１３】
高い圧力のもとで（有利には、最大圧力の４０％を上回る圧力）、複動型往復ピストンは、前進ストロークおよび戻りストロークにおいて動作される。この動作モードでは、前進ストロークにおいても、戻りストロークにおいても、小さい方の有効油圧面が作用する。前進ストロークと戻りストロークとの間の切替えは、極めて動的に行われる。この調整ストラテジーは、動作時に、より高い圧力下で用いられる。ここでは、前進ストローク動作と戻りストローク動作との切替えによる、圧力形成／圧送速度の僅かな中断が容認される。低い流れ抵抗は、リニアアクチュエータの小さい移動質量／慣性質量と組み合わされて、切替え時に、無駄時間を低減させる。小さい有効面によって、リニアアクチュエータのトルク需要が低減され、これによって、リニアアクチュエータを高い回転数／リニア速度のもとで動かすことができる。リニアアクチュエータが小さいのにもかかわらず、高い回転数の結果、高い圧送速度若しくは圧力形成勾配が実現される。さらに、前進ストロークにおいても戻りストロークにおいても圧送を行うことができる場合には、複動型往復ピストンユニットの大きさを格段に低減させることができる。
【００１４】
さらに、リニアアクチュエータの距離制御を介した正確な圧力制御を、圧力形成時にも、選択的に、圧力低下時にも、機能的に実現することができる。さらに、圧力・容積（距離）・特性曲線が、圧力センサを介してモデリングされ、制御に使用される。
【００１５】
リニアアクチュエータに対して択一的に、この複動型往復ピストンが、モータ・変速機・ソリューションを介して操作されてもよい。この、詳細に説明されていないケースでは、変速機がモータと複動形ピストン接続ロッドとの間に配置されている。これは、モータに対して、複動型往復ピストンを直角に配置することも可能にする。
【００１６】
本発明の装置は、さらに、１つまたは複数の油圧消費器に、高い効率で、圧力および体積体を供給することを可能にする。これと同時に、消費器の正確な調整が保証されている。主な用途は、自動車内での油圧消費器である。
【００１７】
本発明の有利な実施形態若しくは発展形態は、従属請求項に記載されており、ここではこれらを参照する。
【００１８】
換言すれば、本発明のソリューション若しくはその実施形態および発展形態によって、特に以降の機能が実現される、若しくは、以降の利点が得られる。
・モータの回転数制御を介した可変の圧送速度および前進ストロークにおいても戻りストロークにおいても切替え可能な有効面
・全体的な圧力領域における、極めて高い圧送速度
・圧力形成（図１ａ、１ｂ、２の実施形態）における、および、圧力低下（図１ｃの実施形態）における、圧力・容積／距離関係を介した、圧力制御の代わりの距離制御による正確な圧力調整
・需要に合ったエネルギー効率の高い圧力生成（要求に応じた圧力）
・弁による消費器の投入および切り離しによる、マルチプレックス動作時の複数の油圧消費器の供給
・切替え可能な２つの油圧断面積を介した力／トルク需要の低減を介した、モータの小型化による、極めてコンパクトな、低コストの圧力容積および圧送ユニット
・油圧システムの最適化時の極めて高い自由度（コストのかかる弁の省略、１つの油圧源への複数の消費器の接続）
【００１９】
自由度および正確な圧力調整によって、消費器の弁接続が容易になる（例えば、コストのかかる比例弁を簡単なソレノイドバルブによって置き換える）。さらに、リニア駆動部を、切替え可能な有効面によって格段に単純化することができる。
【００２０】
ある形態では、２つの、さらなる切替え可能な弁が使用される（図１ｃ）。これらは、複動型往復ピストンの１つの室を予室と接続し、チェックバルブの代わりとなり、複動型往復ピストンの第２の室と消費器との接続において接続を行い、チェックバルブの代わりとなる。
【００２１】
圧力調整ユニットおよび容積型圧送ユニットには、ソレノイドバルブを介して投入／解除される複数の消費器が接続可能である。
【００２２】
本発明を図面に基づいて、以降の図においてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１ａ】回路の圧力供給のための、モータ・変速機ユニットを有する圧力調整ユニットおよび容積型圧送ユニット（以降では、圧力調整ユニットとも称す）の基本構造を示す図
【図１ｂ】２つの流路の圧力供給のためのモータ・変速機ユニットを有する圧力調整ユニットの基本構造
【図１ｃ】ピストン距離制御を介した圧力形成および圧力低下のための、複数個の弁を増やした圧力調整ユニットの拡張形態
【図２】リニアアクチュエータ駆動部を有する圧力生成ユニットの基本構造
【図３】ピストン前進ストロークにおける圧力形成時の制御ストラテジー
【図４】ピストン前進ストロークおよび戻りストロークにおける圧力形成時の制御ストラテジー
【図５ａ】回転数・モーメント・特性曲線へ与えられるモータスケーリングの影響
【図５ｂ】モータ小型化および切替え可能な面の使用による、圧力調整ユニットの性能
【図５ｃ】モータ小型化および切替え可能な面の使用による、圧力調整ユニットの性能
【図６】切替え可能な面を考慮した圧力調整方法
【図７】ソレノイドバルブを介した圧力低下による、複数の消費器に対する圧力調整ユニットの使用
【図８】バスシステム用の中央圧力生成ユニットとしての圧力調整ユニットの使用
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１ａは、圧力調整および容積型圧送ユニット（以降では、圧力調整ユニットとも称する）の基本構造を示している。これは、両面で作用するピストン１（以降で、複動型往復ピストン（Doppelhubkolben）とも称する）から成る。これは、プッシュロッド２を介して、両方向に、距離ｓｋにわたって移動することができる。複動型往復ピストン１は、第１の圧力室３ａを有効面Ａ１によって画定し、第２の圧力室３ｂを有効面Ａ２によって画定する。面Ａ１の断面積と面Ａ２の断面積との比は、近似的に２：１であり、少なくとも１．５：１であり、最大で、２．５：１である。この比は、近似的に、最大圧力と典型的な動作圧力との間の比に相当する。２つの室３ａ、３ｂは、チェックバルブ４ａおよび４ｂを介して、フルードリザーバータンク５と接続されている。これらのチェックバルブは、大きい開放断面積を有しており、これによって、絞り作用が回避される。さらに、室３ａ、３ｂの間には、切替え可能な圧力補償弁ＡＶが配置されている。この切替え可能な弁は、切替弁として構成されており、絞り弁として構成されておらず、大きい流れ断面積を有している。さらに、複動型往復ピストンの表面と裏面とは、短い、油圧管路を介して、僅かな流れ抵抗で、直接的に接続されている。圧力室若しくは圧力室から消費器へと続いている油圧管路を接続している、切替弁ＡＶを含んでいる管路部分はできるだけ短く、少なくとも圧力室のできるだけ近くで、ピストン・シリンダ・ユニットの出力側で始まる。特に、流れ抵抗を高める部材、例えば付加的な弁などは、この領域において、できるだけ回避されるべきである。択一的に、１つの切替弁の他に、複数の切替弁が並列接続されていてもよい。並列接続によって、大量生産された標準的な弁を使用することが可能になる。圧力補償弁ＡＶを切り替えることによって、複動型往復ピストン１の表面と裏面との間の接続が確立され、前進ストロークにおいて、異なる有効面が圧力補償によって実現される。
【００２５】
圧力調整ユニットは、２つのさらなるチェックバルブ６ａおよび６ｂを介して、消費器と接続される。これらのチェックバルブは、大きい断面積を有しており、圧力形成時に、電気的な操作なく、迅速に開放可能である。従って、ＡＶ弁は、前進ストロークと戻りストロークとの間の切替え時にのみ、若しくは、複数の断面積の切替え時にのみ作動させられる。例えば、ブレーキシステム内でこの圧力調整ユニットを使用する際には（体積３６ｃｃｍ）、１００ｂａｒまでの切替え時に、典型的に、約５ｍｍ２のＡＶ弁の断面積が必要である。典型的に迅速に切替えを行うボール弁座弁は、０．８−１．４ｍｍ２の断面積を有する。圧力補償が２つの弁を介して行われなければならない場合（従来技術ＤＥ２０１１０８０３２１２に記載されている）には、弁の直列接続時に、弁の少なくとも４倍の断面積が必要になるであろう。これに加えてさらに、４つの管路が弁を、相応する、考慮されるべき流れ抵抗および弁接続抵抗で接続することを考慮する場合には、断面積のさらなる増大が必要であり、高い圧力下での迅速な切替えは、技術的に実行不可能である。このように大きい弁の迅速な切替えは、技術的に極めて実行困難であり、かつ、極めて多くのコストがかかり、切替えのない通常動作に対して妨げとなる。このような大きい弁は極めて緩慢に切り替わり、圧力／圧送過程の度にアクティブにされなければならないので、圧力／容積変化の度に作動させられ、多数の操作を鑑みると、フェイルセーフではない。弁の故障は、切替え機能の中断につながる。これは、システム全体の故障につながり得る。なぜなら、もはや十分な容積が圧力形成に供給されない、若しくは、圧送が中止されなければならないからである。従って、技術的には、ＡＶ弁がチェックバルブ６ａおよび６ｂの前に配置されており、体積流が消費器に、チェックバルブを介してのみ圧送されることが重要である。さらに、ＡＶ弁を、前進ストロークの度に診断することができ、リーケージが早期に識別可能である。これに関連してさらに、圧力センサ７が配置されている。圧力調整ユニットはモータ・スピンドル・駆動部を介して駆動される。このモータ・スピンドル駆動部は、ボールねじ駆動装置８と、２つの軸受９ａおよび９ｂを介して支持されている、モータ回転子１０とを有している。このモータ回転子１０には、永久磁石が付けられている。回転子回転数および角度位置は、センサ１４を介して求められる。モータは、さらに、励起コイル１２を備えた固定子１１を有しており、ケーシング１３内に収容されている。室３ａと３ｂとの間には、シールＤ１が、複動型往復ピストン１に取り付けられており、有効面Ａ２を有する室３ｂとプッシュロッドピストン２との間に、シールＤ２が取り付けられている。
【００２６】
複動型往復ピストン１は、前進ストロークと戻りストロークとで動かされる。前進ストロークでは、閉鎖している弁ＡＶのもとで、面Ａ１が有効であり、開放している弁ＡＶのもとで、面Ａ２−Ａ１が有効である。なぜなら、２つの室の間で圧力補償が行われるからである。戻りストロークでは、弁ＡＶが閉鎖され、面Ａ２が作用する。
【００２７】
有利には、面Ａ１とＡ２との間の比は近似的に２であり、これによって、前進ストロークおよび戻りストロークにおいて、等しい、比較的小さい面Ａ２によって調整を行うことができ、切替え時に、補償体積流失および圧力降下が生じない。
【００２８】
図１ｂは、図１と同じ基本構造を示している。これは、チェックバルブ６ａが切替弁ＡＶの前に配置されており、２つの油圧回路Ｋ１およびＫ２が圧力調整ユニットによって圧力供給される、という違いを有している。弁ＡＶが閉鎖している場合には、前進ストロークにおいて回路１に、戻りストロークにおいて回路２に、圧力が供給される。弁ＡＶが開いている場合には、前進ストロークおよび戻りストロークにおいて、回路１にも回路２にも同時に、圧力が供給される。圧力調整ユニットが２つの回路を有していることは、エラーがクリティカルであるシステム若しくはブレーキシステムにおいて、重要である。
【００２９】
図１ｃは、図１ａに記載されている圧力調整ユニットにさらに、切替え可能な２つの弁１４ａと１４ｂとが設けられた拡張形態を示している。弁１４ａは、圧力回路と前方の圧力室３ａとの間に配置されており、弁１４ｂは、後方の圧力室３ｂとフルードリザーバータンク５との間に、チェックバルブ４ｂを含んでいる管路へのバイパス管路部分内に配置されている。２つの弁１４ａ、１４ｂを開放することによって、複動型往復ピストン１の戻りストロークによって、圧力が、距離制御ｓｋを介して、コントロールされて低減される。
【００３０】
図２は、図１ａと同じ圧力調整ユニットを示している。これは、プッシュロッドピストン２が、永久磁石１５ａを有するアーマチュア１５と、励起コイル１６を有する固定子と、リニア距離センサ１７とから成るリニアアクチュエータを介して操作可能である、という違いを有している。機能は、図１ａのものと同じである。複動型往復ピストンが、短いストロークに合わせて設計されており、システム内で生じる力が僅かである場合には、リニアアクチュエータは、モータ・ねじ駆動部と比べて利点を有している。
【００３１】
図３は、前進ストロークにおける調整方法を記載している。これは、特性量である圧力ｐを有する一定の圧送速度と、弁ＡＶの切替え状態と、有効面積Ａと、ピストンロッドの力／モータトルクとモータ回転数とを備えている。通常、ポンプまたは圧力調整ユニットは、最大圧力ＰＭａｘに合わせて設計されている。ここで、定格動作圧力ＰＡは通常、最大圧力ＰＭａｘの半分の大きさである。例えば、ロック圧力はブレーキシステムの場合には、約８０〜１００ｂａｒであり、最大圧力は約１８０〜２００ｂａｒである。圧力生成ユニットは有利には、最大動作圧力ＰＡ近傍において、弁ＡＶを開放することによって有効面Ａ１から、第２の面Ａ１−Ａ２へと切り替えられる。これは次の結果を有する。すなわちモータトルク／プッシュロッドの力が、面積Ａ２／（Ａ２−Ａ１）の比において低減される、という結果を有する。一定の圧力上昇時間を保つために、モータ回転数は、この面積比分だけ、高められなければならない。これは通常、問題ではない。なぜなら、モータは、トルクが低い場合には、より高い回転数を発揮することができるからである（図５ａ〜５ｃに関する、以降の説明を参照）。若しくは、圧力が高い場合には、もはや、圧送速度が高くある必要はないからである。例えば、ブレーキシステムの場合には、ロック圧力１００ｂａｒまでの圧力上昇時間は機能的に極めて重要であり、これに対して、要求される機能を制限することなく、高い圧力は緩慢に低下してよい。
【００３２】
図４は、前進ストロークおよび戻りストロークにおける調整方法を示している。圧力調整ユニットをより小さく設計することができるので、前進ストロークと戻りストロークとを伴う動作は有利である。第１の段階Ｉでは、前進ストロークにおいて、有効面Ａ２のほぼ倍の大きさを有する有効面Ａ１によって、一定の回転数で圧力が形成される。段階ＩＩでは、より小さい有効面Ａ２による戻りストロークへの切替えが行われる。ここではモータは、回転方向を変え、同時に、弁ＡＶが開放されている場合には圧力補償が行われる。モータは、比Ａ２／Ａ１に相応して、すなわち、近似的にファクター２で、より高い、負の方向の回転数まで加速され、力／トルクは半減する。切替えの段階では、圧力は近似的に一定である。通常、切替えは極めて迅速に行われるので、無駄時間はほぼ１０ｍｓを下回り、感じられる程度のものではない。段階ＩＩＩでは、更なる圧力形成が、戻りストロークにおいて、閉鎖されているＡＶ弁のもとで行われる。その後、段階ＩＶにおいて、再び、前進ストロークへの切替えが行われる。これは、段階Ｖにおける、さらなる圧送／圧力形成のためのものである。この段階において、力の符号、トルクおよび回転数が変化する。比Ａ２／Ａ１＝２である場合には、Ａ２＝Ａ１−Ａ２であり、従って、回転数／トルクの絶対値は、段階ＩＩＩと比較して、変化しない。
【００３３】
半分の面積への切替えは、次のような結果をもたらす。すなわち、モータのトルクを格段に低い最大トルクに設計することができる、という結果である。これによって、駆動ユニットにかかるコストを格段に低減することができる。これに関しては、以降の図５ａ−５ｃでより詳細に説明をする。
【００３４】
図５ａは、一定の電圧で動かされ、最大回転数に制限されている電動機の回転数・トルク・特性とモータ長スケーリングとの関係を示している。この図は、本発明の圧力形成ユニットの最適化能力を理解するのに役立つ。図示されているのは、異なるモータ長（モータＭ１ではｌ＝３０ｍｍ、モータＭ２ではｌ＝２０ｍｍ、モータＭ３ではｌ＝１６ｍｍ）を有する、３つのモータ設計である。長さの低減にわたって、トルクが低減される場合、トルク定数は低減し、回転数が上昇する。より小さいモータは、トルクが小さい場合に、より高い回転数を生成することができ、性能は低下しない。むしろ、これとは反対に、特に、熱による周辺条件が重要ではないパルス動作においては、性能が向上する。
【００３５】
図５ｂは、小型化されたモータと関連して、２つの有効面を有する本発明の圧力調整ユニットの能力を示している。図示されているのは、一定の面積Ａ０とモータＭ１とによる圧力調整と、面積Ａ１＝Ａ０およびＡ２＝０．５＊Ａ１と図５ａに示されているモータＭ３の使用を伴う本発明の圧力調整ユニットの設計との比較である。図示されているのは、２００ｂａｒまでの動作、および、１００ｂａｒでの切替え時点での、体積流、モータトルクおよびモータ回転数である。シミュレーションのこの比較は、次のことを示している。すなわち、１００ｂａｒまでの相対的に小さいモータＭ３を使用しているのにもかかわらず、相対的に高い体積流を生成することができ、１００ｂａｒを超えると、体積流が近似的に比肩可能である、ということを示している。なぜなら、このモータは、圧力が高い場合にも、相対的に高い回転数を保持することができるからである。このモータトルクおよび、最終的に、プッシュロッドの力は半分の大きさしか有していない。
【００３６】
この作用は、顕著なコスト上の利点を生じさせる。重量が小さいモータの使用、ボールねじ駆動装置のコスト並びに負荷の低減は、例えば、電気を用いるブレーキシステムの場合には、重要なコストである。さらに、性能が上昇する。
【００３７】
図５ｃは、代替的な設計の作用を示している。ここでも、一定の面積とモータＭ１とを有する設計との比較が行われる。ここでは、本発明の圧力調整ユニットでは、面積Ａ１＝１．３３＊Ａ０およびＡ２＝Ａ０／１．３３が設計として用いられており、モータＭ２が使用されている。比Ａ１／Ａ２は２であり、平均面積はＡ０である。ここでは、切替えは、８０ｂａｒで行われる。この設計によって、下方の圧力領域における、さらに明瞭な圧送速度上昇が得られる。これは、大きく、非剛体の消費器（例えば、被覆エアギャップと柔らかいブレーキキャリパーとを有するブレーキシステム）を有する車両の場合には、極めて重要である。このような車両の場合には、下方圧力領域における迅速な圧力形成が望まれており、システムがこれを行うことが可能であるのは、特に有利である。従って、コストと重量とが、例えば、ブレーキキャリパーにおいて、大幅に低減される。さらに、依然として、顕著な重量低減能力が、モータおよびボールねじ駆動装置の小型化によって得られる。
【００３８】
図６は、プッシュロッド距離ｓｋと、圧力ｐとの間の関係における、圧力・容積（距離）・特性曲線のモデリングを介した正確な圧力調整のための調整ストラテジーを説明している。圧力容積特性曲線をモデリングするために、図１ａ、１ｂ、１ｃ、２の圧力センサ７が使用される。動作中に、この圧力容積特性曲線が照合される。
【００３９】
Ａ１／Ａ２＝２である複動型往復ピストンの室面積の比が、この図の基になっている。圧力形成は、開始圧力ｓ０Ａ１から始まる。所望の調整圧力ｐ１は、位置Ｓｐ１までリニアアクチュエータを動かすことによって得られる。調整時には、圧力・距離・特性曲線がベースとなる。これは、圧力と距離との間の非線形の関係をモデリングしている。ｐ１よりも低い圧力を、この圧力距離特性曲線にわたって作動させることもできる。有効面Ａ２への切替え時には、圧力容積特性曲線がシフトする。新たな基準距離ｓ０Ａ２が生じる。圧力変化を、距離差Δｓｋを設定することによって設定することができる。距離制御方式による圧力調整ストラテジーは、次のような利点を有する。すなわち、調整が、ストロークを介して行われ、圧力センサの利用を介して行われるのでない場合に、圧力を格段に良好に調節することができる、という利点である。これによって、圧力変動と圧力管路の伸縮性とが、ノイズ量として、調整に影響を与えることがなく、圧力センサの精度に高い要求を課す必要がなくなるからである。
【００４０】
図１ｃに示された圧力調整ユニットが使用される場合には、距離制御ｓｋを介して、圧力が、低下時にも、この圧力・距離・関係を介して調整される（破線の矢印）。
【００４１】
図７は、複数の消費器Ｖ１とＶ２とを有する、（図１ａに示された）圧力調整ユニット２０の使用を示している。消費器は、圧力形成弁２１ａ、２２ａと圧力排出弁２１ｂ、２２ｂとをそれぞれ有している。これらの弁は、フルードリザーバータンク２３と、管路２３および２４を介して接続されている。圧力室２５と、ピストン２６とを有する動作ピストンが駆動制御される。これは、ばね２８を介して、戻るように調整される。また、この動作ピストンは動作ロッド３０も有しており、この動作ロッド３０は、シール２９を介して、ケーシング内に密閉されている。
【００４２】
圧力形成は、弁２２ａおよび２１ａを介して行われる。ここで圧力は、圧力・距離・特性曲線を介して、より正確に制御される。これによって、２つのシステムの機能に対して、必要な圧力センサは１つになる。圧力低下は、排出弁２１ｂおよび２２ｂの時間制御を介して行われる。ここで排出弁２１ｂおよび２２ｂは絞り弁として構成されている。
【００４３】
図８は、複数の消費器のための中央圧力供給部としての、圧力調整ユニット２０の使用を示している。これは、ブレーキシステムと別の消費器とから成る油圧システム全体の例に即している。消費器Ｖ３は、例えばクラッチ操作用の調整ピストン・シリンダ・ユニット３４を有する装置であり、消費器Ｖ４は、例えば、軸の圧力調整のためにモータースポーツにおいて使用される分散型ブレーキシステムである。中央圧力源を有する分散型ブレーキシステムは、モータースポーツにおいてますます重要になってきている。なぜなら、１つの中央圧力源によって複数のシステムに圧力が供給される場合に、重量上の利点が得られるからである。圧力調整ユニットは、この場合には、高圧アキュムレータを有するポンプの代わりとなり、多大なコストがかかる比例弁の削除を可能にする。なぜなら、切替弁を介して、簡単な調整を行うことができるからである。この圧力調整ユニットは、図１ａに従って構成されているが、図１ｃおよび図２に示された圧力調整ユニットも使用可能である。圧力調整ユニットは、中央圧力センサ７を有しており、２つの管路３２ａおよび３２ｂおよびソレノイドバルブ３３ｄおよび３３ｂを介して、消費器Ｖ３の調整ピストン３４およびブレーキシステムＶ４の調整ピストン・シリンダ・ユニット４０と接続されている。
【００４４】
調整ピストン・シリンダ・ユニット３４は、圧力室３５、シール３６、圧力ピストン３７から成る。この圧力ピストンは、ばね３８を介して、戻るように調整されている。動作ピストン３９は、力を伝達する。圧力は、ソレノイドバルブ３３ａを介して形成され、ソレノイドバルブ４０ａを介して低下される。図１ｃに示された圧力調整ユニットが使用される場合には、ソレノイドバルブ４０ａが省かれ、圧力はソレノイドバルブ３３ａを介して形成および低下される。
【００４５】
調整ピストン・シリンダ・ユニット４０の構成は異なっている。なぜなら、媒体分離が存在するからである。特に、ブレーキシステムの場合には、油圧回路とブレーキ回路との間の媒体分離が必要である。従って調整ピストン４３は、油圧液によって満たされている圧力室４１と、（ブレーキフルードを有する）第２の圧力室４２とを区切る。これらの圧力室は調整ピストン４３とシール４４とを介して分断される。付加的に、第２のスニッフィングホールシール４５が設けられており、これを介して、ピストンのリセット時に、ブレーキフルードが、別のフルードリザーバータンク４６から再圧送される。調整ピストンは、ＤＭＶ弁を介して、圧力を車両の前輪に伝送する。圧力調整のために、更なる圧力センサ４７が設けられている。圧力形成は弁３３ｂを介して行われ、圧力低下は、フルードリザーバータンクにおいて弁４４ｂを介して行われる。図１ｃに示されている圧力調整ユニットが使用されている場合には、消費器Ｖ３の場合と同様に、この弁を省くことができる。圧力形成と圧力低下とは、弁３３ｂを介して行われる。
【００４６】
このブレーキシステムは、さらに、分離弁ＴＶ、距離シミュレーター、安全弁ＳｉＶを有している。分離弁ＴＶを介して、ブレーキシステムは、ペダルユニット４９の操作ユニットの回路５０と接続されている。第２の回路５１は、後輪と接続されている。さらなる圧力センサ５２、５３並びにペダル距離の距離センサ５４が設けられている。距離シミュレーターを介して、前輪の圧力調整部が制御されて、アクティブモードになる。故障時（例えば距離シミュレーターの故障時）には、ＳｉＶが閉鎖され、ＴＶが開放される。さらに、ＤＭＶ弁が閉鎖される。これによって、ペダルの力が、直接的に前輪へと向かう。さらに、ＥＣＵがこのブレーキシステムのために設けられており、ＥＣＵにおいて、弁の制御と圧力センサの評価とが行われる。
【符号の説明】
【００４７】
１  両側で作用するピストン若しくは複動型往復ピストン、  ２  プッシュロッドピストン、  ３ａ  室、  ４ａ  チェックバルブ、  ４ｂ  チェックバルブ、  ５  フルードリザーバータンク、  ６ａ  チェックバルブ、  ６ｂ  チェックバルブ、  ７  圧力センサ、  ８  ボールねじ駆動装置、  ９ａ  軸受、  ９ｂ  軸受、  １０  回転子、  １１  固定子、  １２  励起コイル、  １３  ケーシング、  １４  センサ、  １５  アーマチュア、  １５ａ  永久磁石、  １６  励起コイルを備えた固定子、  １７  リニア距離センサ、  ２０  圧力調整ユニット、  ２１ａ  圧力形成弁、  ２１ｂ  圧力排出弁、  ２２ａ  圧力形成弁、  ２２ｂ  圧力排出弁、  ２３  管路、  ２４  管路、  ３２ａ  管路、  ３２ｂ  管路、  ３３ａ  ソレノイドバルブ、  ３３ｂ  ソレノイドバルブ、  ３４  調整ピストン・シリンダ・ユニット、  ３５  圧力室、  ３６  シール、  ３７  圧力ピストン、  ３８  ばね、  ３９  動作ピストン、  ４０  調整ピストン・シリンダ・ユニット、  ４１  圧力室、  ４２  圧力室、  ４３  調整ピストン、  ４４  シール、  ４５  スニッフィングホールシール、  ４６  フルードリザーバータンク、  ４７  圧力センサ、  ４８  距離シミュレーター、  ４９  ペダルユニット、  ５０  油圧回路、  ５１  油圧回路、  ５２  圧力センサ、  ５３  圧力センサ、  ５４  距離センサ、  ５５  電気的な開ループ制御および閉ループ制御ユニット（ＥＣＵ）、  ＡＶ  切替え可能な圧力補償弁、  Ｄ１  シール、  Ｄ２  シール、  Ｋ１  油圧回路、  Ｋ２  油圧回路、  ＳｉＶ  安全弁、  Ｓｋ  距離、  ＴＶ  分離弁、  Ｖ１  消費器、  Ｖ２  消費器、  Ｖ３  消費器若しくはクラッチ操作部、  Ｖ４  消費器若しくはブレーキシステム
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
0006463765.tif 000009
【図５ｃ】
0006463765.tif 000010
【図６】
0006463765.tif 000011
【図７】
0006463765.tif 000012
【図８】
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