(57)【要約】　　　（修正有）【課題】ダイヤフラムの開閉時の雑音の問題と、正確な制御を、新設計のブレーキブースト回路を使って解決する。【解決手段】　ブレーキブースタ装置の効率に関する問題を解決するために、油圧式フィードバック制御３６によって作り出されるか、又は完全に油圧式の形態をしたブレーキブースタが準備されている。この場合、ブレーキ回路のマスターシリンダ９には、ブレーキ回路の上流側に圧力室６が装備されている。この圧力室には、ポンプ１７から作動液が注入される。ポンプは、制動要件Ｅ０に基づいて作動される１８−２６。コンパクトであり、特別な出力を得ることのできるという利点が示されている。【選択図】図１
2004131056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　作動液のリザーバ（１）と、マスターシリンダ（９）と、前記マスターシリンダを前記リザーバに接続する供給パイプ（３）と、前記マスターシリンダ内の作動液を圧縮するための力を働かせるための制御ロッド（４）とを備えているブレーキブースタ装置において、作動液を前記リザーバから車両のブレーキ（１２）へと流すために（１１）前記マスターシリンダの上流側に設けられた圧力室（６）と、前記リザーバと前記圧力室の間の前記パイプに装着されている油圧ポンプ（１７）と、前記制御ロッドに加えられた力に基づいて前記ポンプを作動させるための手段（１８−２７）とを更に備えていることを特徴とする装置。
【請求項２】
　前記ポンプの圧力を制御するための前記手段は、前記制御ロッドに加えられる力を測定するためのセンサ（２５）と、前記ポンプの動作を測定するためのセンサ（３０）と、前記ポンプの動作を前記制御ロッドに加えられる力に従動させるフィードバック制御部（３６）とを備えていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
　前記ポンプは、ＤＣモータ（１８）によって駆動され、前記ポンプの動作を測定するための前記センサは、前記ＤＣモータへの電流（Ｉｍ）を測定するためのセンサであることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
　前記供給パイプは、逆止弁（３１）を備えていることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の装置。
【請求項５】
　前記逆止弁は、前記ポンプと前記圧力室の間に配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
　前記リザーバから前記マスターシリンダの前記圧力室へ延びている補助の分岐パイプ（３２）に配置されている逃がし弁（３３）を更に備えていることを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の装置。
【請求項７】
　前記マスターシリンダは二重（１０、１６）になっていることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の装置。
【請求項８】
　前記圧力室は、ピストン（１４）の圧力を支える表面積を有しており、前記表面積は、前記マスターシリンダのピストン（１０、１６）を支える表面積よりも大きいことを特徴とする、請求項１から７の何れかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明の対象は、ブレーキブースタ装置である。本ブレーキブースタは、車両、特に、セダン又は多用途車に装着するためのものである。本発明の目的は、占有空間及び製造上の複雑さに関わる問題を解消することである。
【背景技術】
【０００２】
　自動車の分野では、ブレーキ倍力装置すなわちブレーキブースタ装置、特に空圧式又は電動油圧式のブレーキブースタ装置が知られている。前者の空圧式ブースタ装置は、実際には、容量可変のフロントチャンバと、フロントチャンバから分離されたこれも容量可変のリヤチャンバと、これらを分離するシールされた可撓性のダイアフラムと剛体のスカートプレートで形成された隔壁とを備えた空圧サーボブレーキを含んでいる。この剛体のスカートは、プッシュロッドを介して空圧ピストンベアリングを駆動し、油圧ブレーキ回路のマスターシリンダ、通常はタンデムマスターシリンダのプライマリーピストンを押す。マスターシリンダ側のフロントチャンバは、空圧的に流体源に接続されている。フロントチャンバの反対側のリヤチャンバはブレーキペダル側に配置されており、リヤチャンバは、駆動流体源、通常は大気圧の空気に、空圧的に弁で制御された形で接続されている。運転者がブレーキペダルを踏んでいない非作動時には、フロントチャンバとリヤチャンバは互いに連通されており、リヤチャンバは大気圧から遮断されている。制動時には、先ず、フロントチャンバがリヤチャンバから遮断され、次に、リヤチャンバに空気が導入される。この空気を導入することによって、隔壁を駆動し、空圧ブースト制動を行うことができるようになる。
【０００３】
　この型式の空圧式ブーストの呈する欠点は、ブースト力の体積比にある。具体的な問題は、ブースト力は大気圧の空気で作り出され、非常に高圧というわけではないので、ブースト力を高くしようとすれば、ブースタを相当大型にしなければならないということである。寸法には制約があるため、大きな容積のチャンバを作ることはできないが、幾つかのチャンバを段階的に設けることは考えられる。しかし、これらの実施形態は、全て、自動車のエンジンルーム内の空間を犠牲にして実現される。
　電動油圧式ブレーキブースタも知られている。通常は、ブレーキ回路を使用する際に、電動モータが接続された油圧ポンプが、圧力の掛かった作動液を、マスターシリンダ下流のブレーキ回路内に注入する。この電動モータは、空圧サーボブレーキのフロントチャンバ及びリヤチャンバ内の圧力を測定することによって制御されている。従って、各チャンバ内の圧力を測定するため、各チャンバと空圧的に連結されている２つの圧力検出器が使用されている。これらの検出器は、これらの圧力を示す電気的信号を供給する。このような解決方法には、多くの欠点がある。
【０００４】
　先ず、フロントチャンバ及びリヤチャンバ内の圧力測定は、空圧現象を測定することでありセンサを必要とするが、それには、センサの設置と、圧力を測定しようとする流体とセンサを接触させるについて、難しい点がある。更に、これら２つのセンサから送り出される圧力測定値に基づいて電動モータに制御信号を送る計算回路の伝達関数は、ある種の不安定性を引き起こし、追従する電動油圧式ブーストが不安定になる恐れがある。更に、使用するブーストポンプは、必然的に吐出量可変の高圧ポンプでなければならず、実際には、例えば１キロワットを消費する強力な電動モータで駆動する必要がある。例えば１００キロワットを発生する強力なエンジンを備えた車両でも、このブーストげだけで、エンジンが供給する出力の１％に相当する。これは多すぎる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　技術的な観点から見ると、ポンプが高圧を供給し、圧力測定値に基づいてダイヤフラムが作動し、それによって、作動液が圧力の掛かった状態で高圧のブレーキ回路内に注入される。これらのダイヤフラムの開閉には、雑音の問題と、正確な制御が困難であるという問題がある。
　本発明は、全く新しい設計のブレーキブースト回路を使って、寸法、出力消費、及び制御の難しさというこれらの問題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　本発明のブレーキブースト回路は、空圧式ブースト回路、又は電動油圧式ブースト回路に接続されていてもよいが、必ず接続されていなければならないというわけではない。本発明の原理は、作動液のリザーバとマスターシリンダの間の、マスターシリンダの上流側に圧力室を設けることにある。圧力室には、モータ、特にＤＣモータにより駆動されるポンプが作動液を注入することによって、油圧が掛けられる。次いで、この圧力室内の圧力は、マスターシリンダのプライマリーピストンを動かすのに使用される。圧力室内の圧力と、ＤＣモータが作り出すトルクと、このモータを流れる電流の間の単純な関係も明らかにする。
　マスターシリンダの上流側に配置された圧力室は、マスターシリンダを機械的又は油圧的に作動させる。下流側の残りのブレーキ回路には変更がない。一方では、この方法を取り入れることによって、ブースト機能の具体的な効率、即ち体積効率が、空圧式のブーストによって得られる効率よりも遙かに大きくなることを証明することができる。他方で、注入は、マスターシリンダの上流の室内へ、低圧で行われる。
【０００７】
　従って、本発明の主題は、作動液のリザーバと、マスターシリンダと、マスターシリンダをリザーバに接続する供給パイプと、マスターシリンダ内の作動液を圧縮するための力を働かせるための制御ロッドとを備えているブレーキブースタ装置において、作動液をリザーバから車両のブレーキへと流すためにマスターシリンダの上流側に設けられた圧力室と、リザーバと圧力室の間のパイプに装着されている油圧ポンプと、制御ロッドに加えられた力に基づいてポンプを作動させるための手段とを備えていることを特徴とするブレーキブースタ装置である。
　本発明は、以下の詳細な説明を読み、添付図面を確認すれば、良く理解頂けるであろう。詳細な説明並びに図面は、説明を目的として提示しているに過ぎず、本発明を制限するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
　図１は、本発明によるブレーキブースタ装置を示している。この装置は、作動液のリザーバ１と、マスターシリンダ２と、マスターシリンダ２とリザーバ１を接続するための供給パイプ３とを備えている。例えば、図示されていない車両のブレーキペダル５に接続されている制御ロッド４を使って、この場合にはマスターシリンダの圧力室内の作動液を圧縮する力を働かせる。この圧縮力は、ここでは、ロッド４によって駆動され且つ圧力室６内に作られたボア内で動くピストン７の存在によって概略的に示される。先行技術では、ロッド４による圧縮力の伝達は、一般的に、付け加えられた空圧式ブースタ８によってブーストされるが、本例では空圧式ブースタ８は任意の部品である。
　本発明は、特に占有空間の問題を解決することを目指しており、本例では、空圧ブースタ８は使用しない。対照的に、本発明を、単に追加の電動油圧式ブーストを供給し、一方で更に出力の消費を抑えるのに使用する場合は、空圧ブースタ８を装着すると有利である。実際には、空圧ブースタ８が有ろうが無かろうが、特に安全のために、ピストン７の運動又は少なくともマスターシリンダ２内の圧力は、制御ロッド４の運動と密接に関連していると考えることができる。
【０００９】
　先行技術では、油圧が上がる室は、マスターシリンダの室の内の１つであるが、本発明では、圧力室６は、マスターシリンダ９の上流に適切に配置された追加の中間室である。工業製品化するために、圧力室６を、マスターシリンダ９と同時に、即ちマスターシリンダ９と共に、適切に製作してもよい。しかし、独立した圧力室６を設けて、マスターシリンダ９と油圧的に接続することもできる。マスターシリンダ９は、一般的にはタンデム式であり、プライマリーピストンに加えて中間ピストン１０を備えており、作動液が、ブレーキ回路の１１のような幾つかの独立した分岐回路に注入されるようになっている。分岐回路１１は、車両の車輪（図示せず）に固定されているディスク１３にブレーキを掛けるのに使用されるブレーキ装置１２で末端となるように図示されている。
【００１０】
　ここではかなり概略的に描かれているが、室６は、環状であるのが望ましく、環状ピストン１４を備えている。ここでは、ピストン１４は、プッシュロッド１５によって、適切にマスターシリンダ９の少なくとも１つのプライマリーピストン１６と機械的に接続されている。本発明によるブースタが無い場合、この装置が作動する方法は、以下の通りである。ロッド４はピストン７を動かし、ピストン７は、作動液が満たされた室６を介してピストン１４に圧力を加える。ピストン１４は、プッシュロッド１５を介してピストン１６及び／又はピストン１０を駆動し、これにより、ブレーキ装置（１２）を、ディスク１３に対して作動させる。
【００１１】
　本発明の特徴は、本質的に、リザーバ１と圧力室６の間の供給パイプ３に挿入されたポンプ１７の存在である。ポンプ１７は、電動モータ１８、望ましくは直流モータによって駆動される。モータ１８は、例えば、車両のバッテリーのような電源１９が電力を供給し、その速度は、モータ１８をバッテリー１９と連結する電力供給リード線の１つに挿入されている制御装置２０によって制御される。後に示すように、モータ１８の電流の制御は、予め定められている。次に、電流は、概略的に述べると、電位計を直列に備えており、且つその電位計の端子の一つに移動接触子(wiper)が接続されている装置２０を使って、調整することができる。
【００１２】
　本発明のブースタ装置は、更に、制御ロッドに加えられる力に基づいてポンプを作動させるための手段２１を備えている。ある例では、手段２１は、マイクロプロセッサ型の電子回路を備えている。この場合の手段２１は、データ、制御及びアドレスバス２３を介してインターフェース２４、データメモリ２５及びプログラムメモリ２６と通信するマイクロプロセッサ２２とを備えている。手段２１は、付随的に、全体車両制御装置の一部を形成し、全体マイクロプロセッサ２２が、その作業を、特にメモリ２６内に含まれているプログラム２７を実行することによってポンプ１８を制御するという作業を、様々なタスクの間に分割できるようにしてもよい。インターフェース２４は、ポンプ１７の制御回路２０に適用される命令Ｏを送るよう設計されている。
【００１３】
　制御ロッド４に加えられる力に基づいてポンプ１７を作動させるために、センサ２５をこの制御ロッドに取り付け、ドライバーが足をペダル５に載せて発生させる力を測定して、この場合はＥ０である信号を送ることができるようにするのが望ましい。実際には、センサ２５は、圧電効果式又は他の型式の、例えば歪みゲージのような圧力センサでもよい。更に、空圧ブレーキブースタ８を使用する場合、センサ２５は、空圧ブースタのプッシュロッドと、制御ロッド４及びこのブースタの空圧ピストンのブースト力によって加えられる圧力との間に挿入されている反力ディスクに取り付けられる圧力センサでもよい。この反力ディスクには、ユーザーによって加えられる力に伴う圧縮力が掛かる。先行技術のプッシュロッドは、ここではロッド２８の形態をとることになるが、この例では、室６に置き換えられているので、このロッドは無い。
【００１４】
　ピストン７、及び室６に入っていくロッド４を省くこともできる。この場合、ロッド４は、ばねによって終端し、ユーザーの足の踏み込み量に比例する抵抗を与えるだけの役目となるが、ユーザーはブレーキを掛ける感覚を得ることができる。このばねは、その圧縮状態を測定するセンサを通して、ユーザーが加えた力の大きさに対応する信号を送る。信号Ｅ０は、このように測定され、インターフェース２４へ送られる。これに従って、回路２１が、特にプログラム２７を実行して、回路２０に適用される命令Ｏを計算する。これらの状況の下で、モータ１８は、回転を開始し、ポンプ１７を駆動し、室６内の圧力を上げ、ブレーキを働かせる。
【００１５】
　理論上は、モータ１８の制御にフィードバックを掛ける必要はない。なぜなら、ユーザーが加える力Ｅ０が測定され、この力が掛けられた時点におけるブレーキ回路の状態に関する情報があるという事実を前提とすれば、命令Ｏを計算し、モータ１８による動作を忠実に再現して、それに従って期待される制動効果が生じるようにできると信頼できるからである。しかし、制動全体に亘って良好に制御するためには、センサ２９を設け、これを使ってポンプ１７の動作を測定する。センサ２９は、モータ１８を流れる電流Ｉｍを測定するためのセンサであるのが望ましい。これは、モータ１８に電力を供給する回路内に較正済みの既知の低抵抗の抵抗器３０を挿入することによって簡単に実現でき、概略的に図示している。抵抗器３０の２つの端子間の電圧の差が、信号Ｉｍを形成する。この信号Ｉｍは、インターフェース２４にも送られ、回路２１へ伝達される。
【００１６】
　例えモータ１８が停止した場合（例えば運転終了時）でも、室６内の圧力を維持するために、パイプ３内のポンプ１７の下流で且つ室６の上流に逆止弁３１を装着し、室６内の高圧が漏れてポンプ１７に戻り圧力降下するのを防ぐようにしてもよい。逆止弁３１は、リザーバ１とポンプ１７との間に配置してもよい。ポンプ１７の技術とモータ１８の技術に依っては、モータ１８とポンプ１７の間に減速器を設けて、電力がモータ１８に供給されなくなっても、逆転せず、従ってある種の逆止弁を形成して、ポンプ１７が逆方向に回らないようにすることもできる。
【００１７】
　ユーザーがブレーキペダル５から足を離してブレーキを解除すると、回路２１は、力の測定値Ｅ０を処理して命令Ｖを生成し、インターフェース２４で利用可能な状態とする。この命令Ｖを使って、室６内の圧力を低下させることができる。これは、様々な方法で実現できる。リザーバ１は、パイプ３から分岐した補助パイプ３２によって室６と接続されているのが望ましい。更にパイプ３２は、電動式の逃がし弁３３を有している。弁３３は、命令Ｖを受け取ると、開いて、室６の中に入っている作動液をリザーバ１に戻す。この作動液を戻すのは、油圧回路によって駆動される様々な機械要素に設けられた戻しばね（図示せず）によっても行われる。或いは、命令Ｖによって回転される逆止弁２１を設けて、弁を「開く」ようにしてもよい。この場合、相当な逆流漏れのあるポンプ１７を選択することになる。
【００１８】
　フィードバック制御の好適な動作を、特に図２を参照しながら説明することにする。このフィードバック制御は、ポンプ１７の動作を、制御ロッド４に加えられた力Ｅ０に従動させる。図２は、３つの曲線、Ｉｍ、ωpump及びポンプの出力、を示している。これら３つの曲線は、モータ１８から出てポンプ１７を駆動するシャフト３４により加えられるトルクの値ＣShaftを横座標軸に取った、１つのフレーム内に描かれている。ＤＣモータ１８では、図示のように、ポンプの回転速度ωpumpは、Ａを負の数として、数式１：ωpump＝ＡｘＣShaft−Ｂに従って、シャフト３４によって加えられるトルクの関数として低下している。ポンプの回転速度は、毎分当たりの回転速度で縦座標軸に示されている。対照的に、モータ１８を回転させるのに必要な電流は、数式２：Ｉmotor＝ＣｘＣShaft＋Ｄに従って、このトルクに比例している。電流は、縦座標軸上にアンペアで示されている。これらの数式において、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、係数である。
【００１９】
　ポンプの出力に関して言えば、トルクが0.020 daN・mから0.133 daN・mへ増加しているときにはポンプの出力が増加し、その後0.245 daN・mにかけて低下しているのが分かる。実際には、ポンプの効率は、
数式３：ηPump＝（Ｐchamber−Ｐreservoir）×Ｑpump／ＣShaft×ωpump
　　　　　　＝（ηvolumetric×ηmechanical）
で与えられ、ここに、Ｑはポンプ吐き出し率であり、機械及び体積効率ηは既知で、吐き出し率の関数としてほぼ一定であり、リザーバ１内で利用可能な圧力は、このリザーバ１に圧力が掛かっていれば、効率補正因子として入ってくる。このため、リザーバ１には、図１に示されていないがセンサが装着され、リザーバ１内のこの圧力を示す信号Ｐreservoirを送る。
【００２０】
　これらのことを考えていくと、室６内には利用可能な圧力があり、
数式４：Ｐchamber＝ηPumpｘ（ＣShaft×ωpump／Ｑpump）＋Ｐreservoir
で与えられる。
　ポンプの真の出力は、
数式５：Ｑpump true＝Ｃapacity×ηvolumetric×ωpump
又は、
数式６：Ｑpump true＝Ｃapacity×（ηpump／ηmechanical）×ωpump
で与えられることが分かっているので、室６内の圧力は、
数式７：Ｐchamber＝（ηPump×（Ｉmotor−Ｄ）／Ｃ）／（Ｃapacity×ηvolumetric）＋Ｐreservoir
で与えられる。
　更に、ηPump＝ηvolumetric×ηmechanical
であり、この結果、
Ｐchamber＝（ηmechanical／Ｃapacity）×（Ｉmotor−Ｄ）／Ｃ＋Ｐreservoir
となる。
【００２１】
　この数式を使えば、室６内の圧力は、数式８：Ｐchamber＝ｆ（Ｉmotor）に従って電流Ｉｍに正比例していると仮定できる。これは、数式９：Ｉmotor＝ｆ１（Ｐchamber）と表して、モータ１８の電流は、室内の圧力の１対１の逆線形関数である（従って、フィードバック制御に振動が起こることはない）と言うこともできる。その結果、図１に示すように、プログラム２７はａｆ−１型の関数含んでおり、力Ｅ０（それ自体、室６内の圧力を示す）を、モータ１８を流れてポンプ１７を駆動することになる電流Ｉ０に変換する。この電流Ｉ０は、比較ステップ部３６で、センサ２９から送られてくる電流Ｉｍと比較する必要がある。エラー信号は、命令Ｏとしてモータ１８に与えられる。ポンプを負荷とするこのモータの伝達関数は、測定される電流Ｉｍを生成する。
【００２２】
　従って、伝達関数が単純なので、利用可能なトルクが電流に比例するＤＣモータを選択するのが好適な解決法となる。更に、トルクモータとしても知られているＤＣモータは、ロッキング(locking)を広汎に許容する利点を有している。従って、ポンプは、例えば、（逆漏れが無い）吸い込み型及び吐き出し型でもよい。なお、ポンプは、蠕動型、ダイアフラム型、又はベーン型でもよいし、或いは一般的なある種の容積型でもよい。後者の３つの型式のポンプでは、室６内の圧力が必要値に達したとき、モータが停止するわけではない。
　ピストン７が存在しない特殊な場合（ユーザーは、データ値Ｅ０を作り出すだけの場合）、全てのブレーキ力は、ポンプ１７で作り出される。この場合、一方では、比較的低い運転圧力(service pressure)が選択され、他方では、かなり大きい寸法の室６が選択される。この室は、環状であれば、その直径はマスターシリンダ９の室の直径より格段に大きいが、それでも、この寸法は空圧ブースタの直径よりもかなり小さい範囲に留まる。室６が環状でない場合、ピストン１４を支える表面積は、ピストン１０又は１６の表面積よりも大きくなるように設計されている。この様に選択すれば、ピストン１４を使って、マスターシリンダ９のピストン１６及び１０を効率的に作動させることができる。
【００２３】
　力Ｅ０だけでなく、この力Ｅ０の時間的勾配を測定することもできる。そうすると、関数ｆ−１を修正することによって、フィードバック動作を強化することもできる。こうすれば、特に急ブレーキを考慮に入れることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によるブレーキブースタ装置の概略図である。
【図２】ＤＣモータを流れる電流と、このモータで利用できる出力と、対応するポンプの効率との間の相互関係を、モータのシャフトによってポンプに加えられるトルクの関数として表した線図である。
【図１】
2004131056.tif 000003
【図２】
2004131056.tif 000004
【外国語明細書】
2004131056000001.pdf