(57)【要約】本発明は、圧液を含む液圧シミュレータ室（３）内に液圧式シミュレータピストン（４）を備えている、車両操作装置、特にブレーキペダル（１）のための操作ストロークシミュレータ（２）に関する。この操作ストロークシミュレータは、シミュレータ室が少なくとも１つの開口を備え、車両操作装置の操作時に、圧液がシミュレータ室（３）から開口を経て排出されるかまたはシミュレータ室に供給されることと、操作装置の所定の力−ストローク−特性を生じるように、シミュレータ室から排出される圧液量および／またはシミュレータ室に供給される圧液量を制御するために、調節手段が設けられていることを特徴とする。
2004528214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧液を含む液圧シミュレータ室内に液圧式シミュレータピストンを備えている、車両操作装置、特にブレーキペダルのための操作ストロークシミュレータにおいて、シミュレータ室が少なくとも１つの開口を備え、車両操作装置の操作時に、圧液がシミュレータ室から前記開口を経て排出されるかまたはシミュレータ室に供給されることと、操作装置の所定の力−ストローク−特性を生じるように、シミュレータ室から排出される圧液量および／またはシミュレータ室に供給される圧液量を制御するために、調節手段が設けられていることを特徴とする操作ストロークシミュレータ。
【請求項２】
圧液用の特に無圧の貯蔵容器が操作ストロークシミュレータに付設され、この貯蔵容器が第１の液圧管路を介してシミュレータ室に接続され、この第１の液圧管路に、第１の調節手段、特に第１の弁が配置されていることを特徴とする請求項１記載の操作ストロークシミュレータ。
【請求項３】
圧液のための圧力源、特に高圧アキュムレータが操作ストロークシミュレータに付設され、この圧力源が第２の液圧管路を介してシミュレータ室に接続され、この第２の液圧管路内に第２の調節手段、特に第２の弁が配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の操作ストロークシミュレータ。
【請求項４】
第１の弁および／または第２の弁が通電していないときに閉じる（ＮＣ）弁、特にアナログ弁またはアナログ化された切換え弁であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の操作ストロークシミュレータ。
【請求項５】
運転者によって操作装置に加えられる操作力を検出するための装置と、検出された操作力に応じて調節手段を制御する電子制御ユニットが、操作ストロークシミュレータに付設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の操作ストロークシミュレータ。
【請求項６】
操作ストロークシミュレータが車輪ブレーキを備えた車両ブレーキシステムに付設され、この車輪ブレーキが圧力源からの圧力によって付勢可能であり、かつ分離弁によって遮断可能な少なくとも１つの接続部材を介して、液圧式シミュレータ室に接続可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の操作ストロークシミュレータ。
【請求項７】
操作ストロークシミュレータによって、車両ブレーキ装置用操作装置の所定の力−ストローク−特性を調節するための方法であって、操作ストロークシミュレータが液圧式シミュレータピストンを備え、このシミュレータピストンが操作装置の操作によってスライド可能であり、かつ圧液を含む液圧式シミュレータ室内に配置されている、方法において、操作装置の力−ストローク−特性が、シミュレータ室からの圧液の排出またはシミュレータ室への圧液の供給を制御することによって調節されることを特徴とする方法。
【請求項８】
操作ストロークシミュレータまたは方法が自動車ブレーキペダルの所定の力−ストローク−特性を調節するために使用されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の操作ストロークシミュレータまたは請求項７記載の方法。
【請求項９】
操作ストロークシミュレータが緊急時ブレーキ圧力発生器の機能を発揮することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の操作ストロークシミュレータまたは方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、車両操作装置用の操作ストロークシミュレータに関する。
【０００２】
車両操作装置のための機械式または機械式／液圧式操作ストロークシミュレータ（以下、“シミュレータ”と言う）は、例えば車両ブレーキ装置において知られている。このようなシミュレータの場合、運転者によって加えられるブレーキ力がシミュレータピストンに作用する。このシミュレータピストンは弾性的な手段、例えば鋼ばねに支持されている。従って、ペダルストロークと発生した力との間の、市販されている油圧式ブレーキシステムによって知られている関係は、機械的な方法で再現される。
【０００３】
このような操作ストロークシミュレータは、電気油圧式ブレーキ（ＥＨＢ）または電気機械式ブレーキ（ＥＭＢ）のようなブレーキ・バイ・ワイヤ式車両ブレーキ装置で使用される。このブレーキ・バイ・ワイヤ式車両ブレーキ装置の場合、普通のブレーキングの際にはブレーキペダルが車輪ブレーキから切り離され、運転者のブレーキング要求がセンサによって検出されて電子ユニットに供給される。この電子ユニットは個々の車輪ブレーキの圧力付勢を制御する。ブレーキ圧力のためのエネルギーは外部エネルギー源によって容易され、ブレーキ圧力は油圧式アクチュエータ（ＥＨＢ）または電気機械式アクチュエータ（ＥＭＢ）によって発生させられる。運転者のペダルフィーリングは操作ストロークシミュレータによって生じる。この操作ストロークシミュレータは従来の油圧式ブレーキ装置と比べてほとんど変わらないペダルフィーリングを運転者に付与する。
【０００４】
本発明の課題は、所定の操作ストローク特性をシミュレーションするための操作ストロークシミュレータと方法を提供することである。
【０００５】
この課題は本発明に従い、圧液を含む液圧シミュレータ室内に液圧式シミュレータピストンを備えている、車両操作装置、特にブレーキペダルのための操作ストロークシミュレータにおいて、シミュレータ室が少なくとも１つの開口を備え、車両操作装置の操作時に、圧液がシミュレータ室から開口を経て排出されるかまたはシミュレータ室に供給されることと、操作装置の所定の力−ストローク−特性を生じるように、シミュレータ室から排出される圧液量および／またはシミュレータ室に供給される圧液量を制御するために、調節手段が設けられていることによって解決される。
【０００６】
更に、操作ストロークシミュレータは緊急時（電子式ブレーキ制御装置の故障または電源の故障）に液圧式緊急時圧力発生器として使用可能である。
【０００７】
用語“シミュレータピストン”は本明細書において、必ずしも、媒体分離器としての役割をする、公知のシステムで使用されるピストンであると理解すべきではない。シミュレータピストンは本発明ではこの意味よりもむしろ、液圧ピストンとして、シミュレータ室内の液体量を直接的に変更する働きをする。
【０００８】
圧液用の特に無圧の貯蔵容器が操作ストロークシミュレータに付設され、この貯蔵容器が第１の液圧管路を介してシミュレータ室に接続され、この第１の液圧管路に、第１の調節手段、特に第１の弁が配置されている。
【０００９】
本発明では、圧液のための圧力源、特に高圧アキュムレータが操作ストロークシミュレータに付設され、この圧力源が第２の液圧管路を介してシミュレータ室に接続され、この第２の液圧管路内に第２の調節手段、特に第２の弁が配置されている。
【００１０】
第１の弁および／または第２の弁は好ましくは通電していないときに閉じる（ＮＣ）弁である。アナログ弁またはアナログ化された切換え弁または切換え弁、特に３／２方向切換え弁を使用することができ、好ましくはアナログ弁またはアナログ化された切換え弁が使用される。
【００１１】
システムの制御は、電子制御ユニット、例えば普通のマイクロコントロールシステムまたはデジタル式信号プレセッサのシステムによって行われる。操作力変更後直接的な操作ストローク相関性を運転者に提供するために、操作ストロークに対する操作力の関係が例えばキロヘルツ範囲内で迅速に自動調整される。この自動調整は電子制御ユニットによって第１の弁および／または第２の弁を適当に制御することによって行われる。運転者によって操作装置に力が加えられると、操作力と操作ストロークの間の所望な関係が運転者のために得られるように、第１の弁および／または第２の弁の適切な操作によってシミュレータ室内の液量が調節される。その際、操作力と操作ストロークの関係は非線形でもよい。同様に、摩擦作用の再現も可能である。
【００１２】
本発明では、運転者によって操作装置に加えられる操作力を検出するための装置と、検出された操作力に応じて調節手段を制御する電子制御ユニットが、操作ストロークシミュレータに付設されている。運転者によって操作装置に加えられる操作力は例えば、シミュレータ室に付設された少なくとも１個の圧力センサおよび／または操作装置に配置された力センサまたはストロークセンサによって検出され、検出された圧力および／または検出された力に応じて、シミュレータ室内の圧力が調節される。
【００１３】
本発明では、操作ストロークシミュレータが車輪ブレーキを備えた車両ブレーキシステムに付設され、この車輪ブレーキが圧力源からの圧力によって付勢可能であり、かつ分離弁によって遮断可能な少なくとも１つの接続部材を介して、液圧式シミュレータ室に接続可能である。従って、本発明による操作ストロークシミュレータは、特に電気油圧式ブレーキ装置（ＥＨＢ）に適している。
【００１４】
公知の電気油圧式ブレーキ装置は基本的には、マスターシリンダと少なくとも１個の外部圧力源、例えば高圧アキュムレータを有するモータ−ポンプ−ユニットを備えている。このモータ−ポンプ−ユニットは制御ユニットによって制御可能であり、その圧力によって車両の車輪ブレーキを付勢することができる。このブレーキ装置は更に、運転者の減速要求を検出するための装置と、外部圧力源に付設された少なくとも１個の弁を備えている。この弁はポンプによって発生した圧力を、運転者のブレーキング要求に従って調節することができる。
【００１５】
公知のＥＨＢシステムの場合、車輪ブレーキは分離弁によって遮断された少なくとも１個の油圧接続部材を介して、マスターシリンダに接続可能である。それによって、外部圧力源の故障時に、運転者の筋力で車輪ブレーキを運転することができる。その際、マスターシリンダは緊急時ブレーキ圧力発生器として作用する（油圧式接続）。
【００１６】
本発明では、ブレーキ装置のマスターシリンダが、このシステム内の本発明による操作ストロークシミュレータによって置き換えられている。液体は本発明に従い、所望な操作ストローク特性を生じるために、ＥＨＢの圧力源から操作ストロークシミュレータの液圧シリンダに供給される。本発明では、操作ストロークシミュレータがシミュレータの固有の機能（所定の力−ストローク−特性の付与）を発揮し、更にＥＨＢシステムのための緊急時ブレーキ圧力発生器としてのマスターシリンダの機能を発揮する。
【００１７】
課題は更に、操作ストロークシミュレータによって、車両ブレーキ装置用操作装置の所定の力−ストローク−特性を調節するための方法であって、操作ストロークシミュレータが液圧式シミュレータピストンを備え、このシミュレータピストンが操作装置の操作によってスライド可能であり、かつ圧液を含む液圧式シミュレータ室内に配置されている、方法において、操作装置の力−ストローク−特性が、シミュレータ室からの圧液の排出またはシミュレータ室への圧液の供給を制御することによって調節されることによって解決される。
【００１８】
この方法は、例えば調節手段、例えばロッドを介してシミュレータピストンに作用連結されたブレーキペダルの操作時に、シミュレータピストンがシミュレータ室内で摺動し、それによって液体量がシミュレータ室から直接押し出されることと、シミュレータ室からの液体のこの直接的な押出しが、適当な調節手段によって制御され、それによって設定された所望な力−ストローク−特性が生じることに基づいている。この場合、ブレーキペダルを再び離すと、上記に類似して、シミュレータ室への液体の供給が制御される。要するに、操作装置の力−ストローク−特性は、シミュレータ室から直接移動する液量に依存して調節される。
【００１９】
図に基づいて本発明を例示的に詳しく説明する。
【００２０】
図は、電気油圧式ブレーキ装置（ＥＨＢ）用の本発明によるシミュレータの実施の形態を概略的に示す。
【００２１】
このブレーキ装置は基本的には公知のＥＨＢのように構成されている。このブレーキ装置の場合、マスターシリンダとシミュレータが本発明によるシミュレータ（弁と油圧接続部材を付設した）によって置き換えられている。
【００２２】
ブレーキペダル１を踏むと、シミュレータピストン４はシミュレータ２のシミュレータ室３内で移動する。第１の弁５（減圧弁）の操作によって、シミュレータ室３からの圧力が低下し、液体がシミュレータ室３から第１の管路７を経て液体貯蔵容器９に達する。操作力を弱めると、第２の弁６（圧力上昇弁）が操作され、それによって液体がアキュムレータ１０から第２の管路８を経てシミュレータ室３に戻る。弁５，６の制御は、操作ストロークセンサ（操作変位センサ）１１と圧力センサ１２（図において破線の経路）の信号に応じて、電子制御ユニット１３（図において破線の経路）によって行われる。操作ストロークセンサ１１によって制御偏差を直接測定可能である。従って、電子制御ユニット１３はシミュレータ室３内の所定の液体公称量を達成するための操作を直接制御することができる。液圧管路１５内の分離弁１４によって、車輪ブレーキに対する接続を分離することができる。分離弁１４は好ましくは、通電していないときに開放する弁である。それによって、補助エネルギー源の故障時に、運転者の踏む力によって緊急時ブレーキ機能を保証する。この特殊な運転の場合、シミュレータ２は公知のマスターシリンダのように緊急時ブレーキ圧力発生器として作用する。
【００２３】
ＥＨＢの普通の常用ブレーキ作用の間、分離弁１４は閉じており、シミュレータ２はＥＨＢシステムのためのそれ自体公知のシミュレータ機能を発揮する。油圧回路（一点鎖線Ａの左側）の詳細とＥＨＢの作用は、専門家にとって充分知られているので、これ以上説明しない。
【００２４】
操作力と操作ストロークの関係は、状況に応じて変更可能である。これは所定のシステム状態を運転者に信号で知らせるために重要である。例えば電気油圧式ブレーキシステム内の空気容量が知られていると、この空気容量は操作力と操作ストロークに関連づけて運転者に信号で知らせることが可能である。これは、操作ストローク状態“ブレーキシステム内の空気”の再現がシミュレーションされることを意味する。この場合、操作ストローク状態は公知の油圧式ブレーキ装置に従って再現可能であるかあるいはこの公知の状態と比較して弱めるかまたは強めることが可能である。
【００２５】
本発明によって、公知の機械式シミュレータまたは油圧／機械式シミュレータを置き換えることが可能である。この置き換えは、例えば操作力を介して運転者ブレーキング要求を測定することと、運転者ブレーキング要求に応じてシミュレータ室３内の液体の圧力を制御し、それによって運転者の操作力に関連づけられた操作ストロークを調節し、所定の力−ストローク−特性を操作装置１に認識させることにより、行われる。
【００２６】
次に、本発明の効果をまとめて説明する。
【００２７】
運転者へのフィードバックが電子制御ユニット１３によって直接調節されるので、運転者はシステムの機能を監視することができる。なぜなら、センサ装置の故障がストロークに対する力の間違った相関性を生じるからである。
【００２８】
操作装置内の摩擦は重要ではない。なぜなら、高圧アキュムレータ１０の比較的に大きなエネルギーが例えばアナログ弁を介しての制御と共に、この摩擦に打ち勝つからである。
【００２９】
シミュレータ２の特性は、電子制御ユニット１３のソフトウェアプログラム内のパラメータを介して容易に変更可能である。従って、力−ストローク−特性曲線の再現可能性と自由な設計あるいは状況に依存した変更が容易に可能である。本発明によるシステムはこのフレキシビリティに関して機械的なシステムよりも優れている。
【００３０】
シミュレータ２のために必要なスペースは、ばねを備えた機械的なシミュレータのスペースよりも狭い。本発明によるシミュレータは基本的には、車両の運転者足元空間内にスペースを必要としない。
【００３１】
本発明の場合、シミュレータ室３と弁５，６の間の油圧的な絞りは、供される高いエネルギーによって補償可能である。
【００３２】
給電部の故障の場合、シミュレータ室３から液体貯蔵容器９またはアキュムレータ１０への液体の移動は不可能である。なぜなら、（ＮＣ）弁５，６が閉じているからである。従って、ＥＨＢシステムの液圧的なフォールバックレベルにおいて、シミュレータ室３の容積は、完全にブレーキングのために供される。そのために、シミュレータ室内のストロークに依存する弁を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
電気油圧式ブレーキ装置（ＥＨＢ）用の本発明によるシミュレータの実施の形態を概略的に示す。
【符号の説明】
１                  操作ペダル
２                  シミュレータ
３                  シミュレータ室
４                  シミュレータピストン
５                  第１の弁
６                  第２の弁
７                  第１の管路
８                  第２の管路
９                  液体貯蔵容器
１０                圧力源
１１                ストロークセンサ
１２                圧力センサ
１３                制御ユニット
１４                分離弁
１５                液圧管路
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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2004528214.tif 000022
2004528214.tif 000023
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