CN103223937A - 电动助力装置 - Google Patents

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臼井拓也
安岛俊幸
岩城秀文
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Abstract

本发明提供一种以电动机为助力源在主缸产生制动液压的电动助力装置，其目的在于抑制振动和噪音的产生。基于行程传感器(36)检测到的制动踏板(13)的操作量，利用控制基板(40)控制电动机，经由带传动机构(15)和滚珠丝杠机构(16)推进推压部件(17)，并推压活塞(7)而使主缸(2)产生制动液压。通过把控制基板(40)配置在第一平面(P1)和与主缸(2)结合的结合面(193A)之间，能够使电动助力装置(1)的重心位置接近安装面(19B)，从而对悬臂支承在安装面(19B)上的电动助力装置(1)而言，因车辆振动而施加的力矩负载变小，因而能够抑制噪音和振动的产生。所述第一平面(P1)包含壳体(19)的向车体前围板(D)安装的安装面(19B)。

Description

电动助力装置
技术领域
本发明涉及一种电动助力装置，其设置在汽车等车辆的制动装置上并且使用电动机作为助力用驱动源。
背景技术
作为设置在汽车等车辆的制动装置上用来减轻制动踏板的操作力的助力装置，已知有使用电动机作为助力源的电动助力装置。例如专利文献1所记载的电动助力装置基于传感器检测出的制动踏板的操作量，利用控制器控制电动机的工作，推进主缸的活塞产生制动液压，把制动液压供给到各车轮的液压式制动器，产生所需要的制动力。
另外，在专利文献1记载的电动助力装置中，将控制器(ECU)的控制基板水平设置。
专利文献1：(日本)特开2009-202867号公报
然而，如上述专利文献1所记载，在将水平设置有控制基板的电动助力装置安装于车体侧的前围板等的情况下，控制基板的安装部仅在车体侧而成为悬臂支承，所以，由于车体的振动而产生较大的力矩负载，导致容易产生振动和噪音，从而需要牢固的结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易于抑制振动和噪音的产生的电动助力装置。
本发明为一种电动助力装置，其基于车辆的制动踏板的操作，利用控制机构控制电动机以推进主缸的活塞。该电动助力装置设置有所述电动机、把所述电动机的驱动力转换成所述活塞的推进力的转换机构以及所述控制机构，并且包括壳体，所述壳体在一端部具有与所述主缸结合的结合面，在另一端侧具有向所述车辆安装的安装面，其特征在于，所述控制机构由平板状的控制基板构成，该控制基板被配置成收纳在第一平面与第二平面之间，第一平面包含所述壳体的向所述车辆安装的所述安装面，第二平面包含与所述主缸结合的所述结合面。
利用本发明的电动助力装置能够抑制振动和噪音的产生。
附图说明
图1是第一实施方式的电动助力装置的纵向剖视图。
图2是图1所示电动助力装置的侧视图。
图3是图1所示电动助力装置的俯视图。
图4是图1所示电动助力装置的立体图。
图5是第二实施方式的电动助力装置的局部剖视图。
图6是第三实施方式的电动助力装置的局部剖视图。
附图标记说明
1电动助力装置；2主缸；7活塞；13制动踏板；14电动机；16滚珠丝杠机构(转换机构)；19壳体；19B安装面；40控制基板(控制机构)；193A结合面；P1第一平面；P2第二平面。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
本第一实施方式的电动助力装置用于汽车(车辆)的制动装置。图1表示在本实施方式的电动助力装置1上安装了主缸2和制动踏板13的状态。主缸2经由液压控制单元5与各车轮的液压制动器6连接。需要说明的是，也可以使电动助力装置1和主缸2构成一体而作为一个电动助力装置使用。
图2至图4仅表示电动助力装置1和主缸2。需要说明的是，在以下的说明中，“前方”“前侧”表示朝向安装有电动助力装置1的车辆的前方的方向，“后方”“后侧”表示朝向该车辆的后方的方向。
参照图1至图4，主缸2为串联双缸型，包括主、次两个液压口3，4。在液压口3，4上，经由具有双系统的液压回路的液压控制单元5，连接有分别设置于四个车轮的液压式制动器6。液压式制动器6可以是利用液压产生制动力的例如公知的盘式制动器或者鼓式制动器。需要说明的是，主缸2可以是单缸型。另外，液压式制动器6也可以仅用于两个前轮，而将后轮设为电动制动等。
在串联双缸型的主缸2中插入有串联配置的主、次一对活塞7(仅图示主活塞侧的突出端)。通过这些活塞7的前进，从两个液压口3，4供给相同的液压。当活塞7后退时，根据液压式制动器6的制动衬块的磨损等，从储液室8适当补充制动液。由此，万一双系统液压回路中的一个系统失效，也会向另一系统的液压回路供给液压，从而能够维持制动功能。
液压控制单元5包括作为液压源的电动泵和增压阀、减压阀等电磁控制阀。液压控制单元5对供给到各车轮的液压式制动器6的液压适当执行进行减压的减压模式或者进行保持的保持模式或者进行增压的增压模式，从而进行制动力分配控制、防抱死制动控制等各种控制。
电动助力装置1贯穿划分车辆的发动机舱和车厢的隔板即前围板D并固定在前围板上，其中将主缸2侧配置于发动机舱内而将其相反侧的输入杆10侧配置于车厢内。在作为输入部件的输入杆10上经由连接叉12连结制动踏板13。
电动助力装置1包括电动机14、滚珠丝杠机构16、推压部件17、行程模拟器18及控制基板40，其中电动机14用于驱动主缸2的活塞7；滚珠丝杠机构16是经由带传动机构15被电动机14驱动的进行旋转-直动转换的转换机构；推压部件17被滚珠丝杠机构16推进而推压活塞7；行程模拟器18是与输入杆10连结的反作用力产生机构；控制基板40是控制电动机14的控制机构。在本第一实施方式中，带传动机构15、滚珠丝杠机构16、推压部件17、行程模拟器18和控制基板40收纳于壳体19，电动机14配置于壳体19的外部。也可以如后述的第三实施方式那样，通过将电动机14的箱体与壳体19一体化，把电动机14收纳于壳体19的内部。
滚珠丝杠机构16、推压部件17和行程模拟器18在壳体19内被配置成同轴。在圆筒前部19A的前端部上结合有主缸2，从圆筒后部19C向后方延伸有输入杆10，所述圆筒前部19A向壳体19的前部突出，所述圆筒后部19C在形成于壳体19后部的平坦安装面19B上突出。
推压部件17与活塞7同轴地配置在活塞7的后方，由插入活塞7的圆筒状后端部推压活塞7的前部侧的小径杆部17A、后部侧的小径部17B以及配置在这两者之间的大径部17C一体地形成。
滚珠丝杠机构16为中空结构，包括圆筒状直动部件22、供直动部件22插入的圆筒状旋转部件23以及滚珠24(钢球)，其中滚珠24为在形成于直动部件22和旋转部件23之间的螺旋状螺纹槽中装填的多个滚动体。直动部件22在壳体19内被支承为沿轴向可移动并不能绕轴旋转。在直动部件22的轴向大致中央部位的内周面上形成有向内方突出设置的引导部28。旋转部件23在壳体19内被轴承27，27支承为可绕轴旋转且在轴向上不能移动。通过使旋转部件23旋转，滚珠24在螺纹槽内旋转，从而使直动部件22在轴向上移动。
在直动部件22的内部插入有推压部件17的小径部17B和大径部17C，大径部17C被支承为能够从直动部件22的引导部28起在前侧的内周面上滑动。另外，小径部17B能够沿着轴向在引导部28的内周面上滑动。推压部件17的大径部17C的后端环状面17C′与直动部件22的引导部28的前端环状面28A抵接。通过该抵接，直动部件22向主缸2侧前进并推压大径部17C的后端环状面17C′，从而推压部件17与直动部件22一起前进，使小径杆部17A推压主缸2的活塞7。另外，对于推压部件17而言，因为其大径部17C与直动部件22分开，所以能够以不伴随直动部件22移动的方式单独前进。作为压缩螺旋弹簧的回位弹簧29安装在壳体19的圆筒前部19A内的前端部与直动部件22前端设有的支承部件22A之间，总是向后方即壳体19的圆筒后部19C侧对直动部件22施力。
带传动机构15由一体固定在旋转部件23上的旋转部件侧皮带轮30、一体固定在电动机14的输出轴上的电机侧皮带轮(未图示)以及卷装在这两个皮带轮上的带31构成。需要说明的是，电动机14可以采用例如公知的DC电机或DC无刷电机或AC电机等。考虑到控制性、静音性、耐久性等，在本实施方式中采用了DC无刷电机。
旋转部件侧皮带轮30在旋转部件23的外周面上被固定于轴承27，27之间的位置。需要说明的是，在壳体19上设有用于安装电动机14的电机用法兰19D。电动机14配置在壳体19的侧部即主缸2和滚珠丝杠机构16的轴的周围上，并经由电机用法兰19D安装在壳体19上。电动机14的旋转驱动力经由带传动机构15传递给旋转部件23。
行程模拟器18配置在壳体19的圆筒后部19C内。行程模拟器18包括有底圆筒状的可动弹簧支承部33、法兰状的固定弹簧支承部37及作为压缩螺旋弹簧的反作用力弹簧34，其中可动弹簧支承部33沿轴向可滑动地插入圆筒后部19C内，固定弹簧支承部37插入圆筒后部19C内而位于圆筒后部19C的前端内周部，反作用弹簧34安装于固定弹簧支承部37与可动弹簧支承部33的环状底部33A之间。
可动弹簧支承部33由圆筒状杆支承部33B、圆筒状滑动筒部33C及杆支承部件35构成，其中杆支承部33B从环状底部33A的内周端起向前方延伸，滑动筒部33C从环状底部33A的外周端起向前方延伸且其外周面在圆筒后部19C的内周面上滑动，杆支承部件35嵌合固定在杆支承部33B的前端部上并与输入杆10的前端部连接。可动弹簧支承部33的杆支承部件35(即杆支承部33B)被配置成与推压部件17同轴，并且推压部件17的小径部17B的后端面与杆支承部件35的前端面彼此相对。通过使环状底部33A与止动部38抵接，可动弹簧支承部件33的后退位置被限制。而且，当可动弹簧支承部33位于图1所示的非制动位置(与止动部38抵接的最大程度地后退的位置)时，在推压部件17的小径部17B的后端面与可动弹簧支承部33的杆支承部件35的前端面之间形成规定间隙S。
在电动助力装置1中设有旋转变压器(未图示)和行程传感器36，其中旋转变压器用于检测电动机14的输出轴的旋转角，行程传感器36用于检测输入杆10的行程即制动踏板13的操作量。另外，可以适当设置用于检测主缸2的液压等状态量的各种传感器。基于包含检测电动机14的输出轴的旋转角的旋转变压器和行程传感器36在内的上述各种传感器的输出信号，利用作为控制器的控制基板40来对电动机14进行控制。
接着，更详细地说明壳体19。
壳体19由后部侧的后壳191、前部侧的前盖192以及从前盖192的中央部起向前方突出并形成圆筒前部19A的中间壳193构成。后壳191呈大致有底圆筒状，收纳带传动机构15和滚珠丝杠机构16，其底部194的后端面形成向前围板D安装的安装面19B，圆筒后部19C从底部194的中央部突出。
前盖192是与后壳191的开口部195结合的盖状部件，在其中央部具有与中间壳193结合的中央开口部196，在中央开口部196的侧部相邻地设有供电动机14结合的电机用法兰19D。前盖192在前部的上部一体形成有箱体部197，该箱体部197是收纳控制基板40的近似长方体并在前部具有开口。沿着箱体部197内的底部198安装有控制基板40。在箱体部197的开口部安装有盖199。在箱体部197的与电动机14侧相反侧的侧面部上安装有向控制基板40接线用的连接器41(参照图4)。
箱体部197的底部198和控制基板40在主缸2和滚珠丝杠机构16的轴的周围，沿着与壳体19、主缸2和滚珠丝杠机构16的轴向(以下称为轴向)垂直的平面，即沿着与壳体19的向前围板D安装的安装面19B平行的平面。由此，箱体部197的轴向尺寸变得足够小，且在壳体19的轴向上被配置于壳体19的向前围板D安装的安装面19B与结合面193A之间，其中结合面193A是形成在壳体19的中间壳193上的与主缸2结合的结合面。另外，箱体部197被配置在第一平面P1与第二平面P2之间，第一平面P1包含壳体19的安装面19B，第二平面P2包含形成在壳体19的中间壳193上的与主缸2结合的结合面193A。
控制基板40包括安装有功率半导体元件等的控制电路，经由连接器41输入电力、来自各种传感器的检测信号和控制信号，并把控制电流供给到电动机14。控制基板40紧贴在前盖192的箱体部197内的底部198，将由功率半导体元件等产生的热量传递到壳体19而散热。
中间壳193呈大致圆筒状，与前盖192的中央开口部196结合，并收纳推压部件17的小径杆部17A和回位弹簧29。中间壳193的前端部的结合面193A与主缸2结合，主活塞侧的活塞7的后部插入该中间壳193内。
需要说明的是，在本实施方式中，壳体19构成将后壳191、前盖192及中间壳193结合成一体的分割结构，箱体部197一体形成于前盖192。这些各部分可以通过合适的组合构成一体或者被分割，或者各部分还可以进一步被分割。
接着，说明电动助力装置1的工作。
在通常的制动中，当驾驶员操作制动踏板13时，行程传感器36检测其操作量，控制基板40根据制动踏板13的操作量，一边利用旋转电压器监视电动机14的旋转位置，一边控制电动机14的工作。电动机14经由带传动机构15驱动滚珠丝杠机构16，并克服回位弹簧29的弹簧力使直动部件22前进，推压部件17推压活塞7而使主缸2产生液压。该液压经由液压控制单元5被供给到各车轮的液压式制动器6从而使车辆产生制动力。此时，在推压部件17的小径部17B的后端面与可动弹簧支承部件33的杆支承部件35的前端面之间维持间隙S。而且，对应制动踏板13的操作量，在制动踏板13上施加由行程模拟器18的反作用力弹簧34的弹簧力产生的一定的反作用力，因而驾驶员能够通过调整制动踏板13的操作量产生所需要的制动力。
另外，控制基板40通过对应制动踏板13的操作量改变电动机14的控制量，能够执行再生协调控制。再生协调控制是指在混合动力汽车或电动车中，从主缸2的液压减去再生制动时的再生制动量而得到所需要的制动力，再生制动是在车辆减速时利用车轮的旋转驱动发电机，并将动能通过转换为电能而回收。在该情况下，推压部件17的小径部17B的后端面与可动弹簧支承部件33的杆支承部件35的前端面相互不抵接，从而也能维持不是一定量的间隙S。此时，即使主缸2的液压的变化量相当于再生制动的量，由于车辆的减速度对应制动踏板13的操作量，因而由行程模拟器18的反作用力弹簧34产生的制动踏板13的反作用力也不会给驾驶员带来不适感。
在上述实施方式中，因为收纳控制基板40的壳体19的箱体部197在壳体19的轴向上被配置于向前围板D安装的安装面19B和与主缸2结合的结合面193A之间，所以能够使电动助力装置1的重心位置接近安装面19B。其结果，对悬臂支承在安装面19B上的电动助力装置1而言，因车辆振动而作用于安装面19B的力矩负载变小，所以能抑制噪音和振动的产生。另外，电动助力装置1的共振频率相对于车辆的振动频率足够高，所以能够抑制由共振导致的振动和噪音的产生。通过使控制基板40紧贴壳体19的箱体部197的底部198，能够利用壳体19加大散热面积，从而能提高冷却效率。另外，由于收纳控制基板40的壳体19的箱体部197被配置在包含向前围板D安装的安装面19B的第一平面P1与包含与主缸2结合的结合面193A的第二平面P2之间，所以能够使电动助力装置1的重心位置接近安装面19B。其结果，对悬臂支承在安装面19B上的电动助力装置1而言，因车辆振动而作用于安装面19B的力矩负载变小，从而能够抑制噪音和振动的产生。另外，电动助力装置1的共振频率相对于车辆的振动频率足够高，所以能够抑制由共振导致的振动和噪音的产生。通过使控制基板40紧贴壳体19的箱体部197的底部198，能够利用壳体19加大散热面积，从而能够提高冷却效率。
在上述第一实施方式中，控制基板40收纳在一体形成于壳体19的箱体部197内。然而，如以下说明的第二实施方式那样，也可以将控制基板40安装于壳体19的外部。详细地说，在图5所示的第二实施方式中，在电动助力装置1′的前盖292上不设置第一实施方式的箱体部197，而安装与构成壳体19的前盖292分体形成的控制基板箱体200。
电动助力装置1′的控制基板箱体200由箱体框297和盖部299构成，其中箱体框299包围控制基板40，盖部299覆盖箱框体297的开口部。控制基板400沿着箱框体297的底部298安装。
如上所述，通过使控制基板箱体200与壳体19分体形成，即把控制基板40安装在壳体19的外部，能够分别进行向壳体19组装机械部件和向控制基板箱体200组装由电气部件构成的控制基板40，从而能够实现电动助力装置1′的制造效率的提高。
在本实施方式中，如图5所示，控制基板40在壳体19的轴向上也被配置于壳体19的向前围板D安装的安装面19B与形成在壳体19的中间壳193上的与主缸2结合的结合面193A之间。另外，控制基板40被配置在第一平面P1与第二平面P2之间，第一平面P1包含壳体19的向前围板D安装的安装面19B，第二平面P2包含形成在壳体19的中间壳193上的与主缸2结合的结合面193A。因此，能够起到与上述第一实施方式相同的作用效果。
在上述第一实施方式中，电动机14经由电机用法兰19D安装在壳体19的外部。然而，如以下说明的第三实施方式那样，也可以将电动机14收纳在壳体19内。详细地说，在图6所示的第三实施方式中，在电动助力装置1″的前盖392上不设置第一实施方式的电机用法兰19D，而把电动机314收纳在构成壳体19的前盖392内。
在电动助力装置1”的前盖392上形成有收纳电动机314的有底筒状电机箱体部301。电动机314为三相DC电机，被固定在电机箱体部301的内周面上，具有由多个线圈构成的定子302和配置在定子302内周的转子303。在定子302上设有把多个线圈接线到U、V、W各相上的环形母线306。转子303具有多个永磁体304和固定安装该永磁体304的旋转杆305，该多个永磁体304利用将电流依次供给到定子302各相的线圈所产生的电磁力而旋转。旋转杆305从前盖392的电机箱体部301的底部起延伸到后壳191，其两端被在电机箱体部301底部设置的轴承307和在后壳191上设置的轴承308支承。
在电机箱体部301的开口侧设有圆环状支承部件309，其通过被电机箱体部301和后壳191夹持而固定在壳体19上。在支承部件309上设有轴支承旋转杆305的轴承310和检测电动机314的输出轴即旋转杆305的旋转角的旋转电压器311。在旋转杆305的旋转电压器311与轴承308之间设置有电机用皮带轮312，其一体固定在电动机314的输出轴即旋转杆305上并与旋转杆305一起旋转。
如上所述，电动机314被收纳在前盖392内，即通过将电动机314收纳在壳体19内，能够把由于电动机314的驱动而产生的热量散发到体积较大的前盖392，从而实现电动助力装置1′的可靠性的提高。
控制基板40收纳在箱体部197或控制基板箱体200中。在本实施方式中，如图6所示，控制基板40在壳体19的轴向上也被配置于壳体19的向前围板D安装的安装面19B与形成在壳体19的中间壳193上的与主缸2结合的结合面193A之间。另外，控制基板40被配置在第一平面P1与第二平面P2之间，第一平面P1包含壳体19的向前围板D安装的安装面19B，第二平面P2包含形成在壳体19的中间壳193上的与主缸2结合的结合面193A。因此，能够实现与上述第一实施方式相同的作用效果。
需要说明的是，在上述各实施方式中，说明了主缸2的制动液压不直接传递给制动踏板13的所谓“线控制动”(brake by wire)型电动助力装置，但本发明不限于此，同样地也能应用到把主缸2的制动液压产生的反作用力的一部分反馈给制动踏板13的电动助力装置中。
另外，在上述各实施方式中，表示了第一平面P1与第二平面P2为平行的平面且控制基板40也被设置成与这两个平面平行的例子，但是也有向车体安装的安装面倾斜的车辆，或者即使将主缸2倾斜地设置，第一平面P1与第二平面P2也不平行的车辆。此时，只要把控制基板40在壳体19的轴向上配置于壳体19的向前围板D安装的安装面19B与壳体19的与主缸2结合的结合面193A之间，也可获得与上述实施方式相同的作用效果。另外，也可以在第一平面P1与第二平面P2之间，在转换机构的周围设置控制基板40。

Claims (9)

1.一种电动助力装置，基于车辆的制动踏板的操作，利用控制机构控制电动机以推进主缸的活塞，该电动助力装置设置有所述电动机、把所述电动机的驱动力转换成所述活塞的推进力的转换机构以及所述控制机构，并且包括壳体，所述壳体在一端部具有与所述主缸结合的结合面，在另一端侧具有向所述车辆安装的安装面，其特征在于，所述控制机构具有平板状的控制基板，该控制基板被配置成收纳在第一平面与第二平面之间，该第一平面包含所述壳体的向所述车辆安装的所述安装面，该第二平面包含与所述主缸结合的所述结合面。
2.根据权利要求1所述的电动助力装置，其特征在于，
所述控制基板被配置成与所述第一平面或第二平面平行。
3.根据权利要求1所述的电动助力装置，其特征在于，
所述电动机和所述控制基板被配置在所述主缸的轴的周围。
4.根据权利要求1所述的电动助力装置，其特征在于，
所述电动机与所述控制基板排列配置在所述主缸的轴的周围。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电动助力装置，其特征在于，
所述控制基板被收纳在所述壳体内。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电动助力装置，其特征在于，
所述控制基板被安装于所述壳体的外部。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的电动助力装置，其特征在于，
所述电动机被安装于所述壳体的外部。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的电动助力装置，其特征在于，
所述电动机被收纳在所述壳体内。
9.一种电动助力装置，基于车辆的制动踏板的操作，利用控制机构控制电动机以推进主缸的活塞，所述电动助力装置包括所述电动机、把所述电动机的驱动力转换成所述活塞的推进力的转换机构、所述控制机构以及壳体，所述壳体在一端部具有与所述主缸结合的结合面，在另一端侧具有向所述车辆安装的安装面，其特征在于，所述控制机构具有平板状的控制基板，该控制基板在所述壳体的轴向上配置于所述壳体的向所述车辆安装的所述安装面和与所述主缸结合的所述结合面之间。
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