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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Verstärker für die Verwendung in einem Bremsmechanismus
eines Automobils und insbesondere einen elektrischen Verstärker, der
ein elektrisches Stellglied als Verstärkungsquelle verwendet.
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Bisher
werden Vakuumbremsverstärker
gängigerweise
in Automobilbremsmechanismen verwendet. Solche Vakuumbremsverstärker verwenden
einen Unterdruck in einem Motoreinlassrohr, um eine Eingabe zu verstärken, um
eine verstärkte
Ausgabe zu erzeugen. In den letzten Jahren sind jedoch mit der Entwicklung
von Motoren mit einer verbesserten Brennstoffeffizienz, einem saubereren
Abgas etc. die Einlassrohre immer stärker so ausgestaltet worden, dass
sie einen relativ geringen Unterdruck haben. Um eine gewünschte Verstärkungsleistung
oder ein gewünschtes
Antwortverhalten eines solchen Vakuumbremsverstärkers sicherzustellen, muss
eine Maßnahme
getroffen werden, beispielsweise eine Größe des Vakuumbremsverstärkers zu
erhöhen,
einen Unterdruck durch die Verwendung eines Ejektors zu erhöhen oder
den Vakuumbremsverstärker
mit einer motorgetriebenen Vakuumpumpe auszustatten. Die Verwendung
solcher Maßnahmen
macht es aber schwieriger, den Vakuumbremsverstärker in einem Fahrzeug zu montieren,
und steigert außerdem
auch die Kosten.
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Aus
diesen Gründen
ist die Aufmerksamkeit auf elektrisch betätigte Bremsverstärker gerichtet worden,
die ein elektrisches Stellglied als Verstärkerquelle verwenden. Solche
elektrisch betätigten Bremsverstärker sind
beispielsweise in den Patentschriften 1 und 2 (japanische veröffentlichte
Patentschriften Nr. HEI 10-138909 und HEI 10-138910) offenbart. Diese elektrisch
betätigten
Bremsverstärker weisen
folgendes auf: einen Hauptkolben (ein Schaftelement), der dazu ausgestaltet
ist, sich als Antwort auf die Betätigung eines Bremspedals vorwärts und rückwärts zu bewegen;
einen Verstärkerkolben
(ein röhrenförmiges Element),
der um den Hauptkolben herum gepasst ist und relativ zu dem Hauptkolben beweglich
ist; und ein elektrisches Stellglied zum Bewegen des Verstärkerkolbens
vorwärts
und rückwärts. Der
Hauptkolben und der Verstärkerkolben funktionieren
als Kolben eines Masterzylinders, wobei die vorderen Enden des Hauptkolbens
und des Verstärkerkolbens
eine Druckkammer des Masterzylinders definieren, so dass ein hydraulischer
Bremsdruck in dem Masterzylinder erzeugt wird durch einen Eingabeschub,
der auf den Hauptkolben von dem Bremspedal aus übermittelt wird, und einen
Verstärkerschub,
der von dem elektrischen Stellglied aus auf den Verstärkerkolben übertragen
wird.
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In
den elektrisch betätigten
Verstärkern
der oben erwähnten
Druckschriften 1 und 2 wirkt daher ein Teil einer Reaktionskraft,
die sich aus einem hydraulischen Bremsdruck ergibt, der in der Druckkammer
des Masterzylinders erzeugt wird, auf den Hauptkolben (das Schaftelement)
ein, während
ein weiterer Teil der Reaktionskraft auf den Verstärkerkolben
(das röhrenförmige Element)
einwirkt. Wenn ein Versuch gemacht wird, einen Schub des Verstärkerkolbens
zu erhöhen
und dadurch einen hydraulischen Bremsdruck in dem Masterzylinder
zu erhöhen,
wirkt daher, um einen Bremsunterstützer zu aktivieren, der hydraulische
Bremsdruck als eine Reaktionskraft auf den Hauptkolben, um den Hauptkolben so
in Koordination mit dem Bremspedal rückwärts zu bewegen. In anderen
Worten muss, um eine gewünschte
Bremskraft zu erhalten, ein Eingabeschub (eine Pedaltrittkraft)
erhöht
werden, um zu verhindern, dass sich der Hauptkolben rückwärts bewegt. Als
Ergebnis wird ein Verstärkerverhältnis für den Eingabeschub
nicht erhöht.
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das oben erwähnte Problem
gemacht worden, das mit den herkömmlichen
Bremsverstärkern
im Zusammenhang steht. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es,
einen elektrisch betätigten
Verstärker
zu schaffen, der ein gewünschtes
Verstärkungsverhältnis für einen
gegebenen Eingabeschub erzielen kann, wenn ein elektrisches Stellglied
als eine Verstärkerquelle aktiviert
wird, um dadurch die Bedienbarkeit des Bremspedals zu verbessern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Um
das oben beschriebene Problem zu lösen, beinhaltet der elektrisch
betätigte
Bremsverstärker
der vorliegenden Erfindung folgendes: ein erstes Element, das dazu
ausgestaltet ist, sich in Übereinstimmung
mit der Arbeitsweise eines Bremspedals vorwärts und rückwärts zu bewegen; ein zweites
Element, das so vorgesehen ist, dass es sich relativ zum ersten
Element bewegen kann; und ein elektrisches Stellglied zum Bewegen
des zweiten Elements vorwärts
und rückwärts, wobei
ein hydraulischer Bremsdruck in einem Masterzylinder erzeugt wird
durch einen Antriebsschub, der auf das erste Element mittels des
Bremspedals aufgebracht wird, und einen Verstärkerschub, der auf das zweite
Element mittels des elektrischen Stellglieds aufgebracht wird, so
dass ein Teil einer Reaktionskraft, die sich aus dem hydraulischen
Bremsdruck ergibt, auf das erste Element übertragen wird, während ein
anderer Teil der Reaktionskraft auf das zweite Element übertragen
wird, wobei der elektrisch betätigte
Bremsverstärker
folgendes aufweist: Zwingmittel, die zwischen dem ersten und dem
zweiten Element vorgesehen sind, wobei, wenn das erste und das zweite
Element relativ zueinander in zumindest einer Richtung ausgelenkt werden,
eine Zwingkraft des Zwingmittels gegen das erste Element in einer
Richtung, in welcher das zweite Element relativ zum ersten Element
ausgelenkt wird, größer wird
als in einem Zustand vor der relativen Auslenkung zwischen dem ersten
und dem zweiten Element.
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Als
eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein elektrisch betätigter Bremsverstärker folgendes:
ein Schaftelement, das dazu ausgestaltet ist, sich vorwärts und
rückwärts in Übereinstimmung
mit der Betätigung
eines Bremspedals zu bewegen; ein röhrenförmiges Element, das so vorgesehen
ist, dass es sich relativ zum Schaftelement bewegen kann; und ein
elektrisches Stellglied zum Bewegen des röhrenförmigen Elements vorwärts und
rückwärts, bei
welchem das Schaftelement und das röhrenförmige Element als Kolben eines
Masterzylinders dienen; vordere Spitzenbereiche des Schaftelements
und des röhrenförmigen Elements
so vorgesehen sind, dass sie zu einer Druckkammer des Masterzylinders
hinweisen, so dass ein hydraulischer Bremsdruck in dem Masterzylinder
erzeugt wird durch einen Antriebsschub, der auf das Schaftelement
mittels des Bremspedals aufgebracht wird, und einen Verstärkerschub,
der auf das röhrenförmige Element
mittels des elektrischen Stellglieds aufgebracht wird, wobei der
elektrisch betätigte
Bremsverstärker
folgendes aufweist: Zwingmittel, um das Schaftelement und das röhrenförmige Element
in einer neutralen Position der relativen Auslenkung zu halten,
wenn die Bremsen nicht betätigt sind;
und ein Mittel zum Erfassen eines Betrags der relativen Auslenkung
zwischen dem Schaftelement und dem röhrenförmigen Element, wobei das elektrische
Stellglied gesteuert wird auf der Grundlage eines Erfassungssignals,
das von diesem Mittel zur Erfassung der Auslenkung ausgegeben wird,
um so den Betrag der relativen Auslenkung auf einen vorbestimmten
Wert einzustellen.
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Mit
Bezug auf die oben beschriebene Struktur des elektrisch betätigten Bremsverstärkers nimmt,
wenn das zweite Element oder das röhrenförmige Element relativ verschoben
wird mittels des elektrischen Stellglieds als Verstärkerquelle
in einer Richtung, um ein Beispiel zu nennen, in welcher der hydraulische
Bremsdruck zunimmt, eine Zwingkraft des Zwingmittels, die auf das
erste Element oder das Schaftelement einwirkt, das sich in Koordination
mit der Betätigung
des Bremspedals bewegt, in der gleichen Richtung zu. Diese Zwingkraft
versetzt demzufolge die Reaktionskraft, die sich auf dem hydraulischen
Bremsdruck ergibt, auf das erste Element oder das Schaftelement.
Als Ergebnis kann ein gewünschtes
Verstärkungsverhältnis für einen
gegebenen Eingabeschub erzielt werden.
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Der
elektrisch betätigte
Bremsverstärker
der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Zwingmittel, das sich
zwischen dem ersten Element oder dem Schaftelement und dem zweiten
Element oder dem röhrenförmigen Element
befindet. Durch Einstellen des Betrags der relativen Verschiebung
zwischen dem ersten Element oder Schaftelement und dem zweiten Element
oder röhrenförmigen Element
auf einen geeigneten Wert kann demzufolge ein Verstärkungsverhältnis erhöht oder
vermindert werden. Als Ergebnis kann, wenn das elektrische Stellglied
als Verstärkungsquelle
betätigt
wird, ein gewünschtes Verstärkungsverhältnis für den Eingabeschub
erzielt werden, um eine gewünschte
Bedienbarkeit eines Bremspedals sicherzustellen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Merkmals eines elektrisch
betätigten Bremsverstärkers gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine schematische Ansicht einer Struktur eines Fahrzeugbremsmechanismus
einschließlich
des elektrisch betätigten
Bremsverstärkers
der ersten Ausführungsform.
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3 ist
eine Ansicht, auf die Bezug zu nehmen ist beim Beschreiben eines
Druckgleichgewichts in dem elektrisch betätigten Bremsverstärker der
ersten Ausführungsform.
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4 ist
eine Querschnittsansicht eines ersten modifizierten Beispiels des
elektrisch betätigten Bremsverstärkers der
ersten Ausführungsform.
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5 ist
eine Querschnittsansicht eines zweiten modifizierten Beispiels des
elektrisch betätigten
Bremsverstärkers
der ersten Ausführungsform.
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6 ist
eine Querschnittsansicht einer gesamten Struktur eines elektrisch
betätigten
Bremsverstärkers
gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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7 ist
eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Merkmals des elektrisch
betätigten Bremsverstärkers der
zweiten Ausführungsform.
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8 ist
eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Merkmals eines elektrisch
betätigten Bremsverstärkers gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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9(A), (B) und (C) zeigen eine Struktur eines Potentiometers,
das in dem elektrisch betätigten Bremsverstärkers der
dritten Ausführungsform
verwendet wird.
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9(A) ist eine Draufsicht eines Substrats des Potentiometers. 9(B) ist eine Längsschnittansicht einer gesamten
Ausgestaltung des Potentiometers. 9(C) ist
eine Querschnittsansicht der gesamten Ausgestaltung des Potentiometers.
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10 ist
eine Schnittansicht eines wesentlichen Merkmals eines elektrisch
betätigten
Bremsverstärkers
gemäß einer
vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
besten Arten und Weisen zum Ausführen der
vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben.
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Die 1 und 2 zeigen
einen elektrisch betätigten
Bremsverstärker
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Der elektrisch betätigte Bremsverstärker 1 weist
folgendes auf: eine Kolbenanordnung 20 (wird später beschrieben),
die als ein primärer
Kolben eines Tandem-Masterzylinders 2 verwendet wird; und
ein elektrisches Stellglied 40 (wird ebenfalls später beschrieben)
zum Aufbringen eines Schubs (eines Verstärkerschubs) auf einen Verstärkerkolben 21 (ein
röhrenförmiges Element
oder ein zweites Element), der eine Komponente der Kolbenanordnung 20 ist,
wobei die Kolbenanordnung 20 und das elektrische Stellglied 40 sich innerhalb
und außerhalb
eines Gehäuses 4 (eines Stützelements)
befinden, das an einer Wand 3 eines Fahrzeugraums gesichert
ist. Das Gehäuse 4 weist, wie
es am besten in 1 zu sehen ist, folgendes auf:
einen Gehäusekörper 5,
dessen hinterer Bereich in den Fahrzeugraum eingebracht ist; und
eine Deckelplatte 6 zum Bedecken einer vorderen Öffnung des
Gehäusekörpers 5.
Der Tandem-Masterzylinder 2 und
ein elektrischer Motor 41, der eine Komponente des elektrischen
Stellglieds 40 ist, sind an einer vorderen Oberfläche der
Deckelplatte 6 vorgesehen. Eine Öffnung des Gehäusekörpers 5,
die zu dem Fahrzeugraum hinweist, ist mit einem Dämpfer 7 versehen,
der verhindert, dass ein Geräusch
des elektrisch betätigten
Bremsverstärkers 1 in
den Fahrzeugraum eindringt, und der auch verhindert, dass Staub in
dem Fahrzeugraum in den elektrisch betätigten Bremsverstärker 1 eindringt,
wobei der Dämpfer 7 ausgebildet
ist durch Stapeln eines Filzmaterials und eines elastischen Materials.
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Wie
es schematisch in 2 dargestellt ist, weist der
Tandem-Masterzylinder 2 einen Zylinderkörper 10 mit einem
geschlossenen Ende und ein Reservoir 11 auf. Auf einer
entfernten Seite von einem offenen Ende des Zylinderkörpers 10 befindet sich
ein sekundärer
Kolben 12, der tandemartig mit der Kolbenanordnung 20 funktioniert,
die als ein Primärkolben
dient, wobei der Sekundärkolben 12 in dem
Zylinderkörper 10 gleitbar
ist. In dem Zylinderkörper 10 sind
zwei Druckkammern 13 und 14 definiert durch die
Kolbenanordnung 20 und den Sekundärkolben 12. Daher
wird, wenn sich die Kolben 20 und 12 vorwärts bewegen,
in den Druckkammern 13 und 14 eingeschlossenes
Bremsfluid auf entsprechende Radzylinder des Bremssystems übertragen, um
darauf einen Druck auszuüben.
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Der
Zylinderkörper 10 hat
Ablassöffnungen 15,
die in einer Wand des Zylinderkörpers 10 ausgebildet
sind, wobei diese Ablassöffnungen 15 zwischen
den Druckkammern 13 und 14 und dem Reservoir 11 kommunizieren.
Jede dieser Ablassöffnungen 15 ist
außerdem
zwischen zwei Dichtungselementen 16 vorgesehen, die an
einer inneren Oberfläche
des Zylinderkörpers 10 vorgesehen
sind. Wenn die Kolben 20 und 12 vorwärts bewegt
werden, werden die Druckkammern 13 und 14 verschlossen
hin zu den Ablassöffnungen 15 mittels
der Kolben 20 und 12, so dass die Außenumfangsoberflächen der
Kolben 20 und 12 Gleitkontakt mit den entsprechenden Paaren
von Dichtungselementen 16 machen. Es sollte berücksichtigt werden,
dass die Druckkammern 13 und 14 jeweils eine Rückstellfeder 17 haben,
um die Kolbenanordnung 20, die als ein Primärkolben
dient, sowie den Sekundärkolben 12 zurück zu zwingen.
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Die
Kolbenanordnung 20, die eine Komponente des elektrisch
betätigten
Bremsverstärkers 1 ist,
hat eine Struktur, in welcher ein Antriebskolben 22 (ein
Schaftelement oder ein erstes Element) in einem Inneren des Verstärkerkolbens 21 vorgesehen
ist, so dass der Antriebskolben 22 sich relativ zu dem
Verstärkerkolben 21 bewegen
kann. Der Antriebskolben 22 hat einen Bereich 22a mit
vergrößertem Durchmesser,
der an einem hinteren Ende des Kolbens ausgebildet ist, wobei dieser
Bereich 22a mit dem vergrößerten Durchmesser mit einer
Eingabestange 9 verbunden ist, die sich von einem Bremspedal 8 aus
erstreckt (siehe 2), so dass der Antriebskolben 22 durch
die Betätigung
des Bremspedals 8 vorwärts
und rückwärts bewegt
wird (Pedalbetätigung). In
dieser Ausführungsform
ist ein vorderes Ende der Eingabestange 9 in einen sphärischen
Ausnehmungsbereich 22b eingepasst, der in dem Bereich 22a mit
dem vergrößerten Durchmesser
ausgebildet ist, um dadurch eine Schwenkbewegung einer Eingabestange 9 zu
ermöglichen.
In dieser Ausführungsform
weist der Verstärkerkolben 21,
der ein Bestandteil der Kolbenanordnung 20 ist, folgendes
auf: einen Kolbenkörper 23 mit
einem schalenartigen Bereich 23a, der in einem vorderen
Endbereich des Kolbens ausgebildet ist, wobei der schalenförmige Bereich 23a in
die Druckkammer 13 (eine Primärkammer) des Masterzylinders 2 eingebracht
ist; und ein Stopperelement 24, das in einen hinteren Endbereich
des Kolbenkörpers 23 über einen
Betätigungshebel 42, der
später
noch beschrieben wird, pressgepasst ist. Außendurchmesser des Kolbenkörpers 23 und
des Stopperelements 24 sind so gewählt, dass Außenumfangsoberflächen des
Kolbenkörpers 23 und
des Stopperelements 24 auf einer Höhe liegen, und so, dass der
Kolbenkörper 23 und
das Stopperelement 24 integral und gleitend in einem Zylinderbereich 25 geführt werden
können,
der in dem Gehäuse 4 ausgebildet
ist. Der schalenförmige
Bereich 23a des Kolbenkörpers 23 hat
mehrere Durchgangsöffnungen 26,
die in einem vorderen Endbereich dieses Bereichs 23a gebildet
sind, wobei diese Durchgangsöffnungen 26 mit
den Ablassöffnungen 15 des
Masterzylinders 2 kommunizieren können.
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Andererseits
wird der Antriebskolben 22 gleitend an einer zylindrischen
inneren Oberfläche
des Stopperelements 24 und einer Durchgangsöffnung 23b,
die in einem Bodenbereich des schalenförmigen Bereichs 23a des
Kolbenkörpers 23 ausgebildet
ist, welcher eine Komponente des Verstärkerkolbens 21 ist,
geführt,
so dass ein vorderes Ende des Antriebskolbens 22 stets
in ein Inneres des schalenförmigen Bereichs 23a hervorsteht,
der einen Teil der Druckkammer 13 bildet. Ein Raum zwischen
dem Antriebskolben 22 und dem Verstärkerkolben 21 ist
mittels eines Gummidichtungselements 27 abgedichtet, das
in dem Bodenbereich des schalenförmigen
Bereichs 23a vorgesehen ist, während ein Raum zwischen dem
Masterzylinder 2 und dem Verstärkerkolben 21 mittels
eines der Dichtungselemente 16 abgedichtet ist, die sich
auf einer Außenseite
(auf der rechten Seite in 1) der Ablassöffnung 15 befinden.
Dies verhindert, dass Bremsfluid aus dem Masterzylinder 2 über die
Druckkammer 13 ausläuft.
Für das
Dichtungselement 27 zum Abdichten des Raums zwischen dem
Antriebskolben 22 und dem Verstärkerkolben 21 kann
ein Material mit exzellenten Gleiteigenschaften wie beispielsweise
Polytetrafluorethylen statt Gummi verwendet werden.
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Der
Antriebskolben 22 hat einen Stift 28, der in einen
hinteren Endbereich des Kolbens pressgepasst ist, so dass der Antriebskolben 22 und
der Stift 28 sich rechtwinklig zueinander befinden. Jedes Ende
des Stifts 28 erstreckt sich nach jenseits einer jeweiligen Öffnung eines
axialen Langlochs 29, das durch das Stopperelement 24 hindurch
vorgesehen ist, welches Element eine Komponente des Verstärkerkolbens 21 ist.
Außerdem
erstreckt sich ein Ende des Stifts 28 in einen Schlitz 30 hinein,
der in einer axialen Richtung in einem Zylinderbereich 25 des Gehäuses 4 ausgebildet
ist, während
das andere Ende des Stifts 28 sich zu einer Position erstreckt,
wo das andere Ende des Stifts 28 durch eine gestufte Oberfläche 31 an
dem Inneren des Gehäuses 4 behindert
ist. Der Stift 28 funktioniert als Drehstopper zum Steuern:
einer Relativdrehung zwischen dem Antriebskolben 22 und
dem Verstärkerkolben 21;
und einer Drehung der Kolbenanordnung 20 in dem Gehäuse 4.
Außerdem
können
sich der Verstärkerkolben 21 und
der Antriebskolben 22 relativ zueinander innerhalb eines
Bereichs bewegen, in welchen der Stift 28 sich in dem Langloch 29 bewegen
kann. Daher funktioniert der Stift 28 ebenfalls als ein
Stopper zum Definieren eines Bereichs der relativen Bewegung zwischen
dem Antriebskolben 22 und dem Verstärkerkolben 21. Außerdem funktioniert
der Stift 28 auch als ein Stopper zum Definieren eines
hinteren Endes, bis zu welchem sich der Antriebskolben 22 zurückziehen
kann, da der Antriebskolben 22 sich hin zu einem hinteren
Ende zurückziehen
kann, wo der Stift 28 gegen die gestufte Oberfläche 31 des
Gehäuses 4 anschlägt.
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Auf
diese Art und Weise definieren der Antriebskolben 22 und
der Verstärkerkolben 21 einen ringförmigen Raum 32,
in welchem zwei Federn (Zwingmittel) 34 (34A, 34B)
vorgesehen sind, so dass die Federn 34 haben: erste Enden,
die an einem Federaufnahmebereich 33 angebracht, der an
dem Antriebskolben 22 vorgesehen ist; und die anderen Enden,
die an dem Kolbenkörper 23 bzw.
dem Stopperelement 24 angebracht sind, welche Komponenten
des Verstärkerkolbens 21 sind.
Die Federn 34 sind Kompressionsschraubenfedern, die eine
eingestellte Belastung haben und dazu dienen, den Antriebskolben 22 und
den Verstärkerkolben 21 an
einer neutralen Position der relativen Bewegung zu halten, wenn
die Bremsen nicht betätigt
werden. Wie es in 1 dargestellt ist, ist in dieser
neutralen Position der Stift 28, der an dem Antriebskolben 22 fixiert
ist, an einer Zwischenposition in dem Langloch 29 des Verstärkerkolbens 21 positioniert.
Wenn die Bremsen nicht betätigt
sind, befinden sich der Antriebskolben 22 an dem hinteren
Ende, wo er den Stift 28 in Kontakt mit der gestuften Oberfläche 31 des
Gehäuses 4 bringt.
In diesem Zustand ist der Verstärkerkolben 21 so
positioniert, dass die Durchgangsöffnungen 26, die in
dem schalenförmigen
Bereich 23a des Verstärkerkolbens 21 ausgebildet
sind, mit der Ablassöffnung 15 des
Masterzylinders 2 kommunizieren.
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Der
elektrische Motor 41, der eine Komponente des elektrischen
Stellglieds 40 ist, ist in die Deckelplatte 6 des
Gehäuses 4 eingepasst,
welche an einer unteren Seite des Masterzylinders 2 vorgesehen
ist, so dass eine Abtriebswelle 41a des elektrischen Motors 41 sich
parallel mit der Kolbenanordnung 20 erstreckt. An der Abtriebswelle 41a des
elektrischen Motors 41 ist ein Gewindebereich 43 ausgebildet.
Dieser Gewindebereich 43 ist in eine Gewindeöffnung 44 hineingeschraubt,
welche in einem Ende des Hebels 42 ausgebildet ist, dessen
anderes Ende mit dem Verstärkerkolben 21 verbunden
ist. Dieser Gewindeeingriff zwischen dem Gewindebereich 43 und
der Gewindeöffnung 44 ermöglicht es, die
Drehung des elektrischen Motors 41 in eine lineare Bewegung
des Hebels 42 zu übersetzen.
Auf diese Art und Weise bewegt sich der Hebel 42 in einer translatorischen
Bewegung (linearen Bewegung) innerhalb des Gehäuses 4. Die lineare
Bewegung des Hebels 42 verursacht eine Relativbewegung
des Verstärkerkolbens 21 zu
dem Antriebskolben 22. Daher wird ein Schub (ein Verstärkerschub)
auf den Verstärkerkolben 21 gemäß einer
Ausgabe des elektrischen Motors 41 aufgebracht. Es sollte
berücksichtigt
werden, dass ein geringer Zwischenraum in einem Verbindungsbereich
zwischen dem Verstärkerkolben 21 und
dem Hebel 42 vorgesehen ist, um so ein Moment aufgrund
des Verstärkerschubs
zu verhindern.
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Ein
Potentiometer 45 (ein Mittel zur Erfassung einer Verschiebung)
ist an einem Zwischenbereich des Hebels 42 vorgesehen.
Das Potentiometer 45 weist folgendes auf: einen Körperbereich 46 mit einem
eingebauten Widerstandselement; und eine Welle 47, die
sich von dem Körperbereich 46 in
Richtung des Fahrzeugraums parallel mit der Kolbenanordnung 20 erstreckt,
welche Welle 47 eine Spitze hat, die gegen den Stift 28 anstößt, welcher
an dem Antriebskolben 22 fixiert ist. Das Potentiometer 45 dient
dazu, einen Betrag der relativen Verschiebung oder Auslenkung zwischen
dem Antriebskolben 22 und dem Verstärkerkolben 21 zu erfassen.
Erfassungssignale von dem Potentiometer 45 werden an eine
Steuerung 48 (siehe 2) zum Steuern
des elektrischen Motors 41 übertragen.
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Es
wird nun die Arbeitsweise des elektrisch betätigten Bremsverstärkers 1 mit
der oben erwähnten
Struktur beschrieben.
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In
dem elektrisch betätigten
Bremsverstärker 1 wird
ein hydraulischer Bremsdruck in dem Masterzylinder 2 so
lange nicht erzeugt, bis sich der Verstärkerkolben 21 zu einem
Punkt vorwärts
bewegt, wo die Durchgangsöffnungen 26,
die in dem vorderen Endbereich des Verstärkerkolbens 21 ausgebildet sind,
an dem inneren Dichtungselement 16 des Masterzylinders 2 vorbei
getreten sind, d.h. bis die Ablassöffnung 15 verschlossen
ist. Daher bewirkt diese Stufe des Betriebs einen nicht effektiven
Hub. In dieser Ausführungsform
dieser nicht effektive Hub eliminiert werden durch Betätigen des
elektrischen Motors als Antwort auf eine Art von externem Signal
(beispielsweise als Antwort auf ein Berührungssignal von dem Bremspedal 8 oder
ein Signal zum Bemerken einer Verschmälerung eines Abstands zwischen
Fahrzeugen, und zwar von einem Sensor zum Erfassen einer Distanz
zwischen Fahrzeugen), um dadurch den Verstärkerkolben 21 bis
zu einem Punkt bereits vorwärts
zu bewegen, wo die Durchgangsöffnungen 26 des
Verstärkerkolbens 21 an
dem inneren Dichtungselement 16 vorbei getreten sind. In
der Zwischenzeit wird der Antriebskolben 22 ebenfalls mittels
der Federn 34 vorwärtsbewegt;
so werden der Verstärkerkolben 21 und
der Antriebskolben 22 an der neutralen Position (Bezugsposition
der Relativbewegung gehalten.
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Nachdem
die Ablassöffnung 15 verschlossen
worden ist, bewegt sich der Antriebskolben 22 vorwärts gemäß dem Treten
auf das Bremspedal 8, wodurch ein hydraulischer Bremsdruck
in dem Masterzylinder 2 gemäß einem Grad des Schubs (Eingabeschubs)
erzeugt wird, der über
die Eingabestange 9 auf den Antriebskolben 22 aufgebracht
wird. Auf diese Art und Weise wird eine relative Verschiebung erzeugt
zwischen dem Antriebskolben 22 und dem Verstärkerkolben 21.
Auf der Grundlage eines Erfassungssignals von dem Potentiometer 45,
das die relative Verschiebung erfasst hat, beginnt das elektrische
Stellglied 40 seine Arbeit, um den Verstärkerkolben 21 vorwärts zu bewegen,
wodurch ein hydraulischer Bremsdruck in dem Masterzylinder 2 gemäß einem
Grad des Verstärkerschubs
erzeugt wird, welchen das elektrische Stellglied 40 auf
den Verstärkerkolben 21 aufbringt.
In anderen Worten wird eine Pedaltrittkraft verstärkt, um
einen erhöhten
Schub zu erzeugen, welcher seinerseits auf die Kolbenanordnung 20 einwirkt.
Daher wird ein großer
hydraulischer Bremsdruck in dem Masterzylinder 2 erzeugt.
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In
der ersten Ausführungsform
wird der oben erwähnte
Eingabeschub auf der Grundlage einer im Folgenden ausgeführten Gleichung
(2) berechnet, welche abgeleitet wird durch Modifizieren einer Druckgleichgewichts-Gleichung
(1), die ebenfalls unten aufgeführt
ist. Auf der Grundlage dieses berechneten Eingabeschubs wird die
Drehung des elektrischen Motors 41 des elektrischen Stellglieds 40 gesteuert.
Wie es in 3 ebenfalls dargestellt ist,
bezeichnen die Parameter Pb, Fi, Fb, Ai, Ab, K und ΔX, die in
der Druckgleichgewichts-Gleichung (1) verwendet werden, einen hydraulischen
Bremsdruck in der Druckkammer (Primärkammer) 13 des Masterzylinders 2,
einen Eingabeschub, einen Verstärkerschub,
einen Druckaufnahmeflächenbereich
des Antriebskolbens 22, einen Druckaufnahmeflächenbereich
des Verstärkerkolbens 21,
eine Federkonstante der Federn 34 (34A, 34B)
sowie einen Betrag der relativen Verschiebung zwischen dem Antriebskolben 22 und
dem Verstärkerkolben 21.
Der Betrag der relativen Verschiebung ΔX ist definiert als ΔX = Xi – Xb, wobei
Xi eine Verschiebung des Antriebskolbens 22 bezeichnet
und Xb eine Verschiebung des Verstärkerkolbens 21. Daher
ist der Wert von ΔX
gleich 0 in der neutralen Position der relativen Bewegung, hat ein
positives Vorzeichen in einer Richtung, in welcher sich der Antriebskolben 22 relativ
zu dem Verstärkerkolben 21 vorwärts bewegt,
und hat ein negatives Vorzeichen in der entgegengesetzten Richtung.
Es sollte hier berücksichtigt
werden, dass ein Gleitwiderstand der Dichtung in der Druckgleichgewichts-Gleichung
(1) vernachlässigt
wird. In der Druckgleichgewichts-Gleichung (1) kann der Verstärkerschub
Fb aus einem Wert eines Stroms, der durch den elektrischen Motor 41 hindurchläuft, geschätzt werden.
Daher kann, wenn der Betrag der relativen Auslenkung ΔX auf einen
geeigneten Wert in der unten stehenden Gleichung (2) gesetzt wird,
der Eingabeschub Fi berechnet werden. Pb = (Fi – K × ΔX)/Ai = (Fb
+ K × ΔX)/Ab (1) Fi = (Fb + K × ΔX) × Ai/Ab
+ K × ΔX (2)
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Andererseits
ist ein Verstärkerverhältnis α in der Gleichung
(3) unten definiert. Daher kann, wenn Pb aus der Druckgleichgewichts-Gleichung
(1) in die Gleichung (3) eingesetzt wird, das Verstärkerverhältnis α als eine
Gleichung (4) repräsentiert
werden, die unten aufgeführt
ist. In diesem Fall wird, wenn die Drehung des elektrischen Motors 41 gesteuert
wird (rückführgesteuert
wird) auf der eines Ergebnisses der Erfassung mittels des Potentiometers 45,
so dass der Betrag der relativen Auslenkung ΔX gleich 0 wird, das Verstärkerverhältnis α gleich Ab/Ai
+ 1. Als Ergebnis kann das Verstärkerverhältnis α eindeutig
definiert werden durch ein Flächenbereichsverhältnis des Druckaufnahmeflächenbereichs
Ab des Verstärkerkolbens 21 zu
dem Druckaufnahmeflächenbereich
Ai des Antriebskolbens 22, genau wie bei einem Vakuumbremsverstärker. Andererseits
wird das Verstärkerverhältnis α mit einem
Faktor (1 – K × ΔX/Fi) multipliziert,
wenn die Federkonstante K der Federn 34 auf einen geringfügig größeren Wert
festgesetzt wird, und der Betrag der relativen Auslenkung ΔX wird auf
einen bestimmten negativen Wert festgelegt, um so die Drehung des
elektrischen Motors 41 zu steuern, so dass der Betrag der
relativen Auslenkung ΔX
den oben erwähnten
sicheren negativen Wert erreicht. Auf diese Art und Weise kann das
elektrische Stellglied 40 als Verstärkerquelle dienen. Als Ergebnis
kann die Pedaltrittkraft signifikant vermindert werden. In diesem
Fall kann aus der Definition ΔX
= Xi – Xb
die Verschiebung Xi des Antriebskolbens 22 ungefähr um Betrag
von ΔX vermindert
werden. Daher kann ein Pedalhub um einen entsprechenden Betrag vermindert
werden. Wenn dagegen versucht würde, eine
Verstärkerquelle
zu erzeugen durch Verschieben des Verstärkerkolbens 21 relativ
zu dem Antriebskolben 22, würde eine Reaktionskraft des
hydraulischen Bremsdrucks, welche von der Druckkammer 13 des
Masterzylinders 2 auf den Antriebskolben 22 übertragen
wird, zunehmen und als Hindernis gegen die Verminderung der Pedaltrittkraft wirken.
In dieser Ausführungsform
nimmt aber eine Zwingkraft der Federn 34 gemäß dem Betrag
der relativen Auslenkung des Verstärkerkolbens 21 zu.
Daher wird die oben erwähnte
Reaktionskraft um diese Zwingkraft versetzt. Auf diese Art und Weise
kann das Verstärkerverhältnis für die Pedaltrittkraft
(die Eingabe) ausreichend erhöht
werden. α = Pb × (Ab +
Ai)/Fi (3) α = (1 – K × ΔX/Fi) × (Ab/Ai + 1) (4)
-
Wie
oben beschrieben, kann in dem elektrisch betätigten Bremsverstärker 1 ein
gewünschtes Verstärkungsverhältnis erzielt
werden durch Steuern des elektrischen Stellglieds 40 so,
dass der Betrag der relativen Auslenkung zwischen dem Verstärkerkolben 21 und
dem Antriebskolben 22 gleich einem vorbestimmten Wert wird,
und zwar auf der Grundlage eines Eingabeschubs, der mittels einer
Berechnung abgeleitet wird unter Verwendung der Druckgleichgewichts-Gleichung.
Dies eliminiert die Notwendigkeit für einen kostenintensiven Pedalkraftsensor,
der gemäß dem Stand
der Technik erforderlich ist. Demzufolge können die Kosten vermindert
werden. Durch Setzen des Betrags der relativen Auslenkung auf einen
geeigneten negativen Wert ist es außerdem möglich, ein Verstärkerverhältnis zu
erzielen, das größer ist
als eines, das mittels des Flächenbereichsverhältnisses
zwischen den Druckaufnahmeflächenbereichen
des Verstärkerkolbens 21 und
des Antriebskolbens 22 bestimmt wird. Dies ermöglicht eine
signifikante Verminderung der Pedalkraft.
-
Andererseits
ist es auch möglich,
ein Verstärkerverhältnis zu
erzielen, das kleiner ist als dasjenige, das durch das Flächenbereichsverhältnis zwischen
den Druckaufnahmeflächenbereichen
des Verstärkerkolbens 21 und
des Antriebskolbens 22 bestimmt wird, und zwar indem der
Betrag der relativen Auslenkung auf einen geeigneten positiven Wert festgelegt
wird. Eine gewünschte
Bremskraft kann daher erzielt werden, indem der Betrag der relativen Auslenkung
auf einen geeigneten positiven oder negativen Wert festgelegt wird,
um so das Verstärkerverhältnis zu
vermindern oder zu steigern.
-
In
der oben beschriebenen Ausführungsform sind
die Federn 34 (die Zwingmittel) zwischen dem Antriebskolben 22 (dem
Schaftelement) und dem Verstärkerkolben 21 (dem
röhrenförmigen Element) vorgesehen.
So kann ein Abmaß in
Längsrichtung vermindert
werden. Mit der Verwendung eines kostengünstigen Potentiometers 45 als
Mittel zur Erfassung der Auslenkung können außerdem die Kosten vermindert
werden verglichen mit dem Fall, in dem ein kostenintensiver Trittkraftsensor
verwendet wird. Der Masterzylinder 2 und das elektrische
Stellglied 53 sind außerdem
in dem gleichen Gehäuse 4 (Stützelement)
vorgesehen. Daher kann eine in dem Masterzylinder 2 erzeugte
Reaktionskraft durch das elektrische Stellglied 40 zurück zu dem
Gehäuse 4 übertragen
werden; so kann eine stabile Arbeitsweise der Einrichtung erzielt
werden. Die beiden Federn 34, das heißt die Federn 34A und 34B,
müssen
nicht notwendigerweise eine gleiche Federkonstante haben. Es ist
möglich,
eine Anordnung vorzusehen, in welcher die hintere Feder 34B (die
erste Feder) eine größere Federkonstante
hat als die vordere Feder 34A (die zweite Feder). In diesem
Fall ist mit der Verwendung der beiden Federn 34A und 34B mit
einer gleichen freien Länge
eine neutrale Position des Antriebskolbens 22 relativ zu
dem Verstärkerkolben 21 weiter
vorne vorgesehen als die in 1 gezeigte. Auf
diese Art und Weise kann ein größerer Bereich der
relativen Bewegung zwischen dem Antriebskolben 22 und dem
Verstärkerkolben 21 hin
zu einem rückwärtigen Raum
als zu einem vorderen Raum zur Verfügung gestellt werden. Daher
ist es möglich,
mit einem größeren Bereich
der Bremsunterstützung
zu arbeiten, so dass ein Verstärkungsverhältnis mittels des
elektrischen Stellglieds 40 gesteigert werden kann. Selbst
mit der Verwendung der beiden Federn 34A und 34B mit
einer gleichen Federkonstante kann außerdem ein größerer Bereich
der relativen Bewegung zwischen dem Antriebskolben 22 und
dem Verstärkerkolben 21 hin
zum rückwärtigen Raum
zur Verfügung
gestellt werden als hin zum vorderen Raum, indem die freien Längen der
beiden Federn 34A und 34B unterschiedlich gemacht
werden. Andererseits kann, um eine Einstellung zu erreichen, die
besser an die regenerative kooperative Steuerung angepasst ist,
das Verstärkerverhältnis des elektrischen
Stellglieds 40 vermindert werden, indem ein größerer Bereich
der relativen Bewegung zwischen dem Antriebskolben 22 und
dem Verstärkerkolben 21 hin
zum vorderen Raum als hin zum rückwärtigen Raum
zur Verfügung
gestellt wird. Als Federn 34A und 34B können hier
Zugfedern statt der Kompressionsfedern verwendet werden. Als Federn 34A und 34B können außerdem auch
mehrere Scheibenfedern oder dergleichen statt der Schraubenfedern
verwendet werden.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform wird
ein externes Signal verwendet, um den elektrischen Motor 41 zu
betätigen,
um dadurch den Verstärkerkolben 21 zuvor
in eine Position vorwärts
zu bewegen, wo ein nicht effektiver Hub eliminiert ist. Eine solche
Steuerung zum Eliminieren des nicht effektiven Hubs ist aber nicht
notwendigerweise erforderlich.
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In
einem Fall, wo diese Steuerung nicht ausgeführt wird, wird der Antriebskolben 22 am
Beginn eines Bremsvorgangs nicht betätigt, und nachdem der Betrag
der relativen Verschiebung einen vorbestimmten Wert überschreitet,
wird das elektrische Stellglied betätigt, um den Verstärkerkolben 21 vorwärts in eine
Position zu bewegen, wo ein hydraulischer Bremsdruck erzeugt wird.
Auf diese Art und Weise kann eine Einsprungcharakteristik erzielt
werden. Ein Nachschleppen von Scheibenbremsen oder dergleichen tritt
daher nicht auf, selbst wenn ein Bremspedal einer geringen Trittkraft
unterworfen wird. Als Ergebnis kann ein wünschenswertes Pedalgefühl erzielt
werden.
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Was
eine automatische Bremsfunktion angeht, so ist es möglich, eine
solche Funktion so zu steuern, dass sie innerhalb eines Bereichs
des hydraulischen Drucks ist von einem Punkt, wo Pb = –K × ΔX/Ai, wobei
es sich um die obige Druckgleichgewichts-Gleichung (1) handelt mit
dem Eingabeschub Fi gleich 0, bis zu einem Punkt, wo Pbmax = –K × ΔXmin/A, wobei ΔXmin ein
minimaler Wert von ΔX
ist (ein maximaler Wert in einem absoluten Wert von ΔX mit einem
negativen Vorzeichen). Selbst nachdem ΔX den Wert ΔXmin erreicht hat, ist es außerdem möglich, einen
Druck zu erhöhen
durch Vorwärtsbewegen
des Verstärkerkolbens 21 mit
dem Antriebskolben 22. Daher kann die automatische Bremsfunktion
auch als Vorladung oder Vorbelastung dienen, als Haltebremse am
Berg, als Tempomat, als hydraulisch unterstützte elektrische Parkbremse
und so weiter, um eine Fahrzeugstabilitätssteuerung zu erzielen.
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4 zeigt
ein erstes modifiziertes Beispiel der obigen ersten Ausführungsform.
Es wird darauf hingewiesen, dass 4 nur wesentliche
Komponenten zeigt, bezeichnet mit Bezugsziffern entsprechend denjenigen
von ähnlichen
Komponenten der Ausführungsform
1, da der allgemeine Aufbau eines motorgetriebenen Bremsverstärkers 1 dieses
Beispiels der gleiche ist wie bei der ersten Ausführungsform.
Das erste modifizierte Beispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass
statt der Federn 34 nur eine Feder 34C (eine Kompressionsfeder)
zwischen dem Antriebskolben 22 und dem Verstärkerkolben 21 vorgesehen
ist, um den Antriebskolben 22 in Richtung des Masterzylinders 2 zu
zwingen. In einem Zustand der 4 hat die
Feder 34C eine freie Länge.
Diese Lagebeziehung zwischen dem Antriebskolben 22 und
dem Verstärkerkolben 21 repräsentiert
eine neutrale Position (eine Bezugsposition). Während eines Bremsvorgangs,
wenn der Verstärkerkolben 21 aus der
neutralen Position des Antriebskolbens 22 und des Verstärkerkolbens 21 nach
links (vorwärts)
relativ zu dem Antriebskolben 22 versetzt ist, zwingt daher
die Feder 34C den Antriebskolben 22 in einer Richtung
der Verschiebung des Verstärkerkolbens 21.
In diesem Fall nimmt die Zwingkraft in der Richtung der Verschiebung
gemäß dem Betrag
der relativen Verschiebung zu. Daher ist dieser Vorgang effektiv
zur Zeit des Steuerns zum Erhöhen
eines Drucks (eine Bremsunterstützung
oder dergleichen zum Erhöhen
eines Verstärkungsverhältnisses).
Da die Feder 34C eine freie Länge hat, kann eine schwache Feder,
die an der Stelle gewesen ist, immer noch als Feder 8a (als
Kompressionsfeder) zum Zurückdrücken des
Bremspedals 8 verwendet werden. Es wird darauf hingewiesen,
dass statt der Druckfeder 34C auch eine Zugfeder in einem
in 4 dargestellten linken Raum vorgesehen werden
kann.
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5 zeigt
ein zweites modifiziertes Beispiel der obigen ersten Ausführungsform. 5 zeigt
nur wesentliche Komponenten, bezeichnet durch Bezugsziffern entsprechend denen
von ähnlichen
Komponenten der ersten Ausführungsform,
da der allgemeine Aufbau eines motorbetriebenen Bremsverstärkers 1 dieses
Beispiels der gleiche ist wie bei der ersten Ausführungsform.
Das zweite modifizierte Beispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass
statt der Federn 34 nur eine Feder 34D (eine Druckfeder)
zwischen dem Antriebskolben 22 und dem Verstärkerkolben 21 vorgesehen
ist, um den Antriebskolben 22 in einer Richtung zu zwingen,
in der er sich von dem Masterzylinder 2 zurückzieht.
Die Feder 34D hat eine gewisse eingestellte Belastung in
einem in 5 dargestellten Zustand, in
welchem Zustand die Lagebeziehung zwischen dem Antriebskolben 22 und
dem Verstärkerkolben 21 eine
neutrale Position (eine Bezugsposition) repräsentiert. Während eines Bremsvorgangs,
wenn der Verstärkerkolben 21 aus
der neutralen Position des Antriebskolbens 22 und des Verstärkerkolbens 21 nach
rechts (rückwärts) relativ zu
dem Antriebskolben 22 versetzt ist, zwingt daher die Feder 34D den
Antriebskolben 22 stärker
in der Richtung der Auslenkung des Verstärkerkolbens 21. Wenn
andererseits der Verstärkerkolben 21 in
einer Vorwärtsrichtung
aus der neutralen Position relativ zu dem Antriebskolben 22 versetzt
ist, ist eine vorwärts gegen
den Antriebskolben 22 zwingende Kraft vermindert verglichen
mit einem Zustand vor der relativen Verschiebung zwischen den beiden
Elementen. Daher ist die Verwendung der oben beschriebenen Feder 34D effektiv
zur Zeit des Bewirkens einer Steuerung zum Vermindern eines Drucks
(regenerative kooperative Steuerung oder dergleichen zum Vermindern
eines Verstärkungsverhältnisses).
Statt der Druckfeder 34D kann auch eine Zugfeder in einem rechten
Raum vorgesehen werden, der in 5 dargestellt
ist.
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Die 6 und 7 zeigen
einen elektrisch betätigten
Bremsverstärker
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Bestandteile des tandemartigen Masterzylinders 2 dieser
Ausführungsform
sind mit den gleichen Bezugsziffern wie diejenigen der ersten Ausführungsform bezeichnet,
da in dem Masterzylinder 2 kein wesentlicher Unterschied
existiert. Außerdem
zeigt die 6 nicht das Reservoir des Masterzylinders 2,
da dieses sich oberhalb der gleichen Ebene der 6 befindet.
Der elektrisch betätigte
Bremsverstärker 50 der
zweiten Ausführungsform
weist folgendes auf: eine Kolbenanordnung 51 (später beschrieben),
die als Primärkolben
des Tandem-Masterzylinders 2 verwendet
wird; und ein elektrisches Stellglied 53 (ebenfalls später beschrieben)
zum Aufbringen eines Schubs (eines Verstärkerschubs) auf einen Verstärkerkolben 52 (ein
röhrenförmiges Element
oder ein zweites Element), welcher eine Komponente der Kolbenanordnung 51 ist.
Die Kolbenanordnung 51 und das elektrische Stellglied 53 befinden
sich innerhalb und außerhalb
eines Gehäuses 55 (eines
zusammengefügten
Gehäuses),
das an einer Wand 54 eines Fahrzeugraums gesichert ist.
Das Gehäuse 55 weist
auf: ein erstes röhrenförmiges Element 57,
das über
ein schalenförmiges
Anbringelement 56 an einer vorderen Oberfläche der
Wand 54 gesichert ist; und ein zweites röhrenförmiges Element 58,
das koaxial mit dem ersten röhrenförmigen Element 57 verbunden
ist, wobei ein vorderes Ende des zweiten röhrenförmigen Elements 58 mit
dem Tandem-Masterzylinder 2 verbunden
ist. Das Anbringelement 56 hat eine Innendurchmesserbosse 56a,
die sich durch eine Öffnung
der Wand 54 um einen kurzen Abstand in den Fahrzeugraum
hinein erstreckt.
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Die
Kolbenanordnung 51, die eine Komponente des elektrisch
betätigten
Bremsverstärkers 50 ist,
hat eine Struktur, in welcher ein Antriebskolben 59 (ein
Schaftelement oder ein erstes Element) in einem Inneren des Verstärkerkolbens 52 vorgesehen
ist, so dass der Antriebskolben 59 sich relativ zum Verstärkerkolben 52 bewegen
kann. An einem hinteren Ende des Antriebskolbens 59 ist
eine Halterung 60 angebracht, die mit einem Bremspedal
(nicht dargestellt) verbunden ist, so dass der Antriebskolben 59 in Übereinstimmung
mit der Betätigung
des Bremspedals (Pedalbetätigung)
vorwärts
und rückwärts beweglich
ist. Die Halterung 60 hat eine längliche Anbringöffnung 60a,
die sich in einer Richtung rechtwinklig zu der Ebene der 6 erstreckt,
um eine relative Verschiebung in der rechtwinkligen Richtung zwischen
dem Bremspedal und der Halterung 60, die sich aus der Pedalbetätigung ergibt,
zu absorbieren. Statt der länglichen
Anbringöffnung
kann folgendes vorgesehen sein: ein Bereich 22a mit vergrößertem Durchmesser
mit einem sphärischen
Ausnehmungsbereich 22b, welcher Bereich 22a mit
vergrößertem Durchmesser
an einer solchen Position ausgebildet ist, dass er nicht mit einer
Vorwärts-/Rückwärtsbewegung
des Antriebskolbens 59 interferiert; und eine sphärische Spitze,
die schwenkbar in den sphärischen
Ausnehmungsbereich 22b eingepasst ist, um eine Schwenkbewegung
der Halterung 60 zu ermöglichen,
wie in der ersten Ausführungsform
beschrieben.
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Wie
es am Klarsten in 7 dargestellt ist, hat der Verstärkerkolben 52,
der eine Komponente der Kolbenanordnung 51 ist, eine Trennwand 61 an einem
in Längsrichtung
gesehen mittleren Bereich des Inneren des Verstärkerkolbens 52, wobei
sich der Antriebskolben 59 durch die Trennwand 61 hindurch
erstreckt. Ein vorderer Bereich des Verstärkerkolbens 52 ist
in die Druckkammer 13 (die Primärkammer) des Masterzylinders 2 eingesetzt,
während ein
vorderer Bereich des Antriebskolbens 59 innerhalb des Bereichs
des Verstärkerkolbens 52 vorgesehen
ist, der in die Druckkammer 13 hinein eingebracht ist.
Ein Raum zwischen dem Verstärkerkolben 52 und
dem Antriebskolben 59 ist mittels eines Dichtungselements 62 abgedichtet,
welches in einem Innenumfangsbereich der Trennwand 61 des
Verstärkerkolbens 52 vorgesehen
ist, während
ein Raum zwischen dem Verstärkerkolben 52 und
dem Masterzylinder 2 mittels eines Dichtungselements 63 abgedichtet
ist. Dies verhindert, dass Bremsfluid aus dem Masterzylinder 2 durch
die Druckkammer 13 hindurch ausläuft. Der Verstärkerkolben 52 hat
eine Durchgangsöffnung,
die in einem vorderen Bereich des Kolbens 52 ausgebildet
ist, wobei die Durchgangsöffnung 64 mit
einer Ablassöffnung
(nicht dargestellt) des Masterzylinders 2 kommunizieren
kann.
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Das
elektrische Stellglied 53, das an einem seitlichen Bereich
des Gehäuses 55 vorgesehen
ist, weist folgendes hauptsächlich
auf: einen elektrischen Motor 66, der an einer Deckelplatte 65 gesichert
ist, welche eine Öffnung
des schalenförmigen
Anbringelement 56 bedeckt; einen Kugelumlaufmechanismus 67 (Mechanismus
zur Umwandlung einer Drehung in eine lineare Bewegung), der in dem
ersten röhrenförmigen Element 57 vorgesehen
ist, wobei der Kugelumlaufmechanismus 67 den Antriebskolben 59 umgibt;
und einen Drehübertragungsmechanismus 68 zum Übertragen
einer Drehung des elektrischen Motors 66 auf den Kugelumlaufmechanismus 67 mit einer
verminderten Drehgeschwindigkeit. Der Kugelumlaufmechanismus 67 weist
auf: ein Mutternelement 69 (ein drehbares Element), das
drehbar über ein
Lager 69a (Winkelkontaktlager) mittels des ersten röhrenförmigen Elements 57 gelagert
ist; und eine hohle Schraubenwelle 71 (linear bewegliches
Element), das über
Kugeln 70 mit dem Mutternelement 69 kämmt. Ein
hinterer Bereich der Schraubenwelle 71 ist gleitbar, aber
nicht drehbar mittels eines Innenumfangs des Anbringelements 56 gelagert,
wodurch die Schraubenwelle 71 sich linear in Übereinstimmung
mit der Drehung des Mutternelements 69 bewegen kann. Andererseits
weist der Drehübertragungsmechanismus 68 folgendes
auf: eine erste Riemenscheibe 72, verbunden mit einer Abtriebswelle des
elektrischen Motors 66; eine zweite Riemenscheibe 73,
nicht drehbar um das Mutternelement 69 herumgepasst; und
einen Riemen 74 (Synchronriemen), der um die Riemenscheiben 72 und 73 herumgewickelt
ist. Die zweite Riemenscheibe 73 hat einen Durchmesser,
der größer ist
als der der ersten Riemenscheibe 72, so dass eine Drehung
des elektrischen Motors 66 in der Geschwindigkeit vermindert wird
und auf das Mutternelement 69 des Kugelumlaufmechanismus 67 übertragen
wird. Der Drehübertragungsmechanismus 68 ist übrigens
nicht auf die oben erwähnten
Riemenscheiben und den Riemen begrenzt und kann auch durch einen
geschwindigkeitsvermindernden Getriebemechanismus ausgetauscht werden.
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Ein
Flanschelement 75 ist fest in einen vorderen Bereich der
hohlen Schraubenwelle 71 eingepasst, welche ein Bestandteil
des Kugelumlaufmechanismus 67 ist. Eine röhrenförmige Führung 76 ist fest
in die Innendurchmesserbosse 56a des Anbringelements 56 gepasst.
Innere Durchmesser des Flanschelements 75 und der röhrenförmigen Führung 76 sind
so gewählt,
dass das Flanschelement 75 und die röhrenförmige Führung 76 als Führungen
zum gleitenden Führen
des Antriebskolbens 59 dienen. Das Flanschelement 75 stößt gegen
ein hinteres Ende des Verstärkerkolbens 52 an,
wenn sich die Schraubenwelle 71 vorwärts bewegt, das heißt nach
links in 6, wodurch sich der Verstärkerkolben 52 ebenfalls
vorwärts
bewegt. Das zweite röhrenförmige Element 58,
welches ein Bestandteil des Gehäuses 55 ist,
hat darin eine Rückstellfeder 77,
von der ein Ende an einem ringförmigen
Vorsprung 58a angebracht ist, der an einer inneren Oberfläche des
zweiten röhrenförmigen Elements 58 ausgebildet
ist, wobei das andere Ende der Rückstellfeder 77 gegen
das Flanschelement 75 anstößt. Mittels der Rückstellfeder 77 ist die
Schraubenwelle 71 wie in 6 dargestellt
positioniert, wenn die Bremsen nicht betätigt werden.
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Der
Antriebskolben 59 und der Verstärkerkolben 52 definieren
einen ringförmigen
Raum 78, in welchem zwei Federn 81 (81A, 81B)
(Zwingmittel) vorgesehen sind, so dass ein Ende jeder der Federn 81A und 81B an
dem an dem Antriebskolben 59 vorgesehenen Flanschbereich 79 angebracht
ist; und die anderen Enden der Federn sind an der Trennwand 61 des
Verstärkerkolbens 52 bzw.
an einem inneren Flansch 80 angebracht, der in einem hinteren Bereich
des Verstärkerkolbens 52 ausgebildet
ist. Die Federn 81 dienen dazu, den Antriebskolben 59 und
den Verstärkerkolben 52 an einer
neutralen Position der Relativbewegung zu halten, wenn die Bremsen
nicht betätigt
werden.
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In
der zweiten Ausführungsform
befindet sich ein Potentiometer 82 (erstes Mittel zum Erfassen einer
absoluten Verschiebung) zum Erfassen einer absoluten Verschiebung
des Antriebskolbens 59 relativ zu einem Fahrzeugkörper in
dem Anbringelement 56, welches an der Wand 54 des
Fahrzeugraums gesichert ist. Das Potentiometer 82 weist
auf: einen Körperbereich 83,
der ein resistives Element beinhaltet; und eine Sensorstange 84,
die sich parallel mit dem Antriebskolben 59 von dem Körperbereich 83 in
den Fahrzeugraum hinein erstreckt. Die Sensorstange 84 wird
konstant in ihrer hervorstehenden Richtung gezwungen, und zwar mittels
einer in dem Körperbereich 83 vorgesehenen
Feder, so dass eine Spitze der Sensorstange 84 gegen eine
an dem hinteren Bereich des Antriebskolbens 59 fixierte
Halterung 85 anstößt. Andererseits
beinhaltet der elektrische Motor 66, der ein bürstenloser
Gleichstrommotor ist, einen Drehmelder 56 zum Erfassen
einer magnetischen Polposition, um die Drehung des elektrischen
Motors 66 zu steuern. Neben dem Erfassen einer Drehauslenkung
des Motors funktioniert der Drehmelder 86 als Drehungserfassungsmittel
(zweites Mittel zum Erfassen einer absoluten Auslenkung) zum Erfassen
einer absoluten Auslenkung des Verstärkerkolbens 52 relativ
zu dem Fahrzeugkörper
auf der Grundlage der erfassten Drehungsauslenkung des Motors. Das
Potentiometer 82 und der Drehmelder 86 bilden
Mittel zum Erfassen eines Betrags der relativen Auslenkung zwischen
dem Antriebskolben 59 und dem Verstärkerkolben 52. Erfassungssignale von
dem Potentiometer 82 und dem Drehmelder 86 werden
an eine Steuerung 87 übertragen.
Das Mittel zur Erfassung der Drehung ist nicht auf den Drehmelder
beschräkt,
und ein Drehpotentiometer oder dergleichen, das eine absolute Auslenkung
(einen Winkel) erfassen kann, kann stattdessen verwendet werden.
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Es
wird nun die Arbeitsweise des elektrisch betätigten Bremsverstärkers 50 der
zweiten Ausführungsform
beschrieben.
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Wenn
das Bremspedal betätigt
wird, wird der Antriebskolben 59 vorwärts bewegt. Die Bewegung des
Antriebskolbens 59 wird mittels des Potentiometers 82 erfasst.
Als Antwort auf ein Signal von dem Potentiometer 82 gibt
die Steuerung 87 einen Befehl an den elektrischen Motor 66 aus,
zu beginnen, eine Drehbewegung zu erzeugen. Diese Drehbewegung wird über den
Drehübertragungsmechanismus 68 auf
den Kugelumlaufmechanismus 67 übertragen, um dadurch die Schraubenwelle 71 zusammen
mit dem Verstärkerkolben 52 vorwärts zu bewegen.
In anderen Worten bewegen sich der Antriebskolben 59 und
der Verstärkerkolben 52 zusammen
vorwärts. Daher
wird ein hydraulischer Bremsdruck, der einem Eingabeschub entspricht,
welcher mittels des Bremspedals auf den Antriebskolben 59 aufgebracht
wird, und einem Verstärkerschub,
der mittels des elektrischen Stellglieds 53 auf den Verstärkerkolben 52 aufgebracht
wird, in den Druckkammern 13 und 14 des Tandem-Masterzylinders 2 erzeugt.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird auf der Grundlage von Erfassungssignalen von
dem Potentiometer 82 und dem Drehmelder 86 ein
Betrag der relativen Auslenkung zwischen dem Antriebskolben 59 und
dem Verstärkerkolben 52 aus
einem Unterschied zwischen absoluten Auslenkungen des Antriebskolbens 59 und
des Verstärkerkolbens 52 bestimmt.
Dann wird der elektrische Motor 66 angesteuert, um die
relative Auslenkung zwischen dem Antriebskolben 59 und
dem Verstärkerkolben 52 zu
eliminieren, so dass die beiden Federn 81 (81A, 81B),
die zwischen den Kolben 59 und 52 vorgesehen sind,
die Kolben 59 und 52 in der neutralen Position
halten. Zu diesem Zeitpunkt ist, da der Betrag der relativen Auslenkung ΔX gleich
0 ist, das Verstärkerverhältnis, wie
in der obigen Gleichung (4) dargestellt, eindeutig definiert durch
ein Flächenbereichsverhältnis zwischen
den Druckaufnahmeflächenbereichen
des Verstärkerkolbens 52 und des
Antriebskolbens 59, wie es auch bei herkömmlich verwendeten
Vakuumbremsverstärkern der
Fall ist. Wenn andererseits der Verstärkerkolben 52 relativ
mittels des Verstärkerschubs
aus der neutralen Position in einer (Vorwärts-)Richtung ausgelenkt ist,
in welcher der hydraulische Bremsdruck zunimmt (ΔX ist ein bestimmter negativer
Wert), nimmt das Verstärkungsverhältnis gemäß der Gleichung
(4) zu, wie in der ersten Ausführungsform
beschrieben. Auf diese Art und Weise funktioniert das elektrische Stellglied 53 als
Verstärkungsquelle
und vermindert signifikant die Pedaltrittkraft. In diesem Fall nehmen die
Zwingkräfte
der Federn 81 gemäß der relativen Auslenkung
des Verstärkerkolbens 52 zu
und versetzen eine auf den Antriebskolben 59 einwirkende
Reaktionskraft, verursacht mittels des hydraulischen Bremsdrucks,
wie in der ersten Ausführungsform
beschrieben. Auf diese Art und Weise kann das Verstärkungsverhältnis für die Pedaltrittkraft
(Eingabe) ausreichend erhöht
werden. Im Gegensatz dazu nimmt, wenn der Verstärkerkolben 52 relativ
mittels des Verstärkerschubs
aus der neutralen Position in einer (Rückwärts-)Richtung versetzt wird,
in welcher der hydraulische Bremsdruck abnimmt (ΔX ist ein bestimmter positiver
Wert), die Zwingkraft der vorderen Feder 81A (der zweiten
Feder), das heißt
die Zwingkraft einer der Federn 81, die sich vor der anderen befindet,
gemäß der relativen
Auslenkung des Verstärkerkolbens 52 zu,
wie in der ersten Ausführungsform
beschrieben. Diese Zwingkraft addiert sich zu der auf den Antriebskolben 59 übertragenen
Reaktionskraft. Daher kann das Verstärkungsverhältnis für die Pedaltrittkraft (die
Eingabe) gemäß der Gleichung (4)
vermindert werden.
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Insbesondere
wird in der zweiten Ausführungsform
eine Drehbewegung, die mittels des elektrischen Motors 66 erzeugt
wird, um den Verstärkerkolben 52 anzutreiben,
mittels des Kugelumlaufmechanismus 67 umgewandelt, bevor
sie auf den Verstärkerkolben 52 übertragen
wird. Daher wird die Antriebsbewegung sanft oder gleichförmig von
dem elektrischen Stellglied 53 auf den Verstärkerkolben 52 übertragen.
Als ein Ergebnis kann der Verstärkerschub
stabil aufgebracht werden. Die Verwendung des Kugelumlaufmechanismus 67 verhindert
außerdem,
dass der Verstärkerkolben 52 ein
Moment auf den elektrischen Motor 66 ausübt. Daher
kann eine Last auf dem elektrischen Motor 66 demzufolge
vermindert werden. In der zweiten Ausführungsform können außerdem,
da das Potentiometer 82 und der Drehmelder 86 als
Mittel zum Erfassen einer absoluten Auslenkung verwendet werden,
der Körperbereich
des Potentiometers 82 und der Drehmelder 86 an
einem unbeweglichen Element wie beispielsweise dem Gehäuse 55 bzw.
dem Anbringelement 54 gesichert werden. Dies erleichtert
die Montage von elektrischen Kabeln für die Signalübertragung.
Da der Körperbereich
des Potentiometers 82, der Drehmelder 86 und die
elektrischen Kabel dafür
fest vorgesehen sind, kann außerdem
auch die Standzeit oder Dauerhaftigkeit gegen Schwingungen oder
dergleichen verbessert werden.
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8 zeigt
einen elektrisch betätigten Bremsverstärker gemäß der dritten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Da der allgemeine Aufbau des elektrisch
betätigten
Bremsverstärkers 100 der
dritten Ausführungsform
im Wesentlichen gleich ist wie der elektrisch betätigte Bremsverstärker 50 der
obigen zweiten Ausführungsform,
sind Elemente in 8, die solchen in den 6 und 7 entsprechen,
mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und auf ihre Beschreibung
wird verzichtet. In der dritten Ausführungsform wird ein Metallfaltenbalg 103 als
ein Federmittel statt der Federn 81 (81A, 81B)
der zweiten Ausführungsform
verwendet. Außerdem
wird ein einzelnes Potentiometer 110 statt des Potentiometers 82 und
des Drehmelders 86 (Drehungserfassungsmittel) verwendet,
welche in der zweiten Ausführungsform
als Mittel zur Erfassung einer absoluten Auslenkung dienen.
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Genauer
gesagt ist ein hohler Stopfen 102 fest über ein Dichtungselement 101 in
den Verstärkerkolben 52 (röhrenförmiges Element
oder zweites Element) eingepasst, welcher eine Komponente der Kolbenanordnung 51 ist.
Eine Spitze des Antriebskolbens 59 (Schaftelements oder
ersten Elements), welcher ebenfalls eine Komponente der Kolbenanordnung 51 ist,
erstreckt sich, gleitend durch den hohlen Stopfen 102 hindurch,
in die Druckkammer 13 des Masterzylinders 2 hinein.
Der metallene Faltenbalg 103 hat eine röhrenförmige Gestalt mit einem geschlossenen
Ende. Ein offenes Ende des Metallfaltenbalgs 103 ist an
einer Endoberfläche
des hohlen Stopfens 102 fixiert, während eine Spitze des Antriebskolbens 59,
die sich durch den hohlen Stopfen 102 hindurch erstreckt,
an einer inneren Oberfläche des
geschlossenen Endes des Metallfaltenbalgs 103 angebracht
ist. Der Metallfaltenbalg 103 hat eine bestimmte eingestellte
Belastung in dem in 8 dargestellten Zustand. In
diesem Zustand repräsentiert die
Lagebeziehung zwischen dem Antriebskolben 59 und dem Verstärkerkolben 52 eine
neutrale Position (Bezugsposition) der Relativbewegung. Wenn der Verstärkerkolben 52 ausgelenkt
wird relativ zu dem Antriebskolben 59 aus der neutralen
Position des Antriebskolbens 59 und des Verstärkerkolbens 52 nach links
(vorwärts)
während
des Betriebs, steigert daher der Metallfaltenbalg 103 seine
Zwingkraft auf den Antriebskolben 59 in einer (Vorwärts-)Richtung,
in welcher der Verstärkerkolben 52 ausgelenkt
wird. Wenn andererseits der Verstärkerkolben 52 nach
rechts (rückwärts) relativ
zu dem Antriebskolben 59 ausgelenkt wird, steigert der
Metallfaltenbalg 103 seine Zwingkraft auf den Antriebskolben 59 in
einer (Rückwärts-)Richtung,
in welcher der Verstärkerkolben 52 ausgelenkt
wird.
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Das
Potentiometer 110 ist fest an einer inneren Oberfläche des
zweiten röhrenförmigen Elements 58 vorgesehen,
welches ein Bestandteil des Gehäuses 55 ist,
wobei sich das Potentiometer 110 parallel mit der Kolbenanordnung 51 erstreckt.
Wie in 9 dargestellt, weist der Potentiometer 110 ein Gehäuse 115 auf,
das ein Substrat 114 beinhaltet, auf welchem eine Zuführung 113 aus
einem Leiter mit einem geringen Widerstand zwischen Paaren aus einem
Resistor 111 aus einem Leiter mit einem hohen Widerstand
und einem Stromsammler 112 aus einem Leiter mit einem geringen
Widerstand vorgesehen ist. Die Resistoren 111, die Stromsammler 112 und die
Zuführung 113 haben
einen Anschluss 111a, 112a bzw. 113a für den Anschluss
an eine Steuerung 87. In dem Gehäuse 115 sind außerdem beweglichen Kontakte 116 und 117 vorgesehen
an den entsprechenden Paaren aus dem Resistor 111 und dem Stromsammler 112.
Die beweglichen Kontakte 116 bzw. 117 haben Bürsten 116a und 116b und 117a und 117b für eine elektrische
Verbindung zwischen den Resistoren 111 und den entsprechenden
Stromsammlern 112. Die beweglichen Kontakte 116 und 117 sind
außerdem
gleitbar an Gleitführungen 118 und 119 in
dem Gehäuse 115 angebracht,
wobei sich die Gleitführungen 118 und 119 parallel
miteinander über
das Gehäuse 15 hinweg
erstrecken. Die beweglichen Kontakte 116 und 117 sind
integral mit Verbindungsstangen 120 bzw. 121 versehen.
Wie in 8 dargestellt, ist die Verbindungsstange 120 des
beweglichen Kontakts 116 mit dem Verstärkerkolben 52 verbunden,
während
die Verbindungsstange 121 des beweglichen Kontakts 117 mit
einem Verbindungsstück 122 verbunden
ist, das sich von dem Antriebskolben 59 durch ein Langloch 52a des
Verstärkerkolbens 52 hindurch
erstreckt. Das Potentiometer 110 erfasst zunächst absolute
Auslenkungen des Verstärkerkolbens 52 und
des Antriebskolbens 59 relativ zu dem Fahrzeug, auf der
Grundlage der Positionen der beweglichen Kontakte 116 bzw. 117,
und misst dann einen Betrag der relativen Auslenkung zwischen dem
Verstärkerkolben 52 und
dem Antriebskolben 59 auf der Grundlage einer Differenz
zwischen den absoluten Auslenkungen der Kolben.
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Die
Arbeitsweise des elektrisch betätigten Bremsverstärkers 100 der
dritten Ausführungsform ist
im Wesentlichen die gleiche wie die des elektrisch betätigten Bremsverstärkers 50 der
zweiten Ausführungsform.
Mit der Verwendung des elektrischen Stellglieds 53 als
Verstärkungsquelle
wird der Verstärkerkolben 52 relativ
zu dem Antriebskolben 59 aus der neutralen Position vorwärts ausgelenkt.
Dies führt
dazu, dass eine Vorwärtszwingkraft
des Metallfaltenbalgs 103 gegen den Antriebskolben 59 zunimmt.
Diese Zwingkraft versetzt eine Reaktionskraft, die auf den Antriebskolben 59 aufgrund
eines hydraulischen Bremsdrucks aufgebracht wird. Daher kann, wie
in der ersten und der zweiten Ausführungsform, das Verstärkungsverhältnis für die Pedaltrittkraft
(Eingabeschub) ausreichend erhöht
werden. Wenn andererseits der Verstärkerkolben 52 relativ
zu dem Antriebskolben 59 aus der neutralen Position rückwärts versetzt
wird, nimmt eine rückwärts zwingende
Kraft des Metallfaltenbalgs 103 zu, die auf den Antriebskolben 59 einwirkt.
Diese Zwingkraft führt wiederum
dazu, dass eine Reaktionskraft zunimmt, die auf den Antriebskolben 59 übertragen
wird. Daher kann wie in den ersten beiden Ausführungsformen das Verstärkungsverhältnis für die Pedaltrittkraft (Eingabeschub)
vermindert werden.
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Insbesondere
wird in der dritten Ausführungsform
die Abdichtung zwischen dem Verstärkerkolben 52 und
dem Antriebskolben 59 mittels des Metallfaltenbalgs 103 sichergestellt.
Dies eliminiert die Notwendigkeit für das Dichtungselement 27 (siehe 1),
das in der ersten Ausführungsform
erforderlich ist, oder das Dichtungselement 62 (siehe 7),
das in der zweiten Ausführungsform
erforderlich ist. Als Ergebnis wird die relative Bewegung (Gleitbewegung)
zwischen dem Verstärkerkolben 52 und
dem Antriebskolben 59 gleichförmiger mit einer verbesserten
Genauigkeit beim Steuern einer Bremsunterstützung oder dergleichen. Außerdem sind
die Funktionen der beiden Mittel 82 und 86 zum Erfassen
der absoluten Auslenkung (siehe 6) in das
einzelne Potentiometer 110 integriert, welches in dem Gehäuse 55 vorgesehen
ist. Daher kann die Struktur des elektrisch betätigten Bremsverstärkers der
dritten Ausführungsform
relativ einfach gemacht werden.
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10 zeigt
einen elektrisch betätigten Bremsverstärker gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Da Gemeinsamkeiten zwischen den allgemeinen
Strukturen des elektrisch betätigten
Bremsverstärkers 150 der
vierten Ausführungsform
und des elektrisch betätigten Bremsverstärkers 1 der
obigen ersten Ausführungsform
bestehen, sind Elemente in 10, die
solchen in 1 und 2 entsprechen,
mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und auf ihre Beschreibung wird
verzichtet. In der ersten Ausführungsform
wird die Kolbenanordnung 20 (Antriebskolben 22 und
Verstärkerkolben 21)
verwendet, um die Druckkammer 13 zu definieren, so dass
ein Teil einer Reaktionskraft, die sich aus einem in dem Masterzylinder
erzeugten Hydraulikbremsdruck ergibt, auf den Antriebskolben 22 (das
erste Element) übertragen
wird, während
ein anderer Teil der Reaktionskraft auf den Verstärkerkolben 21 (zweites
Element) übertragen wird.
In der vierten Ausführungsform
wird aber ein normaler Primärkolben 151 stattdessen
verwendet, um die Druckkammer 13 zu definieren, und eine
Reaktionsscheibe 152 (ein Reaktionselement) ist zwischen
dem Primärkolben 151 und
dem Antriebskolben 22/dem Verstärkerkolben 21 vorgesehen.
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In 10 weist
der elektrisch betätigte Bremsverstärker 150 folgendes
auf: eine Eingabestange 9, die dazu ausgestaltet ist, sich
vorwärts
und rückwärts gemäß der Betätigung des
Bremspedals zu bewegen, während
sie gleitend an dem Gehäuse 4 geführt ist;
einen Antriebskolben 22, der dazu ausgestaltet ist, sich
mit einer Vorwärtsbewegung
der Eingabestange 9 zu bewegen; einen Verstärkerkolben 21,
der so vorgesehen ist, dass er sich relativ zu dem Antriebskolben
bewegen kann; einen Abtriebskolben 153, der dazu ausgestaltet
ist, gegen die Primärkolben 151 des
Tandem-Masterzylinders 2 zu pressen; und eine elastische
Reaktionsscheibe 152, die zwischen dem Antriebskolben 22/dem
Verstärkerkolben 21 und
dem Abtriebskolben 153 vorgesehen ist. Ein Verstärkerschub
wird auf den Verstärkerkolben 21 über einen
Hebel 42 aufgebracht, der eine Drehung des elektrischen
Motors (nicht dargestellt) in eine lineare Bewegung umwandelt. An
einer Oberfläche
des Verstärkerkolbens 21,
die zu dem Abtriebskolben 153 hinweist (eine linke Oberfläche in 10),
ist eine Öffnung 154 ausgebildet,
deren Innenumfangskonfiguration im Wesentlichen einer Außenumfangskonfiguration
der Reaktionsscheibe 152 entspricht. Die Reaktionsscheibe 152 ist
in einem Bereich auf einer Seite des Bodens der Öffnung 154 beinhaltet,
während
ein Bereich 155 mit einem vergrößerten Durchmesser, der an
einem Ende des Abtriebskolbens 153 ausgebildet ist, auf
einer offenen Seite der Öffnung 154 vorgesehen
ist, so dass die Reaktionsscheibe 152 und der Bereich 155 mit
dem vergrößerten Durchmesser
einander benachbart sind. Eine Spitze des Antriebskolbens 22 ist
in den Verstärkerkolben 21 von
einer Seite gegenüber
der offenen Seite der Öffnung 154 eingepasst,
so dass sie gegen einen mittleren Bereich einer Endoberfläche der
Reaktionsscheibe 152 anstößt. Der Antriebskolben 22 ist
mit einem Federaufnahmebereich 33 versehen, der radial
auswärts
in einer Flanschform hervorsteht. Der Federaufnahmebereich 33 ist
in einem hohlen Bereich 32 vorgesehen, welcher in dem Verstärkerkolben 21 ausgebildet
ist. Außerdem
ist der Federaufnahmebereich 33 auf jeder Seite mit zwei
Federn 34 (34A, 34B) versehen, so dass
der Antriebskolben 22 und der Verstärkerkolben 21 in einer
neutralen Position (einer Bezugsposition) gehalten werden, gezeigt
in 10.
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Die
Reaktionsscheibe 152 ist fest verschlossen in einem Raum
zwischen den Antriebskolben 22, dem Verstärkerkolben 21 und
dem Abtriebskolben 153. Als Material der Reaktionsscheibe 152 ist,
obwohl Nitrilgummi (NBR), das weniger wahrscheinlich bei einer geringen
Temperatur härtet,
verwendet werden kann, ein Material geeigneter, das einen geringen
Verformungswiderstand hat und weniger wahrscheinlich einer permanenten
Verformung unterworfen wird, wie beispielsweise Silikongummi oder
Fluorsilikongummi. Statt der Reaktionsscheibe 152 kann außerdem auch
eine Flüssigkeit
mit einem geringen viskosen Widerstand oder ein Pulver als Reaktionselement
in der vorliegenden Ausführungsform
verwendet werden. Die Struktur ist außerdem auch nicht auf diejenige
beschränkt,
in welcher die Reaktionsscheibe 152 in der Öffnung 154 des
Verstärkerkolbens 21 vorgesehen
ist, und der Bereich 155 des Abtriebskolbens 153 mit
dem vergrößerten Durchmesser
kann in einer Schalengestalt geformt sein, so dass er die Reaktionsscheibe 152 beinhaltet.
In diesem Fall kann, ohne die Notwendigkeit zum Ausbilden der Öffnung 154,
der Verstärkerkolben 21 einfach
in anliegender Beziehung gegen eine Endoberfläche der Reaktionsscheibe 152 vorgesehen
werden.
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Das
Potentiometer 45 erfasst einen Betrag der relativen Auslenkung
zwischen dem Antriebskolben 22 und dem Verstärkerkolben 21 auf
der Grundlage einer Ausgabespannung und gibt das Erfassungssignal
aus, das den erfassten Betrag anzeigt, und zwar an eine nicht dargestellte
Steuerung. Die Steuerung verwendet das von dem Potentiometer 45 ausgegebene
Erfassungssignal als Variable in der Druckgleichgewichts-Gleichung, um einen
Eingabeschub Fi zu schätzen,
und erzeugt ein Antriebssignal zum Antreiben des elektrischen Motors.
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In
dem elektrisch betätigten
Bremsverstärker 150 wird
ein Schub (der Eingabeschub Fi) von der Antriebsstange 9 über die
Reaktionsscheibe 152 auf den Abtriebskolben 153 übertragen,
wenn das Bremspedal herabgedrückt
wird. Gleichzeitig beginnt die Steuerung, den elektrischen Motor
zu betätigen
in Übereinstimmung
mit dem Antriebssignal, das aus dem Eingabeschub Fi erhalten worden
ist, welcher aus dem Erfassungssignal von dem Potentiometer 45 geschätzt worden
ist, wodurch sich der Verstärkerkolben 21 vorwärts bewegt,
um einen Verstärkerschub
Fb auf den Abtriebskolben 153 über die Reaktionsscheibe 152 aufzubringen.
Auf diese Art und Weise bringt der Abtriebskolben 153 einen
resultierenden Schub (Abtriebsschub), welcher die Summe ist aus
dem Antriebsschub Fi und dem Verstärkerschub Fb, auf den Primärkolben 151 des
Tandem-Masterzylinders 102 auf. Eine Reaktionskraft aufgrund eines
hydraulischen Bremsdrucks, erzeugt in diesem Vorgang, wird durch
den Primärkolben 151,
den Abtriebskolben 153 und die Reaktionsscheibe 152 auf
den Antriebskolben 22 und den Verstärkerkolben 21 übertragen.
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Auf
der Grundlage eines Erfassungssignals von dem Potentiometer 45 wird
dann der Betrag der relativen Auslenkung von der neutralen Position
zwischen dem Abtriebskolben 22 und dem Verstärkerkolben 21 geeignet
so gesteuert, dass der Verstärkerkolben 21 vorwärts oder
rückwärts bewegt
wird, wodurch die beiden Federn 34 eine Zwingkraft auf den
Antriebskolben 22 ausüben.
Auf diese Art und Weise kann ein gewünschtes Verstärkungsverhältnis erzielt
werden, wie in der ersten Ausführungsform
beschrieben.
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Obwohl
nur einige beispielhafte Ausführungsformen
dieser Erfindung oben im Detail beschrieben worden sind, werden
Fachleute erkennen, dass viele Modifikationen in den beispielhaften
Ausführungsformen
möglich
sind, ohne dass materiell die neuartige Lehre und die Vorteile dieser
Erfindung verlassen werden. Demzufolge sollen alle diese Modifikationen
in dem Bereich dieser Erfindung beinhaltet sein.
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Die
gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-192490,
angemeldet am 30. Juni 2005, einschließlich Beschreibung, Ansprüchen, Zeichnungen
und Zusammenfassung, wird hierin durch Bezug in ihrer Gesamtheit
aufgenommen.