JP2015527545A - ニューマチック式のブレーキアシスト配列 - Google Patents

Abstract

本発明は、燃焼機関により駆動される機械的な真空ポンプ（１０）と、真空ブレーキアシストユニット（４０）とを備えるニューマチック式のブレーキアシスト配列（１）であって、前記ブレーキアシストユニット（４０）は、圧送ユニット（１８）の吸込みポート（１７）に接続される真空チャンバ（４２）を有しているニューマチック式のブレーキアシスト配列（１）に関する。前記真空ポンプ（１０）は、前記燃焼機関（１２）によって直接に駆動される入力シャフト（２０）と、ポンプロータ（１９）および前記吸込みポート（１７）を備えた圧送ユニット（１８）と、前記入力シャフト（２０）と前記ポンプロータ（１９）との間に配置された磁気粘性クラッチ（１６）とを備え、該磁気粘性クラッチ（１６）は、入力側クラッチボディ（２４）と出力側クラッチボディ（２２）と、磁気粘性クラッチ液（２８）が充填されている、前記２つのクラッチボディ（２２，２４）の間の閉じられたクラッチ液ギャップ（２６）と、シフト可能な永久磁石エレメント（３０）であって、該永久磁石エレメント（３０）の磁場が前記クラッチ液ギャップ（２６）を高い磁束で貫通する締結位置と、前記クラッチ液ギャップ（２６）内の前記永久磁石エレメント（３０）の磁場の貫通磁束が、前記締結位置におけるよりも低い解放位置との間で移動可能である、シフト可能な永久磁石エレメント（３０）と、前記永久磁石エレメント（３０）をその締結位置と解放位置との間で運動させるためのニューマチック式の制御回路であって、該ニューマチック式の制御回路は、ニューマチック管路（４６）を介して前記ブレーキアシストユニット（４０）の前記真空チャンバ（４２）に接続されているニューマチック式の作動チャンバ（５０）を有し、該作動チャンバ（５０）内にピストン手段（５２）を有する、ニューマチック式の制御回路と、を備え、前記ピストン手段（５２）は、前記真空チャンバ（４２）内に相対的に高い圧力が存在している場合に、前記永久磁石エレメント（３０）をその締結位置へと直接にシフトさせ、前記ピストン手段（５２）には、受動的な予荷重エレメント（４４）によって、前記解放位置または前記締結位置へと予荷重が加えられている。

Description

本発明は、真空ブレーキアシストユニットと、該ブレーキアシストユニットに真空を供給する、燃焼機関により直接に駆動されている機械的な真空ポンプとから成る、ニューマチック式のブレーキアシスト配列に関する。

ニューマチック式のブレーキアシストユニットに真空を供給するための一般的な真空ポンプは、機械的な真空ポンプであり、内燃機関により直接に駆動されている。ここで「直接に駆動されている」とは、エンジンの回転構成要素と、ポンプの入力シャフトとの間に解放可能なクラッチがないことを意味している。ポンプの入力シャフトは、ベルト、歯車を介してエンジンによって、またはエンジンのカムシャフトまたはクランクシャフトとの直接的な連結によって駆動され得る。真空ポンプの入力シャフトとポンプロータとの間にクラッチが設けられていない場合、真空ポンプは、該真空ポンプの動作の必要がない場合でさえも、常にエンジンによって駆動されている。

真空ポンプの不要な摩耗を減じ、かつ真空ポンプのエネルギ消費を減じるために、真空ポンプの入力シャフトと、ポンプロータを有する圧送ユニットとの間にクラッチが設けられていてよい。真空ポンプの圧送動作が必要とされていない場合、クラッチは解放されている。

本発明の課題は、クラッチの簡単かつ確実な制御を伴う信頼性のよいニューマチック式のブレーキアシスト配列を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部に記載の特徴を有するニューマチック式のブレーキアシスト配列により解決される。

ニューマチック式のブレーキアシスト配列には、内燃機関により駆動される、機械的に切替え可能な真空ポンプと、真空ブレーキアシストユニットとが設けられている。ブレーキアシストユニットには、真空チャンバが設けられている。該真空チャンバは、真空ポンプの圧送ユニットの吸気ポートに接続されている。ブレーキアシストユニットの真空チャンバは、ブレーキエネルギアキュムレータとして機能する。ブレーキアシストユニットの真空チャンバ内の絶対圧は、常に十分な制動力支援を保証するために、常にたとえば１００ｍｂａｒの規定された最大圧力値の下方にあることが望ましい。真空ポンプは、クラッチおよび圧送ユニットを有している。クラッチは、真空ポンプの入力シャフトと、圧送ユニットとの間に配置されており、クラッチが解放されている場合に圧送ユニットは駆動されない。

クラッチは、磁気粘性（ＭＲ）クラッチであり、この場合、クラッチは、可動の永久磁石エレメントにより締結され、かつ解放されている。クラッチは、入力シャフトとポンプロータとの間に設けられており、２つのクラッチボディの間にクラッチ液ギャップを有している。一方のクラッチボディは、直接に入力シャフトに接続されており、他方のクラッチボディは直接にポンプロータに接続されている。２つのクラッチボディの間のクラッチ液ギャップは、磁気粘性クラッチ液により充填されている。磁気粘性クラッチ液は、磁場が存在する場合には相対的に高い粘度を有しており、磁場が存在しない場合には相対的に低い粘度を有している。磁気粘性液の文脈において液体とは、文字通りに液体として理解する必要はなく、磁場により活性化された場合に幾らか固形化し得る磁気粘性流体の一種として理解するべきである。

磁気粘性クラッチ液の粘度を増大するための磁場は、永久磁石エレメントにより形成される。永久磁石エレメントは、クラッチ液ギャップを貫通する永久磁石エレメントの磁場の磁束が低くなる解放位置と、クラッチ液ギャップを貫通する永久磁石エレメントの磁場の磁束が高くなる締結位置との間で移動可能である。永久磁石は、その締結位置において、クラッチ液ギャップの近傍に位置しており、解放位置において、永久磁石エレメントはクラッチ液ギャップからより離れている。永久磁石エレメントは、入力側クラッチボディと一緒に回転する必要はないが、入力シャフトと一緒に共回転するように設けられていてもよい。

永久磁石エレメントをその締結位置および解放位置の間で運動させかつシフトさせるニューマチック式の制御回路が設けられている。ニューマチック式の制御回路は、ニューマチック式の作動チャンバを有している。作動チャンバは、ニューマチック管路を介してブレーキアシストユニットの真空チャンバに接続されており、かつ作動チャンバ内にはピストン手段を有している。ピストン手段は、ブレーキアシストユニットの真空チャンバ内に相対的に高い絶対圧が存在している場合に、永久磁石をその締結位置へと直接にシフトさせる。相対的に高い絶対圧とは、規定された最大の絶対圧値の上方にある絶対圧である。ピストン手段には、受動的な予荷重エレメントによって、解放位置または締結位置に向かって予荷重が加えられている。受動的な予荷重エレメントは、真空チャンバ内の圧力と同一である作動チャンバ内の絶対圧に抗して作用する。

予荷重エレメントは有利には、ピストン手段をその締結位置へとシフトさせる。この場合、ピストン手段は、絶対圧が規定された最大の圧力値の下方にある場合に、作動チャンバ内の圧力によって解放位置へとシフトされている。

説明されたニューマチック式の制御回路は、比較的単純かつ確実である。電気的な制御または作動手段は不要である。磁気粘性クラッチは、締結位置と解放位置の間で永久磁石エレメントを運動させるための作動力が比較的低い場合でさえも、比較的に高いクラッチ力を形成することができる。

有利には、ピストン手段は、永久磁石エレメント自体によって形成されており、ニューマチック式の作動チャンバは、入力側クラッチボディと出力側クラッチボディとにより画定されかつ取り囲まれたキャビティにより形成されている。別個のニューマチック式の作動装置は設けられていないので、クラッチおよびクラッチ作動手段を備えた真空ポンプは比較的単純である。好適には、ピストン手段を形成する永久磁石エレメントは、軸方向にシフト可能に提供されている。

好適な態様によれば、ニューマチック式の作動チャンバには、真空入口が設けられている。この真空入口は、ニューマチック管路に接続されている。別の好適な態様によれば、真空入口に対してニューマチック的に反対の側で、大気圧で作動チャンバを通気するための通気通路が設けられている。ピストン手段の一方の側では、作動チャンバが、ニューマチック管路および真空入口を介してブレーキアシストユニットの真空チャンバにニューマチック式に接続されているのに対して、ピストン手段の別の側では、作動チャンバが通気通路を介して大気圧に接続されている。

好適な態様によれば、クラッチボディはカップ形に形成されており、クラッチボディの間にカップ形のクラッチ液ギャップを形成している。クラッチボディには、ディスク状の区分と円筒状の区分とが設けられている。永久磁石は、その締結位置において、カップ形のクラッチ液ギャップにより画定された環状体状に形成されたキャビティの内部に位置している。２つのクラッチボディの間のクラッチ液ギャップが、ディスク状に形成されているだけではなく、円筒形の部分も有しているので、合計ギャップ面積は、著しく増大されて、かつクラッチの総直径を増大させることなしに高いトルク値を伝達するための力の長い梃子腕を有している。

本発明の１つの態様を添付の図面を参照しながら説明する。

締結された磁気粘性クラッチを有する真空ポンプを有するニューマチック式のブレーキアシスト配列を示す長手方向の断面図である。 解放された磁気粘性クラッチを有する真空ポンプを有するニューマチック式のブレーキアシスト配列を示す長手方向の断面図である。

図１および図２は、ニューマチック式のブレーキアシスト配列１を示している。このニューマチック式のブレーキアシスト配列１は、内燃機関１２、該内燃機関１２に直接的に駆動される機械的な真空ポンプ１０および真空駆動式のブレーキアシストユニット１４から構成されている。

真空ポンプ１０は、ニューマチック式のブレーキアシストユニット１４に１００ｍｂａｒ未満の真空を供給する。内燃機関１２は、機械的に直接に、真空ポンプ１０の磁気粘性クラッチ１６の入力シャフト２０に接続されているので、入力シャフト２０は常に内燃機関１２の回転速度に直接に比例している回転速度で共回転している。

磁気粘性クラッチ１６は、入力シャフト２０と出力シャフト２１との間に配置されている。クラッチ１６は、図１に示すようなクラッチの締結状態で、入力シャフト２０を出力シャフト２１に接続し、図２に示すようなクラッチの解放状態で、出力シャフト２１を入力シャフト２０から切り離す。クラッチ１６の出力シャフト２１は、直接に、ポンプロータ１９を備えた真空圧送ユニット１８に連結されている。クラッチ１６には、２つのクラッチボディ２２，２４が設けられており、該クラッチボディ２２，２４は、磁気粘性クラッチ液２８で充填されるクラッチ液ギャップ２６をその間に画定している。クラッチ１６には、さらに軸方向にシフト可能な永久磁石エレメント３０と、ばねとして設計された予荷重エレメント４４と、永久磁石エレメント３０を締結位置と解放位置との間で運動させるための、永久磁石エレメント３０をニューマチック式に作動するためのニューマチック式の手段とが設けられている。

クラッチボディ２２，２４は、両方ともキャップ形に形成されているので、クラッチボディ２２，２４は、小さなキャップ状のクラッチ液ギャップ２６をその間に画定し、該クラッチ液ギャップ２６は、ディスク状の環状の部分と、円筒状の部分とを有している。永久磁石エレメント３０は、円形の永久磁石環状ボディ３２として設けられており、入力側クラッチボディ２４と出力側クラッチボディ２２とにより画定されたキャビティ内で軸方向にシフト可能に設けられている。

図１に示されているような締結位置では、永久磁石ボディ３２は、内部に磁気粘性クラッチ液２８を含むクラッチ液ギャップ２６の両方の部分の近傍に位置しているので、永久磁石エレメント３０により形成された磁場は、クラッチ液ギャップ２６内の磁気粘性クラッチ液２８を最大の磁束で貫通する。永久磁石エレメント３０の、図２に示すような解放位置では、クラッチ液ギャップ２６を貫通する磁場の磁束は相対的に低いので、磁気粘性クラッチ液２８の粘度は相対的に低い。

軸方向にシフト可能な永久磁石エレメント３０には、予荷重エレメント４４によって、図１に示されているようなその締結位置に向かって予荷重が加えられている。この配列は、クラッチ１６をフェイルセーフにする。なぜならば、ニューマチック式の作動が失敗した場合に、永久磁石エレメント３０は常にその締結位置に向かって押圧されているからである。

入力側クラッチボディ２４および出力側クラッチボディ２２により囲まれた円筒形のキャビティは、ニューマチック式の作動チャンバ５０として働く。このニューマチック式の作動チャンバ５０は、ニューマチック式に直接に、真空入口６０、軸方向孔４８およびニューマチック管路４６を介してブレーキアシストユニット４０の真空チャンバ４２に接続されている。ニューマチック式の作動チャンバ５０の別の軸方向の端部には、通気通路５６，５８が設けられている。この通気通路５６，５８は、作動チャンバ５０のこの軸方向端部に絶えず大気圧を供給する。永久磁石エレメント３０は、作動チャンバ５０内でピストン手段５２を形成している。真空ブレーキアシストユニット４０の真空チャンバ４２、真空圧送ユニット１８、ピストン手段５２を備えたニューマチック式の作動チャンバ５０およびニューマチック管路４６が、ニューマチック式の制御回路を形成し、該ニューマチック式の制御回路は、ブレーキアシストユニット４０の真空チャンバ４２内の絶対圧が常に臨界最大圧力値の下方にあることを保証する。

内燃機関１２が回転している場合、入力側クラッチボディ２４も回転している。真空ブレーキアシストユニット４０の真空チャンバ４２の絶対圧が、規定された一定の最大圧力値の上方にある限り、ニューマチック式の作動チャンバ５０内の絶対圧は、永久磁石エレメント３０をその解放位置へと推進するのに十分なほど低くはないので、図１に示すように、永久磁石エレメント３０は締結位置に留まる。クラッチ液ギャップ２６を貫通する磁場は、締結位置では相対的に高いので、磁気粘性クラッチ液２８は、高い粘度を有している。したがって、クラッチ１６は締結されており、真空ポンプ１８のポンプロータ１９は入力シャフト２０と共に共回転する。回転する真空ポンプ１８は、真空ブレーキアシストユニット４０の真空チャンバ４２を、真空チャンバ４２内の絶対圧および接続されたニューマチック式の作動チャンバ５０内の絶対圧が規定された最大圧力値の下方に下がるまで、排気する。この規定された最大圧力値は、予荷重エレメント４４の強さによって規定されている。ニューマチック式の作動チャンバ５０内の絶対圧が、規定された最大圧力値の下方にある場合、永久磁石エレメント３０の両側におけるチャンバ区分の間の圧力差によって形成された力は、永久磁石エレメント３０により形成されたピストン手段５２を、図２に示すように、予荷重エレメント４４の予荷重に抗して解放位置へとシフトさせるのに十分であるほど強い。

Claims (7)

1. 燃焼機関により駆動される機械的な真空ポンプ（１０）と、真空ブレーキアシストユニット（４０）とを備えるニューマチック式のブレーキアシスト配列（１）であって、前記ブレーキアシストユニット（４０）は、圧送ユニット（１８）の吸込みポート（１７）に接続される真空チャンバ（４２）を有しており、
   前記真空ポンプ（１０）は、
   前記燃焼機関（１２）によって直接に駆動される入力シャフト（２０）と、
   ポンプロータ（１９）および前記吸込みポート（１７）を備えた圧送ユニット（１８）と、
   前記入力シャフト（２０）と前記ポンプロータ（１９）との間に配置された磁気粘性クラッチ（１６）と
   を備え、該磁気粘性クラッチ（１６）は、
   入力側クラッチボディ（２４）と出力側クラッチボディ（２２）と、
   磁気粘性クラッチ液（２８）が充填されている、前記２つのクラッチボディ（２２，２４）の間の閉じられたクラッチ液ギャップ（２６）と、
   シフト可能な永久磁石エレメント（３０）であって、該永久磁石エレメント（３０）の磁場が前記クラッチ液ギャップ（２６）を高い磁束で貫通する締結位置と、前記クラッチ液ギャップ（２６）内の前記永久磁石エレメント（３０）の磁場の貫通磁束が、前記締結位置におけるよりも低い解放位置との間で移動可能である、シフト可能な永久磁石エレメント（３０）と、
   前記永久磁石エレメント（３０）をその締結位置と解放位置との間で運動させるためのニューマチック式の制御回路であって、該ニューマチック式の制御回路は、ニューマチック管路（４６）を介して前記ブレーキアシストユニット（４０）の前記真空チャンバ（４２）に接続されているニューマチック式の作動チャンバ（５０）を有し、該作動チャンバ（５０）内にピストン手段（５２）を有する、ニューマチック式の制御回路と、
   を備え、
   前記ピストン手段（５２）は、前記真空チャンバ（４２）内に相対的に高い圧力が存在している場合に、前記永久磁石エレメント（３０）をその締結位置へと直接にシフトさせ、
   前記ピストン手段（５２）には、受動的な予荷重エレメント（４４）によって、前記解放位置または前記締結位置へと予荷重が加えられていることを特徴とする、ニューマチック式のブレーキアシスト配列。
2. 前記ピストン手段（５２）は、前記永久磁石エレメント（３０）により形成されており、前記ニューマチック式の作動チャンバ（５０）は、前記入力側クラッチボディ（２４）および前記出力側クラッチボディ（２２）内のキャビティによって画定されている、請求項１記載のニューマチック式のブレーキアシスト配列。
3. 前記ニューマチック式の作動チャンバ（５０）には、真空入口（６０）が設けられており、該真空入口（６０）は、前記ニューマチック管路（４６）に接続されている、請求項１または２記載のニューマチック式のブレーキアシスト配列。
4. 通気通路（５６，５８）が、前記真空入口（６０）とはニューマチック式に反対の側で、前記作動チャンバ（５０）に大気圧を通気するために設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載のニューマチック式のブレーキアシスト配列。
5. 前記永久磁石エレメント（３０）は、軸方向にシフト可能に設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載のニューマチック式のブレーキアシスト配列。
6. 前記クラッチボディ（２２，２４）は、カップ形に形成されており、該クラッチボディ（２２，２４）の間にはカップ形のギャップ（２６）が形成されており、前記永久磁石エレメント（３０）は、その締結位置において、前記カップ形のギャップ（２６）により画定されたカップ形のキャビティ（２７）の内側に位置決めされている、請求項１から５までのいずれか１項記載のニューマチック式のブレーキアシスト配列。
7. 前記ピストン手段（５２）は、前記真空チャンバ（４２）内に相対的に高い圧力が存在している場合に、前記永久磁石エレメント（３０）をその締結位置へと直接にシフトさせ、前記ピストン手段（５２）には、前記受動的な予荷重エレメント（４４）により前記締結位置に向かって予荷重が加えられている、請求項１から６までのいずれか１項記載のニューマチック式のブレーキアシスト配列。

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