JP2020537613A - 電気液圧式のブレーキアクチュエータ - Google Patents

Abstract

本発明は、原動機付車両のための電気液圧式の電気液圧式のブレーキアクチュエータ（１）に関する。ブレーキアクチュエータ（１）はピストン・シリンダ・ユニット（４）を有していて、そのピストン（７，９）が電気モータ（２）によりねじ伝動装置（３）を介してスライド可能である。本発明は２つのピストン（７，９）を意図し、そのうち迅速な圧力発生のために、まず最初に圧力生成をする大きいほうのピストン面（１７）を備えるピストン（７）だけがスライドし、次いで圧力生成をする小さいほうのピストン面（１８）を備える第２のピストン（９）が圧力上昇のためにスライドする。【選択図】 図１

Description

本発明は、請求項１のプレアンブルの構成要件を有する、１つまたは複数の液圧ホイールブレーキを操作するためのブレーキ圧を生成するための電気液圧式のブレーキアクチュエータに関する。ブレーキアクチュエータは、原動機付車両（オートバイや自動車）のパワーブレーキングのために意図されるが、１つまたは複数の液圧ブレーキを有するこれ以外の車両にも同じく適用可能である。冗長性のために、本発明に基づく２つのブレーキアクチュエータが設けられていてよく、原動機付車両またはその他の車両のホイールブレーキの一部がこれらにそれぞれ接続される。

特許文献１は、電気モータと、電気モータにより駆動可能である、電気モータの回転駆動運動をスライドに変換するスクリュードライブと、ピストン・シリンダ・ユニットとを有し、そのピストンがシリンダの中で液圧の発生のためにスクリュードライブによりスライド可能である電気液圧式のブレーキアクチュエータを有する、原動機付車両のための液圧ホイールブレーキを開示している。ピストン・シリンダ・ユニットのシリンダに、電磁弁を介在させたうえで液圧ホイールブレーキが接続される。各々の車両ホイールについて、このような電気液圧式のブレーキアクチュエータを有するホイールブレーキが設けられていてよい。

ドイツ特許出願公開第４４４５９７５Ａ１号明細書

請求項１の構成要件を有する本発明による電気液圧式のブレーキアクチュエータは、ピストン・シリンダ・ユニットと、回転・並進・変換伝動装置と、電気モータとを有する。回転・並進・変換伝動装置は電気モータにより回転駆動可能であり、電気モータの回転駆動運動をスライドに変換し、これがピストンをピストン・シリンダ・ユニットのシリンダの中でスライドさせる。逆に、シリンダをピストンの上でスライドさせることもできる。

回転・並進・変換伝動装置はスクリュードライブ、たとえばスピンドルドライブやボールねじドライブを有することができる。たとえばカムドライブ、ラックドライブ、クランクドライブ、カム伝動装置なども可能である。この列挙は例示であり、完結したものではない。電気モータと回転・並進・変換伝動装置には、機械式の減速伝動装置、特に歯車伝動装置と、たとえば遊星歯車装置が間に介在していてよい。回転・並進・変換伝動装置および場合により間に介在する減速伝動装置を有する電気モータは、電気機械式のアクチュエータとして把握することもできる。

シリンダの中でのピストンのスライドは、ピストン・シリンダ・ユニットの操作として把握することもでき、シリンダで、およびホイールブレーキを操作する、シリンダに接続された１つまたは複数の液圧ホイールブレーキで、ブレーキ圧を生成する。

圧力生成のためにシリンダの中でピストンがスライドしている間に、本発明による電気液圧式のブレーキアクチュエータのピストン・シリンダ・ユニットが、圧力生成をするピストン面を縮小させていく。圧力生成をするピストン面とは、ブレーキ液で付勢され、圧力生成のためにピストンがスライドするときにシリンダの中の容積を縮小させ、それによってブレーキ圧が生成されるピストンの面である。ピストンの圧力生成をする複数のピストン面も考えられる。圧力生成をするピストン面は、スライド中に連続的に、または１つもしくは複数の段階で縮小していくことができる。圧力生成をするピストン面の縮小により、ピストンのスライドのために必要なスライド力が減少する。本発明の利点は、シリンダの中でのピストンのスライドの開始時には、圧力生成をする比較的大きいピストン面が１回のスライド運動ごとに多くのブレーキ液容積をシリンダから押し除け、それにより１つまたは複数の接続された液圧ホイールブレーキが迅速に操作されて、ブレーキ力を迅速に生成することにある。圧力生成をするピストン面が縮小していくことで、上述したように、ピストンをさらにスライドさせてブレーキ圧を上昇させるために必要なスライド力が減少していく。

従属請求項は、請求項１に記載されている発明の好ましい実施形態と発展例を対象とする。

本発明による電気液圧式のブレーキアクチュエータのピストン・シリンダ・ユニットは、それぞれ異なる大きさの圧力生成をするピストン面を備えた２つまたはそれ以上のピストンを有することもでき、これらのうち、まず最初に圧力生成のために比較的大きい、またはもっとも大きい、圧力生成をするピストン面を備えたピストンがシリンダの中でスライドする。次いで、圧力生成をする比較的小さいピストン面を備えたピストンが圧力生成のためにシリンダの中でスライドする。

さらに別の選択肢は、まず最初に圧力生成のために２つあるいはそれ以上のピストンが共同で、次いで圧力上昇のために少数のピストンないし１つだけのピストンが、シリンダの中でスライドすることにある。これらのピストンは等しい大きさの、または異なる大きさの圧力生成をするピストン面を有することができる。

次に、図面に示されている実施形態を参照しながら本発明について詳しく説明する。

本発明に基づく電気液圧式のブレーキアクチュエータの配線図である。 本発明に基づく電気液圧式のブレーキアクチュエータの配線図である。

図１に示す本発明に基づく電気液圧式のブレーキアクチュエータ１は、電気モータ２と、スピンドルドライブ３と、ピストン・シリンダ・ユニット４とを有している。図示および説明している本発明の両方の実施形態では、電気モータ２とスピンドルドライブ３の間に機械式の減速伝動装置５が配置されているが、ただしこれは本発明にとって強制的なものではない。減速伝動装置５は特に歯車伝動装置であり、たとえば遊星歯車伝動装置である。電気モータ２により、−存在している限りにおいて−減速伝動装置５を介して、スピンドルドライブ３を回転駆動可能である。
図示および説明している本発明の両方の実施形態では、スピンドルドライブ３はボールねじドライブである。これ以外のスピンドルドライブ３も可能である。一般にスピンドルドライブ３は、電気モータ２ないし減速伝動装置５の回転駆動運動を、ピストン・シリンダ・ユニット４のシリンダ８の中でピストン７をスライドさせるスライドへと変換する回転・並進・変換伝動装置６として把握することができる。スピンドルドライブ３に代えて、たとえばカムドライブ、クランク機構、カム伝動装置、ラック伝動装置（図示せず）なども可能である。この列挙は例示であり、完結したものではない。

図１では、ピストン・シリンダ・ユニット４は２つのピストン７，９を有していて、これらのうち第１のピストン７は、スピンドルドライブ３によってシリンダ８の中でスライド可能な中空ピストン１０である。第２のピストン９も、第１のピストン７の中でスライド可能な中空ピストンである。第１のピストン７と第２のピストン９は、両方のピストン７，９の相互のスライドによって大きさを変更可能である容積を包囲する。第２のピストン９の方向へ第１のピストン７がスライドすることで、中空ピストン１０として製作されている第１のピストン７の中の容積が縮小されて、ブレーキ液が第１のピストン７から第２のピストン９のピストン底面にある中央穴１１を通して、同じく中空ピストンとして製作されている第２のピストン９の中に押し除けられる。

第２のピストン９は、ピストン・シリンダ・ユニット４のシリンダ８の中に固定的に配置された固定ピストン１２の上でスライド可能であり、それにより、中空ピストンとして製作されている第２のピストン９の中の容積を変更可能である。固定ピストン１２の上で第２のピストン９がスライドすることで、第２のピストン９の容積が縮小されていき、ブレーキ液が第２のピストン９から固定ピストン１２の中央穴１３を通して、ブレーキホース１５によりピストン・シリンダ・ユニット４のシリンダ８に接続された液圧ホイールブレーキ１４の中へ押し除けられる。複数のホイールブレーキ１４がピストン・シリンダ・ユニット４に接続されていてもよい（図示せず）。

ピストンばね１６がシリンダ８の中で第２のピストン９を支持している。

ホイールブレーキ１４を操作するために、電気モータ２により減速伝動装置５を介して、および回転・並進・変換伝動装置６を形成するスピンドルドライブ３を介して、第１のピストン７がピストン・シリンダ・ユニット４のシリンダ８の中で第２のピストン９の上をスライドし、このときピストンばね１６が第２のピストン９を当初は第１のピストン７と一緒にスライドしないように保つ。第２のピストン９の上で第１のピストン７がスライドすることで、中空ピストン１０として製作されている第１のピストン７の中の容積が縮小していき、その結果、ブレーキ液が第１のピストン７から、同じく中空ピストンとして製作された第２のピストン９のピストン底面にある中央穴１１を通して押し除けられる。それにより、ピストン・シリンダ・ユニット４のシリンダ８ないし両方のピストン７，９で、およびピストン・シリンダ・ユニット４に接続されたホイールブレーキ１４で、ブレーキ圧が生成されてホイールブレーキ１４が操作される。

第２のピストン９を一緒にスライドしないように支持するピストンばね１６のばね力をブレーキ圧が克服すると、または第１のピストン７が第２のピストン９に突き当たると、ただちに第２のピストン９が第１のピストン７とともに固定ピストン１２の上でスライドし、その結果、同じく中空ピストンとして製作されている第２のピストン９の中の容積が縮小していき、ブレーキ液がホールブレーキ１４の中へと押し除けられる。第１のピストン７が第２のピストン９に突き当たると、両方のピストン７，９がもはや相互にではなく一緒にスライドするようになり、その結果、第１のピストン７の中の容積は変化しなくなり、第１のピストン７からブレーキ液が押し除けられることはなくなる。ブレーキ圧は、固定ピストン１２の上での第２のピストン９のスライドによってのみ高められるが、その圧力生成をするピストン面１７は、第１のピストン７の圧力生成をするピストン面１８よりも小さい。本発明による電気液圧式のブレーキアクチュエータ１のピストン・シリンダ・ユニット４の中空ピストンとして製作されている両方のピストン７，９の圧力生成をするピストン面１７，１８は、両方のピストン７，９のピストン底面の径方向の内面である。第２のピストン９の圧力生成をする小さいピストン面１８に基づき、シリンダ８の中での両方のピストン７，９のスライドのために必要なスライド力は、第１のピストン７が第２のピストン９に当接して両方のピストン７，９が互いに、かつ相互のスライドなしに、かつそれに伴って第１のピストン７の中の容積の変化なしにスライドするときには小さくなっている。それにより、最初に第２のピストン９の上で第１のピストン７がスライドすることによってブレーキ圧が生成された後には、圧力上昇のために両方のピストン７，９をスライドさせるためのスライド力が小さくなる。このようにして、ピストン・シリンダ・ユニット４のシリンダ８の中でピストン７，９がスライドするとき、両方のピストン７，９ないしはピストン・シリンダ・ユニット４の圧力生成をするピストン面１７，１８が圧力発生中に縮小する。当初は第１のピストン７が大きなブレーキ液容積を押し除け、それによってホイールブレーキ１４が迅速に緊締されて迅速にブレーキ圧が生成される。これに続いて、固定ピストン１２の上での第２のピストン９のスライドが、ブレーキ圧を低いスライド力で上昇させていく。

第２のピストン９に突き当たり、第２のピストン９を第１のピストン７とともにスライドさせる第１のピストン７のピストン底面は、一般的に連行装置１９として把握することもできる。これ以外の連行装置、たとえば第１のピストン７で内方に向くリブ、ラグ、環状段部、またはピストン底面から屹立するピンなども可能であり、これらによって、第１のピストンが第２のピストン９に突き当たったとき、第１のピストン７の中の容積がゼロまで縮小するのではなくなる（図示せず）。

逆止め弁２０が中に配置された、固定ピストン１２にある軸平行の穴を通して、ブレーキ液備蓄容器２１が第２のピストン９の中の容積と連通している。逆止め弁２０はブレーキ液備蓄容器２１から第２のピストン９の中へと貫流可能であり、それによってホイールブレーキ１４のブレーキパッド摩耗が行われる。

図２についての以下の説明では、図１と一致する部材は図１と同じ符号で表されている。図２に示す本発明に基づく電気液圧式のブレーキアクチュエータ１は、中実ピストンとして製作された第１のピストン７を取り囲む、第２のピストン９としてのリングピストン２２を有している。図１と同じく、第１のピストン７は電気モータ２により、本発明にとって強制的ではない機械式の減速伝動装置５を介して、および回転・並進・変換伝動装置６としてのスピンドルドライブ３を介して、ピストン・シリンダ・ユニット４のシリンダ８の中でスライド可能である。両方のピストン７，９の間の摩擦により、リングピストンとして製作された第２のピストン９も第１のピストン７とともにスライドし、その結果、シリンダ８におけるブレーキ圧は当初、両方のピストン７，９によって共同で生成される。両方のピストン７，９の圧力生成をするピストン面１７，１８が大きなブレーキ液量を押し除けて、ピストン・シリンダ・ユニット４のシリンダ８に接続されている液圧ホイールブレーキ１４でブレーキ圧の迅速な生成を惹起する。それにより、ホイールブレーキ１４が迅速に緊締されて操作される。

図２ではシリンダ８は環状段部２３を有していて、そこでその直径を第２のピストン９の外径から第１のピストン７の直径へと縮小させる。一般的にはピストンストッパ２４として把握することもできる環状段部２３に第２のピストン９が突き当たると、第２のピストンはそれ以上はスライドせず、その後は第１のピストン７だけが直径段差のあるシリンダ８の小径部の区域でスライドする。それにより、シリンダ８でブレーキ圧を上昇させるために圧力生成をするピストン面が小さくなり、すなわち、その後には第１のピストン７の圧力生成をするピストン面１７だけとなる。それにより、本発明による電気液圧式のブレーキアクチュエータ１のピストン・シリンダ・ユニット４のシリンダ８で、およびこれに接続されたホイールブレーキ１４で、ブレーキ圧を生成するために第１のピストン７をスライドさせるためのスライド力は、両方のピストン７，９が一緒にスライドするときよりも低くなる。図２に示す本発明の実施形態でも、シリンダ８の中でのピストン７，９のスライド中に圧力生成をするピストン面１７，１８が圧力発生中に縮小される。

第１のピストン７と第２のピストン９を一緒にスライドさせるための連行装置１９は、両方のピストン７，９の間の摩擦接合によって形成される。

シリンダ８の方向に貫流可能な逆止め弁２０により、シリンダ８は、ブレーキパッド摩耗を補償するためのブレーキ液備蓄容器２１と連通している。

本発明による図２のブレーキアクチュエータ１のピストン・シリンダ・ユニット４のシリンダ８の小径部を有する区域には、第１および第２のピストン７，９のほうを向く側で第１および第２のピストン７，９が生成するブレーキ圧による付勢を受ける浮動ピストン２５が配置されている。第１および第２のピストン７，９と反対を向くほうの浮動ピストン２５の側は、第１および第２のピストン７，９と反対を向くほうの浮動ピストン２５の側に対するブレーキ圧をシリンダ８の中で生成し、そこには別の液圧ホイールブレーキ１４が接続されている。それにより図２の電気液圧式のブレーキアクチュエータ１のピストン・シリンダ・ユニット４は、筋肉操作式または補助力操作式の従来のマスタブレーキシリンダから知られているように、２つの液圧ホイールブレーキ１４を互いに別々に液圧式に操作する。シリンダ８には、浮動ピストン２５の両側にそれぞれ１つを超える液圧ホイールブレーキ１４が接続されていてよい（図示せず）。第１および第２のピストン７，９と反対を向くほうの浮動ピストン２５の側のシリンダ８、ならびにそこに接続されているホイールブレーキ１４は、第２のブレーキ回路ＩＩとして把握することもできる。

各図面に示すブレーキ液備蓄容器２１は本発明にとって強制的ではなく、ブレーキアクチュエータ１はブレーキ液備蓄容器２１のない閉じた系としても施工可能である。

１ 電気液圧式のブレーキアクチュエータ
２ 電気モータ
４ ピストン・シリンダ・ユニット
６ 回転・並進・変換伝動装置
７ 第１のピストン
８ シリンダ
９ 第２のピストン
１０ 中空ピストン
１４ 液圧ホイールブレーキ
１７，１８ 圧力生成をするピストン面
１９ 連行装置
２１ ブレーキ液備蓄容器
２４ ピストンストッパ
２５ 浮動ピストン
ＩＩ 第２のブレーキ回路

Claims (8)

1. 原動機付車両の１つまたは複数の液圧ホイールブレーキ（１４）を操作するためのブレーキ圧を生成するための電気液圧式のブレーキアクチュエータ（１）であって、ブレーキ圧を生成するためのピストン・シリンダ・ユニット（４）と、回転駆動運動をスライドへと変換する、前記ピストン・シリンダ・ユニット（４）のシリンダ（８）の中でピストン（７，９）をスライドさせるための回転・並進・変換伝動装置（６）と、前記回転・並進・変換伝動装置（６）を回転駆動可能である電気モータ（２）とを有し、該回転・並進・変換伝動装置が前記電気モータ（２）の回転駆動運動をスライドに変換して前記ピストン・シリンダ・ユニット（４）の前記シリンダ（８）の中で前記ピストン（７，９）をスライドさせる、そのような電気液圧式のブレーキアクチュエータにおいて、前記ピストン・シリンダ・ユニット（４）の前記ピストン（７，９）の圧力生成をするピストン面（１７，１８）が前記シリンダ（８）の中での前記ピストン（７，９）のスライド中に圧力生成時に縮小していくことを特徴とする電気液圧式のブレーキアクチュエータ。
2. 前記ピストン・シリンダ・ユニット（４）は圧力生成をする異なる大きさのピストン面（１７，１８）を備えた２つのピストン（７，９）を有し、圧力生成をする大きいほうのピストン面（１７，１８）を備えるピストン（７，９）が圧力発生のためにスライドし、圧力生成をする小さいほうのピストン面（１７，１８）を備えるピストン（７，９）が圧力上昇のために前記シリンダ（８）の中でスライドすることを特徴とする、請求項１に記載の電気液圧式のブレーキアクチュエータ。
3. 前記ピストン・シリンダ・ユニット（４）は、前記回転・並進・変換伝動装置（６）により前記シリンダ（８）の中でスライド可能である、第２のピストン（９）が中に配置された中空ピストン（１０）を有し、該第２のピストンに前記中空ピストン（１０）がそのスライド中に突き当たり、それにより前記第２のピストン（９）を一緒にスライドさせることを特徴とする、請求項１に記載の電気液圧式のブレーキアクチュエータ。
4. 前記ピストン・シリンダ・ユニット（４）は２つのピストン（７，９）を有し、これらが圧力発生のために共同でスライドし、圧力上昇のためにこれらのうち一方だけが前記シリンダ（８）の中でさらにスライドすることを特徴とする、請求項１に記載の電気液圧式のブレーキアクチュエータ。
5. 前記ピストン・シリンダ・ユニット（４）は前記両方のピストン（７，９）のための連行装置（１９）を有することを特徴とする、請求項４に記載の電気液圧式のブレーキアクチュエータ。
6. 前記回転・並進・変換伝動装置（６）は前記両方のピストン（７，９）のうちの第１のピストンを前記シリンダ（８）の中でスライドさせ、前記両方のピストン（７，９）のうちの第２のピストンは前記第１のピストン（７）との摩擦接合により前記シリンダ（８）の中で一緒にスライドし、それは前記シリンダ（８）におけるブレーキ圧が前記両方のピストン（７，９）の間の摩擦を克服する程度に高くなるまでであり、または前記第２のピストン（９）がピストンストッパ（２４）に突き当たるまでであることを特徴とする、請求項４に記載の電気液圧式のブレーキアクチュエータ。
7. 前記ピストン・シリンダ・ユニット（４）は、一方の側で前記ピストン（７，９）が生成するブレーキ圧で付勢され、前記回転・並進・変換伝動装置（６）によりスライドし、他方の側で第２のブレーキ回路（ＩＩ）のブレーキ圧を生成する浮動ピストン（２５）を前記第２のブレーキ回路（ＩＩ）での圧力生成のために有することを特徴とする、請求項１に記載の電気液圧式のブレーキアクチュエータ。
8. 前記ピストン・シリンダ・ユニット（４）はブレーキパッド摩耗の補償のためのブレーキ液備蓄容器（２１）を有することを特徴とする、請求項１に記載の電気液圧式のブレーキアクチュエータ。
   

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