JP5393010B2 - モータポンプユニット - Google Patents

Description

本発明は、モータポンプユニットであって、請求項１の上位概念部に相応している形式のもの、つまり特に、自動車の１つまたは複数のホイールに起こるホイールスリップに関連して、自動車のハイドロリックなブレーキ装置の圧力を調整するためのモータポンプユニットであって、電子制御可能な、駆動軸を有する駆動モータと、該駆動モータと連結された、前記駆動軸の長手方向軸線に対して直交する横方向で配置された少なくとも１つのピストンを有するハイドロリックな圧力発生器と、前記駆動軸に相対回転不能に固定された偏心体とが設けられており、圧力発生器の少なくとも１つのピストンを、往復ストローク運動へと操作するための形式のものから出発する。

この種のユニットの一般的な構成に関する構造は、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第４４３０９０９号明細書に既に記載されている。この公知ユニットは電子制御可能な駆動モータを有していて、この駆動モータはスリップ制御された車両ブレーキ装置のハイドロブロックのポンプケーシングにねじで締結されている。ポンプケーシングには、互いに相対する２つのシリンダ内に、圧力発生器のピストンが可動に案内されている。これらのピストンは偏心体によって駆動され、この偏心体は、駆動モータの駆動軸に相対回転不能に固定されていて、２つのピストンの間に配置されている。駆動軸は３重に支承されている。３つの軸受のうち２つの軸受は、駆動モータのケーシング内に設けられていて、第３の軸受はハイドロブロック内に設けられている。

偏心体は設計上制限された一定の偏心量を有している。さらに、駆動モータの駆動軸は、最大限に発生する圧力発生器の使用圧力に対して、比較的剛性に構成されている。駆動軸の３重の支承と相俟ってこの特性は、駆動装置があらゆる運転状況下でも僅かな弾性しか有していない、つまり比較的剛性であるということになる。駆動モータは、圧力発生器がその最大使用圧力を供給する場合、駆動モータの出力は最大であるように電気的に設計されている。この最大使用圧力は約２００ｂａｒである。使用圧力は、１つの車両ホイールが乾いた車道でロックされる恐れがある、つまり少なくとも１つの車両ホイールにホイールスリップが生じた場合、たとえば運転者によって行われるブレーキ過程の際に生じる。ホイールがロックされている車輌はもはや操舵不可能であるので、このホイールスリップを回避するためにアンチロックブレーキシステムが働く。さらに電子的な制御装置により制御され、言及した圧力発生器が、該当するホイールブレーキを支配しているブレーキ圧を減じるので、ホイールは再び自由に回転しサイドフォースを形成することができる。

運転者自身がブレーキ圧を形成するアンチロックブレーキシステムの他に、公知ブレーキ装置は運転者に依存しない圧力形成にも適している。車両の加速過程もしくはカーブ走行中または障害物回避操作中にスリップが起こる場合、たとえばこのようなアクティブな圧力形成が行われる。ホイールスリップは、ホイール側のセンサにより測定され、該当するホイールの自動的に導入されるブレーキングにより最小にされるか、もしくは回避される（トラクションコントロールシステムもしくは電子式の走行安定性コントロールシステム）。このために必要なブレーキ圧を、言及された圧力形成器が同様に形成する。もちろんこの運転状態で発生するブレーキ圧は約５０ｂａｒ、つまり、言及された最大の使用圧力の明らかに下方である。

公知ユニットのポンプ駆動装置の記載の剛性な設計に基づき、公知ユニットは比較的僅かなシステム圧（トラクションコントロールシステムまたは走行安定性コントロールシステム）のもとで高められた回転数で稼動する。従ってこのことは、ピストンが、その僅かなハイドロリックな負荷に基づき、回転数を下げる僅かな抵抗しか駆動モータに対してもたらさないということになる。圧力発生器およびその駆動の高い回転数は、望ましくない騒音の原因になることがあり、構成部材の過度の磨耗に繋がることがある。さらに回転する構成部材は極めて加熱される。回転数が増大するにつれて、機械的な弁によって制御される、圧力発生器のポンプにおける負荷交番過程は、完全には実行されない。このことは圧力発生器の減じられた容積効率に、つまり減じられた圧送量に影響する。減じられた圧送量は調整過程のダイナミクスの観点ではネガティブである。なぜならばホイールブレーキに場合によって存在してしまうエアギャップが、必要な媒体の量に基づき遅れてしか分解されないからである。さらに、最大モータ出力時の最大使用圧力に合わせたポンプユニットの設計は、構成部材の寸法に不都合に作用する。構成部材は、特に、言及した比較的高い回転数への構成部材の適合に基づき、大きな構成スペースを取り、おまけにコスト高である。従って結局のところ、高められた部材コストと車両ブレーキ装置のハイドロブロックの高められた重量とは結び付いている。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４３０９０９号明細書

従って、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、モータポンプユニット、殊に自動車のハイドロリックなブレーキ装置の圧力を、自動車の１つまたは複数のホールに起こるホイールスリップに関連して調整するためのものであって、駆動軸を有する電子制御可能な駆動モータと、前記駆動軸の長手方向軸線に対して直交する横方向で配置された少なくとも１つのピストンを有する、前記駆動モータと連結されたハイドロリックな圧力発生器と、前記駆動軸に相対回転不能に取り付けられた偏心体とが設けられており、前記圧力発生器の少なくとも１つのピストンを、往復ストローク運動するように操作するための形式のものを改良して、モータと、駆動軸の支承および構成と、偏心体の偏心量と、ポンプの寸法設定との本発明による設計により、駆動モータを、車両ブレーキ装置のあらゆる運転条件下で、駆動モータの運転点で運転することができるようにすることである。

この課題を解決するために本発明の構成では、駆動装置の弾性を圧力発生器の最大の圧送出力に適合させることにより、偏心体によって、少なくとも１つのピストンに伝動可能なストロークが、圧力発生器の負荷されるピストンへの圧力に関連して変更可能であるようにした。

先行技術とは異なり、請求項１の特徴を備えた本発明が有する利点は、モータと、駆動軸の支承および構成と、偏心体の偏心量と、ポンプの寸法設定との本発明による設計により、駆動モータを、車両ブレーキ装置のあらゆる運転条件下で、駆動モータの運転点で運転することができるということである。この運転点で、駆動モータはその最大出力を設計条件上規定された回転数で発揮する。つまりモータ出力は常に最適に使用することができる。本発明では、圧力発生器の圧送出力は、ピストンに伝動可能な偏心量を介して調整され、モータ回転数はあらゆる運転状況下で一定であり続ける。このことは、低いシステム圧の場合、本発明によるユニットは、高いシステム圧の場合よりも高い圧送量を有しているということに現れている。従って、トラクションコントロールシステムまたは走行安定性コントロールシステムにおける車輌ブレーキ装置を、特に良好なダイナミクスで調整することができる。これに対してアンチロックブレーキシステム、つまり圧力発生器の高い使用圧力の場合には、調整は、この場合に減じられた圧送量に基づき、特に繊細にかつブレーキペダルに対して僅かな反動で行われる。さらに駆動装置の提案された設計により、たとえば第３の軸受を省くことにより駆動軸の支承は構造的に簡略化することができる。駆動モータとして、コンパクトな外寸法をもったモータを使用することができる。構成ボリュームの他に、さらに部材コストが節約される。

本発明に係るモータポンプユニットは、モータポンプユニット、殊に自動車のハイドロリックなブレーキ装置の圧力を、前記自動車の１つまたは複数のホールに起こるホイールスリップに関連して調整するためのものであって、駆動軸を有する電子制御可能な駆動モータと、前記駆動軸の長手方向軸線に対して直交する横方向で配置された少なくとも１つのピストンを有する、前記駆動モータと連結されたハイドロリックな圧力発生器と、前記駆動軸に相対回転不能に取り付けられた偏心体とが設けられており、前記圧力発生器の少なくとも１つのピストンを、往復ストローク運動するように操作するための形式のものにおいて、駆動装置の弾性を圧力発生器の最大の圧送出力に適合させることにより、偏心体によって、少なくとも１つのピストンに伝動可能なストロークが、圧力発生器の負荷されるピストンへの圧力に関連して変更可能であることを特徴とする。

本発明のさらなる利点または有利な改良形は、従属請求項または以下の記載から明らかになる。

本発明に係るモータポンプユニットは、有利には、駆動装置と圧力発生器の最大の圧送出力とが、駆動軸が、偏心体の取付けの個所において横力で負荷されている場合に、前記駆動軸が、前記偏心体の偏心量の少なくとも２０％の最大の撓み量を有しているように互いに適合されており、前記横力の大きさが、ハイドロリックな圧力に相当しており、該圧力で、少なくとも１つのピストンが、約２００ｂａｒの使用圧力において負荷されている。

本発明に係るモータポンプユニットは、有利には、前記駆動軸を支承するために２つの軸受が設けられており、前記偏心体が、前記駆動軸の前記２つの軸受によって制限された区分の外側に配置されている。

本発明に係るモータポンプユニットは、有利には、前記２つの軸受の外側に位置する、前記駆動軸の横断面が、前記２つの軸受の間に位置する横断面と比べて、より高い弾性を有している。

本発明に係るモータポンプユニットは、有利には、前記２つの軸受の外側に位置する、前記駆動軸の横断面が、前記２つの軸受の間に位置する横断面と比べて、外径で減じられている。

本発明に係るモータポンプユニットは、有利には、少なくとも、前記２つの軸受の外側に位置する、前記駆動軸の区分が、中空軸横断面として構成されている。

本発明に係るモータポンプユニットは、有利には、前記２つの軸受の外側に位置する、前記駆動軸の区分が、前記２つの軸受の間に位置する区分よりも長い軸線方向の長さを有している。

本発明に係るモータポンプユニットは、有利には、前記圧力発生器のケーシング内に、ストッパが設けられており、該ストッパが、前記２つの軸受の外側に位置する、前記駆動軸の区分における前記駆動軸の最大の撓み量を制限する。

本発明に係るモータポンプユニットは、有利には、前記駆動モータが、シャントにおいて電気的に運転され、電子的な制御装置によって制御可能である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、冒頭で述べた先行技術から公知である、上位概念部記載のモータポンプユニット１０が示されている。このモータポンプユニット１０は、電子制御可能な駆動モータ１２を有している。この駆動モータ１２のモータケーシング１４は、電子的にスリップ制御可能な車両ブレーキ装置の圧力製造器１７のポンプケーシング１６に取り付けられている。シャントにおいて電気的に運転される駆動モータ１２は、そのケーシング１４内で回転可能に支承された駆動軸１８を有している。この駆動軸１８は、駆動モータ１２のモータケーシング１４のカバーからポンプケーシング１６の内部に突出している。駆動軸１８のこの区分には、偏心体２０が一体成形されている。このことは公知実施例では、たとえば研削作業によって行われる。偏心体２０は、駆動軸１８の長手方向軸線に対して所定の偏心量６０を有している。偏心体２０には、駆動軸１８に同様に一体成形されていて、この駆動軸１８の長手方向軸線に対して同軸的な軸受ピン２２が接続される。この軸受ピン２２の外径は収縮しているので、軸受ピン２２が偏心体２０を半径方向で張り出してはいない。軸受ピン２２は、ポンプケーシング１６に配置されている転がり軸受２４に収容されている。全体として公知駆動軸１８は３つの軸受２４，２６，２８に支承されている。この構成では、２つの軸受２６，２８はモータケーシング１４内に、第３の軸受２８は、ポンプケーシング１６内に設けられている。軸受２８は滑り軸受として構成されていて、別の２つの軸受け２４，２６は転がり軸受として構成されている。この場合、軸受２６は軸受グループの固定側軸受を形成する。

図２によれば、偏心体２０に偏心体軸受３２が配置されている。この偏心体軸受３２は、複数の転動体３４を支持する軸受ケージ３０と、転動体３４を取り囲む外側リング３６とを有している。この外側リング３６の周面で、圧力発生器１７の互いに相対する２つのピストン３８，４０が支持される。これらのピストン３８，４０は、ポンプケーシング１６の複数のシリンダ孔（図示せず）に摺動可能に収容されている。この場合、これらのシリンダ孔は、駆動軸１８の長手方向軸線に対して横方向で延在している。駆動軸１８の旋回によって、偏心体２０は圧力発生器１７のピストン３８，４０に往復ストローク運動を強いる。この場合、ピストン３８，４０によって行われるストロークは、このポンプ駆動装置の剛性な設計に基づき、偏心体２０の偏心量６０の２倍の量に相当する。（たとえばピストン３８，４０の、偏心体２０とは反対の側に配置された）図示されていないばねエレメントが、ピストン３８，４０の、偏心体軸受３２の外側リング３６の周面との接触を保証する。

図３には、記載の駆動装置を概略的に簡略化して示した。この場合、図面を見やすくするために駆動モータは図示されていない。図３および以下の図面では、図１および図２に関連して既に付与した符号を互いに相応する構成部材には使用する。これにより、駆動軸は符号１８、偏心体は符号２０、全部で３つの軸受は符号２４，２６，２８で示す。

図４には駆動装置が示してあり、この駆動装置では、上述の駆動装置とは異なり、駆動軸１８は２つの軸受２６，２８でしか支承されていない。この配置形式は、ポンプケーシング１６の公知の軸受２４を省略し、モータケーシング１４（図１）に配置された２つの軸受２６，２８しか有していない。この手段から、駆動軸１８の一方の端部に配置された偏心体２０と、この偏心体２０寄りの軸受２６との間の間隔２９は、公知解決手段の対応する間隔と比べて拡大された。２つの手段は、共にポンプ駆動装置の弾性を高めるので、駆動軸１８は、シリンダ内でピストン３８，４０に作用するハイドロリックな力（力矢印４２で図示）に起因して、ずれて適切に撓む。図面を見やすくするために、全ての図面では駆動軸１８を撓んでいない静止状態で示した。駆動軸１８の撓みの最大量は、この種の軸受の場合には偏心体２０の領域に生じる。これにより、偏心体２０の偏心量６０は、十分にピストン３８，４０の一回のストローク、ひいては圧力発生器１７の圧送量に変換することはできない。このことが設計上の理由から必要不可欠な場合には、圧送出力の不足は、ピストン３８，４０の直径の調整、および／またはより大きな偏心量６０の偏心体２０の使用により補償することができる。

ピストン３８，４０のシリンダ内を比較的低い圧力レベルが支配している、トラクションコントロールシステム運転または走行安定性コントロール運転においては、駆動装置の弾性的な設計にもかかわらず、駆動軸１８にはたいした変形は起こらない。なぜならば効果的なハイドロリックな力４２が著しく僅かだからである。だからといって、この運転状態で、圧力発生器の圧送量が減じられることはなく、その結果、車両ブレーキ装置は、車両の個々のホイールにおける自体変化するスリップ率に、変わらずにダイナミックに適合可能である。

図５には、ポンプ駆動装置の弾性を高めるための第２実施例が示してある。ここでは、軸長手方向軸線の方向で変化する横断面４４，４６，４８を有する駆動軸１８が使用される。２つの軸受２６，２８の間の領域において、この駆動軸１８は比較的大きな横断面４４を有している。偏心側の軸受２６から偏心体２０の方向に向かって、テーパ区分４６が続いている。このテーパ区分４６は、本例では円錐状に成形されていて、比較的小さな一定の横断面４８の軸区分に移行している。この軸区分には最終的に偏心体２０が配置されている。この配置形式は、図４の駆動軸１８と同じ弾性のままで駆動軸１８をより短く形成するという利点を有している。その他の点では図４の実施例のように、２つの軸受２６，２８の間の間隔５０を変更するという可能性もある。さらに、種々異なる大きさの偏心量の偏心体２０が使用可能であり、および／または横断面４４，４６，４８が軸線方向で可変の長さで形成可能であり、これによって駆動装置は使用特性に合わせて設計される。

図６には、駆動軸１８のテーパしている区分４６の代わりに、偏心体２０と偏心体側の軸受２６との間の領域で、中空軸形の軸区分５２を有する駆動軸１８が使用される。一貫して中空に形成された駆動軸１８も、根本的には考慮可能である。

図７には、一定の円筒状の横断面５４を有する駆動軸１８が示してある。この場合、軸直径はここでは駆動軸１８の全長にわたって、直径において減じられている。当然、種々異なる横断面形状の区分を有する駆動軸１８、および／または種々異なって弾性的な材料から成る駆動軸１８も考慮可能な場合があり、これによってポンプ駆動装置の弾性は高められる。

十分に弾性的な駆動軸１８を使用する場合に、最大のシリンダ圧力における最大の軸変形を制限するために、図８では、ポンプケーシング１６内に機械的なストッパ５６を形成することが提案されている。このストッパ５６は、盲孔形の切欠きである。この切欠きの内径に対して、駆動軸１８の偏心体側の端部に設けられた軸残片５８を有する駆動軸１８が衝突する。軸撓みの機械的な制限は、最大のポンプ圧下で、選択されたピストン直径と、ポンプユニットの選択された偏心量とに基づき、十分な圧送量をさらに得たくない場合に必要なことがある。

本発明によれば、ポンプ駆動装置と駆動されるポンプユニットとは、駆動軸１８が、偏心体２０の取付け個所において横力４２で負荷されている場合、駆動軸１８が偏心体２０の最大の偏心量６０の、少なくとも２０％の最大の撓み量を有していると互いに調和している。横力４２は、シリンダ圧力が２００ｂａｒにおけるピストン３８，４０にかかるハイドロリックな圧力に相当している。この横力４２は、シリンダ圧力（＝２００ｂａｒ）と、ピストン３８，４０の圧力負荷された面積との積として算出される。

既述したように、適切な設計は、構成に関して以下のパラメータを適切に調整することで得ることができる：
１ 駆動軸１８を支承するための軸受２４，２６，２８の数の選択、
２ 軸受２４，２６，２８の間の間隔の変更、
３ 駆動軸１８の横断面および／または材料の寸法設定、
４ 駆動軸１８の長手方向軸線の方向での軸横断面の変更、
５ 偏心体２０とこの偏心体側の軸受２６との間の間隔の変更、
６ 偏心体２０の偏心量６０の変更、
７ 偏心体２０によって駆動されるピストン３８，４０の直径の変更、
８ 同相で駆動されるピストン３８，４０の数の変更等々。

当然、本発明によりポンプ駆動装置の高められた弾性を得るために、上述のパラメータを個別に利用するか、または複数または全てを互いに組み合わせて使用することができる。さらに上記リストに限定されるわけではない。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４３０９０９号明細書記載のモータポンプユニットの縦断面図である。 図１の切断線ＩＩ−ＩＩに沿った公知ユニットの横断面図である。 公知モータポンプユニットを再度概略的かつ簡略的に示した図である。 本発明によるポンプ駆動装置のヴァリエーションを、同じく概略的かつ簡略的に示した図である。 本発明によるポンプ駆動装置の別のヴァリエーションを、同じく概略的かつ簡略的に示した図である。 本発明によるポンプ駆動装置のさらに別のヴァリエーションを、同じく概略的かつ簡略的に示した図である。 本発明によるポンプ駆動装置のさらに別のヴァリエーションを、同じく概略的かつ簡略的に示した図である。 本発明によるポンプ駆動装置のさらに別のヴァリエーションを、同じく概略的かつ簡略的に示した図である。

符号の説明

１０ モータポンプユニット、 １２ 駆動モータ、 １４ モータケーシング、 １６ ポンプケーシング、 １８ 駆動軸、 ２０ 偏心体、 ２２ 軸受ピン、 ２４，２６，２８ 軸受、 ２９ 間隔、 ３２ 偏心体軸受、 ３４ 転動体、 ３６ 外リング、 ３８，４０ ピストン、 ４２ 横力、 ４４，４６，４８ 横断面、 ５０ 間隔、 ５２ 軸区分、 ５６ ストッパ、 ５８ 軸切れ端、 ６０ 偏心量

Claims (9)

1. モータポンプユニット（１０）、殊に自動車のハイドロリックなブレーキ装置の圧力を、自動車の１つまたは複数のホイールに起こるホイールスリップに関連して調整するためのものであって、
   駆動軸（１８）を有する電子制御可能な駆動モータ（１２）と、
   前記駆動軸（１８）の長手方向軸線に対して直交する横方向で配置された少なくとも１つのピストン（３８，４０）を有する、前記駆動モータ（１２）と連結されたハイドロリックな圧力発生器（１７）と、
   前記駆動軸（１８）に相対回転不能に取り付けられた偏心体（２０）と、が設けられており、
   前記圧力発生器（１７）の少なくとも１つのピストン（３８，４０）を、往復ストローク運動するように操作するための形式のものにおいて、
   前記駆動軸（１８）の弾性を圧力発生器（１７）の最大の圧送出力に適合させることにより、偏心体（２０）によって、少なくとも１つのピストン（３８，４０）に伝動可能なストロークが、圧力発生器（１７）のピストン（３８，４０）に負荷される前記ハイドロリックな圧力に関連して、前記駆動モータ（１２）のモータ回転数が、前記ブレーキ装置、特に自動車のブレーキ装置のあらゆる運転状況下で一定であり続けるように、変更されることを特徴とする、モータポンプユニット。
2. 駆動装置と圧力発生器（１７）の最大の圧送出力とが、駆動軸（１８）が、偏心体（２０）の取付けの個所において横力（４２）で負荷されている場合に、前記駆動軸（１８）が、前記偏心体（２０）の偏心量（６０）の少なくとも２０％の最大の撓み量を有しているように互いに適合されており、前記横力（４２）の大きさが、ハイドロリックな圧力に相当しており、該圧力で、少なくとも１つのピストン（３８，４０）が、約２００ｂａｒの使用圧力において負荷されている、請求項１記載のモータポンプユニット。
3. 前記駆動軸（１８）を支承するために２つの軸受（２６，２８）が設けられており、前記偏心体（２０）が、前記駆動軸（１８）の前記２つの軸受（２６，２８）によって制限された区分の外側に配置されている、請求項１または２記載のモータポンプユニット。
4. 前記２つの軸受（２６，２８）の外側に位置する、前記駆動軸（１８）の横断面（４８）が、前記２つの軸受（２６，２８）の間に位置する横断面（４４）と比べて、より高い弾性を有している、請求項３記載のモータポンプユニット。
5. 前記２つの軸受（２６，２８）の外側に位置する、前記駆動軸（１８）の横断面（４８）が、前記２つの軸受（２６，２８）の間に位置する横断面（４４）と比べて、外径で減じられている、請求項４記載のモータポンプユニット。
6. 少なくとも、前記２つの軸受（２６，２８）の外側に位置する前記駆動軸（１８）の区分が、中空軸横断面として構成されている、請求項４または５記載のモータポンプユニット。
7. 前記２つの軸受（２６，２８）の外側に位置する、前記駆動軸（１８）の区分が、前記２つの軸受（２６，２８）の間に位置する区分よりも長い軸線方向の長さを有している、請求項４から６までのいずれか一項記載のモータポンプユニット。
8. 前記圧力発生器（１７）のケーシング（１６）内に、ストッパ（５６）が設けられており、該ストッパ（５６）が、前記２つの軸受（２６，２８）の外側に位置する前記駆動軸（１８）の区分における前記駆動軸（１８）の最大の撓み量を制限する、請求項１から７までのいずれか一項記載のモータポンプユニット。
9. 前記駆動モータ（１２）が、シャントにおいて電気的に運転され、電子的な制御装置によって制御可能である、請求項１から８までのいずれか一項記載のモータポンプユニット。

Images