JP5456164B2 - ブレーキブースタ - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキブースタであって、マスタブレーキシリンダ用の電動モータを備え、電動モータは、伝達手段を介して、マスタブレーキシリンダの押圧ピストンと連結されていて、かつブレーキペダルにより押圧ピストンに伝達されるブレーキ圧を増幅するものに関する。

背景技術
一般的に、外力支援式のブレーキ設備は、摩擦媒体（たとえばブレーキディスクまたはブレーキドラム）とホイールアクチュエータ（たとえばホイールブレーキシリンダを有するブレーキキャリパ）とを備えている。ブレーキアクチュエータは、付属のブレーキ管路を介してマスタブレーキシリンダと接続されている。さらにマスタブレーキシリンダは、ブレーキペダルと連結されている。ブレーキブースタは、ブレーキペダルとマスタブレーキシリンダとの間に配置されていて、運転手からブレーキペダルに及ぼされるペダル力を増幅するために、外部エネルギ（たとえば圧縮空気、負圧または電気エネルギ）を利用する。一般的な増幅係数は、乗用車では、５〜１０の範囲である。

従来慣用のディーゼルエンジン、ならびにガソリン直噴によりまたはスロットルバルブ無しに混合気形成を行うガソリンエンジンを備えた車両では、負圧により駆動されるニューマチック式のブレーキブースタに対して追加的に、負圧ポンプが必要である。さらにニューマチック式のブレーキブースタの所要構造スペースは、必要なブレーキ力増幅に関係する。ニューマチック式のブレーキブースタの直径は、３０ｃｍまでの値を有することができる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００７０１６１３６号明細書において、車両ブレーキ系統用の電気機械式のブレーキブースタが開示されており、このブレーキブースタは、ブレーキ力増幅用の電動モータと電動モータに連結されたマスタブレーキシリンダとを備えている。電動モータは、スピンドルねじと結合されている。スピンドルねじは、プランジャと連行体とを介して、マスタブレーキシリンダに連結されている。電動モータの作動状態では、電動モータは、スピンドルねじを駆動し、ブレーキペダルを介して導入されたブレーキ力を増幅するために、プランジャをマスタブレーキシリンダに対して移動させる。

発明の開示
本発明の課題は、改善されたコンパクトなブレーキブースタを提供することである。

この課題は、請求項１に記載のブレーキブースタにより解決される。本発明の好適な態様は、従属請求項に記載されている。

本発明によれば、ブレーキブースタは、特にコンパクトに構成可能であり、電動モータをマスタブレーキシリンダと連結する伝達手段が、カムディスク伝動装置を備えており、カムディスク伝動装置は、マスタブレーキシリンダの押圧ピストンと作用結合されており、カムディスク伝動装置は、マスタブレーキシリンダ内に押圧ピストンを移動させる。

その利点によれば、ブレーキブースタは、負圧を用いずに運転可能であり、同時にカムディスク伝動装置を用いた伝達手段により、伝達部分および／または変向部分が構造スペースに関して最適化してマスタブレーキシリンダに配置される。

本発明による別の態様によれば、カムディスク伝動装置は、少なくとも１つのカムディスクを備えており、カムディスクの周面に対応して転動装置が配置されている。転動装置は、押圧ピストンと連結されていて、かつカムディスクの周面に沿って転動するように、設計されている。その利点によれば、ブレーキ力増幅の所望の経過をカムディスクの周面の構造に関してフレキシブルに適合させることができる。

本発明による別の態様によれば、押圧ピストンは、押圧ピストンの延長部を介して直接に転動装置と結合されている。このようにすると、ブレーキブースタは、特に頑丈に形成することができる。

本発明による別の態様によれば、第１のカムディスクが、第１の平歯車と結合されており、第２のカムディスクが、第２の平歯車と結合されており、第１および第２の両方の平歯車は、少なくとも１つの第３の平歯車と連結されており、平歯車に取り付けられたカムディスクは、転動装置を作動させる。このようにすると、マスタブレーキシリンダの押圧ピストンは、変向なく直接に作動可能であるので、マスタブレーキシリンダはブレーキブースタと共に特にコンパクトな構造で相互に位置調整されている。

本発明による別の態様によれば、押圧ピストンは、ロッカアームを介して、転動装置と結合されており、ロッカアームは、傾動軸線に関する収容部を備えている。その利点によれば、転動装置によるカムディスクの周面の接触運動が、マスタブレーキシリンダの押圧ピストンの移動方向に対して平行に行われ、したがって提供される構造スペースを所望に利用することができる。

本発明による別の態様によれば、カムディスクの周方向輪郭は、渦巻き状または楕円状に形成されている。この周方向輪郭は、特にブレーキ圧を均等に増幅するために適切である。

本発明による別の態様によれば、カムディスクは、係止装置を備えており、係止装置は、係止要素とばね要素とを備えており、係止装置は、係止要素が転動装置をカムディスクに沿って連行することによりブレーキペダルを出発位置に引っ張る。その利点によれば、電気駆動装置またはハイブリッド駆動装置を備えた車両において、ブレーキペダルを出発位置に移動させることができる。

本発明による別の態様によれば、ブレーキブースタは、戻し調節装置、特に渦巻きばねを備えており、戻し調節装置は、カムディスクおよびハウジングと連結されている。ブレーキ圧の増幅に際して、戻し調節装置は、ハウジングに対してプリロードを掛けられて、プリロードによりカムディスクを出発位置に回動させる。その利点によれば、電動モータは、ブレーキブースタを運転するために、専ら一方向に通電すればよく、したがってより経済的な構成が得られる。

本発明による別の態様によれば、カムディスク伝動装置は、別の伝動装置、特に遊星歯車伝動装置または平行軸歯車伝動装置を介して、電動モータと連結されている。このようにすると、電動モータは、伝動装置が設けられていないブレーキブースタよりも小さく、かつけより経済的に構成することができる。

本発明による別の態様によれば、ブレーキブースタは、制御機器と接続されており、制御機器は、ブレーキペダルを介して及ぼされるブレーキ圧に基づいてブレーキブースタの電動モータの通電を制御する。このようにすると、車両における所望のブレーキ圧ならびに所望のブレーキ特性を相応に多様に適合させることができる。

以下に、図面に基づいて本発明を詳説する。

第１の態様におけるブレーキブースタの概略的な立体図である。 第２の態様におけるブレーキブースタの概略的な立体図である。 第３の態様におけるブレーキブースタの概略的な側面図である。 第４の態様におけるブレーキブースタの概略的な立体図である。

図１には、第１の態様におけるブレーキブースタ１００を概略的に立体図で示す。ブレーキブースタ１００は、電動モータ１６と図示していない遊星歯車伝動装置とを備えている。電動モータ１６は、固定要素２４を用いて車両に固定されていて、接続部１７を介して車載電源および制御機器５０と接続されている。カムディスク１５は、伝動装置の出力軸３２上に配置されている。カムディスク１５は、周面１８を備えており、周面１８の周方向輪郭は、電動モータ１６の回転モーメント経過に相応に適合されていて、渦巻き状に形成されている。カムディスク１５の周面１８に対応して転動装置１９が配置されている。転動装置１９は、支承ピン２０により、ロッカアーム１４の第１の端部に取り付けられている。ロッカアーム１４は、中央部分に収容部２１を備えており、収容部２１は、傾動（旋回）軸線２２に対応して設けられている。ロッカアーム１４の、転動装置１９とは反対側の第２の端部で、ロッカアーム１４は、マスタブレーキシリンダ１０の押圧ピストン１１と結合されている。マスタブレーキシリンダ１０は、さらにピストンロッド１２と複数の管路接続部２３とを備えている。ピストンロッド１２は、結合ヘッド１３を介して、ブレーキペダルと結合されている。さらにピストンロッド１２および押圧ピストン１１は、マスタブレーキシリンダのハウジング内に配置されたピストンと結合されている。

ブレーキペダルを介して形成されたブレーキ圧をマスタブレーキシリンダ１０内で増幅するために、制御機器５０により電動モータ１６が通電される。その際、電動モータ１６は、伝達手段として、カムディスク１５を備えたカムディスク伝動装置を駆動し、カムディスク１５の周面１８では、カムディスク１５の回転に際して転動装置１９が周面１８に沿って転動する。転動装置１９のスムーズな転動を保証するために、転動装置１９は、転がり軸受けを介して支承ピン２０上に配置されている。転動装置１９は、カムディスク１５の周方向輪郭に接触して運動する。カムディスク１５が電動モータ１６により時計回り方向に回動させられると、ロッカアーム１４は、外側へ押圧される。その際、ロッカアーム１４の第２の端部は、押圧ピストン１１をマスタブレーキシリンダ１０内に押し込む。押圧ピストン１１の移動方向に対して横向きの力を押圧ピストン１１に及ぼさないようにするために、ロッカアーム１４の第２の端部は、押圧ピストン１１と結合されておらず、押圧ピストン１１の軸方向端面に当接している。押圧ピストン１１の移動方向に対して横向きの力により、押圧ピストンおよびマスタブレーキシリンダ１０のハウジングの製造における狭いトレランス範囲に基づいて、マスタブレーキシリンダ１０内で押圧ピストン１１が傾斜することになる。

ピストンロッド１２は、ピストンロッドヘッド１３を介して導入されるブレーキペダルからの力が押圧ピストン１１に伝達されるように、設計されている。このようにすると、マスタブレーキシリンダに接続されたブレーキ回路により電気的な支援がなくてもブレーキが作動可能である、ということが保証される。

図２には、第２の態様におけるブレーキブースタ２００を概略的に立体図で示す。以下において同一の構成要素には同一の符号を設けている。ここでは、ブレーキブースタ２００は、図１に示す電動モータ１６を備えている。電動モータ１６は、伝達手段としての伝動装置４７と接続されており、対向する２つのカムディスク１５，４９は、それぞれ平行軸歯車としての平歯車２５，４８と結合されている。カムディスク伝動装置の第１のカムディスク１５を備えた第１の平歯車２５は、第２のカムディスク４９を備えた第２の平歯車４８に対向するように配置されており、その際、カムディスク１５，４９は、相互に間隔を有している。両方の平歯車２５，４８には、駆動軸２７上に配置された少なくとも１つの第３の平歯車２６が対応して配置されている。カムディスク１５，４９の各周面１８にそれぞれ転動装置１９が接触して運動する。ここでは転動装置１９は、直接に押圧ピストン１１と結合されている。第２の平歯車４８の外向きの端面に、渦巻きばね４４が配置されており、渦巻きばね４４は、内側で、平歯車４８と結合されていて、外側の端部で、図示していないハウジングと結合されている。

カムディスク１５，４９を回動させるために、電動モータ１６は、第３の平歯車２６を備えた駆動軸２７を駆動する。両方の平歯車２５，４８の回動により、カムディスク１５，４９が回動する。両方のカムディスク１５，４９の回動は、押圧ピストン１１の必要な移動に連結される。その際、伝達手段として、カムディスク駆動装置が、平行軸歯車伝動装置と連結されている。その際、力分配は、平行軸歯車伝動装置およびカムディスク伝動装置の歯列段を介して調節可能である。ブレーキブースタ２００は、押圧ピストン１１の移動方向に対して横向きの力が押圧ピストン１１に導入されないように、設計されている。このために駆動軸２７は、転動方向１９およびブレーキブースタの押圧ピストン１１の移動方向に対して直交方向に配置されている。渦巻きばね４４は、カムディスク１５，４９の回動後にカムディスク１５，４９を再び出発位置にもたらすための戻し調節装置として働く。このために渦巻きばね４４は、図示していないハウジングと第２の平歯車４８との間にプリロードを掛けて組み込まれている。第２の平歯車４８の回動により、渦巻きばね４４に再びプリロードが掛けられる。ブレーキ系統が運転手により解除させると、図１に示す制御機器５０がカムディスク１５，４９を出発位置に移動させるか、またはカムディスク１５，４９は、ブレーキ系統に残る液圧により押し戻される。ブレーキシ系統に残る液圧がカムディスク１５，４９の完全な押し戻しを保証しないので、プリロードの掛けられた渦巻きばね４４がカムディスク１５，４９を出発位置に回動させる。本態様では、渦巻きばね４４が両方の平歯車２５，４８の１つに配置されていれば十分である。複数の渦巻きばね４４を用いてもよい。戻し調節装置は、電動モータ１６に配置してもよい。戻し調節装置の使用は好適であり、電動モータ１６は、１つの回動方向の通電に関して設計すればよい。

図３には、第３の態様におけるブレーキブースタ３００を概略的に側面図で示す。ブレーキブースタ３００は、楕円形の周面３０を有するカムディスク伝動装置のカムディスク２９を備えている。周面３０に対応して転動装置１９が配置されており、転動装置１９は、延長部２８を介してスリーブ１１と直接に結合されている。カムディスク２９は、概略的に示す、ウォーム伝動装置を備えた駆動装置３１により回動させられ、その際、カムディスク２９の対称的な構成により、１８０°の最大回動範囲が提供される。その結果として、１８０°の範囲内で、マスタブレーキシリンダ１０内で圧力を形成するための最大移動区間を提供すればよい。ウォーム伝動装置の代わりに、電動モータ１６は、カムディスクと直接に結合可能であるか、または単段または多段の伝動装置、たとえばねじ歯車伝動装置、平行軸歯車伝動装置、遊星歯車伝動装置またはスライドウェッジ伝動装置を介して結合可能である。図２と同様に、力分配もしくは伝達は、ウォーム伝動装置およびカムディスク２９により調節される。カムディスク２９は、同じく２つのカムディスク１５，２９を備えたダブルカムディスク群として、図２に示すように、駆動装置３１と連結可能である。

図４には、第４の態様におけるブレーキブースタ４００を概略的に立体図で示す。ブレーキブースタ４００は、トライアングル３９を介して、ブレーキペダル３３およびマスタブレーキシリンダ３４と連結されている。カムディスク伝動装置のカムディスク１５における駆動装置の構造は、図１に示す構造に相当する。トライアングル３９は、第１の掛止点３７でブレーキペダル３３および車両と結合されている。第２の掛止点３５で、トライアングル３９は、マスタブレーキシリンダ３４の押圧ピストン４３と結合されている。第３の掛止点３６には、転動装置１９が配置されている。転動装置１９に対応して、カムディスク１５に係止装置４６が配置されている。係止装置４６は、係止要素３８とばね要素４１とを備えている。係止装置４６は、旋回点４２に回動可能に支承されている。さらにトライアングル３９に連行ラチェット４０が配置されている。ブレーキ圧の増幅は、カムディスク１５が反時計回り方向に回動されて行われる。その際、カムディスク１５は、転動装置１９を、時計回り方向に第１の掛止点３７を中心に押圧する。さらに押圧ピストン４３は、マスタブレーキシリンダ３４内に移動させられ、これによりブレーキシステム内の圧力が増幅される。

図示の配置構造は、電気車両またはハイブリッド駆動装置を備えた車両において、マスタブレーキシリンダ３４の作動後にブレーキペダル３３を再び出発位置に動かすために必要とされる。ブレーキペダル３３が運転手により作動させられると、ブレーキペダルは、ピストンロッド１２をマスタブレーキシリンダ３４内に押し込む。さらに図示していないセンサにより、ブレーキペダル３３の移動が記録される。制御機器５０は、電動モータ１６を制御し、カムディスク１５は、ブレーキペダル３３の移動に応じてガイドされるので、押圧ピストン４３を介してブレーキ圧が高められる。押圧ピストン４３の最大移動距離を実現するために、カムディスク１５は、約３００°回動させられる。別の角度も考えられる。

ブレーキペダル３３を押し下げられた位置から戻すために、ラチェット装置４０は、ブレーキペダル３３を包囲するように設計されている。転動装置１９および係止装置４６は、ブレーキペダル３３を出発位置に引っ張る働きをする。図示の出発位置に到達するために、カムディスク１５は、電動モータ１６により、調節された位置からさらに反時計回り方向に回動可能であるので、転動装置１９は、外向きの周面１８を介して出発位置の傍で転動する。係止要素３８の外側輪郭は、転動装置１９がカムディスク１５の周面１８に沿って転動して戻されるように、設計されている。係止装置４６の回動後に、電動モータ１６は、カムディスク１５を時計回り方向に回動させ、その際、転動装置１９は、係止要素３８と周面１８との間で出発位置に移動させられる。その際、係止装置４６は、トライアングル３９が右側へ引っ張られるように転動装置１９をクランプする。その際、連行装置４０が、同じくブレーキペダル３３を出発位置に引き戻す。

ブレーキペダル３３を戻すために、択一的に、カム伝動装置１５を、電動モータ１６により、ブレーキ過程の終了後に、係止装置が転動装置１９に係合するまで時計回り方向に出発位置に向かって移動させることが考えられる。そのあとでカムディスク１５は、ブレーキペダル３３をトライアングル３９および転動装置１９により出発位置に引き戻すために、反時計回り方向に回動させられる。

図示の係止装置４６の代わりに、係止装置４６を、カムディスク１５の幾何学形状に組み込んで、ブレーキペダル３３の戻りを実現することも考えられる。このために周面１８は、係止装置４６の付近で転動装置１９が周面１８によりカムディスクに固定されるように、構成されており、その際には、転動装置１９の面とカムディスク１５の周面１８とが相互にブロックし、転動装置１９の転動が防止され、これによりブレーキペダル３３の引き戻しが実現される。

Claims (8)

1. ブレーキブースタ（２００）であって、
   マスタブレーキシリンダ（１０）用の電動モータ（１６）を備え、電動モータ（１６）は、伝達手段（１５，４９，２９）を介して、マスタブレーキシリンダ（１０）の押圧ピストン（１１）と連結されていて、かつブレーキペダル（３３）により押圧ピストン（１１）に伝達されるブレーキ圧を増幅するものにおいて、
   伝達手段（１５，４９，２９）は、カムディスク伝動装置を備えており、カムディスク伝動装置は、押圧ピストン（１１）と作用結合されていて、かつマスタブレーキシリンダ（１０）内に押圧ピストン（１１）を移動させ、
   カムディスク伝動装置は、対向しかつ互いに離間している第１および第２のカムディスク（１５，４９）を備えており、第１および第２のカムディスク（１５，４９）の周面（１８）に対応して転動装置（１９）が配置されており、転動装置（１９）は、押圧ピストン（１１）と連結されていて、かつ第１のカムディスク（１５）の周面に沿って転動するように、設計されており、
   第１のカムディスク（１５）が、第１の平歯車（２５）と結合されており、第２のカムディスク（４９）が、第２の平歯車（４８）と結合されており、第１および第２の両方の平歯車（２５，４８）は、少なくとも１つの第３の平歯車（２６）と連結されており、第１および第２の両方のカムディスク（１５，４９）は、転動装置（１９）を作動させることを特徴とする、ブレーキブースタ（２００）。
2. 押圧ピストン（１１）は、押圧ピストン（１１）の延長部を介して直接に転動装置（１９）と結合されている、請求項１記載のブレーキブースタ（２００）。
3. 第１および第２のカムディスク（１５，４９）の周面（１８）は、渦巻き状または楕円状に形成されている、請求項１又は２記載のブレーキブースタ（２００）。
4. 第１のカムディスク（１５）は、係止装置（４６）を備えており、係止装置（４６）は、係止要素（３８）とばね要素（４１）とを備えており、係止装置（４６）は、係止要素（３８）が転動装置（１９）を第１のカムディスク（１５）に沿って連行することによりブレーキペダル（３３）を出発位置に引っ張るように、設計されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のブレーキブースタ（２００）。
5. 戻し調節装置として渦巻きばね（４４）が、第１のカムディスク（１５）およびハウジングと連結されていて、かつブレーキ圧の増幅に際してハウジングに対してプリロードを掛けられて、プリロードにより第１および第２のカムディスク（１５，４９）を出発位置に回動させるように、設計されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のブレーキブースタ（２００）。
6. カムディスク伝動装置（１５，４９）は、別の伝動装置（４７）により、電動モータ（１６）と連結されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のブレーキブースタ（２００）。
7. 当該ブレーキブースタ（２００）は、制御機器（５０）と接続されており、制御機器（５０）は、ブレーキペダル（３３）を介して及ぼされるブレーキ圧に基づいて当該ブレーキブースタ（２００）の電動モータ（１６）の通電を制御するように、設計されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のブレーキブースタ（２００）。
8. 前記別の伝動装置（４７）は、遊星歯車伝動装置である、請求項７記載の装置。

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