JP7282916B2 - 車両の液圧ブレーキシステムのための電気機械式ブレーキ圧発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動側の回転運動を液圧ピストン／シリンダユニットのピストンを動かすための並進運動に変換するスピンドルドライブユニットを備え、スピンドルドライブユニットと電気駆動モータとの間に多段の歯車伝動装置が配置されている、車両の液圧ブレーキシステムのための電気機械式ブレーキ圧発生装置に関する。さらに、本発明は、この電気機械式ブレーキ圧発生装置を含む車両、特にハイブリッド車または電気車にも関する。

自動車の将来の駆動コンセプトでは、従来の真空ブレーキ力倍力装置を作動させるための負圧を利用できなくなくなるため、代替的なブレーキ圧増圧装置が必要となる。本明細書の関心事である電気機械式ブレーキ圧発生装置はこのために開発された。

本明細書の関心対象の種類の電気機械式ブレーキ圧発生装置では、電気モータまたは他の適当な電気駆動装置によってピストン／シリンダユニットにブレーキ力が生成される。この種のブレーキ圧発生装置は、補助力を提供するためだけでなく、いわゆるブレーキ・バイ・ワイヤシステムにおいて、ブレーキ操作力を単独で生成するためにも用いることができる。したがって、電気機械式ブレーキ圧発生装置は、特に自律運転に関して有利である。

この種の電気機械式ブレーキ力発生装置の周知の従来技術では、ブレーキペダルの操作時に、手動で行われるペダルストロークが電子ペダルストロークセンサによって測定され電子制御装置に転送される。電子制御装置は、ここから電気駆動モータのための相応の制御信号を算出する。モータトルクは、多段の歯車伝動装置により運転者のための支援力に変換される。この倍力装置（Ｖｅｒｓｔａｅｒｋｅｒ）によって提供される力は、液圧ピストン／シリンダユニットにおいて制動のための液圧に変換される。その際、電気機械式ブレーキ圧発生装置は、従来の真空ブレーキ力倍力装置と同等のブレーキ感覚を提供する。したがって、ブレーキ感覚を、電子制御ユニットによりソフトウェアで車両のブランドに特有の特性に適合させることができる。

特許文献１から、属性的に対応する電気機械式ブレーキ圧発生装置が読み取れる。ブレーキ圧発生装置は電気駆動モータを備え、この電気駆動モータは、電気駆動モータの回転がマスタブレーキシリンダを動かすためのスピンドルドライブユニットのスピンドルの並進運動を生ぜしめるように、多段の平歯車伝動装置を介してスピンドルドライブユニットと作用接続されている。しかし多段の平歯車伝動装置では、比較的小さい速度伝達比でスピンドルドライブユニットとの径方向の距離がかなり大きく、その結果、この電気機械式ブレーキ力発生装置のアセンブリ全体がかなり大型になる。

国際公開第２０１７／０４５８０４号

本発明は、スピンドルドライブユニットに伝達するための電気モータによる駆動出力の高い（ｈｏｈｅ）、かつ省スペース的な伝達を特徴とする電気機械式ブレーキ圧発生装置を提供するという課題にもとづいている。

上記課題は、請求項１の差異的な特徴と組み合わせた請求項１の前提部に記載の電気機械式ブレーキ圧発生装置によって解決される。後続の従属請求項は、本発明の有利な発展形態を示す。請求項１０には本発明による電気機械式ブレーキ圧発生装置を有する液圧ブレーキシステムを備える車両が記載される。

本発明は、電気機械式ブレーキ力発生装置の歯車伝動装置が太陽歯車としてのモータピニオンによって駆動される遊星歯車伝動ユニットを備え、遊星歯車伝動ユニットの出力側の中空歯車が、電気駆動モータのモータシャフトがスピンドルドライブユニットのスピンドルドライブシャフトの隣に平行に隣接して延びるようにスピンドルドライブユニットを駆動するという技術的教示を含む。

本発明による解決策の利点は、特に、これによって遊星歯車伝動ユニットを使用して実現可能な高い速度伝達比との相互作用により、コンパクトな構造形式を可能にする駆動モータおよびスピンドルドライブユニットの２軸配置が可能であるということである。なぜなら、出力側の中空歯車を有する遊星歯車伝動ユニットにより実現可能な高い速度伝達比が、液圧ピストン／シリンダユニットのピストン直径を従来の構造形式と比べて小さくすることも可能にするからである。これによってさらに、電気機械式ブレーキ力発生装置のコンポーネントに対して動力伝達により作用する駆動力が低減され、それにより他のコンポーネントの寸法もより小さくすることができる。

２軸配置の範囲内で、本発明による電気機械式ブレーキ圧発生装置ではスピンドルドライブシャフトが電気駆動モータのモータシャフトと平行であるばかりでなく、モータシャフトに径方向に隣接し、このことは、構造体に軸方向にもより高いコンパクト性をもたらす。

本発明による伝動装置コンセプトは、殊に、駆動モータおよびスピンドルドライブユニットの機械的接続側として用いられる第１端面に歯車伝動装置が配置されている構造形式で電気機械式ブレーキ圧発生装置を実現できるようにするための前提条件を提供する。

このことはまた、駆動モータ、および駆動モータに対して平行に隣接して配置されたスピンドルドライブユニットの第１端面の向かい側に位置する第２端面を殊に電気的接続側として利用できるようにするための前提条件を提供する。その結果、電気機械式ブレーキ力発生装置のコンポーネントの機械的接続と電気的接続とを明確に分離し、このことが組立または修理時のアクセス性を向上させるという利点が生じる。

好ましい一実施形態では、モータシャフトの領域においてモータ回転数を検出するセンサ、および駆動モータのための電気接続部を有する電子制御ユニットが電気的接続側に配置されている。それにより電気機械式ブレーキ力発生装置のすべての電気的および電子的コンポーネントを構造的に統合してコンパクトに配置することができ、それにより例えば、モータ回転数を検出するためのセンサも直接モータシャフトに、および電子制御ユニットの領域に配置することができ、それによりロータポジションセンサ（ＲＰＳ）とポールホイールを用いる従来の複雑なセンサコンセプトを省略することができる。

本発明による多段の歯車伝動装置をさらに改善する措置では、多段の歯車伝動装置が中間段歯車を備え、中間段歯車の大きいほうの歯車が遊星歯車伝動ユニットの外歯付き中空歯車と噛み合い、中間段歯車のピニオンがスピンドルドライブユニットのスピンドルホイールと噛み合うことが提案される。中間段歯車によって、駆動回転数を減速させるための速度伝達比のさらなる増大が達成される一方で、電気駆動モータと隣接するスピンドルドライブユニットとの間の構造に起因する径方向の距離が埋められる。

電気機械式ブレーキ力発生装置の電気駆動モータは、殊にポット状モータハウジングに収容されている。このことによって、モータハウジングは、電気駆動モータのための保護機能の他に、隣接する歯車伝動装置のコンポーネントのための支持機能も果たすことができる。したがって、好ましい一実施形態では、遊星歯車伝動ユニットの中空歯車が、モータハウジングの底領域に転がり支承されることが企図されている。この構成では、一方でモータハウジングに、他方で中空歯車に取り付けられた転がり軸受、例えば玉軸受がモータシャフトを同軸に取り囲み、遊星歯車伝動ユニットの出力側の中空歯車のなめらかな回転運動を可能にする。

遊星歯車伝動ユニットの好ましい実施形態では、さらに、モータハウジングの底領域に取り付けられた遊星キャリアが設けられ、遊星キャリアは、中心の太陽歯車および中空歯車に相対する遊星歯車の位置決めをもたらすことが提案される。歯の係合を最適化するために、遊星キャリアをモータハウジングに対して浮動状態に支承することができる。

殊に、電気駆動モータを取り囲むモータハウジングは開側の縁領域で、基本ジオメトリが直方体形の装置ハウジングに当接する。装置ハウジングは、スピンドルドライブユニットと、ブレーキペダルにより加圧される入力ロッドとを少なくとも部分的に収容する。その際、モータハウジング上に広がり、同様に装置ハウジングに当接する蓋部で歯車伝動装置が覆われる。これによって、全体として複数部分からなるハウジング構造となり、このハウジング構造により特に機械的接続側に良好にアクセス可能である。

スピンドルドライブユニットの好ましい実施形態では、スピンドルドライブユニットは、実質的にスピンドルナットと、スピンドルナットとねじ係合するスピンドルと、からなる。スピンドルドライブユニットは、殊に直接噛み合う部材の組み合わせにより実現されるが、ボールねじドライブとして形成されてもよい。殊に、スピンドルナットは、これに同軸に取り付けられた歯車伝動装置のスピンドルホイールを介して駆動可能であり、スピンドルホイールは、スピンドルドライブユニットの端面側に配置されている。これによって、伝動装置出力側のスピンドルナットの回転運動が、それ自体公知のトルク支持手段の影響下でスピンドルの並進運動並進運動を生ぜしめ、この並進運動がモータ支援により液圧ピストン／シリンダユニットを動かす。これに代えて、スピンドルドライブユニットを運動学的に逆に組み立てて動かすこともできる。

電気機械式ブレーキ力発生装置の模式的縦断面図である。 蓋部を外した構造的実施形態による図１のブレーキ圧発生装置の斜視図である。

以下、本発明をより良くする他の措置について、本発明の好ましい実施例の記載と共に図をもとにして詳しく説明する。

図１では、ここに詳しくは図示されない車両の液圧ブレーキシステムのための電気機械式ブレーキ圧発生装置はスピンドルドライブユニット１を備え、このスピンドルドライブユニットによって、駆動側で電気駆動モータ２により発生した回転運動ａが液圧ピストン／シリンダユニット３のピストンを動かすための並進運動ｂに変換される。

電気駆動モータ２とスピンドルドライブユニット１との間の動力の流れに多段の歯車伝動装置４が設けられ、多段の歯車伝動装置は、電気駆動モータ２の高速回転するモータ回転数を、スピンドルドライブユニット１を駆動するために、モータ回転数よりも低速の回転数へ減速する。歯車伝動装置４は、駆動モータ２およびスピンドルドライブユニット１の機械的接続側として用いられる第１端面５に配置されている。

これに対して第１端面５の向かい側に位置する第２端面６は、電気的接続側として用いられる。この第２端面６には、それ自体公知の仕方で検知されるブレーキ力支援の必要に応じて電気駆動モータ２を制御するための電子制御ユニット７が配置されている。電子制御ユニット７との関連で、モータシャフト８の、歯車伝動装置４の向かい側に位置する端部の領域にもセンサ９が配置され、このセンサは、電気駆動モータ２のモータ回転数を直接検出し、制御の目的で電子制御ユニット７にすみやかに転送する。

この電気機械式ブレーキ圧発生装置では、電気駆動モータ２のモータシャフト８は、スピンドルドライブユニット１のスピンドルドライブシャフト１０の隣に平行に隣接して延びる。駆動出力を伝達するために、歯車伝動装置４の範囲内に太陽歯車としてのモータピニオン１１によって駆動される遊星歯車伝動ユニット１２が設けられ、この遊星歯車伝動ユニットは、電気駆動モータ２に対して同軸に配置され、電気駆動モータの出力側の中空歯車１３がスピンドルドライブユニット１を駆動する。その際、遊星歯車伝動ユニット１２の複数の遊星歯車１４（例示的）は、電気機械式ブレーキ圧発生装置に定置に取り付けられた共通の遊星キャリア１５に回転可能に支承されている。

この実施例では、スピンドルドライブユニット１は、外側に位置するスピンドルナット１６と、このスピンドルナットと直接ねじ係合するスピンドル１７とを備える。スピンドルナット１６は、このスピンドルナットに同軸に取り付けられた歯車伝動装置４のスピンドルホイール１８を介して駆動可能であり、それによりスピンドルナット１６の回転運動が、それ自体公知の仕方で、液圧ブレーキシリンダユニット３を動かすためのスピンドル１７の並進運動を生ぜしめる。

図２は、ここに図示されない蓋部２０を外した歯車伝動装置４のコンポーネントの協働の詳細を示す。歯車伝動装置４のコンポーネントの１つは中間段歯車１９であり、この中間段歯車の大きいほうの歯車２０が、遊星歯車伝動ユニット１２の外歯付き中空歯車１３と噛み合う。ここでは大きい歯車２０によって覆い隠された中間段歯車１９のピニオンが出力側でスピンドルドライブユニット１のスピンドルホイール１８と噛み合う。

この外観斜視図には認識できない電気駆動モータは、ポット状のモータハウジング２１内に収容され、モータハウジングの底領域が同時に遊星歯車伝動ユニット１２を支持する。ポット状のモータハウジングはその縁領域で、基本ジオメトリが直方体形の装置ハウジング２２に当接する。向かい側に位置する側面には、ここに詳しくは認識できない電子制御ユニット７を収容するための別のハウジング部材２３が設けられている。この実施例では軽金属からなる実質的に直方体形の装置ハウジング２２内に、それ自体公知の仕方で手動ブレーキ要求を伝達するために用いられるここに詳しくは図示されないブレーキペダルを取り付けるための入力ロッド２４が突出する。

本発明は上記の好ましい実施例に限定されない。むしろ添付の請求項の保護範囲に共に含まれるその変形も考えられる。したがって、特殊な歯車伝動装置を介して本発明による仕方で互いに結合されているモータシャフトとスピンドルドライブシャフトの平行に隣接した配置を含む特許請求される配置コンセプトが維持され続ける限りで、例えば個々のハウジング部材およびコンポーネントに別の幾何的形状を付与することも可能である。

１ スピンドルドライブユニット
２ 電気駆動モータ
３ ピストン／シリンダユニット ブレーキシリンダユニット
４ 歯車伝動装置
５ 第１端面
６ 第２端面
７ 電子制御ユニット
８ モータシャフト
９ センサ
１０ スピンドルドライブシャフト
１１ モータピニオン
１２ 遊星歯車伝動ユニット
１３ 中空歯車
１４ 遊星歯車
１５ 遊星キャリア
１６ スピンドルナット
１７ スピンドル
１８ スピンドルホイール
１９ 中間段歯車
２０ 大きい歯車
２１ モータハウジング
２２ 装置ハウジング
２３ 別のハウジング部材
２４ 入力ロッド
ａ 回転運動
ｂ 並進運動

Claims (7)

1. 駆動側の回転運動（ａ）を液圧ピストン／シリンダユニット（３）のピストンを動かすための並進運動（ｂ）に変換するスピンドルドライブユニット（１）を備え、前記スピンドルドライブユニット（１）と電気駆動モータ（２）との間に多段の歯車伝動装置（４）が配置されている、車両の液圧ブレーキシステムのための電気機械式ブレーキ圧発生装置において、前記歯車伝動装置（４）が、太陽歯車としてのモータピニオン（１１）によって駆動される遊星歯車伝動ユニット（１２）を備え、前記遊星歯車伝動ユニットの出力側の中空歯車（１３）が前記スピンドルドライブユニット（１）を駆動することと、前記電気駆動モータ（２）のモータシャフト（８）が前記スピンドルドライブユニット（１）のスピンドルドライブシャフト（１０）の隣に平行に、かつ隣接して延び、
   前記歯車伝動装置（４）は、前記電気駆動モータ（２）および前記スピンドルドライブユニット（１）の第１端面（５）に配置されており、
   前記電気駆動モータ（２）および前記スピンドルドライブユニット（１）の前記第１端面（５）の向かい側に位置する第２端面（６）に、前記モータシャフト（８）の領域においてモータ回転数を検出するセンサ（９）および前記電気駆動モータ（２）のための電気接続部を有する電子制御ユニット（７）が配置されていることを特徴とする電気機械式ブレーキ圧発生装置。
2. 駆動側の回転運動（ａ）を液圧ピストン／シリンダユニット（３）のピストンを動かすための並進運動（ｂ）に変換するスピンドルドライブユニット（１）を備え、前記スピンドルドライブユニット（１）と電気駆動モータ（２）との間に多段の歯車伝動装置（４）が配置されている、車両の液圧ブレーキシステムのための電気機械式ブレーキ圧発生装置において、前記歯車伝動装置（４）が、太陽歯車としてのモータピニオン（１１）によって駆動される遊星歯車伝動ユニット（１２）を備え、前記遊星歯車伝動ユニットの出力側の中空歯車（１３）が前記スピンドルドライブユニット（１）を駆動することと、前記電気駆動モータ（２）のモータシャフト（８）が前記スピンドルドライブユニット（１）のスピンドルドライブシャフト（１０）の隣に平行に、かつ隣接して延び、
   前記電気駆動モータ（２）がポット状のモータハウジング（２１）に収容されており、
   前記遊星歯車伝動ユニット（１２）の前記中空歯車（１３）は、前記ポット状のモータハウジング（２１）の底領域に転がり支承されていることを特徴とする、電気機械式ブレーキ圧発生装置。
3. 駆動側の回転運動（ａ）を液圧ピストン／シリンダユニット（３）のピストンを動かすための並進運動（ｂ）に変換するスピンドルドライブユニット（１）を備え、前記スピンドルドライブユニット（１）と電気駆動モータ（２）との間に多段の歯車伝動装置（４）が配置されている、車両の液圧ブレーキシステムのための電気機械式ブレーキ圧発生装置において、前記歯車伝動装置（４）が、太陽歯車としてのモータピニオン（１１）によって駆動される遊星歯車伝動ユニット（１２）を備え、前記遊星歯車伝動ユニットの出力側の中空歯車（１３）が前記スピンドルドライブユニット（１）を駆動することと、前記電気駆動モータ（２）のモータシャフト（８）が前記スピンドルドライブユニット（１）のスピンドルドライブシャフト（１０）の隣に平行に、かつ隣接して延び、
   前記電気駆動モータ（２）がポット状のモータハウジング（２１）に収容されており、
   前記遊星歯車伝動ユニット（１２）の前記中空歯車（１３）は、前記ポット状のモータハウジング（２１）の底領域に転がり支承されていることを特徴とする、電気機械式ブレーキ圧発生装置。
4. 駆動側の回転運動（ａ）を液圧ピストン／シリンダユニット（３）のピストンを動かすための並進運動（ｂ）に変換するスピンドルドライブユニット（１）を備え、前記スピンドルドライブユニット（１）と電気駆動モータ（２）との間に多段の歯車伝動装置（４）が配置されている、車両の液圧ブレーキシステムのための電気機械式ブレーキ圧発生装置において、前記歯車伝動装置（４）が、太陽歯車としてのモータピニオン（１１）によって駆動される遊星歯車伝動ユニット（１２）を備え、前記遊星歯車伝動ユニットの出力側の中空歯車（１３）が前記スピンドルドライブユニット（１）を駆動することと、前記電気駆動モータ（２）のモータシャフト（８）が前記スピンドルドライブユニット（１）のスピンドルドライブシャフト（１０）の隣に平行に、かつ隣接して延び、
   前記電気駆動モータ（２）がポット状のモータハウジング（２１）に収容されており、
   前記ポット状のモータハウジング（２１）は、基本ジオメトリが直方体形の装置ハウジング（２２）に当接することを特徴とする、電気機械式ブレーキ圧発生装置。
5. 前記歯車伝動装置（４）が中間段歯車（１９）を有し、前記中間段歯車の大きいほうの歯車（２０）が前記遊星歯車伝動ユニット（１２）の前記中空歯車（１３）の外歯と噛み合い、前記中間段歯車のピニオンが前記スピンドルドライブユニット（１）のスピンドルホイール（１８）と噛み合うことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の電気機械式ブレーキ圧発生装置。
6. 前記スピンドルドライブユニット（１）は、スピンドルナット（１６）と、前記スピンドルナットとねじ係合するスピンドル（１７）と、を備え、前記スピンドルナット（１６）または前記スピンドル（１７）は、前記スピンドルナットまたは前記スピンドルに同軸に取り付けられた前記歯車伝動装置（４）のスピンドルホイール（１８）を駆動可能であり、それにより前記スピンドルナット（１６）または前記スピンドル（１７）の回転運動がトルク支持手段の影響下で前記スピンドル（１７）または前記スピンドルナット（１６）の並進運動を生ぜしめることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の電気機械式ブレーキ圧発生装置。
7. 車両であって、請求項１～６のいずれか１項に記載の液圧ブレーキシステムのための電気機械式ブレーキ圧発生装置を備える、車両。

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