JP7373647B2 - 電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器 - Google Patents

Description

本発明は、車両の液圧ブレーキシステムのための電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器に関し、および、このような電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器を含む車両に関する。

自動車を制動するのに運転者の踏力は多くの場合に十分ではなく、そのため、自動車にはブレーキ倍力装置が装備されるのが普通である。従来のブレーキ倍力装置は、通常、内燃機関により生成される負圧によって作動する。この場合、運転者の踏力に追加して補強力を印加するために、エンジン圧力と周囲圧力との間の圧力差が利用される。

自動車の将来的な駆動コンセプトのためには、代替的なブレーキ圧発生器が必要となる。従来式の真空制動倍力装置を作動させるために、負圧を利用できなくなるからである。その代わりに、ここで関心の対象となる電気機械式のブレーキ圧発生器が開発されている。

その場合、ブレーキ圧を生成するために液圧ピストンの運動を伝動装置を介して制御する電気モータによって、操作力が生成される。このような種類の電気機械式のブレーキ圧発生器は、補助力を提供するためだけでなく、操作力だけを提供するためにブレーキバイワイヤシステムで利用することもできる。したがって電気機械式のブレーキ圧発生器は、特に自律走行という観点から利点がある。

特許文献１より、ボールスピンドルを介して導入されるペダル力が増強される、電気機械式のブレーキ倍力装置が公知である。そのために、ペダル力の増強のために電気モータによりプラネタリギヤセットを介して駆動されるリサーキュレーティングボールナットが、ボールスピンドルに配置される。

国際公開第２０１２／０１３３１４Ａ２号パンフレット

本発明は、車両の液圧ブレーキシステムのための電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器を記載する。電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器は、駆動回転数を生成するための電気モータと、駆動回転数の減速を実行するために入力側で電気モータにより駆動されるプラネタリギヤセットと、ブレーキ圧を生成するためにプラネタリギヤセットと出力側で結合された液圧モジュールとを含む。このときプラネタリギヤセットは、入力側でプラネタリギヤセットのサンギヤと結合されるとともに出力側でプラネタリギヤセットのアウトプットコンポーネントと結合される段付きプラネタリピニオンを有する。

本発明の意味における液圧モジュールとは、電気機械式のブレーキ圧発生器のブレーキ圧を生成するために、プラネタリギヤセットの回転運動を液圧ピストンの運動に変換するモジュールであると理解される。これはスピンドル・ナット構造を通じて構成されるのが好ましく、これを介して、そのような回転運動が液圧シリンダの中の液圧ピストンの並進運動へと変換される。

プラネタリギヤセットは高い減速比を実現可能であるという利点を有しており、その一方で、高い出力密度に基づいて設計スペースが削減される。これに加えて、プラネタリギヤセットはわずかな騒音挙動しか有さない。ギヤセットの要素であるサンギヤ、プラネタリピニオン、プラネタリキャリア、およびリングギヤの回転の自由度に基づき、プラネタリギヤセットは設計と減速比に関わる高い裁量の余地を提供する。さらにプラネタリギヤセットにより、モータ軸と、液圧ピストンの液圧軸との間の間隔が縮小される。

段付きプラネタリピニオンとは、それぞれのピッチ円直径が相違する少なくとも２つの異なる噛合部を有するプラネタリピニオンである。このとき噛合部は、段付きプラネタリピニオンの特定の区域に配置される。このとき段付きプラネタリピニオンは、１部分または多部分で構成されていてよい。さらに、段付きプラネタリピニオンを備えるプラネタリギヤセットは、それによって構成部品の個数を低減できるという利点を有する。これに加えて段付きプラネタリピニオンは、このようなギヤセットの体積が、これと同等の全減速比を有する代替的な解決法と比べて小さいという利点を提供する。

本発明の好ましい実施形態では、アウトプットコンポーネントは、段付きプラネタリピニオンを受容するプラネタリキャリアである。本発明の代替的な実施形態では、アウトプットコンポーネントは、プラネタリギヤセットのリングギヤである。プラネタリキャリアの回転運動を実現するために、リングギヤが固定される。これに準じて、別案の実施形態ではプラネタリキャリアが固定される。このときプラネタリキャリアを通じてのアウトプットの場合には、リングギヤを通じてのアウトプットと比較して高い減速比を実現することができる。それに対して低い減速比が希望されるときは、リングギヤを通じてのアウトプットが好ましい。それによりプラネタリギヤセットを少しの変更によって、異なる減速比のために利用することができる。

段付きプラネタリピニオンは軸受領域を有するのが好ましく、これを介して段付きプラネタリピニオンがプラネタリキャリアの穴に支承される。ここでの軸受領域は、好ましくはそれぞれの噛合領域の間に配置される、段付きプラネタリピニオンの領域である。軸受領域および／または穴の材料は、潤滑特性を有するように構成されるのが特別に好ましい。それによって転がり軸受を省略することができる。

プラネタリキャリアの穴に段付きプラネタリピニオンが支承されることで、他のコンポーネントが必要なく、それによりプラネタリギヤセットの設計高さが縮小される。これに加えてそれぞれの噛合領域の間での支承により、好ましい中心での負荷導出が実現され、それにより、プラネタリキャリアに対する曲げモーメントが低減される。

好ましい発展例では、段付きプラネタリピニオンはプラネタリ軸を介して電気モータまたはハウジング部分に支承される。そのためにプラネタリ軸が、電気モータまたはハウジング部分と固定的に結合される。このような支承により、支承部を提供するための追加のプラネタリキャリアが必要ない。それによって段付きプラネタリピニオンを簡易かつ経済的に支承することができる。追加のプラネタリキャリアと軸受領域が省略されることで設計スペースを削減することができ、それにより、このような電気機械式のブレーキ圧発生器がいっそうコンパクトになる。

アウトプットコンポーネントは、ハウジング部分とアウトプットコンポーネントとの間に配置された軸受を介して支承されるのが好ましい。このとき軸受は転がり軸受であるのが好ましい。それにより、支承のための追加の構成部品が必要ないので、部品数が削減され、必要な設計スペースも削減される。

別の好ましい実施形態では、アウトプットコンポーネントは平歯車として構成される。このとき平歯車はアウトプットコンポーネントと固定的に結合されていてよく、または、これと一体的に構成されていてよい。それにより、プラネタリギヤセットと液圧モジュールとの間で、場合により支承されなければならない他の構成部品が必要ない。このようにして、プラネタリギヤセットと液圧モジュールの間の間隔を省スペースに橋渡しすることができる。これに加えて、このような平歯車によって減速比が向上する。

好都合な実施形態では、段付きプラネタリピニオンおよび／またはサンギヤは焼結された金属材料から構成される。焼結された金属材料は、多孔性の表面を通じて潤滑剤をより良く提供することができ、それにより、構成部品の摩耗が最小化されるという利点を有する。

別の好都合な実施形態では、段付きプラネタリピニオンおよび／またはプラネタリキャリアおよび／またはリングギヤはプラスチック射出成形材料で構成される。プラスチック射出成形材料は軽量であるとともに、多彩な形状で容易に製作可能であるという利点を有する。これに加えてプラスチックのコストが低いので、全体として、このようなブレーキ圧発生器を経済的に製造可能となる。プラスチックが適宜選択されれば、良好なトライボロジー特性を有するプラスチックを追加的に選択することができる。

負荷受容と軸受負荷の配分を改善するために、プラスチック材料に金属インサートが挿入されるのが好ましい。すなわち、それによって相応のコンポーネントの支持能力を経済的に改善することができる。

本発明の実施例が図面に示されており、以下の記述において詳しく説明する。図面は次のものを示す。

本発明による電気機械式のブレーキ圧発生器の駆動系統の実施例を示す模式図である。 本発明による電気機械式のブレーキ圧発生器のプラネタリギヤセットの第１の実施例である。 本発明による電気機械式のブレーキ圧発生器のプラネタリギヤセットの第２の実施例である。

図１には、本発明による電気機械式のブレーキ圧発生器の駆動系統１４の実施例の模式図が示されている。駆動系統１４は電気モータ１８を含んでいて、これを通じて駆動回転数を生成可能である。電気モータ１８は、プラネタリギヤセット２２の入力側と機械的に結合されている。本実施例では、プラネタリギヤセット２２は電気モータ軸２６と同軸に位置決めされている。プラネタリギヤセット２２は、たとえばバルブハウジングであってよい、ブレーキ圧発生器のハウジング部分２８に追加的に配置されている。

プラネタリギヤセット２２を介して、電気モータ１８の駆動回転数がいっそう低速の回転数へと減速される。プラネタリギヤセット２２は出力側で液圧モジュール３０と機械的に結合されている。ここでは液圧モジュール３０は、ブレーキ圧の生成のためにスピンドル・ナット構造を介して軸方向へ可動であるブレーキ圧ピストンを有することができる。本実施例に示す駆動系統１４は２軸に配置され、このことは、液圧モジュール３０が電気モータ軸２６と並列に配置されることを意味する。

図２は、本発明による電気機械式のブレーキ圧発生器のプラネタリギヤセット２２の第１の実施例を示している。プラネタリギヤセット２２は、電気モータシャフト３４を介して電気モータ１８と結合されている。電気モータシャフト３４の一端に、電気モータシャフト３４とともに回転可能であるサンギヤ３８がこれに相対回転不能に配置されている。サンギヤ３８は、複数の段付きプラネタリピニオン４６の第１の噛合領域４２と直接的に機械式に係合している。

段付きプラネタリピニオン４６は、本実施例では、第１の噛合領域４６に直接的に隣接する軸受領域５０を有していて、これを介して段付きプラネタリピニオン４６がプラネタリキャリア５８のそれぞれの穴５４の中で回転可能に支承される。それにより、段付きプラネタリピニオン４６を支承するための追加の軸が必要ない。本実施例では、軸受領域５０および／または穴５４は潤滑効果を有する材料で構成されている。それにより、段付きプラネタリピニオン４６の支承のための追加の転がり軸受や滑り軸受が必要ない。

軸受領域５０に直接的に隣接して、第１の噛合領域４２よりも小さい直径を有する第２の噛合領域６２が配置されている。これに加えて第２の噛合領域６２は、軸受領域５０よりも小さい直径を有している。それにより、穴５４への段付きプラネタリピニオン４６の組付けが保証される。これに加えて、穴５４の内壁が第２の噛合領域６２に当接しないことが確保される。

第２の噛合領域６２は、内歯が形成されているリングギヤ６６と直接的に係合する。ここではリングギヤ６６は、たとえばブレーキ圧発生器のバルブハウジングであってよいハウジング部分２８と相対回転不能に結合されている。

プラネタリキャリア５８はハウジング部分２８に対して支承されている。プラネタリキャリア５８とハウジング部分２８の間に軸受７４が配置されていて、これを介してプラネタリキャリア５８がハウジング部分２８に対して回転可能である。ハウジング部分２８に対するプラネタリキャリア５８の直接的な支承のために、プラネタリキャリア５８は、本実施例では、部分的にプラネタリキャリア５８に埋設されるプラネタリキャリア構造部分７８を有している。プラネタリキャリア構造部分７８を介して軸受負荷を受容し、配分することができる。

本実施例では、プラネタリキャリア５８はアウトプットコンポーネントとして構成されている。そのためにプラネタリキャリア５８は平歯車８２を有しており、これを介して液圧モジュール３０と機械的に結合される。

図３には、本発明による電気機械式のブレーキ圧発生器のプラネタリギヤセット２２の第２の実施例が示されている。図２に示す第１の実施例とは異なり、段付きプラネタリピニオン４６はプラネタリ軸８６を介して回転可能に支承されている。プラネタリ軸８６は、ハウジング部分２８と固定的に結合されている。これに加えて段付きプラネタリピニオン４６は、軸受領域５０を有していない。本実施例では第２の噛合領域６２が、これよりも大きい第１の噛合領域４６に直接的に隣接する。

リングギヤ６６は、段付きプラネタリピニオン４６の第２の噛合領域６２と係合する内歯を有している。本実施例ではリングギヤ６６は軸受７４を介して、ハウジング部分２８に対して回転可能に支承される。ハウジング部分２８に対するリングギヤ６６の直接的な支承のために、リングギヤ６６は本実施例では、部分的にリングギヤ６６に埋設されたリングギヤ構造部分９０を有している。リングギヤ構造部分９０を介して軸受負荷を受容し、配分することができる。

第１の実施例とは異なり、本実施例ではリングギヤ６６がアウトプットコンポーネントとして構成されている。そのためにリングギヤ６６は平歯車８２を有しており、これを介して液圧モジュール３０と機械的に結合される。

１８ 電気モータ
２２ プラネタリギヤセット
２８ ハウジング部分
３０ 液圧モジュール
３８ サンギヤ
４６ 段付きプラネタリピニオン
５０ 軸受領域
５４ 穴
５８ プラネタリキャリア、アウトプットコンポーネント
６６ リングギヤ、アウトプットコンポーネント
７４ 軸受
８２ 平歯車
８６ プラネタリ軸

Claims (10)

1. 車両の液圧ブレーキシステムのための電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器であって、
   駆動回転数を生成するための電気モータ（１８）と、
   駆動回転数の減速を実行するために入力側で前記電気モータ（１８）により駆動されるプラネタリギヤセット（２２）と、
   ブレーキ圧を生成するために前記プラネタリギヤセット（２２）と出力側で結合された液圧モジュール（３０）とを含む、電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器において、
   前記プラネタリギヤセット（２２）は、入力側で前記プラネタリギヤセット（２２）のサンギヤ（３８）と結合されるとともに出力側で前記プラネタリギヤセット（２２）のアウトプットコンポーネント（５８，６６）と結合される段付きプラネタリピニオン（４６）を有し、
   前記段付きプラネタリピニオン（４６）は、前記サンギヤ（３８）と直接的に係合する第１の噛合領域（４２）と、前記プラネタリギヤセット（２２）のリングギア（６６）と直接的に係合する第２の噛合領域（６２）と、を有し、
   前記第２の噛合領域（６２）の直径は前記第１の噛合領域（４２）の直径よりも小さく、かつ、前記第２の噛合領域（６２）の直径は、前記第１の噛合領域（４２）と前記第２の噛合領域（６２）との間に設けられた軸受領域（５０）の直径よりも小さく、
   前記アウトプットコンポーネントは前記段付きプラネタリピニオン（４６）を受容するプラネタリキャリア（５８）であることを特徴とする、電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器。
2. 車両の液圧ブレーキシステムのための電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器であって、
   駆動回転数を生成するための電気モータ（１８）と、
   駆動回転数の減速を実行するために入力側で前記電気モータ（１８）により駆動されるプラネタリギヤセット（２２）と、
   ブレーキ圧を生成するために前記プラネタリギヤセット（２２）と出力側で結合された液圧モジュール（３０）とを含む、電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器において、
   前記プラネタリギヤセット（２２）は、入力側で前記プラネタリギヤセット（２２）のサンギヤ（３８）と結合されるとともに出力側で前記プラネタリギヤセット（２２）のアウトプットコンポーネント（５８，６６）と結合される段付きプラネタリピニオン（４６）を有し、
   前記段付きプラネタリピニオン（４６）は、前記サンギヤ（３８）と直接的に係合する第１の噛合領域（４２）と、前記プラネタリギヤセット（２２）のリングギア（６６）と直接的に係合する第２の噛合領域（６２）と、を有し、
   前記第２の噛合領域（６２）の直径は前記第１の噛合領域（４２）の直径よりも小さく、かつ、当該第２の噛合領域（６６）は前記第１の噛合領域（４２）に対して直接的に隣接し、
   前記アウトプットコンポーネントは前記プラネタリギヤセット（２２）の前記リングギヤ（６６）であることを特徴とする、電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器。
3. 前記段付きプラネタリピニオン（４６）は前記軸受領域（５０）を有し、該軸受領域を介して前記プラネタリキャリア（５８）の穴（５４）に支承されることを特徴とする、請求項１に記載の電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器。
4. 前記段付きプラネタリピニオン（４６）はプラネタリ軸（８６）を介して前記電気モータ（１８）またはハウジング部分（２８）に支承されることを特徴とする、請求項２に記載の電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器。
5. 前記アウトプットコンポーネント（５８，６６）はハウジング部分（２８）と前記アウトプットコンポーネント（５８，６６）との間に配置された軸受（７４）を介して支承されることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器。
6. 前記アウトプットコンポーネント（５８，６６）は平歯車（８２）として構成されることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器。
7. 前記段付きプラネタリピニオン（４６）および／または前記サンギヤ（３８）は焼結された金属材料で構成されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器。
8. 前記段付きプラネタリピニオン（４６）および／または前記リングギヤ（６６）はプラスチック射出成形材料で構成されることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器。
9. 前記プラネタリキャリア（５８）はプラスチック射出成形材料で構成されることを特徴とする、請求項１または３に記載の電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器。
10. 請求項１から９までのいずれか１項に記載の電気機械式に駆動可能なブレーキ圧発生器を含んでいる車両。

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