JP7414996B2 - 電気機械的に駆動可能なブレーキ圧生成装置 - 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操作の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伝動装置ユニットが配置されている、車両の液圧ブレーキシステムのための電気機械的に駆動可能なブレーキ圧生成装置に関する。本発明は、さらに、このような電気機械的に駆動可能なブレーキ圧生成装置を備える車両に関する。

自動車の将来の駆動コンセプトでは、従来の真空式ブレーキ倍力装置を動かすための負圧を利用できなくなるので、代替のブレーキ圧発生装置が必要とされる。本明細書中で関心の対象となる電気機械式ブレーキ圧生成装置はこのために開発された。

本明細書中で関心の対象となる種類の電気機械式ブレーキ圧生成装置では、電気モータまたは他の適切な電気駆動装置を用いてピストン／シリンダユニットでブレーキ力が生成される。この種のブレーキ圧生成装置は、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生成装置は、特に自律運転を考えに入れた場合に有利である。

ブレーキペダルを操作する場合のこの種の電気機械式ブレーキ力生成装置に関する一般に知られている従来技術によれば、手動で行われるペダルストロークは電子ペダルストロークセンサにより測定されて、電子制御装置に転送される。電子制御装置は、そ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を介して運転者のための補助力に変換される。この倍力装置（Ｖｅｒｓｔａｅｒｋｅｒ）により提供される力は、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体圧力に変換される。その場合、電気機械式ブレーキ圧生成装置は、従来の真空式ブレーキ倍力装置と同等のブレーキ感覚を提供する。したがって、電子制御ユニットによりソフトウェアでブレーキ感覚を車両のブランド特有の特徴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生成装置が読み取れる。ブレーキ圧生成装置は電気駆動モータを備え、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操作する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じさせるように、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は、比較的小さい伝達比で、スピンドルドライブユニットに対して径方向にかなり大きい距離を生じ、それによりこの電気機械式ブレーキ力生成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

本発明を基礎付ける課題は、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力の設置スペース節約的な変速と安価な構造を特徴とする電気的に駆動可能なブレーキ圧生成装置を提供することである。

上記課題は、特徴付ける特徴と結びつけた請求項１の前提部による液圧ブレーキシステムのための電気機械的に駆動可能なブレーキ圧生成装置により解決される。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９において、本発明による電気機械式ブレーキ圧生成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ている。

本発明は、駆動モータ軸線とスピンドルドライブユニットの軸線が径方向に互いにずらして配置され、ピストン／シリンダユニットと電気駆動モータが伝動装置ユニットの軸方向の互いに向かい合う側に配置されているという技術的な教示を含む。

本発明によれば、スピンドルドライブユニットの軸線は、駆動モータ軸線に対して平行に、ただし径方向に隣接して配置されている。このような配置は、軸方向に構成ユニットのコンパクト性を高める。例えばバルブハウジング内に配置されたピストン／シリンダユニットとは対照的に、電気駆動モータがバルブハウジングの外に設けられる。その場合、伝動装置ユニットは、軸方向で駆動モータとピストン／シリンダユニットとの間に配置される。

電気駆動モータは外部モータとして設けられ、したがってバルブハウジング内に場所を必要としない。それによってバルブハウジングをより小さく形成することができ、通常は中実材料（Ｖｏｌｌｍａｔｅｒｉａｌ）から形成されるバルブハウジングの設置スペースと材料が節約される。それによって、このような電気機械的に駆動可能なブレーキ圧生成装置はより小さく、より経済的に製造可能である。

本発明の好ましい一実施形態では、伝動装置ユニットは、駆動モータ軸線と同軸に配置されている遊星歯車伝動装置を有する。遊星歯車伝動装置には、高い伝達比を達成可能である一方で、高い出力密度により設置スペースが低減されるという利点がある。それに加えて、遊星歯車伝動装置は低騒音挙動を有する。

太陽歯車、遊星歯車、遊星キャリア、および中空歯車といった伝動装置要素の回転自由度にもとづいて、遊星歯車伝動装置は設計と伝達比に関して多くの余地を提供する。

本発明の別の好ましい実施形態では、遊星歯車伝動装置は、スピンドルドライブユニットのスピンドルを駆動する平歯車と協働する出力側の中空歯車を有する。中空歯車は、殊に外歯を有し、この外歯を介して中空歯車が平歯車と係合する。したがって他の平歯車は必要でない。それに対応して部品点数が低減される。そのような伝動装置ユニットをよりコンパクトに提供することもできる。

殊に、遊星歯車伝動装置の遊星歯車は段付きプラネット（Ｓｔｕｆｅｎｐｌａｎｅｔｅｎ）として形成されている。段付きプラネットは、ピッチ円直径の異なる少なくとも２つの異なった歯を有する遊星歯車である。その場合、歯は、段付きプラネットの特定の区分に配置されている。その場合、段付きプラネットはワンピースに形成されていてもよいし、マルチピースに形成されていてもよい。その場合、段付きプラネットを有する遊星歯車伝動装置には、それにより部品の数を低減できるという利点がある。これに加えて、段付きプラネットは、そのような伝動装置の体積が、同等の全伝達比を有する代替の解決策と比べて小さいという利点を提供する。

有利な一発展形態では、遊星歯車伝動装置は２段に形成されている。２段の遊星歯車伝動装置には、この場合、遊星キャリアを浮動状態に形成でき、これにより支持のための手間が少なくなるという利点がある。

有利にも、ピストン／シリンダユニットがバルブハウジングに収容され、電気駆動モータがバルブハウジングに対して支持されている。したがって、バルブハウジングに対する支持によって、支持のための追加の可能性を提供する必要がない。したがって、電気駆動モータとピストン／シリンダユニットは同じ基準点を有する。それによって、両要素間の相対運動がほとんど生じない。したがって、電気駆動モータとピストン／シリンダユニットとの間の経路において、相対運動の結果として生じる摩耗が回避される。

別の有利な実施形態では、電気駆動モータは、バルブハウジングとともに取り付けられるモータハウジングを有し、モータハウジングに遊星キャリアが回転不可能に取り付けられている。したがって、遊星キャリアはモータハウジングと固定接続されている。それに応じて、遊星キャリアの追加の取付けを提供する必要がない。これに加えて、モータ軸がモータハウジングに対して支持され得る。したがってモータハウジングは、駆動モータを収容する他に複数の機能を果たす。バルブハウジングにモータハウジングを取り付けることによって、上記の単一の基準点と、それに伴う利点を確保することができる。

合目的的な一実施形態では、電気駆動モータのモータ軸がバルブハウジング内まで長く延ばされ、バルブハウジング内で電気駆動モータの向かい側に位置する軸方向の一端に回転数センサが配置されている。回転数センサは、殊にプリント基板上に直接載置されている。その場合、回転数センサにより、モータ軸の軸方向端面において、好ましくは磁気要素の信号が検出される。したがって、電子コンポーネントをまとめて電子制御ユニットの領域に配置することができる。

本発明による電気機械式ブレーキ圧生成装置のドライブトレインの一実施例の模式図である。 本発明による電気機械式ブレーキ圧生成装置のドライブトレインの一実施例の断面図である。

本発明の実施例を図面に示し、以下の記載において詳しく説明する。

図１に、本発明による電気機械式ブレーキ圧生成装置のドライブトレイン１４の一実施例の模式図が示される。ドライブトレイン１４は、回転運動ａを生成可能な電気駆動モータ１８を備える。電気駆動モータ１８は、伝動装置ユニット２２と機械的に接続されている。この実施例では、この伝動装置ユニット２２は遊星歯車伝動装置である。遊星歯車伝動装置２２は、駆動モータ軸線２６に対して同軸に位置決めされ、ブレーキ圧生成装置のバルブハウジング２８に配置されている。

電気駆動モータ１８の駆動回転数が遊星歯車伝動装置２２を介してより遅い回転数に変換される。遊星歯車伝動装置２２は、出力側で液圧モジュール３０と機械的に接続されている。液圧モジュール３０は、スピンドルドライブユニット３８の軸方向並進運動ｂによりブレーキ圧を生成するピストン／シリンダユニット３４を有する。この実施例で示されるドライブトレイン１４は２軸に配置されている。これは、液圧モジュール３０のスピンドルドライブユニット３８の軸線４２が駆動モータ軸線２６に対して平行に、および径方向にずらして配置されていることを意味する。

その場合、電気駆動モータ１８は、バルブハウジング２８内に配置されるのではなく、外部で遊星歯車伝動装置２２に隣接する。したがって電気駆動モータ１８と、バルブハウジング２８内に配置されたピストン／シリンダユニット３４は、伝動装置ユニット２２の軸方向で向かい合う側に位置決めされている。それによって、電気駆動モータ１８を収容するためのバルブハウジング２８内の場所が節約され、それによりバルブハウジング２８をより小さく形成することができる。

図２は、本発明による電気機械式ブレーキ圧生成装置のドライブトレイン１４の一実施例の断面図を示す。この図には、図１からの図示されたドライブトレイン１４がより詳細に示されている。この実施例では、液圧モジュール３０、電気駆動モータ１８、および遊星歯車伝動装置２２が共通の外側ハウジング４６内に配置され、外側ハウジングは、取付手段５０によりバルブハウジング２８と接続されている。電気駆動モータ１８は、この外側ハウジング４６内で、追加的にさらに別のモータハウジング５４内に配置され、このモータハウジングも同様にバルブハウジング２８と接続されている。

電気駆動モータ１８は、軸受６２によりモータハウジング５４に対して支持されているモータ軸５８を有する。モータ軸５８には、電気駆動モータ１８によって駆動される遊星歯車伝動装置２２の太陽歯車６６が配置されている。太陽歯車６６は、モータハウジング５４に取り付けられた遊星キャリア７２を介して回転可能な遊星歯車７０と協働する。

この実施例では、遊星歯車７０は段付きプラネットとして形成されている。これは、遊星歯車７０が太陽歯車６６との係合領域に、中空歯車７４との係合領域におけるよりも大きい直径を有することを意味する。その場合、中空歯車７４は、バルブハウジング２８に対して回転可能に支持されている。モータ軸５８は、遊星歯車伝動装置２２によってバルブハウジング２８内まで長く延ばされている。電気駆動モータ１８の向かい側に位置するモータ軸５８の軸方向の一端には、モータ軸５８の回転数を検知する回転数センサ７８がバルブハウジング２８内に配置されている。この実施例では、回転数は、モータ軸５８の軸方向の端で磁気要素８０を介して検出される。

中空歯車７４は外側の歯を有し、中空歯車７４はこの外側の歯を介してスピンドルドライブユニット３８の平歯車８２と協働し、それにより平歯車８２を回転させる。その場合、スピンドルドライブユニット３８は、バルブハウジング２８と固定接続されたスピンドルドライブ収容部９０内で回転可能に保持されたスピンドル８６を備える。スピンドルドライブ収容部９０内には、スピンドル８６と係合するスピンドルナット９４が追加的に収容され、それによりスピンドル８６の回転によってスピンドルナット９４が軸方向に変位可能である。

平歯車８２は、スピンドルドライブ収容部９０に対して回転可能に支持されているカップ形状の構造要素９８と固定接続されている。構造要素９８は、追加的にスピンドル８６の一端と固定接続され、それによりスピンドル８６は、構造要素９８を介して平歯車８２と一緒に回転される。

１８ 電気駆動モータ
２２ 伝動装置ユニット、遊星歯車伝動装置
２６ 駆動モータ軸線
２８ バルブハウジング
３０ 液圧モジュール
３４ ピストン／シリンダユニット
３８ スピンドルドライブユニット
４２ スピンドルドライブユニットの軸線
４６ 外側ハウジング
５０ 取付手段
５４ モータハウジング
５８ モータ軸
６２ 軸受
６６ 太陽歯車
７０ 遊星歯車
７２ 遊星キャリア
７４ 中空歯車
７８ 回転数センサ
８０ 磁気要素
８２ 平歯車
８６ スピンドル
９０ スピンドルドライブ収容部
９４ スピンドルナット
９８ 構造要素

Claims (9)

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（３４）のピストン操作のための並進運動（ｂ）に変換するスピンドルドライブユニット（３８）を備え、前記スピンドルドライブユニット（３８）と電気駆動モータ（１８）との間に伝動装置ユニット（２２）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的に駆動可能なブレーキ圧生成装置において、
   駆動モータ軸線（２６）と前記スピンドルドライブユニット（３８）の軸線（４２）が径方向に互いにずらして配置され、前記液圧ピストン／シリンダユニット（３４）と前記電気駆動モータ（１８）が前記伝動装置ユニット（２２）の軸方向の互いに向かい合う側に配置されており、
   前記伝動装置ユニット（２２）は、前記駆動モータ軸線（２６）と同軸に配置されている遊星歯車伝動装置を有し、
   前記遊星歯車伝動装置は、前記スピンドルドライブユニット（３８）のスピンドル（８６）を駆動する平歯車（８２）と協働する出力側の中空歯車（７４）を有する、
   ことを特徴とする、電気機械的に駆動可能なブレーキ圧生成装置。
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（３４）のピストン操作のための並進運動（ｂ）に変換するスピンドルドライブユニット（３８）を備え、前記スピンドルドライブユニット（３８）と電気駆動モータ（１８）との間に伝動装置ユニット（２２）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的に駆動可能なブレーキ圧生成装置において、
   駆動モータ軸線（２６）と前記スピンドルドライブユニット（３８）の軸線（４２）が径方向に互いにずらして配置され、前記液圧ピストン／シリンダユニット（３４）と前記電気駆動モータ（１８）が前記伝動装置ユニット（２２）の軸方向の互いに向かい合う側に配置されており、
   前記伝動装置ユニット（２２）は、前記駆動モータ軸線（２６）と同軸に配置されている遊星歯車伝動装置を有し、
   前記遊星歯車伝動装置の遊星歯車（７０）が段付きプラネットとして形成されている、
   ことを特徴とする、電気機械的に駆動可能なブレーキ圧生成装置。
3. 前記遊星歯車伝動装置は、前記スピンドルドライブユニット（３８）のスピンドル（８６）を駆動する平歯車（８２）と協働する出力側の中空歯車（７４）を有することを特徴とする、請求項２に記載の電気機械的に駆動可能なブレーキ圧生成装置。
4. 前記遊星歯車伝動装置の遊星歯車（７０）が段付きプラネットとして形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電気機械的に駆動可能なブレーキ圧生成装置。
5. 前記遊星歯車伝動装置は２段に形成されてい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的に駆動可能なブレーキ圧生成装置。
6. 前記液圧ピストン／シリンダユニット（３４）がバルブハウジング（２８）に収容され、前記電気駆動モータ（１８）が前記バルブハウジングに対して支持されてい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的に駆動可能なブレーキ圧生成装置。
7. 前記電気駆動モータ（１８）は、前記バルブハウジング（２８）とともに取り付けられるモータハウジング（５４）を有し、前記モータハウジングに遊星キャリア（７２）が回転不可能に取り付けられていることを特徴とする、請求項６に記載の電気機械的に駆動可能なブレーキ圧生成装置。
8. 前記電気駆動モータ（１８）のモータ軸（５８）は、前記バルブハウジング（２８）内まで長く延ばされ、前記バルブハウジング内で、前記電気駆動モータ（１８）の向かい側に位置する軸方向の一端に回転数センサ（７８）が配置されていることを特徴とする、請求項６または７に記載の電気機械的に駆動可能なブレーキ圧生成装置。
9. 車両であって、請求項１から８までのいずれか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生成装置を備える、車両。

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