KR20180053690A - 자동차용 브레이크 부스터 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 변속기(3)를 통해 마스터 브레이크 실린더용 압력 피스톤과 연결된/연결될 수 있는 구동 모터(2)를 갖춘, 자동차 마스터 브레이크 실린더용 브레이크 부스터(1)에 관한 것이며, 이 경우 변속기(3)는 암나사(7)를 갖는 회전 가능한 스핀들 너트(6)와; 수나사(5)를 갖는 회전 불가능하며 축 방향으로 이동 가능한 스핀들 로드를 구비하며, 이 경우에는 구동 모터(2)의 회전 운동을 압력 피스톤(4)의 이동을 위한 스핀들 로드의 병진 운동으로 변환하기 위하여, 나사들(5, 7)이 교합한다. 스핀들 너트(6)는, 스핀들 너트(6)에 대해 동축으로 배열된 변속기(3)의 구동 링 기어(12)의 내부 톱니 맞물림부(13)와 맞물리는 외부 톱니 맞물림부(10)를 구비하며, 스핀들 너트(6)는 구동 링 기어(12)에 대해 축 방향으로 이동할 수 있으며, 내부 톱니 맞물림부(13) 및 외부 톱니 맞물림부(10)의 톱니들의 치면들은 자신의 종방향 연장부 내에 있는 제1 축 방향 섹션(A)에서, 마주 놓여 있는 치면(21)의 방향으로 연장되는 하나 이상의 톱니(17, 20)의 하나 이상의 제1 치면(18)에 이르기까지 축 방향으로 연장된다.

Description

자동차용 브레이크 부스터

본 발명은, 변속기를 통해 마스터 브레이크 실린더용 압력 피스톤과 연결된/연결될 수 있는 구동 모터를 갖춘, 자동차 마스터 브레이크 실린더용 브레이크 부스터에 관한 것이며, 이 경우 변속기는 암나사를 갖는 회전 가능한 스핀들 너트와; 수나사를 갖는 회전 불가능하며 축 방향으로 이동 가능한 스핀들 로드를 구비하며, 이 경우에는 구동 모터의 회전 운동을 압력 피스톤의 이동을 위한 스핀들 로드의 병진 운동으로 변환하기 위하여, 나사들이 교합한다.

서문에 언급된 유형의 브레이크 부스터 및 브레이크 장치는 종래 기술에 이미 공지되어 있다. 따라서, 예를 들어 공개 공보 DE 10 2012 014 361 A1호는, 구동 모터 및 구동 모터를 마스터 브레이크 실린더의 압력 피스톤과 연결하는 변속기를 구비하는, 자동차 마스터 브레이크 실린더용 브레이크 부스터를 개시한다. 이 경우, 변속기는, 구동 모터의 회전 운동을 마스터 브레이크 실린더의 작동을 위한 압력 피스톤의 병진 운동으로 변환하기 위하여, 스핀들 기어로서 형성된 섹션을 구비한다. 이 목적을 위해 스핀들 기어는, 암나사를 갖는 회전 가능한 스핀들 너트와, 수나사를 갖는 회전 불가능한 스핀들 로드를 구비하며, 이 경우에는 회전 운동을 병진 운동으로 변환하기 위하여, 2개의 나사들이 서로 맞물린다. 또한, 스핀들 기어에 사다리꼴 나사를 제공함으로써, 암나사뿐만 아니라 수나사도 사다리꼴 나사를 형성하여 상응하게 교합하는 것도 공지되어 있다.

청구항 1의 특징들을 갖는 브레이크 부스터는, 구동 모터가 요구되는 보조 토크를 야기하지 않거나 충분히 신속하게 야기할 수 없는 경우에, 사용자를 위해 비상 주행 모드가 보장된다는 장점을 갖는다. 이 경우에 본 발명은, 사용자가 제동력 보조 없이 제동 과정을 기계적으로 도입하고 실행하는 것을 가능하게 한다. 또한, 본 발명은 비상 주행 기능의 기능 성능이 간단한 유형 및 방식으로 검사 가능하게 함으로써, 비상 기능에 결함이 있는 경우에는 사용자에게 예를 들어 경고가 제공될 수 있다. 본 발명에 따라, 이와 같은 상황은, 스핀들 너트가 스핀들 너트에 대해 동축으로 배열된 변속기의 구동 링 기어의 내부 톱니 맞물림부와 맞물리는 외부 톱니 맞물림부를 구비하며, 스핀들 너트가 구동 링 기어에 대해 축 방향으로 이동할 수 있으며, 내부 톱니 맞물림부 및 외부 톱니 맞물림부의 톱니들의 치면이, 자신의 종방향 연장부 내에 있는 제1 축 방향 섹션에서, 마주 놓여 있는 치면의 방향으로 안내되도록 연장되는 하나 이상의 톱니의 하나 이상의 제1 치면에 이르기까지 축 방향으로 연장됨으로써 성취된다. 더 상세하게 말해서, 스핀들 너트는 구동 링 기어에 대해 축 방향으로 이동할 수 있다. 이와 같은 상황은 실질적으로, 내부 톱니 맞물림부 및 외부 톱니 맞물림부의 톱니들의 치면의 축 방향 연장에 의해서 보장된다. 이 경우에는, 스핀들 너트가 구동 링 기어로 축 방향으로 이동함에도 불구하고, 구동 링 기어에 의해서 스핀들 너트가 함께 회전하게 되는 상황이 보장된다. 이 목적을 위해, 특히 외부 톱니 맞물림부의 톱니들이 내부 톱니 맞물림부의 톱니들보다 큰 길이를 가짐으로써, 결과적으로 함께 회전하는 상황이 유지되는 경우에는, 스핀들 너트가 구동 링 기어를 관통해서 축 방향으로 이동할 수 있는 것이 제안되었다. 이와 같은 이동 가능성에 의해서는, 브레이크 부스터가 스핀들 로드를 스핀들 너트와 함께 구동 링 기어 내에서 축 방향으로 이동시킴으로써, 변속기 또는 브레이크 부스터를 손상시키지 않으면서, 예를 들어 스핀들 로드에 의해 압력 피스톤과 기계적으로 연결된 브레이크 페달의 작동에 의해서, 운전자가 제동력을 마스터 브레이크 실린더 내로 기계적으로 전달할 수 있는 것이 보장된다. 특히, 스핀들 로드가 마스터 브레이크 실린더의 압력 피스톤을 형성하는 것이 제안되었다. 하나 이상의 톱니의 하나 이상의 제1 치면이 제1 축 방향 섹션에서는 나머지 치면의 축 방향 연장부로부터 벗어나도록 연장됨으로써, 톱니 맞물림부는 제1 축 방향 섹션에, 서로 마주 놓여 있는 치면들의 충돌이 힘, 다시 말해 토크를 원주 방향으로 전달할 뿐만 아니라 더 나아가서는 스핀들 너트에 작용하여 스핀들 너트를 축 방향으로 이동시킬 수 있거나 이동시키는 축 방향 힘까지도 발생하는 영역을 갖게 된다. 이 목적을 위해, 제1 치면은 자신의 종방향 연장부 내에 있는 제1 축 방향 섹션에 바람직하게 만곡부 또는 사면을 구비하며, 이 만곡부 또는 사면은, 예를 들어 외부 톱니 맞물림부의 일 톱니의 제1 치면이 내부 톱니 맞물림부의 일 톱니의 마주 놓여 있는 치면에 충돌할 때 스핀들 너트가 축 방향으로 이동하도록, 마주 놓여 있는 치면의 방향으로 연장된다.

본 발명의 바람직한 일 개선예에 따라, 제1 치면이 제1 축 방향 섹션에서 축 방향 연장부로부터 소정의 각도만큼 벗어나는 것이 소개되었다. 이로 인해, 제1 치면은 제1 축 방향 섹션에, 축 방향 연장부로부터 소정의 각도만큼 벗어나는 경사면을 갖게 된다. 이로써, 종방향 연장부에서 치면 및 톱니의 진행 곡선이 변한다. 축 방향 연장부로부터 예정된 각도만큼 벗어나는 경사면의 형성에 의해서는, 톱니 맞물림부를 일종의 나사로 변경시키는 장치가 간단한 유형 및 방식으로 제공된다. 이때, 각도는, 외부 톱니 맞물림부와 내부 톱니 맞물림부 사이에서 자동 정지가 확실하게 방지되도록 그리고 스핀들 너트의 축 방향 이동이 외부 톱니 맞물림부로부터 내부 톱니 맞물림부로의 회전에 의해서 보장되도록 선택되었다. 또한, 바람직하게는 제1 치면이, 마주 놓여 있는 치면에 대해 회전되는 경우에 스핀들 너트를 축 방향으로 이동시키는 힘이 발생하도록, 각도가 선택되는 것이 제안되었다.

본 발명의 바람직한 일 개선예에 따라, 제1 축 방향 섹션에서 축 방향 연장부로부터 벗어나는 제1 치면을 갖는 하나 이상의 톱니의 제2 치면이 자신의 종방향 연장부에서 연속적으로 축 방향으로 연장되는 것이 제안되었다. 이로 인해, 관련 톱니는 축 방향으로 연속하는 치면 그리고 제1 축 방향 섹션에서 축 방향 연장부로부터 벗어나는 치면을 갖게 된다. 이 점에서, 톱니는 자신의 종방향 연장부에 걸쳐서 볼 때 대칭으로 형성되어 있지 않다. 특히, 본 실시예에 의해서는, 제1 톱니가 제1 축 방향 섹션에서 자신의 톱니 폭의 확대를 갖거나 받게 된다. 제2 치면이 연속적으로 축 방향으로 연장됨으로써는, 또한, 축 방향으로만 연장되는 치면들이 상호 충돌하는 제1 회전 방향으로는 토크만 전달되거나 발생하게 되고, 제2 회전 방향으로는 추가로 제1 축 방향 섹션으로 인해 축 방향 힘이 전달되거나 발생하게 된다.

상기 실시예에서는 바람직하게, 외부 톱니 맞물림부 및 내부 톱니 맞물림부의 교합하는 톱니들의 각각 서로 마주 놓여 있는 치면들이 적어도 실질적으로 서로 상보적으로 형성되어 있는 것이 제안되었다. 예를 들어 외부 톱니 맞물림부의 제1 치면이 제1 축 방향 섹션을 구비하면, 제1 치면에 마주 놓여 있는 내부 톱니 맞물림부의 일 톱니의 치면이 제1 축 방향 섹션에 상보적인 축 방향 섹션을 구비하며, 이 경우 마주 놓여 있는 치면의 축 방향 섹션은 제1 치면으로부터 멀리 벗어나도록 정렬되어 있다. 이로써, 마주 놓여 있는 치면들은 서로 적어도 실질적으로 평행하게 진행하게 된다. 바람직하게는, 제1 축 방향 섹션이, 마주 놓여 있는 치면의 축 방향 섹션보다 길거나 짧게 형성되어 있는 것이 제안되었다. 대안적으로, 바람직하게는, 마주 놓여 있는 치면들의 서로 상보적으로 형성된 축 방향 섹션들이 출발 위치에서 축 방향으로 서로 변위된 상태로 배열되어 있음으로써, 결과적으로 2개의 축 방향 섹션이 상호 충돌하도록 수나사와 암나사가 서로 회전하는 경우에는, 이웃하는 톱니들의 축 방향으로 연장되는 축 방향 섹션들이 서로 접하게 될 때까지, 상기 수나사와 암나사가 서로를 향해 미끄러지는 것이 제안되었다. 이로써, 제1 축 방향 섹션의 길이 및 경사면에 의해서는, 스핀들 너트의 축 방향 이동 가능성도 제한되거나 규정된다.

또한, 바람직하게는, 암나사 또는 수나사의 복수의 톱니들, 특히 모든 톱니들의 제1 치면이 제1 축 방향 섹션에서 각각 소정의 각도만큼 축 방향 연장부로부터 벗어나는 것이 제안되었다. 제1 축 방향 섹션이 복수의 제1 치면 또는 모든 제1 치면에 또는 복수의 톱니에 형성되어 있음으로써, 톱니 맞물림부의 균일한 하중 및 균일한 축 방향 힘 발생이 보장된다. 암나사 또는 수나사의 톱니들의 제1 치면들이란, 각각 동일한 회전 방향으로 향하는 톱니들의 동일한 측에 놓여 있는 치면들로 이해될 수 있다. 개별 나사의 복수의 톱니 또는 모든 톱니의 제1 치면이 전술된 경사면을 구비하면, 축 방향 힘이 스핀들 너트의 이동을 위해 스핀들 너트 내부로 확실하게 그리고 균일하게 도입되는 것이 보장된다.

본 발명의 바람직한 일 개선예에 따라, 외부 톱니 맞물림부 및 내부 톱니 맞물림부는 서로 마주 놓여 있는 치면들 사이에서 최소 간극을 가지며, 이 최소 간극은 스핀들 너트로부터 구동 링 기어로의 회전을 가능하게 하는 것이 제안되었다. 상기 간극은, 스핀들 로드의 작동 없이 구동 링 기어의 회전에 의해서 스핀들 너트의 축 방향 이동이 이루어지게 한다. 이 경우, 치면들 간의 간극은, 스핀들 너트가 구동 링 기어에 대하여, 이 구동 링 기어에 의해 도입되는 토크에 의해서 축 방향으로 이동할 수 있는 최대 거리를 규정한다.

또한, 바람직하게, 제1 축 방향 섹션이 외부 톱니 맞물림부 또는 내부 톱니 맞물림부의 일 단부 섹션인 것이 제안되었다. 이에 의해서는, 외부 톱니 맞물림부 및 내부 톱니 맞물림부의 제조가 간단히 그리고 경제적으로 구현될 수 있는데, 그 이유는 이 외의 경우에 축 방향으로 진행하는 톱니 프로파일로부터의 편차가 단부 섹션에서만 존재하기 때문이다. 특히, 내부 톱니 맞물림부의 관련 톱니가 자신의 축 방향 단부 쪽으로 가면서 단부 섹션에서 자신의 톱니 폭이 점차 증가하는 한편, 그 톱니에 상보적인 외부 톱니 맞물림부의 톱니는 단부 쪽으로 가면서 자신의 톱니 폭이 감소하도록 또는 그 반대로, 제1 축 방향 섹션이 형성되는 것이 제안되었다.

본 발명의 바람직한 일 개선예에 따라, 스핀들 너트의 축 방향 스토퍼를 구동 링 기어에 대해 축 방향으로 가압하는 하나 이상의 스프링 요소가 변속기에 할당되어 있는 것이 제안되었다. 이로써, 스프링 요소에 의해 스핀들 너트는, 축 방향 스토퍼가 구동 링 기어에 접하는 출발 위치로 이동하게 된다. 치면들은, 상기 출발 위치로부터 출발하여, 마주 놓여 있는 치면에 대해 제1 축 방향 섹션이 회전할 때, 스핀들 너트가 스프링 요소의 힘에 대항하여 축 방향으로 이동하도록 형성되었다. 이에 의해서는, 스핀들 너트의 이동 후에 자동 복원이 보장된다.

특히 바람직하게는, 스핀들 너트의 축 방향 이동을 모니터링하는 하나 이상의 위치 센서가 스핀들 너트에 할당되어 있는 것이 제안되었다. 이 위치 센서에 의해서는, 구동 링 기어의 회전이 스핀들 너트의 원하는 축 방향 이동을 야기하는지의 여부가 감지될 수 있다. 구동 모터가 상응하게 구동될 때, 스핀들 너트가 축 방향으로 이동되었다는 사실이 감지되는 경우에만, 브레이크 부스터의 비상 모드가 가동 준비를 하고 있다는 상황을 전제할 수 있게 되는데, 그 이유는 스핀들 너트가 구동 링 기어에 대해 축 방향으로 이동 가능하기 때문이다. 스핀들 너트가 축 방향으로 이동되지 않았다는 사실이 감지되면, 전동기의 제어에도 불구하고, 스핀들 너트와 구동 링 기어가 축 방향으로 서로 고착하게 되고, 이로써 브레이크 부스터의 비상 주행 모드가 이용될 수 없다는 상황이 추론될 수 있다. 바람직하게, 이 경우에는, 경고 메시지 및 반드시 정비소를 방문해야 한다는 지시가 사용자에게 표시된다.

청구항 10의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 브레이크 장치는, 본 발명에 따른 브레이크 부스터를 특징으로 한다. 이로 인해, 앞에서 이미 언급된 장점들이 나타난다. 또 다른 장점들 및 바람직한 특징들은 특히 전술된 내용 및 청구항들로부터 나타난다. 특히, 스핀들 로드가 마스터 브레이크 실린더의 압력 피스톤으로 형성됨으로써, 특히 콤팩트한 제동력 장치가 제공될 수 있다.

본 발명이 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명된다.
도 1은 브레이크 부스터를 개략도로 도시하고,
도 2a 및 도 2b는 브레이크 부스터를 두 가지 상이한 작동 상태에서 확대 상세도로 도시하며, 그리고
도 3은 브레이크 부스터의 비상 주행 특성을 결정하기 위한 대안적인 방법을 도시한다.

도 1은, 본 도면에 상세하게 도시되지 않은 자동차 마스터 브레이크 실린더용 브레이크 부스터를 개략도로 보여준다. 브레이크 부스터(1)는 본 도면에 간략하게 도시된 구동 모터(2)를 구비하며, 이 구동 모터는 전동기로서 형성되어 있고, 변속기(3)에 의해서 압력 피스톤(4)과 상호 작용 연결되어 있다. 이 경우, 압력 피스톤(4)은 본 도면에서 섹션별로만 그리고 종단면도로만 도시되어 있다. 압력 피스톤(4)은, 수나사를 갖는 중공 바(hollow bar)로서 형성되어 있다. 축 방향으로 볼 때, 압력 피스톤(4)은 일 단부에서는 마스터 브레이크 실린더와 기계적으로 연결되어 있고, 다른 단부에서는 브레이크 부스터(1)를 구비하는 자동차의 브레이크 페달과 기계적으로 연결되어 있다. 이 경우, 압력 피스톤(4)은, 브레이크 페달의 작동 시에 마스터 브레이크 실린더의 작동을 위해 마스터 브레이크 실린더에 힘을 가하기 위하여, 축 방향으로 이동 가능하게 형성되어 있다.

압력 피스톤(4)은 수나사(5)에 의해서 스핀들 로드를 형성하며, 이 스핀들 로드 상에 스핀들 너트(6)가 회전 가능하게 배열되어 있다. 스핀들 너트(6)는 섹션별로 암나사(7)를 구비하고, 이 암나사는 수나사(5)와 맞물린다. 이 경우, 수나사(5) 및 암나사(7)는 각각 사다리꼴 나사로서 형성되어 있다. 이때, 수나사(5)는 축 방향으로 볼 때 암나사(7)보다 2배 이상 더 큰 섹션에 걸쳐서 연장된다. 화살표(8)에 의해 지시된 바와 같이, 스핀들 너트(6)가 회전 운동으로 변위되면, 이와 같은 변위 동작은, 화살표(9)에 의해 지시된 바와 같이, 교합하는 사다리꼴 나사에 의해서, 스핀들 로드를 형성하는 압력 피스톤(4)의 축 방향 이동을 야기한다.

스핀들 너트(6)는 또한, 적어도 실질적으로 축 방향으로만 연장되는 복수의 톱니들을 갖는 외부 톱니 맞물림부(10)를 구비한다. 또한, 스핀들 너트(6)는, 원뿔 형상의 종단면을 갖는 축 방향 스토퍼(11)를 일 단부에 구비한다.

변속기(3)는 또한, 외부 톱니 맞물림부(10)와 맞물리는 내부 톱니 맞물림부(13)를 구비하는 구동 링 기어(12)를 구비한다. 외부 톱니 맞물림부(10) 및 내부 톱니 맞물림부(13)가 축 방향으로 정렬되어 있음으로써, 스핀들 너트(6)는 구동 링 기어(12)에 대해 축 방향으로 이동 가능하다. 또한, 구동 링 기어(12)는 외부 톱니 맞물림부를 구비하고, 이 외부 톱니 맞물림부에 의해서 구동 링 기어(12)가 중간 기어 휠(15)과 상호 작용 연결되며, 이 경우 중간 기어 휠은 변속 단을 구비하고, 전동기(2)의 구동 피니언 기어(14)와 상호 작용 연결되어 있다.

전동기(2)가 구동되면, 내부 톱니 맞물림부(13)에 의해서 스핀들 너트(6)와 함께 움직이고 회전 운동으로 변위되는 구동 링 기어(12)로 토크가 가해진다. 스핀들 로드 또는 압력 피스톤(4)이 회전 불가능하게 지지되어 있기 때문에, 스핀들 너트(6)의 회전에 의해서는 압력 피스톤(4)의 축 방향 운동이 발생하고, 마스터 브레이크 실린더가 작동된다. 이로써는, 자동 제동 과정이 도입될 수 있거나, 운전자가 추가 제동력의 발생에 의해 보조될 수 있다. 전동기(2)가 반응할 수 있는 것보다 신속하게 운전자가 브레이크 페달을 작동시키거나, 전동기(2) 또는 브레이크 부스터(1)에 결함이 있으면, 운전자는, 구동 링 기어(12)에 대한 스핀들 너트(6)의 축 방향 이동 가능성으로 인해 압력 피스톤(4)을 순수 기계식으로 작동시킬 수 있게 된다. 이 경우에는, 축 방향 스토퍼(11)를 이용해서 스핀들 너트(6)를 구동 링 기어(12)에 대해 밀어주는 스프링 요소(16)의 힘에 대항하여, 운전자가 스핀들 너트(6)를 축 방향으로 구동 링 기어(12)를 통해 가압함으로써, 결과적으로 축 방향 스토퍼(11)는 구동 링 기어(12)에 접하게 되고, 추가의 이동은 불가능해진다. 이와 관련하여, 스프링 요소(16)에 의해서는, 변속기(3)가 출발 상태의 방향으로 초기 응력을 받는다.

도 2a 및 도 2b는, 축 방향 스토퍼(11)의 영역에서, 스핀들 너트(6)의 외부 톱니 맞물림부(10)와, 교합하는 구동 링 기어(12)의 내부 톱니 맞물림부(13)를 개략도로 보여준다. 스프링 요소(16)에 의해서, 스핀들 너트(6)가 축 방향 스토퍼(11)에 의해 구동 링 기어(12)까지 이동됨으로써, 결과적으로 외부 톱니 맞물림부(10)와 내부 톱니 맞물림부(13)는 축 방향 스토퍼(11)에서 서로 동일한 높이로 끝나게 된다.

외부 톱니 맞물림부(10)는, 스핀들 너트(6)의 외부 둘레에 분포 배열된 복수의 톱니(17)를 구비하며, 이들 톱니는 각각 제1 치면(18) 및 제2 치면(19)을 구비한다. 2개의 치면(18 및 19)은 각각 개별 톱니(17)의 서로 멀리 떨어진 측에 놓여 있고, 실질적으로 축 방향으로 또는 도 2a 및 도 2b에서 일점쇄선에 의해 표시된 스핀들 너트(6)의 회전 축에 대해 평행하게 연장된다. 외부 톱니 맞물림부(10)의 톱니(17)의 각각 제1 치면(18)은 축 방향 스토퍼(11)에 인접하는 축 방향 섹션(A)에서, 축 방향 연장부로부터 벗어나는 진행 곡선을 갖는다. 본 경우에는, 축 방향 섹션(A)에서 각각 제1 치면(18)이 자신의 종방향 연장부에서 사전 설정된 각도(α)만큼 축 방향 연장부로부터 벗어나는 것이 제안되었다. 이 경우, 각도(α)는 다음과 같이 선택될 수 있다:

이 경우 f_S는 선택될 안전 계수이고, μ는 내부 톱니 맞물림부(13)와 외부 톱니 맞물림부(10) 간의 마찰 계수이다. 마찰 계수(μ)는 계산에 의해서 그리고 경험적으로 결정될 수 있다. 이 경우, 각도(α)는, 개별 톱니(17)의 톱니 폭이 축 방향 스토퍼(11)의 방향으로 증가하도록 선택되었다. 그와 달리, 개별 톱니(17)의 후방의 또는 제2의 치면(19)은 연속적으로 직선 형태로 또는 축 방향으로 연장되도록 형성되어 있다.

내부 톱니 맞물림부(13)도 마찬가지로 둘레에 걸쳐서 균일하게 분포 배열된 복수의 톱니(20)를 구비하며, 도 2a 및 도 2b에는 이들 톱니 중 단 3개만이 도시되어 있다. 톱니(20)도 각각 제1 치면(21) 및 제2 치면(22)을 구비한다. 제1 치면들(18, 22)은 제1 회전 방향으로 인접 배치되어 토크를 전달하는 치면들이고, 제2 치면들(19, 21)은 토크를 전달하기 위하여 반대 회전 방향으로 서로 인접한다. 이로써, 외부 톱니 맞물림부(10) 및 내부 톱니 맞물림부(13)의 이웃하는 톱니들(17, 20)의 치면(18과 22 또는 19와 21)은 항상 서로 마주 놓이게 된다. 이 경우에는, 톱니(20)의 치면(21)도, 각각 치면(21)에 마주 놓여 있는 치면(19)과 마찬가지로 연속적으로 축 방향으로 연장된다. 톱니(20)의 치면(22)은 치면(18)과 유사하게, 축 방향 스토퍼(11)에 접하는 축 방향 섹션(B)에서, 축 방향으로 연장되는 진행 곡선으로부터 벗어나는 진행 곡선을 갖는다. 본 경우에는, 축 방향 섹션(B)에서 개별 치면(22)이 치면(18)과 동일한 각도(α)만큼 축 방향 진행 곡선으로부터 벗어나는 것이 제안되었지만, 이 경우 각도(α)는, 톱니(20)의 폭이 축 방향 스토퍼(11) 쪽으로 가면서 점차 감소하도록 선택되었다.

상술한 톱니(17 및 20)의 형상에 의해서는, 이들 톱니가 특히 단부 섹션에서 축 방향 스토퍼(11) 쪽으로 가면서 서로 상보적으로 형성되는 것이 성취된다. 도 2a에 도시되어 있고, 앞에서 이미 기술된 바와 같이 스프링 요소(16)에 의해서 야기되는 출발 위치에서는, 톱니(17 및 20)가 축 방향 스토퍼(11)에서 축 방향으로 서로 동일한 높이로 끝난다. 이 경우, 톱니들(17과 20) 사이에는 원주 방향으로 볼 때 간극(a)이 존재하며, 이 간극에 의해서는, 토크가 전달되지 않더라도, 스핀들 너트(6)가 간극을 극복하기 위해 구동 링 기어(12)에 대해 작은 각도만큼 회전할 수 있다. 따라서, 스핀들 너트(6)와 구동 링 기어(12) 사이에는 이간 거리가 존재하게 된다.

정상 모드에서는, 다시 말해 브레이크 부스터(1)에 의해 추가의 제동력이 압력 피스톤 또는 스핀들 축(4)에 가해지는 경우에는, 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이, 연속적으로 축 방향으로 연장되는 치면(21, 19)이 서로 인접하도록, 구동 링 기어(12)가 화살표(23)에 따라 구동되도록 구동 모터(2)가 제어된다. 따라서, 토크만 스핀들 너트(6)로 전달되며, 이로 인해 스핀들 로드(4)는 의도한 바대로 이동된다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 스핀들 너트(6)의 외부 톱니 맞물림부(10)는 링 기어(12)에 비해 축 방향으로 긴 영역 또는 섹션에 걸쳐서 연장된다. 스핀들 너트(6)는 앞에서 이미 언급된 바와 같이 구동 링 기어(12)에 대해 축 방향으로 이동 가능하다. 이와 같은 상황은, 운전자가 제동력을 브레이크 페달에 제공하는 경우에는, 스핀들 로드가 구동 모터(2)와 무관하게 이동할 수 있거나 마스터 브레이크 실린더의 압력 피스톤(4)을 작동시킬 수 있다는 장점을 갖는다. 이와 같은 장점은, 구동 모터(2)와 무관하게 작동되는 경우, 스핀들 너트(6)가 도 1에서 화살표(9)에 의해 도시된 바와 같이 구동 링 기어(12)에 대해 축 방향으로 마스터 브레이크 실린더의 방향으로 이동됨으로써 달성된다. 상기 비상 주행 기능을 이용할 수 있을지의 여부를 검사하기 위하여, 본 실시예에 따른 톱니(17 및 20)의 형성이 제안되었다.

비상 주행 기능을 이용할 수 있을지의 여부를 검사하기 위하여, 구동 모터(2)가 반대 방향으로 제어됨으로써, 결과적으로 구동 링 기어(12)는 반대 방향으로, 다시 말하자면 화살표(23)의 방향과 반대로 회전된다. 이와 같은 동작은, 이웃하는 톱니(17과 20) 사이에 형성된 치면 간극으로 인해, 우선 서로 마주 놓여 있는 치면(21 및 19)이 서로 인접하여 접촉하게 되는 상황을 야기한다.

이 경우에는, 축 방향 섹션(A 및 B)의 영역에서 치면(22 및 18)이 비스듬하게 진행하는 바람직한 형성으로 인해 다음과 같은 상황이 발생한다: 외부 톱니 맞물림부의 축 방향 섹션(B)이 축 방향 섹션(A)보다 짧게 선택되었기 때문에, 우선 치면(22 및 18)의 비스듬하게 진행하는 섹션들이 인접하여 접촉하게 된다. 상기 섹션들이 스핀들 너트(6)의 축 방향 연장부에 대해 비스듬하게 정렬되어 있음으로 인해, 토크에 추가하여 스프링 요소(16)의 방향으로 또는 축 방향 스토퍼(11)의 방향으로 작용하는 축 방향 힘도 발생하기 때문에, 구동 링 기어(12)의 회전에 의해서는, 도 2b에 도시되어 있는 바와 같이, 스핀들 너트(6)가 스프링 요소(16)의 힘에 대항하여 소정 거리만큼 멀리 축 방향으로 이동하게 된다. 이 경우에는, 톱니(17, 20)의 각각 축 방향으로 진행하는 치면 섹션들이 서로 인접하여 더 이상 추가의 축 방향 힘이 발생하지 않게 될 때까지, 스핀들 너트(6)가 축 방향으로 멀리 이동된다. 따라서, 스핀들 너트(6)가 축 방향으로 이동할 수 있는 거리(b)는, 내부 톱니 맞물림부(13) 및 외부 톱니 맞물림부(10)의 이웃하는 톱니들(17, 20)의 간극 및 각도(α)에 의해서 규정된다.

스핀들 너트(6)에는, 스핀들 너트(6)의 축 방향 이동을 모니터링하는 위치 센서(24)가 바람직하게 하우징에 고정된 상태로 할당되어 있다. 위치 센서(24)가 테스트 모드에서, 스핀들 너트(6)가 사전 설정된 또는 예상된 거리(b)만큼 이동되었다는 것을 감지하면, 비상 주행 기능의 기능 성능이 확인된다. 하지만, 스핀들 너트(6)가 구동 모터(2)의 상응하는 제어에도 불구하고 축 방향으로 변위되지 않았다는 것이 감지되면, 암나사(13) 및 수나사(10)에 의해서 형성되는 동반 회전 동작이 종료되고, 비상 모드에 의해 스핀들 너트(6)의 가압이 불가능하게 될 것이라는 사실이 확인된다. 그에 상응하게, 바람직하게는, 운전자에게 경고 메시지가 출력된다.

위치 센서(24)는 이 목적을 위해 예를 들어 스핀들 너트(6)의 정면을 무접촉 방식으로, 특히 시각적으로 감지할 수 있으며, 이로 인해 스핀들 너트(6)의 동작을 모니터링 할 수 있다.

대안적으로 또는 추가로는, 또 다른 일 실시예에 따라, 구동 모터(2)의 회전 각도 및 구동 모터(2)의 작동 전류가 테스트 모드를 위한 제어시에 모니터링 되는 것도 제안될 수 있다.

도 3은, 회전 각도(φ), 전류(I) 및 추정된 거리(b)가 시간(t)에 대하여 도시되어 있는 다이어그램을 보여준다. 현재의 전류(I) 및 회전 각도(φ)로부터 축 방향 이동 거리(b) 및 제공된 토크가 결정될 수 있다. 변속기(3) 내에 존재하는 간극에 의해서는, 실제로 측정된 곡선과 비교될 수 있는, 토크에 대한 목표 곡선이 도출될 수 있다. 이 경우, 토크에 대한 결정 값으로서는, 현재 흐르고 있는 구동 모터(2)의 전류(I)가 측정된다. 측정된 전류(I)가 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 예상된 전류(I)로부터 지나치게 멀리 벗어나면, 자유 이동성이 보장되지 않았으며, 이 점에서 감소된 이동 거리(b')가 진단된다는 내용이 추론된다.

Claims (10)

1. 변속기(3)를 통해 마스터 브레이크 실린더용 압력 피스톤과 연결된/연결될 수 있는 구동 모터(2)를 갖춘, 자동차 마스터 브레이크 실린더용 브레이크 부스터(1)이며, 변속기(3)는 암나사(7)를 갖는 회전 가능한 스핀들 너트(6)와; 수나사(5)를 갖는 회전 불가능하며 축 방향으로 이동 가능한 스핀들 로드를 구비하며, 구동 모터(2)의 회전 운동을 압력 피스톤(4)의 이동을 위한 스핀들 로드의 병진 운동으로 변환하기 위하여 나사들(5, 7)이 교합하는, 자동차 마스터 브레이크 실린더용 브레이크 부스터(1)에 있어서,
   스핀들 너트(6)는, 스핀들 너트(6)에 대해 동축으로 배열된 변속기(3)의 구동 링 기어(12)의 내부 톱니 맞물림부(13)와 맞물리는 외부 톱니 맞물림부(10)를 구비하며, 스핀들 너트(6)는 구동 링 기어(12)에 대해 축 방향으로 이동할 수 있으며, 내부 톱니 맞물림부(13) 및 외부 톱니 맞물림부(10)의 톱니들의 치면들은 자신의 종방향 연장부 내에 있는 제1 축 방향 섹션(A)에서, 마주 놓여 있는 치면(21)의 방향으로 연장되는 하나 이상의 톱니(17, 20)의 하나 이상의 제1 치면(18)에 이르기까지 축 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 자동차 마스터 브레이크 실린더용 브레이크 부스터.
2. 제1항에 있어서, 제1 치면(18)은 제1 축 방향 섹션(A)에서 각도(α)만큼 축 방향 연장부로부터 벗어나는 것을 특징으로 하는, 브레이크 부스터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 톱니(17)의 제2 치면(19)은 연속적으로 축 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 브레이크 부스터.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 암나사(13) 또는 수나사(10)의 복수의 톱니들, 특히 모든 톱니들(17)의 제1 치면(18)은 제1 축 방향 섹션(A)에서 각도(α)만큼 축 방향 연장부로부터 벗어나는 것을 특징으로 하는, 브레이크 부스터.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 톱니 맞물림부(10) 및 내부 톱니 맞물림부(13)의 교합하는 톱니(17, 20)의 각각 서로 마주 놓여 있는 치면들(18, 21; 19, 22)은 적어도 실질적으로 서로 상보적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 브레이크 부스터.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 스핀들 너트(6)로부터 구동 링 기어(12)로의 회전을 가능하게 하기 위하여, 외부 톱니 맞물림부(10) 및 내부 톱니 맞물림부(13)는 서로 마주 놓여 있는 치면들(18, 21; 19, 22) 사이에서 최소 간극을 갖는 것을 특징으로 하는, 브레이크 부스터.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 축 방향 섹션(A)은 외부 톱니 맞물림부(10) 또는 내부 톱니 맞물림부(13)의 일 단부 섹션인 것을 특징으로 하는, 브레이크 부스터.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 변속기(3)에는 스핀들 너트(6)의 축 방향 스토퍼(11)를 구동 링 기어(12)에 대해 축 방향으로 가압하는 하나 이상의 스프링 요소(16)가 할당되어 있는 것을 특징으로 하는, 브레이크 부스터.
9. 마스터 브레이크 실린더의 압력 피스톤(4)과 기계적으로 연결된 브레이크 페달 및 브레이크 부스터(1)를 갖춘, 자동차용 브레이크 장치에 있어서,
   제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 브레이크 부스터(1)의 형성을 특징으로 하며, 상기 브레이크 부스터의 스핀들 로드는 압력 피스톤(4)과 상호 작용 연결되어 있거나 상기 압력 피스톤을 형성하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 브레이크 장치.
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 스핀들 너트(6)에는 스핀들 너트(6)의 축 방향 이동을 모니터링하는 하나 이상의 위치 센서(24)가 할당되어 있는 것을 특징으로 하는, 브레이크 부스터.

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