DE112017004875T5

DE112017004875T5 - Elektrische Verstärkungseinheit

Info

Publication number: DE112017004875T5
Application number: DE112017004875.3T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Shigeta
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2019-06-27
Also published as: JPWO2018062095A1; CN109153378A; WO2018062095A1; US11136017B2; CN109153378B; US20200180581A1; JP6580272B2

Abstract

Es wird eine elektrische Verstärkungseinheit bereitgestellt, die in der Lage ist, Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Die elektrische Verstärkungseinheit umfasst ein Eingangselement, das dazu ausgelegt ist, gemäß einer Betätigung eines Bremspedals nach vorne oder hinten bewegt zu werden, ein Schubkraft-Übertragungselement, das in Bezug auf das Eingangselement bewegbar vorgesehen ist, ein elektrisches Stellglied, das dazu ausgelegt ist, das Schubkraft-Übertragungselement nach vorne oder hinten zu bewegen, und ein Ausgangselement, das mit dem Schubkraft-Übertragungselement verbunden und dazu ausgelegt ist, eine Schubkraft, die vom elektrischen Stellglied auf das Schubkraft-Übertragungselement aufgebracht wird, auf einen Kolben eines Hauptzylinders zu übertragen. Das elektrische Stellglied umfasst einen Elektromotor, mindestens zwei Gewindespindelelemente, die dazu ausgelegt sind, vom Elektromotor in Drehung versetzt zu werden, und Mutternelemente, die jeweils mit einem Gewindespindelelement in Eingriff sind. Jedes der Mutternelemente ist mit dem Schubkraft-Übertragungselement verbunden. Das Schubkraft-Übertragungselement ist schwenkbar mit den Mutternelementen und/oder dem Ausgangselement verbunden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Verstärkungseinheit, die als Verstärkungsquelle eine von einem elektrischen Stellglied erzeugte Schubkraft verwendet.
STAND DER TECHNIK
Als Beispiel offenbart Patentschrift 1 eine elektrische Verstärkungseinheit, die eine von einem Elektromotor erzeugte Drehkraft auf einen Kugelgewindetrieb überträgt, um diese in eine Linearbewegungs-Schubkraft eines Schubkraft-Übertragungselements (eines Verstärkungskolbens) umzuwandeln. Eine solche elektrische Verstärkungseinheit umfasst einen Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung, der durch den Kugelgewindetrieb gebildet und koaxial zu einer Eingangsstange angeordnet ist, womit sie durch die Einschränkung aufgrund dieser Anordnung schwierig zu verkleinern ist. Ein Lösungsansatz zur Verbesserung dieser Situation besteht darin, einen Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung zu verwenden, der so ausgelegt ist, dass er auf einer anderen Achse als die Eingangsstange arbeitet, wobei diese Auslegung jedoch ein Problem dahingehend aufwirft, dass ein unnötiges Moment und eine Radiallast auf ein Linearbewegungselement aufgebracht werden, was hauptsächlich auf einen Fehler bei der Montage der Komponenten zurückzuführen ist, wodurch die Zuverlässigkeit im Hinblick auf den Betrieb beeinträchtigt wird.
ANFÜHRUNGSLISTE
PATENTLITERATUR
[Patentschrift 1] Japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2007-191133
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Die vorliegende Erfindung wurde mit dem Ziel gemacht, eine elektrische Verstärkungseinheit bereitzustellen, die Zuverlässigkeit gewährleisten kann.
LÖSUNG FÜR DAS PROBLEM
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektrische Verstärkungseinheit ein Eingangselement, das dazu ausgelegt ist, gemäß einer Betätigung eines Bremspedals nach vorne oder hinten bewegt zu werden, ein Schubkraft-Übertragungselement, das in Bezug auf das Eingangselement bewegbar vorgesehen ist, ein elektrisches Stellglied, das dazu ausgelegt ist, das Schubkraft-Übertragungselement nach vorne oder hinten zu bewegen, und ein Ausgangselement, das mit dem Schubkraft-Übertragungselement verbunden und dazu ausgelegt ist, eine Schubkraft, die vom elektrischen Stellglied auf das Schubkraft-Übertragungselement aufgebracht wird, auf einen Kolben eines Hauptzylinders zu übertragen. Das elektrische Stellglied umfasst einen Elektromotor, mindestens zwei Gewindespindelelemente, die dazu ausgelegt sind, vom Elektromotor in Drehung versetzt zu werden, und Mutternelemente, die jeweils mit einem Gewindespindelelement in Eingriff sind. Jedes der Mutternelemente ist mit dem Schubkraft-Übertragungselement verbunden. Das Schubkraft-Übertragungselement ist schwenkbar mit den Mutternelementen und/oder dem Ausgangselement verbunden.
Darüber hinaus weist gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung eine elektrische Verstärkungseinheit ein Eingangselement auf, das dazu ausgelegt ist, gemäß einer Betätigung eines Bremspedals nach vorne oder hinten bewegt zu werden, ein Schubkraft-Übertragungselement, das in Bezug auf das Eingangselement bewegbar vorgesehen ist, ein elektrisches Stellglied, das dazu ausgelegt ist, das Schubkraft-Übertragungselement nach vorne oder hinten zu bewegen, und ein Ausgangselement, das mit dem Schubkraft-Übertragungselement verbunden und dazu ausgelegt ist, eine Schubkraft, die vom elektrischen Stellglied auf das Schubkraft-Übertragungselement aufgebracht wird, auf einen Kolben eines Hauptzylinders zu übertragen. Das elektrische Stellglied umfasst einen Elektromotor, mindestens zwei Gewindespindelelemente, die dazu ausgelegt sind, vom Elektromotor in Drehung versetzt zu werden, und Mutternelemente, die jeweils mit einem Gewindespindelelement in Eingriff sind. Jedes der Mutternelemente ist mit dem Schubkraft-Übertragungselement verbunden. Das Schubkraft-Übertragungselement ist mit den Mutternelementen und/oder dem Ausgangselement über ein elastisches Element verbunden.
Darüber hinaus umfasst gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine elektrische Verstärkungseinheit ein Gehäuse, an dem ein Hauptzylinder befestigt ist, einen Elektromotor, der am Gehäuse montiert ist, einen Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung, der dazu ausgelegt ist, vom Elektromotor in Drehung versetzt zu werden, und eine Drehachse an einer Position aufweist, die sich von einer Mittelachse des Hauptzylinders unterscheidet, ein Ausgangselement, das dazu ausgelegt ist, einen Kolben des Hauptzylinders zu bewegen, indem es eine Linearbewegungs-Schubkraft aufnimmt, die vom Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung her übertragen wird, und ein Schubkraft-Übertragungselement, das so angeordnet ist, dass es sich über das Ausgangselement und den Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung erstreckt, während es am Ausgangselement und dem Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung angreift. Das Schubkraft-Übertragungselement ist dazu ausgelegt, die Linearbewegungs-Schubkraft des Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung auf das Ausgangselement zu übertragen. Das Ausgangselement oder der Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung weist am gegenseitigen Eingriffsabschnitt eine Kugelform auf.
Gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung kann die Zuverlässigkeit der elektrischen Verstärkungseinheit gewährleistet werden.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptzylinders, der mit einer elektrischen Verstärkungseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform gekoppelt ist.
2 ist eine Seitenansicht des Hauptzylinders, der mit der elektrischen Verstärkungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform gekoppelt ist.
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines in 1 dargestellten Abschnitts A.
4 ist eine Vorderansicht, die eine Kopplungsstruktur zwischen einem Schubkraft-Übertragungselement und einem Mutternelement gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
5 ist eine Seitenansicht, welche die Kopplungsstruktur zwischen dem Schubkraft-Übertragungselement und dem Mutternelement gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
6 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptzylinders, der mit einer elektrischen Verstärkungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform gekoppelt ist.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Erste Ausführungsform]
In der folgenden Beschreibung wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Axialebene einer elektrischen Verstärkungseinheit 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Nachstehend wird der Einfachheit halber die elektrische Verstärkungseinheit 1 auf Grundlage der Definition beschrieben, dass eine Richtung nach links und eine Richtung nach rechts in 1 einer Richtung nach vorne (einer Vorderseite) bzw. einer Richtung nach hinten (einer Rückseite) der elektrischen Verstärkungseinheit 1 entsprechen, und eine nach oben führende Richtung und eine nach unten führende Richtung in 1 einer nach oben bzw. nach unten führenden Richtung der elektrischen Verstärkungseinheit 1 entsprechen.
Ein hinterer Endabschnitt eines Tandem-Hauptzylinders 2 ist mit der elektrischen Verstärkungseinheit 1 gekoppelt. Der Hauptzylinder 2 umfasst einen Zylinderhauptkörper 3 mit einer darin ausgebildeten, mit Boden versehenen Zylinderbohrung 4. Ein vorderer Endabschnitt eines Primärkolbens 5 (eines Kolbens), der in einer topfartigen Form ausgebildet ist, ist in eine Öffnungsseite (eine Rückseite) der Zylinderbohrung 4 eingesetzt. Der Primärkolben 5 wird durch eine Antriebskraft, die von der elektrischen Verstärkungseinheit 1 erzeugt wird, mit einer Schubkraft beaufschlagt. Ein hinterer Endabschnitt des Primärkolbens 5 erstreckt sich von einer Öffnung des Hauptzylinders 2 in ein Gehäuse 41 der elektrischen Verstärkungseinheit 1. Ein topfförmiger Sekundärkolben 6 ist passgenau in eine Bodenseite (Vorderseite) der Zylinderbohrung 4 eingesetzt. Der Sekundärkolben 6 ist an seiner Vorderseite offen.
Der Zylinderhauptkörper 3 weist eine Primärkammer 7 und eine Sekundärkammer 8 auf. Die Primärkammer 7 ist durch die Zylinderbohrung 4, den Primärkolben 5 und den Sekundärkolben 6 gebildet. Die Sekundärkammer 8 ist zwischen dem Boden der Zylinderbohrung 4 und dem Sekundärkolben 6 gebildet. Die Primärkammer 7 und die Sekundärkammer 8 sind mit zwei Systemen aus Hydraulikkreisen verbunden, die einen Arbeitsfluiddruck (der Einfachheit halber als „Hydraulikdruck“ bezeichnet) über am Zylinderhauptkörper 3 vorgesehene Anschlüsse (nicht dargestellt) an einen Radzylinder jedes der Räder eines Fahrzeugs abgeben. Der Zylinderhauptkörper 3 weist einen Durchgang 10 und einen Durchgang 11 auf. Der Durchgang 10 verbindet die Primärkammer 7 mit einem Behälter 9. Der Durchgang 11 verbindet die Sekundärkammer 8 mit dem Behälter 9.
An einer Innenumfangsfläche der Zylinderbohrung 4 sind ringförmige Dichtungsnuten 12 und 13 ausgebildet. Die Dichtungsnuten 12 und 13 sind so vorgesehen, dass sie in der von vorne nach hinten führenden Richtung um einen vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet sind. In den Dichtungsnuten 12 und 13 ist ein Dichtungsring 14 bzw. 15 vorgesehen. Die Dichtungsringe 14 und 15 dichten zwischen der Zylinderbohrung 4 und dem Primärkolben 5 ab. An der Innenumfangsfläche der Zylinderbohrung 4 sind ringförmige Dichtungsnuten 16 und 17 ausgebildet. Die Dichtungsnuten 16 und 17 sind so vorgesehen, dass sie in der von vorne nach hinten führenden Richtung um einen vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet sind. In den Dichtungsnuten 16 und 17 ist ein Dichtungsring 18 bzw. 19 vorgesehen. Die Dichtungsringe 18 und 19 dichten zwischen der Zylinderbohrung 4 und dem Sekundärkolben 6 ab. In einem Nicht-Bremszustand (siehe 1) mündet der Durchgang 10 zwischen den Dichtungsringen 14 und 15, und der Durchgang 11 mündet zwischen den Dichtungsringen 18 und 19.
Wenn sich der Primärkolben 5 also in seiner Nicht-Bremsposition befindet (siehe 1), ist die Primärkammer 7 in Verbindung mit dem Behälter 9, und zwar über einen Durchgang 20, der an einer Seitenwand des Primärkolbens 5 an seiner Vorderseite vorgesehen ist, und den Durchgang 10 des Zylinderhauptkörpers 3. Wenn der Primärkolben 5 aus der Nicht-Bremsposition nach vorne bewegt wird und der Durchgang 20 den Dichtungsring 15 erreicht, ist die Verbindung zwischen der Primärkammer 7 und dem Durchgang 10 und folglich die Verbindung zwischen der Primärkammer 7 und dem Behälter 9 blockiert. Dadurch steigt ein Hydraulikdruck in der Primärkammer 7 an. Ein Bewegungsbetrag des Primärkolbens 5 aus der Nicht-Bremsposition des Primärkolbens 5 bis zu einer Position, an der die Verbindung zwischen der Primärkammer 7 und dem Durchgang 10 (dem Behälter 9) blockiert wird, entspricht einem Hub, der als Leerhub bezeichnet wird.
Wenn sich der Sekundärkolben 6 in seiner Nicht-Bremsposition befindet (siehe 1), ist die Sekundärkammer 8 in Verbindung mit dem Behälter 9, und zwar über einen Durchgang 21, der an einer Seitenwand des Sekundärkolbens 6 an dessen Vorderseite vorgesehen ist, und den Durchgang 11 des Zylinderhauptkörpers 3. Wenn der Sekundärkolben 6 ausgehend von der Nicht-Bremsposition nach vorne bewegt wird und der Durchgang 21 den Dichtungsring 19 erreicht, ist die Verbindung zwischen der Sekundärkammer 8 und dem Durchgang 11 und folglich die Verbindung zwischen der Sekundärkammer 8 und dem Behälter 9 blockiert. Infolgedessen steigt ein Hydraulikdruck in der Sekundärkammer 8 an.
Zwischen dem Primärkolben 5 und dem Sekundärkolben 6 ist eine Primärfederbaugruppe 22 vorgesehen. Die Primärfederbaugruppe 22 bestimmt eine Distanz (einen Abstand) zwischen diesen Kolben 5 und 6 im Nicht-Bremszustand (siehe 1). Die Primärfederbaugruppe 22 umfasst eine Schraubendruckfeder 23, ein Eingriffselement 24, ein Eingriffselement 25 und ein Schaftelement 26. Die Schraubendruckfeder 23 wirkt als Rückstellfeder. Das Eingriffselement 24 ist in einem Aussparungsabschnitt des Sekundärkolbens 6 an dessen hinterem Ende vorgesehen. Das Eingriffselement 25 ist in einem Aussparungsabschnitt des Primärkolbens 5 an dessen Vorderseite vorgesehen. Ein Ende des Schaftelements 26 ist am Eingriffselement 24 fixiert, und sein anderes Ende ist daran gehindert, sich in Bezug auf das Eingriffselement 25 nach vorne und hinten zu bewegen. Die Schraubendruckfeder 23 sitzt zwischen den Eingriffselementen 24 und 25, und die Primärfederbaugruppe 22 kann gegen eine Federkraft der Schraubendruckfeder 23 zusammengedrückt werden.
Eine Sekundärfederbaugruppe 27 ist zwischen dem Sekundärkolben 6 und dem Zylinderhauptkörper 3 vorgesehen. Die Sekundärfederbaugruppe 27 bestimmt eine Distanz (einen Abstand) zwischen dem Sekundärkolben 7 und dem Boden der Zylinderbohrung 4 im Nicht-Bremszustand (siehe 1). Die Sekundärfederbaugruppe 27 umfasst eine Schraubendruckfeder 28, ein Eingriffselement 29, ein Eingriffselement 30 und ein Schaftelement 31. Die Schraubendruckfeder 28 wirkt als Rückstellfeder. Das Eingriffselement 29 ist am Boden der Zylinderbohrung 4 vorgesehen. Das Eingriffselement 30 ist in einem Aussparungsabschnitt des Sekundärkolbens 6 an dessen Vorderseite vorgesehen. Ein Ende des Schaftelements 31 ist am Eingriffselement 30 fixiert, und sein anderes Ende ist daran gehindert, sich in Bezug auf das Eingriffselement 29 nach vorne und hinten zu bewegen. Die Schraubendruckfeder 28 sitzt zwischen den Eingriffselementen 29 und 30, und die Sekundärfederbaugruppe 27 kann gegen eine Federkraft der Schraubendruckfeder 28 zusammengedrückt werden.
Die elektrische Verstärkungseinheit 1 umfasst das Gehäuse 41, welches einen Vorrichtungsabschnitt eines elektrischen Stellglieds 61 enthält, das nachstehend beschrieben wird. Das Gehäuse 41 ist so ausgelegt, dass es in ein vorderes Gehäuse 42 und ein hinteres Gehäuse 43 unterteilt ist. Eine Bohrung 44, die koaxial zur Zylinderbohrung 4 des Hauptzylinders 2 verläuft, ist in der Mitte des vorderen Gehäuses 42 vorgesehen. Ein vorderer Endabschnitt eines Zylinderabschnitts 46 eines Basiselements 45, das nachstehend beschrieben wird, ist in die Bohrung 44 eingesetzt.
Ein hinterer Endabschnitt 3A des Zylinderhauptkörpers 3 des Hauptzylinders 2 ist an einer Innenfläche des vorderen Endabschnitts des Zylinderabschnitts 46 des Basiselements 45 eingesetzt (eingepresst). Mit anderen Worten, das vordere Gehäuse 42 ist mit dem Zylinderhauptkörper 3 des Hauptzylinders 2 über den Zylinderabschnitt 46 des Basiselements 45 gekoppelt. Der Zylinderhauptkörper 3 des Hauptzylinders 2 ist am vorderen Gehäuse 42 mittels zweier vom vorderen Gehäuse 42 abstehender Stehbolzen 47 und Muttern 48 (siehe 2) fixiert. Darüber hinaus dichtet ein Dichtungselement 49 zwischen dem vorderen Gehäuse 42 und dem Zylinderabschnitt 46 des Basiselements 45 ab.
Ein Zylinderabschnitt 50, der koaxial zur Zylinderbohrung 4 des Hauptzylinders 2 ist, ist in der Mitte des hinteren Gehäuses 43 vorgesehen. Ein allgemein zylindrischer Ausgangskolben 62 (ein Ausgangselement) ist verschiebbar und passgenau in einen Zylinder 51 innerhalb des Zylinderabschnitts 50 eingesetzt. Ein Eingangskolben 64 (ein Eingangselement) ist innerhalb des Ausgangskolbens 62 vorgesehen. Der Eingangskolben 64 ist koaxial zum Ausgangskolben 62. Ein kugelförmiger vorderer Endabschnitt einer Eingangsstange 33 ist in einen hinteren Endabschnitt des Eingangskolbens 64 eingesetzt, und ein hinterer Endabschnitt der Eingangsstange 33 ist über einen Zughaken 34 mit einem Bremspedal (nicht dargestellt) verbunden.
Der Ausgangskolben 62 weist eine Axialbohrung 63 auf, die einen Abschnitt 63A mit kleinem Durchmesser, einen Abschnitt 63B mit mittlerem Durchmesser und einen Abschnitt 63C mit großem Durchmesser aufweist, die in dieser Reihenfolge ausgehend von der Seite des Hauptzylinders 2 (der Vorderseite) ausgebildet sind. Ein Federlagerelement 36 ist an einer Öffnung der Axialbohrung 63 an einer hinteren Stirnfläche des Ausgangskolbens 62 befestigt, d. h. an einem Öffnungsabschnitt des Abschnitts 63C mit großem Durchmesser. Die Eingangsstange 33 ist relativ zum Ausgangskolben 62 über eine Schraubendruckfeder 35 nach hinten vorgespannt, die zwischen einem an der Eingangsstange 33 ausgebildeten Federlagerabschnitt 37 und dem Federlagerelement 36 sitzt.
Ein Flansch 67 (hinterer Endabschnitt) des Eingangskolbens 64 ist verschiebbar in den den großen Durchmesser aufweisenden Abschnitt 63C des Ausgangskolbens 62 eingesetzt, und ein Stößelabschnitt 66 des Eingangskolbens 64 ist durch den mittleren Abschnitt 63B des Ausgangskolbens 62 geführt. Ein Kolbenabschnitt 65 des Eingangskolbens 64 ist verschiebbar in den den kleinen Durchmesser aufweisenden Abschnitt 63A des Ausgangskolbens 62 eingesetzt, d. h. in einen vorderen Endabschnitt der Axialbohrung 63. Ein Anschlag 68 ist am Stößelabschnitt 66 des Eingangskolbens 64 befestigt. Der Anschlag 68 greift in eine Anschlagnut 69 ein, die am Ausgangskolben 62 ausgebildet ist. Durch diese Ausgestaltung kann sich der Eingangskolben 64 relativ zum Ausgangskolben 62 in der von vorne nach hinten führenden Richtung um eine Distanz bewegen, die einem Spielraum in der Vorne-Hinten-Richtung zwischen dem Anschlag 68 und der Anschlagnut 69 entspricht. Darüber hinaus ist der Eingangskolben 64 daran gehindert, sich nach hinten relativ zum hinteren Gehäuse 43 zu bewegen, und zwar aufgrund der Anlage des Anschlags 68 an einem Öffnungsumfangsrandabschnitt 50A an einer Vorderseite des Zylinderabschnitts 50 des hinteren Gehäuses 43 (siehe 1).
Die elektrische Verstärkungseinheit 1 weist eine Ausgangsstange 70 auf, die gegen den Primärkolben 5 des Hauptzylinders 2 drückt (bzw. diesen mit einer Schubkraft beaufschlagt). Die Ausgangsstange 70 umfasst einen Schaftabschnitt 71 und einen Druckaufnahmeabschnitt 72. Ein Vorderende des Schaftabschnitts 72 liegt an einem konusförmigen Bodenabschnitt 32 eines Aussparungsabschnitts des Primärkolbens 5 an dessen Rückseite an. Der Druckaufnahmeabschnitt 72 ist mit einem hinteren Endabschnitt des Schaftabschnitts 71 gekoppelt. Der Druckaufnahmeabschnitt 72 umfasst einen mit Boden versehenen, zylindrischen Basisabschnitt 73 und eine Stützstange 74. Der Basisabschnitt 73 ist an seiner Rückseite offen. Die Stützstange 74 erstreckt sich von der Mitte des Basisabschnitts 73 nach vorne (zur Seite des Hauptzylinders 2 hin), um den Schaftabschnitt 71 zu stützen. Ein vorderer Endabschnitt 62A des Ausgangskolbens 62 ist verschiebbar in den Basisabschnitt 73 eingesetzt. Der Schaftabschnitt 71 und die Stützstange 74 (der Druckaufnahmeabschnitt 72) der Ausgangsstange 70 sind miteinander durch ein Gewinde 75 gekoppelt. Mit anderen Worten kann eine Schaftlänge (Gesamtlänge) der Ausgangsstange 70 mithilfe des Gewindes 75 eingestellt werden.
Eine aus elastischem Material bestehende Reaktionsscheibe 76 ist zwischen dem Ausgangskolben 62 und der Ausgangsstange 70 vorgesehen. Die Reaktionsscheibe 76 ist im Inneren des Basisabschnitts 73 des Druckaufnahmeabschnitts 72 der Ausgangsstange 70 enthalten und wird vom Basisabschnitt 73 und dem vorderen Endabschnitt 62A des Ausgangskolbens 62 dicht umschlossen. Im Nicht-Bremszustand (siehe 1) ist ein als Versatzspielraum bezeichneter Raum zwischen einer Stirnfläche der Reaktionsscheibe 76 an deren Rückseite und einem Oberteil des Eingangskolbens 64 mit einem konisch geformten vorderen Endabschnitt vorgesehen.
Eine Schraubendruckfeder 77 ist zwischen einem Federlagerelement 78, das so vorgesehen ist, dass es den Basisabschnitt 73 des Druckaufnahmeabschnitts 72 der Ausgangsstange 70 abdeckt, und einem ringförmigen Federlagerabschnitt 79 vorgesehen, der an einer Innenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 46 des Basiselements 45 ausgebildet ist, und der Ausgangskolben 62 wird durch die Schraubendruckfeder 77 nach hinten vorgespannt. Aufgrund dieser Beaufschlagung wird der Ausgangskolben 62 am Schubkraft-Übertragungselement 81 in Anlage gebracht, das nachfolgend beschrieben wird. Ein ringförmiges Dichtungselement 80 dichtet einen Raum aufseiten des Hauptzylinders 2 (innerhalb des Zylinderabschnitts 46) und einen einer Platte 79 gegenüberliegenden Raum aufseiten des hinteren Gehäuses 43 (innerhalb des Gehäuses 4) voneinander ab.
Wie in 1 dargestellt ist, weist die elektrische Verstärkungseinheit 1 das Schubkraft-Übertragungselement 81 auf, das eine vom elektrischen Stellglied 61 erzeugte Schubkraft auf den Ausgangskolben 62 überträgt. Das Schubkraft-Übertragungselement 81 greift am Ausgangskolben 62 (einem Ausgangselement) und an einem Mechanismus 60 zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung an, der nachfolgend beschrieben wird, und ist so angeordnet, dass es sich über den Mechanismus 60 zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung erstreckt. Das Schubkraft-Übertragungselement 81 weist einen Vorsprungabschnitt 82 sowie Arme 83 und 84 auf, die sich vom Vorsprungabschnitt 82 nach oben bzw. unten erstrecken. Das Schubkraft-Übertragungselement 81 wird über eine Schraubendruckfeder 85 nach hinten vorgespannt, die zwischen einem innerhalb des Vorsprungabschnitts 82 des Schubkraft-Übertragungselements 81 ausgebildeten Federlagerabschnitt 86 und der ringförmigen Platte 79 sitzt, die an einer hinteren Stirnfläche des Basiselements 45 befestigt ist. Aufgrund dieser Beaufschlagung wird im Nicht-Bremszustand (siehe 1) eine hintere Stirnfläche 87 (siehe 3) des Vorsprungabschnitts 82 des Schubkraft-Übertragungselements 81 am Öffnungsumfangsrandabschnitt 50A auf der Vorderseite des Zylinderabschnitts 50 des hinteren Gehäuses 43 in Anlage gebracht.
Wie in 3 dargestellt, ist ein Flanschlagerabschnitt 89, der einen Flanschabschnitt 88 des Ausgangskolbens 62 aufnimmt, innerhalb des Vorsprungabschnitts 82 des Schubkraft-Übertragungselements 81 vorgesehen. Der Flanschlagerabschnitt 89 ist zwischen einer an einer hinteren Stirnfläche des Vorsprungabschnitts 82 offenen Axialbohrung 82A und dem Federlagerabschnitt 86 vorgesehen und durch eine trichterförmige Schrägfläche gebildet, die sich zur Rückseite hin im Durchmesser reduziert. Eine Fläche 90 an einer Rückseite des Flanschabschnitts 88 des Ausgangskolbens 62, d. h. eine Anlagefläche 90 des Ausgangskolbens 62, die am Flanschlagerabschnitt 89 des Schubkraft-Übertragungselements 81 anliegt, ist durch die eine Kugelform aufweisende Fläche 90 gebildet, d. h. hat entlang einer Axialebene des Ausgangskolbens 62 im Querschnitt eine kreisbogenartig vorstehende Form. Anders ausgedrückt stützt sich der Ausgangskolben 62 sich an seiner kugelförmigen Anlagefläche 90 am Flanschlagerabschnitt 89 des Schubkraft-Übertragungselements 81 (das andere Element) ab.
Wie in 1 dargestellt ist, weist das elektrische Stellglied 61 einen elektrisch angetriebenen Motor 91 (siehe 2) als Motor und den Mechanismus 60 zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung auf. Der Mechanismus 60 zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung wandelt eine Antriebskraft (eine Drehkraft) des elektrisch angetriebenen Motors 91 in die Schubkraft des Schubkraft-Übertragungselements 81 um. Der Mechanismus 60 zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung weist zwei Gewindespindelelemente 92 und 93 sowie zwei Mutternelemente 94 und 95 auf. Die Gewindespindelelemente 92 und 93 haben Drehachsen, die sich an anderen Positionen befinden als die Mittelachse des Hauptzylinders 2. Die Mutternelemente 94 und 95 sind mit den Gewindespindelelementen 92 bzw. 93 in Eingriff. Das Gewindespindelelement 92 ist in Bezug auf die Mittelachse des Hauptzylinders 2 obenliegend angeordnet und liegt auch parallel zur Mittelachse des Hauptzylinders 2. Ein hinterer Endabschnitt 97 des Gewindespindelelements 92 ist vom hinteren Gehäuse 43 über ein Radiallager 98 gelagert. Der hintere Endabschnitt 97 des Gewindespindelelements 92 ist durch das hintere Gehäuse 43 über ein Drucklager 99 gelagert. Anders ausgedrückt, der hintere Endabschnitt 97 des Gewindespindelelements 92 wird über eine Kombination aus dem Radiallager 98 und dem zum Radiallager 98 koaxialen Drucklager 99 drehbar gelagert.
Eine Nabe 101 ist an einem vorderen Endabschnitt 100 des Gewindespindelelements 92 fixiert. Die Nabe 101 und somit der vordere Endabschnitt 100 des Gewindespindelelements 92 sind durch das Basiselement 45 über ein Radiallager 102 drehbar gelagert. In anderen Worten ist das Gewindespindelelement 92 durch die beiden Radiallager 98 und 102 sowie das eine Drucklager 99 drehbar um die Drehachse des Gewindespindelelements 92 gelagert. Eine Abtriebsscheibe 104 ist drehfest an einem vorderen Endabschnitt 103 der Nabe 101 befestigt. Anders ausgedrückt ist die Abtriebsscheibe 104 am vorderen Endabschnitt 100 des Gewindespindelelements 92 über die Nabe 101 befestigt. Das Radiallager 102 ist in einem Lageraufnahmeabschnitt 52 enthalten, der im Basiselement 45 vorgesehen ist. Das Radiallager 98 und das Drucklager 99 sind in einem Lageraufnahmeabschnitt 56 enthalten, der im hinteren Gehäuse 43 vorgesehen ist. Ein oberer Endabschnitt 53 und ein unterer Endabschnitt 54 des Basiselements 45 sind am hinteren Gehäuse 43 durch Schrauben 55 fixiert.
Wie in 4 und 5 dargestellt, ist das Mutternelement 94 wie eine mit Flansch versehene Sechskantmutter mit einem Flanschabschnitt 106 geformt, der an ihrem hinteren Ende ausgebildet ist. Eine Seitenfläche 107 (der Einfachheit halber als „Druckfläche 107“ bezeichnet) des Flanschabschnitts 106 an deren Vorderseite erstreckt sich parallel zu einer Ebene, die senkrecht zu einer Achse des Mutternelements 94 liegt (die mit der Drehachse des Gewindespindelelements 92 zusammenfällt), und folglich parallel zu einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Gewindespindelelements 92. Wie in 4 dargestellt ist, sind zwei Flächen 109 und 110, die eine Schraubenbreite eines Sechskantabschnitts 108 des Mutternelements 94 festlegen, verschiebbar in einen Nutabschnitt 111 mit konstanter Breite eingesetzt, der an einem oberen Endabschnitt des Arms 83 des Schubkraft-Übertragungselements 81 ausgebildet ist. Der Nutabschnitt 111 verläuft vertikal und ist an seinem oberen Ende offen. Mit anderen Worten ist das Mutternelement 94 relativ zum Schubkraft-Übertragungselement 81 vertikal bewegbar.
Wie in 5 dargestellt, ist eine Anlagefläche 112 des Schubkraft-Übertragungselements 81, die an der Druckfläche 107 des Flanschabschnitts 106 des Mutternelements 94 anliegt, d. h. eine Fläche 112 des Schubkraft-Übertragungselements 81 an einer Rückseite eines oberen Endabschnitts des Arms 83, im Querschnitt entlang einer Axialebene des Schubkraft-Übertragungselements 81 zu einer vorstehenden kreisbogenartigen Form ausgebildet. Anders ausgedrückt liegt das Schubkraft-Übertragungselement 81 an der Druckfläche 107 des Mutternelements 94 (das andere Element) im Bereich von deren Anlagefläche 112 an, die im Querschnitt entlang der Axialebene zu der vorstehenden kreisbogenartigen Form ausgebildet ist. Deshalb ist der Arm 83 des Schubkraft-Übertragungselements 81 relativ zum Mutternelement 94 verschiebbar und schwenkbar, wenn die Anlagefläche 112 des Schubkraft-Übertragungselements 81 an der Druckfläche 107 des Mutternelements 94 in Anlage ist.
Wie in 1 dargestellt, ist das Gewindespindelelement 93 untenliegend in Bezug auf die Mittelachse des Hauptzylinders 2 angeordnet und liegt auch parallel zum Gewindespindelelement 92. Ein hinterer Endabschnitt 117 des Gewindespindelelements 93 ist durch das hintere Gehäuse 43 über ein Radiallager 118 gelagert. Darüber hinaus ist der hintere Endabschnitt 117 des Gewindespindelelements 93 durch das hintere Gehäuse 43 über ein Drucklager 119 gelagert. Anders ausgedrückt ist der hintere Endabschnitt 117 des Gewindespindelelements 93 durch eine Kombination aus dem Radiallager 118 und dem zum Radiallager 118 koaxialen Drucklager 119 drehbar gelagert.
Eine Nabe 121 ist an einem vorderen Endabschnitt 120 des Gewindespindelelements 93 fixiert. Die Nabe 121 und somit der vordere Endabschnitt 120 des Gewindespindelelements 93 sind durch das Basiselement 45 über ein Radiallager 122 gelagert. Mit anderen Worten ist das Gewindespindelelement 93 durch die beiden Radiallager 118 und 122 sowie das eine Drucklager 119 um die Drehachse des Gewindespindelelements 93 drehbar gelagert. Eine Abtriebsscheibe 124 ist drehfest an einem vorderen Endabschnitt 123 der Nabe 121 befestigt. Anders ausgedrückt, die Abtriebsscheibe 124 ist am vorderen Endabschnitt 120 des Gewindespindelelements 93 über die Nabe 121 befestigt. Das Radiallager 122 ist in einem Lageraufnahmeabschnitt 57 enthalten, der im Basiselement 45 vorgesehen ist. Das Radiallager 118 und das Drucklager 119 sind in einem Lageraufnahmeabschnitt 58 enthalten, der im hinteren Gehäuse 43 vorgesehen ist.
Das Mutternelement 95 ist von der Form her identisch zum vorstehend beschriebenen Mutternelement 94. Somit ist auch eine Kopplungsstruktur zwischen dem Mutternelement 95 und dem Arm 84 des Schubkraft-Übertragungselements 81 dieselbe Struktur wie die zuvor beschriebene Kopplungsstruktur zwischen dem Mutternelement 94 und dem Arm 83 des Schubkraft-Übertragungselements 81. Deshalb entfallen mit dem Ziel der Vereinfachung der Darlegung der vorliegenden Beschreibung die Erläuterungen des Mutternelements 95 und der Kopplungsstruktur zwischen dem Mutternelement 95 und dem Arm 84 des Schubkraft-Übertragungselements 81, und eine entsprechende Ausgestaltung erschließt sich über dieselbe Bezeichnung und dieselbe Bezugszahl.
Wie in 1 dargestellt ist, umfasst das elektrische Stellglied 61 eine Antriebsscheibe (nicht dargestellt), die Abtriebsscheibe 104, die Abtriebsscheibe 124 und einen Endlosriemen 126. Die Antriebsscheibe ist an einer Drehwelle des elektrischen angetriebenen Motors 21 (siehe 2) befestigt. Die Abtriebsscheibe 104 ist am Gewindespindelelement 92 befestigt. Die Abtriebsscheibe 124 ist am Gewindespindelelement 93 befestigt. Der Endlosriemen 126 ist über eine Spannrolle (nicht dargestellt) geführt und in diese eingehängt. Durch diese Ausgestaltung wird die Antriebskraft des elektrisch angetriebenen Motors 91 über den Endlosriemen 126 jeweils auf die Gewindespindelelemente 92 und 93 übertragen. Die Mutternelemente 94 und 95 sind jeweils daran gehindert, sich relativ zu den Gewindespindelelementen 92 bzw. 93 zu drehen, und werden entlang den Gewindespindelelementen 92 und 93 je nach Drehung der Gewindespindelelemente 92 und 93 nach vorne (oder nach hinten) bewegt (der Einfachheit halber bezeichnet als „vorgerückt (oder zurückgezogen)“). Mit anderen Worten wird die Antriebskraft (die Drehkraft) des elektrisch angetriebenen Motors 91 in eine Schubkraft der jeweiligen Mutternelemente 94 und 95 umgewandelt.
Also drücken die Druckflächen 107 der Mutternelemente 94 und 95 gegen die Anlageflächen 112 der Arme 83 bzw. 84 des Schubkraft-Übertragungselements 81, wodurch das Schubkraft-Übertragungselement 81 gegen die Federkraft der Schraubendruckfeder 95 mit einer Schubkraft beaufschlagt (bzw. vorgerückt) wird. Mit anderen Worten wird die Schubkraft jedes der Mutternelemente 94 und 95 auf das Schubkraft-Übertragungselement 81 übertragen. Des Weiteren drückt der Flanschlagerabschnitt 89 des Schubkraft-Übertragungselements 81 gegen die Anlagefläche 90 des Flanschabschnitts 88 des Ausgangskolbens 62, wodurch der Ausgangskolben 62 gegen die Federkraft der Schraubendruckfeder 77 mit einer Schubkraft beaufschlagt (vorgerückt) wird. Anders ausgedrückt wird die Schubkraft des Schubkraft-Übertragungselements 81 auf den Ausgangskolben 62 übertragen. Dann wird die Schubkraft des Ausgangskolbens 62 über die Reaktionsscheibe 76 auf die Ausgangsstange 70 übertragen.
In der ersten Ausführungsform handelt es sich bei einem an jeweils den Gewindespindelelementen 92 und 93 ausgebildeten Gewinde um ein Trapezgewinde. Des Weiteren umfasst, wie in 2 dargestellt ist, die elektrische Verstärkungseinheit 1 eine elektronische Steuereinheit 114 (der Einfachheit halber als „ECU 114“ bezeichnet) zum Steuern des elektrisch angetriebenen Motors 91.
Bei der elektrischen Verstärkungseinheit 1 gemäß der ersten Ausführungsform wird die Eingangsstange 33 gegen die Vorspannkraft der Schraubendruckfeder 35 vorgerückt, wenn das Bremspedal betätigt wird. Ein zu dieser Zeit vorhandener Betätigungsbetrag am Bremspedal, d. h. eine Verlagerung der Eingangsstange 33, wird über einen Hubsensor oder dergleichen erfasst. Dann steuert die ECU 114 den elektrisch angetriebenen Motor 91 (den Elektromotor) des elektrischen Stellglieds 61 beruhend auf der Verlagerung der Eingangsstange 33, wodurch jedes der Mutternelemente 94 und 95 und folglich das Schubkraft-Übertragungselement 81 mit einer Schubkraft beaufschlagt (vorgerückt) werden. Die Schubkraft des Schubkraft-Übertragungselements 81 wird über den Ausgangskolben 62 (das Ausgangselement), die Reaktionsscheibe 76 und die Ausgangsstange 70 auf den Primärkolben 5 übertragen.
Aufgrund dieser Ausgestaltung steuert die ECU 114 beim Vorrücken des Primärkolbens 5 den elektrisch angetriebenen Motor 91 in der Weise, dass der Bewegungsbetrag des Primärkolbens 5 der Verlagerung der Eingangsstange 33, d. h. dem Betätigungsbetrag am Bremspedal folgt. Das Vorrücken des Primärkolbens 5 verursacht einen Anstieg des Hydraulikdrucks in der Primärkammer 7, und dieser Hydraulikdruck wird über den Sekundärkolben 6 auf die Sekundärkammer 8 übertragen. Dann wird der im Hauptzylinder 2 erzeugte Hydraulikdruck dem Radzylinder jedes der Räder des Fahrzeugs über die zwei Systeme aus Hydraulikkreisen zugeführt, wodurch eine Bremskraft durch eine Reibungsbremsung erzeugt wird. Eine aus dem Hydraulikdruck im Hauptzylinder 2 abgeleitete Reaktionskraft, die zum Zeitpunkt dieses Bremsvorgangs erzeugt wird, wird über den Primärkolben 5, die Ausgangsstange 70 und die Reaktionsscheibe 76 auf den Eingangskolben 64 (ein Eingangselement) und Ausgangskolben 62 übertragen. Somit kann eine gewünschte Bremskraft mit einem Verstärkungsverhältnis (ein Verhältnis zwischen dem hydraulischen Ausgang und dem Betätigungseingang am Bremspedal) erzeugt werden, das auf Grundlage eines Verhältnisses zwischen einer Druckaufnahmefläche der vorderen Stirnfläche des Ausgangskolbens 62 und einer Druckaufnahmefläche des Kolbenabschnitts 65 des Eingangskolbens 64 erhalten wird.
Wenn das Bremspedal nicht mehr betätigt wird, steuert die ECU 114 den elektrisch angetriebenen Motor 91 auf Grundlage der Verlagerung der Eingangsstange 33, wodurch sich die Mutternelemente 94 und 95 und infolgedessen das Schubkraft-Übertragungselement 81 jeweils zurückziehen. In Übereinstimmung hiermit werden der Primärkolben 5 und der Sekundärkolben 6 über den Ausgangskolben 62, die Reaktionsscheibe 76 und die Ausgangsstange 70 zurückgezogen, so dass sich der Hydraulikdruck im Hauptzylinder 2 verringert und die Bremskraft nachlässt.
Wenn nun für den Mechanismus 60 zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung ein Kugelgewindetrieb verwendet wird, wie in der zuvor beschriebenen Patentliteratur Patentschrift 1 erläutert ist, macht dies die Vorrichtung (das elektrische Stellglied) teuer. Ein Versuch, dieser Situation zu begegnen, besteht darin, anstelle des Kugelgewindetriebs einen Mechanismus 60 zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung zu verwenden, der so ausgelegt ist, dass er auf einer anderen Achse arbeitet als die Eingangsstange, und zwar, wobei dieser Lösungsansatz aber das Problem der Reduzierung der Zuverlässigkeit hinsichtlich des Betriebs aufwirft. Einer der Gründe hierfür besteht darin, dass ein unnötiges Moment und eine Radiallast auf das Linearbewegungselement aufgebracht werden, was hauptsächlich auf eine fehlerhafte Montage der Komponenten zurückzuführen ist.
Um dieses Problem zu lösen, ermöglicht die erste Ausführungsform, dass eine versetzte Belastung, die aufgrund eines Fehlers bei der Montage des elektrischen Stellglieds 61 auf den Ausgangskolben 62 aufgebracht wird, absorbiert wird, indem sich der Flanschlagerabschnitt 89 des Schubkraft-Übertragungselements 81 relativ zur Anlagefläche 90 des Ausgangskolbens 62 verschwenkt, wodurch die Entstehung eines unnötigen Moments und einer Radiallast auf die Gewindespindelelemente 94 und 95 erfolgreich verhindert oder reduziert wird, wenn die Antriebskraft des elektrisch angetriebenen Motors 91 übertragen wird. Im Ergebnis kann mit der ersten Ausführungsform verhindert werden, dass sich die Übertragungseffizienz reduziert und die Mutternelemente 94 und 95 an den Gewindespindelelementen 92 bzw. 93 blockieren, wodurch eine elektrische Verstärkungseinheit 1 bereitgestellt wird, die hinsichtlich des Betriebs äußerst zuverlässig ist.
Nachdem die erste Ausführungsform im Einzelnen dargelegt wurde, werden nun vorteilhafte Wirkungen der ersten Ausführungsform beschrieben.
Bei der ersten Ausführungsform handelt es sich um eine elektrische Verstärkungseinheit, aufweisend ein Eingangselement, das dazu ausgelegt ist, gemäß einer Betätigung eines Bremspedals nach vorne oder hinten bewegt zu werden, ein Schubkraft-Übertragungselement, das in Bezug auf das Eingangselement bewegbar vorgesehen ist, ein elektrisches Stellglied, das dazu ausgelegt ist, das Schubkraft-Übertragungselement nach vorne oder hinten zu bewegen, und ein Ausgangselement, das mit dem Schubkraft-Übertragungselement verbunden und dazu ausgelegt ist, eine Schubkraft, die vom elektrischen Stellglied auf das Schubkraft-Übertragungselement aufgebracht wird, auf einen Kolben eines Hauptzylinders zu übertragen. Das elektrische Stellglied umfasst einen Elektromotor, mindestens zwei Gewindespindelelemente, die dazu ausgelegt sind, vom Elektromotor in Drehung versetzt zu werden, und Mutternelemente, die jeweils mit einem Gewindespindelelement in Eingriff sind. Jedes der Mutternelemente ist mit dem Schubkraft-Übertragungselement verbunden. Das Schubkraft-Übertragungselement ist schwenkbar mit den Mutternelementen und/oder dem Ausgangselement verbunden. Deshalb ermöglicht es die erste Ausführungsform, eine versetzte Belastung aufzufangen, die auf das Ausgangselement aufgrund eines Positionsunterschieds zwischen den Mutternelementen in einer Vorne-Hinten-Richtung aufgebracht wird, was auf einen Fehler bei der Montage des elektrischen Stellglieds zurückzuführen ist. Aufgrund dieser Wirkung kann bei der ersten Ausführungsform verhindert werden, dass die Übertragungseffizienz sinkt und die Mutternelemente an den Gewindespindelelementen blockieren, weil kein unnötiges Moment und keine Radiallast an den Gewindespindelelementen entstehen, wenn die Antriebskraft des Elektromotors übertragen wird. Infolgedessen kann mit der ersten Ausführungsform eine elektrische Verstärkungseinheit bereitgestellt werden, die hinsichtlich des Betriebs extrem zuverlässig ist.
Bei der ersten Ausführungsform wird ein Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung eingesetzt, bei dem sich die Drehachse an einer anderen Position befindet als die Position der Mittelachse des Hauptzylinders, womit sich die Auslegungsflexibilität im Vergleich zur herkömmlichen Technik verbessern lässt, bei der für den Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung ein Kugelgewindetrieb verwendet wird, wodurch sich die Größe des elektrischen Stellglieds und somit auch die Größe der elektrischen Verstärkungseinheit reduziert. Zusätzlich ermöglicht es die erste Ausführungsform, dass bei der elektrischen Verstärkungseinheit 1 anstelle eines teuren Kugelgewindetriebs ein Gewindespindelelement mit einem kostengünstigen Trapezgewinde verwendet wird, wodurch sich die Herstellkosten des elektrischen Stellglieds und infolgedessen die Herstellkosten der elektrischen Verstärkungseinheit verringern.
Die erste Ausführungsform bewirkt, dass das Ausgangselement schwenkbar am Schubkraft-Übertragungselement an der Anlagefläche anliegt, die im Querschnitt die kreisbogenartig vorstehende Form aufweist, wodurch es möglich wird, eine versetzte Belastung aufzunehmen, die infolge einer in der Vorne-Hinten-Richtung bestehenden Positionsdifferenz zwischen den Mutternelementen auf das Ausgangselement aufgebracht wird, was auf einen Fehler bei der Montage des elektrischen Stellglieds zurückzuführen ist, wobei die versetzte Belastung dadurch aufgefangen wird, dass das Schubkraft-Übertragungselement relativ zur Anlagefläche des Abtriebselements verschwenken kann. Aufgrund dieser Wirkung kann bei der ersten Ausführungsform die Entstehung eines unnötigen Moments und einer Radiallast an den Gewindespindelelementen verhindert oder reduziert werden, wodurch eine Reduzierung der Übertragungseffizienz und ein Verklemmen der Mutternelemente an den Gewindespindelelementen verhindert wird, wenn die Antriebskraft des Elektromotors übertragen wird. Im Ergebnis kann durch die erste Ausführungsform eine elektrische Verstärkungseinheit bereitgestellt werden, die hinsichtlich des Betriebs sehr zuverlässig ist.
In der ersten Ausführungsform ist jedes der Mutternelemente so angeschlossen, dass es relativ zum Schubkraft-Übertragungselement vertikal bewegbar ist. Die Anlagefläche des Schubkraft-Übertragungselements, die an den jeweiligen Mutternelementen anliegt, ist im Querschnitt entlang der Axialebene des Schubkraft-Übertragungselements zu einer vorstehenden kreisbogenartigen Form ausgebildet. Jede der vorstehenden Anlageflächen des Schubkraft-Übertragungselements wird mit der Druckfläche jedes der Mutternelemente in Schwenkkontakt gebracht. Deshalb ermöglicht es die erste Ausführungsform, die vorstehend beschriebene versetzte Belastung aufzunehmen, die auf das Ausgangselement aufgrund der Positionsdifferenz zwischen den Mutternelementen in der nach vorne und hinten führenden Richtung aufgebracht wird, was auf einen Fehler bei der Montage des elektrischen Stellglieds zurückzuführen ist, wobei die versetzte Belastung dadurch aufgenommen wird, dass jede der entsprechenden Anlageflächen des Schubkraft-Übertragungselements relativ zur Druckfläche jedes der Mutternelemente verschwenkt. Durch diese Wirkung kann bei der ersten Ausführungsform die Entstehung eines unnötigen Moments und einer Radiallast an den Gewindespindelelementen verhindert oder verringert werden, wenn die Antriebskraft des Elektromotors übertragen wird.
Nachdem die erste Ausführungsform nun beschrieben ist, ist in der ersten Ausführungsform die trichterförmige Schrägfläche (siehe 3) am Flanschlagerabschnitt 89 des Schubkraft-Übertragungselements 81 ausgebildet, und die kugelförmige Anlagefläche 90 (die im Querschnitt die kreisbogenartig vorstehende Form hat) ist am Flanschabschnitt 88 des Ausgangskolbens 62 ausgebildet. Andererseits kann die elektrische Verstärkungseinheit 1 auch so ausgelegt sein, dass die trichterförmige Schrägfläche am Flanschabschnitt 88 des Ausgangskolbens 62 und die kugelförmige Anlagefläche 90 am Flanschlagerabschnitt 89 des Schubkraft-Übertragungselements 81 ausgebildet ist, wodurch sich mit dieser Ausgestaltung ergibt, dass die kugelförmige Anlagefläche 90 des Schubkraft-Übertragungselements 81 verschiebbar am trichterförmigen Flanschabschnitt 88 des Ausgangskolbens 62 anliegt.
Des Weiteren ist in der ersten Ausführungsform die Anlagefläche 112 des Schubkraft-Übertragungselements 81, die an der Druckfläche 107 des Flanschabschnitts 106 jedes der Mutternelemente 94 und 95 anliegt, im Querschnitt entlang der Axialebene des Schubkraft-Übertragungselements 81 in einer vorstehenden kreisbogenartigen Form ausgebildet. Die elektrische Verstärkungseinheit 1 kann jedoch auch so ausgestaltet sein, dass die Druckfläche 107 jedes der Mutternelemente 94 und 95 kugelförmig ausgestaltet ist, wodurch mit dieser Gestaltung erzielt wird, dass die kugelförmige Druckfläche 107 jedes der Mutternelemente 94 und 95 an der flachen Anlagefläche 112 des jeweiligen entsprechenden Arms 83 bzw. 84 des Schubkraft-Übertragungselements 81 schwenkbar anliegt.
Anders ausgedrückt können an den Eingriffsabschnitten des Ausgangselements und des Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung bei dem Schubkraft-Übertragungselement die Anlagefläche 90 des Flanschabschnitts 88 des Ausgangskolbens 62 und die Druckfläche 107 des Flanschabschnitts 106 jedes der Mutternelemente 94 und 95 kugelförmig ausgebildet sein.
[Zweite Ausführungsform]
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 6 eine zweite Ausführungsform beschrieben, die sich hauptsächlich auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform konzentriert. 6 ist eine Querschnittsansicht von Eingriffsabschnitten des Ausgangselements und des Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung mit dem Schubkraft-Übertragungselement gemäß der zweiten Ausführungsform. Diejenigen Abschnitte, wie sie auch bei der ersten Ausführungsform vorkommen, sind durch dieselben Bezeichnungen und dieselben Bezugszahlen bezeichnet.
Wie in 6 dargestellt ist, sind in der zweiten Ausführungsform der Ausgangskolben 62 (das Ausgangselement) und das Schubkraft-Übertragungselement 81 über ein elastisches Element 131 miteinander verbunden, und die Mutternelemente 94 und 95 (der Mechanismus 60 zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung) sowie das Schubkraft-Übertragungselement 81 sind über ein elastisches Element 132 miteinander verbunden. Die anderen Abschnitte entsprechen der ersten Ausführungsform. Weiterhin handelt es sich bei dem Mutternelement 94 und dem Mutternelement 95 um Bauteile, die identisch zueinander ausgebildet sind, so dass hier auf die Darstellung des Mutternelements 95 verzichtet wird.
Die Axialbohrung 82A des Vorsprungabschnitts 82 des Schubkraft-Übertragungselements 81 gemäß der zweiten Ausführungsform ist eine Stufenbohrung mit einem Durchmesser, der sich vonseiten der hinteren Stirnfläche 87 zur Vorderseite hin stufenweise vergrößert. Eine Bohrung der Stufenbohrung an deren Vorderseite wird als Nutabschnitt 133 verwendet, der das elastische Element 131 enthält, das im Querschnitt entlang der Axialebene rechteckig ist. Genauer gesagt umfasst der Nutabschnitt 133 eine ringförmige Aufnahmefläche 134, die eine hintere Stirnfläche des elastischen Elements 131 aufnimmt, und eine ringförmige Aufnahmefläche 135, die eine Außenumfangsfläche des elastischen Elements 131 aufnimmt.
Der Ausgangskolben 62 weist einen Nutabschnitt 136 auf, der an einem Eckbereich an einer Rückseite eines Außenumfangsrandabschnitts des Flanschabschnitts 88 ausgebildet ist. Am Nutabschnitt 136 ist eine Anlagefläche 137 ausgebildet. Die Anlagefläche 137 liegt an einer vorderen Stirnfläche des elastischen Elements 131 an, das im Nutabschnitt 133 angebracht ist, d. h. sie ist der Aufnahmefläche 134 des Nutabschnitts 133 mit einem vorbestimmten Abstand zwischen diesen zugewandt. Eine Freifläche 138 ist am Nutabschnitt 136 ausgebildet. Die Freifläche 138 hat einen vorbestimmten Abstand zu einer Innenumfangsfläche des elastischen Elements 131, wobei die Anlagefläche 137 an der vorderen Stirnfläche des elastischen Elements 131 anliegt (siehe 6). Genauer gesagt ist ein vorbestimmter Raum 139 zwischen der Freifläche 138 des Nutabschnitts 136 und der Innenumfangsfläche des elastischen Elements 131 gebildet. Eine Höhe (eine Länge in der von vorne nach hinten führenden Richtung) der Freifläche 138 ist so angesetzt, dass sie geringfügig kürzer ist als die Dicke des elastischen Elements 131 (eine Höhe der Aufnahmefläche 135).
Der Flanschabschnitt 106 des Mutternelements 94 gemäß der zweiten Ausführungsform ist in einer Stufenform ausgebildet, wobei ein Vorsprungabschnitt 140 an dessen Vorderseite vorgesehen ist. Ein ringförmiger Nutabschnitt 142 ist an einem Innenumfangsabschnitt einer vorderen Stirnfläche 141 des Flanschabschnitts 106 so vorgesehen, dass er den Vorsprungabschnitt 140 umgibt. Das ringförmige elastische Element 132 ist am Nutabschnitt 142 angebracht. Das elastische Element 132 ist im Querschnitt mit rechteckiger Form ausgebildet, und eine vordere Stirnfläche 132A befindet sich in der von vorne nach hinten führenden Richtung (in Axialrichtung) zwischen einer vorderen Stirnfläche 140A des Vorsprungabschnitts 140 und der vorderen Stirnfläche 141 des Flanschabschnitts 106. Mit anderen Worten, die vordere Stirnfläche 132A des elastischen Elements 132 liegt in Bezug auf die vordere Stirnfläche 141 des Flanschabschnitts 106 weiter vorne.
Anstelle des Nutabschnitts 111 (siehe 4) ist eine Sechskantbohrung 144 im Arm 83 des Schubkraft-Übertragungselements 81 gemäß der zweiten Ausführungsform ausgebildet, und der Sechskantabschnitt 108 des Mutternelements 94 ist in die Sechskantbohrung 144 eingesetzt. Der Passungseingriff zwischen der Sechskantbohrung 144 und dem Sechskantabschnitt 108 ist so angesetzt, dass eine gewisse Ausgleichsbewegung ermöglicht ist, die durch die Positionsdifferenz zwischen den Mutternelementen 94 und 95 in der von vorne nach hinten führenden Richtung aufgrund eines Fehlers bei der Montage des elektrischen Stellglieds 61 zurückzuführen ist. Ein ringförmiger vorstehender Abschnitt 146, der um die Sechskantbohrung 144 herum bereitgestellt ist, ist an der rückseitigen Fläche 145 des Arms 83 des Schubkraft-Übertragungselements 81 ausgebildet.
Wie in 6 dargestellt, ist eine Innenumfangsfläche des ringförmigen vorstehenden Abschnitts 146 einer Außenumfangsfläche des Vorsprungabschnitts 140 des Mutternelements 94 zugewandt, wobei ein vorbestimmter Raum zwischen diesen entsteht. Eine ringförmige Anlagefläche 147 ist am ringförmigen vorstehenden Abschnitt 146 ausgebildet. Die Anlagefläche 147 wird an der vorderen Stirnfläche 132A des elastischen Elements 132 in Anlage gebracht. Ein Raum zur Ermöglichung einer Ausgleichsbewegung zwischen dem Gewindespindelelement 92 und dem Mutternelement 94, wobei die Anlagefläche 147 in Anlage an der vorderen Stirnfläche 132A des elastischen Elements 132 ist, ist zwischen der rückseitigen Fläche 145 des Arms 83 des Schubkraft-Übertragungselements 81 und der vorderen Stirnfläche des Vorsprungabschnitts 140 des Mutternelements 94 ausgebildet.
Des Weiteren handelt es sich, ähnlich wie in der ersten Ausführungsform, bei der Verbindungsstruktur zwischen dem Mutternelement 95 und dem Arm 84 des Schubkraft-Übertragungselements 81 gemäß der zweiten Ausführungsform um dieselbe Struktur wie die vorstehend beschriebene Verbindungsstruktur zwischen dem Mutternelement 94 und dem Arm 83 des Schubkraft-Übertragungselements 81, die über das elastische Element 132 zustande kommt. Mit dem Ziel der Vereinfachung der Darlegung der vorliegenden Beschreibung entfallen deshalb nachstehend die Erläuterungen zum Mutternelement 95 und zur Verbindungsstruktur zwischen dem Mutternelement 95 und dem Arm 84 des Schubkraft-Übertragungselements 81, und eine entsprechende Ausgestaltung erschließt sich über dieselbe Bezeichnung und dieselbe Bezugszahl.
Auf diese Weise sind in der zweiten Ausführungsform der Ausgangskolben 62 (das Ausgangselement) und das Schubkraft-Übertragungselement 81 miteinander über das elastische Element 131 verbunden. Genauer gesagt sind der Ausgangskolben 62 und das Schubkraft-Übertragungselement 81 miteinander verbunden, während gleichzeitig die Anlagefläche 137 des Ausgangskolbens 62 in Anlage am elastischen Element 131 ist, das im Nutabschnitt 133 des Schubkraft-Übertragungselements 81 angebracht ist. Somit ist es unter Verformung des elastischen Elements 131 bei Betrieb des elektrischen Stellglieds 61 in der zweiten Ausführungsform möglich, eine versetzte Belastung aufzunehmen, die auf den Ausgangskolben 62 aufgrund einer in der Vorne-Hinten-Richtung vorhandenen Positionsdifferenz zwischen den Mutternelementen 94 und 95 wirkt, was auf einen Fehler bei der Montage des elektrischen Stellglieds 61 zurückzuführen ist.
Des Weiteren sind in der zweiten Ausführungsform jedes der Mutternelemente 94 und 95 (Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung) sowie das Schubkraft-Übertragungselement 81 miteinander über das elastische Element 132 verbunden. Genauer gesagt sind die Mutternelemente 94 und 95 und das Schubkraft-Übertragungselement 81 miteinander verbunden, während dabei die Anlagefläche 147 jedes der Arme 83 und 84 des Schubkraft-Übertragungselements 81 an dem elastischen Element 132 anliegt, das an jedem der Mutternelemente 94 und 95 angebracht ist. Deshalb ist es unter Verformung des elastischen Elements 132 bei Betrieb des elektrischen Stellglieds 61 in der zweiten Ausführungsform möglich, eine versetzte Belastung aufzunehmen, die auf den Ausgangskolben 62 aufgrund einer in der Vorne-Hinten-Richtung vorhandenen Positionsdifferenz zwischen den Mutternelementen 94 und 95 wirkt, was auf einen Fehler bei der Montage des elektrischen Stellglieds 61 zurückzuführen ist.
Im Ergebnis kann bei der zweiten Ausführungsform verhindert werden, dass sich die Übertragungseffizienz vermindert und sich die Mutternelemente 94 und 95 an den Gewindespindelelementen 92 und 93 verklemmen, wodurch eine elektrische Verstärkungseinheit 1 bereitgestellt wird, die hinsichtlich des Betriebs sehr zuverlässig ist.
In der zweiten Ausführungsform sind der Ausgangskolben 62 (das Ausgangselement) und das Schubkraft-Übertragungselement 81 miteinander über das elastische Element 131 verbunden, während jedes der Mutternelemente 94 und 95 (Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung) und das Schubkraft-Übertragungselement 81 über das elastische Element 132 miteinander verbunden sind, wobei das Schubkraft-Übertragungselement 81 aber auch so gestaltet sein kann, dass es über das elastische Element 131 oder das elastische Element 132 mit dem Ausgangselement 62 und/oder den Mutternelementen 94 und 95 verbunden ist.
Des Weiteren ist das elastische Element 131 am Schubkraft-Übertragungselement 81 angebracht, wobei die elektrische Verstärkungseinheit 1 aber auch so gestaltet sein kann, dass das elastische Element 131 am Ausgangskolben 62 angebracht ist. In ähnlicher Weise ist das elastische Element 132 jeweils an den Mutternelementen 94 und 95 angebracht, wobei die elektrische Verstärkungseinheit 1 auch so gestaltet sein kann, dass das elastische Element 132 am Schubkraft-Übertragungselement 81 angebracht ist.
Nachdem nun mehrere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, sollen die oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich das Verständnis der vorliegenden Erfindung erleichtern und nicht dazu dienen, die vorliegende Erfindung darauf zu beschränken. Die vorliegende Erfindung kann abgeändert oder verbessert werden, ohne vom Sinngehalt der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und beinhaltet äquivalente Lösungen hiervon. Des Weiteren können die in den Ansprüchen und der Beschreibung beschriebenen Einzelkomponenten beliebig kombiniert oder weggelassen werden, und zwar in dem Rahmen, dass es immer noch möglich ist, mindestens einen Teil der vorstehend beschriebenen Ziele zu erreichen oder mindestens einen Teil der vorstehend beschriebenen vorteilhaften Wirkungen zu erzielen.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-189786 , die am 28. September 2016 eingereicht wurde. Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-189786 , eingereicht am 28. September 2016, einschließlich der Beschreibung, der Ansprüche, der Zeichnungen und der Zusammenfassung ist hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit mit aufgenommen.
Bezugszeichenliste

1: Elektrische Verstärkungseinheit
2: Hauptzylinder
5: Primärkolben (Kolben)
61: Elektrisches Stellglied
62: Ausgangskolben (Ausgangselement)
64: Eingangskolben (Eingangselement)
81: Schubkraft-Übertragungselement
91: Elektrisch angetriebener Motor (Elektromotor)
92, 93: Gewindespindelelement
94, 95: Mutternelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007191133 [0003]
JP 2016189786 [0065]

Claims

Elektrische Verstärkungseinheit, aufweisend: ein Eingangselement, das dazu ausgelegt ist, gemäß einer Betätigung eines Bremspedals nach vorne oder hinten bewegt zu werden; ein Schubkraft-Übertragungselement, das in Bezug auf das Eingangselement bewegbar vorgesehen ist; ein elektrisches Stellglied, das dazu ausgelegt ist, das Schubkraft-Übertragungselement nach vorne oder hinten zu bewegen; und ein Ausgangselement, das mit dem Schubkraft-Übertragungselement verbunden und dazu ausgelegt ist, eine Schubkraft, die vom elektrischen Stellglied auf das Schubkraft-Übertragungselement aufgebracht wird, auf einen Kolben eines Hauptzylinders zu übertragen, wobei das elektrische Stellglied einen Elektromotor, mindestens zwei Gewindespindelelemente, die dazu ausgelegt sind, vom Elektromotor in Drehung versetzt zu werden, und Mutternelemente umfasst, die jeweils mit einem Gewindespindelelement in Eingriff sind, wobei jedes der Mutternelemente mit dem Schubkraft-Übertragungselement verbunden ist, und wobei das Schubkraft-Übertragungselement schwenkbar mit den Mutternelementen und/oder dem Ausgangselement verbunden ist.
Elektrische Verstärkungseinheit nach Anspruch 1, wobei das Schubkraft-Übertragungselement am Ausgangselement bzw. das Ausgangselement am Schubkraft-Übertragungselement an einem Flächenabschnitt anliegt, der im Querschnitt entlang einer Axialebene eine kreisbogenartig vorstehende Form hat.
Elektrische Verstärkungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Schubkraft-Übertragungselement am Mutternelement bzw. das Mutternelement am Schubkraft-Übertragungselement an einem Flächenabschnitt anliegt, der im Querschnitt entlang einer Axialebene eine kreisbogenartig vorstehende Form hat.
Elektrische Verstärkungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich eine Mittellinie jedes der Gewindespindelelemente parallel zu einer Mittellinie des Ausgangselements erstreckt und in derselben Ebene wie die Mittellinie des Ausgangselements angeordnet ist.
Elektrische Verstärkungseinheit, aufweisend: ein Eingangselement, das dazu ausgelegt ist, gemäß einer Betätigung eines Bremspedals nach vorne oder hinten bewegt zu werden; ein Schubkraft-Übertragungselement, das in Bezug auf das Eingangselement bewegbar vorgesehen ist; ein elektrisches Stellglied, das dazu ausgelegt ist, das Schubkraft-Übertragungselement nach vorne oder hinten zu bewegen; und ein Ausgangselement, das mit dem Schubkraft-Übertragungselement verbunden und dazu ausgelegt ist, eine Schubkraft, die vom elektrischen Stellglied auf das Schubkraft-Übertragungselement aufgebracht wird, auf einen Kolben eines Hauptzylinders zu übertragen, wobei das elektrische Stellglied einen Elektromotor, mindestens zwei Gewindespindelelemente, die dazu ausgelegt sind, vom Elektromotor in Drehung versetzt zu werden, und Mutternelemente umfasst, die jeweils mit einem Gewindespindelelement in Eingriff sind, wobei jedes der Mutternelemente mit dem Schubkraft-Übertragungselement verbunden ist, und wobei das Schubkraft-Übertragungselement mit den Mutternelementen und/oder dem Ausgangselement über ein elastisches Element verbunden ist.
Elektrische Verstärkungseinheit, aufweisend: ein Gehäuse, an dem ein Hauptzylinder befestigt ist; einen Elektromotor, der am Gehäuse montiert ist; einen Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung, der dazu ausgelegt ist, vom Elektromotor in Drehung versetzt zu werden, und eine Drehachse an einer Position aufweist, die sich von einer Position einer Mittelachse des Hauptzylinders unterscheidet; ein Ausgangselement, das dazu ausgelegt ist, einen Kolben des Hauptzylinders zu bewegen, indem es eine Linearbewegungs-Schubkraft aufnimmt, die vom Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung her übertragen wird; und ein Schubkraft-Übertragungselement, das so angeordnet ist, dass es sich über das Ausgangselement und den Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung erstreckt, während es am Ausgangselement und dem Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung angreift, und dazu ausgelegt ist, die Linearbewegungs-Schubkraft des Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung auf das Ausgangselement zu übertragen, wobei das Ausgangselement oder der Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung am gegenseitigen Eingriffsabschnitt eine Kugelform aufweist.