机电式制动助力装置的制作方法

1.本发明涉及一种在汽车中用于放大踩下制动踏板时的踏力的机电式制动助力装置。


背景技术：

2.以往，公知有一种为了辅助汽车的制动操作而放大踩下制动踏板时的踏力的制动助力装置，一般使用例如像日本特开昭54-90459号公报(专利文献1)中记载的发明那样利用了发动机(engine)的负压的真空式制动助力装置。
3.可是近年来，世界各国的碳中和的动态变得活跃，为了实现摆脱化石燃料的目标，向电动汽车、燃料电池汽车等不具备发动机作为动力源的汽车的转变成为今后的汽车行业的重要课题。
4.这样一来，作为以往的搭载有发动机的车辆与电动汽车那样的未搭载发动机的车辆之间的区别点之一，由于不具有发动机，所以不会产生以往的系统中使用的发动机的负压(进气管负压)，因此，会产生使用负压的各部件变得无法使用的问题。
5.因此，需要一种代替真空式制动助力装置且能够得到在自动制动中也能使用的高制动力的制动助力装置，例如，公知有像日本特开2018-199448号公报(专利文献2)、日本再表2018/097278号公报(专利文献3)中记载的发明那样的具有马达(motor)作为动力源的机电式的制动助力装置。
6.根据这些以往的机电式制动助力装置，即使是不具有发动机的车，通过使用以电力驱动的马达，也能够放大踩下制动踏板时的踏力。
7.在此，以往的机电式制动助力装置中作为动力源的马达为独立的部件，与各种传感器和控制基板(马达驱动器)的连接一般通过在外部布线进行连接，另外，例如日本特开2018-199441号公报(专利文献4)中记载的发明那样，一般情况下，首先向搭载于车辆等的电气控制单元(ecu)输入从各种传感器得到的信息，之后从电气控制单元(ecu)向控制基板(马达驱动器)发送信号进行反馈控制(参照图8)。
8.然而，如上述现有例那样，进行在外部的布线的情况下，存在产生布线的复杂化、与外部部件干涉引起的断线、功能丢失风险提高等可能性。
9.现有技术文献
10.专利文献
11.专利文献1：日本特开昭54-90459号公报
12.专利文献2：日本特开2018-199448号公报
13.专利文献3：日本再表2018/097278号公报
14.专利文献4：日本特开2018-199441号公报


技术实现要素：

15.发明要解决的课题
16.本发明的课题在于，提供不会产生像所述现有例那样的布线复杂化、因与外部部件干涉而产生的断线、功能丢失风险提高的机电式制动助力装置。
17.用于解决问题的手段
18.为了解决上述问题而完成的机电式制动助力装置的特征在于，具备：壳体；输入杆，与制动踏板连结，控制杆，与所述输入杆联动，随着制动踏板的操作而沿轴向直线运动，杆传感器部，检测所述控制杆的位移，马达部，按照所述控制杆的位移进行工作，以及控制基板，利用从所述杆传感器部得到的信息使所述马达部驱动；所述控制基板与所述杆传感器部在所述壳体内利用线缆连接。
19.根据本发明，通过在壳体内部进行控制基板与传感器的布线，能够提供不会产生布线的复杂化、因与外部部件干涉而产生的断线、功能丢失风险提高的机电式制动助力装置。
20.另外，所述机电式制动助力装置具备马达传感器部，所述马达传感器部检测所述马达部的旋转位置、旋转速度或转数，并且向所述控制基板输出信息，所述控制基板、所述杆传感器部以及所述马达传感器部被收纳在所述壳体内，所述控制基板利用从所述杆传感器部以及所述马达传感器部得到的信息使所述马达部驱动，在这种情况下，由于能够进行更高精度的控制而特别优选。
21.再有，所述马达传感器部具有头部并且从所述控制基板竖立设置有插座，通过将所述头部插入所述插座，所述控制基板与所述马达传感器部连接，这种情况下，具有不但部件彼此的定位、组装变得容易，而且还能紧凑地构成的优点。
22.另外，所述控制基板与所述杆传感器部、所述控制基板与所述马达传感器部分别利用线缆连接，在这种情况下，由于配置带有自由度，并且能够在壳体内部进行控制基板与各传感器的布线，因此能够提高设计时、制造时的便利性。
23.再有，搭载于车辆的电子控制单元与所述控制基板连接，利用从所述电子控制单元单向输入的信息和从所述杆传感器部以及所述马达传感器部得到的信息使所述马达部驱动，在这种情况下，不会像现有例一样使从各传感器得到的信息经由一次电子控制单元进行马达的反馈控制，而是能够由控制基板直接进行马达的控制，因而具有使功能独立而无需复杂的控制的优点。
24.本发明的所述机电式制动助力装置优选具备：壳体；输入杆，与制动踏板连结；控制杆，与所述输入杆联动，随着制动踏板的操作而沿轴向直线运动；杆传感器部，检测所述控制杆的位移；马达部，按照所述控制杆的位移进行工作；马达传感器部，检测所述马达部的旋转位置；控制基板，利用从所述杆传感器部以及所述马达传感器部得到的信息使所述马达部驱动；旋转直动变换部，配置在所述控制杆的外周，包括轴构件和旋转构件，将与所述马达部联动的所述旋转构件的旋转运动变换为所述轴构件的直线运动；支架，限制所述轴构件的轴旋转，并且沿轴向联动地移动；复位弹簧，用于对所述支架施力而在移动后返回原来的位置；以及主缸，与所述控制杆以及所述轴构件的前端侧连接，通过所述控制杆或所述轴构件的直线运动而动作。
25.此外，所述输入杆、所述控制杆、所述马达部、所述旋转直动变换部、所述支架和所述主缸全部同轴配置，在这种情况下，作为整体能够紧凑地构成，因而特别优选。
26.发明效果
27.根据本发明，通过在壳体内部进行控制基板与传感器的布线，因而能够提供不会产生布线的复杂化、因与外部部件干涉而产生的断线、功能丢失风险提高的机电式制动助力装置。
附图说明
28.图1是示出本发明的机电式制动助力装置的优选实施方式的立体图。
29.图2是图1所示的实施方式的俯视图。
30.图3是图1所示的实施方式中的外壳卸下后的状态的俯视图。
31.图4是图2所示的a-a线剖视图。
32.图5是图2所示的b-b线剖视图。
33.图6是图2所示的c-c线局部剖视放大图。
34.图7是示出图1所示的实施方式的系统构成的方框图。
35.图8是示出现有例的机电式制动助力装置的系统构成的方框图。
36.附图标记说明
37.1：机电式制动助力装置，5：制动on-off传感器，6：制动角度传感器，7：电子控制单元(ecu)，8：电池，10：壳体，11：外壳，12：底板，13：窗口，14：固定螺钉，15：固定构件，16：安装孔，17：安装孔，18：安装孔，20：输入杆，21：连接孔，22：弹簧保持孔，23：制动连接件，30：施力构件，31：螺旋弹簧，32：保持器，33：承受面，40：控制杆，41：球头螺栓，42：磁铁，43：凸缘，44：板，45：台阶部，46：螺旋弹簧，47：前端部，50：杆传感器部，51：杆传感器基座，52：杆位置传感器，60：马达部，61：定子，62：转子，63：旋转轴，64：轴承，65：轴承，66：检测齿轮，67：检测齿轮，68：马达外壳，70：控制基板，71、72：线缆，80：旋转直动变换部，81：轴构件，82：旋转构件，83：连结构件，90：支架，91：通孔，92：通孔，93：凸缘衬套，100：支柱，101：小径部，102：大径部，103：前端部，104：螺母，110：复位弹簧，120：主缸，121：缸孔，122：第一输出口，123：第二输出口，124：安装孔，125：螺栓，126：螺母，127：主室，128：副室，130：第一活塞，131：隔壁，132：凹部，133：弹性体，134：螺旋弹簧，135：伸缩构件，136：保持引导件，137：止动部，138：保持杆，139：凸肩部，140：第二活塞，141：隔壁，142：凹部，143、144：螺旋弹簧，145：伸缩构件，146：保持引导件，147：止动部，148：保持杆，149：凸肩部，151：密封构件，152：密封构件，161：密封构件，162：密封构件，170：马达传感器部，171、172：马达旋转位置传感器，bp：制动踏板。
具体实施方式
38.以下，基于附图说明本发明的实施方式。
39.图1至图7是示出本发明的机电式制动助力装置的优选实施方式的图，该机电式制动助力装置1具有壳体10、输入杆20、施力构件30、控制杆40、杆传感器部50、马达部60、控制基板70、马达传感器部170、旋转直动变换部80、支架90、支柱100、复位弹簧110以及主缸120。
40.壳体10具有圆筒状的外壳11和环状的底板12。此外，附图标记13是在所述外壳11上形成的用于安装外部连接器的窗口，附图标记14是用于固定所述外壳11和所述底板12的固定螺钉，附图标记15是用于将所述壳体10固定于汽车的车体的固定构件。
41.输入杆20整体呈棒状，能够在轴向上移动且能够在规定角度范围内摆动，在一端侧(控制杆40侧)，在其端面上连续地形成有连接孔21和弹簧保持孔22，连接孔21在所述输入杆20的轴向上延伸，弹簧保持孔22在所述轴向上延伸且直径比所述连接孔21小，输入杆20在另一端侧安装有制动踏板连接件23，制动踏板连接件23用于在周向上自由旋转地与制动踏板bp连接。
42.施力构件30包括发挥反作用力的螺旋弹簧31和保持器32，保持器32整体呈圆锥形，在内侧具有研钵状的承受面33。
43.控制杆40整体呈棒状，能够在轴向上移动，在一端侧(输入杆20侧)以利用凸缘43将用于位置检测的磁铁42外装为无法脱落的状态固定有球头螺栓41，在另一端侧形成有用于与板44卡合的台阶部45和用于外装螺旋弹簧46的小径的前端部47。
44.杆传感器部50包括杆传感器基座51和杆位置传感器52，由所述杆位置传感器52检测出的所述磁铁42的位移量作为信号经由所述杆传感器基座51被输出。
45.马达部60包括定子61、转子62、与所述转子62同步旋转的旋转轴63、以及将所述旋转轴63支撑为能够在周向上旋转的两个轴承64、65。此外，附图标记66、67是用于检测转数的检测齿轮，附图标记68是以从所述底板12立设的方式安装并覆盖所述马达部60的马达外壳。
46.控制基板70是具有用于对经由线缆(未图示)从外部供给的电力、信号进行控制并驱动马达部60的马达驱动器的功能的控制基板，所述控制基板70经由线缆71、72与所述杆传感器部50的杆位置传感器52以及马达传感器部170的马达旋转位置传感器171连接，利用来自各传感器的信号驱动所述马达部60。
47.马达传感器部170具有马达旋转位置传感器171、172，所述马达旋转位置传感器171、172以与所述检测齿轮66、67分别成组的方式面对面地配置。
48.旋转直动变换部80是用于将所述马达部60的旋转运动变换为直线运动的机构，由进给丝杠机构构成，该进给丝杠机构包括圆筒状的轴构件81、螺母状的旋转构件82以及圆筒状的连结构件83，轴构件81在外周形成有螺纹条，旋转构件82在内周形成有螺纹槽且与所述轴构件81螺纹嵌合，连结构件83将所述旋转构件82与所述旋转轴63连结。在本实施方式中，所述旋转构件82与所述连结构件83分体形成并结合为一体，但也可以一体成型。
49.支架90在俯视观察时呈大致正三角形且在中心位置以及各顶点附近形成有通孔91、92。所述轴构件81插入中心位置的所述通孔91中并固定，且支架90经由分别安装于所述各顶点附近的通孔92的凸缘衬套93安装在3根支柱100上，由此构成为不能进行轴旋转且能够在轴向上移动，限制所述轴构件81的轴旋转且在轴向上联动地移动。
50.3根支柱100架设在所述外壳11与所述底板12之间，将在支柱100的一端附近形成的小径部101插入在所述底板12形成的安装孔16，并且与所述小径部101相邻地形成的大径部102与所述底板12接触，由此进行定位，且通过在从形成于所述外壳11的安装孔17突出的支柱的前端部103安装螺母104来进行固定。
51.复位弹簧110用于对所述支架90施力而使所述支架在移动后返回原来的位置，分别外装于设置在所述外壳11与所述底板12之间的3根用于加固的支柱100，一端与所述底板12接触，另一端与所述凸缘衬套93接触。
52.主缸120包括缸孔(cylinder bore)121、第一活塞130以及第二活塞140，缸孔121
为底筒状且在侧面形成有第一输出口122和第二输出口123，第一活塞130配置于所述缸孔121内，第二活塞140配置于在所述缸孔121内比所述第一活塞130靠底面侧的位置，主缸120配置为使所述缸孔121的开口部面与所述壳体10下方的开口部面对面并封闭，通过在使所述缸孔121的安装孔124以及所述底板12的安装孔18连通的状态下插通的螺栓125以及螺母126将主缸120固定。
53.第一活塞130的两端部分别形成为杯状，形成为被隔壁131划分的h字状剖面。作为反作用盘(reaction disc)的弹性体133嵌入在所述隔壁131的基端侧(所述控制杆40侧)形成的凹部132中，所述控制杆40的前端部47与所述弹性体133接触。
54.第二活塞140的两端部分别形成为杯状，形成为被隔壁141划分的h字状剖面。在所述隔壁141的基端侧(所述第一活塞130侧)形成有凹部142，后述的保持杆148与所述凹部142接触。
55.在主缸120的缸孔121内，在第一活塞130与第二活塞140之间形成有主室127，在缸孔121的底部与第二活塞140之间形成有副室128。另外，包括所述主室127以及副室128的缸孔121内充满作为工作流体的制动液，所述制动液从未图示的储液器供给。
56.此时，利用密封构件151、152以及密封构件161、162，制动液不会漏出至规定的划分区域外，密封构件151、152安装在所述第一活塞130的外周与所述缸孔121的内周之间，密封构件161、162安装在所述第二活塞140的外周与所述缸孔121的内周之间。
57.主缸120的主室127以及副室128分别与在缸孔121的侧面形成的第一输出口122以及第二输出口123连接，从各输出口将由其他系统输出的制动液的液压供给至各车轮的制动器(未图示)从而产生制动力。
58.在第一活塞130与第二活塞140之间插装有螺旋弹簧134，利用螺旋弹簧134向将第一活塞130和第二活塞140相互远离的方向施力。在螺旋弹簧134的内部配置有伸缩构件135，伸缩构件135包括用于将第一活塞130与第二活塞140之间保持为预定的间隔的保持引导件136和保持杆138。
59.保持引导件136呈圆筒状，在前端形成有向内侧突出设置的止动部137。保持杆138呈棒状，在基端形成有向径向外侧突出设置的凸肩部139。而且，通过向保持引导件136内插入保持杆138，两者能够沿着轴向相对移动，在保持引导件136的止动部137与保持杆138的凸肩部139干涉的时间点，伸缩构件135伸长为规定的长度。
60.在所述第二活塞140与所述缸孔121的底部之间插装有螺旋弹簧144，利用螺旋弹簧144向将第二活塞140和所述缸孔121的底部相互远离的方向施力。在螺旋弹簧144的内部配置有伸缩构件145，伸缩构件145包括用于将第二活塞140与所述缸孔121的底部之间保持为预定的间隔的保持引导件146和保持杆148。
61.保持引导件146呈圆筒状，在前端形成有向内侧突出设置的止动部147。保持杆148呈中空棒状，在基端形成有向径向外侧突出设置的凸肩部149。而且，通过向保持引导件146内插入保持杆148，两者能够沿着轴向相对移动，在保持引导件146的止动部147与保持杆148的凸肩部149干涉的时间点，伸缩构件145伸长为规定的长度。
62.在本实施方式中，与作为制动助力装置的动作直接相关的所述输入杆20、所述控制杆40、所述马达部60、所述旋转直动变换部80、所述支架90以及所述主缸120全部同轴地配置(参照图4、图5)，因此，整体能够构成为节省空间的结构。
63.以下，说明本实施方式的机电式制动助力装置1的动作。
64.在将机电式制动助力装置1安装在汽车中的状态下，当驾驶员踩下制动踏板bp时，与制动踏板bp连接的输入杆20在轴向上移动，控制杆40与所述输入杆20同步地进行直线运动。
65.此时，所述控制杆40和所述轴构件81不同步，能够分别地在轴向上移动，因此，所述轴构件81的位置不变化，仅所述控制杆40移动。
66.然后，所述控制杆40对抗所述螺旋弹簧46、134、144的作用力而使所述第一活塞130以及第二活塞140前进。
67.另外，若所述控制杆40移动，则利用从检测出其位移的杆位置传感器52向控制基板70发送的信号，所述控制基板70进行向马达部60供给电力以及工作信号的控制，马达部60工作并旋转。
68.此外，具备通过检测安装于旋转轴63的检测齿轮66、67的旋转位置来检测马达的旋转位置的马达旋转位置传感器171、172，在所述控制基板70进行向马达部60供给电力以及工作信号的控制时，能够利用从所述马达旋转位置传感器171、172向控制基板70发送的信号。
69.在所述马达部60旋转时，所述旋转构件82经由所述连结构件83而与所述旋转轴63同步旋转，但所述轴构件81由于被所述支架90限制了轴旋转，所以将螺纹嵌合中的所述旋转构件82的旋转动作变换为直线动作，向使轴线上的所述第一活塞130以及第二活塞140前进的方向移动。
70.此时，所述支架90也与所述轴构件81同步地将所述复位弹簧110压缩并向使轴线上的所述第一活塞130以及第二活塞140前进的方向移动，但由于一边经由所述凸缘衬套93被所述支柱100引导一边滑动，因此能够流畅地动作。
71.然后，所述轴构件81经由板44对抗所述螺旋弹簧134、144的作用力而使所述第一活塞130以及第二活塞140前进。
72.这样，驾驶员踩下制动踏板bp时的踏力经由所述输入杆20、所述控制杆40直接施加于主缸120的第一活塞130、第二活塞140，此外，将所述马达部60的旋转动作变换为轴构件81的直线动作的推压力经由所述轴构件81施加于主缸的第一活塞130、第二活塞140，由此，通过使用由电力驱动的马达，能够放大在踩下制动踏板bp时的踏力。
73.而且，随着驾驶员对制动踏板bp的踩踏被解除而制动踏板bp返回原来的位置，与制动踏板bp连结的输入杆20以及控制杆40也恢复到原来的位置，所述控制杆40移动，由此，根据来自检测到控制杆40的位移的杆位置传感器52的信号，控制基板70进行向马达部60供给电力以及工作信号的控制，所述马达部60工作并反转(contra-rotating)。
74.在所述马达部60反转时，所述旋转构件82经由所述连结构件83与所述旋转轴63同步地反转，但所述轴构件81由于被所述支架90限制了轴旋转，所以螺纹嵌合中的所述旋转构件82的旋转动作变换为直线动作，从而向使轴线上的所述第一活塞130以及第二活塞140后退的方向移动。
75.此外，即使因为所述马达部60或控制基板70的不良而使所述马达部60无法正常地反转，也能够通过所述螺旋弹簧134、144以及复位弹簧110的作用力使所述轴构件81以及主缸的第一活塞130、第二活塞140后退并返回至工作前的原始位置。
76.以下，针对本发明的要点，对示出主要部分的c-c局部剖视放大图的图6、作为示出系统构成的方框图的图7、作为示出现有例的机电式制动助力装置的系统构成的方框图的所述图8进行比较并说明。
77.如图6所示，在本实施方式中，所述控制基板70与所述杆传感器部50的杆传感器基座51、所述控制基板70与所述马达传感器部170的马达旋转位置传感器171分别通过线缆71、72连接。
78.这样，由穿过由外壳11和底板12构成的壳体10而布线的线缆71、72将配置在所述壳体10内的所述控制基板70、所述杆传感器部50以及所述马达传感器部170连接，由此能够避免布线的复杂化、因与外部部件的干涉而产生的断线、功能丢失风险提高，而紧凑地构成。
79.再有，所述马达传感器部170的所述马达旋转位置传感器172具有连接用的头部并且从所述控制基板70竖立设置有插座73，通过在所述插座73插入所述头部，所述控制基板70与所述马达传感器部170连接。
80.这样，不使用线缆的而利用头部和插座进行连接，由此具有部件彼此的定位、组装变得容易且能够更紧凑地构成的优点。
81.而且，如图7所示，经由安装于所述窗口13的外部连接器(未图示)，机电式制动助力装置1所使用的搭载于车辆等的各传感器(车速传感器、引擎转数传感器等)、各单元(abs、esc等)、制动/非制动传感器(制动on-off传感器)5、制动角度传感器6、电子控制单元(ecu)7以及电池8与所述控制基板70连接，能够将来自外部的电力、信号供给至所述控制基板70。
82.此时，来自所述电子控制单元(ecu)7的信息仅单向输入，不像所述图8所示的现有例一样进行使从各传感器得到的信息经由一次电子控制单元(ecu)的马达的反馈控制，而是能够直接由控制基板70进行马达部60的控制，因此具有能够使功能独立无需复杂的控制的优点。
83.此外，本实施方式的所述马达旋转位置传感器171、172是用于检测所述马达部60(所述旋转轴63)的旋转位置的部件，但也可以是例如用于检测所述马达部60(所述旋转轴63)的旋转速度、转数的旋转速度传感器、转数传感器。
84.如上所述，根据本发明，能够提供机电式制动助力装置，通过在壳体内部进行控制基板与各传感器的布线，不会产生布线复杂化、因与外部部件的干涉而产生的断线、功能丢失风险提高。