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JP2012081799A - 電動倍力装置 - Google Patents

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JP2012081799A
JP2012081799A JP2010227537A JP2010227537A JP2012081799A JP 2012081799 A JP2012081799 A JP 2012081799A JP 2010227537 A JP2010227537 A JP 2010227537A JP 2010227537 A JP2010227537 A JP 2010227537A JP 2012081799 A JP2012081799 A JP 2012081799A
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Japan
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piston
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fixing ring
rotation
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JP2010227537A
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Jun Shigeta
潤 茂田
Toyoaki Miura
豊秋 三浦
Shinji Kamishiro
眞二 神代
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Hitachi Astemo Ltd
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Abstract

【課題】電動倍力装置において、ボールねじ機構の機械効率の低下を抑制し、ボールねじ機構から所望の出力をマスタシリンダのピストンに伝達コントローラを収容するケースの支持剛性を高めて、振動、騒音の発生を抑制する。
【解決手段】ねじ部材である環状の固定リング111により、ロータ45内にナット部材46が固定される。固定リング111には、ねじ部111Aに隣接する位置、すなわち固定リング111の外周部で軸方向におけるロータ45の挿入開口側の位置に外周溝111Bが形成され、この外周溝111Bに密封部材としてのOリング112が嵌合されている。このOリング112は、ロータ45の内周部と固定リング111の外周部との間をシールしている。ここで、固定リング111のねじ部111Aには、緩み止め剤として接着剤113(図3のクロスハッチング部参照)が貼付される。
【選択図】図2

Description

本発明は、自動車等の車両のブレーキ装置に組込まれる倍力装置において、倍力源として電動アクチュエータを用いた電動倍力装置に関するものである。
例えば特許文献1には、倍力源である電動モータ、電動モータの回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構、電動モータによってボールねじ機構を介してマスタシリンダのピストンが推進される電動倍力装置が記載されている。この電動倍力装置では、電動モータのロータとボールねじ機構の回転部材とを相対回転しないように回り止めするとともに、軸方向へ移動しないように外周にねじ部が形成された環状の固定リングでねじ止めしている。
特開2008−302725号公報
上記特許文献1に記載された電動倍力装置では、次のような問題がある。上記固定リングの緩みを防止するために、ロックナット剤と呼ばれる接着剤を使用するが、この接着剤が漏れてボールねじ機構のねじ部に入ってしまうと、ボールねじ機構の機械効率が低下し、マスタシリンダのピストンに伝達する出力が所望の出力よりも小さくなってしまう可能性がある。
本発明は、ボールねじ機構の機械効率の低下を抑制し、ボールねじ機構から所望の出力をマスタシリンダのピストンに伝達するようにした電動倍力装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明は、ブレーキペダルと連動する入力部材の移動に応じて電動モータを駆動して回転直動変換機構を介してマスタシリンダのピストンを推進し、該マスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置において、前記電動モータは、コイルを内蔵するステータと、前記ステータへの通電によって回転するロータとがモータケーシング内に配設されており、前記回転直動機構は、前記ロータの内周に固定され、前記ロータとともに回動する回動部材と、該回動部材の回転によって直動する直動部材とを有し、前記ロータと前記回動部材とは、ねじ部材によって固定され、該ねじ部材は、固定用接着剤が付着するねじ部と、該ねじ部に隣接する位置に設けられる密封部材とを有していることを特徴とする。
本発明に係る電動倍力装置によれば、ボールねじ機構の機械効率の低下を抑制し、ボールねじ機構から所望の出力をマスタシリンダのピストンに伝達することができる。
本発明の一実施形態に係る電動倍力装置のマスタシリンダに連結した状態を示す縦断面図である。 図1に示すロータにボールねじ機構を組込んだ状態の縦断面図である。 図2に示すロータにボールねじ機構を取付けるための固定リングの側面図である。 図3に示す固定リングの背面図である。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る電動倍力装置1を示しており、図1はマスタシリンダ2及びブレーキペダル(図示せず)に連結するためのクレビス73が取付けられた状態を示している。
図1に示すように、電動倍力装置1は、アクチュエータ3を内装するハウジング4の上部に、コントローラCを収容するケース90が一体に取付けられている。ハウジング4の前部にはタンデム型のマスタシリンダ2が連結され、マスタシリンダ2の上部にはリザーバ5が接続されている。ハウジング4は、略有底円筒状のフロントハウジング4Aの開口部側に、リアカバー4Bを嵌合し、複数のボルト4Cによって結合してアクチュエータ3を収容している。
マスタシリンダ2は、略有底円筒状のシリンダ本体2Aを含み、その開口部側がハウジング4の底部の開口部にスタッドボルト6A及びナット6Bによって結合されている。ハウジング4のリアカバー4Bには、平坦な取付座面7が形成され、取付座面7からマスタシリンダ2と同心の円筒部8が突出している。そして、電動倍力装置1は、車両のエンジンルーム内に配置され、円筒部8をエンジンルームと車室との隔壁(ダッシュパネル)に貫通させて車室内に延ばし、取付座面7を隔壁に当接させて取付座面7に設けられた複数のスタッドボルト9を用いて固定される。
マスタシリンダ2のシリンダ本体2A内には、開口側に、先端部がカップ状に形成された円筒状のプライマリピストン10が挿入され、底部側にカップ状のセカンダリピストン11が挿入されている。プライマリピストン10の後端部は、マスタシリンダ2の開口部からハウジング4内に突出して、リアカバー4Bの円筒部8まで延びている。プライマリピストン10及びセカンダリピストン11は、シリンダ本体2Aのシリンダボア12内に嵌合されたスリーブ13の両端側に配置された環状のガイド部材14、15によって摺動可能に案内されている。シリンダ本体2A内は、プライマリピストン10及びセカンダリピストン11によってプライマリ室16及びセカンダリ室17の2つの圧力室が形成され、プライマリ室16及びセカンダリ室17には、液圧ポート18、19がそれぞれ設けられている。液圧ポート18、19には、各車輪のブレーキキャリパに液圧を供給するための2系統の液圧回路(図示せず)がそれぞれ接続される。
また、シリンダ本体2Aの側壁の上部側には、プライマリ室16及びセカンダリ室17をリザーバ5に接続するためのリザーバポート20、21が設けられている。シリンダ本体2Aのシリンダボア12と、プライマリピストン10及びセカンダリピストン11との間は、それぞれ2つのシール部材22A、22B及び23A、23Bによってシールされている。シール部材22A、22Bは、軸方向に沿ってリザーバポート20を挟むように配置されており、プライマリピストン10が図1に示す非制動位置にあるとき、プライマリ室16がプライマリピストン10の側壁に設けられたポート24を介してリザーバポート20に連通し、プライマリピストン10が非制動位置から前進したとき、シール部材22Aによってプライマリ室16がリザーバポート20から遮断されるようになっている。また、シール部材23A、23Bは、軸方向に沿ってリザーバポート21を挟むように配置されており、セカンダリピストン11が図1に示す非制動位置にあるとき、セカンダリ室17がセカンダリピストン11の側壁に設けられたポート25を介してリザーバポート21に連通し、セカンダリピストン11が非制動位置から前進したとき、シール部材23Aによってセカンダリ室17がリザーバポート21から遮断されるようになっている。
プライマリ室16内のプライマリピストン10とセカンダリピストン11との間には、バネアセンブリ26が介装され、セカンダリ室17内のマスタシリンダ2の底部とセカンダリピストン11との間には、圧縮コイルバネである戻しバネ27が介装されている。バネアセンブリ26は、圧縮コイルバネ28を伸縮可能なリテーナ29によって所定の圧縮状態で保持し、そのバネ力に抗して圧縮可能としたものである。リテーナ29とプライマリピストン10の中間壁30(後述する)との間には、円筒状のスペーサ29Aが介装されている。
プライマリピストン10は、カップ状の先端部と円筒状の後部と、内部を軸方向に仕切る中間壁30とを備え、中間壁30には、案内ボア31が軸方向に沿って貫通されている。案内ボア31には、段部32Aを有する段付形状の入力ピストン32の小径の先端部が摺動可能かつ液密的に挿入されている。案内ボア31と入力ピストン32との間は、2つのシール部材33A、33Bによってシールされており、プライマリピストン10の中間壁30には、案内ボア31のシール部材33A、33B間に開口する通路33が径方向に沿って貫通されている。
ハウジング4に内に延びるプライマリピストン10の中間部は、フロントハウジング4Aの底部の開口部に嵌合する円筒状のバネ受部材70に挿入されて軸方向に沿って摺動可能に案内されている。バネ受部材70は、一端部に形成された外側フランジ部71がフロントハウジング4Aの底部の開口部に嵌合して固定されて、マスタシリンダ2のシリンダボア12に連接している。バネ受部材70の後端内周部に取付けられたシール部材72によってプライマリピストン10との間をシールし、プライマリピストン10の中間壁30に設けられた通路33がシール部材72の内側に開口している。
入力ピストン32の後端部には、リアカバー4Bの円筒部8及びプライマリピストン10の後部に挿入された入力ロッド34の先端部が連結され、入力ロッド34の後端側は、円筒部8から外部に延出されている。円筒部8から外部に延出された入力ロッド34の後端部には、ねじ部34Bが形成され、ねじ部34Bには、ブレーキペダル(図示せず)を連結するためのクレビス73及びクレビス73の締結部材としてのロックナット74が螺着されている。プライマリピストン10の後端部には、フランジ状のバネ受35が取付けられ、プライマリピストン10は、バネ受部材70の後端部とバネ受35との間に介装された圧縮コイルバネである戻しバネ36によって後退方向に付勢されている。また、入力ピストン32は、プライマリピストン10の中間壁30との間及びバネ受35との間にそれぞれ介装されたバネ手段としての圧縮コイルバネであるバネ37、38によって、図1に示す中立位置に弾性的に保持されている。入力ロッド34の後退位置は、入力ロッド34の中間部に設けられた大径の当接部34Aがリアカバー4Aの円筒部8の後端部に設けられた径方向内側に突出するストッパ39に当接することによって規定されている。
ハウジング4内には、電動アクチュエータである電動モータ40及び電動モータ40の回転を直線運動に変換してプライマリピストン10に推力を付与する回転−直動変換機構であるボールねじ機構41を含むアクチュエータ3が設けられている。電動モータ40は、永久磁石埋め込み型同期モータであって、フロントハウジング4Aの底部の後側の段部に複数のボルト71によって固定された複数のコイルを有するステータ42と、ステータ42の内周面に対向して配置された円筒状のロータ45と、ロータ45の内部に挿入され、円周方向に沿って配置された複数の永久磁石45Aとを含んでいる。ロータ45は、フロントハウジング4Aの底部付近からリアカバー4B付近にわたって軸方向に沿って延ばされ、その両端部がベアリング43、44によってフロントハウジング4A及びリアカバー4Bに回転可能に支持されている。なお、電動モータ40は、ロータ45の表面又は内部に永久磁石を配置した同期モータ、あるいは、誘導モータ等の他の形式のモータとしてもよい。
ボールねじ機構41は、ロータ45の後部側の内周部に後述する固定リング111により固定された回転部材であるナット部材46と、ナット部材46及びハウジング4の円筒部8内に挿入されて軸方向に沿って移動可能で、かつ、軸回りに回転しないように支持された直動部材である中空のねじ軸47とを有している。そして、図2に示すように、これらの対向面となるナット部材46の外周面とねじ軸47の外周面とには、それぞれ螺旋溝46A,47Aが形成されている。これら螺旋溝46A,47Aの間には、複数のボール48がグリスとともに装填されている。このような構成により、ボールねじ機構41は、ナット部材46の回転に伴ってねじ溝に沿ってボール48が転動することで、ねじ軸47が軸方向に移動するようになっている。なお、ボールねじ機構41は、ナット部材46とねじ軸47との間で、回転及び直線運動を相互に変換可能、すなわち、上記したようにナット部材46の回転をねじ軸47の直動運動に、また、ねじ軸47の直動運動をナット部材46の回転に変換可能となっている。
なお、電動モータ40とボールねじ機構41との間に、遊星歯車機構、差動減速機構等の公知の減速機構を介装して、電動モータ40の回転を減速してボールねじ機構41に伝達するようにしてもよい。
ボールねじ機構41のねじ軸47は、バネ受部材70のフランジ部71との間に介装された圧縮テーパコイルバネである戻しバネ49によって後退方向に付勢され、後端部がリアカバー4Bの円筒部8に設けられたストッパ39に当接することよって後退位置が規制されている。ねじ軸47内には、プライマリピストン10の後端部が挿入され、ねじ軸47の内周部に形成された段部50にバネ受35が当接することによってプライマリピストン10の後退位置が規制されている。これにより、プライマリピストン10は、ねじ軸47の前進により、段部50に押されて前進し、また、段部50から離間して単独で前進することができる。そして、図1に示すように、ストッパ39に当接したねじ軸47の段部50によってプライマリピストン10の非制動位置が規定され、非制動位置にあるプライマリピストン10及びバネアセンブリ26の最大長によって、セカンダリピストン11の後退位置、すなわち、非制動位置が規定されている。
ハウジング4内には、電動モータ40のロータ45の回転位置を検出する回転位置センサであるレゾルバ60が設けられている。レゾルバ60は、ロータ45の後部側の外周部に固定されたレゾルバロータ60Aと、レゾルバロータ60Aに対向してリアカバー4Bにボルト61によって取付けられたレゾルバステータ60Bとから構成されている。
リアハウジング4Bの円筒部8の後端部には、ねじ軸47の外周を覆う円筒状のカバー部材76が取付けられている。ねじ軸47の円筒部8から突出する後端部は、その直径方向の2箇所に軸方向に沿って端部まで延びる案内溝47B(図2参照)が形成され、円筒部8のストッパ39が案内溝47Bに係合して、ねじ軸47を軸方向に移動可能に、かつ、軸回りに回転しないように支持している。
また、電動倍力装置1には、ブレーキペダル、すなわち、入力ピストン32及び入力ロッド34の変位を検出するストロークセンサ、電動モータ40に供給する電流を検出する電流センサ、プライマリ、セカンダリ室17、18の液圧を検出する液圧センサ等の各種センサが設けられている。コントローラCは、ECU及びRAMを含むマイクロプロセッサベースの電子制御装置であり、これらの各種センサから検出信号に基づき、電動モータ40の回転を制御する。
コントローラCは、上下方向に薄い略直方体に形成されたケース90に収容されている。ケース90は、下部の箱状のケース本体90Aの上部の開口にカバー90Bを複数のボルト91で結合して密閉されている。ケース90内には、コントローラCの制御回路を実装した基板等が収容されている。ケース90の表面(主に側面)には、放熱用のフィン90Cが形成されている。コントローラCのケース90は、マスタシリンダ2及びハウジング4の中心軸から横方向にオフセットして配置され、その後部がフロントハウジング4Aの上部に結合されている。ケース90の前部は、マスタシリンダ2の上方をその軸方向に沿ってマスタシリンダ2の前端部付近まで延ばされている。そして、マスタシリンダ2の上部に取付けられたリザーバ5は、マスタシリンダ2とケース90との間の空間に配置され、ケース90の前方で上方に膨出する形状で、膨出した上端部にキャップ5Aが取付けられている。
ハウジング4を構成するフロントハウジング4Aは、マスタシリンダ2が取付けられる前部に小径部93が形成され、後部に電動モータ40を収容する大径部94を有する段付形状となっている。大径部94の上部には、コントローラCのケース90を結合するための取付座95が一体に形成されている。取付座95は、大径部94の上部側壁から突出し、上端面にケース90を結合するための略長方形の平坦面を有する結合面95Aが形成されている。取付座95は、オフセットされたコントローラCのケース90に対応して、ハウジング4の中心軸に対して横方向にオフセットされている。取付座95のケース90に結合される結合面95Aには、フロントハウジング4Aの側壁を貫通して内部に連通する開口96が形成されている。取付座95の結合面95Aには、開口96の周囲を取囲むように長方形のシール溝97が形成され、このシール溝97に長方形のシール部材98を嵌合して、結合面95Aとケース90との結合部をシールして水分や埃等の異物がケース90やハウジング4の内部への侵入することを防止している。このように、水分や埃等の異物をケース90やハウジング4の内部への侵入することを防止するために、比較的簡易な形状のシール部材98を使用しているので、シール部材98の取付座95への組み込みを容易に行うことができ、電動倍力装置の製造効率が向上する。
取付座95は、前部の両端部が前方へ延ばされてケース90を支持する支持部である一対のアーム部100が形成されている。これらのアーム部100の先端は、ケース90のマスタシリンダの軸方向に沿った突出方向端部付近まで延びている。一対のアーム部100には、リブ100Aが下方に延びてフロントハウジング4Aの小径部93の側壁及び大径部94に一体に結合している。
図2乃至図4を参照して、ボールねじ機構41は、電動モータ40のロータ45内に挿入され、ナット部材46がロータ45の内周部に嵌合されてロータ45の内周部に形成された段部45Cに当接して軸方向の位置決めがされると共に、キー溝とキーとの係合又はスプライン結合によって軸回りの相対回転が防止される。そして、この状態で、ねじ部材である環状の固定リング111により、ロータ45内にナット部材46が固定される。より詳細には、固定リング111の外周部に形成されたねじ部111Aをロータ45の内周部に形成されたねじ部45Bへねじ込むことにより、ナット部材46がロータ45に固定されるようになっている。
固定リング111には、ねじ部111Aに隣接する位置、すなわち固定リング111の外周部で軸方向におけるロータ45の挿入開口側の位置に外周溝111Bが形成され、この外周溝111Bに密封部材としてのOリング112が嵌合されている。このOリング112は、ロータ45の内周部と固定リング111の外周部との間をシールしている。ここで、固定リング111のねじ部111Aには、緩み止め剤として接着剤113(図3のクロスハッチング部参照)が貼付される。この接着剤113としては、粒径が約20から70ミクロンのマイクロカプセルに封入されたエポキシ樹脂を主剤としたテープ状のものが用いられる。この接着剤113は、固定リング111をロータ45にねじ締付けする際の摩擦力によってマイクロカプセルが破壊され、主剤と硬化剤が混合し、硬化反応によって接着及びシール効果を発生するものを用いている。
従来、このような接着剤113を用いた場合、ねじ締付け時に、破壊されるマイクロカプセルは、薄い樹脂の欠片となる。ある程度の量の欠片が、製造時にロータ45の内周部と固定リング111の外周部との間に滞留した後、ロータ45が回転したときに、ロータ45の内周部と固定リング111の外周部との間からロータ45の内部へ出てきてしまう可能性がある。このようなある程度の量の欠片が、ナット部材46の外周面とねじ軸47の外周面との間の螺旋溝46A,47Aに充填されたグリスに付着すると、グリスの粘性が高くなって、その粘性抵抗によりボールねじ機構41の機械効率が低下し、マスタシリンダのピストンに伝達する出力が所望の出力よりも小さくなってしまう可能性がある。
しかし、本件のように、固定リング111おけるねじ部111Aに隣接する位置、すなわち固定リング111の外周部で軸方向におけるロータ45の挿入開口側の位置に密封部材としてのOリング112を設けると、上記のような、問題を解決することができる。すなわち、固定リング111のねじ締付け時に発生する、接着剤113のマイクロカプセルの欠片は、Oリング112によりロータ45の内周部と固定リング111の外周部との間に密封されて、ロータ45の内周部と固定リング111の外周部との間からロータ45の内部へ出てきてしまうことがなくなる。したがって、接着剤113のマイクロカプセルの欠片が、ナット部材46の外周面とねじ軸47の外周面との間の螺旋溝46A,47Aに充填されたグリスに付着することない。よって、グリスの粘性が高くなってしまうようなこともなく、ボールねじ機構41の機械効率の低下を抑制して、ボールねじ機構41からのマスタシリンダのピストンへ所望の出力を伝達することができる。また、Oリング112は、固定リング111の外周溝111に設けられているため、Oリング112の取り付けが容易であり、電動倍力装置の製造効率が向上する。
なお、上記実施形態においては、ねじ部111Aに隣接する軸方向におけるロータ45の挿入開口側の位置にOリング112を設けるようにしているが、必要に応じて、ねじ部111Aとナット部材46との間にもOリングを設ける、すなわち、ねじ部111Aの両側にOリングを設けるようにしても良い。
次に電動倍力装置1の作動について説明する。ブレーキペダルを操作して入力ロッド34を介して入力ピストン32を前進させると、入力ピストン32の変位をストロークセンサによって検出し、コントローラCによって入力ピストン32の変位に基づいて電動モータ40の作動を制御し、ボールねじ機構41を介してプライマリピストン10を前進させて入力ピストン32の変位に追従させる。これにより、プライマリ室16に液圧が発生し、また、この液圧がセカンダリピストン11を介してセカンダリ室17に伝達される。このようにして、マスタシリンダ2で発生したブレーキ液圧は、液圧ポート18、19を介して各車輪のブレーキキャリパに供給され、制動力を発生させる。ブレーキペダルの操作を解除すると、入力ピストン32、プライマリピストン10及びセカンダリピストン11が後退してマスタシリンダ2のブレーキ液圧が減圧し、ブレーキパッド66が後退して制動が解除される。なお、プライマリピストン10とセカンダリピストン11とは、同様に作動するので、以下、プライマリピストン10についてのみ説明することとする。
このとき、プライマリ室16の液圧の一部を入力ピストン32によって受圧し、その反力を、入力ロッド34を介してブレーキペダルにフィードバックする。これにより、所定の倍力比をもって所望の制動力を発生させることができる。そして、入力ピストン32と、これに追従するプライマリピストン10との相対位置を調整して、バネ37、38のバネ力を入力ピストン32に作用させて、入力ロッド34に対する反力を加減することにより、倍力比を調整することができる。入力ピストン32に対して、プライマリピストン10を前方に調整することにより倍力比が大きくなり、後方に調整することにより倍力比が小さくなる。これにより、倍力制御、ブレーキアシスト制御、車間車両安定性制御、車間制御、回生協調制御等のブレーキ制御を実行することができる。
コントローラCのケース90が取付けられるフロントハウジング4Aの取付座95に一対のアーム部99、100が一体に形成され、アーム部99、110とフロントハウジング4Aとを結合するリブ99A、100Aが設けられているので、ケース90の支持剛性が高められて、共振周波数が高くなるので、電動倍力装置1の作動時の騒音、振動の発生を抑制することができる。
なお、上記実施形態では、一例として、2系統の液圧ポート18、19を有するタンデム型のマスタシリンダ2を備えた電動倍力装置について説明しているが、本発明は、これに限らず、セカンダリピストン11及びセカンダリ室17を省略してシングル型のマスタシリンダとした電動倍力装置にも適用することができる。また、上記実施形態において、ボールねじ機構41のほか、他の公知の回転−直動変換機構を用いることもできる。
さらに、上記実施形態では、入力ピストン及びピストンが共にマスタシリンダ2に挿入されている構成(プライマリピストン10の案内ボア31に入力ピストン32が摺動可能かつ液密的に挿入されている構成)を用いているが、入力ピストンがマスタシリンダに挿入される構造である必要はなく、例えば、ブレーキペダルの踏力がマスタシリンダに直接伝達されない、いわゆるバイワイヤ式の構成に適用することができる。
1 電動倍力装置、2 マスタシリンダ、4 ハウジング10 プライマリピストン(ピストン)、40 電動モータ、41 ボールねじ機構(回転−直動変換機構)、45 ロータ、46 ナット部材(回動部材)、47 ねじ軸(直動部材)、111 固定リング(ねじ部材)、112 Oリング(密封部材)

Claims (1)

  1. ブレーキペダルと連動する入力部材の移動に応じて電動モータを駆動して回転直動変換機構を介してマスタシリンダのピストンを推進し、該マスタシリンダ内にブレーキ液圧を発生させる電動倍力装置において、
    前記電動モータは、コイルを内蔵するステータと、前記ステータへの通電によって回転するロータとがモータケーシング内に配設されており、
    前記回転直動機構は、前記ロータの内周に固定され、前記ロータとともに回動する回動部材と、該回動部材の回転によって直動する直動部材とを有し、
    前記ロータと前記回動部材とは、ねじ部材によって固定され、
    該ねじ部材は、固定用接着剤が付着するねじ部と、該ねじ部に隣接する位置に設けられる密封部材とを有していることを特徴とする電動倍力装置。
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