JPH03220052A - 流体圧作動系の作動圧制御アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は流体圧作動系の作動圧制御アクチュエータに関
するものである。

（従来の技術） 流体圧作動系は圧力源からの流体圧を流体作動機器に導
びいてこの機器を作動させるが、この系において流体作
動機器の作動圧を制御するに当っては、圧力源の流体圧
が制御不能である場合、系を遮断し、この遮断部から流
体作動機器に至る容積を変更して当該作動圧の制御を行
うよう構成する。このような系としては例えば、アンチ
スキッド制御装置を装備した液圧ブレーキ系があり、ブ
レーキマスターシリンダが上記圧力源に、又ホイールシ
リンダが上記流体作動機器に相当し、車輪の制動ロック
を防止するアンチスキッドに際してホイールシリンダの
作動圧（ブレーキ液圧）を上記の方式で制御するのに用
いる作動圧制御アクチュエータ（アンチスキッド制御ア
クチュエータ）は従来、例えば特公昭５６−２５４号公
報に記載の如くに構成するのが普通であった。

即ち、液圧ブレーキ系中に常閉ボール弁を挿置し、通常
はこのボール弁をばね力を受けるプランジャで押して開
き、該プランジャの先端をボール弁とホイールシリンダ
とを結ぶブレーキ系内に位置させる。アンチスキッド制
御に当っては、この時エヤバルブにより導びかれる空気
圧をダイアフラムに作用させて上記プランジャを上記の
ばねに抗し後退させ、これによりボール弁を自閉させて
マスターシリンダ及びホイールシリンダ間を遮断すると
共に、プランジャの後退にともなう容積増大でホイール
シリンダ内のブレーキ液圧を減圧し、車輪の制動ロック
を防止する。

（発明が解決しようとする課題） しかして従来のアクチュエータにおいては、ブレーキ液
圧が発生する制動中、この液圧がプランジャに対しボー
ル弁閉方向のみに作用し続け、このプランジャを同方向
に付勢する。一方、アンチスキッド制御非実行中はプラ
ンジャがこの付勢力によっても動くことのないよう前記
のばね力を大きくする必要がある。従って、ダイアフラ
ムはアンチスキッド制御時この大きなばね力に抗しプラ
ンジャをボール弁閉方向にストロークさせ得るよう十分
大径のものでなくてはならず、このためプランジャをス
トロークさせるダイアフラム装置が大型化するのを免れ
ない。

本発明は作動圧制御アクチュエータのかかる大型化を回
避した構成を提案し、もって上述の問題を解消すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的のため本発明は、圧力源からの流体圧を流体作
動機器に導びいてこの機器を作動させる流体圧作動系に
挿入して用いられ、この作動系を遮断し、遮断部から前
記流体作動機器に至る容積を変更して該流体作動機器の
作動圧を制御するアクチュエータにおいて、 前記容積変更のためのピストンを、両側に密閉室が画成
されるよう、又作動圧決定手段によりストロークさせ得
るよう設け、 前記密閉室を夫々前記圧力源に接続すると共に、該密閉
室の一方を前記流体作動機器に接続し、前記両相閉室を
相互に遮断すると共に前記圧力源から遮断する弁手段を
設けたものである。

（作　用） 流体圧作動系は圧力源からの流体圧を上記一方の密閉室
を介し流体作動機器に導びいてこの機器を作動させる。

この間該機器の作動圧を、作動圧制御アクチュエータは
以下の如くに制御する。

即ち、作動圧の制御に当っては先ず弁手段がピストン両
側の密閉室を相互に遮断すると共に圧力源から遮断し、
この状態で作動圧決定手段により上記のピストンをスト
ロークさせる。このストロークによりピストンは上記一
方の密閉室を容積変化させ、結果として流体作動機器を
容積変化させて流体作動機器の作動圧をビストンストロ
ークに応じ制御することができる。

ところで、かかる作動圧制御を行う前はピストンの両側
における密閉室が相互に連通されて共に同じ（作動圧）
にされているため、ピストンがこの作動圧により一方向
へ付勢されることはなく、作動圧制御に当り作動圧決定
手段がピストンをストロークさせるのに必要な力は作動
圧の高低に関係なく作動圧変更量の２倍程度で良く、作
動圧絶対値によるピストン付勢力まで考慮する必要がな
い。従って、ピストンをストロークさせる作動圧決定手
段の要求出力が小さくその小型化を図ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基き詳細に説明する。

第１図はアンチスキッドアクチュエータｌとして構成し
た本発明作動圧制御アクチュエータの一実施例で、図中
２はブレーキペダル、３はブレーキペダル踏力に応じた
液圧ＰＭを管路４に出力する圧力源としてのマスターシ
リンダ、５はマスターシリンダ液圧ＰＭをアクチュエー
タｌにより制御して得られる管路６へのブレーキ液圧Ｐ
ｗに応動し、車輪と共に回転するブレーキディスク７を
制動する流体作動機器としてのホイールシリンダを夫々
示す。

アクチュエータ１はシリンダ８を具え、これにピストン
９を摺動自在に嵌合すると共に、シリンダ８の両端を夫
々端蓋ｔｏ、　ｉｉ及び軸受シール１２゜１３により塞
いで密閉室１４．１５を画成する。ピストン９の両端に
は更にピストンロット１６．１７を植設し、これらピス
トンロッドを軸受シール１２．　１３に封止して摺動自
在に貫通する。そして、ピストンロッド１６．１７には
夫々離反方向にばね１８．１９を作用させ、これにより
ピストン９を図示の中立位置に弾支する。

密閉室１４．１５は夫々遮断弁２０．２１を介してマス
ターシリンダ圧管路４に接続し、更に一方の密閉室１４
ヘブレーキ液圧管路６を、又他方の密閉室１５ヘアキユ
ムレータ２２を夫々接続する。遮断弁２０゜２１は夫々
ばね２０ａ、　２１ａにより開がれ、ソレノイド２０ｂ
、　２１ｂの付勢により閉じられる常開電磁弁とする。

ピストンロッド１７の先端部にボールねじ１７ａを形成
し、これにポールナツト２３を螺合する。このポールナ
ツト２３は軸受２４により軸線方向へ動がないよう回転
自在に支持し、ポールナツト２３の外周に外歯２３ａを
形成する。この外歯２３ａには、作動圧決定手段として
のトルクモータ２５で回転されるピニオン２６を噛合さ
せる。トルクモータ２５は遮断弁２０．２１と共にアン
チスキッドコントローラ２７により電子制御し、このコ
ントローラ２７には車輪の回転周速Ｖｗを検出する車輪
速センサ２８からの信号を入力する。

コントローラ２６は第２図及び第３図の制御プログラム
を実行して遮断弁２０．２１及びトルクモータ２５の制
御を介しブレーキ液圧Ｐｖを変更し、所定のアンチスキ
ッド制御を行う。第２図では先ず車輪スリップ率Ｓを演
算する。この演算に当っては、車輪速Ｖｗから車体速Ｖ
ｃを周知の方法で求め、Ｓ＝　（Ｖｃ　　Ｖｗ　）／Ｖ
ｃにより車輪スリップ率Ｓを演算する。次で、このスリ
ップ率Ｓが設定値Ｓｏ（通常、車輪及び路面間の摩擦係
数が最大となるスリップ率で、例えば０．１５）以上の
車輪スリップ発生状態か否かをチエツクする。車輪スリ
ップが未だ発生していなければ上記のループを繰返し、
車輪スリップが発生したところで遮断弁２０゜２１をＯ
Ｎして閉じると共に、アンチスキッド制御ルーチンへ制
御を進める。

よって、車輪スリップが未だ発生しない間は遮断弁２０
．２１がＯＦＦ状態で開いており、又モータ２５がＯＦ
Ｆされてピストン９をばね１８．１９により中立位置に
保つ。ここで、ブレーキペダル２の踏込みにより発生し
たマスターシリンダ液圧ＰＭは一方で遮断弁２０及び密
閉室１４を経てそのままホイールシリンダ５にブレーキ
液圧Ｐｖとして達し、通常通りの制動を行うことができ
る。マスターシリンダ液圧ＰＭは他方で密閉室■５にも
至り、この室を密閉室１４内と同じ圧力に保つ。

車輪スリップが発生して遮断弁２０．２１のＯＮ後に実
行されるアンチスキッド制御ルーチンは第３図の如きも
ので、先ず上述したと同様にして車輪スリップ率Ｓを演
算し、次でこのスリップ率が増加中か、無変化状態か、
減少中かをチエツクする。

スリップ増大中であればモータ２５を正転し、スリップ
無変化状態であればモータ２５を停止し、スリップ減少
中であればモータ２５を逆転する。

そして車体速ＶｃがＯｋｍ／ｈとなる停車時速は上記の
ループを繰返して以下のアンチスキッド制御を継続し、
停車時第２図の制御プログラムに戻る。

モータ２５の正転時、これによりピニオン２６を介し回
転されるポールナツト２３はねじ作用によりピストン９
を第１図中有行させる。かかるピストン９の右行は、遮
断弁２０．２１が上述の通り遮断されているため、密閉
室１４内の容積増大によりブレーキ液圧Ｐｖをマスター
シリンダ液圧ＰＭに関係なく低下させ、車輪スリップを
防止することができる。なおピストン９の右行は密閉室
１５を容積減少させるが、この容積変化をアキュムレー
タ２２のストロークにより吸収することができるため、
ピストン９の上記右行を妨げられることはない。

モータ２５の停止時、ピストン９も移動することはな（
、ブレーキ液圧Ｐｗをこの時の値に保つ。

モータ２５の逆転時は、ピストン９が第１図中左行され
て密閉室１４を容積減少させ、ブレーキ液圧Ｐｖの上昇
によりこれが低くなり過ぎて制動距離が伸びるのを防止
する。この間、密閉室１５は容積増大されるが、この容
積変化をアキュムレータ２２により補償し得るため、ピ
ストン９の上記左行を妨げられることはない。

なお、作動流体が圧縮性のものである場合、アキュムレ
ータ２２が不要であることは言うまでもない。

次に、モータ２５によりピストン９をストロークさせる
のに必要な力を求めるに、遮断弁２０．２１を閉じた時
の密閉室１４．１５内における圧力をＰＯ、ピストン９
の受圧面積をＡ、ばね１８．１９のばね定数をに１ばね
１８．１９の初期撓み量をΔＸ０とし、ピストン９を第
１図中右向きの力ＦによりΔＸだけストロークされて密
閉室１４内の圧力がＰ。からＰｌへと低下し、密閉室１
５内の圧力がＰ。からＰ２へと上昇したとすると、ばね
１８は初期撓み量ΔＸ。よりΔＸだけ伸長され、ばね１
９は初期撓み量ΔＸＯよりΔＸだけ収縮される。この時
ピストン９に作用する力の釣合いは ＰＩＡ−ｋ（ΔＸｏ＋ΔＸ）＝ＰｚＡ　　ｋ（ΔＸｏ−
Δｘ）　−Ｆとなり、これをＦについて整理すると Ｆ”　（Ｐ２　　Ｐ＋）Ａ＋２にΔｘ・・・・（１）が
得られる。ところで、本例で作動流体として用いるブレ
ーキ液は非圧縮流体であってΔｘ＃０と見做せ、又両相
閉室１４．１５内の圧力変化量が同じであってこの圧力
変化量をΔＰとすれば、Ｐ＋＝Ｐｏ＋ΔＰ Ｐ　２　＝　Ｐ　ｏ−ΔＰ である。これら両式と（１）式とから Ｆ＝２（Ａ−ΔＰ＋にΔＸ） ＝、２Ａ・ΔＰ 、゛　　ｋΔＸ＃０ が得られ、このことからブレーキ液圧Ｐｗの制御に当り
ピストン９をストロークさせるのに必要な力Ｆは、ブレ
ーキ液圧Ｐｗの高低に関係なくその変更量ΔＰの２Ａ倍
程度であることが判る。従って、ブレーキ液圧Ｐｗか高
くても、これによってピストン９のストロークに要する
力が大きくなるようなことはなく、トルクモータ２５を
小型化することができる。

加えて、ピストン９をストロークさせるに当りトルクモ
ータ２５を用いる本例では、このモータが制御入力に対
し固定（比例）の関係をもってピストン９をストローク
させるため、前記従来技術のように作動圧決定手段とし
て空気圧応動のダイアフラム装置を用いる場合に較べ応
答遅れが大きくなったり、制御精度が悪くなるのを防止
することができる。なおこの作用効果は必ずしもトルク
モータ２５でなくても達成することができ、要は制御入
力に対しピストン９を一定の関係（必ずしも比例に限ら
ない）でストロークさせるものであればよく、例えば公
知の電磁ソレノイドでピストンロッド■７を介してピス
トン９をストロークさせる様構成しても良い。又本例で
は、ダイアフラム装置を用いる従来技術のように空気圧
源や空気圧供給制御用のエアバルブ等の別部品を必要と
せず、ダイアフラム装置に代るトルクモータ２５を設け
るだけでよく、この点でもアクチュエータ１の小型化を
図ることができる。

ところで第１図の例における遮断弁２０．２１の配置で
は、これら遮断弁が個体差により同時に閉じ得ない時、
そしてこの間にブレーキペダル踏力の変化がある時、密
閉室１４．１５間に圧力差を生じて前記の作動効果を確
実には奏し得なくなる。第４図及び第５図はこの問題が
生じなくした例を示す。

第４図の例では、前記遮断弁２０．２１と同様の構成な
がら異なる配置とした遮断弁３０．３１を設ける。

これら遮断弁３０．３１は夫々ばね３０ａ、　３１ａで
常開され、ソレノイド３０ｂ、　３１ｂのＯＮ時閉じら
れるが、マスターシリンダ液圧管路４から通路３２．３
３を経て密閉室１４に至る系統に順次直列に挿置する。

そして、遮断弁３０．３１間の通路３２を通路３４によ
り密閉室１５に接続する。

又第５図の例では、遮断弁３０．３１をマスターシリン
ダ液圧管路４から通路３２．３５を経て密閉室１５に至
る系統に順次直列に接続し、遮断弁３０．３１間の通路
を通路３６により密閉室１４に接続する。

これら第４図及び第５図の例では、コントローラ２７が
車輪スリップ発生と判断して遮断弁３０．３１を閉じる
に当り、第６図の如く先ずマスターシリンダ３に近い遮
断弁３０を閉じて両密閉室１４．１５をマスターシリン
ダ３から遮断し、この遮断弁３０が閉じたのを確認した
後に遮断弁３１を閉じて両密閉室１４．１５間を遮断す
る。この場合、遮断弁３０．３１が閉じた時、両密閉室
１４．１５が必ず同圧にされており、前記実施例の作用
効果を保証することができる。

なお、前記各実施例は、アクチュエータ１をアンチスキ
ッドアクチュエータとして用いたが、これはそのままで
車輪の駆動スリップ（ホイールスピン）を防止するトラ
クションコントロール用のアクチュエータとしても用い
ることができる。この場合、ホイールスピンの発生時遮
断弁２０．２１（３０，３１）を閉じ、ピストン９を対
応図中左行させて自動的に車輪を制動し、これによりホ
イールスピンを防止する。又、ピストン９のストローク
に要する力を小さくする作動圧制御アクチュエータの前
記技術思想はアンチスキッド制御や、トラクションコン
トロールに限らず、あらゆる流体圧作動系の作動圧制御
アクチュエータに適用し得ることは言うまでもない。

（発明の効果） かくして本発明アクチュエータは上述の如く、作動圧決
定手段２５によりストロークされるピストン９の両側密
閉室１４．１５を圧力源３に接続し、−方の密閉室１４
を流体作動機器５に接続し、両密閉室を相互に遮断する
と共に圧力源３から遮断する弁手段２０．２１　（３０
，３１）を設けたから、作動圧決定手段２５によりピス
トン９をストロークさせて行う機器５の作動圧制御に当
り、該ストロークに要する力が作動圧の絶対値に関係な
くその変化量に比例した僅かなものとなり、作動圧決定
手段２５を小型化することができる。

又請求項２のように、作動圧決定手段２５が制御入力に
対し固定の関係をもってピストン９をストロークさせる
ものである場合、作動圧制御が正確である上に応答遅れ
も少ない。

更に弁手段が請求項４の如く、両密閉室１４．１５間を
遮断する弁３１と、これら密閉室への分岐点及び圧力源
３間を遮断する弁３０とで構成されている場合、これら
弁が閉じた時に両密閉室が同圧となるのを補償すること
ができ、ピストン９のストロークに要する力を小さくす
るという前記の作用効果を一層確実なものとすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明作動圧制御アクチュエータの一実施例を
示す断面図、 第２図及び第３図は同側におけるアンチスキッドコント
ローラの制御プログラムを示すフローチャート、 第４図及び第５図は夫々本発明の他の２例を示す断面図
、 第６図はこれらの例においてアンチスキッドコントロー
ラが実行する第２図相当の制御プログラムを示すフロー
チャートである。 ｌ・・・アンチスキッドアクチュエータ（作動圧制御ア
クチュエータ） ２・・・ブレーキペダル ３・・・マスターシリンダ（圧力源） ５・・・ホイールシリンダ（流体作動機器）９・・・ピ
ストン １４、１５・・・密閉室 ２０、２１．３０．３１・・・遮断弁（弁手段）２２・
・・アキュムレータ ２５・・・トルクモータ（作動圧決定手段）２７・・・
アンチスキッドコントローラ２８・・・車輪速センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧力源からの流体圧を流体作動機器に導びいてこの
   機器を作動させる流体圧作動系に挿入して用いられ、こ
   の作動系を遮断し、遮断部から前記流体作動機器に至る
   容積を変更して該流体作動機器の作動圧を制御するアク
   チュエータにおいて、前記容積変更のためのピストンを
   、両側に密閉室が画成されるよう、又作動圧決定手段に
   よりストロークさせ得るよう設け、 前記密閉室を夫々前記圧力源に接続すると共に、該密閉
   室の一方を前記流体作動機器に接続し、前記両密閉室を
   相互に遮断すると共に前記圧力源から遮断する弁手段を
   設けたことを特徴とする流体圧作動系の作動圧制御アク
   チュエータ。 ２、請求項１において、前記作動圧決定手段は制御入力
   に対し固定の関係をもって前記ピストンをストロークさ
   せるものである流体圧作動系の作動圧制御アクチュエー
   タ。 ３、請求項１又は２において、前記弁手段は前記密閉室
   を個々に圧力源から遮断する遮断弁で構成した流体圧作
   動系の作動圧制御アクチュエータ。 ４、請求項１又は２において、前記弁手段は前記両密閉
   室間を遮断する遮断弁と、これら密閉室への分岐点及び
   前記圧力源間を遮断する遮断弁とで構成した流体圧作動
   系の作動圧制御アクチュエータ。