JPH03235753A - 液圧制御装置 - 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 本発明は液圧制御装置に関するものであり、特に、制御
応答性の向上に関するものである。

従来の技術 本液圧制御装置は、例えば、車両用の液圧ブレーキ装置
に使用されるものである。実開昭６３１７５３７６号公
報に記載の液圧源と電磁液圧制御弁との組合わせはその
一例である。電磁液圧制御弁はハウジング内に摺動可能
に嵌合され、ソレノイドの励磁により移動させられるス
プールを有しており、その移動により、制御対象装置で
あるブレーキのホイールシリンダに接続された制御圧ボ
ートを液圧源に接続された高圧ボートに連通させる状態
と、リザーバに接続された低圧ボートに連通させる状態
と、いずれにも連通させない状態とに液通路が切り換え
られる。スプールには制？ＩＩ＋圧ポートの液圧が作用
するようにされており、スプールはソレノイドの磁気的
制御力と液圧に基づく作動力とが釣り合うように作動し
、ホイールシリンダ圧が増圧状態、減圧状態および保持
状態に切り換えられるのであって、ソレノイドの励磁電
流の大きさに比例する高さに制御される。

発明が解決しようとする課題 しかし、このようにスプールを用いた液圧制御弁におい
ては、スプールの摺動抵抗や慣性力、ソレノイドのヒス
テリシス等によって応答性の向上に限度がある。液圧の
増圧指示あるいは減圧指示に対して液通路の切換えに遅
れが生じ、作動液の供給、排出に遅れが生じて、液圧を
微小量増減させたり、短時間内に大量に増減させたりす
ることが困難なのである。

本発明は、液圧を応答性良く制御することができる液圧
制御装置を提供することを課題として為されたものであ
る。

課題を解決するための手段 本発明は、上記の課題を解決するために、作動液供給手
段と作動液排出手段との少なくとも一方を、圧電素子の
電圧の増減に応じた伸縮に基づいて容積が変わる容積可
変室と、その容積可変室への作動液の流入は許容するが
流出は阻止する吸入弁と、容積可変室からの作動液の流
出は許容するが流入は阻止する吐出弁とを含むものとす
るとともに、圧電素子への電圧の印加を制御し、制御対
象装置の液圧の高さを制御する液圧制御手段を設けたこ
とを特徴とする。

作用 以上のように構成された液圧制御装置においては、電圧
の増減に応じて圧電素子が伸縮させられるとき、容積可
変室の容積の増大に伴って作動液が吸入され、減少に伴
って吐出されるのであるが、圧電素子は電圧の増減に対
する応答性が高く、迅速に伸縮するため作動液が遅れな
く移動、停止させられる。

発明の効果 したがって、作動液供給手段を圧電素子等により構成す
れば、増圧指示に対して適正量の作動液を遅れなく制御
対象装置に供給して液圧を増大させることができるとと
もに、作動液供給手段が液圧源と制御弁とを兼ねること
となるため、ポンプおよびモータを設けることが不要と
なり、装置コストおよび重量を低減させることができる
。また、作動液排出手段を圧電素子等により構成すれば
、減圧指示に対して適正量の作動液を遅れなく制御対象
装置から排出させて液圧を減少させることができる。作
動液供給手段と作動液排出手段との両方を圧電素子等に
より構成すれば、液圧の増減両方を精度良く制御するこ
とが可能となる。

実施例 以下、本発明を車両用液圧ブレーキ装置の液圧制御装置
に適用した場合を例に取り、図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図において１０は左前輪、１２は右前輪。

１４は左後輪、１６は右後輪である。これら左右の前輪
１０．１２および後輪１４．１６にはそれぞれブレーキ
が設けられ、フロントホイールシリンダ１８２ｏおよび
リヤホイールシリンダ２２゜２４への作動液の供給によ
り作動させられ、車輪の回転を抑制する。これらホイー
ルシリンダ１８゜２０．２２．２４を有するブレーキが
制御対象装置であり、各ホイールシリンダ１Ｂ、２０，
２２゜２４には、ブレーキペダル２６の踏込みに基づい
てマスクシリンダ２８に発生させられた液圧と、液圧制
御装置３０により制御された液圧とが択一的に供給され
る。マスクシリンダ２８とフロントホイールシリンダ１
８．２０とは、電磁方向切換弁３２が設けられた液通路
３４と、液通路３４から分岐された液通路３６とにより
接続されている。

また、マスクシリンダ２８とりャホイールシリンダ２２
．２４とは液通路３４と、液通路３４から分岐された別
の液通路３８とにより接続されており、液通路３８には
プロポーショニングバルブ４０が設けられ、リヤホイー
ルシリンダ２２．２４への供給液圧が一定比率で減圧さ
れるようになっている。

液圧制御装置３０は、作動液供給用圧電アクチュエータ
４４および作動液排出用圧電アクチュエータ４６を有し
ている。作動液供給用圧電アクチュエータ４４のハウジ
ング４８は、有底円筒状部材５０の開口がプラグ５２の
螺合により閉塞されて成り、有底円筒状部材５０とプラ
グ５２との間に金属製のダイヤフラム５４が挟まれて固
定されている。ダイヤフラム５４と有底円筒状部材５０
とに囲まれた空間内には、積層され、互に固定された複
数の圧電素子５６が収容されており、ダイヤフラム５４
はプラグ５２との間に配設されたスプリング５７により
圧電素子５６側に付勢されている。圧電素子５６は、電
圧の印加によって厚さが増し、全体が伸長するものであ
り、通常は最も収縮した状態に保たれており、その状態
でダイヤフラム５４をプラグ５２側に少量弾性的に撓ま
せている。圧電素子５６は電圧が印加されればプラグ５
２側へ伸長し、ダイヤフラム５４を更にプラグ５２側へ
撓ませる。それによりダイヤフラム５４とプラグ５２ど
の間の空間の容積が減少し、電圧が除去されれば圧電素
子５６の収縮およびスプリング５７の付勢力によりダイ
ヤフラム５４の撓みが減少させられ、ダイヤフラム５４
とプラグ５２との間の空間の容積が増大する。この空間
が容積可変室５８である。

容積可変室５８は、プラグ５２に形成された吸入ボート
６２および液通路６４によりリザーバ６６に接続されて
おり、途中にはリザーバ６６から容積可変室５８への作
動液の流入は許容するが、流出は１徂止する吸入弁６８
が設げられている。容積可変室５８はまた、プラグ５２
に形成された吐出ボー）７０および液通路７２により前
記電磁方向切換弁３２に接続され、途中には容積可変室
５８からホイールシリンダ１８〜２４への作動液の流出
は許容するが流入は１化する吐出弁７４が設けられてい
る。なお、吸入弁６８および吐出弁７４はそれぞれ、液
通路６４および７２の途中に図示されているが、必ずし
も実際に液通路に設ＬＪられるわけではなく、例えば、
吸入弁６８がリート弁である場合には吸入ボート６２の
容積可変室５８の開口部に設けられる。

電（Ｒ方向切換弁３２は常には図示の位置にあるが、ブ
レーキペダル２６の踏込みと同時に反対側の位置に切り
換えられて、容積可変室５８がフロントおよびリヤのホ
イールシリンダ１８〜２４に連通され、圧電素子５６に
印加された電圧の除去により容積可変室５８の容積が増
大させられてリザーバ６６から作動液が汲み上げられる
一方、電圧の印加により容積可変室５８の容積が減少さ
せられて、リザーバ６６から汲み上げられた作動液がホ
イールシリンダ１８〜２４に供給される。圧電素子５６
および容積可変室５８を有する作動液供給用圧電アクチ
ュエータ４４が、吸入弁６８および吐出弁７４と共に作
動液供給手段を構成しているのである。

作動液排出用圧電アクチュエータ４６は、作動液供給用
圧電アクチュエータ４４と同様に、有底円筒状部材８０
およびプラグ８２から成るハウジング８４を有し、ハウ
ジング８４内にダイヤフラム８６が固定されてスプリン
グ８７により付勢されるとともに、積層された複数の圧
電素子８８への電圧の増減により容積可変室９０の容積
が増減させられるようになっている。容積可変室９０は
、プラグ８２に形成された吸入ボート９２および液通路
９４により液通路７２に接続されており、途中には液通
路７２からの作動液の流入は許容するが、流出は阻止す
る吸入弁９６が設けられている。

容積可変室９０はまた、プラグ８２に形成された吐出ポ
ート９８および液通路１００によりリザーバ６６に接続
されており、途中には容積可変室９０からリザーバ６６
への作動液の流出は許容するが、流入は阻止する吐出弁
１０２が設けられている。

さらに、液通路９８の吐出弁１０２とリザーバ６６との
間にはアキュムレータ１０４が接続されるとともに、ア
キュムレータ１０４とリザーバ６６との間にリリーフ弁
１０６が設けられている。

リリーフ弁１０６のリリーフ圧はホイールシリンダ１８
〜２４に供給される最高液圧より高く設定されており、
作動液供給用圧電アクチュエータ４４から吐出された作
動液が液通路９４を通ってリザーバ６６に戻ることがな
く、また、作動液排出用圧電アクチュエータ４６が作動
液の吸入、吐出を行うことができるようにされている。

したがって、電磁方向切換弁３２が図とは反対側の位置
に切り換えられた状態において圧電素子８８に印加され
た電圧が除去され、容積可変室９０の容積が増大させら
れればホイールシリンダ１８〜２４から作動液が汲み出
され、圧電素子８８への電圧の印加により容積が減少さ
せられてリザーバ６６に排出されることとなる。圧電素
子８８．容積可変室９０を有する作動液排出用圧電アク
チュエータ４６が吸入弁９６．吐出弁１０２およびリリ
ーフ弁１０６と共に作動液排出手段を構成しているので
ある。

なお、容積可変室９０から吐出された作動液はアキュム
レータ１０４に蓄えられ、アキュムレータ１０４の圧力
がリリーフ弁１０６のリリーフ圧より高くなったとき、
リザーバ６６に排出される。

このアキュムレータ１０４を他の作動装置の液圧源とし
て使用すれば、作動液排出用圧電アクチュエータ４６が
他の作動装置用のポンプとして機能することとなり、エ
ネルギ効率が良くなる特有の効果が得られるが、他の作
動装置の液圧源として使用する予定がない場合でも、小
形のアキュムレータ１０４を設けることが望ましい。ア
キュムレータは、一般に脈動吸収機能を有し、また、リ
リーフ弁１０６が吐出弁１０２の開閉に追従して開閉し
得ない場合でも、作動液排出用圧電アクチュエータ４６
からの吐出を許容する機能を有するからである。この場
合にはアキュムレータ１０４を緩衝器と考えることがで
きる。

上記作動液供給用圧電アクチュエータ４４および作動液
排出用圧電アクチュエータ４６の作動は、制御コントロ
ーラ１１０により制御される。制御コントローラ１１０
には、減速度センサ１１２からの車両の減速度に対応し
た電気信号と、ペダル踏力センサ１１４からのブレーキ
ペダル２６の踏力に対応した電気信号とが供給される。

ブレーキペダル２６の踏力は発生させるべき目標減速度
に対応しており、制御コントローラ１１０はその目標減
速度が得られるようにアクチュエータ４４４６を作動さ
せる。第２図に示すように、ペダル踏力センサ１１４の
検出値は踏力−減速度変換器１１６により目標減速度を
表す電気信号に変換され、この信号と減速度センサ１１
２の検出信号との差が減速度差増幅器１１８により増幅
されて作動指示信号出力器１２０に供給される。作動指
示信号出力器１２０は、実減速度が目標減速度より小さ
い場合に作動スイッチ１２２に作動指示信号を出力する
。作動スイッチ１２２は、発振回路１２４の発振に基づ
いて作動電圧の増減を行う作動電圧増幅器１２６の作動
電圧が作動液供給用圧電アクチュエータ４４に供給され
ることを許容、阻止するものであり、作動指示信号が出
力されれば、圧電素子５６への電圧の印加、除去の繰り
返しがΔＴ時間行われることとなる。

また、実減速度が目標減速度より大きい場合には、作動
指示信号出力器１２０は作動スイッチ１２８に作動指示
信号を出力する。作動スイッチ１２８は作動電圧増幅器
１２６の作動電圧が作動液排出用圧電アクチュエータ４
６に供給されることを許容、阻止するものであり、作動
指示信号の出力に基づいて圧電素子８８に対する電圧の
印加。

除去がΔＴ時間繰り返されることとなる。

本液圧ブレーキ装置において、ブレーキペダル２６が踏
み込まれれば電磁方向切換弁３２が図示の位置から反対
側の位置に切り換えられ、通常は制動が液圧制御装置３
０により制御されだ液圧に基づいて行われる。しかし、
液圧制御装置３０による液圧制御が正常に行われない場
合には、−旦切り換えられた電磁方向切換弁３２が元の
位置に戻され、マスクシリンダ２８に発生させられた液
圧に基づいて制動が行われる。以下、正常な場合につい
て更に詳細に説明する。

ブレーキペダル２６が踏み込まれれば、第３図に一点鎖
線で示すように目標減速度が増大する。

そして、予め定められたサンプリング時間Δｔ　（Δｔ
≧ΔＴ）毎に目標減速度と実減速度との比較が行われる
が、踏込み開始時は、ホイールシリンダ１８〜２４に作
動液が供給されないため、その実減速度は目標減速度よ
り小さく、実減速度から目標減速度を引いた値が負の値
であって、その絶対値が設定値ｅを超えれば作動スイッ
チ１２２に作動指示信号が出力される。それにより作動
液供給用圧電アクチュエータ４４の圧電素子５６に対す
る電圧の印加、除去がΔＴ時間繰り返され、実減速度が
実線で示すように上昇する。なお、この図において実減
速度は増大あるいは減少と保持とを繰り返しつつ増大、
減少するように示されているが、サンプリング時間Δｔ
はごく短い時間であるため、実際には滑らかに増大、減
少する。

目標減速度と実減速度との差の絶対値がｅを超えない場
合には、作動液の供給、排出のいずれも行われず、ホイ
ールシリンダ圧は一定値に保たれる。そして、ブレーキ
ペダル２６の踏込みが緩められ、目標減速度が減少し、
実減速度の方が目標減速度より大きくなり、実減速度か
ら目標減速度を引いた値が正の値であって、ｅを超えれ
ば作ｖｊスイッチ１２８へ作動指示信号が出力される。

それにより作動液排出用圧電アクチュエータ４６の圧電
素子８８への電圧の印加、除去が行われ、ΔＴ時間ホイ
ールシリンダ１８〜２４から作動液が排出されてその実
減速度が減少させられる。

このように本実施例の液圧ブレーキ装置においては、減
速度センサ１１２により検出される実減速度がブレーキ
ペダル２６の踏力に対応した目標減速度と等しくなるよ
うに、ホイールシリンダ１８〜２４の液圧が制御される
ため、積載荷重や走行抵抗の大小に関係なく一定の制動
効果が得られる。しかも、圧電素子５６．８８への電圧
の印加。

除去によりホイールシリンダ１８〜２４への作動液の供
給、排出が行われ、その圧力が増大、減少させられるの
であるが、圧電素子５６．８８は電圧の印加、除去に対
する応答性が筒く、迅速に伸縮して作動液を供給、排出
するため、ホイールシリンダ圧は増大指示あるいは減少
指示に対して遅れ少なく増大、減少させられ、ペダル踏
力に精度良く対応した減速度が得られることとなる。

また、作動液供給用圧電アクチュエータ４４は、リザー
バ６６から作動液を汲み上げてホイールシリンダ１８〜
２４に供給するポンプとして機能するため、ポンプおよ
びモータを設けて液圧源とする必要がなく、装置コスト
を低減し得るとともに重量を軽減することができる。

さらに、液圧制御装置３０においてバルブは、吸入弁６
８．９６と吐出弁７４，１０２とリリーフ弁１０６とが
設けられているのみであって数が少なく、汚れの発生や
ごみの混入等による作動不良の発生が少なくて済む。

なお、上記実施例において、４個のホイールシリンダの
液圧が１組の作動液供給用圧電アクチュエータ４４およ
び作動液排出用圧電アクチュエータ４６により制御され
るようになっていたが、作動液供給用圧電アクチュエー
タ４４および作動液排出用圧電アクチュエータ４６を各
車輪のブレーキの近傍にそれぞれ設ければ、例えばキャ
リパあるいはマウンティングブラケットと一体的に設け
れば、ブレーキ配管内における圧力の伝達遅れがなくな
り、−層精度良くホイールシリンダ圧を制御することが
可能となる。

また、上記実施例において、作動液供給用圧電アクチュ
エータ４４および作動液排出用圧電アクチュエータ４６
を制御する制御Ｉコントローラ１１０は電気回路により
構成されていたが、マイクロコンピュータを主体とする
制御装置により制御するようにしてもよい。特に、上記
両圧電アクチュエータ４４．４６による作動液の供給、
排出に基づいてアンチスキッド制御やトラクション制御
を行う場合には、マイクロコンピュータを主体とする制
御装置を設けてホイールシリンダ圧を制御することが望
ましい。

また、上記実施例においてマスクシリンダ２８に発生さ
せられた液圧は、液圧制御装置３０の失陥時のみホイー
ルシリンダ１８〜２４に供給されるようになっていたが
、通常はマスクシリンダ２８に発生させられた液圧に基
づいて制動を行い、アンチスキッド制御やトラクション
制御を液圧制御装置により制御された液圧に基づいて行
ってもよい。

さらに、上記実施例においては、ホイールシリンダ１８
〜２４への作動液の供給と排出とがいずれも圧電素子を
有するアクチュエータにより行われるようになっていた
が、いずれか一方のみを圧電素子を有するアクチュエー
タにより構成してもよい。増圧と減圧との一方を精度良
く行うことができれば、液圧制御の精度を向上させるこ
とができるのである。特に、作動液の供給は圧電素子を
有するアクチュエータにより行い、排出は電磁開閉弁で
行うようにすれば、アキュムレータ１０４やリリーフ弁
１０６が不要となり、装置コストを低減し得、エネルギ
効率も良くなる。

また、上記実施例においては、圧電素子の伸縮が一定電
圧の印加と除去とによって行われるようになっていたが
、圧電素子は印加電圧を増減させれば伸縮するのであり
、常に電圧を印加しておいてその電圧の高さを変えても
よく、印加電圧の増減の振幅を変えて作動液の流量を制
御してもよい。

さらにまた、本発明は、車両用液圧ブレーキ装置におい
てホイールシリンダ圧を制御する装置以外の液圧制御装
置にも適用することができる。

その他、特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者の
知識に基づいて種々の変形、改良を施した態様で本発明
を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である液圧制御装置を有する
車両用液圧ブレーキ装置の系統図である。 第２図は上記液圧制御装置の制御コントローラの構成を
示すブロック図である。第３図は上記液圧制御装置によ
るホイールシリンダ圧の制御を示すタイムチャートであ
る。 １Ｂ、２０：フロントホイールシリンダ２２．２４：リ
ャホイールシリンダ ３０：液圧制御装置 ４４：作動液供給用圧電アクチュエータ４６：作動液排
出用圧電アクチュエータ５６：圧電素子　　　　５８：
容積可変室６８：吸入弁　　　　　７４：吐出弁 ８８：圧電素子　　　　９ｏ：容積可変室９６：吸入弁
　　　　　１ｏ２：吐出弁１１０：制御コントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　制御対象装置に作動液を供給する作動液供給手段と、
   制御対象装置から作動液を排出する作動液排出手段とを
   有する液圧制御装置において、前記作動液供給手段と前
   記作動液排出手段との少なくとも一方を、圧電素子の電
   圧の増減に応じた伸縮に基づいて容積が変わる容積可変
   室と、その容積可変室への作動液の流入は許容するが流
   出は阻止する吸入弁と、容積可変室からの作動液の流出
   は許容するが流入は阻止する吐出弁とを含むものとする
   とともに、前記圧電素子への電圧の印加を制御し、前記
   制御対象装置の液圧の高さを制御する液圧制御手段を設
   けたことを特徴とする液圧制御装置。