JPH0396462A - 圧力アクチュエータ - 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】 本発明はアンチロックブレーキ装置（ＡＢＳ）とトラク
ションコントロール（ＴＣ）の流体圧力アクチュエータ
に関するものである。

ＡＢＳ及びＴＣの圧力アクチュエータには、コントロー
ラにより制御されるモータを有するものがある．モータ
は駆動部材、すなわち駆動ネジとギア列を経て接続して
いる。駆動ネジのネジ山にかみ合わせてナットが取り付
けられており、ナットはピストンと連動している．ピス
トンは（ナットを介し）駆動ネジによりアクチュエータ
のフレームの縦長ボア内を移動する．ピストンは行程端
（上下いずれか）に達するとモータの作動を停止させる
． ピストンが行程端に達しモータを停止させるとモータの
慣性力により高圧が生じる．これは、モータ回転子の回
転速度が時として５．００Ｏｒｐｍにまで達することか
らも明白である．衝撃力はモータ回転速度の２乗に比例
して変化し、最大回転速度における衝撃力は最大ブレー
キ圧とモー夕停止トルクにより生ずる力を大きく上回る
。

従ってこの衝撃力の発生を許してしまうと、アクチュエ
ータの損傷を招きかねない． ピストン行程の下端に緩衝用阻バネを取り付けることが
できる．しかし皿バネは圧縮されるとモータの運動エネ
ルギを位置エネルギに変換し、ピストンをはね返らして
しまう．更に肌バネはボア内に位置しているため、アク
チュエータの縦の長さをその分延長してしまう．又、皿
バネを更にピストンアクチュエータの上端で使用するの
は難しい。従ってピストンが行程上端に到達する前にピ
ストンとモータの速度を落とすためには流体圧力に依存
しなければならない．ピストンが行程端に達した時、慣
性力による高圧応力の発生を回避するため、パルス幅変
調技術により印加電圧を小さくしモータ速度を落として
やる方法もある．しかしパルス幅変調は、ハードウエア
のみならずソフトウエアのプログラミングにおいても技
術的に困難な点がある． 本発明は、ピストンが行程端に到達しモータを停止した
時のモータ慣性力により生じる応力を減少させる上記の
諸技術の代替となるものである．本発明ではギア列内の
一つのギア、最犬のものが望ましいが，そのギアを同心
円の２分体から成るものにしている．通常作動時，ギア
の同心円の２分体は互いにロックし合って一つのギアと
して全モータトルクをいずれかの回転方向に伝達する．
行程端で生じる高圧トルクはギアのそれぞれの分体を互
いにスリップさせ、それによりモータを停止させる，ギ
アスリップは予め決められた安全トルク値で起こり、こ
のためアクチュエータ全体の応力は安全水準内に維持さ
れる． 本発明の圧力アクチュエータの長所は、滑り抵抗でモー
タの運動エネルギを消散させることによりピストンのは
ね返りの問題がない点にある．又ピストンボアの上から
下まで全体を圧力調整に利用することができ、ピストン
とモータは最高速度でボア内全てを自由に運動でき、最
大制動応答（圧力）を引き出すことができる． 摩擦クラッチとも呼ばれるトルクリミッタが広範囲にわ
たり使用されているが、本発明に従った圧力アクチュエ
ータを有するリミッタは今までにはない。一般的に以前
のトルクリミッタは大き過ぎ、構造も複雑でコストがか
かり過ぎている．本発明の好ましい実施例の圧力アクチ
ュエータは，トルクリミッタが小型で余分なスペースを
一切必要とせず、構造も簡単で製造コストもかさまず、
現在使用中のギアと互換性があり，様々なトルク上限値
を設定できるという長所がある．本発明の目的はブレー
キシステムにＡＢＳ又はＴＣの圧力アクチュエータを装
備することにある。

その他の目的と長所については、添付図面と以下の詳細
説明を通じ本発明の特質をより良く理解することで、当
業者にも一層明らかとなろう．第１乃至３図において、
圧力アクチュエータ７のフレームｌＯの内部中央には縦
長の多段構造のボア１２がある．該縦長ボア１２は少な
くとも一つのホイールのブレーキシリンダ１４と流体接
続している．ボア１２は圧力源すなわちマスターシリン
ダ５と導管１６．，１８を介しやはり流体接続している
．電磁弁２０を備え、コントローラ２２が信号を送りア
クチュエータ７をＡＢＳ又はＴＣモードに作動させた時
、ブレーキシリンダ１４とマスターシリンダ５の連絡を
断つようにしている．該コントローラ２２はホイールの
速度状態についてセンサ２４から情報を受ける． 好ましい実施例の図面のアクチュエータ７は、マスター
シリンダ５とボア１２の間に導管ｌ６と逆止弁２６を介
して連絡する第２の流体路を備えることによりＡＢＳア
クチュエータになる．しかし、導管１６を除去もしくは
詰まらせた時もアクチュエータ７は尚ＡＢＳシステム又
は］゛Ｃシステム内で機能できる． アクチュエータのフレームｌＯの中央ボア１２内にはピ
ストン３０が滑動できるように取り付けられている．ピ
ストン１２の頭部３２はボア１２を密閉している．内部
にネジ部４２を有するナット４０はピストン３０と連動
する．ナットはピストンと一体接合してもよい．ナット
４０のフランジ部４４はアクチュエータフレーム１０の
縦長の満４８にはまっておりナット４０が回転運動する
のを防いでいる．第９図に示されたアクチュエータでは
ピストン３１はナット４１と接合はしていないが、ナッ
ト４ｌはピストン３１と接触している．この構造はＡＢ
Ｓシステムでは好ましいものとされている。

通常駆動ネジ５０と呼ばれる第■駆動部材がナット内部
のネジ部とかみ合っている．該駆動ネジ５０はアクチュ
エータフレーム１０のボア１２内に取り付けられており
、下端をベアリング５２で支持されている．駆動ネジの
回転によりナット４０はボア１２内を長平方向に移動す
る．駆動ネジ５０には大型ギア８０が接続している．該
大型ギア８０は他の二つのギア８２　−　８４とともに
ギア列８６を成す．希望により才ブションギア８２を省
くこともできる．ギア列８６は駆動ネジ５０の動力源で
ある直流可逆モータ９０からのトルクを駆動ネジ５０に
伝達する．該モータはコントローラ２２から送られた信
号に応じ，駆動ネジに動力を与える。該コントローラ２
２は、ホイールの速度を感知するホイールセンサ２４か
ら信号を受け、ブレーキシステムにおける所望のブレー
キカを算出し、それに応じ信号を米国特許第４，７６１
，７４１号（アガワル他）に示された方法でモータに伝
達する． 通常の作動では，ピストン３０は行程最上端に達しピス
トンから延びるロッド３６は逆止弁２６を押し上げる．
電磁弁２０は通常開いているため、マスターシリンダ５
からの流体は逆止弁２６又は電磁弁２０を通ってホィー
ルシリンダ１４に到達する。

コントローラ２２がＡＢＳモードを指示すると電磁弁２
０は閉じ、マスターシリンダ５はホィールシリンダ１４
と導管１８のところで隔絶される．モータ９０が作動し
ナット４０を反転させ、ピストンロッド３６を逆止弁２
６から離して逆止弁を閉じ、ホィールシリンダ１４内に
流体を大量にさらすことによりホィールシリンダ１４に
伝達される流体圧力を低下する．再作動サイクルに入る
とモータ９０は反転しナット４０を最上の位置まで押し
上げる．コントローラがブレーキ圧力を保持すべきと判
断するとモータ９０は停止する．その後モータ９０は反
転し、望まれる次の緩衝サイクルに入る。第２の再作動
サイクルは第１再作動サイクルの時ほど極端ではなく、
ＡＢＳモードが解除されるまで継続し、その後モータ９
０は再び駆動ネジ５０を回転しピストン３０を長上端に
押し上げ、逆止弁２６を再び開く。電磁弁２０も開くよ
う信号が送られる．この時ピストンの肩部はポア１２の
内径差を作る界面５４に突き当たる。ナット４０は直ち
に停止するもののフレーム１０内にバネ作用で若干入り
込み、ギア列８６を通じ直流モータ９０に伝達されるト
ルクスパイクの発生原因となる。

トルクスパイクを排除もしくは最小限に抑えるために、
大型ギア８０は二つの同心円の部材（第２−３図）に分
断されている．外環６０には環状の溝６４がある．ハブ
７０にはそれに整合する環状の満７２があるがこの溝に
はほぼ放射形をした駆動タイブ７４が付いている．外環
６０とハブ７０の環状満６４・７２内にはバネ６２が保
持されている．該バネ６２はバネ綱でできた長方形の断
面を有する棒材から作られ、取り付け前は“Ｃ”字形を
しており、その間隔の広がりはほぼ８０”の扇状に相当
し、径は溝６４の径より大きくなっている．取り付け時
、該バネはハブ７０の環状溝７２内に圧縮して入れられ
、その後両者は外環６　０の中に挿入される．すると該
バネは満６４内で復元しようとし、それにより外環６０
とハブ７０は互いに固定される。バネ６２と外環６０は
摩擦により相互接続しており、この摩擦は、バネ剛性と
バネの弛緩状態の（自由時の）径と取り付け径の差に比
例する外向きのバネ力に比例している． 弛緩状態におけるバネ６２は、正円ではなくハート形の
ような形状をしている．このためバネが満６４に加える
圧力は外向き（放射状）に均一となり、バネ端６６が外
環６０の環状溝６４内に潜り込むのを防いでいる。

外環６０とハブ７０の環状の保持溝６４・７２によりフ
ランジがバネ６２を正位置に保持する必要はなくなり、
又大型ギア８０の軸長を増す必要ちない。回転時，ハブ
７０は駆動タブ７４がバネ端６６に接触するまで自由に
回転し、外環６０もそれに連動している。−ヒ記の（バ
ネ端６６と駆動タブ７４の間隙に起因する）少量のバッ
クラッシュによりアクチュエータの作動が影響を受ける
ことはない。

予定値を越えたトルクが加えられるとバネ６２は外環６
２からスリップし滑り出すため伝達トルクは安全水準に
維持される。

この原則はナット４０が最下位置に押し戻される逆進行
程にも適用される。

再び第１図に戻るが、本発明の圧力アクチュエータ７の
長所は，ナットとベアリング５０又はフレーム１０の間
の緩衝材（皿バネ等）を最小限にできるか、もしくは削
除できる点にある。このためアクチュエータ７の一定の
高さにおけるピストン３０（ナット４０）の行程距離を
最大限にすることかできる。低燃費基準による車のエン
ジンルームのコンパクト化のため搭載スペースが限られ
ている点からも、このことは利点である，伝達トルクが
制限されているため、モータ９０はピストンが行程端に
向かう時衝撃力を小さくするためスピードタウンするこ
となく、最高速度で作動できる．又スリップのためバネ
のはね返り効果やそれに伴った振動，バネカの蓄積も起
こらない．ねじり回転装置や緩衝装置は疲労・摩耗しや
すくギア列８６，駆動ネジ５０、モータ９０等の部品の
角回転運動を制限してしまう。

次に第４・５図では本発明の代替例を示しており、ハブ
７１内には一端にスプリングを有する小筒７３が組み付
けられており、放射状に外向きに突出して外Ｅｉ６０に
突き当たっている。当業者には自明のように、該小筒７
３は外環６０内に組み付けハブ７１に向かって突き出さ
せることもできる．しかし製造上及び作動上の観点から
も、小筒７３はハプ７１内に組み付けた方が望ましい，
小筒７３をハブ７１に組み付けることにより各々の小筒
と外［６０の接触面を最大半径距離に置くことができ、
このためスプリング７５により加えられる力を最小限に
することができる。

外環６１内の溝は放射状の波形のようなモ弦曲線６５を
描いている（第６図）６外環６１を異なった形状の正弦
曲線の溝を有するものに取り替えることにより，トルク
のスリップ量を調整することができる。

第７図はアクチュエータの別の代替例を示したもので，
小筒９１の一端は板バネ９２になっている。この設計で
は部品のサービス性が向上し、またトルクの値は異なっ
た弾性率を有する板バネと交換することにより簡単に変
更することができる。

第８図はさらに別の設計を示したもので、花弁状のホイ
ールハプ１１０に正弦曲線を描く花弁状ホイール聖のス
プリング１１１を備えている。外環１　０９はスプリン
グ１１１を間にはさみ丸い出っ張り９４と接触しハブ１
１０に対し位置付けられている。ハブ１１０とスプリン
グの間にできる谷間９３がスプリングの外向きの力を生
む。トルクは主に丸い出っ張り９４によりスプリング１
１１に伝達されるが、スプリング１１１を丸い出っ張り
９４に対し適切に位置付けているタブ１１２により伝達
されても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従った圧力アクチュエータの好まし
い実施例の断面図である． 第２図は、第１図に示されたアクチュエータに使用され
るギアトルクリミッタの上面図である．第３図は、第２
図の線３−３に沿って取った断面図である． 第４図は、第２・３図に描かれた実施例の代替となるギ
アトルクリミッタの上面図である。 第５図は、第４図のｉ１４−４に沿って取った断面図で
ある． 第６・７・８図は、ギアトルクリミッタの好ましい実施
例の代替装置を示したものである．第９図は、第１図に
示された圧力アクチュエータの代替実施例を一部切り取
った断面図である。 ｔ５ ＦＩＧ．４ ＦＩＧ．５ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．６ ＦＩＧ．７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アクチュエータ（７）と流体接続する圧縮流体源（
   ５）とホィールブレーキシリンダ （１４）、及びアクチュエータ（７）に信 号を送るコントローラ（２２）を含んだ自動車ブレーキ
   システム用圧力アクチュエータ （７）であって、圧縮流体源（５）及びホ ィールシリンダ（１４）と流体接続している内部ボア（
   １２）を有するフレーム（１０）と、該内部ボア（１２
   ）内に密封的に滑動自在に取り付けられたピストン（３
   ０）と、 該ピストン（３０）を移動させるナット（４０）と、該
   ナット（４０）を該内部ボア（１２）内で移動させるた
   めナット（４０）に螺合係合した第１駆動部材（５０）
   と、コントローラ（２２）から与えられた信号に応じ該
   第１駆動部材（５０）を駆動するモータ（９０）と、少
   なくとも二つのギア（８０、８２、 ８４）を有し、該モータ（９０）から該第１駆動部材（
   ５０）に駆動トルクを伝達するため、該ギアの内一つ（
   ８０）が第１駆動部材（５０）と、他のギアがモータ（
   ９０）とそれぞれねじり接続されているギア列（８６）
   から成っており、該ギアの内少なくとも一つが内部ハブ
   （７０）と外環（６０）から成 り、該ギア列（８６）に伝えられるトルクが予め決めら
   れた値に達するまで該ハブ（７０）と該外環（６０）の
   相対運動を防止し、その後該ハブ（７０）を該外環（６
   ０）に対し角回転させるバネ（６２）を有することを特
   徴とする圧力アクチュエータ（７）。 ２、上記ナット（４０）が上記ピストン（３０）に固定
   接続されている請求項１記載の圧力アクチュエータ（７
   ）。 ３、上記ナット（４０）が上記ピストン（３０）との接
   触面を有する請求項１記載の圧力アクチュエータ（７）
   。 ４、上記アクチュエータがアンチロックブレーキシステ
   ムアクチュエータである請求項１記載の圧力アクチュエ
   ータ（７）。 ５、上記アクチュエータがトラクションコントロールシ
   ステムアクチュエータである請求項２記載の圧力アクチ
   ュエータ（７）。 ６、上記バネ（６２）がハブ（７０）と外環（６０）の
   間に取り付けられる時は実質的に円形状であり、又該ハ
   ブ（７０）が該外環 （６０）とハブ（７０）の間にトルクを伝達するための
   、該バネと接触している放射状のタブ（７４）を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の圧力アクチュエータ（
   ７）。 ７、上記バネ（６２）が通常弛緩状態ではハート形をし
   ていることを特徴とする請求項６記載の圧力アクチュエ
   ータ（７）。 ８、上記バネ（６２）が上記ハブ（７０）の環状溝（７
   ２）と上記外環（６０）の環状溝（６４）内に取り付け
   られていることを特徴とする上記請求項のいずれか１項
   に記載の圧力アクチュエータ（７）。 ９、内部ハブ（７１）内に放射状に通路が設けられてお
   り、それぞれの通路の内部に小筒 （７３）が移動可能なように取り付けられており、小筒
   （７３）がスプリング（７５）に押されて上記外環（６
   ０）と接触することを特徴とする請求項１記載の圧力ア
   クチュエータ（７）。 １０、外環（６１）の溝が放射状の波形のような正弦曲
   線の形となっていることを特徴とする請求項９記載の圧
   力アクチュエータ（７）。 １１、内部ハブ内に放射状の通路が設けられており、各
   々の通路内には小筒（９１）が運動可能なように取り付
   けられており、小筒（９１）は板バネ（９２）に押され
   て上記外環と接触することを特徴とする請求項１記載の
   圧力アクチュエータ（７）。 １２、上記バネが放射状に正弦曲線を描いたバネ（１１
   １）であり、該バネ（１１１）は正 弦曲線の頂点で外環（１０９）と接触し花 弁状のホィール形状を取り、内部ハブ（１１０）の等間
   隔の頂点（９４）は該バネ（１１１）の正弦曲線の頂点
   内部に固定されていることを特徴とする請求項１記載の
   圧力アクチュ エータ（７）。