JPH04169368A - 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） 本発明はフェールセーフ機能を付加した、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
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たっては、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だ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）の従来例としては、例えば特開昭６３−
８０５８号公報に記載された構成のものがある。

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
御に当たっては、前記ボール弁を付勢するばねを支持す
るピストンを、前記プランジャに対し相対移動させるモ
ータの駆動により、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
ブレーキ液圧を一旦保圧した後に減圧し、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） 上記従来例のアクチエエータにおいては、マスターシリ
ンダ及びホイールシリンダ間を遮断する遮断弁機構を、
前記プランジャに対し相対的に離間するピストンの移動
によって実現し、このピストンの移動を上記モータによ
り制御する構成としているため、例えばアンチスキッド
制御中に該モータが正常に機能しなくなった場合、マス
ターシリンダ及びホイールシリンダ間が遮断されたまま
になってしまう。

本発明は流体圧作動系が遮断されたままになるストロー
ク手段のフェイル時には、前記弁手段によって少なくと
も圧力源およびアクチュエータ内の密閉室間を連通させ
ることにより、上述した問題を解決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、本発明のアクチュエータは、圧力源か
らの流体圧を流体作動機器に導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可動部材
のストロークにより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であって、前記可動部材に一体
の圧力指令ピストンと、該ピストンにより画成された室
に圧力を供給する圧力発生手段と、この手段に前記圧力
が発生するよう物理的な外力を付与する外力手段とで構
成され前記可動部材のストロークを生じさせるストロー
ク手段と、前記可動部材の両側に画成された密閉室を相
互に遮断すると共に前記圧力源から遮断する弁手段とを
具える流体圧作動系の作動圧制御アクチュエータにおい
て、前記ストローク手段による前記可動部材のストロー
ク制御が不能になった時、前記弁手段の内の、少なくと
も前記圧力源と密閉室との間を遮断する遮断弁を開放す
るようにしたことを特徴とするものである。

（作　用） 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
いてこの機器を作動させる。この間該機器の作動圧を制
御するに当たって作動圧制御アクチュエータは、流体圧
作動系を遮断し、遮断部から流体作動機器に至る容積を
可動部材のストロークより変更して作動圧の制御を行う
。

そして可動部材のストロークを生じさせるストローク手
段は、外力手段により物理的な外力を圧力発生手段に付
与し、この圧力発生手段は対応した圧力を圧力指令ピス
トンに作用させてこのピストンを介し可動部材をストロ
ークさせ、上記物理的な外力に応じた所定の作動圧制御
を実行する。

ところで本発明の請求項Ｉのアクチュエータにおいては
、上記ストローク手段による前記可動部材のストローク
制御が不能になった時、前記弁手段の内の、少なくとも
前記圧力源と密閉室との間を遮断する遮断弁を開放する
ようにしであるから、通常の状態に復帰することが可能
になり、所望の通りのフェールセーフが実現できる。

また本発明の請求項２のアクチュエータにおいては、上
記のようにストローク制御が不能になった時、上記遮断
弁の開放の前にドレン弁手段の作動により、前記圧力発
生手段の圧力をドレンする通路を開くから、請求項１の
効果に加えて、通常の制動への復帰が一層円滑になる効
果も得られる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

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だ液
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Ｐ、をアクチュエータ
により制御して得られる管路６へのブレーキ液圧へに応
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。

アクチュエータはシリンダ８を具え、これに可動部材と
しての容積変更ピストン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１０゜１１及び軸受シー
ル１２．１３により塞いで、密封室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ド１６．１
７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１Ｂ、　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は遮断弁２１．２０を順次介してマスターシ
リンダ圧管路４に接続し、密閉室１５は遮断弁２１を介
しマスターシリンダ圧管路４に接続する。更に密閉室１
４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により開かれ、ソレノイド２０
ｂ、　２１ｂの付勢により閉じられる二連式−体型の常
開電磁弁とする。なお、これら遮断弁２０゜２１は共通
な弁本弁２３内に収納し、本発明における弁手段２４を
構成する。

ピストンロッド１６の突端に大径の圧力指令ピストン２
５を固設し、これを端蓋１０に添設したシリンダ２６内
に摺動自在に嵌合して圧力指令ピストンの両側に夫々圧
力室２７及び大気圧室２８を画成する。

圧力室２７には圧力発生手段２９からの圧力Ｐ。（制動
時のマスターシリンダ圧ＰＭよりも低い圧力、例えばＯ
気圧とする）を供給し、この圧力は外力手段３０によっ
て発生させる。これがため圧力発生手段２９を本例では
小径の圧力発生ピストン３１及びシリンダ３２で構成し
、ピストン３１をシリンダ３２内に摺動自在に嵌合して
密閉室３３を画成し、ばね３４でピストン３１を室３３
から遠ざかる方向へ付勢する。

そして、密閉室３３を管路３５により圧力室２７に通じ
る。

次に外力手段３０を説明するに、ピストン３１のロッド
３８の先端部にボールねじ３９を形成し、これにポール
ナツト４０を螺合する。このポールナツト４０は軸受４
６ａ〜４６ｃにより軸線方向へ動かないよう回転自在に
支持し、ポールナツト４０の外周に外歯４０ａを形成す
る。この外歯４０ａには、トルクモータ４１で回転され
るピニオン４２を噛合させる。このトルクモータ４１は
アンチスキッド制御を実施していない時、電圧を印加さ
れないため、室３３内の圧力Ｐ０は通常０気圧となり、
ピストン３１はばね３４の作用により図示の中立位置に
弾支される。トルクモータ４１は遮断弁２０．２１と共
にコントローラ４３により電子制御し、このコントロー
ラ４３には車輪の回転周速ｖ８を検出する車輪速センサ
４４からの信号を入力する。

コントローラ４３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４４の制
御を介しブレーキ液圧Ｐ。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
算すると共に車輪の加減速を演算する等の車輪回転状態
の検出を行う。スリップ率Ｓの演算に当たっては、車輪
速しから車体速ｖｃを周知の方法で求め、Ｓ　＝　（Ｖ
ｃ　　Ｖｗ）　／　Ｖｃにより車輪スリップ率Ｓを演算
する。次いで、このスリップ率Ｓが設定値Ｓ。（通常、
車輪及び路面間の摩擦係数が最大となる理想スリップ率
で、例えば０．１５）に対しいかなるものか、又車輪が
減速中か加速中かに応じ車両が制動ロックに至るか否か
をチエツクする。制動ロックに至らなければ上記のルー
プを繰り返し、ロックに至ると判断したところで遮断弁
２０．２１をＯＮＬ、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。ところで、これら遮断弁
の閉に当たっては、遮断弁２１が閉じた後に遮断弁２０
を閉じることとし、これにより遮断弁２０．２１が閉じ
た瞬時はこれら室内の圧力が同圧であることを保証する
ようになす。

よって、制動ロックに至らない間は遮断弁２０゜２１が
叶Ｆ状態で開いており、又モーター４１がＯＦＦ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２１、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Ｐ。とじて達し、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ｐＨは他方で遮断弁２１を経て
密閉室１５にも至り、この室を密閉室１４内と同じ圧力
に保つ。

この制動中、車輪がロックしそうになって遮断弁２０．
２１のＯＮ（閉）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、先ず前述したと同様にし
て車輪の回転状態を検出する。

次いで、この車輪回転状態から、スリップ率を理想スリ
ップ率近辺に保つにはブレーキ液圧Ｐ。を今のままでに
保つべきか、増圧すべきか、減圧すべきかを判別する。

保圧すべきならモータ４１の電流値を変更しないようセ
ットし、増圧すべきなら増圧量とこれを達成するための
モータ４１の電流値を決定し、減圧すべきなら減圧量と
これを達成するためのモータ４１の電流値を決定する。

そして、このように定めた電流値をモータ４１に出力し
、以上のループを停車まで繰り返す。

そして、車両が停止したら、遮断弁２０．２１をＯＦＦ
　（開）にすると共にモータ４１をＯＦＦとし、アンチ
スキッド制御を終了する。

モータ４１は電流値に応じピニオン４２を介しポールナ
ツト４０を回転する。ポールナツト４０は回転方向に応
じねじ作用によりピストンロンド３８及びピストン３１
を第１図中力行又は右行させる。ピストン３１は右行時
字３３内の液を室２７に向かわせて圧力指令ピストン２
５を容積変更ピストン９と共に第１図中布行させ、左行
時字２７内の液を室３３内に向かわせて圧力指令ピスト
ン２５を容積変更ピストン９と共に第１図中力行させる
。容積変更ピストン９のかかるストローク中、右行時は
密閉室１４内の容積増大によりブレーキ液圧Ｐ８をマス
ターシリンダ液圧ＰＭに関係なく前記の決定減圧量だけ
低下させ、左行時は密閉室１４内の容積減少によりブレ
ーキ液圧ｐｗを前記の決定増圧量だけ増大させ、ブレー
キ液圧Ｐｗをスリップ率が理想スリップ率近辺の値に保
たれるようアンチスキッド制御する。

なお、容積変更ピストン９の上記ストローク中密閉室１
５も容積変化するが、この容積変化をアキュムレータ２
２のストロークにより吸収し得るため、ピストン９の上
記ストロークを妨げられることはない。しかしアキュム
レータ２２は、作動流体が圧縮性のものである場合、不
要であることは言うまでもない。

ここで、容積変更ピストン９をストロークさせるのに必
要な力を考察する。容積変更ピストン９の受圧面積を＾
。、押圧ピストン３１の受圧面積を＾１、圧力指令ピス
トン２５の受圧面積を＾２としく＾、〈＾。

く＾ｔ）　、ピストン３１の押力をＦｏ、ばね３４のば
ね定数をに１、その撓み量をＸＩ、容積変更ピストン９
の押力をＦ、室２７への供給圧をＰｏとすると、力の釣
合式から Ｐ、　＝　Ａ、　・Ｐ、＋に、ｘ。

、’・Ｐｏ　＝（ＦＯｋｌＸ＋）　　　　”’　　（１
）Ｐ　＝　Ａ、Ｐ。

＾２ ＝　−（Ｆｏ−ｋ＋Ｘ＋　）　　　−（２）＾蓄 が得られる。そして、モータ４１の出力とブレーキ液圧
への変化量ΔＰについて考えると、遮断弁２０゜２１の
閉時における密閉室１４．１５の初期値をＰ、ばね１８
．１９のばね定数をに０、その初期撓み量をｘｏ、ピス
トン９の中立位置からの変位置をΔＸとすると、ピスト
ン９へ力Ｆが入力される時、室１４内の圧力はΔＰだけ
変化（低下）するが室１５内はアキュユームレータ２２
の作用により初期値Ｐに保たれ、従って力の釣合式より Ｐ＋Ａｏ（Ｐ−Δｐ）−ｋｏ（ｘｏ＋Δｘ）＝　ＡｏＰ
−ｋｏ（Ｘｏ−ΔＸ）、’、　Ｐ＝Ａ、ΔＰ＋２ｋ・Δ
×　　　　　　　　　・・・　（３）が得られる。（２
）、　（３）式より、モータ４１の出力であるＦｏと、
ブレーキ液圧変化量ΔＰに注目して両式を整理すると、 八２ （Ｆｏ　　　ｋ＋ｘ＋）　　＝　　Ａｏ　　・　ΔＰ＋
２ｋ　・　Δ×＾１ が得られる。この（４）式において、ブレーキ液は非圧
縮性流体と見做すことができるので、Ｘｌ＋　ΔＸは夫
々０としても差し支えなく、従って、モータ４１の要求
出力Ｆ０はブレーキ液圧変化要求量ΔＰのみに比例し、
ブレーキ液圧への高低に関係ない。

このため、ブレーキ液圧ｐｗが高くてもモータ要求出力
Ｆ０は小さくてよく、モータ４１の小型、省力化を達成
し得る。又前述したように、ΔＰがＦｏを八！／＾１だ
け倍力して発生されることから、この点でもモータ４１
の更なる小型化及び省力化を促進することができる。

ところで本例の作動圧制御アクチュエータでは、異常発
生時、コントローラ４３が第４図の制御プログラムを実
行することにより、本発明の狙いとするフェールセーフ
作用を実現する。即ち、第４図では先ずシステムに異常
が発生したか否かをチエツクする。この異常の有無のチ
エツクは、圧力室２７に圧力Ｐ０を供給して容積変更ピ
ストン９をストロークさせる、ストローク手段を構成す
る圧力発生手段２９、外力手段３０、トルクモータ４１
等に異常が発生するとトルクモータ４１の電流値が正常
時に比べて大きく変動することから、例えばトルクモー
タ４１の電流値をコントローラ４３が監視することによ
り行う。ここで異常が検出されなかったらアンチスキッ
ド制御を続行しくまだアンチスキッド制御を開始してい
なければアンチスキッド制御の準備を開始し）、異常が
検出されたら、アンチスキッド制御中か否かの判別を行
う。

ここでアンチスキッド制御中であれば、遮断弁２０、２
１は共に閉じられてマスターシリンダ３および密閉室１
４．１５間が遮断されていることから、アンチスキッド
制御を中止して通常の制動に戻すため、遮断弁２１を開
放する。なお、遮断弁２０．２１より成る本例の弁手段
２４は、少なくとも遮断弁２１を開放すれば、マスター
シリンダ３および密閉室１５間が連通してマスターシリ
ンダ圧ＰＨにより密閉室１５内の圧力が上昇し、これに
よりピストンが左行して密閉室１４の容積を減少させる
ため、遮断弁２０によりマスターシリンダ３および密閉
室１４間が遮断されていてもブレーキ液圧Ｐ、４を増圧
することによる通常の制動が可能である。この代りに遮
断弁２０、２１を共に開放するようにしても良いことは
言うまでもない。この遮断弁２１の開放の後に、図示し
ない表示装置にフェール表示を行う。なおこのフェール
表示はアンチスキッド制御を実行していない場合にも行
う。

これにより所望の通りのフェールセーフが実現でき、又
前記フェール表示により運転者がシステム異常を認識す
ることができる。更に、電気回路の二重系等によりハー
ド的にフェールセーフを実現する場合、遮断弁２１のみ
に二重系等を実施すれば良く、コストダウンを図ること
ができる。

第５図は本発明作動圧制御アクチュエータの他の例を示
す断面図であり、本例では前述した実施例と同様にアン
チスキッド制御を行う構成とするが、構成を以下の如く
異ならせる。即ち、圧力室２７に圧力発生手段２９から
の圧力Ｐ０を導く第１図の管路３５に、ドレン装置５０
へ通じる管路５１を接続し、管路５１に電磁弁５２を介
挿する。この電磁弁５２の開閉はコントローラ４３が電
子制御するものとし、コントローラ４３は第４図の制御
プログラムの代りに第６図の制御プログラムを実行して
、本発明の狙いとするフェールセーフ作用を実現する。

即ち、前記実施例と同様にして異常が検出されたら、ア
ンチスキッド制御中であれば、先ずコントローラ４３に
より電磁弁５２を第６図の遮断位置から連通位置に切換
えて開放し、圧力室２７および密閉室３３内の油をドレ
ン装置５０に逃がして圧力室２７、密閉室３３の圧力を
０気圧にする。これにより右行していたピストン３１は
ばね３４のばね力により中立位置に復帰し、ブレーキ液
圧Ｐ。はアンチスキッド制御開始時と同一圧力値になる
。この状態になった後に、前記実施例と同様に遮断弁２
１を開放して通常の制動を行う。

本例においては、前記実施例の効果に加えて、異常発生
時の通常の制動への復帰が一層円滑になる効果も得られ
る。

（発明の効果） かくして本発明の作動圧制御アクチュエータは上述の如
く、流体圧作動系が遮断されたままになって通常の制動
も不能になるストローク手段のフェイル時には、前記弁
手段によって少なくとも圧力源およびアクチュエータ内
の密閉室間を連通させるから、請求項１の構成によれば
、通常の状態に復帰することが可能になり、所望の通り
のフェールセーフが実現でき、更に請求項２の構成によ
れば、ストローク制御が不能になった時、上記遮断弁の
開放の前にドレン弁手段の作動により、前記圧力発生手
段の圧力をドレンする通路を開くから、請求項１の効果
に加えて通常の状態への復帰が一層円滑になる効果も得
られる。

【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、第３図及び第４図は同例におけるコントローラ
の制御プログラムを示すフローチャート、第５図は本発
明の他の例を示す断面図、第６図は同例におけるコント
ローラの制御プログラムを示すフローチャートである。 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・・・容
積変更ピストン（可動部材）１４、１５・・・密閉室　
　　　２０．２１・・・遮断弁２２・・・アキュムレー
タ　　２４・・・弁手段２５・・・圧力指令ピストン　
２９・・・圧力発生手段３０・・・外力手段　　　　　
４１・・・トルクモータ４３・・・コントローラ　　　
　４４・・・車輪速センサ特許出願人　日産自動車株式
会社

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
   積を可動部材のストロークにより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であって、前記可
   動部材に一体の圧力指令ピストンと、該ピストンにより
   画成された室に圧力を供給する圧力発生手段と、この手
   段に前記圧力が発生するよう物理的な外力を付与する外
   力手段とで構成され前記可動部材のストロークを生じさ
   せるストローク手段と、前記可動部材の両側に画成され
   た密閉室を相互に遮断すると共に前記圧力源から遮断す
   る弁手段とを具える流体圧作動系の作動圧制御アクチュ
   エータにおいて、前記ストローク手段による前記可動部
   材のストローク制御が不能になった時、前記弁手段の内
   の、少なくとも前記圧力源と密閉室との間を遮断する遮
   断弁を開放するようにし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、前記圧力発生手段の圧力をドレ
   ンする通路と該通路を開閉するドレン弁手段とを設け、
   前記ストローク手段による前記可動部材のストローク制
   御が不能になった時、前記遮断弁の開放の前に前記ドレ
   ン弁手段を作動させて前記通路を開くようにしたことを
   特徴とする、流体圧作動系の作動圧制御アクチュエータ
   。