JPH04169369A - 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ポール弁を挿置し、通常
はこのボール弁をばね力を受けるプランジ中で押して開
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。

しかしてこの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
前記のばね力を太き（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。

これに対し本願出願人は、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
記圧力源に接続し、更に該密閉室の一方を前記流体作動
機器に接続すると共に他方をアキュムレータに接続し、
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て成る作動圧制御アクチュエータを
提案済みである。このアクチュエータでは流体圧作動系
が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間、先ず弁手段
は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、このストロークによりピスト
ンは上記−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。

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（その小型化を図ることができる。

（発明が解決しようとする課題） 上記作動圧制御アクチュエータにおいては、ピストンの
移動に伴う、流体作動機器に接続されない方の密閉室の
容積変化を補償して効率的に作動圧の制御を行うために
前記密閉室にアキュムレータを接続しているが、作動圧
範囲が広範囲に亘るため１つのアキュムレータで作動圧
範囲全域をカバーするのは難しいという問題があった。

本発明は作動圧範囲の異なる複数のアキュムレータを用
いて流体作動機器の作動圧範囲全域をカバーする特性の
アキュムレータを構成することにより、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、本発明の作動圧制御アクチュエータは
、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
ュエータであって、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
圧力源に接続し、更に該密閉室の一方を前記流体作動機
器に接続すると共に他方をアキュムレータに接続し、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
する弁手段を設けて成る流体圧作動系の作動圧制御アク
チュエータにおいて、前記アキュムレータを作動圧範囲
の異なる複数のアキュムレータをもって構成したことを
特徴とするものである。

（作　用） 本発明によれば、作動圧制御に際し、先ず弁手段はピス
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は上記ピストンをスト
ロークさせて流体作動機器へ連通する一方の密閉室を容
積変化させ、この容積変化に伴い流体作動機器の作動圧
がビストンストロークに応じて制御されることになる。

この時、他方の密閉室も容積変化するが、この密閉室に
は作動圧範囲の異なる複数のアキュムレータが接続され
ているため、例えば作動圧の減圧の場合、先ず最も高圧
側の作動圧範囲のアキュムレータが有効に作動し、以下
順次前記アキュムレータよりも作動圧範囲の低いアキュ
ムレータが有効に作動するから、複数のアキュムレータ
全体として広範囲、つまり流体作動機器の作動圧範囲全
域をカバーする特性のアキュムレータを実現することが
でき、流体機器の作動圧制御を効果的に実施することが
可能になる。

（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１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１により制御して得られる管路６へのブレーキ液圧Ｐ
。に応動じ、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１０．１１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
更にピストンロッド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は夫々通路３３．３４を経て遮断弁３
０゜３１に接続する。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時閉じられる二連式一体型の常開電磁弁で
あり、マスターシリンダ液圧管路４から通路３２．３３
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。このように遮断弁３０．３１を
配置したのは、密閉室１４．１５を夫々これら遮断弁を
介してマスターシリンダ圧管路４に直接接続する配置で
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述した作動圧決定
手段の小型化の効果を確実には奏し得なくなるので、そ
の問題が生じないようにするためである。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
ヘアキュムレータ２１．２２を夫々接続する。

アキュムレータ２１　（２２）には、シリンダ２１ａ（
２２ａ）内にピストン２１ｂ（２２ｂ）を摺動自在に嵌
合すると共に、シリンダ２１ａ　（２２ａ）の両端を油
力バー２１ｃ（２２ｃ）及びガスカバー２１ｄ（２２ｄ
）により塞いで蓄圧室２１ｅ（２２ｅ）及びガス封入室
２１ｆ（２２ｆ）を画成する。油力バー２１ｃ（２２ｃ
）の通路２１ｇ　（２２ｇ）には油ボート２１ｈ（２２
ｈ）を設け、液圧Ｐａを蓄圧室２１ｅ（２２ｅ）に導き
得るようにし、ガスカバー２１ｄ（２２ｄ）の通路２１
ｉ（２２ｉ）にはガスパルプ２１ｊ　（２２ｊ）を封入
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２４ａ〜２４ｃ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２
６を噛合させる。トルクモータ２５は遮断弁３０．３１
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度■。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３０．３１及びトルクモータ２５の制
御を介しブレーキ液圧Ｐｗ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■
。を周知の方法で求め、５＝ＣＶＣ−Ｖ＠）／ＶＣによ
り車輪スリップ率Ｓを演算する０次で、このスリップ率
Ｓが設定値Ｓ０（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から遮断しくこの時アクチュエータ１内に一
定圧が蓄圧される）、この遮断弁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。この遮断弁３０．３１の閉により両密閉室１４．１
５を同圧にしてブレーキ液圧Ｐ１を一定に保持した後、
第３図のアンチスキッド制御ルーチンへ制御を進める。

ところで、車輪スリップが未だ発生しない間は遮断弁３
０．３１がＯＦＦ状態で開いており、又モータ２５がＯ
ＦＦされてピストン９をばね１Ｂ、　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Ｐ。

は一方で遮断弁３０．３１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％、ｌ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Ｐ８は他方で遮断弁３０．３１を経て密閉室１
５にも至り、この室を密閉室１４内と同じ圧力に保つ。

この通常通りの制動に伴いブレーキ液圧Ｐｗが上昇して
ロック液圧を超えると車輪がロック状態に近い状態にな
り制動力が減少するため、ブレーキ液圧Ｐ、１がその状
態の生じる限界に達した時、アンチスキッドコントロー
ラ２７は第２図のアンチスキッド制御を開始する。この
アンチスキッド制御により上記のようにブレーキ液圧Ｐ
、４を一定に保持した場合に、ブレーキ液圧Ｐ１に対す
る制動力の遅れや路面摩擦係数の変動等により車輪が再
びロック状態に向うことがあり、その場合、制動力の回
復のためブレーキ液圧の変更が必要になる。

この場合、遮断弁３０．３１の順次の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が、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Ｏｈ／ｈとなる停車時迄は上記のル
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はねし作用によりピストン９
を第１図中布行させる。かかるピストン９の右行は、遮
断弁３０．３１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Ｐ。をマスター
シリンダ液圧Ｐｗ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、この容積変化を後に詳述する
アキュムレータ２１．２２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く
、ブレーキ液圧Ｐ、をこの時の値に保つ。

モータ２５の逆点時は、ピストン９が第１図中力行され
て密閉室１４を容積減少させ、ブレーキ液圧Ｐｗの上昇
により、Ｐｗ過少時の如く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２１゜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２１．２２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３０．３１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１Ｂ、　１９のばね定数をｋ、ば
ね１Ｂ、　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ＰｏからＰｌへと低下し、密閉
室１５内の圧力がアキュムレータ２１．２２の作用によ
りＰｏに保持されたとすると、ばね１８は初期撓み量Δ
χ。よりΔＸだけ伸長され、ばね１９は初期撓み量ΔＸ
ｏ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 Ｐ、Ａ−ｋ（ΔＸ０＋Δｘ）＋Ｆ ＝Ｐ６Ａ−ｋ（ΔＸ０−ΔＸ） となり、これをＦについて整理すると Ｆ＝（Ｐｏ−Ｐ、）Ａ＋２にΔｘ　　　−−−−（１）
が得られる。ここで密閉室１４の圧力変化量をΔＰとす
れば、 Ｐ＋＝Ｐｏ−ΔＰ　　　　　　　　　−−−−（２）と
なり、（１）、　（２）式より ΔＰ＝（Ｆ−２にΔｘ　）　Ａ　　　　−−−−（３）
となる、この（３）式から明らかなように、ブレーキ液
圧Ｐ。の変化量ΔＰは２にΔＸζＯよりピストン推力Ｆ
を受圧面積Ａで除した値となり、初期圧力値Ｐ０の大き
さに無関係な値となる。従って高μ路等、高いブレーキ
液圧を必要とする場合でもトルクモータ２５の出力とし
て大出力を要することはな（、トルクモータ２５を小型
化することができる。

次にこのアンチスキッド制御の間のアキュムレータ２１
　（低圧用）　、２２　（高圧用）の作用について詳細
に説明する。これらアキュムレータ２１．２２は一般的
なガス封入のフリーピストン型のアキュムレータであり
、アキュムレータ２１を例に取ると、シリンダ２１ａ内
に摺動自在に嵌合されるピストン２１ｂにより作動油と
気体（封入ガス）とが完全にシール及び分離され、ガス
バルブ２１３　より封入ガスとして例えば窒素ガスが封
入圧Ｐ、で封入されている。

このアキュムレータ２１の油ボート２１ｈに導いた油圧
ＰＡが封入圧Ｐｇを超えると作動油が蓄圧室２１ｅに流
入し、ピストン２１ｂが油圧と封入圧とが平衡する位置
に移動（第１図では左行）して蓄圧がなされる。この種
のアキュムレータは封入圧を変更することによって作動
圧を容易に変更することができる。即ち、第４図に示す
ように、横軸にガス圧力、縦軸にガス封入室の容積を取
ると、アキュムレータ特性は封入圧をＰ（１１とした場
合実線で示す特性になり、封入圧をＰ６ｔとした場合点
線で示す特性になる。ここでアキュムレータ全容積■。

中で封入室が有効に容積変化し得る範囲、つまり図示■
。〜■４間がこのアキュムレータ２１の作動範囲になり
、圧力換算すると図示の作動圧範囲■に相当する（アキ
ュムレータ２２の場合、同様に図示の作動圧範囲■に相
当する）。

従ってこれらアキュムレータ２１．２２を併用すること
により、作動圧範囲■、■に亘って、言い換えればアク
チュエータ１の作動圧範囲（例えばＯ〜１５０ｋｇｆ／
ａｍ”）の全域に亘って良好な特性が得られるアキュム
レータを構成することができ、ホイールシリンダ５の液
圧制御を効果的に実施することができる。

なお、前記実施例は、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や、他の流体圧
作動系の作動圧制御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３
０．３１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
ることができる。

（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、作動圧範囲の異なる複数のアキュムレータを用いた
から、複数のアキュムレータ全体として広範囲、つまり
流体作動機器の作動圧範囲全域をカバーする特性のアキ
ュムレータを実現することができ、流体機器の作動圧制
御を効果的に実施することが可能になる。

【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図は同例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図は同例におけるアキュムレータ特性の一例を示す
特性図である。 １・・・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 ２１、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 ３０、３１・・・遮断弁（弁手段） 特許出願人　　日産自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   チュエータであって、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
   記圧力源に接続し、更に該密閉室の一方を前記流体作動
   機器に接続すると共に他方をアキュムレータに接続し、
   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て成る流体圧作動系の作動圧制御ア
   クチュエータにおいて、前記アキュムレータを作動圧範
   囲の異なる複数のアキュムレータをもって構成したこと
   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。