JPH04169370A - 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、特
にブレーキアクチュエータに関するものである。

（従来の技術） この種の流体圧作動系では圧力源からの流体圧をホイー
ルシリンダに導いてこの機器を作動させるが、この系に
おいてホイールシリンダ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
、この遮断部からホイールシリンダ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とができる。

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
御に当たっては、この時空気圧をエヤバルブにより調圧
し、この調圧空気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、例えばアンチスキッド制御実行中は
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
てプランジャをストロークさせ得るよう十分大径のもの
が要求され、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し、小型化しにくい。

本発明の目的は、ホイールシリンダの作動圧の減圧制御
時には作動圧の減圧をし易くするようにし、もって駆動
系の小型化、省力化を図ることのできる作動圧制御アク
チュエータを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 圧力源からの流体圧をホイールシリンダに導いてこのホ
イールシリンダ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、遮断部から前記ホイール
シリンダに至る容積を可動部材のストロークにより変更
して該ホイールシリンダ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、 前記画室を夫々前記圧力源に接続すると共に、該画室の
一方を前記ホイールシリンダに接続し、前記圧力源から
作動系を遮断する弁手段を設けると共に、 該弁手段を遮断して前記作動圧を減圧制御するとき、該
制御開始前の前記ピストンの位置として、前記ホイール
シリンダに接続の第１室側容積と、他方の第２室側容積
との間で、 第１室側容積〈第２室側容積 なる関係が成立する位置に設定したものである。

（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
を介しホイールシリンダに導びいてホイールシリンダを
作動させる。ホイールシリンダ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、遮断部からホイールシリンダに至る容積を可動部
材のストロークにより変更して作動圧の制御を行うが、
この場合、弁手段を遮断してホイールシリンダの作動圧
の減圧制御を行うときには、その制御開始前には、前記
ピストンの位置は、ピストン両側の２室のうちホイール
シリンダに接続の第１室側の容積が他方の第２室側の容
積に比し小さい状態の位置にあって、該位置の状態から
ピストンのストロークによる減圧制御がなされる。

かかるピストン位置でのその両側２室内に流体圧を封じ
込んでの作動圧制御は、制御中のホイールシリンダの作
動圧の減圧をよりし易いものとし得て、減圧制御での作
動圧決定手段によるビストンストロークに要する力は少
なくその小型化、省力化を可能ならしめる。

（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図はブレーキ制御用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１
はアクチュエータの本体、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
ダ液圧へ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（Ｗ／Ｃ）を夫々示す。

アクチュエータは圧力制御用のシリンダ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、圧力制御室１
４　（第１液室）　、１５　（第２液室）を画成する。

シリンダ８は、ホイールシリンダ５と後述の弁手段の途
中に配置され、その内部が上記ピストン９で２室に分割
される。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１
Ｂ、　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。該ばねは、これによりピストン９
を常時中立位置に戻せるようになす。従って、ピストン
移動の状態からピストン９を中立位置（第１液室と第２
液室の容積が等しい状態）に復帰させるための弱いばね
（リターンスプリング）で、アンチスキッド又はトラク
ションコントロールの非制御時にピストンを中立位置へ
と復帰させる。

第１液室１４は遮断弁２０（第１遮断弁）　、　２１　
（第２遮断弁）を介してマスターシリンダ圧管路４に接
続し、第２液室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。更に室１４ヘブレーキ液圧管路
６を、又他方の室１５ヘアキュニームレータ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２０ｂ、　２１ｂの付
勢（ＯＮ）により閉じられる常開電磁弁とする。なお、
これら遮断弁２０．２１は共通な弁本体（ボディ）内に
収納し、本発明における弁手段を構成する。

これは、マスターシリンダ３からホイールシリンダ５に
至る液圧回路の途中に配置されて、基本的には、アンチ
スキッド制御時又はトラクションコントロールの制御時
には閉じられ、非制御時には開かれるよう制御されるも
のであるが、本例では上記の遮断弁２０．２１により構
成するものとする。

図では、これらはマスターシリンダとアクチュエータ本
体の連通を遮断する二連式一体型電磁弁として構成され
、そのボディは図示例ではアクチュエータ本体と別体で
あるが一体的に設けるようにしてもよい。該ボディの後
部には、図に示すように各遮断弁のボディ部が個々に圧
入により取付けられ、又各遮断弁のプランジャ後端には
夫々鉄心を取付ける。

更に、一体型電磁弁のボディには、図示の如く、マスタ
ーシリンダ３と接続される入力ポート２３ａ、アクチュ
エータ本体の各入出力ポート２４ａ〜２４ｄのうちのポ
ート２４ａ　　（第１液室１４側）に接続される出力ポ
ート２３ｂ、及び同じくポート２４ｂ（第２液室１５側
）に接続される出力ポート２３Ｃを形成し、又第１弁室
２５、第２弁室２６及びこれらを連通ずる通路２７を形
成する。

遮断弁２０．２１は、上記ボディ内通路２７と、通路２
８を経て第１液室１４に至る系統に順次挿置し、父上記
通路２７は弁室２６を介し通路２９によりこれを直接他
方の第２液室に接続する。遮断弁２０は、ソレノイド２
０ｂが励磁されていない場合には入力ポート２３ａと第
１弁室２５とを連通させている（開状態）が、その先端
の弁体２０ｃが弁座２０ｄに着座すると、マスターシリ
ンダ３とアクチュエータ本体ｌの連通を遮断する。こう
して、遮断弁２０は、マスターシリンダとアクチュエー
タ本体間の管路の遮断をなす。一方、遮断弁２１側では
、その弁体２１ｃが弁座２１ｄに着座することにより、
出力ポート２３ｂと第２弁室２６とを遮断する。即ち、
遮断弁２１は、アクチュエータ本体のホイールシリンダ
側とアクチュエータ側の２室１４及び１５間の管路を遮
断する。

前記ピストン９のロッド１７の先端部にボールねじ１７
ａを形成し、これにポールナツト３０を螺合する。この
ポールナツト３０は軸受３１ａ〜３１ｃ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３０の
外周に外歯３０ａを形成する。この外歯３０ａには、作
動圧決定手段としての正逆回転可能なトルクモータ３２
で回転されるピニオン３３を噛合させる。

上記ボールねじ、ポールナツト等によりトルクモータの
出力をピストン９の推力に変換するトルク・推力変換機
構を構成し、又この部分でモータの回転を適度に減速し
倍力装置が構成されるが、ピストン９を駆動するトルク
モータは、アンチスキッド又はトラクションコントロー
ルの制御をしていないとき基本的には電圧を印加せず（
モータ０ＦＦ）、かかる状態ではこれによりピストン９
が前記ばね１８．１９に依存して常態の中立位置に戻せ
るようにしである。

トルクモータ３２はその駆動、ＯＦＦを含めて遮断弁２
０．２１と共にコントローラ３４により電子制御し、こ
のコントローラ３４には車輪の回転周速ｖｗを検出する
車輪速センサ３５からの信号、及び例えばトルクモータ
に取付けられてそのモータの回転状態を検出することで
ピストン９の位置を推定するのに用いるエンコーダ３６
からの信号を入力する。

コントローラ３４にはまた、車両の走行状態や運転者の
操作状態（スロットル操作・開度、ブレーキ操作、ステ
アリング操作等）を検知するのに必要な信号を入力する
。

なお、図中３７．３８は圧力制御用のピストン９を中立
位置に復帰させるばね１８．１９のためのストッパー、
３９はピストン９に取付けたシール材を示す。

又、上記構成のアクチュエータは、ブレーキ液圧系の制
御対象チャンネル毎（例えば４チャンネル式なら前後左
右の各輪毎）に設けるものとする。

コントローラ３４は第２図の制御プログラムを実行して
遮断弁、トルクモータを車輪のスリップ状態等に応じて
制御する。即ち、遮断弁２０．２１及びトルクモータ３
２の制御を介しブレーキ液圧Ｐｗを変更し、所定のアン
チスキッド制御及びトラクヨンコントロールを行う。

更に、アンチスキッド制御の際には、それに先立ち第１
液室１４側の容積を小さくするようピストン９の位置を
常態の中立位置から変えるための制御を行う。この場合
、コントローラ３４は、望ましくは、アンチスキッド制
御のときはその開始直前にアクチュエータ内のホイール
シリンダ側容積が最小になるようモータ３２によりピス
トン９を動かす。

また、アンチスキッドの非制御時（上記の移動制御時を
除＜）、及びトラクションコントロール開始時には、ピ
ストン９はこれを中立位置に来るようになす。

第２図において、先ず、制御開始判断のため運転者の操
作状態を検出しくステップ１００）、それに基づきどの
ような状態かをチエツクする（ステップ１０１）。一定
走行状態（定速走行中）ならステップ１００に戻り、制
動時なら該当する時はアンチスキッド制御（ＡＢＳ制御
）を行う。更に、加速走行中と判断したら、車輪の加速
スリップを防止するため該当するときはトラクヨンコン
トロール（ＴＣ３制御）を行う（ステップ１１８以下）
。

コントローラ３４は、車速や車輪速など車両の走行状態
とスロットルやブレーキの操作など操作状態を常に検出
するが、ステップ１０１の判別の結果、上述の一定走行
状態でない場合においてトラクションコントロールを必
要としないと判断したら、先に触れたピストンの事前移
動制御を行う（ステップ１０２）。

該処理は、ここでは、第１液室１４の容積が小になるよ
うトルクモータ３２に指令してピストン９を第１図中シ
リンダ内左端まで左行させるよう動かすことを内容とし
、第３図のプログラムによって実行することとする。又
、第４図は、こうしてピストン９を移動させたときのピ
ストン位置の一例を示している（アンチスキッド制御時
の初期状態）。

なお、上述でトラクションコントロールをしないことの
判断については、例えばブレーキスイッチが入ったとき
であるとか、変速ギヤがトップに入っているときなどに
該当するかどうかによってこれを行うことができる。

第３図に示すサブルーチンにおいては、先ず、ピストン
移動フラグをチエツクしくステップ２００）、該フラグ
がセットされていれば、前回ループ以前において、後述
のステップ２０１．２０２の実行で、既に、ピストン９
が第４図に示す位置に予め移動されている状態と判断し
て本プログラムをそのまま終了する。一方、セットされ
ていなければ、後述のアンチスキッド制御での減圧時の
ホイールシリンダ圧の減圧をし易くするため、前記第１
図の中立位置からピストン９をモータ３２により動かし
て第１液室側容積が小になるようにしくステップ２０１
゜２０２）、それを確認したらピストン移動フラグをセ
ットして（ステップ２０３）、本プログラムを終了する
。ここに、ステップ２０２での判断、従ってピストン９
が第４図示の状態になったか否かはエンコーダ３６から
の信号に基づきピストン位置を推定して行うこととし、
又こうして制御開始前の事前移動が一旦なされたならば
、次回ループ以後はステップ２０１〜２０３をスキップ
して直接次の処理へ進めることとする。

即ち、第２図に戻り、ステップ１０３以下へ処理を進め
る。

今、車両が制動状態に入ると、運転者のブレーキ操作に
よってマスターシリンダに発生した圧力ＰＭは、直列二
連式の電磁弁ボディ内をポート２３ａ、第１弁室２５、
通路２７、第２弁室２６の順に伝達され、ここから一方
はポート２３ｂ、ポート２４ａ、第１液室１４、ポート
２４ｃを経てそのままホイールシリンダ５にブレーキ液
圧Ｐｗとして至り、またもう−方ではポート２３Ｃ、ポ
ート２４ｂ、第２液室１５、ポート２４ｄを経てアキュ
ムレータ２２に至る。この状態のとき、前記第４図の如
くピストン９が移動せしめられていても、上記第１液室
１４と第２液室１５は同じ圧力である。

しかして、ブレーキペダルの踏込みにつれホイールシリ
ンダの圧力が上昇し車輪は次第にスリップを生じて制御
力を発生するが、制動力は車輪のスリップ量が成る値で
ピークを持つため、ホイールシリンダ圧が更に上昇して
ロック液圧を超えてしまうと車輪がロックし制動力が減
少してしまう。

従って、これを回避するため、コントローラは常に車速
と車輪速からスリップを推定し、ホイールシリンダ圧が
これ以上上昇するとロックすると判断したらアンチスキ
ッド制御を開始する。

即ち、ステップ１０３では車輪スリップ率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Ｖｖ
から車体速■。を周知の方法で求め、Ｓ＝（Ｖｃ　−Ｖ
ｖ　）　／　ＶＣ！、：ヨリ車輪スリップ率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（ステップ１．０４　）。制動ロックに至
らなければステップ１００へ戻り、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第１．第２遮断
弁２０．２１をＯＮ　Ｌで閉じると共に（ステップ１０
５〜１０８）、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、第１
遮断弁２０が閉じた後に第２遮断弁２１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、制動時、制動ロックに至らない間は遮断弁２０
．２１がＯＦＦ状態で開いており、又モーター３２によ
ってピストン９を第４図示の位置に保つ。

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、既述のように一方で遮断弁２０．２１
及び容積が小とされた第１液室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は他方で遮断弁２１を経て第
２液室１５にも至り、前記第１液室の容積より大なる容
積のこの室を第１液室１４内と同じ圧力に保つ。

上記第１遮断弁２０の閉成及びそれに続く第２遮断弁２
１の閉成は、このような状態で行われ（即ち、制御開始
直前までは第１液室１４、第２液室１５の２室をマスタ
ーシリンダと連通させた状態から、先ず第１遮断弁２０
でマスターシリンダとの連通を遮断し、かかるマスター
シリンダとの連通の遮断により一定圧を蓄えた状態で次
に第１液室１４と第２液室１５の連通を第２遮断弁２１
で遮断する）、結果、これら２室には互に等しい圧力の
状態で圧力（初期圧力）が封じ込まれ、しかも、この封
じ込めについては、アンチスキッド制御前に第１液室１
４の容積が最小となるように予めピストンを動かした状
態で２室内への圧力の封じ込めが行われることになる。

さて、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
制御ルーチンはステップ１０９以下の如きもので、先ず
前述したと同様にして車輪の回転状態を検出する（ステ
ップ１０９）。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ＰＷ
、即ちホイールシリンダ液圧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（ステップ１
１０）。

保圧すべきならモータ３２の電流値を変更しないようセ
ットしくステップＩｌｌ　）　、増圧すべきなら増圧量
とこれを達成するためのモータ３２の電流値を決定しく
ステップ１１４　、１１５　）　、減圧すべきなら減圧
量とこれを達成するためのモータ３２の電流値を決定す
る（ステップ１１２　、１１３　’）。そして、ステッ
プ１１６　、１１７により、このように定めた電流値を
モータ３２に出力し、以上のループを停車（Ｖｃ＝０）
まで繰り返す。

そして、車両が停止したら、ステップ１４０の復帰処理
を経てステップ１００へ戻ることとし、この場合、第５
図示に示す如（、ピストン移動フラグをクリアしくステ
ップ３００）、遮断弁２０．２１を０ＦＦ（開）にする
と共にモータ３２をＯＦＦとしくステップ３０１．３０
２）　、ピストン９を中立位置へ復帰させ、アンチスキ
ッド制御を終了することとする。

モータ３２は上記ステップ１０９〜１１７から成るルー
プでのステップ１１６の処理において、減増圧時、電流
値に応じピニオン３３を介しポールナツト３０を回転す
る。ポールナツト３０は回転方向に応じねじ作用により
ピストンロッド１７．１６及びピストン９を減圧時には
第４図の初期位置から左行させ、また増圧のためには減
圧位置から右行させる。ピストン９のかかるストローク
中、右行時は第１液室１４内の容積増大によりブレーキ
液圧Ｐｗ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、左行時は第１液室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Ｐｖ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第２液室
１５も容積変化するが、この容積変化をアキュユームレ
ータ２２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
キュユームレータ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、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。

既述したように遮断弁２０．２１を閉じたことて第１液
室１４と第２液室１５はアンチスキッド制御ループ突入
時同じ圧力になり、ホイールシリンダ液圧を保圧すべき
なら、ピストン位置は第４図の位置から変更せず、よっ
て先ずホイールシリンダ圧もかかる圧力に保持されてそ
れ以上の上昇が阻止され、これにより車輪の過度なスリ
ップが抑制される。これにもかかわらず車輪がロックに
向かうようなときは、ホイールシリンダ圧を減圧するた
め、コントローらはピストン９を同図の矢印方向へ動か
すようトルクモータ３２に指令を与え、第１液室１４の
容積を拡大して減圧を実行する（ステップ１１２゜１１
３、　１１６）。このとき、トルクモータの出力と圧力
の変化量は次のようになる。

即ち、かかる減圧時に、モータ３２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のに、遮断弁２
０．２１を閉じた時の第１、第２液室１４゜１５内にお
ける圧力をＰ。（初期圧）、ピストン９の受圧面積をＡ
、ばね１８．１９のばね定数をｋ、ピストンが中立位置
（第１図）にあったときのばね１８、１９のオフセット
値（撓み量）をｘ、ｆｒ、アンナスキッド制御前に前述
のピストン移動制御で上記中立位置から第４図の如くに
ピストン９を移動させた量をＸ、とし、また、アンチス
キッド制御のため第４図の状態からピストン９に図中右
向きに推力Ｆ（）ルクモータの出力）を加えた結果、第
１液室１４の圧力かＰｏからＰｌへと低下しくＰ、＜Ｐ
ｏ）　、第２液室１５の圧力がＰｏからＰｔ（Ｐａ＜Ｐ
ｔ）へと上昇したと仮定する。

このとき、ピストン９の第４図位置からの変位量（右行
員）をＸとすれば、力の釣合いについて次式が成り立つ
。

ＰｌＡ−ｋ（ｘａ　ｔ　ｒ−Ｘｏ＋Ｘ）＋ｆ”Ｐ２Ａ−
ｋ（Ｘｓ　ｔ　Ｐ＋Ｘｏ−Ｘ）・・・（１−１） これをＦについて整理すると、 Ｆ”（Ｐｔ−ＰＩ　）Ａ＋２ｋ（ｘ−ｘｏ　）　　　　
　　　　”’　（１−２）が得られる。

又、第１液室１４と第２液室１５の容積（体積）をＶｌ
＋　Ｖ２とし、ブレーキ液の体積弾性係数に着目して、
容積が上記ＶＩ＋　ｖ、の状態のときからピストン９を
Ｘだけストロークさせた場合の第１液室１４と第２液室
１５の圧力変化量について考えると、これは以下のよう
になる。

先ず、圧力による流体の体積の変化を表すのに用いる体
積弾性係数は、これをＢ。とすれば、その定義式から、 で与えられる。

ここに、■は容積、ＩＰは圧力の変化量、ＡＶは容積の
変化量である。

上記定義式から、ＡＰは、 ＡＰ　＝Ｂ、Ａ　Ｖ／Ｖ　　　　　　　　−（２−１）
であり、これを上記ピストンのストロークに適用すると
、ＡＶ＝Ａｘであるから、 Ａ　Ｐ　＝　ＢｏＡｘ／Ｖ　　　　　　　　　　　　−
（２−２）となる。

ここで、室１４；　１５には同じ作動液（ブレーキ液）
が入っており、かつ上述の如くその容積はＶｌ＋　ｖ！
であるので、夫々容積ＶＩ＋　ｖ２の状態からの体積弾
性係数を考えた場合の圧力変化量は、 ΔＰ１＝ＢｏＡｘ／Ｖ＋　　　　　　　　　　　−・１
２−３）Ａ　Ｐ２＝ＢＯＡＸ／Ｖ２　　　　　　　　　
　−（２−４）となる。

従って、これら両式と、圧力が封じ込められた時点での
画室１４．１５の初期圧Ｐ０とを用いて、第１液室１４
、第２液室１５の圧力は、次式で示されるものとなる。

Ｐ　１・Ｐ　６−　Ｉ　Ｐ　１＝Ｐ　ｏ−ＢｏＡＸ／Ｖ
＋　　　　　　　＋＋＋　（３−１）Ｐｚ＝Ｐｏ−ＡＰ
ｚ＝Ｐｏ−ＢｏＡｘ／Ｖｚ　　　　　　　”’（３−２
）又、ＰｔとＰｌとの差は、これらから、Ｐｔ−Ｐ＋□
ＡＰｚ＋ＪＰ＋・（１／Ｖ＋＋ＩＶｚ）ＢｏＡｘ　　−
（３−３）となる。

そして、上記と前記（１−２）式から、Ｆ＝　　（（１
／Ｖ＋＋ｌ／Ｖｚ）ＢｏＡ２＋２ｋｌ　　ｘ−２ｋＸｏ
　　　”−（４）となり、ピストン９の変位量Ｘは、 となる。ここで、２ｋｘ、は、ピストン９を予め第４図
の如＜Ｖｌ＜Ｖ２の関係となるよう図中力に移動するた
めに必要なモータカに担当するものである。

よって、（３−１）、（３−２）、（５）式から、ピス
トン９をＸだけ変位させるのにピストン９に加えた力Ｆ
と圧力の関係式は、次のようになる。

以上により、前記（４）式、並びに上記（６）、（７）
式等から、次のことがいえる。

先ず、第１液室１４、第２液室１５の圧力を変化させる
ために必要なトルクモータの出力は圧力の変化分だけで
よい。即ち、Ｐ＋またはＰｔの絶対値（初期圧）が高か
ろうと低かろうと同じ力であれば、同じ圧力の変化量が
得られる。これは、高μ路などホイールシリンダ圧が高
圧のときに有効である。

又、第１液室１４の容積■１と第２液室１５の容積■。

によってＰＩ、　Ｐｔの圧力の変化量が変わり〔（６）
式において、その右辺第２項の分母中、Ｖ＋／Ｖｔｙ　
Ｖｌが小なる値をとるほど、該第２項の値（即ち変化量
ＡＰＩ）は大となり、これをＰｏから減じた値であるＰ
、はより低下する。なお、（７）式において、同様にそ
の右辺第２項の分母中、Ｖ２／Ｖ、、　Ｖ、が大なる値
をとると、それに応じ該第２項の値（即ち変化量ａＰ、
）は小なる値を呈し、Ｐ２はそれに対応する量をもって
上昇する〕、本発明に従い、アンチスキッド制御の前に
第１液室側の容積を小さくする（Ｖ＋　＜　Ｖｔ、即ち
Ｖ＋／Ｖｚ＜１．）と、ピストン９が中立位置にある状
態（■１＝ｖ２、即ちＶ＋／Ｖｚ−Ｖｚ／Ｖ＋　＝　１
）からの減圧の場合と比べて、Ｐｌの圧力が変化（減圧
）し易い。

それ故、モータ出力が少なくて済み、中立位置からの減
圧のときよりも一層僅かな力で所望の減圧を行え、モー
タの小型化、省力化が可能である。

上述の如くアンチスキッド制御前に第１液室の容積を小
さくすれば、減圧時、ピストン中立位置からの場合に比
し、ホイールシリンダ圧を減圧し易くなる等のことにつ
いて、下記のモデル、及び具体的なシリンダ諸元を使用
して更に説明すると、次のようになる。

第６図は、圧力制御用のシリンダ、ピストン等の部分を
モデル化して示したもので（モデル上、アキュムレータ
（Ａｃｃｍ）等は省略する）、図中実線のハツチングを
施したピストン位置が中立位置を示し、又破線のハツチ
ングを施したピストン位置を前述のピストン事前移動位
置とする。

上記モデルにおいて、力の釣合いは、ピストンの事前移
動をしない場合、即ち中立位置からの減圧制御のときは
、次のようになる。

ｋ（Ｘｏ＋＋＋Ｘ）＋Ｐ２Ａ”ＰＩＡ＋ｋ（Ｘ−ｔ＋−
Ｘ）＋ＦＷ。

、’、　Ｆｆｆｉ”（Ｐｚ−Ｐ＋）Ａ＋２ｋＸ　　　　
　　　　−（８）一方、事前移動を行った場合は、前記
（１−１）。

（１−２）式に示したと同様、次の通りである。

ｋ（ｘ、　ｔ　ｒ＋Ｘ−Ｘｏ　）＋Ｐ２Ａ”Ｐ＋Ａ＋ｋ
（Ｘｏ　ｒ　ｒ−Ｘ＋Ｘｏ　）＋Ｆ。

、°、　Ｆ、＝（Ｐｚ−Ｐ＋）Ａ＋２ｋ（ｘ−ｘｏ）　
　　　　　・・−（９）更に、ブレーキ液（油）の体積
弾性係数を考えた場合の圧力変化については、前記（３
−１）〜（３−３）式に示した通りである。

さて、ここで、中立位置からの減圧の場合と対比しつつ
、第７図に示すようなシリンダ諸元の下で、ホイールシ
リンダ（Ｗ／Ｃ）側圧力（第１液室圧カ）に関し、１０
０　ｋｇｆ／ｃｍ”の減圧を可能にする時のモータ出力
について比較してみる。

同図において、シリンダ諸元は以下の通りとする。

ピストン受圧面積Ａ：２ｃｍ” ブレーキ液の体積弾性係数Ｂ、　：１６４００中立位置
の場合（第７図（Ａ））の第１液室容積■１：３ｃｃ 同第２液室容積Ｖ、：３ｃｃ ピストン事前移動時（第７図（Ｂ））の第１液室容積Ｖ
、：１ｃｃ 同第２液室容積Ｖ、：５ｃｃ ピストン事前移動量ｘｇ：１ｃｍ 第７図（Ａ）の中立位置からの減圧のとき、Ｆ。

は次のようなものとなる。先ず、前記（３−３）式から
−Ｐ！−ＰＩ＝ＡＰ、＋ｌＰ、であり、又開式からが得
られる。よって、これらを用いて、前記（８）式を変形
すると、次式が導かれる。

・・・　（８ａ） ここで、中立位置からのケースでは、圧力変化量は等し
くてこれをＩＰとおけば、ＡＰ＋”−ＡＰ２＝ＩＰであ
り、又Ｖ、、　Ｖ、は等しくてこれをｖｏとおけばＶ　
＋　””　Ｖｚ　＝　Ｖｏである。これらを上記（８ａ
）式に代入して整理すれば、 ■、。

が得られる。

上記（８ｂ）式は、先にも触れたように、要求される圧
力変化量（上式ではＡＰ）で力、従ってモータ出力が決
まることを意味しており、封じ込め時の圧力値に影響さ
れない。即ち、本ブレーキアクチュエータは、基本的に
、ブレーキ液圧の制御（今の場合は減圧制御）にあたり
、ピストンをストロークさせるのに必要な力は、ブレー
キ液圧Ｐ、の高低に関係なく、従って、ブレーキ液圧Ｐ
、が高くても、これによってピストンのストロークに要
する力が大きくなるようなこともなく、モータの小型化
、省力化を達成することができるものなのである。

ホイールシリンダ側第１液室圧力の減圧量を１００［ｋ
ｇｆ／ｃｍ２）　（＝ＡＰ＝、ｊ　Ｐ、＝Ａ　Ｐ、）と
して、前述のｖｏ（’Ｖ＋・Ｖｔ）・３　［ｃｃｌ等の
シリンダ諸元の値を（８ａ）式に代入して得たものが、
次式である。

Ｆ、　＝　０．０１８３に＋４００　　　　　　　　・
・・（ｌＯ）次に、上述の中立位置からの減圧に対し、
第７図（Ｂ）に示すように、Ｖ、＝　Ｉｃｅ、　Ｖ２＝
５ＣＣ，Ｘ０＝１　ｃｎ＋となるよう事前移動させての
位置（Ｖｌ＜Ｖ２）からの減圧の場合は、以下のように
なる。

先ず、前記（３−３）式のＰ２−ＰＩ”（１／Ｖｌ＋１
．／Ｖ２）ＢＯＡＸを用いて、前記（９）式を変形する
と、これは、Ｆ、　＝（１／Ｖ、＋Ｉ／Ｖ２）’Ｂｔ＋
Ａ２ｘ　＋２ｋ（ｘ−ｘｏ）　　　−（９ａ）（前記（
２−３）式参照）を代入して整理すると、更に次のよう
に変形することができる。

前記（８ｂ）式と上記（９ｂ）式を比較すると明らかな
ように、ホイールシリンダ側第１液室圧力の減圧量とし
て同一の減圧量を得ようとするとき、即ち、（８ｂ）式
のＡＰと（９ｂ）式のＡＰ、とを同一とした条件の下で
は、（１＋ＶＩ／Ｖ２）＜２．　Ｖｌ＜Ｖｏであること
から、第７図（Ｂ）の如くピストンを事前移動させた場
合の方が、前記同図（Ａ）の中立位置からの場合に比べ
、更に、Ｆ４が小さくて済むことがこれによっても分か
る。即ち、少ないモータ出力で同じ圧力変化（減圧）が
得られるということであり、これを同じ力の場合に着目
していいかえれば、先に触れたように、ホイールシリン
ダ側第１液室圧力は、同じ力でも、第７図（Ｂ）のよう
に事前移動させた場合の方がより低下するということで
もある。

さて、ホイールシリンダ側第１液室圧力の減圧量ＡＰ１
を前述と同様の１００　［ｋｇｆ／ｃｍ”）とし、更に
第７図（Ｂ）テノシリンダ諸元、即ちｖｒ　”　１［ｃ
ｃｌ　＋Ｖ２＝　５　［ｃｃｌ、　ｘａ＝　Ｉ　［ｃｍ
ｌ等を前記（９ｂ）式に代入すると、 Ｆ、　＝　−１，９９３９に＋２４０　　　　　　−・
・（１１）となる。

上記（ＩＩ）式は、１００　ｋｇｆ／ｃｍ”の減圧をす
る時のばね反力を考えたモータ出力相当値であるので、
モータ出力の絶対量は、該（１１）式によるものと、ピ
ストンを所定位置まで動かすのに必要な力である次式に
示すものの大きな方となる。

ＦｆｆｉＢ：２ｋＸ０＝２ｋ・・・（ｌｚ（°、°ｘｏ
＝ｌ［ｃｍｌ） 第８図は、上述した（１０）〜（＋２）式をグラフ化し
て示したものである。

従って、これから、モータ出力の要求値は、図の（イ）
及び（ロ）の如くの実線折線で示すような値のものとな
り、前記（ｌＯ）式による特性（ハ）との比較でいうと
、この例の場合であれば、ばね定数２０１．８　ｋｇｆ
／ｃｍまでならモータを更に小型化できることになるの
である。

第９図には、前記モデルでの圧力制御のシュミレーショ
ン結果が示されている。シュミレーションの条件は、各
液室の容積値としては、ピストン中立位置の場合（同図
（Ａ））Ｌ　：　３．００ Ｖ、　＋　３．００ ピストン事前移動の場合（同図（Ｂ））Ｖ、　：　１．
００ Ｖ２　：　５．００ の各値を仮定し、又、いずれの場合も、Ｐ、、　ｐ２の
初期値は同じ値（５０，０）に設定し、かつ、ストロー
クさせるための力は等しいものとした。

上記結果によれば、第１液室側の容積を小さくした場合
には、ピストン中立位置のときに比べてＰ、の圧力を減
圧させ易いことが示されていて、より詳しくは、第９図
（Ａ）の場合は、ＰｌＩ　Ｐ２は等しい変化幅をもって
夫々変化しているのに対し、同図（Ｂ）の場合は、Ｐｌ
の減圧幅は同図（Ａ）のときのそれよりも犬で、従って
Ｐｌは大きく減圧されており、他方、この場合のＰ２の
上昇幅は小である。

具体的には、Ｐ、の減圧は、はぼ１２．５１５０　Ｘ１
００［Ｘ］　（７）割合であり、Ｐ２ノ上昇は、はぼ２
．５１５０　Ｘ　ｔｏ。

［Ｘ］の割合である。又、この場合に、ストロークＸは
同図（Ａ）のもの（ただし、スケール縮尺は同図（Ｂ）
に対し各）に比べ小さいものとなっている。

以上から、減圧し易いことがシュミレーション結果から
も確認され、従って同じ減圧幅なら少ない力で済むこと
もまた、この結果からもいえるのである。

次に本アクチュエータは、トラクションコントロールを
も行えるものでもあるので、以下これについて説明する
。

第２図において、既述のように運転状態を常に検知して
、車両が加速状態であり、かつ車輪が必要以上にスリッ
プしていると判断したらトラクヨンコントロールを行う
。なお、この場合、前述のピストン移動フラグを監視し
、もしそれがセットされているようなときは（例えば、
前記第３図のステップ２０１〜２０３で一旦ピストン９
が第４図の位置へ移動せしめらられたものの、アンチス
キッド制御実行までには至らずに車両が加速状態へ転じ
たようなとき）、そこでフラグクリア、モータＯＦＦを
行うものとする。このようにすれば、ピストン事前移動
位置からトラクションコントロールが行われるといった
事態を回避できる。さて、ステップｌ旧で加速走行中と
判別する場合は、車輪の加速スリップ（ホイールスピン
）を検出してこれが過大か否かをチエツクする（ステッ
プ１１８゜１１９）。過大になる時、第２遮断弁２１を
閉じた後（ステップ１２０　、１２１　）、ホイールス
ピンを防止するトラクションコントロールを開始する。

ここで、トラクヨンコントロールの場合は、アンチスキ
ッド制御のときと異なり、弁手段の遮断については、第
２遮断弁２１のみを閉じてマスターシリンダとホイール
シリンダの連通を遮断することとする。

このトラクションコントロールはステップ１２２以下の
如きもので、先ず車輪の加速スリップを検出しくステッ
プ１２２　）　、これを基にトラクションコントロール
を解除すべきか否かを判別する（ステップ１２３）。解
除すべきなら、ステップ１００に戻ることとし、この場
合、遮断弁２１をＯＦＦ　（開）にすると共に、モータ
３２のＯＦＦにより容積変更ピストン９を中立位置に戻
すこととする。トラクションコントロールすべきなら、
加速スリップが駆動力の最大となる値に対し適量か、過
小か、過大かを判別する（ステップ１２４）。適量なら
ブレーキ液圧Ｐｖを現在値に維持するようモータ３２の
電流値を現在値に保つ決定をなしくステップ１２９゜１
３０　）　、加速スリップ過小ならこれを解消するため
のブレーキ液圧Ｐｖの減圧量を決定してこれに対応する
モータ３２の電流値を決定しくステップ１２７　、１２
８　）　、加速スリップ過大ならこれを解消するための
ブレーキ液圧Ｐｗの増圧量を決定してこれに対応するモ
ータ３２の電流値を決定する（ステップ１２５　、１２
６　）。そして以上のように決定した電流値をモータ３
２へ出力する（ステップ１３１　）。

この際、加速スリップ過大ならモータ３２によりピスト
ン９を第１図中、中立位置から左行させる。

これにより、第１液室１４の容積減少によって、ピスト
ン９はブレーキ液圧Ｐｖを増大し、自動ブレーキ力の増
大により車輪のスリップ過大状態を解消することができ
る。加速スリップ過小ならブレーキ液圧Ｐｗを低下させ
、スリップ過小状態を解消することができる。かかるサ
イクルの繰り返しにより車輪は適正な加速スリップ量と
なるよう自動的に制動され、車輪駆動力を最大に保つよ
うなトラクションコントロールが遂行される。

以上のようなブレーキ液圧Ｐ、の制御により、トラクヨ
ンコントロールのように運転者のブレーキ操作がない場
合（Ｐａ　”　０　）においてもブレーキ液圧、即ちホ
イールシリンダ圧を発生させることができる。ホイール
シリンダの圧力制御用にシリンダ８と本実施例のように
モータで駆動させるピストン９と遮断弁２０．２１を用
いてアンチスキッド制御とトラクヨンコントロールが１
つのアクチュエータで行え、ブレーキ液圧の初期値から
の両方向（減圧方向、増圧方向）への強制的な制御が可
能な該アクチュエータは、アンチスキッド制御時は、前
述のピストン事前移動を行った状態で第１及び第２の遮
断弁２０．２１をともに閉じて２室１４゜１５に圧力を
封じ込めた後にピストン９を駆動して圧力制御を行い、
他方、トラクシンコントロール時には、ピストン中立位
置の状態からマスターシリンダ３とホイールシリンダ５
との連通を遮断する第２遮断弁２１だけを閉じた後にピ
ストン９で圧力を発生させるようにして、少ないモータ
出力でトラクヨンコントロールでの所要の圧力変化を得
るようにすることもできる。

これは、簡単には、以下のようにして説明することがで
きる。

即ち、トラクションコントロール時、ホイールシリンダ
圧が前記ステップ１２５で決定の圧力（増圧）になるよ
うピストン９を第１図中ピストン中立位置から変位量Ｘ
で左行させる場合、そのとき第２液室１５はマスターシ
リンダのドレンとつながっているので、常に圧力は零に
なっていることになる。

従って、上述のようにマスターシリンダとホイールシリ
ンダ間のみを第２遮断弁２１で遮断した時のモータ出力
と圧力変化量の関係を考えると、次の通りになる。

釣合い状態では、 Ｆ＝　Ｐ、Ａ　＋　２ｋｘ＝（Ｐ、　＋　ＩＰ　）Ａ　
＋　２ｋＡｘ　　−１１３）入すれば、 となる。

一方、両遮断弁２０．２１を閉じて中立位置からピスト
ン９を左行させる場合には、前述の（８ｂ）式につから
、これと前記（１４）式を比較すると明らかなように、
Ｐ０＝０の場合には、マスターシリンダとホイールシリ
ンダ間の第２遮断弁２１だけを遮断する方が、ＡＡＰ分
だけよりモータ出力が少なくて済むことが分かる。

従って、トラクションコントロールをも行う場合におい
て、上述のようなアンチスキッド制御の際のピストン事
前移動制御と、トラクションコントロールの際の弁手段
の選択的な遮断制御との組み合わせは、トルクモータの
一層の小型化、省力化に役立つものである。

なお、本実施例では、ピストンをストロークさせるのに
トルクモータを用いたが、これは必ずしもトルクモータ
でなくても同様の作用効果は達成することができ、例え
ば電磁ソレノイドでピストンロッドを介してピストンを
ストロークさせるよう構成してもよい。

又、アンチスキッド制御だけの場合に本発明を適用でき
ることは勿論である。

又、両遮断弁２０．２１の遮断時の制御としては、制動
時の該当車輪ロック防止のアンチスキッド制御として説
明したが、例えば左右輪間のブレーキ液圧に差を生じさ
せて回頭性向上等の車両挙動制御を行う場合にも実施す
ることができる。

即ち、その減圧側の車輪のアクチュエータに対し、ピス
トン事前移動制御を適用することができる。更に、片側
減圧、片側増圧で左右の液圧差を生じさせる態様のとき
は、その増圧側のアクチュエータに対し、前記トラクシ
ョンコントロールでの弁手段の選択的な遮断制御技術を
導入してもよい。

（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
定手段によりストロークされるピストンの両側に画成さ
れた第１室、第２室を圧力源に接続し、一方の第１室を
ホイールシリンダに接続し、かつ圧力源から遮断する弁
手段を設けると共に、弁手段を遮断してホイールシリン
ダの作動圧を減圧制御するときには、その制御開始前の
ピストン位置を、第１室側容積〈第２室側容積の関係が
成立する位置に設定したものであるから、ホイールシリ
ンダの作動圧の減圧制御時には該作動圧を減圧し易くす
ることができ、作動圧決定手段によるビストンストロー
クに要する力を少なくしてモー夕等の該作動圧決定手段
の小型化、省力化が図れ、たとえ高μ路などのようにホ
イールシリンダ圧が高圧になる場合での制御のときでも
、僅かな力で減圧を行うことができる。

【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図は同側におけるコントローラの制御プログラムの
一例を示すフローチャート、 第３図は同プログラムでのピストン事前移動制御のサブ
ルーチンの一例を示すプログラムフローチャート、 第４図は同サブルーチンプログラムでのアンチスキッド
制御開始時におけるピストン移動状態の一例を示す図、 第５図は第２図のプログラムでの復帰処理制御の一例を
示すプログラムフローチャート、第６図は本発明の説明
に供するシリンダ、ピストン部分をモデル化して示す図
、 第７図はシリンダ諸元の説明図、 第８図はシリンダ諸元を適用して導出された関係式をグ
ラフ化して示す図、 第９図は圧力変化の説明に供するシュミレーション結果
の一例を示す図である。 ■・・・アクチュエータ本体 ２・・・ブレーキペダル ３・・・マスターシリンダ ５・・・ホイールシリンダ ９・・・ピストン １４．１．５・・・第１、第２液室 ２０、２１・・・遮断弁 ２２・・・アキュユームレータ ３２・・・トルクモータ ３４・・・コントローラ ３５・・・車輪速センサ ３６・・・エンコーダ ＠３図 −らへ３− 第６図 ｗ／ｃ４＃Ｉ　　　　　Ａｃｃｍ４４ 第７図 （Ａ） （Ｂ） ｔｐ 第８図 第９ （Ａ） ビストシ中立、イ装置ｓ４ｋ 〔°夕°す ＦＩ＋開 （Ｂ） ビス１ソ＃ｆｎした４府 Ｃに）−Ｊ） χ ’Ｗ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧力源からの流体圧をホイールシリンダに導いてこ
   のホイールシリンダ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、遮断部から前記ホイ
   ールシリンダに至る容積を可動部材のストロークにより
   変更して該ホイールシリンダ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、 前記両室を夫々前記圧力源に接続すると共に、該両室の
   一方を前記ホイールシリンダに接続し、前記圧力源から
   作動系を遮断する弁手段を設けると共に、 該弁手段を遮断して前記作動圧を減圧制御するとき、該
   制御開始前の前記ピストンの位置として、前記ホイール
   シリンダに接続の第１室側容積と、他方の第２室側容積
   との間で、第１室側容積＜第２室側容積なる関係が成立
   する位置に設定する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。