JPH10213099A - ポンプとそのポンプを利用したブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】流体圧の制御部に電磁弁等の流路切り替え部を
必要とせずに流体圧制御が可能なポンプを提供する。 【解決手段】 一対の磁極２、８間に磁性流体１２を満
たし、同磁性流体に前記磁極を介して磁界を与え、か
つ、少なくとも一方の磁極２を移動させることにより、
磁極間に引き寄せられた磁性流体１２を送りだすことが
できることを特徴とする磁性流体を作動油として利用し
たポンプ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，磁性流体を作動流
体とする新しい原理に基づくポンプであり、さらに詳細
には、流体圧の制御部に電磁弁等の流路切り替え部を必
要とせずに流体圧制御が可能なポンプおよびそのポンプ
を利用したブレーキ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般車両や産業機械用動力油圧源として
油圧ポンプが広く利用されており、こうした油圧ポンプ
は、モータ等の外部アクチュエータによりピストンや羽
根車を作動して作動油を汲み上げ、油圧を高くして吐出
する構成が一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なポンプを液圧制御システムに用いた場合、高圧側と低
圧側の通路を電磁弁等により切り替える必要があり、緻
密な液圧制御を行うシステムでは、電磁弁やそれに伴う
配管などシステム全体の構成が複雑となる。また電磁弁
を用いた圧力制御系では、電磁弁切換時に脈動が発生す
る。さらに部品点数も多く、コスト高の原因となるなど
問題点があった。

【０００４】そこで、本発明は、磁性流体を用いた新し
い原理に基づくポンプを提供し、上記のような問題点を
解決せんとするものである。本発明に係わるポンプは、
ポンプを構成する一対の磁極間に磁気回路を形成すると
ともに一対の磁極間に磁性流体を満たし、一方の磁極を
移動させることにより、磁極間に磁性流体を引き寄せさ
らに磁性流体を送りだすことができるようにしたため、
流体圧制御部に電磁弁等の流路切り替え手段が不要とな
り、システム全体が極めて簡略化できるとともに、大幅
のコスト低減を可能とする。また本発明のポンプを利用
したブレーキ装置は、構成が簡単で小型となり、その上
すべらかなブレーキ制御を実行できる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、本発明が採用
した技術解決手段は、一対の磁極間に磁性流体を満た
し、同磁性流体に前記磁極を介して磁界を与え、かつ、
少なくとも一方の磁極を移動させることにより、磁極間
に引き寄せられた磁性流体を送りだすことができること
を特徴とする磁性流体を作動油として利用したポンプで
あり、

【０００６】一対の磁極間に磁性流体１２を満たし、同
磁性流体１２に前記磁極２、８、２２、２３を介して磁
界を与え、かつ、少なくとも一方の磁極２を移動させる
ことにより、磁極２、８、２２、２３間に架橋構造を形
成する磁性粒子および分散媒を輸送することができる磁
性流体を作動油として利用したポンプと、同ポンプの入
力ポートと連通されたリザーバ１５と、同ポンプの出力
ポートと連通されたブレーキ装置内の液圧室５６と、該
液圧室５６の液圧の変化により移動するブレーキピスト
ン５５とを備え、前記磁極にブレーキペダル５０の操作
量あるいは車輪のスリップ状態に応じた磁界を与えると
ともにポンプを駆動し、ポンプからの吐出圧を変え、さ
らに液圧室５６の液圧を変え、これらによってブレーキ
力を制御できるようにしたことを特徴とするブレーキ装
置である。

【０００７】

【実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施形態
を説明すると、図１は本発明に係わる第１実施形態とし
てのポンプの構成図、図２は図１中のＡ−Ａ断面図、図
３は図１の要部拡大図である。図中１はポンプ本体であ
り、この本体１は非磁性体材料で構成され、さらに本体
１内には第１磁極としての回転円筒体２が左右支持軸２
ａ、２ｂを介してベアリング１８により回転自在に軸支
されている。回転円筒体２は磁性体で構成され回転円筒
体２の一方側の支持軸２ｂにはギヤ３が固定されてい
る。ギヤ３はモータ４の出力軸に固定されたピニオン５
と噛み合っており、モータ４の回転により、回転円筒体
２が回転するようになっている。

【０００８】回転円筒体２は図１に示すように本体内に
形成した入力室６と出力室７とを連通する流路内に図示
の如く少し突出した状態で配置され、さらに回転円筒体
２に対抗して第２磁極としての電磁石８が本体１に保持
されている。入力室６には図示せぬリザーバと接続され
ている入力ポート１０が、また出力室７には出力ポート
１１が連通しており、出力ポート１１側に図示せぬアク
チュエータが接続されていて、これらの流路内には分散
媒に磁性粒子を混合した磁性流体１２が充満されてい
る。前記電磁石（第２磁極）８には電源１３が接続さ
れ、第２磁極（電磁石８）に電流を流すと、第１磁極と
の間に図３に示すような磁気回路が閉成される。図中１
４は本体１に固定した端板である。

【０００９】つづいて、上記ポンプの作動を図３を参照
しながら説明する。第２磁極（電磁石）８に電流を流す
と、第２磁極で発生した磁力により第１磁極と第２磁極
との間に磁気回路が閉成され、第１磁極、第２磁極によ
って磁性粒子が引き寄せられる。この状態で、第１磁極
（回転円筒体）２をモータ４等の外部駆動装置により回
転させると、磁性粒子は回転円筒体の回転方向に移動
し、やがて磁界を外れてフリーとなる。即ち、回転円筒
体が回転することにより磁性粒子とともに分散媒も入力
室側から出力室側に輸送され、ポンプ作用をなす。

【００１０】磁性粒子密度が高くなると、回転円筒体２
および磁性粒子に引きずられて分散媒も出力室７側へ送
られることから出力室７の圧力が上昇し、これによって
出力ポート１１に連通しているアクチュエータを作動す
ることができる。また、アクチュエータの減圧は、磁極
２、８間の磁界をゼロにすることにより、入出力室の圧
力差および磁性粒子の分散性により行われる。さらに、
磁界を発生したままで、回転円筒体２を逆回転させるこ
とにより、アクチュエータの減圧を急速に行うこともで
きる。

【００１１】上記ポンプでは、流量は主に回転円筒体２
の回転速度で与えられ、入力室６側と出力室７側の圧力
差は、主に磁極２、８間に働く磁界の強さにより与えら
れる。そのため、回転円筒体２の回転速度と両磁極間に
かける磁界の強さを制御することによりアクチュエータ
側の緻密な圧力制御を実行することができる。即ち、ポ
ンプの吐出流量（または加圧のたちあがり）は、回転円
筒体の回転速度により制御することができ、回転速度が
速い程、流量を大きくすることができる（加圧の立ち上
がりは速くなる）。また、回転円筒体を逆方向に回転す
ると、出力室側の磁性流体を入力室側に還流することが
できる。さらに、第２磁極への通電を止めると出力室側
と入力室側の液圧は第１磁極、第２磁極の間の隙間を介
して同圧となる。

【００１２】つづいて、本発明に係わる第２実施形態を
図４、図５、図６を参照して説明すると、図４は第２実
施形態としてのポンプの構成図、図５は図４中のＢ−Ｂ
断面図、図６は第２実施形態に係わるポンプの作動説明
図である。図中２１はポンプ本体であり、この本体２１
は非磁性体で構成され、さらに本体２１内には第１磁極
としての回転円筒体２２の左右支持軸がベアリングを介
して、また第２磁極としての回転円筒体２３の左右支持
軸がベアリングを介してそれぞれ回転自在に軸支されて
いる。前記各回転円筒体２２、２３は磁性体で構成され
ており、また、各回転円筒体は入力室２６と出力室２７
とを連通する流路内に図示の如く少し突出した状態で配
置されており、また入力室２６はリザーバと、出力室２
７は図示せぬアクチュエータと接続されており、これら
の流路内には第１実施形態と同様に磁性流体１２が充満
されている。

【００１３】各回転円筒体２２、２３はリード線および
スリップリングを介して電磁石８に接続されており、こ
の電磁石によって第１、第２磁極２２、２３間に磁気回
路を閉成することができるようになっている。また、各
回転円筒体２２、２３の一側の支持軸にはギヤ３０、３
１が固定されており、これらのギヤは互いに噛み合って
おり、さらに一方のギヤ３０はモータの出力軸に固定さ
れたギヤ３２と噛み合っており、モータ４の回転によ
り、各回転円筒体２２、２３が互いに逆方向に回転する
構成となっている。図中１４は本体２１に固定した端板
である。

【００１４】つづいて、上記ポンプの作動を図６を参照
しながら説明する。第１磁極（回転円筒体）２２、第２
磁極（回転円筒体）２３間に磁気回路を閉成すると、両
磁極２２、２３間に磁界が発生し、磁気流体内に混入し
ている磁性粒子が磁極２２、２３間に架橋構造を形成し
一種の膜状態を形成する。この状態で、第１磁極（回転
円筒体）２２、第２磁極（回転円筒体）２３をモータ４
により互いに逆方向に回転させると、両磁極間に架橋構
造を形成している磁性粒子は、回転円筒体２２、２３の
回転方向に引きずられ図６左方に送られることになる。

【００１５】ここで、粒子密度が高くなると、第１実施
形態と同様に分散媒は回転円筒体２２、２３および磁性
粒子に引きずられて出力室２７側へ送られることになり
出力室２７圧が上昇し、これによって出力ポート１１に
連通しているアクチュエータを作動することができる。
また、アクチュエータの減圧は、磁極２２、２３間の磁
界をゼロにすることにより、入出力室２６、２７の圧力
差および粒子の分散性により行われる。また、磁界をか
けたままで、回転円筒体２２、２３を逆回転させること
により、アクチュエータの減圧を急速に行うこともでき
る。また、ポンプの吐出流量（または加圧のたちあが
り）は、二つの回転円筒体の回転速度により制御するこ
とができ、回転速度が速い程、流量を大きくすることが
できる（加圧の立ち上がりは速くなる）。電磁石への通
電を止めると出力室側と入力室側の液圧は第１磁極、第
２磁極の間の隙間を介して同圧となる。

【００１６】なお、上記第２実施形態では、第１磁極
（回転円筒体）２２および第２磁極（回転円筒体）２３
をともにモータ４により回転させる構造となっている
が、第１磁極および第２磁極のいづれか一方のみをモー
タで回転させることもできる。この場合、磁極間に結合
した磁性粒子を介して非駆動側の磁極も、駆動側磁極の
回転に引きずられて回転するため、第１実施形態と同様
に磁性粒子が定位置に留まろうとする作用が働かず効率
的に磁性粒子を送ることができる。なお、一方のみの回
転円筒体を回転させる構成の場合には、磁性流体の送り
込み量が第２実施形態のものに比較して減少することに
なるが、構成や重量が第２実施形態のものよりも簡単、
軽量化できるというメリットがある。

【００１７】つづいて、上記ポンプを利用したブレーキ
装置について図７を参照して説明すると、図７は本発明
に係わるブレーキ装置の概念構成図である。図におい
て、５０はブレーキペダル、５１は同ブレーキペダルの
踏力、ストローク量等を検出する操作量検出センサー、
５２は電子制御装置、５３はバッテリー、５４はキャリ
パ、５５はキャリパ内に摺動自在に設けられたブレーキ
ピストン、５６は液圧室、５７は液圧室内の圧力を検出
する圧力検出手段、５８はディスク、５９はブレーキパ
ッド、Ｐは上記第１実施形態に係わるポンプ、４は同ポ
ンプを作動するモータ、６はポンプの入力室、７はポン
プの出力室、８は電磁石、１０はポンプの入力ポート、
１１はポンプの出力ポート、１３は電磁石８の電源、１
４はポンプＰの端板、１５はリザーバである。なお、端
板１４は必要に応じて省略することも可能である。

【００１８】上記装置では、運転者がブレーキペダル５
０を操作すると、その操作量が操作量検出センサー５１
で検出され、さらにその信号が電子制御装置５２に入力
されて、モータ４を駆動し、ポンプＰを作動して液圧室
５６内に流体を吐出し、ブレーキピストン５５を図中左
方に移動してブレーキペダルの操作量に応じたブレーキ
を掛けることができる。また、ブレーキペダル５０を開
放すると、その状態が電子制御装置５２に入力され、モ
ータ４を逆転駆動したり、あるいはポンプ内の磁極間の
磁界をゼロにして、液圧室５６内に流入していた流体を
ポンプＰの入力室６側に戻してブレーキを開放できるよ
うになっている。

【００１９】また、図示せぬスピードセンサ、圧力検出
手段などからの検知信号が公知の電子制御装置に入力さ
れ、電子制御装置はこの入力に基づいて車輪速度、スリ
ップ率、減速度などを演算し、この演算結果により車輪
のスキッド状態を評価しポンプを作動してブレーキ液圧
の減圧、保持、再加圧等の種々の態様を実行する。な
お、第２実施形態に係わるポンプを利用することができ
ることは当然である。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、つぎ
のような優れた効果を得ることができる。（１）本ポン
プを使用することにより、流量制御弁のような複雑で精
密な機械的 可動部を必要とせず、液圧システムそのものの構造を簡
略化、低コスト化できる。 （２）また流路切り替え用の流量制御弁が不要となるた
め、その部分での流体の外部漏れの心配がなくなる。 （３）一対の磁極に発生する磁力を変えるだけで、吐出
圧を簡単に制御することができる。 （４）電磁弁のような開閉制御によって圧力制御を行う
のに比較して、連続的に液を輸送するため脈動の発生が
なく制御が良くなる。 （５）本発明に係わるポンプを利用することで構成が簡
単なブレーキ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる第１実施形態のポンプの構成
図である。

【図２】 図１中のＡ−Ａ断面図である。

【図３】 同ポンプの作動原理説明図である。

【図４】 本発明に係わる第２実施形態のポンプの構成
図である。

【図５】 図４中のＢ−Ｂ断面図である。

【図６】 第２実施形態に係わるポンプの作動説明図で
ある。

【図７】 第１実施形態に係わるポンプを利用したブレ
ーキ装置の構成図である。

【符号の説明】

１ ポンプ本体 ２、２２ 第１磁極（回転円筒体） ３、２３ ギヤ ４ モータ ５ ピニオン ６、２６ 入力室 ７、２７ 出力室 ８ 第２磁極（電磁石） １０ 入力ポート １１ 出力ポート １２ 磁性流体 ３０、３１、３２ ギヤ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の磁極２、８、２２、２３間に磁性
   流体１２を満たし、同磁性流体１２に前記磁極２、８、
   ２２、２３を介して磁界を与え、かつ、少なくとも一方
   の磁極２、２２を移動させることにより、磁極間に引き
   寄せられた磁性流体１２を送りだすことができることを
   特徴とする磁性流体を作動油として利用したポンプ。
2. 【請求項２】 前記磁極は、一方が外部アクチュエータ
   により回転可能な円筒体磁極として形成され、他方が固
   定体磁極として形成されていることを特徴とする請求項
   １に記載のポンプ。
3. 【請求項３】 前記固定体磁極が電磁石であることを特
   徴とする請求項２に記載のポンプ。
4. 【請求項４】 前記磁極は、一方が外部アクチュエータ
   により回転可能な円筒体磁極２２として形成され、他方
   が回転可能なフリーの円筒体磁極２３として構成されて
   いることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
5. 【請求項５】 前記一対の磁極は、夫々外部アクチュエ
   ータにより回転可能に構成されていることを特徴とする
   請求項１に記載のポンプ。
6. 【請求項６】 一対の磁極間に磁性流体１２を満たし、
   同磁性流体１２に前記磁極２、８、２２、２３を介して
   磁界を与え、かつ、少なくとも一方の磁極２を移動させ
   ることにより、磁極２、８、２２、２３間に架橋構造を
   形成する磁性粒子および分散媒を輸送することができる
   磁性流体を作動油として利用したポンプと、同ポンプの
   入力ポートと連通されたリザーバ１５と、同ポンプの出
   力ポートと連通されたブレーキ装置内の液圧室５６と、
   該液圧室５６の液圧の変化により移動するブレーキピス
   トン５５とを備え、前記磁極にブレーキペダル５０の操
   作量あるいは車輪のスリップ状態に応じた磁界を与える
   とともにポンプを駆動し、ポンプからの吐出圧を変え、
   さらに液圧室５６の液圧を変え、これらによってブレー
   キ力を制御できるようにしたことを特徴とするブレーキ
   装置。