JPH10511157A - 超音波液圧ブースタポンプおよびブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 超音波液圧ブースタポンプ（１０、１５０）は端キャップ（１８）により一端（１３）が閉鎖されたキャビティ（１４）を構成する支持板ハウジング（１１）を備えている。端キャップ（１８）は入口ポート（２０）を有し、支持板ハウジング（１１）は出口ポート（１６）を有している。端キャップ（１８）と、キャビティ内に位置決めされたスペーサ部材（３５）との間には、複数の開口部（３３）を有するダイアフラム（３０）が設けられている。スペーサ部材（３５）内に配置されたリングハウジング（４０）内には、複数の環状圧電リングまたはディスク（６０）が位置決めされている。貫通開口部（５２）を有するプラグ部材（５０）がリングハウジング（４０）の中央貫通開口部（４４）を通って延びており、このプラグ部材（５０）はダイアフラム（３０）の中実の中央部分（３４）に極めて隣接して配置された弁座（５８）を有しており、端キャップ（１８）はダイアフラム（３０）の反対側に極めて隣接して配置された弁座（２２）を有している。圧電リング（６０）に付加された交流電圧により圧電リング（６０）の励起およびダイアフラムの共振を引起して、液圧流体を入口ポートから圧送して出口ポートから出す。超音波液圧ブースタポンプ（１５０）は液圧フルーキ装置（１００）において増大すなわちブースト圧力を与える。

Description

【発明の詳細な説明】 超音波液圧ブースタポンプおよびブレーキ装置 本発明は一般に超音波ポンプに関し、詳細には、車両のブレーキ装置に利用し 得る超音波液圧ブースタポンプに関する。 或る車両ブレーキ装置は車両ブレーキに伝達される増大液圧を与えるために液 圧ブースタを使用していた。代表的には、一般にブースト室を持つマスターシリ ンダを備えるのがよい液圧ブースタにブースト圧力を伝達するために、ポンプお よび関連アキュムレータのような流体圧力源が車両ブレーキ装置に設けられてい る。このような液圧増圧式装置は代表的には、ポンプを作動すると、即座の高圧 を与えるべくポンプ、アキュムレータを含む多くの部品を必要とし、これらの部 品のすべてにより、装置はいくらか複雑且つ高価になる。必要に応じてわずかな 構成要素および部品（これらは容易且つ安価に製造され、非常に信頼できる）を 必要とする簡単な液圧増圧式ブレーキ装置を提供することが非常に望ましい。ま た、液圧増圧式装置の構成要素および／または部品はできるだけ小さいことが非 常に望ましく、大きさの減少は車両のフード下の実装空間の節約だけではなく、 車両の重量低下にも寄与する。また、ブースト圧力発生機構がアンチロックブレ ーキ装置に代表的に存在するモジュレータおよびポンプの機能を行うように液圧 増圧式装置がアンチロックブレーキ装置と適合できることが非常に望ましい。 本発明は、第１および第２ハウジング端部を有し、且つキャビティを構成して いるハウジングを備え、第１ハウジング端部は第１ポートを有し、第２ハウジン グ端部は第２ポートを有しており、キャビティ内には、リングリテーナ手段およ びダイアフラムが位置決めされており、ダイアフラムは複数の開口部を有してお り、リングリテーナには、ダイアフラムと第２ハウジング端部との間でキャビテ ィに複数の圧電リングが位置決めされており、第２端部ポート部材手段が第２ハ ウジング端部とダイアフラムとの間でリングおよびリングリテーナの中へ延びて おり、第２ハウジング端部は、上記圧電リングの励起により上記ダイアフラムの 共振を行ってキャビティ内に位置した流体をポート間に伝達するように第２ポー トと連通している貫通開口部を有していることを特徴とする超音波ポンプを提供 することにより上記に対する解決を行う。 実施例を示す図面を参照して本発明を実施する一方法を以下に詳細に説明する 。 第１図は本発明の超音波液圧ブースタポンプの断面図である。 第２図は第１図の線２−２に沿った断面図である。 第３図は本発明の超音波ポンプおよびブースタ弁を利用した車両ブレーキ装置 の概略図である。 第４図は第３図のブレーキ装置に示される超音波ポンプおよびブースタ弁の断 面図である。 第１図を参照すると、超音波ブースタポンプが参照数字１０で示されている。 ポンプ１０は支持板ハウジング１１を有しており、この支持板ハウジング１１は 概ね環状に成形されており、端部１３に端開口部１２を構成している。端開口部 １２は出口ポート１６と連通するキャビティ１４と連通している。環状端キャッ プ１８が端部１３とねじ係合されてキャビティ１４を閉じている。端キャップ１ ８は弁座２２と連通している入口ポート２０および入口通路２１を有している。 キャビティ１４には、鋼合金ダイフラム部材３０がスペーサ部材３５と端キャッ プ１８との間に位置決めされている。鋼合金ダイフラム部材３０は複数の貫通開 口部３３（第１図および第２図参照）と、中実の中央部分３４とを有している。 ダイフラム３０はマラギン鋼のような高強度、高疲れ鋼で作られている。キャビ ティ１４およびスペーサ部材３５内には、概ねハット形のリングハウジングまた はリングリテーナ４０が位置決めされている。ハット形のリングハウジング４０ は支持板ハウジング１１とスペーサ部材３５との間に閉じ込められた外部ラジア ルフランジ４２を有している。リングハウジング４０はプラグ部材５０が通って いる中央貫通開口部４４を有している。プラグ部材５０は貫通開口部５２を有し ており、この貫通開口部５２はダイフラム３０の中実中央部分３４の一方の側に 極めて隣接して配置された弁座５８と連通している。中実中央部分３４の反対側 に極めて隣接して弁座２２が位置決めされている。リングハウジング４０内に複 数の環状圧電ディスクまたはリング６０が位置決めされている。圧電リングまた はディスク６０は図示しない電子制御ユニットすなわち「ＥＣＵ」のような電子 制御機構と接続されている。 ポンプ１０は液圧系統においてブースト圧および液圧流体の流れを与えるよう になっている。静条件下で、ポンプ１０はいずれかの方向の流体の流通を許容す るが、電子制御装置（「ＥＣＵ」）により適当な振動電力信号が供給されると、 出口圧力が入口圧力以上に増大する。ポンプの作動は、圧電ディスク６０の対称 移動により運動状態にされると、増圧された出口圧力を与えるダイアフラム３０ の共振振動に依存している。ポンプを超音波周波数で作動するためには、ダイア フラムディスク３０をその周囲で端キャップ１８とスペーサ部材３５との間に挟 む。制御装置により交流電圧が共振または超音波周波数（代表的には、約２０ｋ Ｈｚ）で圧電リング６０に付加されると、その結果の圧力変化とともに、流体キ ャビティ１４内で小さい容量変化がが起こり、ダイアフラム３０が共振する。キ ャビティ１４における過渡圧力の上昇により、弁座２２の異なる面積に因る力の 不均衡を引起してダイアフラム３０を弁座２２（大きい方の弁座）に向けて撓ま す。共振周波数が維持されると、弁座２２は高圧パルスで閉じられ、一方、低圧 パルスで開く傾向があり、弁座５８は高圧パルスで開き、低圧パルスで閉じる。 入口通路２１および貫通開口部または通路５２はチョークとして機能し、平均静 圧（および幾らかの流れ）を伝えながら、高周波圧力波の通過を阻止する。この ようにして、出口ポート１６は電力が維持されるかぎり、入口ポート２０より大 きい流体圧力を維持する。 ポンプ１０を車両のブレーキ装置の液圧チャンネルまたは管路に利用して圧力 の増圧を行うことができる。液圧ポンプ１９は超音波ポンプであるので、ポンプ の作動は静かであり、過渡信号に対して極めて速い応答をする。車両の装置がア ンチロックブレーキ装置を有していれば、ポンプ１０をブースタとしてだけでは なく、代表的にはアンチロックブレーキ装置に存在するモジュレータおよび補給 ポンプとしても利用することができる。アンチロック制動を行うために車輪速度 センサの信号に応答して個々の車輪ブレーキまたは対の車輪ブレーキに対する圧 力を調整するのに、このポンプを利用することができる。 第３図は全体として参照数字１００で示す圧力増圧式液圧ブレーキ装置を示し ている。ブレーキ装置１００は、作動されると、液圧制動圧力を車両の車輪に伝 達するマスターシリンダ１０４と連結された代表的なブレーキペダル１０２を有 している。ブレーキ装置１００は、マスターシリンダが液圧制動圧力を左前輪ブ レーキ１１０および右後輪ブレーキ１２０に伝達することができ、マスターシリ ンダの他の室が液圧制動圧力を右前輪ブレーキ１３０および左後輪ブレーキ１４ ０に伝達することができるクロススプリット装置または「Ｘ」装置である。マス ターシリンダはブースタ弁１６０と連結された全体として参照数字１５０で示す 超音波ブースタポンプを経て車輪ブレーキ１１０、１２０と連結されている。同 様に、マスターシリンダ１０４は他のブースタ弁１６０と連結された他の超音波 ブースタポンプ１５０を経て車輪ブレーキ１３０、１４０と連結されている。電 子制御装置すなわち「ＥＣＵ」２００が超音波ブースタポンプ１５０の各々と接 続されている。第４図を参照すると、超音波ブースタポンプ１５０の拡大断面図 がその構造を示している。各超音波ポンプ１５０第１図および第２図に示すポン プ１０と同じ構造および機能的作動を有しており、再度、その説明をしない。ブ ースタ弁１６０はマスターシリンダ１０４からの入口管路連結部１６１または１ ６２（第３図参照）と、夫々の車輪ブレーキと連結された出口連結部１６３とを 有している。各弁１６０は段付き孔１６５を有する弁ハウジング１６４を備えて おり、段付き孔１６５は第１拡大室１６６、中間室１６７および出口室１６８を 有している。第１拡大室１６６は超音波ブースタポンプ１５０の入口ポート２０ と連結された流体管路１７０と連通しており、超音波ブースタポンプ１５０の出 口ポート１６は中間室１６７Ａ、１６７Ｂと連通している流体管路１７１と連結 されている。孔１６５内には、多直径スプール１８０が位置決めされており、こ のスプール１８０は第１拡大室１６６に受入れられた拡大直径部分１８１と、中 間室１６７内に受入れられ、且つ中間室１６７を分割している中間直径部分１８ ２と、出口室１６８内に受入れられた端部分１８３とを有している。拡大直径部 分１８１はそのまわりにシール部材１８７を有しており、中間直径部分１８２は そのまわりにシール部材１８８を有している。スプール１８０、シール１８７、 １８８および段付き孔１６５はハウジング大気開口部１８９と連通する大気室１ ９０を構成している。スプール１８０および段付き孔１６５は第１拡大室１６６ を構成しており、端部分１８３および段付き孔１６５は出口室１６８を構成して いる。中間室１６７Ａ、１６７Ｂはスプール１８０の中間直径部分１８２におけ る溝１８２Ａ、１８２Ｂと孔１６６との間に構成されている。スプール端部分１ ８３はそのまわりに一対のワッシャ１９７を有しており、これらのワッシャ１９ ７はこれら両者間に軸方向コイルばね１９８を収容している。ワッシャ１９７の 各々はスプール１８０の当接部と、段付き孔の当接部とに係合して、ワッシャ１ ９７および弾性手段または機構よりなるばね１９８がスプール１８０の心出し静 止位置をもたらすようになっている。また、スプール１８０は、流体を中間室１ ６７Ａ、１６７Ｂ間に伝達するように軸方向貫通開口部１９２を有している。 弁機構１６０は、ポンプに対する電力を維持することなしに制動圧力を任意の 圧力レベルに保持することができるように設けられている。これにより、超音波 ポンプ１５０が消費する電力を最小にする。スプール１８０はマスターシリンダ の圧力にさらされる拡大直径部分１８１と、制動圧力にさらされる面積のより小 さい中間直径部分１８２とを有している。これらのちょっけう部分の面積比は制 動圧力対マスターシリンダの圧力（増圧力）の比を定める。スプールはばね１９ ８と、スプール１８０および弁ハウジング１６４の夫々の当接部に係合するワッ シャ１９７とによって中央の静止位置に保持される。第３図のブレーキペダル１ ０２を押してマスターシリンダ１０４内に液圧制動圧力を発生させると、この圧 力は入口管路連結部１６１、１６２および弁１６０の第１拡大室に伝達される。 各スプール１８０は第４図の右側へ移動する。各スプール１８０は電子制御ユニ ット２００と連結されたスイッチ２０２を作動して閉じる磁石または他の機構２ ０１を有している。変更例として、ブレーキペダル１０２をブレーキペダルスイ ッチ（図示せず）と関連させて、ブレーキペダルを押すと、ブレーキペダルスイ ッチが信号をＥＣＵに送るようにすることができる。いずれの場合にも、ＥＣＵ は作動信号を受信し、夫々の超音波ポンプ１５０の即座の付勢を行う。中間直径 部分１８２がスプールと共に移動していくらかの流体を移動させ、また流体管路 １７１を開放すると、マスターシリンダ１０４から伝達された液圧流体圧力によ り、幾らかの流体を夫々のブレーキへ移動させる。関連された付勢超音波ポンプ から受入れられた加圧流体は管路１７１、中間室１６７Ａ、軸方向開口部１９２ 、中間室１６７Ｂ、出口室１６８および出口連結部１６３を通して関連ブレーキ へ 供給される。制動圧力が所望の値に達すると、スプール１８０に作用する力が釣 合い、スプール１８０がその図示した中央の静止位置まで戻って、ポンプをオフ にし、且つ中間直径部分１８２が流体管路１７１を開放する。かくして、液圧力 はドライバがマスターシリンダを介して圧力を行うまで夫々のブレーキで維持さ れる。ブレーキにおける圧力を低下させるには、マスターシリンダから受入れら れて第１拡大室１６６に存在する低下液圧流体圧力により、より高い制動圧力が 出口室１６８に位置する結果、スプールを左側へ移動させる。これにより流体管 路がスブール１８０の中間直径部分１８２により開放されて、制動流体圧力が超 音波ポンプ１５０、第１拡大室１６６および夫々の入口管路１６１または１６２ を経てマスターシリンダ１０４へ戻る。また、釣合いが達成されると、スプール １８０はその静止位置へ戻り、その位置でブレーキにおける圧力が維持される。 ブレーキ装置１００におけるブレーキへの流体圧の供給は初めは、マスターシ リンダ１０４からであるが、各ポンプ１５０が作動状態であるとき、マスターシ リンダの圧力が比較的低いままである間、圧力のほとんどがポンブからブレーキ へ供給される。ポンプの故障が起こると、夫々のスプール1８０は右側へ移動し 、ドライバは制動圧力を直接供給しなければならなく、これはより多くのペダル 作用を必要とするが、増圧系と同程度である移動のいずれの増大も必要としない 。スプリットブレーキ装置では、要求減速が達成されるまで、増大ペダル力によ り、残りの増圧ブレーキに対する圧力を上昇させ、故障した増圧ブレーキに対す る圧力をより少ない程度に上昇させる。この部分故障条件下では、追加のペダル の運動がなく、ドライバの動力のほんのわずかな増大があるだけである。 本発明の超音波ポンプおよびブレーキ装置は従来のブレーキ装置以上に有意な 利点をもたらす。圧電ディスク６０はダイアフラム３０の共振または振動を引起 すが、ポンプ内の他のどの部分もいずれの種類の運動をも受けない。超音波ポン ブまたはブースタはマスターシリンダから遠くでも、マスターシリンダと一体で もよく、多数の超音波ポンプまたはブースタを利用する場合、いずれかの信号故 障の結果、増圧は装置の半分について有効である。垂直スプリット装置では、後 輪と関連された超音波ポンプは、これらの夫々に対する異なる電力レベルを介し て、前輪ブレーキに伝達される液圧に対して後輪ブレーキに伝達される液圧流体 圧力の釣合わせを行う。また、超音波ポンプは、アンチロックブレーキ装置にお いて電子制御ユニットにより制御することができ、また効果的にこのような装置 におけるブースタ、モジュレータおよび補給ポンプの代わりとなる。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 イアフラムの共振を引起して、液圧流体を入口ポートか ら圧送して出口ポートから出す。超音波液圧ブースタポ ンプ（１５０）は液圧フルーキ装置（１００）において 増大すなわちブースト圧力を与える。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１および第２ハウジング端部（１３、１１）を有し、且つキャビティ（１ ４）を構成しているハウジング（１１）を備え、第１ハウジング端部（１３）は 第１ポート（２０）を有し、第２ハウジング端部（１１）は第２ポート（１６） を有しており、キャビティ（１４）内には、リングリテーナ手段（４０）および ダイアフラム（３０）が位置決めされており、ダイアフラム（３０）は複数の開 口部（３３）を有しており、リングリテーナ（４０）には、ダイアフラム（３０ ）と第２ハウジング端部（１１）との間でキャビティ（１４）に複数の圧電リン グ（６０）が位置決めされており、第２端部ポート部材手段（５０）が第２ハウ ジング端部（１１）とダイアフラム（３０）との間でリング（６０）およびリン グリテーナ手段（５０）の中へ延びており、第２ハウジング端部（１１）は、上 記圧電リング（６０）の励起により上記ダイアフラム（３０）の共振を行ってキ ャビティ（１４）内に位置した流体をポート（２０、１６）間に伝達するように 第２ポート（１６）と連通している貫通開口部を有していることを特徴とする超 音波ポンプ。 ２．第１ハウジング端部（１３）は上記ダイアフラム（３０）の中実中央部分（ ３４）の一方の側に極めて隣接して配置された弁座（２２）を有しており、第２ 端部ポート部材手段（５０）の弁座（５８）が中実中央部分（３４）の他方の側 に極めて隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波ポン プ。 ３．リングリテーナ手段（４０）は、スペーサ部材（３５）内に位置決めされ、 上記端部ポート部材手段（５０）が通っている中央の貫通開口部を有する概ねシ ルクハット形のハウジング（４０）と、上記スペーサ部材（３５）の端部と上記 第２ハウジング端部（１１）との間に位置決めされた半径方向外側のフランジ（ ４２）とよりなることを特徴とする請求項２に記載の超音波ポンプ。 ４．ダイアフラム（３０）はそこを通る少なくとも３つの開口部（３３）を有し ていることを特徴とする請求項１に記載の超音波ポンプ。 ５．第１ハウジング端部（１３）はダイアフラム（３０）の上記開口部（３３） と整合して位置決めされた環状の凹部を有することを特徴とする請求項１に記載 の超音波ポンプ。 ６．車両ブレーキ装置との組み合わせにおいて、車両ブレーキ装置（１００）は ブースト弁（１６０）と連結されたマスターシリンダ手段（１０４）を備えてお り、ブースト弁（１６０）は少なくとも１つの車輪ブレーキ（１１０、１２０、 １３０、１４０）と連結されており、超音波ポンプ（１５０）はブースト弁（１ ６０）と連結されており、電子制御手段（２００）が上記超音波ポンプ（１５０ ）およびブースト弁（１６０）と連結されており、マスターシリンダ手段（１０ ４）の作動により液圧流体圧力を伝達して電子制御手段（２００）により検知さ れるブースト弁（１６０）の作動を行い、電子制御手段（２００）は超音波ポン プ（１５０）の作動を行ってブースト弁（１６０）を経て車輪ブレーキ（１１０ 、１２０、１３０、１４０）に伝達されるブースト圧力を与えることを特徴とす る請求項１に記載の超音波ポンプ。 ７．車両ブレーキ装置（１００）は２つの車輪ブレーキ（１１０、１２０、１３ ０、１４０）と連結された超音波ポンプ（１５０）およびブースト弁（１６０） と、２つの他の車輪ブレーキ（１１０、１２０、１３０、１４０）と連結された 超音波ポンプ（１５０）およびブースト弁（１６０）とを備えていることを特徴 とする請求項６に記載の超音波ポンプ。 ８．２つの車輪ブレーキ（１１０、１３０）および２つの他の車輪ブレーキ（１ ２０、１４０）の組の各々は前輪ブレーキ（１１０、１２０）と、後輪ブレーキ （１３０、１４０）とよりなることを特徴とする請求項７に記載の超音波ポンプ 。 ９．一組の超音波ポンプ（１５０）およびブースト弁（１６０）は後輪ブレーキ （１３０、１４０）と連結されており、前輪ブレーキ（１１０、１２０）に伝達 される液圧流体圧力に対する後輪ブレーキ（１３０、１４０）に伝達される液圧 流体圧力の釣合いを行うことを特徴とする請求項７に記載の超音波ポンプ。