JPH1113649A - ポンプとそのポンプを利用した液圧制御装置 - 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、流体圧制御が可能な磁性流体を用いたポン
プを提供する。 【解決手段】外周に回転軸と平行に、かつ互いに間隔に
凹部が形成されている回転円筒体からなる第１磁極２
と、本体側に配置した第２磁極６とによって形成した通
路７内に磁性流体１０を満たし、磁性流体に前記磁極を
介して磁界を与え、かつ、第１磁極２を回転駆動させる
ことにより磁極間に引き寄せられた磁性流体１０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液と
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
を利用した液圧制御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
回転させることにより、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
した液圧制御装置は、構成が簡単で小型となり、その上
すべらかな液圧制御を実行できる。

【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、外周に回転軸と平行に、かつ互い
に等間隔に複数の凹部が形成されている回転円筒体から
なる第１磁極と、本体側に配置した第２磁極とによって
形成した通路内に磁性流体を満たし、磁性流体に前記磁
極を介して磁界を与え、かつ、第１磁極を回転駆動させ
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液とし
て利用したポンプであり、前記ポンプと、前記ポンプか
らの出力圧で作動するアクチュエータと、前記ポンプを
制御する制御装置および前記ポンプへ磁性流体を供給す
るリザーバとを備えてなる液圧制御装置である。

【０００６】

【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（ａ）（ｂ）は本発明に係わる第１
実施形態としてのポンプの断面図、図２は図１中のＡ−
Ａ断面図である。図１中、符号１はポンプ本体であり、
この本体１は非磁性体で構成され、さらに本体１内には
第１磁極２としての円筒状の回転体が図２に示す如く左
右支持軸２ａ、２ｂを介してベアリング１２により回転
自在に軸支されている。第１磁極２（回転体）は磁性体
２Ｂで構成されており、その周囲に歯型状に凹部３が形
成されているとともに回転体２の一方側の支持軸２ｂに
はギヤ４が固定されている。ギヤ４はモータの出力軸に
固定されたピニオン５と噛み合っており、モータの回転
により、回転体２が回転するようになっている。図中１
１は側板である。

【０００７】回転体２の外周一部に対応して図１に示す
ように回転体と同心円上の半径を持った第２磁極６が本
体側に固定され回転体２と第２磁極６との間には通路７
が形成されている。第２磁極は永久磁石６Ａで構成され
ており、前述の通路７は本体１内に形成した入力側通路
８と出力側通路９とを連通しており、この通路内には分
散媒に磁性粒子を混合した磁性流体１０が充満されてい
る。入力側通路８は図示せぬリザーバに接続されてお
り、また出力側通路９は図示せぬアクチュエータに接続
されている。

【０００８】そして第１磁極２である磁性体２Ｂと第２
磁極６である永久磁石６Ａとの間には、磁気回路が閉成
されておりその強さは回転体の凹部３より凸部の方が強
くなっており、凹部と凸部との間には磁束密度に偏りが
形成されるようになっている。なお、磁性体２Ｂの凹部
間の距離をＬａとし、永久磁石６Ａ側の長さをＬｂとし
た時にＬｂ＞Ｌａの関係となるようにしておく。

【０００９】つづいて、上記ポンプの作動を図１を参照
しながら説明する。上記構成からなるポンプにおいて、
第１磁極（回転体）２をモータで回転させると、第１磁
極２の回転に伴い磁束密度の分布は回転方向に移動す
る。そのため磁束密度の高い所に引き寄せられた磁性流
体１０は図１（ｂ）に示すように磁束密度とともに移動
する。この結果回転体の回転により磁性流体は一方向に
送られポンプとしての機能を果たす。このポンプで吐出
圧は磁界中に保持された磁性流体が担っており、最大吐
出圧は永久磁石の強さ、回転体と永久磁石とが磁界を形
成する面積とで決まる。吐出圧は最大吐出圧以下の範囲
で回転体の回転速度により制御でき、また、流量（また
は加減圧の立ち上がり）は第１磁極としての回転体の回
転数で制御可能である。

【００１０】つづいて、本発明に係わる幾つかの実施形
態を図面を参照して説明する。図３は第２実施形態とし
てのポンプの断面図を示しており、この実施形態は第１
磁極２としての回転体が永久磁石２Ａで構成されてお
り、本体側の第２磁極６としては第１実施態様の永久磁
石６Ａの代わりに磁性体６Ｂを使用する。この実施形態
のポンプも第１実施形態と同様に回転体２の回転により
磁性流体１０を出力側通路９に吐出することができる。

【００１１】図４は第３実施形態としてのポンプの断面
図であり、このポンプは、第１磁極（回転体）２が永久
磁石２Ａで構成され、さらに本体側に配置される第２磁
極６も永久磁石６Ａとして構成されており、第１磁極２
の回転により磁性流体１０を出力側通路９に吐出するこ
とができる。図５は第４実施形態としてのポンプの断面
図であり、このポンプは、回転体２が永久磁石２Ａから
なり、本体側に配置される第２磁極６を電磁石６Ｃとし
て構成されている。

【００１２】図６は第５実施形態としてのポンプの断面
図であり、このポンプは、第１磁極２が電磁石２Ｃから
なり、さらに本体側の第２磁極として磁性体６Ｂを配置
した例である。図７は第６実施形態としてのポンプの断
面図であり、このポンプは第１磁極（回転体）および本
体側の第２磁極をともに電磁石２Ｃ、６Ｃで構成したも
のである。

【００１３】図８は第７実施形態としてのポンプの断面
図であり、このポンプは、第１磁極（回転体）を電磁石
２Ｃで構成し、本体側の第２磁極６を磁性体６Ｂで構成
し、さらに本体内に第１磁極２にモータの原理で回転力
を付与する回転駆動用永久磁石１３を配置した点に特徴
がある。このポンプは、第１磁極２に電流を通電すると
ステータ側に相当する回転駆動用永久磁石１３との関係
で第１磁極２がモータの回転子の機能を果たし、第１磁
極２が回転することになる。この結果、回転体を回転さ
せるための外部駆動モータが不要となり、ポンプの構成
が簡略化される。上記いづれのポンプの作動原理は第１
実施形態のものと同じであり、また、ポンプの吐出圧、
吐出量の制御等も磁石の強さ、回転体と磁石とが磁界を
形成する面積、さらには回転体の回転速度等によりによ
り制御できる。

【００１４】つづいて、上記ポンプを利用した液圧制御
装置について図９を参照して説明すると、図９は本発明
に係わる液圧制御装置の概念構成図である。図におい
て、２１は上記で説明した構成からなるポンプ、２２は
ポンプを制御する電子制御装置、２３はポンプからの出
力圧を受けて作動するアクチュエータ、２４は前記ポン
プへ作動液としての磁性流体を供給するリザーバであ
る。この液圧制御装置では、ポンプを構成する第１、第
２磁極に対して、電子制御装置からの信号で印加する電
圧等を制御することにより、ポンプからの出力圧を制御
するようにしてあり、この出 力圧によってアクチュエ
ータの作動状態を変ることができるようになっている。

【００１５】上記のような液圧制御装置としては車両用
ブレーキ装置等が好適であり、たとえばブレーキ装置の
場合には、図示せぬセンサ（ブレーキ踏力スイッチ、車
速センサ、圧力検出手段等）からの信号により、電子制
御装置によってポンプを作動し、ブレーキホイールシリ
ンダ内の液圧を増圧、減圧、保持することができ、通常
のブレーキ作動だけでなく、アンチロック制御、トラク
ション制御、自動ブレーキなど種々の対応でブレーキ力
を働かせることができる。

【００１６】

【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）このポンプの吐出圧は、磁石の強さ、磁性体と磁
石とが磁界を形成する面積を変えることにより自由に設
計できる。 （６）流量（または加減圧の立ち上がり）は第１磁極と
しての回転体の回転数で容易に制御可能である。 （７）本発明に係わるポンプを利用することで構成が簡
単な液圧制御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】 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４】 本発明に係わる第３実施形態のポンプの構成
図である。

【図５】 本発明に係わる第４実施形態のポンプの構成
図である。

【図６】 本発明に係わる第５実施形態のポンプの構成
図である。

【図７】 本発明に係わる第６実施形態のポンプの構成
図である。

【図８】 本発明に係わる第７実施形態のポンプの構成
図である。

【図９】 各実施形態に係わるポンプを利用した液圧制
御装置の構成図である。

【符号の説明】

１ ポンプ本体 ２ 第１磁極（回転体） ３ 凹部 ４ ギヤ ５ ピニオン ６ 第２磁極 ７ 通路 ８ 入力側通路 ９ 出力側通路 １０ 磁性流体 １３ 回転駆動用永久磁石

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周に回転軸と平行に、かつ互いに間隔
   に複数の凹部が形成されている回転円筒体からなる第１
   磁極２と、本体側に配置した第２磁極６とによって形成
   した通路７内に磁性流体１０を満たし、磁性流体に前記
   磁極を介して磁界を与え、かつ、第１磁極２を回転駆動
   させることにより磁極間に引き寄せられた磁性流体１０
   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
   動液として利用したポンプ。
2. 【請求項２】 前記凹部間の長さＬａよりも、第２磁極
   の長さＬｂの方が長いことを特徴とする請求項１に記載
   のポンプ。
3. 【請求項３】 前記第１磁極と第２磁極のうち、少なく
   とも一方に磁極は永久磁石または電磁石で構成されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
4. 【請求項４】 前記第１磁極はモータの回転子としての
   機能を持っ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】 前記請求項１〜請求項４のいづれか１項
   のポンプと、前記ポンプからの出力圧で作動するアクチ
   ュエータと、前記ポンプを制御する制御装置および前記
   ポンプへ磁性流体を供給するリザーバとを備えてなる液
   圧制御装置。