JPH0657526B2 - 車両用アンチスキツド・ブレ−キ装置 - Google Patents

車両用アンチスキツド・ブレ−キ装置

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JPH0657526B2
JPH0657526B2 JP60105928A JP10592885A JPH0657526B2 JP H0657526 B2 JPH0657526 B2 JP H0657526B2 JP 60105928 A JP60105928 A JP 60105928A JP 10592885 A JP10592885 A JP 10592885A JP H0657526 B2 JPH0657526 B2 JP H0657526B2
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cylinder
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brake
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ホイールシリンダに印加されるブレーキ油圧
を自動車走行状態および路面状態に応じて制御すること
により制御距離の短縮と操舵性の確保とを図る様になっ
たアンチスキッド・ブレーキ装置に関する。
〔従来技術と問題点〕
従来のこの種の装置においては、図面を参照して後述す
る如く、マスターシリンダとホイールシリンダとを結ぶ
主油圧管路にON/OFF弁が配置してあり、ホイール
シリンダは3位置弁を介してリザーバに接続されてい
る。この装置は更に電気モータで駆動される油圧ポンプ
を備えており、この油圧ポンプはリザーバ内のブレーキ
油を吸引加圧して主油圧管路に圧送し得る様になってい
る。制動中にブレーキがロック傾向にある事を検出手段
が検知した時には、ON/OFF弁が閉じられてマスタ
ーシリンダからホイールシリンダへの油圧の印加を遮断
すると同時に、3位置弁のリリーフ位置に切り換えてホ
イールシリンダ内のブレーキ油をリザーバに放出させて
ホイールシリンダ油圧を低下させ制動力を減少させる。
ブレーキのロック傾向が解消するまでこの操作を短時間
間隔で反覆し、その後で3位置弁を導通位置にして油圧
ポンプからの高圧ブレーキ油をホイールシリンダに導入
してホイールシリンダ油圧を増圧し制動力を漸次増大さ
せる。
前記型式のアンチスキッド・ブレーキ装置では、油圧ポ
ンプ駆動用に電気モータを用いている。油圧ポンプの所
要動力が大きいことから、大型で重いモータを必要とす
るという難点がある。
更に、電気モータは間欠作動させるに適さず、制動中は
連続的に作動せられるので、同様に油圧ポンプも連続的
に作動せられることとなる。このために、圧送されたブ
レーキ油がマスターシリンダに送られ、ブレーキペダル
のキックバック現象を発生させる。
また、前記従来装置では、ホイールシリンダ油圧を制御
するため実公昭58−17169号公報に開示された型
式の電磁式3位置弁が使用されている。この3位置弁は
通常位置と中間位置と終位置とを有するため、構造が複
雑で、大型であるという難点がある。また、中間位置に
保持するためには中間的な電流値の制御電流を供給する
ことが必要であり、供給電流値に制限が課される。この
ため、応答性が悪いという問題がある。
〔発明の目的〕
本発明は従来技術の叙上の問題点を解消することを目的
とするもので、小型、軽量で高応答の構成要素を備え、
キックバック現象を生ずることのないアンチスキッド・
ブレーキ装置を提供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するための手段
として、マスターシリンダと、車輪のブレーキに連結さ
れたホイールシリンダと、前記マスターシリンダの油圧
をホイールシリンダに伝達する主油圧管路と、前記主油
圧管路の途中に配設された第1の電磁式遮断弁と、ブレ
ーキ油を貯蔵するリザーバと、前記ホイールシリンダと
前記第1の電磁式遮断弁との間の前記主油圧管路内のブ
レーキ油を前記リザーバに導くホイールシリンダ油圧減
圧用リリーフ管路と、該リリーフ管路の途中に配設され
た第2の電磁式遮断弁と、前記リザーバを前記ホイール
シリンダと前記第1の電磁式遮断弁との間の前記主油圧
管路に接続するホイールシリンダ油圧増圧用圧送管路
と、前記圧送管路の途中に配設され前記リザーバ内のブ
レーキ油を前記ホイールシリンダに向かって間欠的に圧
送可能な高速作動ポンプと、前記圧送管路を前記マスタ
ーシリンダと前記第1の電磁式遮断弁との間の前記主油
圧管路に接続する連通管路と、該連通管路の途中に配設
され前記圧送管路から前記主油圧管路の方向へのブレー
キ油の流通を許容する逆止弁とを備えていると共に、前
記高速作動ポンプが、圧電円板を複数枚積層して形成さ
れた円柱状積層体と、該円柱状積層体の伸縮運動に連動
して前記高速作動ポンプに具備されたポンプシリンダ内
で往復運動をするピストンと、前記円柱状積層体を圧縮
する方向に前記ピストンを付勢するばね手段とから構成
されており、しかも前記ピストンに形成された大径部と
前記高速作動ポンプに具備されたフランジ部とによって
形成される空間部である受圧室に前記高速作動ポンプの
吐出圧を導くことで、さらに前記ピストンを付勢してい
ることを特徴とする車両用アンチスキッド・ブレーキ装
置を提供する。
〔作用〕
本発明における高速作動ポンプは、圧電円板を複数枚積
層して形成された円柱状積層体と、円柱状積層体の伸縮
運動に連動してポンプシリンダ内で往復運動をするピス
トンと、円柱状積層体を圧縮する方向に前記ピストンを
付勢するばね手段とから構成されており、しかも前記ピ
ストンに形成された大径部と前記高速作動ポンプに具備
されたフランジ部とによって形成される空間部である受
圧室に前記高速作動ポンプの吐出圧を導くことで、さら
に前記ピストンを付勢しているので複数枚積層された圧
電円板の間の空隙が、ばね手段の押圧力と、それに加え
てピストンの大径部に作用する吐出圧によって発生する
押圧力との大きな合力によって押圧されることにより略
完全に除去されて、円柱状積層体がきわめて高い応答性
を示すようになり、加えられる電荷に対応して所定のリ
フトだけ確実に伸縮するようになる。従って、ホイール
シリンダを再び増圧する必要がある時にのみ、きわめて
短い時間内に必要な回数だけ間欠的にピストンを往復動
させることができる。
また、この高速作動ポンプが作動する時には、ホイール
シリンダ内の油圧はブレーキがロックする圧力以下に低
下しており、その値はマスターシリンダ内の油圧よりも
低くなっているので、高速作動ポンプの作動によってブ
レーキペダルのキックバック現象が生じる恐れはない。
更に、ホイールシリンダの油圧は、2つの遮断弁と高速
作動ポンプにより制御されるので、応答性が低い3位置
弁を使用する必要もない。
〔実施例〕
次に、第1図および第2図を参照して本発明の実施例を
説明する。
初めに、第1図を参照して、本発明のアンチスキッド・
ブレーキ装置の全体構造を説明する。
ブレーキペダル10により作動せられるマスターシリン
ダ12は主油圧管路14によりホイールシリンダ16に
接続されている。第1図には1つのホイールシリンダし
か示さなかったが、同一油圧管路14により2つ又はそ
れ以上ホイールシリンダに高圧ブレーキ油を供給する様
に構成することも可能である。また、言うまでもなく、
各ホイールシリンダ毎に独立した油圧系統を設けること
も可能である。
主油圧管路14には制御回路(図示せず)によりON/
OFF制御される第1の電磁式遮断弁18が設置してあ
り、マスターシリンダ12とホイールシリンダ16との
間の主油圧管路14を導通または遮断し得る様になって
いる。主油圧管路14は第2の電磁式遮断弁20を備え
たリリーフ管路22によりリザーバ24に接続されてお
り、第2遮断弁20の開弁時にホイールシリンダ16内
のブレーキ油を流出させてリザーバ24内に貯蔵し得る
様になっている。リザーバ24は圧電式油圧ポンプ26
(その詳細は第2図を参照して後述する)を備えた圧送
管路28により第1遮断弁18とホイールシリンダ16
との間の主油圧管路14に接続されており、ポンプ26
の作動に伴いリザーバ24内のブレーキ油を加圧してホ
イールシリンダ16に圧送し得る様になっている。圧送
管路28は逆止弁30を備えた連通管路32によりマス
ターシリンダ12と第1遮断弁18との間の主油圧管路
14に接続されている。この逆止弁30は主油圧管路1
4から圧送管路28の方向のブレーキ油の流通は阻止す
るが、その逆方向の流通を許容する様に配置されてい
る。
本発明のアンチスキッド・ブレーキ装置の作動を第1図
を用いて説明するに、同図は通常の制動状態を示し、ブ
レーキペタル10を踏み込むことによりブレーキ油はマ
スターシリンダ12から第1遮断弁18を経てホイール
シリンダ16に圧送されて制動力を発現する。
ホイールシリンダ内圧力が非常に高い場合とか路面の摩
擦係数が低い場合には、車輪のロック現象が発生して制
動距離が長くなったり、操舵性を失ったりするが、これ
は次の様にして本発明のアンチスキッド・ブレーキ装置
により回避される。
制動力(ホイールシリンダ圧)が高く車輪がロック傾向
にあることを公知のロック検出手段が検知すると、制御
回路(図示せず)は第1遮断弁18を開位置から閉位置へ
と切換え、マスターシリンダ12とホイールシリンダ1
6の間が遮断される。これでもまだロック傾向が進む場
合には、第2遮断弁20が閉位置から開位置に切換えら
れ、ホイールシリンダ16内のブレーキ油はリザーバ2
4内へ流出せられ、ホイールシリンダ圧は低下する。制
動力の低下に伴ない車輪のロックが解除されると、第2
遮断弁20は開位置から閉位置へと戻され制動力は保持
される。この状態において、車輪の回転が速くなり過ぎ
る場合には、圧電式油圧ポンプ26が作動を開始せら
れ、リザーバ24内のブレーキ油は再びホイールシリン
ダ16へと圧送され、制動力が上昇せられる。そして車
輪が再びロック傾向を示すと圧電式油圧ポンプは直ちに
停止せられ、ホイールシリンダ油圧を保持したままで遮
断弁18および20ならびに圧電式油圧ポンプ26は次
の制御指令を待つ。
次に、第2図を参照して圧電式油圧ポンプ26の構造お
よび作動について説明する。
この油圧ポンプ26のハウジングは例えば鋼鉄製の上部
本体50と基部52とで構成されており、両者は例えば
複数本のボルト54により液密に締結されている。上部
本体50はピストン56を摺動自在に収容するシリンダ
として作用するもので、基部52は圧電式アクチュエー
タ58を収容する役割を持つ。圧電式アクチュエータ5
8はPZT材料から成る薄い圧電円板を複数枚(例えば
約100枚)積層して形成した円柱状積層体60を有す
る。各圧電円板は交互に反対極性に配置されている。各
圧電円板間には金属箔から成るプラス電極とマイナス電
極(図示せず)が交互に挟持してあり、プラス電極はプ
ラスリード線62に電気接続されマイナス電極はマイナ
スリード線64に接続されている。リード線62と64
との間に約500Vの電圧を印加すれば、圧電式アクチ
ュエータ58の圧電円板積層体60を約50μm伸長さ
せることができる。積層体60は上下一対の絶縁板6
6,68間に挟持されており、基部52と積層体60と
の間の空間にはシリコーン油が大気圧で封入されていて
電気絶縁と冷却を行う様になっている。リード線62,
64は絶縁性プラグ70を液密に貫通して外部に導かれて
おり、制御回路(図示せず)に接続される。
ポンプシリンダを構成する上部本体50には段付け状の
シリンダボアが設けてあり、ピストン56が摺動自在に精
密嵌合してある。ピストン56は上方の小径部72と下
方の大径部74とを有し、小径部72はシリンダボアと
の間に加圧室76を画定しており、大径部74はフラン
ジ部100内に形成された空間部によりシリンダボアと
の間に受圧室78を画定している。ピストン56は皿ば
ね80により圧電円板積層体60に向って付勢されてい
る。この皿ばね80はピストン56を積層体60に圧接
させると共に、積層体60に所定の予荷重を与えるもの
である。前述した様に、圧電式アクチュエータ58の伸
縮量は極めて微少である。従って、ピストン56のスト
ロークを最大にし、ポンプ効率を最良にするためには、
積層体60にできるだけ大きな予荷重を加えることが好
ましい。後述する如く、受圧室78はポンプ吐出圧を利
用して積層体に予荷重を与える手段として機能するもの
である。
上部本体50にはリザーバ24(第1図)に接続される
入口82が設けてあり、この入口82は逆止弁84を介
して加圧室76と連通している。逆止弁84のチエック
ボール86はピストン小径部72に設けたばね座に支承
されたばね88により弁座90に圧接されている。加圧
室76はピストン小径部72の内部に設けられ第2の逆
止弁92を備えた内部通路により受圧室78は連通せられ
ている。逆止弁92のチェックボール94はピストン5
6内のばね座96に支承されたばね98により対応する
弁座に圧接されている。受圧室78は上部本体50のフ
ランジ部100に設けた半径方向通路102により吐出
ポート104に接続されている。吐出ポート104は圧
送管路28によりホイールシリンダ16に接続される。
加圧室76のシールを確実にするためにピストン小径部
72の周溝にはOリング106が装着してあり、受圧室
78内のブレーキ油が基部52の内部に向って流出して
圧電式アクチュエータ58に接触するのを防止するため
ピストン大径部74とシリンダボア肩部との間にはOリ
ング108が設けてある。
以下、前述のアンチスキッド・ブレーキ装置の作動に関
連してこの圧電式ポンプ26の作動を説明する。前述の
如くこの圧電アクチュエータ駆動式の油圧ポンプ26は
車輪がロックしない通常の制動時には作動していない。
ブレーキペダル10を踏むことによりホイールシリンダ
圧力は高く(約100気圧位)、第2図における吐出ポ
ート104の油圧も高くなっている。そして逆止弁92に
よって、ホイールシリンダ16に接続された吐出ポート
104とリザーバ24に接続された入口ポート82との
間は確実に遮断されている。またピストン50はピスト
ン大径部74に作用する受圧室78内の高圧の油圧によ
って確実に圧電素子積層体60に圧着されているため動
くことは無い。次に前述の如く車輪のロックが解除され
た状態になり車輪の回転が速すぎる時には、圧電駆動の
油圧ポンプ26は作動を開始せられる。この判断は図示
しないホイールシリンダに設けられた回転センサとコン
ピュータによって行われるが、アンチスキッド・ブレー
キ装置の制御方法としては公知であるので説明は省略す
る。
先ず、コンピュータの指令に基づいて制御回路の高圧電
源(図示せず)によって圧電式アクチュエータ58のリ
ード線62,64間に高電圧が印加され、圧電素子積層
体60は伸張する。この伸張は圧電素子の特性により極
めて瞬時に行われる(1ms程度)。これに伴い圧電素子
積層体60に当接しているピストン56が第2図上方に
移動する。これにより加圧室76内に満されていたブレ
ーキ油は高圧に加圧され、逆止弁92を第2図下方に押
し下げ、通路102を経て吐出ポート104 に流出する。
この時にはホイールシリンダ16にかかる油圧力はすで
に車輪がロックしない程度に低下していることに注意さ
れたい。上記説明で理解される如く、加圧室76は圧電
素子積層体60が伸長した分だけ小さくなる。
次にコンピュータの指示により圧電式アクチュエータ5
8に印加されていた高電圧が解除されると、ピストン5
6は皿ばね80の作用により圧電素子積層体60との当
接を保ちつつ第2図下方に変位し、もとの位置に戻ろう
とする。この時加圧室76の容積は増大するため加圧室
76内の圧力は負圧となり、第1の逆止弁84が開くの
で、リザーバ24内に常に2〜3気圧の圧力で貯蔵され
ていたブレーキ油は加圧室78内に流入することにな
る。この時、第2の逆止弁92はスプリング98の作用
と、加圧室76と受圧室78との間の差圧の作用により
閉じた状態となる。以上の説明で容易に理解されるよう
に、圧電式アクチュエータ58への電圧印加および解除
により圧電素子積層体60を一回だけ伸縮させると、ピ
ストン56が一回の圧送ストロークを行ってリザーバ2
4からホイールシリンダ16へ所定量のブレーキ油が送
られる。
上記伸縮を100Hz程度の周期で行い、コンピュータの
判断で必要とされる間だけポンプ作動を行わせしめる。
こうしてホイールシリンダ油圧の上昇に伴い制動力が上
昇し車輪がロック傾向を示すと、圧電式油圧ポンプ26
は直ちに停止せられて油圧系内の油圧を保持し、次の制
御指令を待つのである。油圧ポンプ26の寸法は2〜4
cm3/sec.の吐出量を確保できる様に設定することができ
る。
次に、第3図を参照して従来装置の構成要素と作動を説
明しながら本発明のアンチスキッド・ブレーキ装置と従
来装置との相違を明確にする。第3図において、第1図
の装置の構成要素と均等の構成要素は同じ参照番号で示
し、説明は省略する。この従来装置においては、油圧ポ
ンプ200は直流モータ202で駆動される電動ポンプ
である。この電動油圧ポンプ200は車輪がロック傾向
になったことが検出された時に直ちに起動されるが、直
流モータ202の慣性のため所望油圧のブレーキ油を吐
出するまでに約500μsec.を要するので、アンチスキ
ッド制御の応答性が悪い。これに対し、本発明の装置で
は圧電式油圧ポンプ26を使用しており、圧電素子の応
答性は極めて速く(数μsec.)、ピストン56の圧送ス
トロークは約1msec. で起るので、制御の応答性は大幅
に向上せられる。
また、直流モータ202は、その特性上、極めて短い時
間間隔で間欠的にON/OFFすることはできないの
で、アンチスキッド・ブレーキ装置の作動中は連続的に
作動せられ、ブレーキ油を吐出し続ける。このため、3
位置弁204が必要となる。これに対し、本発明の装置
では圧電式油圧ポンプ26はホイールシリンダ油圧の増
圧が必要な時にのみ間欠的に高速作動させることができ
るので、3位置弁を必要とせず、リリーフ制御用の遮断
弁20で足りる。このため、装置が簡単となり、安価で
ある。
更に、第3図から理解される様に、ホイールシリンダ油
圧を保持するため3位置弁204を中間位置に変位させ
た時には、油圧ポンプ200から吐出されたブレーキ油
は連通路32を介してマスターシリンダ12に流入しブ
レーキペダル10をキックバックさせる。電動油圧ポン
プ200は連続作動せられているのでこのキックバック
は不可避である。これに対し、本発明の装置では、連通
路32には逆止弁30が設けてあり、マスターシリンダ
12の油圧を圧送管路28に伝えない様にしてあるの
で、車輪ロック傾向の検出に伴い遮断弁18が閉位置に
せられた時にはマスターシリンダ12と遮断弁18およ
び逆止弁30との間の管路にはブレーキペダル踏力に応
じた油圧が閉じ込められている。この油圧は圧電式油圧
ポンプ26が駆動される時のホイールシリンダ油圧より
高いので(何故ならば、圧電式ポンプ26によるホイー
ルシリンダ油圧の増圧は車輪ロックが解除された時にの
み行われる)、逆止弁30を閉じたままでポンプ26か
らのブレーキ油をホイールシリンダ16に圧送すること
ができる。この間運転者はブレーキペダル10を踏み続
けているので、マスターシリンダ12と遮断弁18およ
び逆止弁30との間の管路内にはホイールシリンダ油圧
の変動は全く伝わらない。従って、本発明の装置ではブ
レーキペダルのキックバックは全く発生しない。
以上には本発明の特定の実施例について説明したが、言
うまでもなく種々の変更や修正を加えることが可能であ
る。例えば、圧電式アクチュエータはPZT材料から成
る圧電素子積層体を備えたものとして説明したが、圧電
性材料としては他の材料を用いてもよく、また、圧電素
子には一体焼成型のものを用いてもよい。また、圧電式
油圧ポンプ26の構造は実施例に限定されるものでない
ことは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上から明らかに、本発明のアンチスキッド・ブレーキ
装置は次の様な優れた効果を奏する。
(1) 油圧ポンプの駆動源として圧電式アクチュエータ
を用いたので、大型で重い電気モータを必要とせず、装
置を小型、軽量化することができる。
(2) また、圧電円板の間の空隙がばねと吐出圧の双方
により予備重を与えられて略完全に除去されることによ
り、円柱状積層体の応答性がきわめて高くなり、油圧ポ
ンプの停止および作動が瞬時に行われるのでホイールシ
リンダ油圧の制御(増圧、保持)は瞬時に達成できる。
(3) 従来の様な3位置弁を必要とせず、ホイールシリ
ンダ油圧の減圧はリリーフ管路に設けたON/OFF遮
断弁で行うことができるので、小型で簡単かつ応答性の
優れた2位置電磁弁を用いることができる。中間電流値
を要する3位置弁と異なり、2位置弁では電流値に制限
がなく大電流で駆動できるので、応答性は大幅に向上す
るのである。
(4) 油圧ポンプはホイールシリンダ油圧の増圧を必要
とする時にのみ間欠作動せられるので、必要以上のブレ
ーキ油を吐出することが無く、ブレーキペダルのキック
バック現象は全く生じない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のアンチスキッド・ブレーキ装置の油圧
系統図、第2図は圧電式油圧ポンプの断面図、第3図は
従来のアンチスキッド・ブレーキ装置の油圧系統図であ
る。 10……ブレーキペダル、12……マスターシリンダ、
14……主油圧管路、16……ホイールシリンダ、1
8,20……電磁式遮断弁、22……リリーフ管路、2
4……リザーバ、26……圧電式油圧ポンプ、28……
圧送管路、30……逆止弁、32……連通管路、74…
…ピストンの大径部、78……受圧室、100……フラ
ンジ部。
フロントページの続き (72)発明者 武田 憲司 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 松井 数馬 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭51−39368(JP,A) 特開 昭59−206671(JP,A) 実開 昭60−50069(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マスターシリンダと、車輪のブレーキに連
    結されたホイールシリンダと、前記マスターシリンダの
    油圧をホイールシリンダに伝達する主油圧管路と、前記
    主油圧管路の途中に配設された第1の電磁式遮断弁と、
    ブレーキ油を貯蔵するリザーバと、前記ホイールシリン
    ダと前記第1の電磁式遮断弁との間の前記主油圧管路内
    のブレーキ油を前記リザーバに導くホイールシリンダ油
    圧減圧用リリーフ管路と、該リリーフ管路の途中に配設
    された第2の電磁式遮断弁と、前記リザーバを前記ホイ
    ールシリンダと前記第1の電磁式遮断弁との間の前記主
    油圧管路に接続するホイールシリンダ油圧増圧用圧送管
    路と、前記圧送管路の途中に配設され前記リザーバ内の
    ブレーキ油を前記ホイールシリンダに向かって間欠的に
    圧送可能な高速作動ポンプと、前記圧送管路を前記マス
    ターシリンダと前記第1の電磁式遮断弁との間の前記主
    油圧管路に接続する連通管路と、該連通管路の途中に配
    設され前記圧送管路から前記主油圧管路の方向へのブレ
    ーキ油の流通を許容する逆止弁とを備えていると共に、
    前記高速作動ポンプが、圧電円板を複数枚積層して形成
    された円柱状積層体と、該円柱状積層体の伸縮運動に連
    動して前記高速作動ポンプに具備されたポンプシリンダ
    内で往復運動をするピストンと、前記円柱状積層体を圧
    縮する方向に前記ピストンを付勢するばね手段とから構
    成されており、しかも前記ピストンに形成された大径部
    と前記高速作動ポンプに具備されたフランジ部とによっ
    て形成される空間部である受圧室に前記高速作動ポンプ
    の吐出圧を導くことで、さらに前記ピストンを付勢して
    いることを特徴とする車両用アンチスキッド・ブレーキ
    装置。
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