JP4464242B2 - モジュレータ - Google Patents

Description

本発明は、モジュレータ及びブレーキアクチュエータに関する。

圧力流体、特に、空気圧システム内の空気を制御するためモジュレータを使用することは既知である。
図１に示した標準的な配置を参照すると、入口１１、出口１２及び排気口１３を有する、モジュレータが全体として参照番号１０で示されている。該モジュレータは、ピストンの上方に配置された制御チャンバ１５及びピストンの下方に配置された吐出チャンバ１６内の圧力に応答可能なピストン１４を備えている。参照番号１７で示した弁部材は、第一の弁座１８に対して偏倚されて入口１１を吐出チャンバ１６から隔離する。弁部材１７は、ピストン１４に取り付けられた制御部材２３が係合して吐出チャンバ１６を排気口１３から隔離する第二の弁座１９も有している。ピストン１４が十分な力を発生させるならば、該ピストンは、弁部材１７に作用して弁部材１７を第一の弁座１８から離れるように動かし、入口を吐出チャンバ１６に接続し且つ、排気口１３を隔離する。制御チャンバ１５内の圧力を制御するため、保持ソレノイド２０ａ及び排出ソレノイド２０ｂが設けられている。該保持ソレノイド２０ａは、入口１１から管２１を介して制御チャンバ１５への圧力の供給を制御するよう作動可能である一方、排出ソレノイド２０ｂは、制御チャンバ１５を管２２を介して排気口１３に排気するよう作動可能である。作用時、圧力流体を入口１１から出口１２に供給することが望まれるとき、保持ソレノイド２０ａは、圧力を制御チャンバ１５に供給するよう作動させる。ピストン１４は、制御チャンバ１５内の圧力の影響の下、下方に押され、最初に弁座１９と係合してチャンバ１６を排気口１３から分離し、次に、弁部材１７を第一の弁座１８から非係合状態にし、入口１１からチャンバ１６への圧力の供給を許容する。チャンバ１６内の上昇する圧力は、ピストン１４に作用し、該ピストン１４は、制御チャンバ１５内の圧力が吐出チャンバ１６内の圧力に適合する迄、制御チャンバ１５内の圧力に抗して上方に押される。出口１２への圧力の供給を停止させることが望まれるとき、排出ソレノイド２０ｂを開放し且つ、保持ソレノイド２０ａを閉じて制御チャンバ１５と接続し、制御チャンバ１５を排気する。ピストン１４は、吐出チャンバ１６内の残留圧力によって上方に押される。弁部材１７は、ばね１７ａの力の下、上方に動いて入口１２を吐出チャンバ１６から切り離し且つ、吐出チャンバ１６を排気口１３に接続することが許容される。

この形態は既知であり、迅速な応答時間にて且つ、僅かなエネルギ、この場合、低電圧及び低電力の直流ソレノイドを使用して、比較的高圧で且つ多量の加圧流体を制御することを可能にする点にて好ましい。

しかし、かかる形態は、幾つかの状況時には不利益である。幾つかのブレーキアクチュエータにおいて、モジュレータをアクチュエータのケース内に、特に、理想的には、管を備える容積内に装着することが望まれる。しかし、空気供給管２１及び排気管２２がピストン１４の平面内を通らなければならないことと共に、入口、排気口及び出口をモジュレータの異なる表面に配置することは、例えば、ピストン１４の断面積を縮小させなければならないことを意味し、このことは、モジュレータの設計にて望ましくないことである。

本発明の第一の側面によれば、本発明は、入口と、排気口と、出口と、制御チャンバ内の制御圧力に応答して動いて圧力流体の出口への供給を変化させることのできるピストンとを備えるモジュレータであって、第一の端面と、第二の端面と、を備え、排気口及び入口が第一の端面に設けられ、出口が第二の端面に設けられて、入口と制御チャンバとの間に接続された保持ソレノイドと、制御チャンバと排気口との間に接続された排出ソレノイドとを更に備え、保持ソレノイド、排気口及び制御チャンバ間の接続部及び排出ソレノイド、制御チャンバ及び入口間のコネクタがピストンの移動方向に垂直なピストンヘッドを含む平面を横断しないようにした、モジュレータを提供するものである。

好ましくは、第一の端面及び第二の端面は、該面の間にある容積を画成し、保持ソレノイド及び排出ソレノイドが該容積内に配置されるようにする。
モジュレータは、第一の端面と第二の端面との間を伸びる周壁を更に備えている。

該モジュレータは、第一の弁座と係合するように可動であり且つ、制御チャンバを入口と接続するようにピストンと接続された制御部材により弁座から可動である弁部材を備えることができる。

弁部材には、制御部材が係合可能な第二の弁座を設けることができ、制御部材が第二の弁座と接触しないとき、制御チャンバは排気口と接続することができる。
制御部材は、第二の弁座と係合し且つ、弁部材に作用して弁部材を第一の弁座から離れるように動かすように可動である。

制御チャンバは、周壁と、該周壁から内方に伸びる横断壁とを備え、制御部材は、横断壁の開口を通ることができる。
入口は、環状の供給チャンバと接続することができ、また、保持ソレノイドは、環状の供給チャンバと接続される。

弁部材は、全体として環状とし且つ、上記の環状の供給チャンバの開口部内に受け入れることができる。
モジュレータは、排気口と接続された環状の排気チャンバを備えることができ、排出ソレノイドは、環状の排気チャンバと接続することができる。

保持ソレノイド及び排出ソレノイドは、環状の排気チャンバ内に配置することができる。
本発明の第二の側面に従って、本発明は、ブレーキチャンバ内で可動の圧力応答性部材と、周壁を有するモジュレータ弁容積とを備え、本発明の第一の側面に従ったモジュレータがモジュレータ弁容積内に配置された、ブレーキアクチュエータを提供するものである。

ブレーキアクチュエータは、圧力応答性部材により可動であるブレーキ作動部材を備え、モジュレータ弁容積は、ブレーキ作動チャンバと反対側のブレーキチャンバの側部に配置することができる。

モジュレータ弁容積は、圧力応答性要素のブレーキ保持要素を受け入れ得るように制御部材を貫通して伸びる管状の内側部材を備えることができる。
次に、本発明を添付図面を参照しつつ、単に一例としてのみ説明する。

先ず、図２及び図３を参照すると、本発明を具体化するモジュレータは、全体として、参照番号３０で示されている。モジュレータ３０は、入口３１と、出口３２と、排気口３３とを備えている。入口３１及び排気口３３は、モジュレータ３０の第一の端面３０ａに配置され、出口３２は、モジュレータ３０の第二の端面３０ｂに配置されている。第一の端面３０ａ及び第二の端面３０ｂは、該端面の間を伸びる容積３０ｃを画成する。モジュレータ３０は、制御容積３５内の圧力に応答して可動であるピストン３４を有している。制御容積３５を画成するため、モジュレータは、周壁部分３６と、周壁から横断方向に伸びる横断壁部分３７とを備えている。制御部材３８は、横断壁部分３７の開口３９を貫通している。横断壁３７への伸長部４０には、制御部材３８に対するシールを提供するシール４１が設けられている。図２において、ブレーキアクチュータの壁４２が示されており、また、ブレーキアクチュエータ壁４２と周壁３６との間に固定されたシールを提供し得るようにシール４４が周壁３６の端縁に設けられている。入口３１は、環状のリザーバチャンバ４５と接続されている。環状のリザーバチャンバ４５を制御チャンバ３５と接続し、圧力流体を制御チャンバ３５に供給するように作動可能である、保持ソレノイド４６が環状の供給チャンバ４５と制御容積３５との間に配置されている。壁４２、横断壁３７の伸長部分４０及び制御部材３８は、排気口３３と接続された環状の排気チャンバ４７も画成する。排出ソレノイド４８は、制御チャンバ３５と排気チャンバ３７との間に接続されて制御チャンバ３５を排気口と接続する。

圧力流体を環状の吐出チャンバ４５から出口３２に供給することを許容するため、弁部材４９が設けられ、環状の吐出チャンバ４５の内面の周りを伸びるスロット内に取り付けられる。ばね５０は、弁部材４９を押して第一の弁座５１と接触させる一方、シール５２は、弁部材４９と、環状のリザーバチャンバ４５の内面との間に摺動シールを提供する。弁部材４９が図２に示した位置にあるとき、環状の吐出チャンバ４５から出口３２への圧力流れは無い。

弁部材４９は、制御部材３８の端部から外方向に伸びるフランジ５３が係合可能である第二の弁座４９ａを提供する。フランジ５３は、第二の弁座４９ａ及び弁部材４９に作用して弁部材を図２に示すように上方向に押し、該弁部材を第一の弁座５１から非係合状態にするように配置されている。

図２及び図３の実施例において、ブレーキアクチュエータ壁は、例えば、以下により詳細に説明するように、ブレーキアクチュエータを保持するため、使用することのできる制御部材３８を貫通して伸びる管状の内側部分５４を備えている。

モジュレータ３０は、図１のモジュレータ１０と同様の仕方にて作用する。圧力流体を出口３２に提供することが望まれるとき、保持ソレノイド４６を作動させて圧力を制御チャンバ３５に供給する。ピストン３４は、図２に示すように、上方向に押されて、これにより制御部材３８及びフランジ５３を上昇させる。フランジ５３は、最初に、第二の弁座４９ａと係合し、これにより出口３２を環状の排気チャンバ４７から遮断し、次に弁部材４９を上昇させて該弁部材が第一の弁座５１から非係合状態となるようにする。次に、圧力流体は、入口３１及びリザーバチャンバ４５から制御部材３８を通って流れて、出口３２へ出る。例えば、以下に説明するように、ブレーキアクチュエータ内で使用されたとき、ピストン３４が出口３２内の圧力に応答可能であるならば、次に、出口３２の圧力が上昇するに伴い、弁部材４９が弁座５１と係合し、制御チャンバ３５内の圧力と出口３２の圧力とが平衡状態に達する迄、ピストン３４は下方向に向けて押される。

圧力を出口３２から解放することが望まれるとき、保持ソレノイド４６を閉じ、排出ソレノイド４８を開放し、制御チャンバ３５を環状の排気チャンバ４７と接続する。出口３２内の圧力がピストン３４を下方向に押し、弁部材４９を動かして第一の弁座５１と係合させ、次に、フランジ５３を第二の弁座５２から非係合状態にし環状の排気チャンバ４７への出口３２と接続する。

図４を参照すると、全体として参照番号５０で示したブレーキアクチュエータ内に配置されたモジュレータ３０が示されている。該ブレーキアクチュエータは、周壁４２と、参照番号５４で示した管状要素とを有するケース５１を備えている。ブレーキアクチュエータは、実質的に出口３２に隣接するブレーキ圧力チャンバ５６内の圧力に応答可能な圧力応答性部材５５を更に備えている。このように、ピストン３４は、制御チャンバ３５及びブレーキ圧力チャンバ５６の内部の双方の圧力に応答可能である。圧力応答性部材５５は、ばね５７により、図面に示すように、左方向に押され且つ、ブレーキ圧力チャンバ５６内の圧力によって右方向に押されて、参照番号５８で示したブレーキ作動ロッドを伸長させる。圧力応答性部材５５と接続されたブレーキ保持要素５９が管状部材５４を貫通して伸びて例えば、ブレーキアクチュエータ５０が駐車ブレーキを備えるとき、必要なようにブレーキを保持することを許容する。モジュレータ３０は、ブレーキアクチュエータ５０内にコンパクトに受け入れられ且つ、取り付けられ、また、入口３１及び排気口３３を１つの面に配置し且つ、出口３２をアクチュエータの反対面に配置することにより、これを行うことが許容される。空気信号がピストンヘッドの平面を貫通して流れる必要がないため、これは、特に有益な配置であり、ピストンに対して利用可能なモジュレータの直径を可能な限り大きくすることを可能にする。

周壁は、実際に、ケース５１の壁４２により提供することができるが、別個の周壁３６を使用することにより、壁４２の内面を十分な許容公差にて製造することが不要となることは明らかであろう。例えば、ブレーキ保持が不要である場合、管状部材５４を省略し且つ、必要であれば、制御部材３８の直径を小さくすることが可能であることも明らかであろう。

図３の実施例において、圧力変換器は、参照番号６０で示してある。この圧力変換器は、制御容積３５内の圧力に応答可能であり、また、例えば、電子式ブレーキ装置にて使用することができる。

この形態の特別に有利な効果は、ソレノイド及び排気口の何れかと制御チャンバ又は入口との間の空気接続部がピストンヘッドの平面を貫通することがないということである。ピストンを可能な限り大きく形成することにより、Ｏリングの抗力のような、ピストンに加わる対抗力の効果は、比較的小さく、ピストンの応速はより迅速である。

本明細書にて、「備える」とは、「有する又は成る」を意味し、「備えている」とは、「有する又は成る」を意味するものとする。

既知のモジュレータの概略図である。 本発明を具体化するモジュレータの概略図である。 本発明を具体化するブレーキアクチュエータの切欠き斜視図である。 本発明を具体化するブレーキアクチュエータの切欠き斜視図である。

符号の説明

３０ モジュレータ
３０ａ 第一の端面
３０ｂ 第二の端面
３０ｃ 容積
３１ 入口
３２ 出口
３３ 排気口
３４ ピストン
３５ 制御容積／制御チャンバ
３６ 周壁部分
３７ 横断壁部分
３８ 制御部材
３９ 開口
４０ 伸長部
４１ シール
４２ ブレーキアクチュエータ壁
４４ シール
４５ リザーバチャンバ
４６ 保持ソレノイド
４７ 排気チャンバ
４８ 排出ソレノイド
４９ 弁部材
４９ａ 第二の弁座
５０ ばね／ブレーキアクチュエータ
５１ 第一の弁座／ケース
５２ シール
５３ フランジ
５４ 管状の内側部分
５５ 圧力応答性部材
５６ ブレーキ圧力チャンバ
５７ ばね
５８ ブレーキ作動ロッド
５９ ブレーキ保持要素
６０ 圧力変換器

Claims (14)

1. 入口と、排気口と、出口と、制御チャンバ内の制御圧力に応答して動いて圧力流体の出口への供給を変化させることのできるピストンとを備えるモジュレータにおいて、第一の端面と、第二の端面と、を備え、排気口及び入口が第一の端面に設けられ、出口が第二の端面に設けられて、入口と制御チャンバとの間に接続された保持ソレノイドと、制御チャンバと排気口との間に接続された排出ソレノイドとを更に備え、保持ソレノイド、入口及び制御チャンバ間の接続部及び排出ソレノイド、制御チャンバ及び排出口間の接続部がピストンの移動方向に垂直なピストンヘッドを含む平面を横断しないようにした、モジュレータ。
2. 請求項１に記載のモジュレータにおいて、第一の端面及び第二の端面が該端面の間にある容積を画成し、保持ソレノイド及び排出ソレノイドが該容積内に配置される、モジュレータ。
3. 請求項２に記載のモジュレータにおいて、第一の端面と第二の端面との間を伸びる周壁を更に備える、モジュレータ。
4. 請求項１又は請求項２又は請求項３に記載のモジュレータにおいて、第一の弁座と係合するように可動であり且つ、制御チャンバを入口と接続し得るようにピストンと接続された制御部材により弁座から可動である弁部材を備える、モジュレータ。
5. 請求項４に記載のモジュレータにおいて、弁部材には、制御部材が係合可能な第二の弁座が設けられ、制御部材は、第二の弁座と接触せず、制御チャンバは、排気口と接続される、モジュレータ。
6. 請求項５に記載のモジュレータにおいて、制御部材が、第二の弁座と係合するように可動であり且つ、弁部材に作用して弁部材を第一の弁座から離れるように動かすようにした、モジュレータ。
7. 請求項１ないし６の何れか１つに記載のモジュレータにおいて、制御部材が、周壁と、
   該周壁から内方に伸びる横断壁とを備え、制御部材が横断壁の開口を貫通して通る、モジュレータ。
8. 請求項１ないし７の何れか１つに記載のモジュレータにおいて、入口が環状の供給チャンバと接続され、保持ソレノイドが環状の供給チャンバと接続される、モジュレータ。
9. 請求項８に記載のモジュレータにおいて、弁部材が全体として環状であり且つ、前記環状の供給チャンバの開口部内に受け入れられる、モジュレータ。
10. 請求項１ないし９の何れか１つに記載のモジュレータにおいて、排気口と接続された環状の排気チャンバを備え、排出ソレノイドが環状の排気チャンバと接続される、モジュレータ。
11. 請求項１０に記載のモジュレータにおいて、保持ソレノイド及び排出ソレノイドが環状の排気チャンバ内に配置される、モジュレータ。
12. ブレーキチャンバ内を可動の圧力応答性部材と、周壁により画定されるモジュレータ弁容積と、該モジュレータ弁容積内に配置された、請求項１ないし１１に記載のモジュレータとを備える、ブレーキアクチュエータ。
13. 請求項１２に記載のブレーキアクチュエータにおいて、圧力応答性部材により可動であるブレーキ作動部材を備え、モジュレータ弁容積が、ブレーキ作動部材と反対側のブレーキチャンバの側部に配置される、ブレーキアクチュエータ。
14. 請求項１２又は請求項１３に記載のブレーキアクチュエータにおいて、モジュレータ弁容積が、圧力応答性要素のブレーキ保持要素を受け入れ得るように制御部材を貫通して伸びる管状の内側部材を備える、ブレーキアクチュエータ。

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