| 研究概要 |
油圧式圧電アクチュエータは油圧ポンプとシリンダを組み合わせたアクチュエータであり、小型で大きな力を発生するという特徴を持っている。この特徴を生かすため、本研究では自動車用独立ブレーキシステムへの応用を目的し、今年度はアクチュエータシステムの設計とシミュレーションを行った。
アクチュエータシステムの構成:現在の乗用車用ブレーキシステムは、シャーシ上のポンプで発生された油圧を四輪のブレーキシリンダに分配する方式をとっているが、将来的には制動性能の向上や信頼性の確保のために、独立な動力源を有するブレーキを四輪それぞれに取り付ける方式が検討されている。このとき、シリンダ駆動の動力源に要求される瞬時出力は約200Wである。この30%がポンプの定常出力であると仮定し、システムを次のように構成した。すなわち、出力60W(流量3.0cm^3/sec,圧力20.0MPa)の圧電ポンプ、瞬時出力140W(7.0cm^3/sec,20.0MPa)のアキュムレータ、流量制御弁、リザ-バおよびブレーキシリンダである。
ポンプの小型化設計とシミュレーション:小型化のポイントとして機械的共振系を種々検討したが、振動質量が大きくなりすぎることが判明した。そこで油圧管路の共振を用いることとした。予備的研究では直径22mm,長さ66mmの圧電素子を用いて、30cm^3/sec,2MPaの出力を得るために内径6mmの共振管を利用していたので、今回の流量が1/10に減少したことに対応して管径を細くし、コイル状にして小型化した。ポンプ弁としては、流量が小さいので圧力損失は無視できること、高圧に耐える必要があることなどを考慮して従来の円盤弁をボール弁に変更した。このような基本方針のもとにシミュレーションを繰り返し、上記の仕様に合致するパラメータを決定した。このポンプの試作・実験は次年度の予定である。
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