JP2645515B2 - 流量増幅によるステアリング制御装置 - Google Patents

流量増幅によるステアリング制御装置

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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、加圧流体供給源からステアリングシリンダ
等の流体圧力作動装置への流体の流量を制御するのに使
用するタイプの流体制御装置に関する。
（従来の技術・発明が解決しようとする課題） 本発明が関連するタイプの一般的な流体制御装置は、
様々な流体ポートを形成するハウジングを具備し、さら
に、流量計とバルブ、ならびにその流量計を通る流量に
応じてバルブに追従運動を伝える装置をも具備する。制
御装置のバルブを通る流量は、主可変流量制御オリフィ
スの面積に正比例し、このオリフィスは、ステアリング
ホイールが回転する速度に比例する。さらに、主可変流
量制御オリフィスの面積は、制御装置のバルブの変位と
公知の関係がある。
本発明が関連するタイプの流体制御装置は、積み込み
機、バックホー等の様々な建設用車両のような大型車に
使われることが多い。このような車両を操縦するには、
ステアリングホイール１回転当たり、比較的大量の流体
が制御装置を通ってステアリングシリンダに流れる必要
がある。しかし、従来の一般的な制御装置は、シリンダ
に流れるすべての流量がまず流量計を通らなければなら
ないように設計されていたので、大型車用の制御装置に
は比較的排出量の大きい流量計が必要であった。このよ
うな大排出量の流量計は、制御装置の寸法やコストを相
当大きくしている。
従って、ステアリングシステムを通る全流量が制御装
置を通る流量よりかなり大きいものの、全体的なシステ
ム流量は公知の方法で制御装置を通る流量に関連するよ
うな、流体制御装置を具備するステアリングシステムを
提供することが、長い間、本技術に精通した者の目的で
あった。例えば、米国特許明細書第4,052,929号を参照
すると、制御装置は１台のポンプから流体を受け取り、
パイロット信号を発生して、第二のポンプから流体を受
け取るパイロット操作弁を制御している。全ステアリン
グ流量は、パイロット操作弁を通る流量と、制御装置か
らの流量とを合わせたものである。このようなシステム
は理論的には申し分のないものであるが、パイロット操
作弁と第二のポンプを追加するため、コストが高くな
り、実用化は困難である。
最近では、希望のステアリング流量の全量を制御装置
に入れ、一部を通常通り制御装置のバルブと流量計とに
通し、残りの流体を圧力調整装置とバイパススロットル
を介して流すことによって、流量計を通る流量より大き
い流量をステアリングシリンダに供給しようという試み
がなされている。このように２つに分かれた流体は制御
装置内で合流し、ステアリングシリンダに流れる。米国
特許明細書第4,566,272号を参照されたい。同特許に従
って製作した制御装置の性能は十分なものであるかもし
れないが、制御装置内の圧力調整バルブの追加と、これ
に付随する構造によって、制御装置のコストをさらに大
きくするおそれがあり、また多くの場合、このようなバ
ルブの追加に対応するために少なくとも制御装置のハウ
ジングの設計を大幅に変更する必要があるだろう。
非常に大きなステアリング流量に対する備えができて
いる車両に応用した場合、さらに別の問題が起きてい
る。典型的なものとしては、ステアリング動作を開始す
ると全システム流量（すなわち、流量計の排出量）が利
用できる状態になっていることである。その結果、バル
ブ変位が大きい時には、ロックからロックまでのステア
リングホイールの回転数から所望のゲインを得るに十分
なステアリング流量が生じる。しかし、小規模のステア
リング補正の場合等、バルブ変位が比較的小さい時に
は、流量が大きすぎ、ステアリングは車両の運転者にと
って反応が敏感すぎるようである。
従って、本発明の目的は、バルブやその他の構成部品
を追加する必要がなく、制御装置やその流量計を通る流
量よりかなり大きなステアリング流量を提供できるよう
な、流量増幅によるステアリングの流体制御装置を提供
することである。
本発明の別の目的は、上記の目的を達成し、さらに、
様々なステアリング条件に対して様々なステアリング比
（ステアリングホイールの回転数に対するステアリング
流量の割合）を実現できる、改良型の流体制御装置を提
供することである。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、加圧流体供給源に
接続するための流入ポートと、リザーバに接続するため
のリターンポートと、流体圧力作動装置に接続するため
の第一および第二の制御流体ポートとを形成するハウジ
ング手段と、ハウジング手段内に配置され、中立位置と
第一の動作位置とを形成するバルブ手段を具備してい
る。ハウジング手段とバルブ手段は連携し、流入ポート
と第一の制御流体ポートとの間、ならびにバルブ手段が
第一の動作位置にある時に第二の制御流体ポートとリタ
ーンポートとの間をつなぐ主流体経路を形成する。さら
に流体作動手段が備えられ、流入ポートと第一の制御流
体ポートとの間で主流体経路内に直流になるように配置
されている。主流体経路は、流入ポートと流体作動手段
との間に配置され、しかもバルブ手段が中立位置の時に
最小の流量面積を持ち、バルブ手段が中立位置から第一
の動作位置に向かって変位するにつれて流量面積が大き
くなるように第一の可変流量制御オリフィスを具備す
る。主流体経路は、流体作動手段と第一の制御流体ポー
トとの間に配置された第二の可変流量制御オリフィスを
具備する。
この流体制御装置は、ハウジング手段とバルブ手段が
連携して、主流体経路と平行して増幅流体経路を形成
し、この増幅流体経路は、流体流入ポートと第一の可変
流量制御オリフィスとの間にある第一の位置と、流体作
動手段と第一の制御流体ポートとの間にある第二の位置
とで主流体経路につながっている。この増幅流体経路
は、バルブ手段が中立位置にあるとき流量面積が最小に
なり、バルブ手段が中立位置から第一の動作位置に向か
って変位するにつれて流量面積が大きくなるような可変
増幅オリフィスを具備する。主可変流量制御オリフィス
は、バルブ手段が中立位置から第一の動作位置に向かっ
て移動するにつれて、少なくとも可変増幅オリフィスと
ほぼ同時に開き始める。
さらに、本発明の流体制御装置は、バルブ手段が、主
回転バルブ部材と、これと協働して相対回転可能な追従
バルブ部材とで構成され、増幅流体経路と可変増幅オリ
フィスが、主回転バルブ部材と追従バルブ部材との相対
変位により形成されることを特徴とする。
（作 用） 上記構成から本発明の流体制御装置はハウジング手段
とバルブ手段が連携して主流体経路と平行に増幅流体経
路を形成し、両経路からの流体がステアリングシリンダ
に流れる。そして増幅流体経路からはバルブの変位に応
じて流量が変化し、必要とする流量を供給してステアリ
ングシリンダに流量計を通る流量よりかなり大きなステ
アリング流量を供給でき、希望する種々のステアリング
比を実現できる。
（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１図
は、本発明の要旨に従って製作した流体制御装置を具備
する、車両用油圧ステアリングシステムの油圧系統概略
図である。このシステムは、その流入口がシステムリザ
ーバ13に接続された流体ポンプ11（ここでは定容量形ポ
ンプとして示す）を具備する。また、このシステムは、
パイロット作動負荷感知形プライオリティ流量制御バル
ブ（全体を15で示す）も具備する。流量制御バルブ15
は、ポンプ11からの流体の流れを（１）流体制御装置
（全体を17で示す）を具備する一次回路と流体作動形ス
テアリングシリンダ19、および（２）可変オリフィス
（21で示す）に代表されるオープンセンタ補助回路とに
配分する。
さらに第１図について説明する。流体制御装置17は、
流入ポート23と、リターンポート25と、ステアリングシ
リンダ19の両端に接続された一対の制御（シリンダ）流
体ポート27,29とを具備する。さらに流体制御装置17
は、負荷信号ポート31を具備し、この負荷信号ポート31
は負荷信号ライン33に接続され、この負荷信号ライン33
は本技術では周知の通り、プライオリティ流量制御バル
ブ15の負荷信号ポート35に接続されている。
プライオリティ流量制御バルブ15は、米国特許明細書
第3,455,210号に示すタイプのものでよいが、同特許は
本発明の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に盛り
込まれている。プライオリティバルブ15は、制御装置17
の流入ポート23に接続されたプライオリティ流出ポート
37と、補助回路21に接続された過流流出ポート39とを具
備する。プライオリティバルブ15は、流入流体のほぼ全
部をプライオリティ流出ポート37まで流れるようにする
ある位置側にスプリング43によって付勢されるバルブス
プール41を具備する。このスプリング43は、負荷信号ポ
ート35とバルブスプール41の端部との間をつなぐ信号ラ
イン45内の圧力によって補助されている。このような付
勢力に対して、プライオリティ流出ポート37の上流から
バルブスプール41の反対側端部まで伝達されたパイロッ
ト信号47によって圧力がかかっている。プライオリティ
バルブ15の一般的な構造と動作は、本技術では周知であ
り、しかもそれらは本発明の直接的部分を形成していな
いので、ここではこれ以上説明しない。
流体制御装置17については第２図に関連してさらに詳
しくは説明するが、米国再発行特許明細書第25,126号に
記載された一般的タイプのものでもよい。本実施例で
は、より具体的なものとして、米国特許明細書第4,109,
679号に記載されたタイプである。両特許はともに本発
明の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に盛り込ま
れている。バルブ装置（全体を49で示す）は流体制御装
置17内に配置されているが、これは第１図に示す中立位
置から、右回転位置Ｒが左回転位置Ｌのいずれかまで移
動可能である。このバルブ装置49がその回転位置のどち
らかにある時、バルブ49を通る加圧流体は流量計51を通
って流れる。この流量計51の機能の一つは、適切な制御
ポート27または29に送られる流体の適正量を計量するこ
とである。本技術に精通した者には周知のように、流量
計51のもう一つの機能は、バルブ49に追従運動を与え
て、希望量の流体がステアリングシリンダ19に送られた
バルブ49がその中立位置に戻るようにすることである。
第１図では、この追従運動は機械式追従連結（概要を53
で示す）を使って達成している。
第１図で概略がよくわかるように、バルブ装置49は、
バルブ49がその中立位置から動作位置の一方、すなわち
右回転位置Ｒまたは左回転位置Ｌのいずれかまで移動す
ると、必ず複数の可変オリフィスを形成する。これらの
可変オリフィスについては、第３図および第４図に関連
して後で詳しく説明する。
流体制御装置17 次に第２図を参照し、流体制御装置17の構成について
ある程度詳しく説明する。流体制御装置17は、ハウジン
グ部55、ポートプレート57、流量計51で構成される部
分、エンドプレート59等の幾つかの部分で構成される。
これらの部分は、ハウジング部55にねじ込み係合する複
数のボルト61を使って、しっかりした密封係合で一緒に
固定されている。ハウジング部55は、流入ポート23とリ
ターンポート25（第２図では図示しない）、ならびに制
御ポート27,29とを形成する。
第１図で概略を示したバルブ装置49は、ハウジング部
55が形成するバルブ内腔63内に回転可能に配置されてい
る。このバルブ49は、主回転バルブ部材65（以下「スプ
ール」という。）と、これに協働する相対回転可能な追
従バルブ部材67（以下「スリーブ」という。）とで構成
される。スプール65の前方端には、径が小さく、しかも
スプール65とステアリングホイール（図示しない）とを
直接機械的に連結させる１組の内歯スプライン69を形成
する部分がある。スプール65とスリーブ67については後
でもっと詳しく説明する。
流量計51は、本技術では周知のタイプでよいが、内歯
付きリング71と外歯付きスター（計量部材）73を具備し
ている。このスター73は、１組の内歯スプライン75を形
成し、駆動軸79の後方端に形成された１組の外歯スプラ
イン77がそれにスプライン係合している。駆動軸79に
は、スプール65内の一対のピン開口部85（第２図には図
示しないので第４図を参照）を通るピン83を使って、軸
79とスリーブ67とを駆動接続させる二叉に分かれた前方
端81がある。このため、スプール65の回転に応じてバル
ブ49を通る加圧流体は、流量計51を通り、リング71内で
スター73の軌道および回転運動を起こさせる。スター73
のこのような運動は、駆動軸79とピン83（第１図の追従
連結53を構成する）により、スリーブ67の追従運動を生
じさせ、ステアリングホイールの回転速度に比例した、
スプール65とスリーブ67の特定の相対変位を維持する。
複数の板ばね86はスプール65の開口部を通って伸び、ス
プール65に対してスリーブ67を中立位置の方へ偏らせ
る。
さらに第２図について説明すると、ハウジング部55が
バルブ49を取り囲む４つの環状室を形成し、バルブ49と
様々なポートとの間に流体を流通させているのがわかる
であろう。環状室87は流入ポート23からの加圧流体を受
け取り、環状室89は戻り流体をリターンポート25へ送っ
ている。さらに、環状室91はバルブ49と制御ポート27と
の間をつなぎ、環状室93はバルブ49と制御ポート29との
間をつないでいる。
リング71と、リング71内で軌道・回転運動するスター
73との噛み合い部分に、複数の膨張／収縮流体容積室95
を形成し、その容積室95のそれぞれに隣接して、ポート
プレート57が流体ポート97を形成している。ハウジング
部55は複数の軸方向内腔99（１つだけ第２図に示す）を
形成し、そのそれぞれは流体ポート97の１つに自由に通
じている。後でもっと詳しく説明するように、ハウジン
グ部55はさらに、軸方向内腔99のそれぞれとバルブ内腔
63との間を流通させる一対の半径方向内腔101Lと101Rを
も形成している。
バルブ装置49 次に第４図を中心にして、スプール65とスリーブ67に
ついて詳しく説明する。以下の説明に関連して注意すべ
きことは、ポートや通路の多くが中央基準面RPについて
左右対称に配置されていることである。このような構成
要素については、その構成要素が基準面RPの右側あるい
は左側のどちらにあるかを示すため、参照番号の後にＲ
またはＬのいずれかを付けて記載する。これに対し、構
成要素の中には基準面RPの反対側に配置された対応する
構成要素がないものもある。このような構成要素につい
ては、参照番号だけを用いて参照する。さらに、第４図
のオーバーレイ図はスプール65とスリーブ67の接合部だ
けを示すものなので、その結果、ハウジング部55が形成
する様々な環状室87〜93は示していない。
スリープ67は複数の圧力ポート103を形成するが、こ
のポートは、環状室87により流入ポート23と連続して流
体でつながるように配置されている。複数の計量ポート
105Lと複数の計量ポート105Rは、基準面RPの両側に同じ
ように配置されている。この計量ポート105Lは半径方向
内腔101Lとの流体流通を整流するために配置され、計量
ポート105Rは半径方向内腔101Rとの流体流通を整流する
ために配置されている。複数の動作ポート107Lと複数の
動作ポート107Rは、基準面RPの両側に同じように、しか
も計量ポート105L、105Rよりも基準面RPから離れた位置
に配置されている。
さらに第４図について説明する。スプール65は、基準
面RPの両側に同じように配置され、しかも計量ポート10
5L、105Rと重なるように配置された、一対の円周方向計
量溝111L、111Rを形成する。複数の圧力通路113Lは計量
溝111Lと流体でつながり、複数の圧力通路113Rは計量溝
111Rと流体でつながっている。また、複数の動作通路11
5Lは計量溝111Lと流体でつながり、複数の動作通路115R
は計量溝111Rと流体でつながっている。スプール65の外
面に形成された上記の溝および通路に加えて、スプール
65は、動作通路115Lの間に交互に配置された複数のタン
クポート117Lと、動作通路115Rの間に交互に配置された
複数のタンクポート117Rをも形成している。このタンク
ポート117Lと117Rはバルブスプール65の内部と流体でつ
ながっているので、戻り流体はスプール65の内部を通
り、半径方向外側に向かってスプリング用開口部を通
り、リターンポート25につながる環状室89へと流れる。
バルブの動作 これまで述べてきた流体制御装置17とバルブ装置49の
基本動作は、上記の米国特許明細書第4,109,679号の要
旨を考慮すれば容易に明らかになるはずである。しか
し、第２図および第４図に示す構造を第１図の概略図に
一部関連させるため、この制御装置とバルブの動作につ
いて簡単に説明する。
もう一度第４図について説明すると、バルブ49が中立
位置の時（ステアリングホイールの回転なし）、加圧流
体は流入ポート23から環状室87に送られ、さらに圧力ポ
ート103を通る。しかし、バルブが中立位置にある場
合、圧力ポート103を通る流れはスプール65の外面で遮
られるので、バルブ49と流量計51を流れる流体はない。
従って、本実施例では、バルブ49は「クローズドセン
タ」と呼ばれるタイプのものであるが、本発明がクロー
ズドセンタバルブに限定されないことは本技術に精通し
た者には明らかであろう。さらに、流体制御装置17は、
負荷感知形であると第１図に関連して前に説明したが、
バルブ装置49がが負荷信号ポート31と連絡できるように
する特定の構造は本発明の一部になっていないので、こ
こでは図示も説明もしない。
ステアリングホイールが特定の回転速度で回転する
と、スプール65は、このステアリングホイールの回転速
度に相当する特定の回転変位分だけ、スリーブ67に対し
て変位する。その後、ホイールが回転し続けると、流量
形51を通る流体の流れが、この特定の回転変位分を維持
するためのスリーブ67の追従運動を生み出す。
第６図ではスリーブ67に対して変位したバルブスプー
ル65を示しているが、これは第１図のバルブ装置49を右
回転位置Ｒまで移動させることに相当する。スプール65
が変位すると、加圧流体は圧力ポート103から各圧力通
路113Lへ流れ込むことができるが、そのポートと通路と
が重複した領域は徐々に大きくなって、一般にA1オリフ
ィスと呼ばれる主可変流量制御オリフィス（第一の可変
流量制御オリフィス）121（第１図および第６図を参
照）を構成する。ここで、再度第２図および第４図を中
心に説明する。前に説明した通り、加圧流体は圧力通路
113Lのそれぞれから環状計量溝111Lへ流れ込み、次に半
径方向外側に向かい、半径方向内腔101Lと整流流体でつ
ながっている計量ポート105Lを通る。この未計量の加圧
流体は、次に軸方向内腔99の一部を通って流量計51に送
られ、さらに流量計51から他の軸方向内腔99を通って計
量済みの加圧流体として戻る。次に計量済みの流体は、
計量ポート105Rと整流流体でつながっている半径方向内
腔101Rを通る。計量ポート105Rを通る計量済みの流体は
環状計量溝111Rに入り、次に動作通路115Rに流れ込み、
さらに各動作ボート107Rを流れる。その通路とポートと
の重複部分は徐々に大きくなって、一般にA4オリフィス
と呼ばれる可変流量制御オリフィス（第二の可変流量制
御オリフィス）123（第１図を参照）を構成する。
動作ポート107Rを流れる流体は環状室93に入り、次に
制御ポート29に流れ、さらにステアリングシリンダ19の
右端へと流れる。ステアリングシリンダ19の左端から排
出される流体は、制御ポート27を通って環状室91に送ら
れ、次に動作ポート107Lを通り、さらにタンクポート11
7Lを通る。このポート同士が重複した領域は徐々に大き
くなって、一般にA5オリフィスと呼ばれる可変流量制御
オリフィス125（第１図を参照）を構成する。前に説明
したように、タンクポート117Lを流れる戻り流体はスプ
ール65の内部を通り、次に半径方向外側に向かってピン
開口部85を通って環状室89へと流れ、この環状室89から
流体はリターンポート25へ流れ、さらにシステムリザー
バ13へと流れる。上記の流路は以下「主流体経路」と呼
ぶが、負荷信号ポート31が主可変流量制御オリフィス12
1のすぐ下流の位置で主流体経路に通じていることは、
第１図を参照して注意しなければならないことである。
バルブ49が左回転位置Ｌになるようにスプールがスリー
ブに対して反対方向に変位した場合、上記の米国特許明
細書第4,102,679号を読んで理解すればわかるように、
バルブ49を通る流れは「反対」方向になることは明らか
であろう。
これまで説明した主流体経路に係る構成要素は、全て
既に周知のものであり、しかも上記米国特許明細書第4,
109,679号に記載されたものであることに注意された
い。
増幅流体経路 ここで、第４図を中心にして、本発明の減衰流体経路
となる為に追加した構成要素についての説明をする。ス
リーブ67は二対の増幅内腔127を形成しているが、その
各対の内腔127は、第４図に示すように、中央基準面に
対して中心に置かれている。
次に、第３図のフローダイヤグラムとともに第４図を
参照し、本発明の動作について大体説明する。環状室87
の加圧流体は内腔127内にあるが、そこを通る流路は、
バルブが中立位置の時、圧力ポート103を通る流路がス
プール65の外面で遮られるのと同じように、スプール65
の外面で遮られている。スプール65がスリーブ67に対し
て変位するにつれて、ついに加圧流体は増幅内腔127を
通って隣接する圧力通路113Rに流れ込めるようになる。
この増幅内腔127と圧力通路113Rとが重複した領域は徐
々に大きくなって、AAオリフィスとも呼ばれる可変増幅
オリフィス129（図３を参照）を構成する。
この可変増幅オリフィス129を流れる加圧流体は、圧
力通路113Rから環状計量溝111Rに流れ込み、流量計51と
計量ポート105R（主流体経路）を通ってきた流体と合流
する。以上、増幅内腔127、圧力通路113R、環状計量溝1
11Rの順序で形成される流路を、以下の説明では「増幅
流体経路」と呼ぶ。既に説明した通り、この合流した流
体は、次に動作通路115Rに流れ込み、さらに動作通路10
7Rを通る。
次に第３図を中心に説明する。上記の増幅流体経路
は、本実施例では、主可変流量制御オリフィス121の上
流にある位置で主流体経路につながっている。増幅流体
経路を通り、さらに可変増幅オリフィス129を通る流体
は、次に可変流量制御オリフィス123の上流にある位置
で主流体経路と再び合流する。本発明を実施した場合、
主流体経路と増幅流体経路の両方を通る全流量に対応す
るため、可変オリフィス123の流れ容量を増やす必要が
あることは、本技術に精通した者には理解されるであろ
う。
さらに第３図を参照して、本発明の応用例として幾つ
か可能なものについて説明する。可変減衰オリフィス13
3を具備する減衰流体経路131が第３図に概略で示されて
いる。この経路131は、可変オリフィス123の下流にある
位置で主流体経路に接続されているので、可変減衰オリ
フィス133を通って可変流量制御オリフィス125の下流の
主流体経路の戻り側に少量の減衰流体を送ることができ
る。減衰流体経路131の構成および動作については、
「改良形流体制御装置および減衰流体経路」としてDona
ld M.HaarstadおよびDouglas M.Gageの名義で1987年４
月13日に出願した同時係属出願である、米国特許出願第
037,493号にもっと詳しく説明されている。
この減衰流体経路131は、制御装置17とステアリング
シリンダ19との間のラインで圧力パルスとスパイクを緩
衝または減衰するのに効果的であることがわかってい
る。しかし、減衰流体経路131を通る流れはシステムか
らの損失を表しているので、ステアリングシリンダ19へ
の流量を減らし、ロックからロックまでのステアリング
ホイールの回転数を増やしている。従って、本発滅の応
用例の１つは、可変増幅オリフィス129を可変減衰オリ
フィス133とほぼ同じ大きさにして、流量計51を迂回す
る増幅流体の量が減衰流体の量とほぼ同じになるように
し、さらにステアリングシリンダ19へ流れる流体の正味
量が流量計51を通る流量と同じになるようにするもので
ある。
これに代わるものとしてもう１つの本発明の応用例
は、制御装置17が減衰流体経路131を具備するか否かに
かかわらず、ステアリングシリンダ19に流れる流体の正
味量が計量計51を通る流量よりかなり大きくなるように
可変増幅オリフィス129の大きさを決めて、本当の流量
増幅を図るものである。本発明の増幅面については、第
９図および第10図のグラフに関連して後で説明する。
ここで本発明の動作についてさらに詳しく説明する。
第９図のグラフとともに第５図から第７図を中心に説明
する。第５図から第７図の各図では、スプール65とスリ
ーブ67との相対回転の度数が示されていることに注意し
なければならない。第９図の各「利得」曲線の形状と同
様、図示した特定の変位も一例として示しただけで、本
発明は利得曲線の特定の形状や、バルブ変位と様々なオ
リフィスの開閉との特定の関係には限定されないこと
は、本技術に精通した者には理解されるであろう。
次に第５図について説明する。スプール65はスリーブ
67に対して約３゜変位しており、圧力ポート103はそれ
ぞれ、各圧力通路113Lとつながり始めている。従って、
主可変流量制御オリフィス121は、第９図のグラフ（121
で示した流量曲線）でわかるように、開き始めている。
このパルプ変位では、増幅内腔127と圧力通路113Rとの
流通はまだ遮られているので、増幅流体経路を通る流れ
は全くない。
次に第６図について説明する。スプール65はスリーブ
67に対して約４゜変位している。このパルス変位では、
圧力ポート103と圧力通路113Lとの間には（すなわち、
主可燃流量制御オリフィス121を通る）かなりの流通が
あり、それと同時に、増幅内腔127は圧力通路113Rとつ
ながり始め、可変増幅オリフィス129を形成する。可変
増幅オリフィス129が変位４゜で開き始めると、制御ポ
ート29から出る全流量（29で示した流量曲線）は、主可
変流量制御オリフィス121を通る流量を超え始める。
次に第７図について説明する。スリーブ67に対するス
プール65の変位がさらに大きくなるにつれて、増幅内腔
127は圧力通路113Rと完全につながり、可変増幅オリフ
ィス129における流体流量は最大となる。第９図のグラ
フでわかるように、スプール65がスリープ67に対して12
゜変位すると、主可変オリフィス121を通る流量は約18g
pmで、全流量は34gpmになる。従って、本実施例では、
可変増幅オリフィス129が第７図のように完全に開いた
後、増幅流体経路を通る流量は約16gpmとなる。バルブ
がさらに変位するにつれて、増幅流量は引き続き16gpm
となるが、主流体経路を通る流量は増え続けるので、全
流量（29）も増加する。例えば、バルブが19゜で完全に
変位してしまうと、オリフィス121を通る流量は32gpm、
全ステアリング流量は48gpmとなる。
増幅比 増幅内腔127の代わりに、圧力ポート103と同じ大きさ
と形状を持ち、圧力通路113L、113Rまでの距離が同じで
ある内腔を使用した場合、増幅流量が主流体経路を通る
流量とほぼ等しくなることは、本技術に精通した者には
理解されるであろう。従って、全ステアリング流量（流
量曲線29）は所定のバルブ変位では主流体経路を通る流
量（流量曲線121）のちょうど２倍になるはずである。
その結果、バルブ変位の範囲全体で、増幅比（すなわ
ち、主流体経路の流量121に対する全流量29の割合）は
2:1になるはずである。このような2:1という一定の割合
はある種の車両への応用では望ましいかもしれないが、
本実施例では、後で説明する性能基準の幾つかを満足す
るために増幅内腔127を選んだ。
次に第５図から第７図とともに、第10図の増幅比対バ
ルブ変位を示すグラフを参照すると、次のような性能特
性に気づくはずである。
（１） 圧力ポート103は３゜で開き始めるが増幅内腔1
27は４゜まで開かないので、増幅流量がなくても（すな
わち、増幅比が1.0）ステアリングの小さな補正がで
き、このため、ステアリングはホイールの小さなたわみ
に過度に反応しない。
（２） 増幅流量はバルブ変位12゜で最大になるので、
増幅比は、一般的なステアリング動作に対応する、約８
〜12゜のパルプ変位でそのピーク（1.9〜2.0）になる。
（３） 約12゜のパルス変位後、増幅流量は増え続けな
いが、主流体経路を通る流量（流量曲線121）は増え続
けるので、バルブ変位が最大に近づくにつれて増幅比は
徐々に減り、ステアリング入力が高い時にステアリング
が過度に反応するのを防ぐ。
第８図の実施例 次に第８図について説明するが、同図では第３図と同
様のフローダイヤグラムで本発明の別の実施例の概略を
示している。第８図の実施例は幾つかの点で第３図の実
施例とは異なっている。
まず、第３図の制御装置17は米国特許明細書第4,109,
679号に記載したタイプのもので、スプールとスリーブ
が可変流量制御オリフィスを３つだけ（121,123,125）
形成している。これに対し、第８図の実施例は、米国再
発行特許明細書第25,126号に記載したタイプの制御装置
140を具備し、スプールとスリーブは、第一の可変流量
制御オリフィス（主可変流量制御オリフィス）141
（A1）、流量計51のすぐ上流と下流にそれぞれ第二およ
び第三の可変流量制御オリフィス142（A2）,143
（A3）、制御流体ポート29の上流に第四の可変流量制御
オリフィス144（A4）、戻り側の制御流体ポート27の下
流に第五の可変流量制御オリフィス145（A5）を形成し
ている。
ところで、第３図の実施例では可変増幅オリフィス12
9（AA）を含む増幅流体経路は、可変流量制御オリフィ
ス121の上流で主流体経路から分岐している。これに対
し、第８図の実施例では、流量計51を挟むように可変流
量制御オリフィス142、143が設けられていることがその
理由の一つとなっているのだが、可変増幅オリフィス14
7（AA）を含む増幅流体経路は、第一の可変流体制御オ
リフィス141の下流で主流体経路から分岐し、第四の可
変流量制御オリフィス144（A4）の上流で、再び主流体
経路とつながっている。従って、第８図の実施例では、
可変オリフィス141と144は、ステアリング流量全体に合
わせた大きさでなければならない。
（発明の効果） 本発明はハウジング手段とバルブ手段が連携して主流
体経路と増幅流体経路を形成し、主流体経路からの流体
の他に、増幅流体経路からバルブの変位に応じた必要と
する流量をステアリングシリンダに供給するので、特別
な他の構成要素を用いることなく希望する種々のステア
リング比を実現するステアリング流量を制御できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明が利用できるタイプの負荷感知形油圧
パワーステアリングシステムの油圧系統概略図、 第２図は、本発明が関連するタイプの流体制御装置の軸
方向断面図、 第３図は、第１図に示す様々なオリフィスとともに第１
図に概略を示した流体制御装置を示し、さらに本発明の
要旨をも含めた、一方向フローダイヤグラム、 第４図は、第２図に示した流体制御装置に使用するバル
ブが中立位置を示す拡大オーバーレイ図、 第５図から第７図は、バルブが中立位置から変位した時
の、第４図と同様の各拡大オーバーレイ図、 第８図は、本発明の別の実施例を示す、第３図と同様の
フローダイヤグラム、 第９図は、本発明の制御装置内の様々な流量に関する流
量対バルブ変位を示すグラフ図、 第10図は、第９図の流量グラフに相当する、増幅比対バ
ルブ変位を示すグラフ図である。 11……流体ポンプ、13……システムリザーバ 15……流量制御バルブ、17……流体制御装置 19……ステアリングシリンダ、23……流入ポート 25……リターンポート、27,29……流体ポート 49……バルブ装置、55……ハウジング部 51……流量計（流体作動手段）（主流体経路） 121,123,141,142,143,144……可変流量制御オリフィス
（主流体経路） 111R,111L……計量溝（増幅流体経路） 113R,113L……圧力通路（増幅流体経路） 127……内腔（増幅流体経路） 129……可変増幅オリフィス（増幅流体経路） 147……可変増幅オリフィス

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】加圧流体供給源（11）から流体圧力作動装
    置（19）への流体の流れを制御可能な制御装置（17）で
    あって、該制御装置が、 加圧流体供給源に接続するための流入ポート（23）と、
    リザーバ（13）に接続するためのリターンポート（25）
    と、流体圧力作動装置に接続するための第一（27）およ
    び第二（29）の制御流体ポートとを形成するハウジング
    手段（55）と、 該ハウジング手段内に配置されて中立位置（第４図）お
    よび第一の作動位置（第７図）を形成するバルブ手段
    （49）とを具備し、 前記ハウジング手段とバルブ手段が連携して、前記バル
    ブ手段が第一作動位置にあるとき、前記流入ポートと第
    一の制御流体ポートとの間ならびに前記第二の制御流体
    ポートとリターンポートとの間（125）をつなぐ主流体
    経路（121,51,123）を形成しており、さらに 前記流入ポートと第一の制御流体ポート間の前記主流体
    経路に直列に配置される流体作動手段（51）を含み、こ
    れを通る流体の容積に比例する追従運動を前記バルブ手
    段に伝え、 前記主流体経路は、該流入ポートと流体作動手段間に配
    置された第一の可変流量制御オリフィス（121）を含
    み、前記バルブ手段が中立位置にあるとき流量面積を最
    小とし、かつ前記バルブ手段が中立位置から第一の作動
    位置に向かって変位するにつれて流量面積を増加させ、 また該流体経路は、前記流体作動手段と第一の制御流体
    ポート間に配置された第二の可変流量制御オリフィス
    （123）を具備し、 （ａ）前記ハウジング手段とバルブ手段が連携して前記
    主流体経路と平行に増幅流体経路（127,113,111）を形
    成し、該増幅流体経路が、前記流体流入ポートと第一の
    可変流量制御オリフィスとの間にある第一の位置と、前
    記流体作動手段と第一の制御流体ポートとの間にある第
    二の位置で前記主流体経路と連通し、 （ｂ）前記増幅流体経路が可変増幅オリフィス（129）
    を含み、前記バルブ手段が中立位置にあるとき可変増幅
    オリフィス（129）の流量面積を最小にし、前記バルブ
    手段が中立位置から第一の作動位置へ変位するにつれて
    可変増幅オリフィスの流量面積を増加させ、 （ｃ）前記バルブ手段が中立位置から第一の動作位置へ
    移動するにつれて、前記第一の可変流量制御オリフィス
    が少なくとも前記可変増幅オリフィスとほぼ同時に開き
    始めることを特徴とする制御装置。
  2. 【請求項２】バルブ手段が、主回転バルブ部材（65）
    と、これと協働して相対回転可能な追従バルブ部材（6
    7）とで構成され、 該主回転バルブ部材と該追従バルブ部材が互いに中立位
    置を形成することを特徴とする請求項１記載の制御装
    置。
  3. 【請求項３】主回転バルブ部材と追従バルブ部材が協働
    して、第一および第二の可変流量制御オリフィス（121,
    123）を形成し、 該可変オリフィスの流量面積が前記主回転バルブ部材と
    追従バルブ部材との相対回転に応じて変化することを特
    徴とする請求項２記載の制御装置。
  4. 【請求項４】増幅流体経路および可変増幅オリフィスが
    主回転バルブ部材と追従バルブ部材との相対変位により
    形成されることを特徴とする請求項２記載の制御装置。
  5. 【請求項５】増幅流体経路が、流体作動手段と第二の可
    変流体制御オリフィスとの間にある第二の位置（第３
    図）で主流体経路と連通することを特徴とする請求項１
    記載の制御装置。
  6. 【請求項６】第一の可変流量制御オリフィスと可変増幅
    オリフィスは、バルブ手段が中立位置（第９図）から所
    定量変位した時にほぼ同時に開き始めることを特徴とす
    る請求項１記載の制御装置。
  7. 【請求項７】バルブ手段が中立位置から動作位置（第９
    図）に向かって移動するにつれて、可変増幅オリフィス
    が開き始める前に、第一の可変流量制御オリフィスが開
    き始めることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
  8. 【請求項８】流体作動手段が流量計（51）で構成され、
    該流量計は第一の可変流量制御オリフィスにおける流体
    流量を計量するために作動動可能な計量部材（73）と、 該計量部材を追従バルブ部材に連結する連結部材（79,8
    1,83）とを有することを特徴とする請求項２記載の制御
    装置。
  9. 【請求項９】バルブ部材が中立位置から最大変位位置に
    向かって移動するにつれて、第一の可変流量制御オリフ
    ィスが最大流量面積（第10図）に達する前に、可変増幅
    オリフィスの増幅比が減少し始めることを特徴とする請
    求項１記載の制御装置。
  10. 【請求項１０】加圧流体供給源は、流体ポンプ（11）
    と、制御装置（17）で必要となる流体流量の変化に応じ
    て供給量を変化させる圧力反応手段（15）とを具備し、 ハウジング手段は、該圧力反応手段に接続するための負
    荷信号ポート（31）を形成し、 該負荷信号ポートが第一の可変流量制御オリフィスの下
    流位置で主流体経路と連通することを特徴とする請求項
    １記載の制御装置。
  11. 【請求項１１】圧力反応手段が、ポンプおよび本制御装
    置との間に直列配置されたプライオリティ流量制御バル
    ブ（15）で構成され、 該プライオリティ流量制御バルブが、前記ポンプと連通
    する流入ポートと、制御装置（17）の流入ポート（23）
    と連通するプライオリティ流出ポート（37）と、補助負
    荷回路（21）に流体を流通させるための過流流出ポート
    （39）と、前記プライオリティバルブの流入ポートから
    前記プライオリティ流出ポートへの連通を許容する第一
    位置と、該流入ポートから該過流流出ポートへの連通を
    許容する第二位置との間で移動可能なプライオリティバ
    ルブ部材（41）と、制御装置（17）の負荷信号ポート
    （31）との連通手段（45）を含み前記プライオリティバ
    ルブ部材を前記第一位置に付勢する、付勢手段（43,4
    5）とを備えることを特徴とする請求項10記載の制御装
    置。
  12. 【請求項１２】加圧流体供給源（11）から流体圧力作動
    装置（19）への流体の流れを制御可能な制御装置（17）
    であって、該制御装置が、 加圧流体供給源に接続するための流入ポート（23）と、
    リザーバに接続するためのリターンポート（25）と、流
    体圧力作動装置に接続するための第一（27）および第二
    （29）の制御流体ポートとを形成するハウジング（55）
    と、 該ハウジング手段内に配置されて中立位置および第一の
    作動位置を形成するバルブ手段（49）とを具備し、 前記ハウジング手段とバルブ手段が連携して、前記バル
    ブ手段が第一作動位置にあるとき、前記流入ポートと第
    一の制御流体ポートとの間ならびに前記第二の制御流体
    ポートとリターンポートとの間（145）をつなぐ主流体
    経路（141,142,51,143,144）を形成しており、さらに 前記流入ポートと第一の制御流体ポート間の前記主流体
    経路に直流に配置される流体作動手段（51）を含み、こ
    れを通る流体の容積に比例する追従運動を前記バルブ手
    段に伝え、 前記主流体経路は、該流体ポートと流体作動手段間に直
    列に配置された第一および第二の可変流量制御オリフィ
    ス（141,142）を含み、これらオリフィスは前記バルブ
    手段が中立位置にあるときその流量面積を最小とし、前
    記バルブ手段が中立位置から第一の作動位置に向かって
    変位するにつれて流量面積を増加させ、 また該流体経路は、前記流体作動手段と第一の制御流体
    ポート間に配置された第三および第四の可変流量制御オ
    リフィス（143,144）を具備し、 （ａ）前記ハウジング手段とバルブ手段が連携して前記
    主流体経路と平行に増幅流体経路（147）を形成し、該
    増幅流体経路が、前記第一および第二の可変流量制御オ
    リフィスの間にある第一の位置と、前記流体作動手段と
    第一の制御流体ポートとの間にある第二の位置で前記主
    流体経路と連通し、 （ｂ）前記増幅流体経路が可変増幅オリフィス（147）
    を含み、前記バルブ手段が中立位置にあるとき、可変増
    幅オリフィス（147）の流量面積を最小にし、前記バル
    ブ手段が中立位置から第一の作動位置へ変位するにつれ
    て可変増幅オリフィスの流量面積を増加させ、 （ｃ）前記バルブ手段が中立位置から第一の動作位置へ
    移動するにつれて、前記第一の可変流量制御オリフィス
    が少なくとも前記可変増幅オリフィスとほぼ同時に開き
    始めることを特徴とする制御装置。
  13. 【請求項１３】増幅流体経路が、第三および第四の可変
    流量制御オリフィスの間にある第二の位置で主流体経路
    と連通することを特徴とする請求項12記載の制御装置。
  14. 【請求項１４】バルブ手段が、主回転バルブ部材（65）
    と、これと協働して相対回転可能な追従バルブ部材（6
    7）とで構成され、 前記主回転バルブ部材と追従バルブ部材との関係におい
    て中立位置を形成することを特徴とする請求項12記載の
    制御装置。
  15. 【請求項１５】主回転バルブ部材と追従バルブ部材が協
    働して、前記第一および第二の可変流量制御オリフィス
    を形成し、 該可変オリフィスの流量面積が前記主回転バルブ部材と
    追従バルブ部材との相対回転に応じて変化することを特
    徴とする請求項14記載の制御装置。
  16. 【請求項１６】増幅流体経路および可変増幅オリフィス
    が主回転バルブ部材と追従バルブ部材との相対変位によ
    り形成されることを特徴とする請求項14記載の制御装
    置。
  17. 【請求項１７】第一の可変流量制御オリフィスと可変増
    幅オリフィスはバルブ手段が中立位置（第９図）から所
    定量変位したときにほぼ同時に開き始めることを特徴と
    する請求項12記載の制御装置。
  18. 【請求項１８】バルブ手段が中立位置から動作位置に向
    かって移動するにつれて、可変増幅オリフィスが開き始
    める前に、第一の可変流量制御オリフィスが開き始める
    ことを特徴とする請求項12記載の制御装置。
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