JP2646093B2 - 改良型流体制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、被加圧流体源からステアリング・シリンダ
等の流体圧動作装置に至る流体流量の制御に使用するタ
イプの、流体制御装置に関するものである。

（従来の技術・発明が解決しようとする問題点） 本発明が関係するタイプの代表的な流体制御装置は、
各種流体ポートを形成するハウジングのほか，流体メー
タ、バルブ機構、ならびに流体メータを通る流量に従っ
てバルブ機構に追従運動を与える配備を有している。制
御装置のバルブ機構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、またハンドルの回転速度に正比
例する。

本発明が関係するタイプの流体制御装置は大型の重量
車両で使用されることが多い。例えばかかる制御装置
は、ピポット・ジョイントから車両の反対側に大きな慣
性負荷を有するトレーラ車両でよく使用される。かかる
車両の重量および慣性負荷により、円滑なハンドル操作
を行うことは困難となっており、その結果として、流体
制御装置とステアリング・シリンダとを連結するライン
に、クッション・バルブを用いることがかかる車両では
通常の慣行となっているが、ときにはこれに代わってア
キュムレータを使用することもできる。

回路にアキュームレータを使用すると、通常、動作は
満足のいくものとなる。しかしながらアキュームレータ
を使用すると、システム・コストにかなりの費用が加わ
り、また必要となる追加保守の量も馬鹿にならない。他
方において、本発明の受託者に付与された米国特許第4,
040,439号に示されているタイプ等のクッション・バル
ブは、第１圧力スパイクの緩和についてはおおむね満足
できるものであるが、これに後続するスパイクの緩和に
ついては満足のいくものではない。さらに一般的なクッ
ション・バルブは、システム・コストを実質的に相当高
めるものとなる。

従って、本発明の目的は、流体制御装置およびステア
リング・シリンダを有するタイプの改良型ステアリング
・システムで、アキュームレータやクッション・バルブ
等の別構成品目の必要なくして、制御装置とステアリン
グ・シリンダ間のラインで、圧力パルスやスパイクを緩
和または減衰できるもの、を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明はステアリング・シリンダ（19）への流体流量
を制御する流体制御装置（17）を開示する。本制御装置
は流体メータ（51）、ならびにバルブ・スプール（65）
およびスリーブ（67）を有するバルブ機構（49）を備え
ている。このバルブ機構（49）は、第１可変流量制御オ
リフィス（121）、第２可変流量制御オリフィス（12
3）、流体メータ（51）、ステアリング・シリンダ（1
9）、および第３可変流量制御オリフィス（125）を通る
主流体経路を形成する。また、バルブ機構（49）は可変
減衰オリフィス（133）を含む減衰流体経路を形成し、
この減衰流体経路は主流体経路と平行になっている。

さらに本発明の制御装置は被加圧流体源に連結する入
口ポート、リザーバに連結する戻りポート、ならびにス
テアリング・シリンダに連結する第１、第２の制御流体
ポートを有するハウジング手段を備え、バルブ手段はこ
のハウジング内に配置され、中立位置と第１動作位置と
を有している。

またバルブ手段に主流体経路を通る流体の流量に比例
する追従運動を付与する流体作動手段を含んでいる。

（作用） ハウジング手段およびバルブ手段は協働してバルブ手
段が第１動作位置にあるとき、主流体経路を形成し、入
口ポートと第１制御流体ポート間、および第２制御流体
ポートと戻りポートが連絡する。

一方、バルブ手段に備えた流体作動手段が主流体経路
を通る流体の流量に比例して作動する。

改良型制御装置の特徴は、ハウジング手段とバルブ手
段が協働して、主流体経路と平行の減衰流体経路を形成
することであるが、この減衰流体経路は、第１可変流量
制御オリフィスと第１制御流体ポートの間に配置された
第１位置、および第２制御流体ポートと戻りポートの間
に配置された第２位置で、主流体経路と流体連結する。
減衰流体経路には可変減衰オリフィスが含まれていて、
これは第１制御流体ポートに至る主流体経路で、被加圧
流体の流れを減衰し、これによって制御装置の作動を緩
衝する。そしてバルブ手段がその中立位置から最大変位
位置へと移動するとき、第１可変流量制御オリフィスが
開き始めた後、この可変減衰オリフィスが開き始める。

これにより、バルブ手段は制御装置の主流体経路につ
いての流量対バルブ変位曲線に適合するように調整さ
れ、減衰流れのタイミングと量、およびこれらと主流体
経路の利得曲線との関係を最適にして制御装置とステア
リング・シリンダ間での圧力パルスやスパイクを緩和ま
たは減衰することになる。

本発明の一層限定した面に沿って付言すると、可変減
衰オリフィスは、第１可変流量制御オリフィスがその最
大流量域に達しないうちに閉じ始め、好ましくは、第１
可変流量制御オリフィスがその最大流量域に達しないう
ちに完全に閉じるようになっている。

（実施例） 添付した各図は本発明の限定を意図するものではない
が、この各図を参照すると、第１図には、本発明の趣旨
に従って作成した流体制御装置を有する車両液圧ステア
リング・システムの油圧系統概略図が示されている。本
システムは、システムリザーバ13に連結した入口を有す
る流体ポンプ11を有するが、第１図には一定容積型ポン
プとして示す。本システムはまた、参照番号15で示すパ
イロット式負荷感知優先流量制御バルブ（圧力応答手
段）を有する。この制御バルブ15は、（１）流体制御装
置（参照番号は17）および流体動作ステアリング・シリ
ンダ19を備えた主回路と、（２）可変オリフィス21で表
わすオープン・センタ補助回路（外部負荷回路）との間
に、ポンプ11からの流体流を割当てる。

なお第１図を参照すると、流体制御装置17は、入口ポ
ート23、戻りポート25、および１対の制御（シリンダ）
ポート27,29（第１、第２制御流体ポート）を含んでい
て、この制御ポートはステアリング・シリンダ19（流体
圧動作装置）の反対端に接続されている。流体制御装置
17はさらに、負荷信号ポート31を具備しているが、この
負荷信号ポートは負荷信号ライン33に接続され、また本
技術では公知の優先バルブ15の負荷信号ポート35に接続
されている。

優先流量制御バルブ15は、本発明の受託者に付与され
た米国特許第3,455,210号に示され、参考として本明細
書に記載されたタイプのものであればよい。優先バルブ
15は、制御装置17の入口ポート23に接続された優先出口
ポート37と、補助回路21に接続され余剰流量出口ポート
39とを備えている。優先バルブ15はバルブ・スプール41
を有しているが、このパルス・スプールは実質的にすべ
ての流入流体が優先出口ポート37へと流れるのを可能と
する一の位置側へ、スプリング43（付勢手段）によって
付勢されている。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の端部との間を連絡する信号ラ
イン45（付勢手段）の圧力の助勢を受ける。この付勢力
に対抗して、パイロット信号47によって圧力が働き、優
先出口ポート37の上流からバルブ・スプール41の反対端
に伝えられる。優先バルブ15の一般的は構造および動作
は、本技術では公知のものであって、本発明の直接部分
を成すものではないから、本明細書ではこれ以上説明し
ない。

第２図との関連で一層詳しく説明することになる流体
制御装置17は、米国特許第Re25、126号に図示され、説
明されている一般的なタイプのものであればよく、本実
施例では、とくに米国特許第4,109,679号に図示され、
説明されているタイプのものとしてある。なお上記２つ
の特許は、本発明の受託者に付与されたものであって、
参照により本明細書に盛込んである。流体制御装置17の
内部に配置してあるのは、総称して参照番号49を付けた
バルブ機構（バルブ手段）であって、これは第１図に示
すその中立位置から、右回りの位置Ｒまたは左回りの位
置Ｌのいずれにも移動可能である。バルブ機構49が上記
回転位置のいずれかにあると、バルブ機構49を通過した
被加圧流体は流体メータ51（流体作動手段）を流れる。
この流体メータのひとつの機能は、当該制御ポート27ま
たは29に送る流体の妥当量を測定（計測）することであ
る。同業者には公知のとおり、流体メータ51のもうひと
つの機能は、バルブ機構49に追従運動を与えることであ
って、これによりバルブ機構49は、所定量の流体がステ
アリング・シリンダ19に連通すると、その中立位置に復
帰する。第１図では、この追従運動は、53として概略図
示した力学的追従連結の手段によって達成される。

第１図に最善のかたちで概略図示してあるように、バ
ルブ機構49は、これがその中立位置から動作位置のいず
れか、即ち右回り位置Ｒ（第１動作位置）または左回り
位置Ｌに移動する際には必ず、複数の可変オリフィスを
形成する。この可変オリフィスについては、第４図、第
７図、第８図および第11図の詳細説明とともに、後でも
っと詳しく述べることにする。

流体制御装置17 第２図には、流体制御装置17の構造が多少とも詳しく
描いてある。この流体制御装置17を構成するのは、ハウ
ジング部55、ポート・プレート57、流体メータ51を備え
た部、およびエンド・プレート59等の各部である。この
各部は、ハウジング部55とねじ係合した複数のボルト61
によって、ともに密着シール係合されている。ハウジン
グ部55は、入口ポート23、戻りポート25（第２図には示
していない）、および制御ポート27、29を規定する。

ハウジング部55が規定するバルブ穴63の内部に回動自
在に配置されているのがバルブ機構49であって、これを
第１図に概略図示する。このバルブ機構49は、回転可能
な主バルブ部材65（以下では「スプール」と呼ぶ）、お
よびこれと協働する相対的な回転可能な追従バルブ部材
67（以下では「スリーブ」と呼ぶ）を備えている。スプ
ール65の前方端には、直径を小さくした部で、１組の内
部スプライン69を有するものがあるが、この内部スプラ
インはスプール65とハンドル（図示していない）とを直
接、力学的に結合している。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。

流体メータ51は本技術で公知のタイプのものであれば
よく、内方に歯をきざんだリング71、および外方に歯を
きざんだスター73（計測部材）を有している。このスタ
ー73は１組の内部スプライン75を有し、またこれとのス
プライン状係合部には、駆動シャフト79（連結手段）の
後方端部に形成された１組の外部スプライン77がある。
駆動シャフト79は、スプール65の１対のピン開口部（第
３図および第４図を参照。第２図に示していない）を通
過するピン83（連結手段）によって、シャフト79とスリ
ーブ67の間の駆動連結を可能とする２又に分かれた前方
端部81を有している。従ってスプール65の回転に応答し
てバルブ機構49を流れる被加圧流体は、流体メータ51を
流れて、リング71内のスター73を軌道に沿って回転運動
させる。かかるスター73の運動により、駆動シャフト79
およびピン83（第１図に示す追従連結機構53を有してい
る）を介して、スリーブ67は追従運動を行い、スプール
65とスリーブ67との間の、ハンドルの回転量に比例する
特定相対変位を維持する。複数のリーフ・スプリング86
がスプール65の開口部を通って伸びていて、スプール65
から見てスリーブ67を中立位置方向偏倚させる。

なお第２図を参照すると、ハウジング部55はバルブ機
構49を取囲む４つの環状チャンバ87,89,91,93を有し、
バルブ機構49と各種ポートとの間の流体連絡を可能とす
ることが分ろう。環状チャンバ87は入口ポート23から被
加圧流体を受取り、また環状チャンバ89は戻り流体を戻
りポート25に送る。加えて、環状チャンバ91はバルブ機
構49と制御ポート27との間の連絡を行い、また環状チャ
ンバ93はバルブ機構49と制御ポート29との間の連絡を行
う。

スター73の歯をきざんだ相互作用部は、リング71内を
軌道に沿って回転するのだが、膨脹収縮する複数の液体
容積チャンバ95を形成し、また各チャンバ95に隣接する
ポート・プレート57は流体ポート97を形成する。ハウジ
ング部55は複数の軸穴99（このうちのひとつだけを第２
図に示す）を有するが、この各軸穴は流体ポート97のひ
とつと開放連絡している。ハウジング部55はさらに、１
対の半径方向の穴101Lおよび101Rを有し、軸穴99とバル
ブ穴63のそれぞれを連絡するが、これについては後でも
っと詳しく説明する。

バルブ機構49 さて主として第３図に着目すると、ここにはスプール
65とスリーブ67が一層詳しく描かれている。後の説明と
の関連で、ポートや通路の多くは中央基準面RPから見て
対称的に配置されていることに、注目すべきである。か
かる要素は参照番号で示し、その後にＲかＬを付けて、
この要素が、それぞれ基準面RPの右側または左側に位置
していることを示す。他方において、ある種の要素は、
基準面RPの回りの反対側に配置した対応要素を持たず、
従って参照番号だけで示す。さらに、第３図及び第４図
のオーバーレイ図は、スプール65とスリーブ67とのイン
タフェース（境界面）だけを示すことを意図するもので
あって、そのため、ハウジング部55を有する各種環状チ
ャンバ87〜93を図示していない点を、了解願いたい。

スリーブ67は複数の圧力ポート103を有していて、こ
の圧力ポートは環状チャンバ87によって入口ポート23と
連続的に流体が連絡するように配置されている。基準面
RPの回りに対称配置されているのは、複数のメータ・ポ
ート105L、および複数のメータ・ポート105Rである。メ
ータ・ポート105Lは半径方向の穴101Lとの流体連絡を切
換えるように配置されており、またメータ・ポート105R
は半径方向の穴101Rとの流体連絡を切換えるように配置
されている。基準面RPの回りに対称配置されて、この基
準面からメータ・ポート105Lおよび105Rよりそれぞれ遠
くに伸びているのは、複数の動作ポート107Lと、複数の
動作ポート107Rとである。

なお第３図に着目すると、スプール65は１対の周辺メ
ータ溝111Lおよび111Rを有していて、これは基準面RPの
回りに対称配置されているほか、それぞれメータ・ポー
ト105Lおよび105Rと軸方向に整列して配置されている。
複数の圧力通路113Lがメータ溝111Lと流体連絡してお
り、また複数の圧力通路113Rがメータ溝111Rと流体連絡
している。さらに、複数の動作通路115Lがメータ溝111L
と流体連絡しており、また複数の動作通路115Rがメータ
溝111Rと流体連絡している。スプール65の外面上に形成
された上記の溝や通路に加えて、スプール65は、動作通
路115L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間に交互に配置された複数のタンク・
ポート117Rとを有している。タンク・ポート117Lおよび
117Rはバルブ・スプール65の内面と流体連絡しているの
で、戻り流体はスプール65の内面を通過し、さらにスプ
リング開口部を半径方向に外方へと通過し、戻りポート
25と連絡する環状チャンバ89に入る。

バルブ機構の動作 ここに述べる流体制御装置17およびバルブ機構49の基
本動作は、上に盛込んだ米国特許第4,109,679号の趣旨
に沿えば、容易に明らかになるはずだと考えられる。し
かしながら、制御装置およびバルブ機構の動作を簡単に
説明し、部分的ながら第２〜４図に示した構造を第１図
の概略図に関連づけることとする。

なお第３図を参照すると、バルブ機構49が中立位置
（ハンドルを回転しない）にあると、被加圧流体は入口
ポート23から環状チャンバ87へと伝えられ、ついで圧力
ポート103を通過する。しかしながら、バルブ機構が中
立位置にあると、圧力ポート103を通る流れはスプール6
5の外面でブロックされ、バルブ機構49および流体メー
タ51を通る流体流は存在しない。そこで、本実施例で
は、バルブ機構49は「クローズド・センタ」と呼ばれる
タイプのものとなっているが、本発明がクローズド・セ
ンタ・バルブ機構に限定されるものでないことは当業者
ならば明らかであろう。さらに、流体制御装置17につい
ては、すでに第１図との関連で負荷を感知するものとし
て説明したが、バルブ機構49が負荷信号ポート31と連絡
できるものとする当該構造は本発明の一部をなすもので
なく、本明細書では図示や説明を行わない。

さて主として第４図に着目すると、ハンドルが特定の
回転速度で回転すると、スプール65は、スリーブ67から
見て、ハンドルの回転速度に対応する特定の回転変位量
だけ変位する。その後、ハンドルの回転が続くと、流体
メータ51を流れる流体により、スリーブ67が追従移動し
て、当該回転変位量が維持される。

第４図には、第１図のバルブ機構49を右回り位置Ｒに
移動させることに対応して、スリーブ67から相対的に変
位しつつあるバルブ・スプール65を示す。スプール65が
第４図のように変位すると、被加圧流体は圧力ポート10
3から各圧力通路113L内へと流れることができるように
なり、この間の重なり領域は漸増して、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121（第１可
変流量制御オリフィス：第１図を参照）を形成する。被
加圧流体は各圧力通路113Lから環状メータ溝111L内へと
流れ、次いで、上述したごとく、半径方向の穴101Lと転
換流体連絡しているメータ・ポート105Lを通って外方に
半径方向へと流れる。この被加圧、非計測の流体は、つ
いで、一定の軸方向の穴99を通って流体メータ51へと送
られ、その後、被加圧、計測済みの流体として、流体メ
ータ51から他の一定の軸方向の穴99を通って戻ることに
なる。この計測された流体は、ついで、メータ・ポート
105Rと転換流体連絡している半径方向の穴101Rを通って
流れる。メータ・ポート105Rを流れた計測流体は、環状
のメータ溝11Rに入り、その後、動作通路115Rに流れ込
んでから、各動作ポート107Rを流れる。この間の重複部
は漸増して、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123（第２可変流量制御オリフィス：第１
図を参照）を形成する。

動作ポート107Rを流れた流体は環状チャンバ93に入
り、ついで、制御ポートに流れてから、ステアリング・
シリンダの右端部に達する。ステアリング・シリンダ19
の左端部から排出された流体は、制御ポート27を通って
環状チャンバ91へと送られ、ついで、動作ポート107Lと
タンク・ポート117Lを通る。この間の累積重複部は、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12
5（第３可変流量制御オリフィス：第１図を参照）を形
成する。上述したごとく、タンク・ポート117Lを流れた
戻り流体は、ついで、スプール65の内側を流れてから、
ピン開口部85を介して半径方向外方へ流れて、環状チャ
ンパ89に達し、ここから流体は戻りポート25を流れ、シ
ステムリザーバ13へと入る。上記の流れ経路は、以下で
は、「主流体経路」と呼ぶことにする。第１図に即し、
負荷信号ポート31は、主可変流量制御オリフィス121の
すぐ下流の位置で、主流体経路と連絡していることに注
目してほしい。スプールがスリーブから見て反対方向に
変位し、バルブ機構49が左回りの位置Ｌにくると、バル
ブ機構49の流れは「反対」方向となることは、明らかで
ある。なお、この「反対」という語は、上に盛込んだ米
国特許第4,109,679号を呼んで了解すれば、明らかとな
ろう。

減衰流体経路 さて、主に第５図を参照すると、本発明の減衰流体経
路を形成する付加要素が示してある。ここまで説明した
要素はすべて既知のものであって、上に盛込んだ米国特
許第4,109,679号で図示され、説明されていることに留
意願いたい。スプール65の表面に配置され、タンク・ポ
ート117Lのひとつと連絡しているのは、減衰スロット12
7Lである。同様に、スプール65の表面に配置され、タン
ク・ポート117Rのひとつと連絡しているのは、減衰スロ
ット127Rである。本実施例では、第３図および第４図に
もっともよく示されているごとく、２つの減衰スロット
127Lと２つの減衰スロット127Rとがあるが、この各スロ
ットのひとつだけを第５図の拡大断片図で示す。減衰ス
ロット127L、127Rの数、および各スロットの流量域は可
変でき、所定の減衰流量が得られることが当業者ならば
理解できよう。

スプールおよびスリーブが、第５に示すごとく中立位
置にある場合には、スリーブ67は、減衰スロット127Lに
隣接して配置された減衰穴129L、さらに減衰スロット12
7Rに隣接して配置された減衰穴129Rを有することにな
る。第９図でよく分るとおり、減衰穴129L、129Rのそれ
ぞれはスリーブ67の内部と連絡している。スリーブ67は
また、減衰穴129Lと連絡する拡大反対穴131Lと、減衰穴
129Rと連絡する反対穴131Rとを形成する。また第９図を
見ればよく分るとおり、反対穴131Rの軸方向の位置は、
これと環状チャンバ93との間に連続して流体が連絡する
ように、また反対穴131Lと環状チャンバ91との関係が実
質的に同一となるように、選択してある。第９図および
第10図は、第５図に示す中立位置に関係するものでな
く、この点における構造理解の一助としてだけ引用した
ものであることに留意願いたい。第９図と第10図は、今
後、第８図の説明に関連して参照することとする。なお
第５図を見ると、スプール65およびスリーブ67が中立位
置にある場合には、圧力ポート103には流れがない。同
様に、減衰穴129Lまたは129Rを通る流れもない。その理
由は、スプール65の外面により、そこの連絡が閉塞され
るからである。

さて、本発明におけるバルブ機構49の動作、ならびに
減衰流体経路を第６図〜第11図に基づいて説明する。必
要に応じ、第１図に示すバルブ機構49の概略図をも参照
し、また動作理解の一助として、バルブ変位または偏向
（単位は度）の函数として流量（ガロン／分）を示した
グラフ（第12図）を参照する。第６図、第７図、第８図
および第11図のそれぞれにおいて、その右手端に、スプ
ール65とスリーブ67との相対回転角度を示す。当業者で
あれば、後続番号の図に示す特定変位、ならびに第12図
に示す各「利得」曲線の形状はたんに一例なものにすぎ
ず、本発明は利得曲線の特定形状や、バルブ変位と各種
オリフィスの開閉との特定関係に限定されるものではな
い、ということが了解されよう。

さて第６図を見ると、スプール65は、スリーブ67から
みて約３度（所定変位Ｘ）だけ変位しており、圧力ポー
ト103のそれぞれは対応圧力通路113Lと連絡しようとし
ているところである。従って、主可変流量制御オリフィ
ス121は、第12図のグラフで分るとおり（「121」の番号
の付いた流れ曲線を参照）、開き始めようとしていると
ころである。この特定バルブ変位点では、減衰穴129Rと
減衰スロット127Rとの連絡はブロックされたままである
ので、本発明の減衰流体経路を通る流れはない。

さて第７図を見ると、スプール65は、スリーブ67から
みて、約６度（所定変位約2X）だけ変位している。この
特定バルブ変位点では、圧力ポート103と圧力通路113L
との間には、（即ち、主可変流量制御オリフィス121を
介して）、実質的な連絡があり、また動作通路115Rと動
作ポート107Rとの間にも、（可変流量制御オリフィス12
3を介して）実質的な連絡がある。さらに、この特定変
位点では、減衰穴129Rは減衰スロット127Rと連絡を開始
しようとしており、この間の重複部は可変減衰オリフィ
ス133（第１図を参照）を形成している。可変減衰オリ
フィス133が開き始めると、反対穴131R、減衰穴129R、
減衰スロット127R、および対応タンク・ポート117Rは協
働して減衰流体経路を形成するが、これには減衰オリフ
ィス133が含まれている。この減衰流体経路は、可変流
量制御オリフィス123の下流にある環状チャンバ93（第
９図を参照）と反対穴131Rが開放連絡する位置（第１位
置）で、主流体経路と連絡する。減衰流体経路が主流体
経路と平行していること、即ち、この減衰流体経路によ
って、一定量の流体が制御ポート29およびステアリング
・シリンダ19に流れるのではなく、主流体経路から分岐
するというのが、本発明の重要な特徴である。主流体経
路から減衰流体経路を通って送られた流体は、スプール
65の内側に流れ、ステアリング・シリンダ19からの回帰
流と再度一緒になるが、この回帰流はタンク・ポート11
7Lを通って、スプールの内側に流れているものである。
この場合、減衰流体経路が主流体経路に「平行」である
と記載する場合、これは必ずしもこの経路が制御装置17
内部で再統合しなければならないことを意味するのでは
なく、かかる構成は簡便さを期するうえで望ましいとい
うことを、明確に離間するべきである。第１図からよく
分るとおり、減衰流体経路は、可変流量制御オリフィス
125の概略図示した下流にある位置（第２位置）で、主
流体経路と再統合する。

さて第８図を参照すると、スプール65は、スリーブ67
から見て、約10度（所定変位約3.3X）だけ変位してい
る。この特定バルブ変位点では、主可変流量制御オリフ
ィス121ならびに可変流量制御オリフィス123および125
を介して、いまや連絡度は増大化する。その結果、第12
図では、主オリフィス121を通る流量は、10度のバルブ
変位で、最大8gpmとなる。本実施例では、この特定バル
ブ変位について説明するが、そのひとつの理由は、減衰
穴129Rは目下のところ、減衰スロット127Rと十分連絡し
ているため、可変減衰オリフィス133を通る流量はすで
にその最大値に達しているからである。第12図のグラフ
では、133の番号を付けた曲線は、10度のバルブ変位
で、2gpmの流量に達している。また第12図において、
「29」の番号を付けた流量曲線は、主可変流量制御オリ
フィス121を通る流量から減衰オリフィス133を通る流量
を差引いたもの、換言すれば、制御ポート29への正味流
量を表わしている。第12図の曲線121と133を比較すれ
ば、バルブ機構が最大約10度変位している場合には、減
減流体経路を通る流量は主可変流量制御オリフィス121
を通る流量のわずか25％であるのが望ましいことが分ろ
う。その後、主可変流量制御オリフィス121を通る流量
が増加し続け、また可変減衰オリフィス133を通る流量
が依然として実質的に一定であると、主流体経路を通る
流量の割合としてみた減衰流量は実際には所定比率で減
少することになる。

さて、第８図とともに、第９図および第10図を参照す
る。というのも、第10図からよく分るとおり、減衰スロ
ット127Rから見た減衰穴129Rおよび反対穴131Rの部分
は、第９図および第10図に示されるいるごとく、第８図
に示した位置に対応するからである。

さて第11図を参照すると、スプール65は、スリーブ67
からみて、約18度変位している。この特定バルプ変位点
では、主可変オリフィス122はその最大流量域に達して
おり、また可変流量制御オリフィス123および125もその
最大流量域に近づいているので、第12図の流量曲線121
は35gpmという最大流量に近づいている。しかしなが
ら、バルブ変位が第８図の10度から第11図の18度へと増
大し、流量曲線121が増大すると、減衰穴129Rが減衰ス
ロット127Rと全開連絡したバルブしたバルブ変位期間に
対応して、バルブ変位が10度から約14度（第12図を参
照）へと増大した際にも、可変減衰オリフィス133は2gp
mというその最大流量にとどまる。約14度のバルブ変位
では、減衰穴129Rは減衰スロット127Rとの連絡から外れ
て動きだすが、この動きは、バルブ変位が第11図に示す
とおり18度である場合には、可変減衰オリフィス133が
閉じるまで続く。というのも、最大バルブ変位では、減
衰は必要でないと思われるが、主可変オリフィス121を
流れる流体をすべて制御ポート29およびステアリング・
シリンダ19へと送ることができるのが望ましいからであ
る。さらに、主可変流量制御オリフィス121が最大域に
あって、移動限界スリップの発生を防止している場合に
は、可変減衰オリフィス133が閉じていることが望まし
い。

なお、望ましくは、スプール65とスリーブ67とがその
中立位置から約２°〜約４°まで変位したとき、主可変
流量制御オリフィス122が開き始め、この変位を所定変
位Ｘとして、スプール65とスリーブ67とが所定変位約1.
5X〜約2.5Xまで変位したとき、可変減衰オリフィス133
が開き始め、さらに、所定変位約3X〜約5Xまで変位した
とき、可変減衰オリフィス133がその最大流路面積に達
するようにするとよい。また、スプール65とスリーブ67
とがその中立位置から最大変位位置へ移動する間、可変
減衰オリフィス133を通る流量は、主可変流量制御オリ
フィス122を通る流量の約25％以下であることが望まし
い。

上記の明細を再検討すると、本発明が提供する改良型
流体制御装置は、ステアリング動作における異常な動き
を実質的に減少させ、または排除することができるもの
であって、とくに本制御装置を使用して、大型・重量車
両、またはトレーラ車両を操縦する場合にその効果が大
きいということは、明らかである。この異常な動きは、
制御装置内の主流体経路と平行な減衰流体経路によって
実質的に減少し、これにより本減衰流体経路は、制御装
置内の主流体経路、および制御装置とステアリング・シ
リンダ間の主流体経路に発生する圧力スパイクや圧力パ
ルスを減衰または緩和することができる。

（発明の効果） 本発明の流体制御装置は主流体経路と平行に減衰流体
経路を有し、主流体経路についての流量対バルブ変位曲
線に適合するように調整されるので、制御装置とステア
リング・シリンダ間のラインで圧力バルスやスパイクを
緩和または減衰することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る負荷感知・液圧パワー・ステア
リング・システムの油圧系統概略図、 第２図は、本発明に係る流体制御装置の軸方向断面図、 第３図は、第２図に示した流体制御装置に使用するバル
ブ機構で、このバルブ機構が中立位置にある場合のオー
バレイ図（スケールは第２図より大きい）、 第４図は、第３図に類似しているが、バルブ機構が動作
位置に変位している場合のオーバレイ図、 第５図は、これも第３図に類似しているが、バルブ機構
が中立位置にある場合の、さらに拡大した断片オーバレ
イ類、 第６〜８図および第11図は、第５図に類似しているが、
バルブ機構が中立位置から、それぞれ３度、６度、10
度、および18度変位している場合の、同機構のさらに拡
大したそれぞれの断片オーバレイ図、 第９図は、本発明の減衰流体経路を示す第２図に類似し
た拡大断片軸方向断面図、 第10図は、第９図の線10−10に沿って見た同一スケール
の横方向断面図、 第12図は、本発明の制御装置内における各種流体流量に
ついての、流量対バルブ変位を示す示すグラフである。 11……流体ポンプ、17……流体制御装置 19……ステアリング・シリンダ、23……入口ポート 25……戻りポート、27,29……制御ポート 41……バルブ・スプール、49……バルブ機構 51……流体メータ、55……ハウジング部 65……スプール、67……スリーブ 121……主可変流量制御オリフィス 133……可変減衰オリフィス

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加圧流体源（11）から流体圧動作装置
   （19）への流体の流量を制御するための流体制御装置
   （17）であって、 前記被加圧流体源に接続する入口ポート（23）と、リザ
   ーバに接続する戻りポート（25）と、前記流体圧動作装
   置に接続する第１および第２制御流体ポート（27,29）
   とを形成するハウジング手段（55）と、 該ハウジング手段に配置されて、中立位置および第１動
   作位置を形成し、前記ハウジング手段と協働して、前記
   第１動作位置にあるとき、前記入口ポートと前記第１制
   御流体ポートとの間および前記第２制御流体ポートと前
   記戻りポートとの間を連通する主流体経路（103,113L,1
   11L,105L,101L,99,51,99,101R,105R,111R,115R,107R,2
   7,29,107L,117L,89）を形成するバルブ手段（49）と、 前記主流体経路を通って流れる流体の体積に比例して前
   記バルブ手段を追従移動させる流体作動手段（51）とを
   備え、 前記主流体経路は、前記入口ポートと前記第１制御流体
   ポートとの間に配置され、前記バルブ手段が前記中立位
   置にあるとき流路面積が最小となり、前記バルブ手段が
   前記中立位置から前記第１動作位置へ向かって変位する
   と、流路面積が増大し、前記バルブ手段が前記中立位置
   から最大変位したとき、流路面積が最大となる第１可変
   流量制御オリフィスを含み、 （ａ）前記ハウジング手段と前記バルブ手段とが協働し
   て、前記主流体経路の前記第１可変流量制御オリフィス
   と前記第１制御流体ポートとの間の第１位置および前記
   第２制御流体ポートの下流側の第２位置に流体接続され
   て、前記主流体経路と並列に配置される減衰流体経路を
   形成し、 （ｂ）該減衰流体経路は、可変減衰オリフィス（133）
   を含み、該可変減衰オリフィスは、前記主流体経路の前
   記第１制御流体ポートへの被加圧流体の流れを減衰する
   ことによって、当該流体制御装置の作動を緩衝し、さら
   に、 （ｃ）前記バルブ手段がその中立位置からその最大変位
   位置へ移動するとき、前記第１可変流量制御オリフィス
   が開き始めた後、前記可変減衰オリフィスが開き始める
   ことを特徴とする流体制御装置。
2. 【請求項２】バルブ手段は、回転可能な主バルブ部材お
   よびこれと協働する相対回転可能な追従バルブ部材を備
   え、前記主および追従バルブ部材は、これらの相対位置
   に関連して中立位置を形成することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の流体制御装置。
3. 【請求項３】主および追従バルブ部材は、協働して、第
   １可変流量制御オリフィスおよび可変減衰オリフィスを
   形成し、前記第１可変流量制御オリフィスおよび可変減
   衰オリフィスの流路面積は、前記主および追従バルブ部
   材の相対回転に応じて変化することを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の流体制御装置。
4. 【請求項４】主および追従バルブ部材は、協働して、主
   流体経路の第１可変流量制御オリフィスと第１制御流体
   ポートとの間に、第２可変流量制御オリフィスを形成す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の流体
   制御装置。
5. 【請求項５】減衰流体経路と主流体経路とが流体接続さ
   れる第１位置は、前記主流体経路の第２可変流量制御オ
   リフィスと第１制御流体ポートとの間に配置されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の流体制
   御装置。
6. 【請求項６】主および追従バルブ部材は、協働して、主
   流体経路の第２制御流体ポートとと戻りポートとの間
   に、第３可変流量制御オリフィスを形成することを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載の流体制御装置。
7. 【請求項７】減衰流体経路と主流体経路とが流体接続さ
   れる第２位置は、前記主流体経路の第３可変流量制御オ
   リフィスと戻りポートとの間に配置されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第６項に記載の流体制御装置。
8. 【請求項８】追従運動を与える流体作動手段は、主流体
   経路の第１可変流量制御オリフィスと第１制御流体ポー
   トとの間に直列の流通関係に配置された流体メータ（5
   1）を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の流体制御装置。
9. 【請求項９】減衰流体経路と主流体経路とが流体接続さ
   れる第１位置は、前記主流体経路の流体メータと第１制
   御流体ポートとの間に配置されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第８項に記載の流体制御装置。
10. 【請求項１０】バルブ手段は、回転可能な主バルブ部材
    （65）およびこれと協働する相対回転可能な追従バルブ
    部材（67）を備え、流体メータは、主流体経路を流通す
    る流体の体積を計測すべく移動可能な計測部材（73）を
    含み、該計測部材を追従バルブ部材に連結する連結手段
    （79,83）を備えていることを特徴とする特許請求の範
    囲第８項に記載の流体制御装置。
11. 【請求項１１】バルブ手段が中立位置から所定変位Ｘま
    で変位したとき、第１可変流量制御オリフィス（121）
    が開き始め、前記バルブ手段が中立位置から所定変位約
    1.5X〜約2.5Xまで変位したとき、可変減衰オリフィスが
    開き始めることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
    載の流体制御装置。
12. 【請求項１２】バルブ手段は、回転可能な主バルブ部材
    （65）およびこれと協働する相対回転可能な追従バルブ
    部材（67）を備え、所定変位Ｘは、前記主および追従バ
    ルブ部材の約２°〜約４°の相対回転であることを特徴
    とする特許請求の範囲第11項に記載の流体制御装置。
13. 【請求項１３】バルブ手段が中立位置から所定変位約3X
    〜約5Xまで変位したとき、可変減衰オリフィス（133）
    がその最大流路面積に達することを特徴とする特許請求
    の範囲第11項に記載の流体制御装置。
14. 【請求項１４】バルブ手段がその中立位置からその最大
    変位位置へ移動するとき、可変減衰オリフィス（133）
    は、前記第１可変流量制御オリフィスがその最大流路面
    積に達する前に、閉じ始めることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項に記載の流体制御装置。
15. 【請求項１５】可変減衰オリフィスは、第１可変流量制
    御オリフィスがその最大流路面積に達する前に、閉じる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第14項に記載の流体制
    御装置。
16. 【請求項１６】バルブ手段がその中立位置からその最大
    変位位置へ移動するとき、可変減衰オリフィスを通る流
    量は、第１可変流量制御オリフィスを通る流量の約25％
    以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
    載の流体制御装置。
17. 【請求項１７】バルブ手段がその中立位置からその最大
    変位位置へ移動するとき、可変減衰オリフィスを通る流
    量は、該可変減衰オリフィスがその最大流路面積に達し
    た後、第１可変流量制御オリフィスを通る流量に対して
    所定比率で減少することを特徴とする特許請求の範囲第
    16項に記載の流体制御装置。
18. 【請求項１８】被加圧流体源は、流体ポンプ（11）と、
    当該流体制御装置による流量の需要の変動に応答して当
    該流体制御装置への流体供給を変化させる圧力応答手段
    （15）とを含み、ハウジング手段（55）は、前記圧力応
    答手段に接続する負荷信号ポート（31）を形成し、該負
    荷信号ポートは、主流体経路の第１可変流量制御オリフ
    ィスの下流に流体接続されることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項に記載の流体制御装置。
19. 【請求項１９】圧力応答手段は、前記流体ポンプと当該
    流体制御装置との間に直列の流通関係に配置された優先
    流量制御バルブ（15）を備え、 該優先流量制御バルブは、前記流体ポンプに流体接続す
    る流入ポートと、当該流体制御装置の入口ポートに接続
    する優先出口ポート（37）と、外部負荷回路への流体接
    続に適合する余剰流量出口ポート（39）と、前記流入ポ
    ートから前記優先出口ポートへのほぼ抵抗のない流体連
    通を許容する一の位置と前記流入ポートから前記余剰流
    量出口ポートへのほぼ抵抗のない流体連通を許容する他
    の位置との間を移動可能な優先バルブ部材（41）と、該
    優先バルブを前記一の位置側へ付勢する付勢手段（43,4
    5）とを備え、 該付勢手段は、当該流体制御装置の負荷信号ポートに流
    体接続する手段（45）を含むことを特徴とする特許請求
    の範囲第18項に記載の流体制御装置。