JP2789043B2

JP2789043B2 - 流量増幅および手動ステアリング能力を備える制御装置

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Publication number: JP2789043B2
Application number: JP1234567A
Authority: JP
Inventors: メルビンハースタッドドナルド
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1988-10-06
Filing date: 1989-09-09
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: DE68914077D1; DE68914077T2; EP0362534A3; DK428289D0; JPH02249764A; EP0362534A2; EP0362534B1; KR950001409B1; DK170199B1; KR900006692A; DK428289A; US4862690A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、圧力流体源から流体アクチュエータ、た
とえばステアリング・シリンダへの流体の流量を制御す
るために用いられる型式の流体制御装置に関する。

（従来の技術）本発明が関連する型式の典型的な流体制御装置は、種
々の流体ポートを形成するハウジングを包み、さらに流
体計量装置およびバルブ装置、および前記流体計量装置
を通る流体に応答してバルブ装置に追従移動を付与する
装置、を包含している。制御バルブ装置を通る流量は、
主可変流量型制御オリフィスの面積に直接比例し、この
面積はステアリングホイールが回転される速度に比例す
る。さらに、主可変流量型制御オリフィスの面積は、制
御バルブ装置の移動量に対して既知の関係を有する。

したがって、ステアリング装置を通る総流量が制御装
置を通る流量より実質的に大きく、かつシステム総流量
が制御装置を通る流量に対して既知の方法で関連づけら
れる流体制御装置を有するステアリング装置を提供する
ことが、長い間当業者にとっての目的であった。たとえ
ば、米国特許第4,052,929号明細書を参照すると、制御
装置が第１ポンプから流体を受入れ、かつ第２ポンプか
ら流体を受入れるパイロット作動されるバルブを制御す
るパイロット信号を発生するように構成されている。総
ステアリング流量はパイロット作動されるバルブを通る
流量と、制御装置からの流量とを加えたものからなる。
この種のシステムは理論的には満足できるが、そのコス
トは、パイロット作動されるバルブおよび第２ポンプを
付加することにより、極めて高いものになる。

さらに近年、所望のステアリング流量の十分な量が制
御装置に流入し、その一部分が制御バルブ装置および流
体計量装置に通常の方法で流入すると共に、残りの流体
が圧力調整装置およびバイパススロットルに流れること
により、流体計量装置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する試みがなされてきた。これ
ら２つの流体部分は制御装置内で再結合し、ステアリン
グシリンダへ流入する。この点は米国特許第4,566,272
号明細書を参照されたい。この特許にしたがって構成さ
れる制御装置の性能は、満足できるものであるが、制御
装置内に圧力調整バルブを付与すること、および関連す
る構造により、制御装置のコストが実質的に付加され、
かつ多くの適用例において、この種の付加バルブを収容
するために、少なくとも制御装置の実質的な再設計が必
要になる。

この発明の譲受人に譲渡されている米国特許第4,759,
182号明細書において、バルブ装置が増幅流体径路を形
成すると共に、主流体径路と並列に可変増幅オリフィス
を包含する流体制御装置が開示されている。したがっ
て、増幅流体径路は、任意の所望方法により、バルブ移
動量の関数として変動し得る増幅比を与える。しかし、
米国特許第4,759,182号明細書に示される増幅流体径路
が、手動ステアリング操作が可能である流体制御装置に
適用される時、車両のステアリング操作を手動でする試
みが不首尾に終ることが明らかになっている。特に、ス
テアリングホイールの回転により、手動でステアリング
操作するための圧力流体をステアリングシリンダに伝達
することができなくなる。

（発明が解決しようとする課題）したがって、本発明の目的は流体制御装置が増幅ステ
アリング流量を提供する能力を有すると共に、手動でス
テアリング操作できるようにしたステアリング装置およ
び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に、本発明は、請求項１ない
し請求項11に記載の各構成を有する。

特に、本発明において改良された特徴は、増幅流体経
路に形成される可変増幅オリフィスの構成であり、請求
項１に記載の構成では、可変増幅オリフィスは、（ａ）バルブ装置を中立位置（第４図）から最大移動位
置より変位量が少ない第１作動位置（第６図）へ移動す
るとき、その最大流量面積となり、（ｂ）前記第１作動位置から最大移動位置（第７図）へ
移動するとき、その最大流量面積から実質的にゼロの流
量面積に変化すること、即ち、可変増幅オリフィスが閉
じられることを特徴とする。

また、請求項11に記載の構成では、増幅流体径路は、バルブ装置を第１作動位置（第６図）から最大移動位
置（第７図）へ移動する時、前記増幅流体径路内の流体
が、流体作動装置から可変増幅オリフィスを介して、流
入口ポートの方向に流動することを防ぐための手段を有
することを特徴としている。

（実施例）この発明を限定するものではない図面を参照すると、
第１図は、この発明の開示にしたがって形成される流体
制御装置を含む車両用油圧ステアリング装置の概略流体
回路図である。この装置は、液体ポンプ11を包含し、ポ
ンプ11はここでは定容量ポンプとして示されると共に、
その流入口は貯蔵部13に連結される。この装置はさら
に、総体的に15で示される、パイロット作動の負荷検出
優先（順位）流量制御バルブを備える。制御バルブ15は
ポンプ11からの流体の流動を、（１）総体的に17で示さ
れる流体制御装置、および流体操作されるステアリング
シリンダ19を包含する主回路と、（２）21で示される可
変オリフィスにより表示されるオープンセンタ補助回路
間に、分流させる。

さらに第１図において、流体制御装置17は流入口ポー
ト23、戻りポート25、およびステアリングシリンダ（流
体アクチュエータ）19の両端に連結される一対の制御
（シリンダ）流体ポート27および29を有する。流体制御
装置17はさらに、負荷信号ライン33に連結される負荷信
号ポート31を含み、ライン33は当該技術において良く知
られているように、優先バルブ15の負荷信号ポート35に
連結される。

優先流量制御バルブ15は、この発明の譲受人に譲渡さ
れると共に、ここに参考のために包含される米国特許第
3,455,210号明細書に記載される型式のものとすること
ができる。優先バルブ15は、制御装置17の流入口ポート
23に連結される優先流出口ポート37、および可変オリフ
ィス21を含む補助回路に連結される過剰流量流出口ポー
ト39を有する。この優先バルブ15はバルブスプール41を
含み、バルブスプール41はスプリング43により実質的に
すべての流入流体を優先流出口ポート37へ流動させるこ
とができる位置に付勢されている。スプリング43は負荷
信号ポート35およびバルブスプール41の端部間に連通す
る信号ライン45内の圧力の助けを受ける。これら付勢力
に対して、優先流出口ポート37の上流側からバルブスプ
ール41の他端部に連通する、パイロット信号47によりも
たらされる圧力が作用する。優先バルブ15の総体的構造
および作動は当該技術において良く知られていると共
に、これは本発明の直接的部分を構成するものではない
ので、ここではさらに詳細に説明することは省略する。

第２図により詳細に説明される流体制御装置17は、米
国再発行特許第25,126号明細書において図示および記載
される一般的型式のものとすることができると共に、主
実施例においては、特に米国特許第4,109,679号明細書
において図示および記載される型式のものとすることが
でき、これらは本発明の譲受人に譲渡されていると共
に、ここに参考のために包含されている。流体制御装置
17内に、総体的に49で示されるバルブ装置が配置され、
このバルブ装置49は、第１図に示されるその中立位置か
ら、右方向位置Ｒまたは左方向位置Ｌへ移動できる。バ
ルブ装置49がいずれかの方向位置にある時、バルブ装置
49を通過する圧力流体は流体作動装置としての流体計量
装置51に流入し、その一機能は、適切な制御ポート27ま
たは29へ連通する流体の適切量を測定（計量）すること
である。当該技術において良く知られているように、流
体計量装置51の別の機能は、バルブ装置49に追従移動を
与えることであり、すなわち、所望量の流体がステアリ
ング装置19に連通された後で、バルブ装置49はその中立
位置へ戻される。第１図において、この追従移動は、概
略的に53で示される機械的連結接続により達成される。

第１図に良好に示されるように、バルブ装置49は、バ
ルブ装置49をその中立位置からその作動位置の一方、す
なわち右方向位置Ｒまたは左方向位置Ｌへ移動する時は
常時、複数の可変オリフィスを形成する。これら可変オ
リフィスは引続き、第３および４図を参照して詳細に説
明される。

ここで、バルブ装置の一方の作動位置である、第１作
動位置を次のように定義する。

すなわち、第１作動位置は、第１図のバルブ装置49に
おける右側の弁作動位置であり、後に、第６図で示すよ
うに、圧力ポート103と圧力通路113Lが連通し、かつ増
幅孔127と圧力通路113Rが連通する状態、つまり、第１
可変流量オリフィス121が開口するとともに増幅流体経
路127も連通状態となる位置である。

流体制御装置17 第２図を参照して、流体制御装置17の構造が詳細に説
明される。流体制御装置17は複数のセクションから成
り、それにはハウジング部55、ポートプレート57、流体
計量装置51からなるセクション、および端部プレート59
を備えている。これらセクションは、ハウジング部55と
ねじ係合状態にある複数のボルト61により、相互に完全
密閉係合状態に保持される。ハウジング部55は流入口ポ
ート23、および戻りポート25、（第２図には示されてい
ない）、および制御ポート27,29を形成する。

ハウジング部55によって形成されるバルブ孔63内に、
第１図に概略的に示されるバルブ装置49が回転自在に配
置される。バルブ装置49は、回転自在な主バルブ部材65
（以後「スプール」と呼ばれる）、および協働かつ相対
的に回転自在な追従部材67（以後、「スリーブ」と呼ば
れる）、から構成される。スプール65の前端部は、縮径
されるとともに、スプール65とステアリングホイール
（図示略）の間に機械的連結状態を与える一組の内側ス
プライン69を形成する。スプール65およびスリーブ67は
後で詳細に説明される。

流体計量装置（流体作動装置）51は当該技術において
良く知られている型式のものとすることができ、かつ内
歯リング71および外歯星形車（計量部材）73を有する。
星形車73は一組の内スプライン75を形成し、これに対し
て、駆動シャフト79の後端部に形成された一組の外スプ
ライン77がスプライン係合する。駆動シャフト79は二又
前端部81を備え、この端部は、スプール65の一対のピン
開口85（第４図参照、第２図には示されない）を通るピ
ン83により、シャフト79およびスリーブ67間に駆動連結
を可能にしている。したがって、スプール65の回転に応
じてバルブ装置49に流入する圧力流体は、流体計量装置
51に流入して、リング71内で星形車73を旋回および回転
運動させる。この星形車73の運動は、駆動シャフト79お
よびピン83（これは第１図の従動連結53を構成する）に
より、スリーブ67の追従運動をもたらし、スプール65お
よびスリーブ67間に、星形車の回転速度に比例する特定
の相対移動が維持される。複数の板ばね86がスプールの
開口を通して延設されて、スリーブ67をスプール65に対
して中立位置方向に付勢している。

さらに第２図において、ハウジング部55がバルブ装置
49を包囲する４つの環状室を形成し、それによりバルブ
装置49および種々のポート間を流体連通させる。環状室
87は流入口ポート23から圧力流体を受容するのに対し
て、環状室89は戻りポート25へ戻り流体を連通させる。
さらに、環状室91はバルブ装置49および制御ポート27間
を連通させるのに対して、環状室93はバルブ装置49およ
び制御ポート29間を連通させる。

リング71内で旋回および回転する星形車73の歯の相互
作用により、複数の膨脹および収縮流体容積室95が形成
され、また各室95に隣接して、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は複数の軸孔99
（その一つのみが第２図に示される）を形成し、各軸孔
99は流体ポート97の一つに開放連通位置にある。ハウジ
ング部55はさらに一対の半径方向孔101Lおよび101Rを形
成し、これら半径方向孔は後で詳細に説明されるよう
に、各軸孔99およびバルブ孔63間を連通する。

バルブ装置第４図を参照して、スプール65およびスリーブ67が詳
細に説明される。引続く説明に関連して、多くのポート
および通路が中央基準面RPに関して対称に配置されてお
り、またこれら要素は、それが基準面RPのそれぞれ右側
または左側に配置されていることを表示するために、Ｒ
またはＬを添えた参照数字により説明される。他方、あ
る種の要素は基準面RPに対して対向配置された要素を有
しておらず、これら要素は参照数字のみを用いて参照さ
れる。さらに、第４図の重ね図はスプール65およびスリ
ーブ67間の境界面のみを示すためのものであり、したが
ってハウジング部55により形成される種々の環状室87〜
93は図示されていない。

スリーブ67は複数の圧力ポート103（その一つのみが
第４図に示される）を形成し、これらポート103は環状
室87により、流入口ポート23と連続に流体連通するよう
に配置される。基準面RPの回りに等しく、かつ対向して
複数の計量ポート105L、および複数の計量ポート105Rが
配置される。計量ポート105Lは、半径方向孔101Lと転換
流体連通するように配置され、また計量ポート105Rは、
半径方向孔101Rと転換流体連通するように配置される。
基準面RPの回りに等しく、かつ対向し、そして基準面RP
から計量ポート105Lおよび105Rよりそれぞれ遠い位置
に、複数の作動ポート107L、および複数の作動ポート10
7Rが配置される。

さらに第４図において、スプール65は一対の円周計量
溝111L,111Rを形成し、これら計量溝は基準面RPの回り
に等しく、かつ対向して配置されると共に、それぞれ計
量ポート105Lおよび105Rと軸方向に整合するように配置
される。複数の圧力通路113Lが計量溝111Lと流体連通
し、また複数の圧力通路113Rが計量溝111Rと流体連通す
る。さらに、複数の作動通路115Lが計量溝111Lと流体連
通し、また複数の作動通路115Rが計量溝111Rと流体連通
する。スプール65が外面に形成された上述の溝および通
路に加えて、スプール65は、作動通路115L間に交互に配
置される複数のタンクポート117L、および作動通路115R
間に交互に配置される複数のタンクポート117Rを形成す
る。タンクポート117L,117Rは、バルブスプール65の内
部と流体連通し、その結果、戻り流体がスプール65の内
部を通り、かつスプリング開口を半径方向外方に通り、
戻りポート25に連通する環状室89に流入する。

バルブ装置の作動これまで説明されてきた流体制御装置17およびバルブ
装置49の基本的作動は、上述の米国特許第4,109,679号
明細書の開示内容から明らかであると考えられる。しか
し制御装置およびバルブ装置の作動を、第２および４図
に示される構造を第１図に関連させて簡単に説明するこ
とにする。

第４図において、バルブ装置49が中立位置（ステアリ
ングホイールが非回転状態）にある時、圧力流体は流入
口ポート23から環状室87へ、そしてそれから圧力ポート
103へ連通される。しかし、バルブ装置が中立位置にあ
る時、圧力ポート103を通る流れは、スプール65の外面
により遮断され、バルブ装置49および流体計量装置51を
通る流体の流れは無い。したがって、この実施例におい
てバルブ装置49は、「閉鎖センター」と呼ばれる型式の
ものであるが、この発明が閉鎖センターバルブに限定さ
れないことは、当業者にとって明らかであろう。さら
に、流体制御装置17は前に第１図に関連して、負荷検出
型であると説明したが、バルブ装置49が負荷信号ポート
31を伝達できるという特別の構造は、この発明の一部を
構成するものではなく、したがって、ここでは図示も説
明も省略する。

ステアリングホイールが特定の回転速度で回転される
時、ステアリングホイールの回転速度に対応する特定の
回転移動量だけ、スプール65がスリーブ67に相対的に移
動される。その後、ホイールの回転が継続されると、流
体計量装置51に流入する流体がスリーブ67の追従移動を
もたらし、特定の回転移動量が維持される。

第５図は、スリーブ67に相対的に移動されたバルブス
プール65を示し、これは第１図のバルブ装置49を右方向
位置Ｒへ移動した場合に対応する。スプール65が移動さ
れると、圧力流体が圧力ポート103から各圧力通路113L
へ流入でき、その間で累積的に重なる領域は第１可変流
量型制御オリフィス121（第１および５図参照）を含
み、このオリフィス121は一般的に、A₁オリフィスと呼
ばれる。再び第４図において、圧力流体は各圧力通路11
3Lから環状計量溝111Lへ流入し、それから前述のよう
に、半径方向孔101Lと転換流体連通する計量ポート105L
を半径方向外方に流れる。この非計量圧力流体はそれか
ら、所定の軸孔99を介して流体計量装置51に連通され、
そして流体計量装置51から所定の他の軸孔99を介して、
計量圧力流体として戻る。計量された流体はそれから、
計量ポート105Rと転換流体連通する半径方向孔101Rに流
入する。計量ポート105Rを通る計量流体は環状計量溝11
1Rに流入し、それから作動通路115Rに流入し、それから
各作動ポート107Rを通って流れる。それらの間での累積
的な重なり部分は、一般にA₄オリフィスと呼ばれる第２
可変流量型制御オリフィス123（第１図参照）を含んで
いる。

作動ポート107Rを通る流体は環状室93に流入し、それ
から制御ポート29へ、そしてステアリングシリンダ19の
右端部に流入する。ステアリングシリンダ19の左端部か
ら排出される流体は、制御ポート27を介して環状室91へ
連通し、それから作動ポート107L、およびタンクポート
117Lを通り、その間での累積的な重なり領域は、A₅オリ
フィスとして一般に呼ばれる可変流量型制御オリフィス
125（第１図参照）を含んでいる。前述のように、タン
クポート117Lを通って流れる戻り流体は、スプール65の
内部を通って流れ、それからピン開口85を半径方向外方
に環状室89へ流入し、そこから流体は戻りポート25へ、
そしてシステムの貯蔵部13へ流入する。ここに説明され
た流動径路は以後、「主流体径路」と呼ばれると共に、
第１図において、負荷信号ポート31は第１可変流量型制
御オリフィス121の直ぐ下流側の位置において、主流体
径路に連通される。ここでスプールがスリーブに相対的
に反対方向に移動して、バルブ装置49が左方向位置Ｌに
ある場合は、バルブ装置49を通る流れは「反対方向」に
あり、これは前述の米国特許第4,109,679号明細書から
理解されるであろう。

増幅流体径路主として第４図を参照して、本発明の増幅流体径路を
与える付加要素が説明される。これまで説明されたすべ
ての要素は既知のものであり、前述の米国特許第4,109,
679号明細書に図示および記載されている。スリーブ67
は２対の増幅孔127（一対のみが第４図に示される）を
形成し、各対の孔127は第４図に示されるように、中央
基準面に対して等距離にある。

第３図の流れ図とともに第４図を参照して本発明の作
動を全体的に説明する。環状室87内の圧力流体は孔127
内に存するが、そこを通る連通は、バルブ装置が中立位
置にある時、スプール65の外面により遮断されると共
に、圧力ポート103を通る連通もスプール65の外面によ
り遮断される。スプール65をスリーブ67に対し相対的に
移動すると、増幅流体径路87,127,113Rが主流体径路に
連通し、最終的に圧力流体は増幅孔127を介して隣接圧
力通路113Rに流入できる。この増幅孔と圧力通路は、そ
の重なり領域にA_Aオリフィスと呼ばれる可変増幅オリフ
ィス129（第３図参照）を形成し、バルブ装置49を第１
作動位置（第６図）から最大移動位置（第７図）へ移動
する時、増幅流体径路内の流体が、流体計量装置51から
可変増幅オリフィス129を介して、流入口ポート23の方
向に流量することを防ぐための手段となる。増幅オリフ
ィス129を通る圧力流体は、圧力通路113Rから環状計量
溝111Rへ流入し、そこで、流体計量装置51および計量ポ
ート105Rを通過した流体と合流する。この合流流体はそ
れから作動通路115Rへ、そして前述のように作動ポート
107Rを流れる。

主として第３図において、前述の増幅流体径路は、こ
の実施例において、第１可変流量型制御オリフィス121
の上流側位置において、主流体径路に連通する。本発明
の実施にあたり、主流体径路および増幅流体径路の両方
を通る総流量に適合するため、第２可変流量型制御オリ
フィス123の流動能力を増大する必要があることは、当
業者にとって明らかであろう。

さらに第３図において、本発明のいくつかの可能な適
用例が説明される。第３図に、可変減衰オリフィス133
を包含する減衰流動径路131が概略的に示される。径路1
31は第２可変流量型制御オリフィス123の下流側位置に
おいて主流体径路に連結されると共に、少量の減衰流体
を可変減衰オリフィス133を介して、可変流量型制御オ
リフィス125の下流側で主流体径路の戻り側に連通する
ことができる。減衰流体径路131の構造および作動の詳
細な説明は、改良流体制御装置および減衰流体径路とし
て、ドナルドＭ・ハースタットおよびダクラスＭ・ゲー
ジの名により、1987年４月13日に出願された米国特許出
願第037,493号明細書に示されている。

減衰流体径路131は、制御装置17およびステアリング
シリンダ19間のライン中の圧力パルスおよびスパイク
を、緩衝または減衰するために有効であることが解って
いる。しかし、減衰流体径路131を通る流量は、システ
ムからの損失を意味し、したがってステアリングシリン
ダ19への流量は減少し、ロックからロックへのステアリ
ングホイールの回転数は増大する。したがって、この発
明の一適用例は、可変増幅オリフィス129のサイズを可
変減衰オリフィス133にほぼ等しくして、流体計量装置5
1をバイパスして流入する増幅流体量を減衰流体量にほ
ぼ等しくし、ステアリングシリンダ19への流体の正味流
量を流体計量装置51を通る流量と同一になるように構成
している。

あるいは、本発明の別の適用例は真の流量増幅を与え
るように構成されており、すなわち制御装置17が減衰流
体径路131を包含するか包含しないかにかからず、可変
増幅オリフィス129が、ステアリングシリンダ19への正
味流量が流体計量装置51を通る流量より実質的に大きく
なるように、サイズが決められる。この発明の増幅形態
は第９および10図のグラフにより説明される。

本発明の作動の詳細な説明を以下に示す。第９図のグ
ラフと共に第５〜７図を主として参照すると、各第５〜
７図において、スプール65およびスリーブ67間の相対回
転角度数が表示される。図示される特定の移動量、およ
び第９図における各「ゲイン」曲線形状は例示のための
ものであり、本発明が特定のゲイン曲線形状に限定され
るわけでも、あるいはバルブ移動量および種々のオリフ
ィスの開閉状態間の特定の関係に限定されるものでもな
いことは、当業者にとって明らかであろう。

第５図において、スプール65はスリーブ67に対して約
４゜移動され、各圧力ポート103はその各圧力通路113L
と正に連通を開始するところにある。したがって、第１
可変流量型制御オリフィス121は第９図のグラフ（「12
1」を付された流動曲線）に示されるように、正に開放
を開始するところにある。この特定のバルブ移動量にお
いて、増幅孔127および圧力通路113R間の連通は未だ遮
断状態にあり、増幅流体径路を通る流れは無い。

第６図（第１作動位置、すなわち、第１図のバルブ装
置49における右側の弁作動位置）を参照すると、スプー
ル65はスリーブ67に対して約７゜移動されている。この
特定のバルブ移動量において、圧力ポート103および圧
力通路113L間に（すなわち、第１可変流量型制御オリフ
ィス121を介して）、実質的な連通があり、同時に増幅
孔127は圧力通路113Rと完全に連通する。可変増幅オリ
フィスが４゜の移動量において開放を開始すると、制御
ポート29からの総流出量（「29」を付された流動曲線）
は、第１可変流量型制御オリフィス121を通る流量を越
え始める。

スプール65をスリーブ67に対して約10゜移動するとき
（第７図に示される位置）、増幅孔127は圧力通路113R
との流体連通から完全に遮断される。その結果、可変増
幅オリフィス129は10゜の移動量において閉鎖され、こ
の10゜の移動量は、この実施例においてスリーブ67に対
するスプール65の最大可能移動量である。

第９図のグラフに示されるように、バルブ装置を約７
゜移動する時、第１可変流量型制御オリフィス121を通
る流量は約3.3gpmであり、かつ総流量は約6gpmである。
したがってこの実施例において、可変増幅オリフィス12
9が約７゜の移動量において完全に開放された後に増幅
流体径路を通る流量は約2.7gpmである。バルブ装置がさ
らに移動されると、主流体径路を通る流量は増大を続け
ると共に、増幅流量は徐々に零へ減少し、バルブ装置が
第７図に示されるように、その最大移動量に到達する
時、総流量は約6.0gpmから約5.8gpmまでわずかに減少す
る。

手動ステアリング本発明の本質的特徴は、バルブ装置がその正常作動位
置（第１作動位置）、すなわちこの実施例において、ス
リーブ67に対するスプール65の約７゜〜８゜の移動量に
到達するまで、増幅流体径路がその流動容量を増大する
ことである。当業者にとって良く知られているよに、手
動ステアリングモードにおいて、圧力流体を生じさせる
ために必要なトルク量（手動ステアリングモードにおい
ては、制御装置は効果上、手動ポンプとして作動する）
が、常にセンタリングスプリング86の力に打勝つから、
ステアリングホイールの回転の結果、スプール65はスリ
ーブ67に対して最大偏向量を生じる。

本発明の開発に関連して、米国特許第4,759,182号明
細書に図示および記載されるように、増幅流体径路の利
用により手動ステアリングの能力、すなわちステアリン
グホイールの回転により圧力流体を発生させることを省
略する。

そして従来の増幅流体径路が効果上、「短絡回路」の
作用を有し、したがって流体計量装置51の回転により発
生される圧力流体が、増幅孔127を介して制御装置の流
入口ポート23に戻り流入することが明らかになった。

この発明において、制御装置が手動ステアリングモー
ドで作動されると共に、バルブ装置が第10図に示される
ように、その最大移動量位置にある時は、増幅孔127は
圧力通路113Rを流体連通しない（すなわち、右方向状態
にある）。したがって、流体計量装置51の回転により発
生される圧力流体は、計量ポート105Rを介して計量溝11
1Rへ戻り連通される。圧力流体は作動通路115Rを通り、
かつ作動ポート107R（第２可変流量型制御オリフィス12
3）を通り、それからシリンダポート29を介して外方
へ、そしてシリンダ19へ流入して、その作動を行なわせ
る。しかし、前述のように手動ステアリング作動中は、
環状計量溝111Rの圧力流体は圧力通路113Rに流入できる
が、第７図に示されるように連通状態にない増幅孔127
との連通は遮断される。言いかえると、増幅オリフィス
129は手動ステアリングモードにおける作動中は、閉鎖
されている。

本発明の結果、回転当り約98cm³（6in³）の容積を有
する流体計量装置を備える制御装置を利用することが可
能になり、そして98cm³の制御装置の通常手動ステアリ
ング能力を有するが、約164cm³（10in³）の計量装置を
有する制御装置のパワーステアリング能力を有する。

増幅比第５〜７図と共に、第10図を増幅比対バルブ移動量の
グラフを参照すると、以下の性能特性が示される：（１）圧力ポート103は３゜において開放を開始する
が、増幅孔127は４゜まで開放しないから、何ら増幅流
動なしに微細ステアリング補正がなされ（すなわち、増
幅比は、1.0に等しい）、ステアリング装置は小さいホ
イール偏向量において過剰応答することはない；（２）増幅流量は７゜のバルブ移動量において、その最
大値に到達し、増幅比は、典型的なステアリング操作に
対応する約６゜および７゜間のバルブ移動量に対して、
そのピーク値（1.8および2.0の間）状態にある；そして（３）増幅流量は約７゜のバルブ移動量の後は増大を続
けず、また主流体径路を通る流量（流動曲線121）は増
大を続けることから、増幅比はバルブ移動量が最大値に
向かうにつれて徐々に減少し、したがって高ステアリン
グ入力時に、過剰応答のステアリング操作が避けられ
る。

第８図の実施例第８図において、第３図と同様の流体回路を有する本
発明の別の実施例が概略的に示される。第８図の実施例
は複数の点で、第３図のものとは相違する。

最初に、第３図の制御装置17は米国特許第4,109,679
号明細書に記載される型式のもので、スプールおよびス
リーブは３つだけの可変流量型制御オリフィス（121;12
3および125）を形成する。第８図の実施例は米国再発行
特許第25,126号明細書に記載される型式の制御装置140
を包含し、スプールおよびスリーブは、主可変流量型制
御オリフィス141（A₁）；それぞれ流体計量装置51の直
ぐ上流側および下流側の可変流量型制御オリフィス142
（A₂）および143（A₃）；および制御ポート29の上流側
の可変流量型制御オリフィス144（A₄）；および戻り側
で制御流体ポート27の下流側の可変流量型制御オリフィ
ス145（A₅）を形成している。

第２に、第３図の実施例においては増幅流体径路は、
第１可変流量型制御オリフィス121の上流側で、主流体
径路に連通する。第８図の実施例において、流体計量装
置51の各側に可変流量型制御オリフィス142および143が
存在することが部分的な理由とされて、増幅流体径路は
主可変流量型制御オリフィス141の下流側で、主流体径
路に連通する。したがって第８図の実施例においては、
可変オリフィス141および144は、全体のステアリング流
量に適合するサイズにされなければならない。

本発明はこれまでの明細書において詳細に説明された
が、この発明の種々の変形および修正が、この明細書を
読み、かつ理解した当業者にとって明白になるであろ
う。これらすべての変形および修正は、特許請求の範囲
の記載の範囲内にある限り、本発明に包含される。

（発明の効果）本発明は、バルブ装置のスプールとスリーブが主流体
径路と並列にある可変増幅オリフィスを含む増幅流体径
路を形成し、流体計量装置を通る流体を増幅するように
なっており、この増幅流体径路は第１可変流体制御オリ
フィスの上流側と連通し、かつ流体計量装置の下流側で
第２可変流体制御オリフィスの上流に位置するように構
成されている。

そして、可変増幅オリフィスはスプールとスリーブが
それらの最大移動量とならない位置で最大流動面積に到
達し、かつ最大移動量に至るに従って、可変増幅オリフ
ィスはその流動面積を減少し、増幅流体径路は最大バル
ブ変位位置では閉鎖される。

したがって、本発明は、第１作動位置では、可変増幅
オリフィスを開いてパワーステアリング動作の能力を十
分に発揮し、かつバルブの最大移動位置に向かうにつれ
て可変増幅オリフィスが閉じるようになるので、流量の
増大を抑えられ、高ステアリング入力時に過剰応答を避
けることができる。

また、手動ステアリング操作時には、可変増幅オリフ
ィスが閉じられるので、流体作動装置の回転により発生
する圧力流体を、流体アクチュエータ側に有効に供給す
ることができ、ステアリングホィールの回転により主流
体径路からの圧力流体を生じさせて、手動でのステアリ
ング操作を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が利用される型式の負荷検出型油圧パ
ワーステアリング装置の流体回路図、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１図に概略的に示される流体制御装置およ
び種々のオリフィスを示す一方向流体回路図、第４図は、バルブ装置が中立位置にある場合の第２図に
おける流体制御装置に用いるバルブ装置の概略拡大図、
第５〜７図は、バルブ装置が中立位置から移動したときの
第４図と同様の概略拡大図、第８図は、本発明の別の実施例を示す第３図と同様の流
体回路図、第９図は、本発明の制御装置内における種々の流体の流
れに対する、流量対バルブ移動量を示すグラフ、第10図は、第９図の流れ図に対応する増幅比対バルブ移
動量を示すグラフである。 11,15……圧力流体源、13……貯蔵部、17……制御装
置、19……流体アクチュエータ、23……流入口ポート、
25……戻りポート、27……第１制御流体ポート、29……
第２流体制御ポート、49……バルブ装置、51……流体作
動装置、55……ハウジング装置、87,127,113……増幅流
体径路、121……第１可変流量型制御オリフィス、123…
…第２可変流量型制御オリフィス、129……可変増幅オ
リフィス、23,103,113R,111R,105R,101R,99,51,99,101
L,105L,111L,115L,107L,19,107R,117R,25……主流体径
路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力流体源（11,15）から流体アクチュエ
ータ（19）への流体の流量を制御する制御装置（17）で
あって、前記圧力流体源に連結する流入口ポート（23）、貯蔵部
（13）に連結する戻りポート（25）、および前記流体ア
クチュエータに連結する第1,第２制御流体ポート（27,2
9）を形成するハウジング手段（55）と、このハウジング手段内に配置され、中立位置および第１
作動位置を形成しており、かつ前記ハウジング手段と協
動して、この第１作動位置にあるときに、前記流入口ポ
ート（23）と第１制御流体ポート（27）の間、および前
記第２制御流体ポート（29）と前記戻りポート（25）の
間を連通する主流体径路（23,103,103R,111R,105R,101
R,99,51,99,101L,105L,111L,115L,107L,19,107R,117R,2
5）を形成するバルブ装置（49）と、前記流入口ポート（23）と第１制御流体ポート（27）の
間の前記主流体径路に直列に配置され、そこを通る流体
の容積に比例する追従運動を前記バルブ装置（49）に伝
える流体作動装置（51）とを備え、前記主流体径路は、前記流入口ポート（23）と前記流体
作動装置（51）の間に配置され、前記バルブ装置（49）
が中立位置にあるとき、その流量面積を最小とし、かつ
前記バルブ装置（49）が中立位置から第１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る第１可変
流量型制御オリフィス（121）、および前記流体作動装
置（51）と第１制御流体ポート（27）の間に配置された
第２可変流量型制御オリフィス（123）を有し、前記第
１可変流量型制御オリフィス（121）は、前記バルブ装
置（49）を前記中立位置から最大移動位置に移動すると
き、その最大流量面積を有しており、また、前記ハウジング手段（55）とバルブ装置（49）は
協動して、前記主流体径路に並列配置されかつ前記流体
流入口ポート（23）と第１可変流量型制御オリフィス
（121）の間にある位置と前記流体作動装置（51）と第
１制御流体ポート（27）の間にある別の位置でそれぞれ
前記主流体径路に連通する増幅流体径路（87,127,113）
を形成し、この増幅流体径路は、前記バルブ装置（49）が中立位置
にあるとき、流量面積をほぼゼロとし、前記バルブ装置
（49）が中立位置から第１作動位置へ変位するにつれて
流量面積を増加させ、さらに、前記バルブ装置（49）が
中立位置から前記第１作動位置へ移動するにつれて、前
記第１可変流量型制御オリフィス（121）とほぼ同時に
開き始める、可変増幅オリフィス（129）を有してお
り、前記可変増幅オリフィス（129）が、（ａ）前記バルブ装置（49）を前記中立位置から前記最
大移動位置より変位量が少ない前記第１作動位置へ移動
するとき、その最大流量面積となり、（ｂ）前記バルブ装置（49）を前記第１作動位置から前
記最大移動位置へ移動するとき、その最大流量面積から
実質的にゼロの流量面積に変化すること、を特徴とする
制御装置。
【請求項２】前記バルブ装置が、回転自在な主バルブ部
材（65）、及びこれと協動し相対的に回転自在な追従バ
ルブ部材（67）を備え、前記主及び追従バルブ部材が相
互に中立位置を定めるようになっている請求項１記載の
制御装置。
【請求項３】主および追従バルブ部材（65,67）が協動
して、前記第1,第２可変流量型制御オリフィス（121,12
3）を形成し、前記可変流量型制御オリフィスの流入面
積が、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請求項２記載の制御装置。
【請求項４】前記増幅流体径路（87,127,113）および前
記可変増幅オリフィス（129）が、前記主及び追従バル
ブ部材（65,67）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。
【請求項５】前記増幅流体径路（87,127,113）が、前記
流体作動装置（51）および前記第２可変流量型制御オリ
フィス（123）間の第２位置において、前記主流体径路
（23,103,103R,111R,105R,101R,99,51,99,101L,105L,11
1L,115L,107L,19,107R,117R,25）と流体連通状態にある
ことを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項６】前記第１可変流量型制御オリフィス（12
1）および前記可変増幅オリフィス（129）は、前記バル
ブ装置（49）を前記中立位置からほぼ同一移動量で、開
放し始めることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項７】前記バルブ装置（49）が前記中立位置から
前記第１作動位置の方向に移動する時、前記可変増幅オ
リフィス（129）が開放を開始する前に、前記第１可変
流量型制御オリフィス（121）が開放し始めることを特
徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項８】前記流体作動装置（51）が、可動の計量部
材（73）を含み、前記第１可変流量型制御オリフィス
（121）を通る流体の体積を測定し、前記制御装置がさ
らに、前記計量部材（73）を前記追従バルブ部材（67）
に接続する装置（79,83）を備えていることを特徴とす
る請求項２記載の制御装置。
【請求項９】圧力流体源が、流体ポンプ（11）、および
圧力応答装置（15）を含み、前記制御装置による流体要
求量の変化に応じて前記制御装置に対する流体の配送量
を変化させ、前記制御装置の前記ハウジング手段（55）
が、圧力応答装置（15）に連結する負荷信号ポート（3
1）を形成し、前記負荷信号ポートが、前記第１可変流
量型制御オリフィス（121）の下流側に配置された位置
において、前記主流体径路と流体連通状態にあることを
特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項１０】圧力流体応答装置が、ポンプと制御装置
の間に直列配置される優先流量制御バルブ（15）を備
え、このバルブ（15）が、ポンプと流体連通する流入口
ポート、前記制御装置の流入口ポートと流体連通する優
先流出口ポート（37）、補助負荷回路（21）と流体連通
するように適合した過剰流量流出口ポート（39）、前記
優先バルブの流入口ポートから優先流出口ポートへ実質
的に制限されない流体連通を可能にする第１位置と、前
記流入口ポートから前記過剰流量流出口ポートへ実質的
に制限されない流体連通を可能にする第２位置との間を
移動可能な優先バルブ部材（41）、およびこの優先バル
ブ部材（41）を前記第１位置へ付勢し、前記制御装置の
負荷信号ポートと流体連通状態をもたらす装置を含む付
勢装置（43,47）を備えていることを特徴とする請求項
９記載の制御装置。
【請求項１１】圧力流体源（11,15）から流体アクチュ
エータ（19）への流体の流量を制御する制御装置（17）
であって、前記圧力流体源に連結する流入口ポート（23）、貯蔵部
（13）に連結する戻りポート（25）、および前記流体ア
クチュエータに連結する第1,第２制御流体ポート（27,2
9）を形成するハウジング手段（55）と、このハウジング手段内に配置され、中立位置および第１
作動位置を形成しており、かつ前記ハウジング手段と協
動して、この第１作動位置にあるときに、前記流入口ポ
ート（23）と第１制御流体ポート（27）の間、および前
記第２制御流体ポート（29）と前記戻りポート（25）の
間を連通する主流体径路（23,103,103R,111R,105R,101
R,99,51,99,101L,105L,111L,115L,107L,19,107R,117R,2
5）を形成するバルブ装置（49）と、前記流入口ポート（23）と第１制御流体ポート（27）の
間の前記主流体径路に直列に配置され、そこを通る流体
の容積に比例する追従運動を前記バルブ装置（49）に伝
える流体作動装置（51）とを備え、前記主流体径路は、前記流入口ポート（23）と前記流体
作動装置（51）の間に配置され、前記バルブ装置（49）
が中立位置にあるとき、その流量面積を最小とし、かつ
前記バルブ装置（49）が中立位置から第１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る第１可変
流量型制御オリフィス（121）、および前記流体作動装
置（51）と第１制御流体ポート（27）の間に配置された
第２可変流量型制御オリフィス（123）を有し、前記第
１可変流量型制御オリフィス（121）は、前記バルブ装
置（49）を前記中立位置から最大移動位置に移動すると
き、その最大流量面積を有しており、また、前記ハウジング手段（55）とバルブ装置（49）は
協動して、前記主流体径路に並列配置されかつ前記流体
流入口ポート（23）と第１可変流量型制御オリフィス
（121）の間にある位置と前記流体作動装置（51）と第
１制御流体ポート（27）の間にある別の位置でそれぞれ
前記主流体径路に連通する増幅流体径路（87,127,113）
を形成し、この増幅流体径路は、前記バルブ装置（49）が中立位置にあるとき、流量面積
をほぼゼロとし、前記バルブ装置（49）が中立位置から
第１作動位置へ変位するにつれて流量面積を増加させ、
さらに、前記バルブ装置（49）が中立位置から前記第１
作動位置へ移動するにつれて前記第１可変流量型制御オ
リフィス（121）とほぼ同時に開き始める、可変増幅オ
リフィス（129）を有し、さらに、前記バルブ装置（4
9）を前記第１作動位置から前記最大移動位置へ移動す
るとき、前記増幅流体径路内の流体が、前記流体作動装
置（51）から前記増幅オリフィス（129）を介して、前
記流入口ポート（23）の方向に流動することを防ぐため
の手段（127,113R）を有することを特徴とする制御装
置。