JP2852448B2 - 流量拡大機能を備えたオープンセンター流量制御装置 - Google Patents

流量拡大機能を備えたオープンセンター流量制御装置

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JP2852448B2 JP2069534A JP6953490A JP2852448B2 JP 2852448 B2 JP2852448 B2 JP 2852448B2 JP 2069534 A JP2069534 A JP 2069534A JP 6953490 A JP6953490 A JP 6953490A JP 2852448 B2 JP2852448 B2 JP 2852448B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は液体源から操縦シリンダのような液圧作動装
置への液体の流量を制御するために用いられる形式のオ
ープンセンター流量制御装置に関する。
（従来の技術） 本発明が関連する代表的な流量制御装置は種々の流体
出入口を設けたハウジングを備え、更に流量計および
弁、および流量計を通る液体の流れに応じて弁に追従運
動を加える機構を備えている。オープンセンター制御装
置では、制御装置を通る流量は主要可変流量制御オリフ
ィスおよび弁の偏向（変位）とは直接比例しない。その
代り、オープンセンター制御装置の弁の偏向は、制御装
置での圧力降下で表される負荷に左右される。
操縦システムが流量制御装置を含み、これによりシス
テムに流れる流体の総流量が制御装置に流れる流量によ
りも大幅に多く、しかし、システム全体の流量が公知の
態様で制御装置に流れる流量に相関している操縦システ
ムを達成することが当業者の長年の課題であった。例え
ば、制御装置が一つのポンプから流体を受け入れ、次に
第２のポンプからの流体を受け取るパイロット作動の弁
を制御するパイロット信号を発生する形式の米国特許明
細書第4,052,929号を参照されたい。全体の操縦流量は
パイロット作動の弁を通る流量に制御装置からの流量を
プラスしたものからなる。このようなシステムは理論上
は満足できるが、そのコストがパイロット作動弁及び第
２ポンプを付加するため殆ど実用的でなくなるほど高
い。
本発明の出願人に譲渡され、本明細書に一部引用され
ている米国特許明細書第4,759,182号は負荷検知（クロ
ーズド・センタ）型流量制御装置を開示し、この装置に
は弁装置が主流体径路と並列して可変の拡大オリフィス
を有する流量拡大径路を形成している。上記引用された
特許における装置の好適な実施例では、流量拡大径路は
主流体径路と流体入口と第１可変流路制御オリフィス間
に配置された第１位置で流体連通している。この制御オ
リフィスは一般に主可変流量制御オリフィスすなわちAl
オリフィスと称する。当業者には公知であるように、負
荷検知型制御装置ではAlオリフィスにおける圧力降下が
ほぼ一定に保たれるので、Alオリフィスおよび制御装置
を通る流量はAlオリフィスの大きさに直接比例する。
しかし、本発明が関連する形式のオープンセンター制
御装置には、主要可変流量制御オリフィスはない。その
代わりに、オープンセンター制御装置では制御装置が中
立位置にあるとき制御装置の弁を通ってタンクに流れる
流体の流量は一定であり、この流体圧は生来タンク内の
圧力よりもほんの僅かだけ高い。弁が中立位置から変位
されると、タンクへの中立流量制御オリフィスが閉鎖し
て圧力を形成し始め、ドライバーは液圧が操縦シリンダ
への負荷に打勝つのに充分なレベルになるまで操縦ハン
ドルを動かし続ける。
オープンセンター制御装置を使用した多くの車両は、
制御装置が手動操縦能力を備えることが望ましい。これ
は、ポンプが作動停止し、又はその他の理由で液圧を発
生し得なくなった場合に、操縦ハンドル、弁装置、およ
び流量計の回転により加圧流体を生じさせる能力であ
る。米国特許明細書第4,759,182号の流量拡大径路が流
量制御装置に応用された場合、車両を手動的に操縦する
どのような試みも成功しないことが判明している。
（発明が解決しようとする課題） 従って、本発明の目的は、制御装置が補足的な弁又は
他部品を必要とせずに、制御装置の流量計を流れる流量
よりも大幅に多いハンドル操作における流量を供給する
ことができる改良型操縦装置およびオープンセンター制
御装置を提供することである。
この発明の別の目的は、制御装置が手動操縦モードで
動作する能力を抑止することなく、前記の目的を達成す
る改良型オープンセンター制御装置を供給することであ
る。
（課題を解決するための手段） この発明の上述およびその他の目的は、流体源から流
体作動装置への流量を制御するオープンセンター制御装
置を備えることによって達成される。この制御装置は、
流体源に接続される流体入口ポート、タンクに接続され
る戻りポート、および流体アクチュエータに接続される
一対の制御流体ポートを形成するハウジングと、該ハウ
ジング内に配置され中立位置と第１作動位置とを規定す
る弁装置とを有し、 前記ハウジングと弁装置は、協動して前記入口ポートと
戻りポートとを連通する中立流体径路を形成するととも
に、前記弁装置が中立位置にあるとき最大流れ面積を有
しかつ前記弁装置が中立位置から第１作動位置へと変位
すると流れ面積を縮小する可変中立オリフィスを含み、 前記ハウジングと弁装置は、協動して前記入口ポート
と一方の制御流体ポートとを連通しかつ前記弁装置が前
記第１作動位置にあるとき他方の制御流体ポートと戻り
ポートとを連通する主流体径路を形成し、 更に前記入口ポートと一方の制御流体ポートとの前記
流体径路に直列配置された流体作動装置を設け、これを
通る流体の流量に比例して前記弁装置に追従運動を与
え、 前記主流体径路は、前記入口ポートと流体作動装置間に
配置された第１流量制御オリフィスと、この第１流量制
御オリフィスと流体作動装置間に配置された可変の第２
流量制御オリフィスと、前記流体作動装置と一方の制御
流体ポート間に配置された可変の第３流量制御オリフィ
スとを含み、 前記第2,第３流量制御オリフィスは、前記弁装置が中
立位置にあるとき最小流れ面積を有しかつ前記弁装置が
中立位置から第１作動位置へと変位すると流れ面積を増
大するようになっており、 （ａ）前記ハウジングと弁装置が協動して前記主流体径
路と並列に拡大流体径路を形成し、この拡大流体径路
は、前記流体入口ポートと第１流量制御オリフィスの間
に配置された第１位置と、前記第３流量制御オリフィス
と一方の制御流体ポートの間に配置された第２位置とで
主流体径路と連通し、 （ｂ）前記拡大流体径路は、前記弁装置が中立位置にあ
るとき最小流れ面積を有しかつ前記弁装置が中立位置か
ら前記第１作動位置へと変位すると流れ面積を増大する
可変拡大オリフィスを含み、さらに、 （ｃ）前記可変拡大オリフィスは、前記第2,第３流量制
御オリフィスが開き始めるとほぼ同時に開き始める、こ
とを特徴としている。
また、請求項13に記載の構成によれば、 主流体径路は、前記入口ポートと流体作動装置間に配置
された第１流量制御オリフィスと、前記流体作動装置と
前記一方の制御流体ポートとの間に配置された可変流体
制御オリフィスとを含み、該可変流体制御オリフィス
は、前記弁装置が中立位置にあるとき最小流れ面積を有
しかつ弁装置が中立位置から第１作動位置へと変位する
と流れ面積を増大するようになっており、 （ａ）前記ハウジングと弁装置が協動して前記主流体径
路と並列に拡大流体径路を形成し、この拡大流体径路
は、前記流体入口ポートと前記第１流量制御オリフィス
との間に配置された第１位置と、前記可変流量制御オリ
フィスの上流の第２位置とで主流体径路と連通し、 （ｂ）前記拡大流体径路は、弁装置が中立位置にあると
き最小流れ面積を有しかつ弁装置が中立位置から前記第
１作動位置へと変位すると流れ面積を増大する可変拡大
オリフィスを含み、さらに、 （ｃ）前記可変拡大オリフィスは、前記可変流量制御オ
リフィスが開き始める前に開き始め、前記可変拡大オリ
フィスは、弁装置が第１作動位置にあるとき最大流れ面
積を有しかつ弁装置が第１作動位置から最大変位位置へ
と変位すると流れ面積が減少し、さらに、前記可変流量
制御オリフィスは、弁装置が最大変位位置に到達する前
に閉じること、特徴としている。
（作用） 上記の構成により、弁装置が中立位置にあるときは、
中立流体径路の可変中立オリフィスを最大に開き、主流
体径路は閉鎖状態にして弁装置に供給された油圧はタン
クへ抵抗なく戻るオープンセンター構造となる。
そして、弁装置が第１作動位置に変位すると、中立流
体径路が閉じ、主流体径路へ油圧が供給され、請求項１
の発明では、第2,第３流量制御オリフィスの流れ面積が
増大しかつ同時に拡大オリフィスが開いて、弁のぢ１作
動位置で流体作動装置（流量計）を通る流量を最大に
し、主流体径路を流れる流量よりも大幅に多きな流量を
流体アクチュエータに供給するので、ハンドル操作を容
易に行うことができる。
また、請求項13の発明では、弁の第１作動位置で主流
体径路を通る流体を最大にし、さらに、弁の最大変位位
置でこの流量を最小にするために拡大オリフィスを閉じ
るので、ステアリングハンドルを手動で操作できる。
（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図面は本発明を限定することを意図するものではない
が、第１図は本発明の教示に従って製造された流量制御
装置を含む車輌の液圧操縦装置の流体回路概略図であ
る。この装置はここでは固定吐出ポンプとしての流体ポ
ンプ11があり、このポンプには装置のタンク13に連結さ
れた入口を備える。ポンプ11の出力は液圧操縦装置に、
より詳細には流量制御装置15に送られる。
第１図において、流量制御装置15は流体入口ポート1
7、戻りポート19、および操縦シリンダ（流体アクチュ
エータ）25の対向端に接続された一対の制御（シリン
ダ）流体ポート21,23を備えている。
第２図と関連してより詳細に説明される流体制御装置
15は、本発明の出願人に譲渡され、本明細書に一部引用
される米国特許明細書第25,126号に図示され、説明され
ている形式の一般型のものでよい。より詳しくは、制御
装置15はオープンセンター型である。制御装置15内には
弁装置27が配設され、これは第１図に示した中立位置か
ら右旋回位置Ｒ（第１作動位置）又は左旋回位置Ｌ（第
２作動位置）の何れかに移動可能である。弁装置27が何
れかの旋回位置にある時、弁装置27に流れる加圧流体は
流量計29にも流れる。流量計の機能を一つは適正な一対
の制御ポート23,21に連通されるべき適正な流量を測定
することである。当業者には公知であるように、流量計
29の別の機能は、所望の流量を操縦シリンダ25に給送さ
せた後、弁装置27がその中立位置に戻るように弁装置27
に追従装置を付与することである。第１図では、この追
従運動は31で概略的に示した機械的追従連結によって達
成される。
第１図に概略的に示したように、弁装置27は弁が中立
位置から右旋回位置Ｒもしくは左旋回位置Ｌの何れかの
動作位置の一つに移動するごとに、複数個の可変オリフ
ィスを形成する。これらの可変オリフィスは第３図およ
び第４図と関連してより詳細に後述する。
流体制御装置15 第２図を参照すると、流体制御装置の構造がある程度
詳細に図示されている。制御装置15は、ハウジング部3
3、入口プレート35、流量計29を含む部分、および端板3
7とを含む幾つかの部分から成っている。これらの各部
分はハウジング部33とネジ連結された複数個のボルト39
によって互いに密封されて保持されている。ハウジング
部33は、流体入口ポート17、戻りポート19、および制御
流体ポート21、23を形成している。
ハウジング部33により形成された弁孔41内には第１図
に概略的に示す弁装置27が回転自在に配置されている。
弁装置27は主要な回転自在の弁部材43（以下スプールと
いう）と、これと協働して相対的に回転自在な追従弁部
材45（以下スリープという）とから成る。スプール43の
前端には縮径されかつ一組の内部スプライン47を形成す
る部分があり、このスプラインはスプール43と操縦ハン
ドル（図示せず）間を直接機械的に連結する。スプール
43とスリーブ45は詳細に後述する。
流量計29は公知のタイプでよく、内部の歯付きリング
49と、外部の歯付き星形部材51とを備えている。星形部
材51は、一組の内部スプライン53を形成し、そして駆動
軸57の後端に形成された外部スプライン55とともにスプ
ライン係合されている。駆動軸57はスプール43内の一対
のピン開口部61を貫通するピン59によってシャフト57と
スリーブ45とを駆動連口させる分岐前端部を有する。こ
のように、弁装置27を流れる加圧流体はスプール43の回
転に応じて流量形29を通って流れ、リング49内で星形部
材51の軌道および回転運動を引き起こす。星形部材51の
この運動によってスリーブ45の追従運動が駆動軸57およ
びピン59（第１図の追従連結を形成する）を介して行わ
れ、スプール43とスリーブ45間に特別の相対運動を保
つ。当業者には公知であるように、オープンセンター制
御装置ではスプール43とスリーブ45との相対的な変位は
操縦負荷、すなわち操縦シリンダ25に送られる液圧に左
右される。複数個の板バネ63がスプール43内の開口部を
貫通して延び、スリーブ45をスプール43に対して中立位
置へ付勢する。
第２図に示すように、ハウジング部33はスプール43を
囲む４つの環状室を形成し、スプール43の外表面と各ポ
ート17,19,21,23とを流体連通させる。環状室は文字Ｃ
を付したそれぞれのポートの参照番号で示してある。
リング49内で軌道運動しながら回転する星形部材51の
歯付き相互作用によって複数の膨張、収縮する流体容量
室が規定され、かつ各室の近傍では、入口プレート35が
流体ポート（第２図には図示せず）を形成している。当
業者には公知であるように、ハウジング部33は複数個の
軸孔（第２図には図示せず）を備え、その各々が一端で
は１つの流体ポートおよび１つの容量室に又、他端では
弁孔41と開放的に連通している。
弁装置27 まず第４図を参照してスプール43およびスリーブ45を
詳細に説明する。第４図では、スプール43およびスリー
ブ45が適正な相対回転位置に図示され、双方の間に第１
図で概略的に示した中立状態を形成している。スリーブ
45は環状室17Cと連通した複数個の圧力口65を形成して
いる。圧力口65の左には、弁装置27と膨張および収縮す
る流量形29の容量室とを連通する複数個のメータ口67が
ある。メータ口67の左には環状室23Cと連通した複数個
のシリンダ口69が配置され、更に左には環状室21Cと連
通する複数個のシリンダ口71が配置されている。
スプール43は環状溝73およびこれと連通した複数個の
軸方向スロット75を形成している。軸方向スロット75の
各々から円周方向に変位された長い軸方向スロット77が
あり、また軸方向スロット75の各々と円周方向に位置合
わせされた更に長い軸方向スロット79が設けられてお
り、その機能については後に説明する。スプール43は環
状溝73の右側にはオープンセンタースロット81を設け、
その各々が右端方向にスプール43の内部と開放的に連通
されている。スリーブ45は圧力口65の右側には複数対の
オープンセンター穴83を設けている。
弁装置の動作 これまで説明してきた制御装置15と弁装置27の基本動
作は上記引用の特許の強示から容易に明らかになるもの
と思われる。しかし、制御装置と弁装置の動作を、部分
的に第２図，第４図に示した構造および第１図，第３図
の概略図に関連させて簡略に説明する。
主として第４図をなお参照すると、弁装置が中立位置
（操縦ハンドルの非回転）にある時、入口からの流体は
入口ポート17から環状室17Cへと送られる。圧力口65と
一対のオープンセンター穴83の双方とも環状室17Cと開
放的に連通しているが、第４図に示した中立位置では軸
方向スロット75はメータ口67との連通閉塞しているの
で、圧力口65を通って環状溝73へと至る流体の流れは生
じない。その代り、入口からの流体は環状室17Cからオ
ープンセンター穴83を通ってそれぞれのオープンセンタ
ースロット81へと流れる。スロット81の各々は前述した
とおりスプールの内部と連通し、スプールの内部は環状
室19Cと戻りポート19とによって装置のタンク13と開放
的に相対的に制限されずに流体連通している。従って、
オープンセンター制御装置においては、弁装置が第４図
に示した中立位置にある場合には、入口の流体は加圧さ
れない。すなわち入口の流体圧は装置のタンク13内の圧
力よりも僅かに高いだけである。
オープンセンター穴83の各対とそれぞれのオープンセ
ンタースロット81との連通によって可変オリフィスが形
成され、このオリフィスは弁装置が中立位置にあるとき
流れ面積が最大となり、これらの個々のオリフィスの組
合せによって可変中立流量制御オリフィス85が形成され
る（第１図，第３図参照）。
さて第４図を第５図と関連して参照すると、スプール
43がスリーブ45に対して中立位置から変位すると、他の
全てのメータ口67が隣接する軸方向スロット75と連通し
始めて、入口流体が圧力口65を通って環状溝73内に、次
ぎに軸方向スロット75を通ってこれらのメータ口67へと
流れ始める。各圧力口65は固定オリフィスを形成し、こ
れらの個々のオリフィスの組合せによって第１流量制御
オリフィス86が形成される（第１図，第２図参照）。入
口流体はこれらのメータ口67からメータ29の膨張容量室
へと流れる。同時に、流体はメータ29の収縮容量室から
残りの、別のメータ口67へと還流し、前記メータ口はこ
の時点で軸方向スロット77と連通し始める。
各軸方向スロット75と他の全てのメータ口67との連通
によって可変オリフィスが形成され、これらの個々の可
変オリフィスの組合せによって第２流量制御オリフィス
87（第３図参照）が形成される。同時に別のメータ口67
と軸方向スロット77との連通が可変オリフィスを形成
し、これらの個々の可変オリフィスの組合せによって第
３流量制御オリフィス89が形成される。可変オリフィス
87もA2オリフィスと呼ばれることが多く、一方、可変オ
リフィス89はA3オリフィスと呼ばれることが多い。
第５図に示すように（この図ではスプールはスリーブ
に対して約２度回転している。）、可変オリフィス（第
2,第３流量制御オリフィス）87,89が開き始めると、中
立流量制御オリフィス85の流れ面積は縮小し始めて、入
口流体圧が上昇し始める。
スプール43とスリーブ45とが相対的に更にやや回転し
た後、各軸方向スロット77はその各々のシリンダ口69と
連通し始め、両者間の連通によって可変オリフィスが形
成される。これらの個々の可変オリフィスの組合せによ
って第４流量制御オリフィス91が構成される（第１図，
第３図参照）。流量制御オリフィス91もA4オリフィスと
呼ばれることが多い。同時に各々の軸方向スロット79は
それぞれのシリンダポート71と連通し始め、これらの間
の連通により可変オリフィスを形成する。これらの個々
の可変オリフィスの組合せは第５流量制御オリフィス93
を構成する。流量制御オリフィス93はまたA5オリフィス
と称される。今後、別途に指摘しない限り、種々の流量
制御オリフィス87,89,91,93間での正確な位相関係は本
発明の本質的な特徴ではなく、ここでは詳述しない。制
御装置５が上述の流量制御オリフィスの特定の構成を有
していることも発明の本質的な特徴ではない。例えば、
本発明の出願人により市販されている一つの制御装置で
は、A2オリフィス又はA3オリフィスの何れかが必要では
なく、可変A1オリフィスが必要である弁装置を有してい
ることが公知である。
これまでに説明した構造と機能の全ては本発明の出願
人により市販されている種類のオープンセンター制御装
置との関連で一般に公知であることに留意されたい。
流量拡大径路 さらに第４図，第５図を参照すると、スリーブ45は複
数対の拡大孔95を形成している。弁装置が第４図に示す
中立位置にある場合、各対の孔95は第４図の軸方向スロ
ット77の右端と連通した拡大部97に対して等距離にセン
タ合せされている。スプール43がスリーブ45に対して変
位すると、各対の拡大孔95の一つが拡大部97、さらには
軸方向スロット77と連通し始める。各拡大孔95とその各
々の拡大部97との連通によって、可変オリフィスが形成
され、これらの個々のオリフィスの組合せが可変拡大オ
リフィス99（第３図参照）を形成する。この実施例で
は、可変拡大オリフィス99は当業者には明らかな理由に
より、可変流量制御オリフィス87,89とほぼ同時に開き
始める。
スプール43がスリーブ45に対して第５図に示した位置
に変位し、更にその位置を越えると、入口流体は環状室
17Cから各対の拡大孔95の一つを通って、次ぎに拡大部9
7を通って軸方向スロット77へと流れる。この流体径路
は今後、拡大流体径路101（第３図）と呼び、これには
可変拡大オリフィス99が含まれている。第３図に最も明
確に示すように、拡大流体径路101は固定オリフィス86
の上流の位置で主流体径路と連通している。拡大流体径
路101を通って流れる流体は次ぎに可変流量制御オリフ
ィス89の下流であるが、可変流量制御オリフィス91の上
流の位置で主流体径路と再び連通する。この発明を利用
する場合、主流体径路と拡大流体径路の双方を通る全流
量を受け入れるために、可変流量制御オリフィス91,93
の流量容量を増大する必要があることが当業者には理解
されよう。
さて主として第６図を参照すると、スプール43はスリ
ーブ45に対して約７度だけ変位され、それによりこの実
施例では定常の動作位置になる。第６図に示す変位で
は、各対の拡大孔95は拡大部97と完全に連通し、可変拡
大オリフィス99はそこで最大流れ面積に達する。この時
点で、オープンセンター孔83とオープンセンタースロッ
ト81との連通は大幅に縮小され、中立流量制御オリフィ
ス85は、一般にはゼロ流量、即ち閉位置である最小流れ
面積に近づく。さて、第８図のグラフを参照すると、拡
大流路径路101を通る流量は変位が７度に近づくにてれ
て減少する比率で増大し、一方、“87"で示した主流体
径路を通る流れはほぼ直線的に増大するにも係わらず、
拡大流体径路101を通る流量は第６図に示す位置でその
ピークに達していることが明らかであろう。“87"で示
した流れ曲線は流量制御オリフィス67、流量計29および
流量制御オリフィス89の直列の連結を通る流量を表して
いることが理解されよう。
さて第７図を参照すると、スリーブ45に対するスプー
ル43の変位が第６図に示した７度から第７図に示した11
度に増大すると、各拡大孔95と拡大部97との連通は実質
上減少し、第８図に示すように、可変拡大オリフィス99
は拡大流体径路101を通る流量と同様に減少し始める。
更に第６図に示した７度の変位位置では依然として開い
ていた中立流量制御オリフィス85は（約８度の変位で
は）既に閉じており、従って中立流量制御オリフィス85
によって表されるタンクへの漏れ径路は可変拡大オリフ
ィス99が完全に閉じる前に完全に閉じていることに留意
されたい。この実施例では、拡大オリフィス99が第７図
に示すように約11度で閉じている場合、スプール43とス
リーブ45の間で可能な最大変位は約12度である。
スプールとスリーブが最大変位に到達する前に可変拡
大オリフィス99を閉じる理由は、制御装置15の手動操縦
モードでの動作を可能にするためである。当業者には公
知であるように、操縦ハンドルを手動回転させると、流
量計29の星形部材51が回転して、メータが手動ポンプの
機能を果たし、加圧流体を発生して操縦シリンダを起動
させる。スプールとスリーブの最大変位の前に可変拡大
オリフィス99を閉じることによって、拡大流体径路は車
両を操縦するのに充分な圧力を発生することを実質上不
可能にする短絡径路として機能することができなくな
る。1988年10月６日付けで「流量拡大および手動操縦能
力の双方を有する操縦制御装置」の名称でドナルドM.ハ
ールスタッドの名で出願された米国特許係属出願連続番
号第254,067号を参照されたい。
この実施例の第８図を再び参照すると、主流れ径路を
通る流量“87"はスプール43とスリーブ45との変位が約
５ないし６度になるまでは拡大流体径路101を通る流量
とほぼ同じである。このことが該当するのは、拡大流体
径路101を通る流量制限が、可変オリフィス87と流量計2
9と可変オリフィス89との直列の組合せを通る流量制限
とほぼ同じである場合だけである。これらの２つの制限
が同じである場合は流量比は2:1となり、制御流体口（2
1又は23）からの全流出量は主流体径路を通る流量の２
倍である。拡大流体径路と主流体径路の流量制限を変化
させて2:1以外の流量比にすることも可能であり、当業
者の能力の範囲内であろう。
これまで制御装置の弁装置が中立位置から第１作動位
置（第１図の右旋回）に変位するものとして本発明の動
作を説明してきた。これまでの説明は中立位置から第２
作動位置へと制御装置の弁装置を動作する場合にも等し
く当てはまることが当業者には明らかであろう。この場
合は、スプール43はスリーブ45に対して反対方向に変位
される（第５〜第７図の“上方”）。この場合、拡大流
量は各対の拡大孔95の別の孔を通る。更に、軸方向スロ
ット77を介して拡大された流れと計量された流れと連通
する流れは（シリンダ口69ではなく）シリンダ口71へと
流れ、かくして最終的には制御流体ポート21へと流れ
る。
（発明の効果） 以上説明したことから明らかなように本発明は、主流
体径路と並列に配置される拡大流体径路に流量計を通る
流量を拡大する可変拡大オリフィスを設けたことによ
り、弁装置の最大変位位置で拡大オリフィスを閉じるの
で、操縦ハンドルを手動で操作でき、しかも弁の第１作
動位置で拡大オリフィスを最大にしてハンドル操作にお
ける流量を十分供給することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の制御装置を利用する形式のオープンセ
ンター型の液圧式操縦装置の流体回路図、 第２図は本発明に係る流量制御装置の軸断面図、 第３図は第１図に図示した流量制御装置および種々のオ
リフィスを説明する本発明の単方向流れ図、 第４図は第２図の流量制御装置に使用される弁装置の中
立位置を示す拡大説明図、 第５図ないし第７図は第４図と同様の弁装置における中
立位置から変位された各々の部分拡大平面図、 第８図は本発明の主流体径路および拡大流体径路を示
す、流量と弁変位との相関グラフである。 11……ポンプ、13……タンク 17……流体入口ポート、19……戻りポート 21,23……流体制御ポート、25……操縦シリンダ 27……弁装置、29……流量計 33……ハウジング部 86……固定流量制御オリフィス 87,89,91,93……可変流量制御オリフィス 99……可変拡大オリフィス 101……拡大流体径路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド メルヴィン ハースタッド アメリカ合衆国，ミネソタ 55318，チ ャスカ，オリオーレ レイン 867 (56)参考文献 特開 昭64−44380（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−164673（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B62D 5/09

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】流体源（11）から流体作動装置（25）への
    流量を制御するオープンセンター制御装置であって、 前記流体源（11）に接続される流体入口ポート（17）、
    タンク（13）に接続される戻りポート（19）、および流
    体アクチュエータ（25）に接続される一対の制御流体ポ
    ート（21,23）を形成するハウジング（33）と、該ハウ
    ジング内に配置され中立位置と第１作動位置とを規定す
    る弁装置（27）とを有し、 前記ハウジングと弁装置は、協動して前記入口ポートと
    戻りポートとを連通する中立流体径路を形成するととも
    に、前記弁装置が中立位置にあるとき最大流れ面積を有
    しかつ前記弁装置が中立位置から第１作動位置へと変位
    すると流れ面積を縮小する可変中立オリフィス（85）を
    含み、 前記ハウジングと弁装置は、協動して前記入口ポートと
    一方の制御流体ポート（23または21）とを連通しかつ前
    記弁装置が前記第１作動位置にあるとき他方の制御流体
    ポート（21または23）と戻りポートとを連通する主流体
    径路（86,87,29,89,91,93）を形成し、 更に前記入口ポートと一方の制御流体ポートとの前記主
    流体径路に直列配置された流体作動装置（29）を設け、
    これを通る流体の流量に比例して前記弁装置に追従運動
    を与え、 前記主流体径路は、前記入口ポートと流体作動装置間に
    配置された第１流量制御オリフィス（86）と、この第１
    流量制御オリフィスと流体作動装置間に配置された可変
    の第２流量制御オリフィス（87）と、前記流体作動装置
    と一方の制御流体ポート間に配置された可変の第３流量
    制御オリフィス（89）とを含み、 前記第2,第３流量制御オリフィス（87,89）は、前記弁
    装置が中立位置にあるとき最小流れ面積を有しかつ前記
    弁装置が中立位置から第１作動位置へと変位すると流れ
    面積を増大するようになっており、 （ａ）前記ハウジングと弁装置が協動して前記主流体径
    路と並列に拡大流体径路（101）を形成し、この拡大流
    体径路は、前記流体入口ポート（17）と第１流量制御オ
    リフィス（86）の間に配置された第１位置と、前記第３
    流量制御オリフィス（89）と一方の制御流体ポート（23
    または21）の間に配置された第２位置とで主流体径路と
    連通し、 （ｂ）前記拡大流体径路（101）は、前記弁装置が中立
    位置にあるとき最小流れ面積を有しかつ前記弁装置が中
    立位置から前記第１作動位置へと変位すると流れ面積を
    増大する可変拡大オリフィス（99）を含み、さらに、 （ｃ）前記可変拡大オリフィス（99）は、前記第2,第３
    流量制御オリフィス（87,89）が開き始めるとほぼ同時
    に開き始める、 ことを特徴とする制御装置。
  2. 【請求項２】弁装置（27）は、回転可能な主弁部材（4
    3）と、これと協動して相対的に回転する追従弁部材（4
    5）とを含み、前記主および追従弁部材は、互いに対し
    て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】主および追従弁部材（43,45）は協動で第
    1,第2,第３流量制御オリフィス（86,87,89）を形成し、
    前記第2,第３流量制御オリフィス（87,89）は、前記主
    および追従弁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。
  4. 【請求項４】拡大流体径路（101）と可変拡大オリフィ
    ス（99）が全体として主弁部材（43）と追従弁部材（4
    5）とによって規定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】主流体径路が第３流量制御オリフィス（8
    9）と一方の制御流体ポート（23）との間に配置された
    可変の第３流量制御オリフィス（91）を含むことを特徴
    とする請求項１記載の制御装置。
  6. 【請求項６】拡大流体径路（101）が第3,第４流量制御
    オリフィスとの間に配置された第２位置で主流体径路と
    流体連通することを特徴とする請求項５記載の制御装
    置。
  7. 【請求項７】流体作動装置が主流体径路（86,87,89）を
    通って流れる流量を測定するように移動可能なメータ部
    材（51）を含む流量計（29）を備え、更に、前記メータ
    部材と追従弁部材とを連結する装置（31,57,59）が設け
    られていることを特徴とする請求項２記載の制御装置。
  8. 【請求項８】弁装置が中立位置から第１作動位置へと変
    位するとき拡大流体径路から主流体径路にほぼ一定の流
    量を供給し、かつ前記弁装置が第１作動位置から最大変
    位位置へと移動するとき前記拡大流体径路からの流量が
    減少することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
  9. 【請求項９】可変拡大オリフィス（99）は、弁装置が第
    １作動位置にあるとき最大流れ面積を有しかつ前記弁装
    置が第１作動位置から最大変位位置へと変位すると流れ
    面積が減少す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】ハウジングと弁装置とが協動して前記弁
    装置が第２作動位置にあるとき、主流体径路は、入口ポ
    ート（17）と他方の制御ポート（21）とを連通し、かつ
    一方の制御流体ポート（23）と戻りポート（19）とが連
    通するように接続され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】ハウジングと弁装置が協動して主流体径
    路と並列に拡大流体径路を形成し、前記拡大流体径路
    は、弁装置が第２作動位置にあるとき、流体入口ポート
    （17）と第１流量制御オリフィス（86）の間に配置され
    た第１位置と、可変の第３流量制御オリフィス（89）と
    他方の制御流体ポート（21）の間に配置された第２位置
    とで前記主流体径路と連通す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】拡大流体径路は、弁装置が中立位置にあ
    るとき最小流れ面積を有し、かつ前記弁装置が中立位置
    から第２作動位置へと変位すると流れ面積が増大する可
    変拡大オリフィス（99）を含み、この可変拡大オリフィ
    ス（99）は、前記第３流量制御オリフィス（89）が開き
    始めるとほぼ同時に開き始めることを特徴とする請求項
    11記載の制御装置。
  13. 【請求項１３】流体源（11）から流体作動装置（25）へ
    の流量を制御するオープンセンター制御装置であって、 前記流体源（11）に接続される流体入口ポート（17）、
    タンク（13）に接続される戻りポート（19）、および流
    体アクチュエータ（25）に接続される一対の制御流体ポ
    ート（23,21）を形成するハウジング（33）と、該ハウ
    ジング内に配置され中立位置と第１作動位置とを規定す
    る弁装置（27）とを有し、 前記ハウジングと弁装置は、協動して前記入口ポートと
    戻りポートとを連通する中立流体径路を形成するととも
    に、前記弁装置が中立位置にあるとき最大流れ面積を有
    し、弁装置が中立位置から第１作動位置へと変位すると
    流れ面積を縮小する可変中立オリフィス（85）を含み、 前記ハウジングと弁装置は、協動して前記入口ポートと
    一方の制御流体ポート（23または21）とを連通しかつ前
    記弁装置が前記第１作動位置にあるとき他方の制御流体
    ポート（21または23）と戻りポートとを連通する主流体
    径路（86,87,29,89,91,93）を形成し、 更に前記入口ポートと一方の制御流体ポートとの前記主
    流体径路に直列配置された流体作動装置（29）を設け、
    これを通る流体の流量に比例して前記弁装置に追従運動
    を与え、 前記主流体径路は、前記入口ポートと流体作動装置間に
    配置された第１流量制御オリフィス（86）と、前記流体
    作動装置と前記一方の制御流体ポートとの間に配置され
    た可変流体制御オリフィス（91）とを含み、該可変流体
    制御オリフィス（91）は、前記弁装置が中立位置にある
    とき最小流れ面積を有しかつ弁装置が中立位置から第１
    作動位置へと変位すると流れ面積を増大するようになっ
    ており、 （ａ）前記ハウジングと弁装置が協動して前記主流体径
    路と並列に拡大流体径路（101）を形成し、この拡大流
    体径路は、前記流体入口ポート（17）と前記第１流量制
    御オリフィス（86）との間に配置された第１位置と、前
    記可変流量制御オリフィス（91）の上流の第２位置とで
    主流体径路と連通し、 （ｂ）前記拡大流体径路（101）は、弁装置が中立位置
    にあるとき最小流れ面積を有しかつ弁装置が中立位置か
    ら前記第１作動位置へと変位すると流れ面積を増大する
    可変拡大オリフィス（99）を含み、さらに、 （ｃ）前記可変拡大オリフィス（99）は、前記可変流量
    制御オリフィス（91）が開き始める前に開き始め、前記
    可変拡大オリフィス（99）は、弁装置が第１作動位置に
    あるとき最大流れ面積を有しかつ弁装置が第１作動位置
    から最大変位位置へと変位すると流れ面積が減少し、さ
    らに、前記可変流量制御オリフィス（91）は、弁装置が
    最大変位位置に到達する前に閉じること、 を特徴とする制御装置。
  14. 【請求項１４】弁装置は、回転可能な主弁部材（43）
    と、これと協動して相対的に回転する追従弁部材（45）
    とを含み、前記主および追従弁部材は、互いに対して中
    立位置を形成することを特徴とする請求項13記載の制御
    装置。
  15. 【請求項１５】主および追従弁部材（43,45）は、協動
    して可変中立オリフィス（85）と第１流量制御オリフィ
    ス（86）と可変流量制御オリフィス（91）とを形成し、
    前記可変流量制御オリフィスの流れ面積は前記主および
    追従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14記載の制御装置。
  16. 【請求項１６】拡大流量径路（101）および可変拡大オ
    リフィス（99）が全体として主及び追従弁部材によって
    規定されることを特徴とする請求項14記載の制御装置。
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