JP4619605B2

JP4619605B2 - 制御装置

Info

Publication number: JP4619605B2
Application number: JP2001558616A
Authority: JP
Inventors: ヨルク・リンゼル
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2000-02-11
Filing date: 2001-01-20
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2021-01-20
Also published as: DE10006141A1; WO2001059305A1; US20030010194A1; EP1254316A1; US6712091B2; DE50100555D1; JP2003525399A; EP1254316B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前提部分において詳細に定義付けされた制御装置に関するものである。そのような装置は、米国特許第３，７１４，８６８号明細書から公知である。この公知の装置は、クローズドセンタ方式で作動する。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
本発明では、オープンセンタ方式による作動に適し、しかも漏洩がほぼ完全なまでに回避される制御装置を構成することを設定課題としている。それは簡易な構造で、作動に信頼が置けて、大きなコストをかけずに製造できるものでなければならない。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、主請求項に記載の特徴を持つ当該種属の制御装置によって解決される。
【０００４】
ピストンの通路は、漏洩を回避するために、ピストンが系圧力でケーシングの方に押し付けられると閉じるように配置されている。
【０００５】
本発明によれば、量に左右されない機能を確保することができる。本発明に基づく制御装置は様々な適用例に用いることができ、要求の変化にも容易に適合させることができる。これは、特にその制御がオープンセンタ方式に基づいて機能しているのであれば、例えば液圧式サーボモータに使用することができる。
【０００６】
従属請求項には本発明の有利で目的にかなった実施態様が記述されている。しかし本発明は、当該請求項に於ける特徴の組合せに限定されるのではなく、当業者であれば、設定された課題に基づき、その他にも、請求項の組合せ、及び個別請求項内特徴の組合せを想起することが可能である。
【０００７】
本発明によれば、特に電気液圧式制御装置に於いてはモジュール単位の構成が可能なので、多くの部品が多重に使用でき、それが製造、組立コストの面で相当有利に働いてくる。簡易な構造なので、許容誤差及び表面特性の面で構成部品に高い要求を課すことのない標準シール部材が使用できる。加えて、特別な材料を使用する必要もなくなるので、熱処理及び表面処理に関しても有利になる。しかも、様々な適用例に対応できる高いフレキシビリティは維持したままである。可動部品を互いに組合せることはしないので、極めて安定した機能が保証される。本発明に基づく制御装置を液圧式サーボモータに使用した場合、当該モータの制御は、オープンセンタ方式、又はクローズドセンタ方式のいずれによっても行うことができる。
【０００８】
本発明に基づく液圧サーボモータ用制御装置は、調整力によって能動的に制御されかつ第一ピストンを含む少なくとも一つのバルブを備えている。第一ピストンは、段差直径部を有し、ケーシング内で軸方向に移動可能に配置されかつバネ負荷を受け、狭窄開口部を有する特にディスク状の部材と共に第一圧力空間を形成している。この種の制御装置はさらに、能動的に制御されるバルブと作用連結されかつ第二ピストンを含む少なくとも一つの受動バルブを備えている。第二ピストンは、ケーシング内で軸方向に移動可能に配置されかつバネ負荷を受け、ケーシングと共に第二圧力空間を形成している。これら二つの圧力空間は、導管を通じて作用連結されているので、能動制御されるバルブは、同時に受動バルブを制御することになる。能動制御されるバルブは、絞りニードルによって能動的に制御可能な調整式狭窄開口部を有している。狭窄開口部を制御する調整力は機械的、電気的、電磁的に、あるいは液圧、圧搾空気により発生させることができる。各ピストンは密封機能のほかに軸受機能をも担う特殊なシール部材を有している。シール部材は、例えばテフロン（登録商標）など、摩耗が少なく耐久性のある材料から形成されていることが好ましい。能動制御されるバルブのピストンには、導管を通じて受動バルブに連結している圧力空間への圧力媒体の供給に用いられる通路が少なくとも一つ設けられている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下では本発明の実施形態を図に基づき原理的に説明する。
【００１０】
ポンプ１によりタンク２から押し出された圧力媒体が、導管９、１０を通じて繋がっている複数の空洞５、６、７、８を持つケーシング４内へ流入通路３を通って流入する。空洞５内にはバネ１１負荷のかけられたピストン１２が軸方向に移動可能に配置されている。ピストン１２は段差外径を有している。ピストン１２のシール部材１３は空洞５を二つの圧力空間１４、１５に分けている。このシール部材１３は、同時にピストン１２のスムーズな作動にも寄与している。バネ１１は、ケーシング４に固定されたディスク状部材１６に支えられている。ディスク状部材１６は狭窄開口部１７を有していて、これは調整力によって軸方向に移動可能になる絞りニードル１８との協働作用で体積流に変化をもたらすことができる。狭窄開口部１７を通って流れる圧力媒体は、さらに圧力空間２４を通過して導管２３に流入し、それを通ってタンクに戻る。
【００１１】
例えば、流入通路３の体積流を減少又は遮断させる場合は、絞りニードル１８を狭窄開口部１７に押し込む。圧力媒体はピストン１２に設けられた通路１９を通って流れ込むことになるが、狭窄開口部１７の通過横断面が小さくなっていることから圧力空間１４に於ける圧力は増大する。圧力空間１４の圧力が既定の一定範囲内であれば、ピストン正面２０、２１に作用する圧力間に力の平衡が生まれる。またバネ１１は、狭窄開口部１７に絞り効果が現われた場合に、シール部材１３の摩擦力に打ち勝つ圧力をピストン１２の正面２１に惹き起こす予備設定圧力差が、環状スリット２２での圧力媒体体積流の流量絞りによって発生するように、中立ポジションのピストン１２をケーシング４の方へ押しやるという役割を担っている。力の均衡が達成された場合、ピストン１２はバネ１１の作用によって流入通路３の方へ移動する。それにより、ケーシング４とピストン正面２０間の環状スリット２２は狭くなる。その結果として流入通路３内にある媒体の圧力は高まる。絞りニードル１８に於ける調整力の大きさは圧力空間１４に於ける媒体の圧力に相当し、それはまた流入通路３内にある媒体の圧力に相当する。こうして、絞りニードル１８に作用する調整力と流入通路３内に生じる媒体圧力間に比例関係が生まれる。
【００１２】
ケーシング４の空洞６内には、バネ２６の圧力負荷を受けている別のピストン２７が存在する。ここでもバネ２６はディスク状部材２８に支えられている。
【００１３】
圧力媒体が導管３９を通って液圧式サーボモータ４１の圧力空間４０へと導かれねばならない場合、絞りニードル２９は狭窄開口部３０を閉じねばならず、それと共に環状スリット３１が閉鎖される。圧力媒体は通路３２を通って圧力空間３３に流れ込み、そこからさらに、空洞７に於いて軸方向に移動可能なピストン３６とケーシング４によって形成される圧力空間３５に導管３４を介し流入する。バネ３７による圧力負荷を受けているピストン３６が環状スリット３８を閉鎖する。液圧式サーボモータ４１のピストン４２が移動すると、圧力媒体は第二圧力空間４３から導管４４を経由してさらにケーシング４内の導管１０へと導かれる。圧力媒体は、ケーシング４と空洞８内軸方向に移動可能な、バネ４７圧力負荷を受けているピストン４６との間に生じる開放環状スリット４５を通ってタンク２に流入することが可能である。
【００１４】
ケーシング４とバネ４７圧力負荷を受けているピストン４６とで形成される圧力空間５０は、導管２５を通じて圧力空間１４と作用連結されている。
【００１５】
それにより、能動制御されるバルブ４８は、一方では同時に受動バルブ４９を制御する。機能拡張のための応用例では、圧力媒体を圧力空間１４に戻すために、受動バルブ４９のピストン４６に空洞５２を追加構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液圧式サーボモータの調整に用いられる本発明に基づく制御装置を示す。
【符号の説明】
１ポンプ
２タンク
３流入通路
４ケーシング
５，６，７，８空洞
９，１０，２３，２５，３４，３９，４４導管
１１，２６，３７，４７バネ
１２，２７，３６，４２，４６ピストン
１３，５１シール部材
１４，１５，２４，３３，３５，４０，４３，５０圧力空間
１６，２８ディスク状部材
１７，３０狭窄開口部
１８，２９絞りニードル
１９，３２，５２通路
２０，２１ピストン正面
２２，３１，３８，４５環状スリット
４１液圧式サーボモータ
４８，４９バルブ

Claims

第一圧力空間（４０）および第二圧力空間（４３）を有する液圧式サーボモータ（４１）を制御するための制御装置であって、
ポンプ（１）からの圧力媒体を受け入れる流入通路（３）と、前記流入通路（３）とタンク（２）とを各々が接続している第一導管路（９）および第二導管路（１０）と、を有しているケーシング（４）と、
前記ケーシング（４）に設けられ、各対が第一バルブ（４８）および第二バルブ（４９）を含んでいる第一および第二バルブ対と、
を備え、
前記各第一バルブは段差直径を有する第一ピストン（１２、２７）を有しており、この第一ピストン（１２、２７）はこの第一ピストン（１２、２７）の位置に依存して開度が変化する調整可能な絞り（２２、３１）を提供し、この調整可能な絞り（２２、３１）を閉じる閉止位置に向けて前記第一ピストン（１２、２７）がバネ（１１、２６）により付勢されており、
前記各第二バルブは段差直径を有する第二ピストン（３６、４６）を有しており、この第二ピストン（３６、４６）はこの第二ピストン（３６、４６）の位置に依存して開度が変化する調整可能な絞り（３８、４５）を提供し、この調整可能な絞り（３８、４５）を閉じる閉止位置に向けて前記第二ピストン（３６、４６）がバネ（３７、４７）により付勢されており、
前記第一バルブ対の前記第一および第二バルブの調整可能な絞り（２２、３８）は前記第一導管路（９）に作用するように設けられるとともに、これらの調整可能な絞り（２２、３８）の間で前記第一導管路（９）が前記液圧式サーボモータ（４１）の第一圧力空間（４０）に接続されており、
前記第二バルブ対の前記第一および第二バルブの調整可能な絞り（３１、４５）は前記第二導管路（１０）に作用するように設けられるとともに、これらの調整可能な絞り（３１、４５）の間で前記第二導管路（１０）が前記液圧式サーボモータ（４１）の第二圧力空間（４３）に接続されており、
前記制御装置は、その中立位置において、前記の全ての調整可能な絞り（２２、３８、３１、４５）が開いて前記流入通路（３）から前記タンク（２）へ前記第一および第二導管路（９、１０）を通って圧力媒体が流れることが可能となるオープンセンタ方式で作動するように構成され、
前記各第一バルブ（４８）において、前記第一ピストン（１２、２７）は、能動的な開度調整が可能な狭窄開口部（１７、３０）を有するケーシング内部材（１６、２８）とともに第一圧力空間（１４、３３）を形成し、
前記各第二バルブ（４９）において、前記第二ピストン（３６、４６）は、前記ハウジング（４）とともに第二圧力空間（３５、５０）を形成し、前記第一および第二バルブ対のうちの一方のバルブ対における前記第二バルブ（４９）の前記第二圧力空間（３５、５０）は他方のバルブ対における前記第一バルブ（４８）の第一圧力空間（３３、１４）に導管（２５、３４）を介して連通しており、
前記狭窄開口部（１７または３０）の開度を減じると対応する前記第一圧力空間（１４または３３）およびそれに接続された前記第二圧力空間（５０または３５）内の圧力が増し、これにより、対応する前記第一および前記第二ピストン（１２、４６または２７、３６）が移動して対応する調整可能な絞り（２２、４５または３１、３８）が閉じられるようになっており、
前記第一および第二バルブ対の各々において、前記第一ピストンおよび前記第二ピストンのうちの少なくとも一つのピストン（１２、２７、４６）は、当該一つのピストンに対応する圧力空間と当該一つのピストンが作用する導管路とを連通するために当該一つのピストンを貫通する通路（１９、３２、５２）を有しており、この通路（１９、３２、５２）は当該一つのピストンが前記閉止位置にあるときに前記ケーシング（４）により閉鎖されるように設けられていることを特徴とする制御装置。
前記狭窄開口部（１７、３０）の開度が絞りニードル（１８、２９）により調整可能であることを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
前記絞りニードル（１８、２９）は、機械的、電気的または電磁的にあるいは液圧または圧縮空気により操作されることを特徴とする、請求項２に記載の制御装置。
前記第一および第二ピストン（１２、２７、３６、３６）は、シール機能と共に軸受け機能をも有するシール部材（１３、５１）を有していることを特徴とする、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の制御装置。
前記第一および第二導管路（９、１０）はケーシング（４）内に平行して設けられており、前記第一バルブ対の前記第一バルブおよび前記第二バルブは上流側からこの順序で前記第一導管路（９）に設けられており、前記第二バルブ対の前記第一バルブおよび前記第二バルブは上流側からこの順序で前記第二導管路（１０）に設けられていることを特徴とする、請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の制御装置。