JP5554396B2 - 統合された圧力バランスを伴ったツインパワーバルブ - Google Patents

Description

本発明は油圧ブレーキシステムのためのパワーバルブに関し、特に、農業用車両のための油圧ブレーキシステムにおいて使用される、一体化された圧力バランスアセンブリを備えたツインパワーバルブに関する。

トラクターのような農業用車両は、右側ブレーキペダルと左側ブレーキペダルとを備えた、一組のブレーキをかけられる後輪を典型的に含んでいる。そのようなシステムにおいて、右側ブレーキペダルはまさに右側リアブレーキをかけるためのみに作用されることが可能であり、それと同様に、左側ブレーキペダルはまさに左側リアブレーキをかけるためのみに作用されることが可能である。右側ブレーキをかける一方で同時に前輪を右一杯にきることは、ステアリングを単独に使用するよりもトラクターをより鋭く旋回させることが可能である。このことは、畑のヘッドランド（すなわち耕していない畝間の端部またはフェンス付近）において畑を耕すような、トラクターに組み付けられた用具とともにトラクターを旋回させるときに特に役立つ。標準に供給されるブレーキのように双方のリアブレーキを同時に係合するために、左右のブレーキペダルは同時にかけられる。

上述のタイプの農業用ブレーキシステムの問題は、双方のブレーキペダルが同時にかけられたとき、システムは左右のブレーキに負荷される圧力がバランスされなければならないことである。そのようなシステムがない場合、他方に比較して一方において増大するブレーキ圧力は、双方のブレーキがかけられたときに、車両の不測の旋回に帰結する。そのような公知のブレーキシステムの１つは、米国特許第４，４０８，８０５号明細書に開示されている。

本発明の目的は、一体化した圧力バランス装置を含み、双方のブレーキペダルが同時に踏み込まれている間に左右のブレーキへの均一な圧力の負荷を確実にするブレーキシステムを提供することである。

本発明は、添付図と詳細な記載を参照して、例示のみの目的でここに記載されている。

図３のＸ−Ｘの線に沿った、本発明によるツインパワーバルブアセンブリの右側パワーバルブ装置の断面を示した図である。 非作動位置におけるアセンブリの、図１の一部の拡大した図である。 完全にピストンが移動し且つ左右のブレーキが釣り合ったアセンブリの、図１の別の拡大図を示している。 中間位置にあり且つ左右のブレーキが釣り合ったアセンブリの、図１のさらに別の拡大図を示している。 図１のツインパワーバルブアセンブリの上面を示した図である。 図１のＷによって示された領域における部分断面をさらに含んだ、図１のツインパワーバルブアセンブリの端部を示した図である。 ブレーキポート部の部分断面を含んだ、図１のツインパワーバルブアセンブ リの端部を示した図である。

図１〜４を参照すると、ツインパワーバルブ１０が図示されており、それは左側パワーバルブ装置１２と右側パワーバルブ装置１４とを含んだ単一の本体１６を備えている。右側パワーバルブ装置１４の構成部品は左側パワーバルブ装置１２の構成部品と実質的に同一であり、左側パワーバルブ装置１２のみが詳細に図示されている。図１を参照すると、左側パワーバルブ装置１２の断面が図示されている。

本体１６は単一の部品として形成されており、機械鋳造によって形成されることが可能であるが、必ずしもその必要はない。例えば、本体１６はソリッドから機械加工されることが可能である。本体１６は後部領域１９、中間領域２０、スプール領域２１およびバランス領域２２を備えた段付きボア１８を含んでいる。バランス領域２２内に延出しているのは本体１６の環状突起２３である。

シール２５を備えた閉鎖フランジ２４はボア１８の後部領域１９内に受け入れられ、且つ閉鎖している。本願に使用された「後部」は、図を見たときの右側を引用し、「前部」は、図を見たときの左側を引用している。閉鎖フランジ２４はボルト２７によって所定の位置に保持され、シール２９を備えたフランジボア２６を含み、フランジボア２６はスライド可能にプランジャ２８に受けられている。プランジャキャップ４０はプランジャ２８の正面に固定されている。周知の態様で閉鎖フランジ２４の上に固定されているのは、フランジボア２６を通じてプランジャ２８に係合するプッシュロッドアセンブリ３０である。図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃを参照すると、スプリング４２はプランジャ２８を右に付勢するように作用し、段付きボア１８の後部領域１９の環状領域１９Ａおよびプランジャキャップ４０に対して反作用する。段付きボア１８のバランス領域２２は本体１６の前側にあり、シール３３を備えたプラグ３２によって閉鎖されている。

ボア１８の中間領域２０とスプール領域２１とにスライド可能に受けられているのは、スプール３６とスプール３６の後部に係合したスプールプレート３８とを具備したスプールアセンブリ３４である。スプール３６はテーパの付いた径を有する拡径後部３６Ａを含み、その径は前縁においてスプール領域２１の直径よりもわずかに小さく、後縁においてスプール領域の直径とほぼ同じである。スプール３６はスプール領域２１の直径とほぼ同じ直径を有する拡径前部３６Ｂと、直径が減少された狭い中央部３６Ｃと、をさらに含んでいる。縦長の通路３６Ｄはスプール３６の前端から延在し、中央部３６Ｃに形成された径方向オイル通路３６Ｅと連通している。一組のスプリング４３、４４はスプールプレート３８とプランジャキャップ４０とに作用し、このことは以下にさらに詳細に説明されている。

圧力ポート５０はスプール領域２１を横切って、流体的に連通している。圧力ポート５０の後方に配置されたブレーキポート５２は、同様にスプール領域２１を横切って、流体的に連通している。しかしながら、タンクポート５４は（図２および３に見られるように）右側パワーバルブ装置と左側パワーバルブ装置との間に配置され、孔５５によって段付きボア１８の後部領域１９に流体的に接続されており、孔５５´によって後部領域１９´（図示略）にも流体的に接続されている。孔５５および５５´の上端はタンクポート５４の基部において終端となっており、本体１６内に形成されて、本体のタンクポートのみである。有利に、単一の接続のみが孔５５および５５´をタンクチャンバ（図示略）に接続するための本体に必要とされていることを意味している。

ボア１８のバランス領域２２内にスライド可能に受けられ、且つ本体１６の環状突起２３上にスライド可能に配置されているのは、環状バランスピストン６０である。プラグ３２、バランスボア２２およびバランスピストン６０は一体となって第１バランスチャンバ４１を形成している。バランスピストン６０は外径に沿って離間された関係にある２つのピストンランド６０Ａおよび６０Ｂと、内径に沿った１つのピストンランド６０Ｃと、を含んでいる。ランド６０Ａはシール６４Ａを含み、ランド６４Ｂはシール６４Ｂを含み、ランド６０Ｃはシール６０Ｃを含んでいる。システムが図１および図１Ａに示された非作動位置にある場合、シール６４Ａと６４Ｂとの間には、通路６９と流体的に連通したラジアルホール６８がある。通路６９は順に第２バランスチャンバ７０と流体的に連通している（図３において最もよく示されている）。図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃを参照すると、スプリング６２はバランスピストン６０に作用して左側へと付勢し、バランスピストン６０とボア１８のバランス領域２２の環状領域２２Ａとに対して反作用している。バランスピスト６０と環状領域との間の任意の圧力のトラッピングを防止するために、穴（図示略）が設けられて、その領域をタンクへと通気している。

左側パワーバルブ装置１２の動作において、加圧された油圧流体が圧力ポート５０に供給される。図１および１Ａは、パワーバルブ装置が非作動状態にあるとき、すなわちブレーキが効いていないときの様々な部品の位置を示している。この状態において、スプール３６の拡径前部３６Ｂは圧力ポート５０とスプール領域２１との交差位置上に位置しており、これによって圧力ポート５０からブレーキポート５２へと加圧流体が流れることを防止している。むしろ、非作動位置において、ブレーキポート５２はスプール領域２１およびスプール３６の拡径後部３６Ａの周囲を介してタンクポート５４へと排出されている。

例えばブレーキペダルを部分的に押圧することによる右側ブレーキペダル（図示略）単独の操作は、図１および１Ａに見られているように、プッシュロッドアセンブリ３０を左へと移動させ、これによって移動プランジャ２８を左に移動させて、スプリング４２、４３および４４を圧縮する。しかしながら、スプリング４３および４４の圧縮はスプールプレート３８に反作用を与え、これによってスプール３６を左に移動させる。スプール３６が左に移動すると（図１Ｃに最もよく見られる）狭くなった中央部３６Ｃは圧力ポート５０とスプール領域２１との間の交差部内に移動し、スプール領域２１を圧力ポート５０と流体連通した状態にする。これによって、このことはブレーキポート５２を圧力ポート５０と流体連通した状態にし、左側ブレーキを効かせる。しかしながら、図１Ｃに示されたように、プッシュロッドアセンブリが部分的に押圧されたのみである場合、圧力ポート５０からの加圧流体も拡径後部３６Ａの周囲を通過し、孔５５を介してタンクポート５４に逃げ出し、これによってブレーキポート５２への圧力連通が減少する。ブレーキポート５２内の圧力付加は、径方向オイル通路３６Ｅおよび長手方向に延在した通路３６Ｄを介して第１バランスチャンバ４１に伝達されることも理解されるだろう。第１バランスチャンバ４１内の圧力はスプール３６およびそれに連結されたスプリング３７に作用し、スプール３６に作用する力が釣り合い、これによってブレーキポート５２への圧力を調節するまで、スプール３６を右に移動させる。

しかしながら、図１Ｂに示したように、左側ブレーキペダルが完全に押圧された場合、スプールプレート３８はボア１８の中間領域２０の後面２０Ａに接触し、後部領域３６Ａはスプール領域２１に完全に受けられ、これによって圧力ポート５０からスプール領域２１へと流入する加圧流体が、スプール領域２１からタンクポート５４へと排出されることを妨げる。その後、ブレーキポート５２は圧力ポート５０からの全圧力を受け、このとき、左側ブレーキは完全に効く。

第１バランスチャンバ４１内の圧力もバランスピストン６０に作用し、バランスピストン６０を右に移動させることが理解されるだろう。このことは、圧縮されたスプリング６２からの力がバランスピストン６０の押圧に起因した力と釣り合うまでスプリング６２を圧縮し、その力はスプリング６２のバネ定数に基づいた公知の数値である。第１バランスチャンバ４１内の圧力がスプリング６２のばね定数に基づいた所定のレベルに到達したとき、シール６０Ａはホール６８を通過し、これによってホール６８を第１バランスチャンバ４１と流体連通の状態にする。次いで、バランスチャンバ４１内の圧力はホール６８と通路６９とを通じて第２バランスチャンバ７０に伝達され、次いで、左側パワーバルブ装置１２内の通路６９とホール６８とに伝達される。左側ブレーキペダルが押圧されていないか、またはシール６０Ａがホール６８を超えるほど十分に押圧されていない場合、左側第１バランスチャンバ４１から第２バランスチャンバ７０へと伝達される圧力はホール６８を通じて左側第１バランスチャンバ４１へと伝達されず、左側パワーバルブ装置１２および右側パワーバルブ装置１４は互いに流体的に切り離されている。

しかしながら、左側および右側ブレーキペダルの双方が十分に押圧されて、シール６０Ａがホール６８を超え且つシール６０Ａ´がホール６８´を超えた場合、左側第１バランスチャンバ４１および右側第１バランスチャンバ４１´の双方は第２バランスチャンバ７０と流体連通状態となる。その結果、各々の第１バランスチャンバ４１および４１´内の圧力は同一になり、左側ブレーキポート５２および右側ブレーキポート５２´内の圧力も同一になり、左右のブレーキに負荷される圧力も同一になる。

言い換えると、第１バランスチャンバ４１および４１´の双方の圧力がスプリング６２および６２´のバネ定数に打ち勝つ程度に十分な所定のレベルを超えた場合、左側パワーバルブ装置１２および右側パワーバルブ装置１４は流体連通となって、均等な圧力が双方のブレーキポート５２および５２´に提供される。他方で、第１バランスチャンバ４１および４１´のいずれかの圧力がスプリング６２、６２´のバネ定数に打ち勝つ程度に十分な所定のレベルを超えていない場合、左側パワーバルブ装置１２および右側パワーバルブ装置１４は互いに流体的に切り離されている。

したがって、ツインパワーバルブアセンブリはオペレータが選択的に右側ブレーキまたは左側ブレーキを効かせることを可能にする一方で、双方のブレーキが効いたときに、均等な圧力が双方のブレーキに負荷され、不測の旋回または不均等な制動を防止することを確実にしている。

バランスピストン６０を含むことは、１つのブレーキ回路が故障した場合において安全性も提供する。左右のブレーキがブレーキ間の恒久的な流体連通を通じて釣り合った油圧システムにおいて、１つの回路の故障は双方の故障に帰結する。それは、作動している回路内の流体が故障した回路に通じた流体接続を介して放出されるためである。しかしながら、本システムにおいては、左側パワーバルブ装置１２のような１つのブレーキ回路が故障した場合、第１バランスチャンバ４１内の圧力は大気圧、すなわちタンクポート圧力に留まり、スプリング６２のバネ定数に打ち勝つために必要な所定のレベルよりも低い。したがって、バランスピストン６０は非作動位置に留まり、左側パワーバルブ装置１２を右側パワーバルブ装置１４から切り離している。左側パワーバルブ装置１２および右側パワーバルブ装置１４の各々が独立した圧力ポート５０および５０´を備えているので、１つのブレーキ回路が故障しても、移送通路６９がピストンシール６４Ａおよび６４Ｂによってシールされるために他の回路が作動し続け、これによって作動側からの加圧されたオイルが故障した回路の外に漏れることを防止している。

疑いを回避するために、「左」および「右」は単に類似の構成要素を区別するために使用されており、他の要素に対して１つの構成要素の特定の空間的な関係を定義するものとしてみなされるべきでないことを記しておく。

１０ ・・・ツインパワーバルブ、 １２ ・・・左側パワーバルブ装置、 １４ ・・・右側パワーバルブ装置、 １６ ・・・本体、 １８ ・・・段付きボア、 １９ ・・・後部領域、 ２０ ・・・中間領域、 ２１ ・・・スプール領域、 ２２ ・・・バランス領域、 ２３ ・・・環状突起、 ２４ ・・・閉鎖フランジ、 ２５，２９，３３ ・・・シール、 ２６ ・・・フランジボア、 ２８ ・・・プランジャ、 ３０ ・・・プッシュロッドアセンブリ、 ３２ ・・・プラグ、 ３４ ・・・スプールアセンブリ、 ３６ ・・・スプール、 ３８ ・・・スプールプレート、 ４０ ・・・プランジャキャップ、 ４１ ・・・第１バランスチャンバ、 ４２，４３，４４ ・・・スプリング、 ５０ ・・・圧力ポート、 ５２ ・・・ブレーキポート、 ５４ ・・・タンクポート、 ６０ ・・・環状バランスピストン、 ６８ ・・・ラジアルホール、 ７０ ・・・第２バランスチャンバ

Claims (5)

1. 単一の本体を備えた油圧ブレーキシステムのためのツインパワーバルブアセンブリであって、該ツインパワーバルブアセンブリは、
   前記本体（１６）内に収容され且つ左側第１バランスチャンバ（４１）を備えた左側パワーバルブ装置（１２）と、
   右側第１バランスチャンバを備えた右側パワーバルブ装置と、
   前記本体（１６）内に収容された圧力ポート（５０，５０’）と、
   前記左側パワーバルブ装置（１２）内に収容され、選択的に前記圧力ポート（５０，５０’）を左側ブレーキポート（５２）と流体連通状態にすることがオペレータによって動作可能とされた左側スプールアセンブリ（３４）と、
   前記右側パワーバルブ装置（１４）内に収容され、選択的に前記圧力ポート（５０，５０’）を右側ブレーキポート（５２’）と流体連通状態にすることがオペレータによって動作可能とされた右側スプールアセンブリと、
   前記本体内に収容され、左側第１バランスチャンバ（４１）と流体連通とされた前記左側ブレーキポート（５２）と、
   前記本体内に収容され、右側第１バランスチャンバと流体連通とされた前記右側ブレーキポート（５２’）と、
   前記本体（１６）内に収容されたバランスバルブ装置であって、
   第２バランスチャンバ（７０）と、
   前記左側第１バランスチャンバ（４１）内の圧力が所定の圧力を超えたときに、前記左側第１バランスチャンバ（４１）を前記第２バランスチャンバ（７０）と流体連通状態にし、且つ前記左側第１バランスチャンバ（４１）内の圧力が所定の圧力よりも低いときに、前記左側第１バランスチャンバ（４１）を前記第２バランスチャンバ（７０）から流体的に切り離す左側バランスバルブ（６０，６２，６４Ａ，６４Ｂ）と、
   前記右側第１バランスチャンバ内の圧力が所定の圧力を超えたときに、前記右側第１バランスチャンバを前記第２バランスチャンバ（７０）と流体連通状態にし、且つ前記右側第１バランスチャンバ内の圧力が所定の圧力よりも低いときに、前記右側第１バランスチャンバを前記第２バランスチャンバ（７０）から流体的に切り離す右側バランスバルブと、
   を有する、バランスバルブ装置と、
   を具備していることを特徴とするツインパワーバルブアセンブリ。
2. 左側圧力ポート（５０）と、
   前記左側圧力ポート（５０）を前記左側ブレーキポート（５２）と流体連通状態にするための左側スプールアセンブリ（３４）と、
   右側圧力ポート（５０’）と、
   前記右側圧力ポート（５０’）を前記右側ブレーキポート（５２’）と流体連通状態にするための右側スプールアセンブリと、
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載のツインパワーバルブアセンブリ。
3. 前記左側バランスバルブと前記右側バランスバルブとは、スプリング（６２）によって閉位置に向かって付勢された環状バランスピストン（６０）を具備し、
   前記閉位置において、前記左側第１バランスチャンバ（４１）および前記右側第１バランスチャンバの各々は、前記第２バランスチャンバ（７０）と流体連通状態となっていないことを特徴とする請求項１に記載のツインパワーバルブアセンブリ。
4. 前記左側第１バランスチャンバ（４１）と右側第１バランスチャンバとは、前記本体（１６）に形成された個々の左側および右側通路（６９、６９’）によって前記第２バランスチャンバ（７０）と流体連通とされることを特徴とする請求項１または３に記載のツインパワーバルブアセンブリ。
5. 前記左側ブレーキポート（５２）は、前記左側スプールアセンブリ（３４）内に形成された通路（３６Ｄ，３６Ｅ）によって前記左側第１バランスチャンバ（４１）と流体連通とされており、
   前記右側ブレーキポートは、前記右側スプールアセンブリ内に形成された通路によって前記右側第１バランスチャンバと流体連通とされていることを特徴とする請求項１、３または４に記載のツインパワーバルブアセンブリ。

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