JPH0256543B2

JPH0256543B2 -

Info

Publication number: JPH0256543B2
Application number: JP57112598A
Authority: JP
Inventors: Kisutaa Eriku; Eriku Tomusen Suen; Nigoru Serensen Seren
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1981-07-02
Filing date: 1982-07-01
Publication date: 1990-11-30
Also published as: JPS5813210A; FR2509006A1; IT1155714B; DE3126041A1; DK288982A; DE3126041C2; GB2102921A; DK150949C; GB2102921B; IT8267838A0; DK150949B; FR2509006B1; US4471809A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は調節可能な絞り機構を有する油圧式制
御装置であつて、該絞り機構を形成する２つの相
対的に可動なスライド部材が共同のシール面を形
成しており、各スライド部材が該シール面に接続
する制御開口をそれぞれ有し、この第１及び第２
の制御開口の少なくとも片側面がそれぞれ、該ス
ライド部材の運動方向に対して直角に延びる縁部
によつて制限形成されており、この内の第２の制
御開口の直角縁部に、その幅の少なくとも大部分
に亘つて制限面が接続形成されており、この際に
該制限面は前記シール面に対するその距離が、ス
ライド部材の運動方向と逆方向で減少するように
形成されており、それによつて制限面とシール面
との相対運動時に扁平形の絞り通路が形成され、
この絞り通路は深さに比して大きな寸法の幅と可
変な長さとを有している形式のものに関する。

従来の技術油圧式かじ取り装置のための上記形式を有する
公知の制御装置（西ドイツ特許出願公開第
2353068号明細書参照）においては、スリーブ形
状の２つの回転スライド部材が１つのケーシング
孔内に配置されており、この両方の回転スライド
部材はかじ取りハンドル車によつて戻しばねのば
ね力に抗して、所定の中立位置から相互にある一
定の角度だけ回転せしめられるようになつてい
る。この各スライド部材は、複数の絞り部を形成
する複数の制御開口を有している。更に中立位置
絞り部が配置されており、この絞り部は中立位置
で開放され、ポンプからの圧力液体を直接的に容
器まで排出せしめ、そして両スライド部材の所定
の回転角の相対運動の後に閉鎖され、この際に同
時に送り路及び戻し路内に位置する各絞りが開放
されて、圧力液体が測定モータを介して当該のか
じ取り装置の調整モータに、そして該調整モータ
から容器に戻すように案内される。この中立位置
絞りは第１のタイプの４つの絞り個所と第２のタ
イプの８つの絞り個所とから成り、これらの絞り
個所は全部並列配置されている。第１のタイプの
絞り個所は、軸線方向に延びる縁部によつて制限
された複数の制御開口を有している。第２のタイ
プの絞り個所は、外側の回転スライドスリーブ内
の大きめの制御開口及び周方向にずらされた小さ
めの制御開口と、内側の回転スライドスリーブ内
の、前記の大きめの開口の下方に位置しその幅に
相応する幅を有する軸線方向溝及び前記の小さめ
の開口と協働しその幅に相応する幅を有する軸線
方向溝とから形成されている。この第２のタイプ
の絞り個所によつて、圧力落差の特性曲線の傾斜
はよりゆるやかに形成され得るはずである。

しかしこの公知構造においては、その中立位置
で前記の制御開口及び軸線方向溝が完全に開放さ
れて絞り通路が形成され、この絞り通路は高い圧
力、即ち最高ポンプ圧を以つて負荷され、それに
よつて強い振動と延いては高い不安定性が生ぜし
められてしまう。これは当然ながら種々の運転状
態の不安定さをも引起すものでありかつ強い騒音
も伴う。この不安定性は、絞り特性曲線の各区分
の傾斜角を小さくしても除去できないものであ
る。

また上記のような絞り機構を有する制御装置は
例えば優先制御弁として戻し又は調整回路内に使
用される。この場合にも従来上記のような問題が
伴い、即ちこの弁においても強い絞り作用が生
じ、その非作動状態において１つの絞り機構上に
全圧力が作用し、それが不都合な不安定性及び騒
音発生に通じるのである。

発明の課題従つて本発明の課題は油圧式の制御装置及び油
圧弁に用いられる上記形式の、特に高い圧力低下
を生ぜしめる絞り機構を改良して、前述のような
圧力振動による不安定性を減少して、高い運転安
定性を保証し得るものを提供することである。ま
たかじ取り装置においては絞りが比較的に短い運
動路において行なわれなければならず、従つて特
に問題が大きく、この点も考慮して解決されなけ
ればならない。

課題を解決するための手段この課題を本発明は冒頭に述べた形式の油圧式
制御装置において次のようにして解決した。すな
わち、第２の制御開口の縁部に続く制限面の少な
くとも一区分−以下指数関数区分−にわたつて、
シール面との距離が絞り通路縦方向でほぼ指数関
数に従つて変化しているようにしたのである。

発明の作用及び効果この本発明の構成によれば、種々の流過量のた
めの各絞り特性曲線が同じ圧力落差においてほぼ
同じ傾斜を有する。即ち絞りプロセスに基づいて
又は、所属の搬送ポンプが可変な回転数を以つて
例えば自動車モータによつて駆動されることに基
づいて流過量が変化しても、所定の圧力降下に対
して絞り特性曲線がほぼ等しい勾配を呈し、所属
の制御回路内の増幅もほぼ一定のままとなる。こ
のようにして所期の大きな安定性が得られる。

要求されている効果は従来の複数の通路の代り
に形成配置された１つの単純な、長さ可変で扁平
形でかつ幅広の絞り通路によつて形成され得る。
この絞り通路の１つの形成（制限）面の形状によ
つて絞り特性曲線は著しく制御され得る。この制
限面の、ほぼ指数関数に従つて延びるカーブを有
する区分によつて、摺動量に応じて絞り横断面の
漸次の変化が可能であり、また一群の特性曲線の
ためその都度の所定の圧力落差におけるほぼ同一
の傾度を与えることが可能である。更に絞り通路
はその長さが高さに比して極めて長く形成されて
いるので液体は、大きな表面を介してシール面又
は制限面と接触している比較的に薄い膜状のもの
として当該の扁平形の絞り通路を流過する。この
表面摩擦と、前記膜内での隣接する液体層間の摩
擦とに基づいて、当該の液体は全体として強力に
制動される。従つて強力な絞り効果を与えるため
に比較的に短い絞り通路で十分となる。この形式
の絞り作用は何ら妨害的な速度上昇をひき起こさ
ず、即ち大き過ぎる騒音もキヤビテーシヨン現象
も伴なうことはない。このような制御装置の現在
の状態及び使用において騒音発生は極めて不都合
なものであり、何故ならそれは例えばトラクタの
操作員が座る室内に装着されるからであり、従来
構造のものにおいてはハンドル車が中立位置から
作業位置へ又はその逆に回される時にピーピーと
かシユーシユーという音を発つする。また多くの
孔を有する絞りの場合は極めて多くの鋭い縁部が
形成され、それによつて液体流に圧力振動が付与
され、延いてはキヤビテーシヨンや騒音が生じ
る。この点が本発明では、比較的に幅広で平坦な
貫流通路の形成によつて解決され、この通路は前
記縁部の間に位置しかつそこでは１つの絞り通路
縁が指数関数に従つて形成されている。

実施態様また本発明によれば、制限面が指数関数区分の
一方端部に続いて終端区分を有しており、該終端
区分が指数関数区分から始まつてシール面との距
離ゼロの所まで漸次に移行するように形成されて
いると有利である。この構成によれば絞りを最終
的な作業運動路の後に完全に閉じることが可能と
なる。

更に、制限面が指数関数区分の他方端部に接続
する始端区分を有しており、この始端区分では、
第１の制御開口の縁部の、シール面に沿つた延長
線又は該シール面に接する接線と、制限面に接す
る接線との間で測つた正接角が、最大でも前記指
数関数区分の、該始端区分に接続する端部におけ
る正接角と同じでありかつ、第２の制御開口に向
つて小さくなつていると有利である。この始端区
分が第１の制御開口の縁部に重なると即座に、絞
り特性曲線における平らな部分が始まり、これは
後で述べるようにかじ取り装置及び類似のものの
ための制御装置と接続されている場合には重要な
点である。

基本的には小さな移行角度は許容されるもので
はあるが、始端区分及び（又は）終端区分が指数
関数区分に接線的に接続しているとよい。

円筒状の複数の回転スライド部材が用いられて
いる場合には、その内側の回転スライド部材の外
周面上に制限面を形成し、かつ始端区分及び（又
は）終端区分を平坦な面に形成すると有利であ
る。この外周面はおう面状に湾曲されているの
で、当該の制限面を製作するための工具が簡単に
係合せしめられ得、またその各区分の形状は特に
製作が容易である。

また制限面が研削形成されていると有利であ
る。しかし例えば化学的な材料除去法又は火花式
浸食法などの別の方法も考えられる。

更に本発明の別の実施例によれば、絞り機構が
少なくとも２つの、並列配置された同形の絞り個
所から形成されており、この各絞り個所がそれぞ
れ第１及び第２の制御開口と互いに同形の絞り通
路とを備えていると有利である。この構成によれ
ば全ての絞り通路の幅の合計が有効となる。これ
によつてスライド部材上のスペースが限定されて
いるような場合でも、騒音を少なくするために必
要とされる程度に平らに当該の絞り通路を形成す
ることが問題なく可能である。

実施例第１図には、外側の回転スライドスリーブ２と
内側の回転スライドスリーブ３とを有する回転ス
ライダとして形成された調節可能な絞り機構１が
示されている。この両方の回転スライドスリーブ
の間に円筒状のシール面４が位置している。回転
スライダの外側の室５内にはポンプ圧P₁が生じ
ているとし、内側の中空室６内には容器圧P₂が
生じているとする。この回転スライダは例えばド
イツ連邦共和国特許出願公開第2353068号明細書
で公知の構造を有していてもよい。

絞り機構１は並列配置された多くの同形の絞り
個所７を有している。絞り個所７はそれぞれ外側
の回転スライドスリーブ２内に第１の制御開口
８、そして内側の回転スライドスリーブ３内に第
２の制御開口９を有している。この各制御開口は
第２図で制御開口９を例にして示したように、ス
リーブの端面１０から出発したスリツトとして形
成されている。

制御開口８はそれぞれ２つの縁部１１，１２を
制限部として有し、制御開口９はそれぞれ２つの
縁部１３，１４を制限部として有している。この
各縁部は全て互いに平行に延びている。この縁部
の横断面は図示のように有角に形成されてもよい
しまた円形であつてもよい。縁部１３，１４には
それぞれ１つの制限面１５又は１６が続いてお
り、この制限面はシール面４と協働して絞り通路
１７を形成するようになつている。各絞り個所７
の絞り通路１７は最大深さｔ（図面では誇張され
ている）と、最大長たｌと幅ｂとを有している。
この幅ｂは最大深さｔに比して大きく、即ち幅ｂ
は最大深さｔよりも少なくとも20倍、大体は50倍
以上更にはしばしば100倍及びそれ以上の値の寸
法である。並列配置された同形の絞り個所の数が
ｎとすれば、その全絞り個所の幅ｂの合計Ｂが有
効値となる、即ちＢ＝nb。制御開口８のギヤツ
プ幅W₁と制御開口９のギヤツプ幅W₂は互いに同
じである。また両制御開口の幅は前記の絞り通路
の幅ｂに相応する。

実験の結果１つの例として次の寸法が設定され
た。ギヤツプ幅W₁＝0.6mm、ギヤツプ幅W₂＝0.6
mm、通路長さｌ＝1.5mm、通路幅ｂ＝10.0mm、通
路深さｔ＝0.06mm、絞り個所の数ｎ＝12、シール
面４の直径ｄ＝32mm。この寸法によれば各絞り通
路１７の幅合計Ｂは120mm、シール面４の円周は
100mm、そして開放された中立位置から閉鎖位置
までの作動距離ａは2.1mmである。従つて幅合計
Ｂはシール面４の円周よりも大きいことになる。

最大深さは最大でも0.2mmであると有利で、0.1
mm以下であると特に有利である。最大長さは1.0
mmと4.5mmの間でなければならず、これは回転ス
ライダにおいては中心角が4゜と15゜の間の場合に
相応する。例えば８個から18個のそのような絞り
通路が並列配置されているとすればその幅合計Ｂ
は相応した大きさになる。

第４図の実施例においては制御装置が、ケーシ
ング２０内で摺動可能なピストン２１を有する優
先制御弁１９として形成されている。ポンプ２２
によつてタンク２３から吸い上げられた圧力液体
は優先制御弁の第１の絞り機構２４とやはり調節
可能な絞りを有する流量調節装置２５とを介して
優先的な第１の作業装置２６に搬送され、また第
２の絞り機構２７を介して第２の作業装置２８に
搬送される。ピストン２１の一方端面は調節装置
２５の手前から引き出された圧力室２９内の圧力
P₃によつて負荷され、またピストン２１の他方
面は圧力室３０内の、調節装置２５の後方から引
き出された圧力P₄とばね３０とによつて負荷さ
れている。作業装置２６への圧力液体の要求量が
多くなる程、絞り機構２４は一層開放され絞り機
構２７は閉じられる。

絞り機構２４はケーシング固定された環状溝３
１を第１の制御開口として有し、絞り２７はケー
シング固定された環状溝３２を第１の制御開口と
して有する。この両方の絞り機構にはピストン２
１の環状溝３３が共同の第２の制御開口として配
設されている。絞り機構２４には制限面３４が属
し、絞り機構２７には制限面３５が属している。
ピストン２１が適当な量だけ軸線方向に摺動せし
められると、この両方の制限面３４，３５が円筒
状のシール面３６と協働してそれぞれ１つの絞り
通路を形成するようになつている。

第５図にはこの例の絞り通路３７が拡大して示
されており、その寸法は図面では著しく誇張され
ている。制限面３４は、シール面３６への距離が
絞り通路３７の長手方向でほぼ指数関数に従つて
増減するように形成された指数関数区分３４ａ
と、シール面３６との距離ゼロへ移行している終
端区分３４ｂとから成つている。ピストン２１が
Ｘ方向で動くと、絞り通路３７は完全な閉鎖位置
に達するまでだんだん長くされる。この際に制御
開口３１の縁部３８の延長線上でシール面３６に
接する接線と制限面３４に接する接線との間で測
定された正接角αは制御開口３３への方向で連続
的に拡大される。この第５図の絞り通路３７を上
から見ると、その各面は第２図に相応し、指数関
数に従つて延びる区分を含む制限面３４は第２図
の制限面１５，１６と同様に示される。

第６図には第１図乃至第３図の実施例の絞り通
路１７の区分と以た区分が示されている。両方の
回転スライドスリーブ２と３の間の相対的な回転
角はθによつて示されている。この場合に制限面
１５は第５図の例と同様に、指数関数区分１５ａ
と該指数関数区分１５ａからシール面４とのゼロ
距離区分に移行する終端区分１５ｂとから形成さ
れている。

この両方の例においてその調節運動距離Ｘ又は
θに亘つて、第７図の各特性曲線Ｄに応じた圧力
落差Ｐが形成される。この場合その都度の絞り機
構において、特性曲線D₁は多めの流過量に関し、
特性曲線D₂は中位の流過量に関し、そして特性
曲線D₃は少ない流過量に関するものである。本
発明による絞り通路とその形状付与に基づいて、
例えば△p₁である所定の圧力落差のための作業範
囲内では全ての特性曲線Ｄ（D₁，D₂，D₃）がほぼ
同じ傾度を有することが達成されている。従つて
流過量の変動に基づいて作業点が各特性曲線の間
で変化しても、その所属の調整回路における増幅
度はほぼ一定に滞まる。これは所望の高い安定性
の保証につながる。

第８図に示された変化実施例では、第５図にお
けるのと同じ部材には第５図の符号数字に100を
足した符号を付してある。この例では制限面１３
４が指数関数区分１３４ａと、シール面１３６と
の距離ゼロ部分に移行する終端区分１３４ｂと、
始端区分１３４ｃとから成り、指数関数区分１３
４ａへの接続部における該始端区分１３４ｃの正
接角αは、該指数関数区分１３４ａにおける正接
角と一致し、そして制御開口１３３の方に向かつ
て小さくなる。終端区分１３４ｂの正接角αも第
２の制御開口１３３の方に向けて小さくなつてい
る。

類似の形状を第９図の絞り通路１１７も有し、
この図面では第６図との比較において100をプラ
スした符号が用いられている。この場合も制限面
１１５は指数関数区分１１５ａと終端区分１１５
ｂと始端区分１１５ｃとから合成されている。

第１０図には自動車用のかじ取り装置の制御装
置４０が示されており、この制御装置４０は例え
ば自動車モータによつて駆動される容積形ポンプ
４１によつて給油されそしてサーボモータ４２を
制御するために働いており、該サーボモータ４２
のピストン棒４３はかじ取りされるべき車輪と連
結されておりかつハンドル車４４の回転に応じて
働く。制御装置４０内に配設された調節可能な絞
り機構４５は、第９図による絞り通路を備えた絞
り機構１の構造を有し、ポンプ接続部４６を、容
器４７に戻り案内されている導管４８と直接接続
可能にしている。更に直列配置された２つの供給
絞り機構４９，５０と、この両者の間に位置する
１つの測定モータ５１と１つの排出絞り機構５２
とが配設されている。各絞り機構４５，４９，５
０，５２は、ハンドル車４４と測定モータ５１に
応じて調節される調整装置５３によつて一緒に操
作される。この回路図はサーボモータ４２を作動
せしめる方向において示されている。反対の運動
方向においては、サーボモータ４２に案内されて
おりかつ付属の絞り機構を有する作業導管５４，
５５が、制御装置４０内での切換えによつて交換
される。中立位置においては調節可能な絞り機構
４５が完全に開放され、それによつてポンプの吐
出側が容器４７と直接接続され、また供給絞り機
構４９と５０及び排出絞り機構５２が閉じられ
る。中立位置からの調節作動時には前記の調節可
能な絞り機構４５が次第に閉じられていき、他方
で供給絞り機構４９，５０が開放されていく。排
出絞り機構５２はいくらか遅れて開放される。

第１１図にはこの制御装置４０の作動時の絞り
特性曲線が示されている。この絞り特性曲線Ｅは
ある所定の流過量の場合に当てはまる。この特性
曲線は中立位置においては曲りの少ない部分E₁
を有し、この部分は、制御開口１０８，１０９が
中立位置にある場合にだけでなくその両側におい
て幾らか重なり合つており従つて僅かな絞り作用
が行なわれている状態でも形成される。従つて制
御装置の静止位置がその正確な中立位置より僅か
に外れた場合にもその圧力落差Δpの調節には障
害はない。始端区分１１５ｃが縁部１１４に重な
ると即座に絞り通路１１７が作用し始め、その深
さは始めはあまり急激に変化しないので特性曲線
Ｅで見ると曲りの少ない部分E₂が形成される。
この曲りの少ない部分は、供給絞り４９，５０が
排出絞り５２よりも少ない角度△の所で開放され
るようになつている制御装置において、排出絞り
５２の開放時間に僅かな不正確さが生じてもその
圧力状態への妨害的影響が生じないようにするた
めに形成されている。特性曲線の区分E₃は指数
関数区分１１５ａによつてほぼ規定形成される。
この指数関数区分１１５ａが実際の圧力制御プロ
セスのために働く。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の複数の実施例を示すものであつ
て、第１図は本発明による制御装置のスリーブ形
状の回転スライド部材を有する回転スライダによ
つて形成された絞り機構の横断面、第２図は内側
の回転スライドスリーブの表面の端面側区分を上
から見た部分図、第３図は第１図の回転スライダ
の拡大部分断面図、第４図は優先制御弁として形
成された本発明による制御装置の縦断面図、第５
図は軸線方向スライダにおける絞り通路の略示
図、第６図はスリーブ形状のスライド部材を有す
る回転スライダにおける絞り通路の略示図、第７
図は第５図又は第６図の絞り通路の絞り特性曲線
を示す図、第８図は軸線方向スライダにおける絞
り通路の１変化実施例を示す略示図、第９図はス
リーブ形状のスライド部材を有する回転スライダ
における第８図と似た構造の絞り通路を示す略示
図、第１０図は第１図による絞り機構を有する制
御装置の回路図、第１１図は第９図の絞り通路を
用いた第１０図の制御装置の絞り特性曲線を示す
図である。１，２４，２７，４５…絞り機構、２，３，１
０２，１０３…回転スライドスリーブ、４，３
６，１０４，１３６…シール面、５…室、６…中
空室、７…絞り個所、８，９，１０８，１０９，
１３１，１３３…制御開口、１０…端面、１１，
１２，１３，１４，３８，１１４…縁部、１５，
１６，３４，３５，１３４，１３５…制限面、１
５ａ，３４ａ，１１５ａ，１３４ａ…指数関数区
分、１５ｂ，３４ｂ，１１５ｂ，１３４ｂ…終端
区分、１７，３７，１１７，１３７…絞り通路、
１９…優先制御弁、２０…ケーシング、２１…ピ
ストン、２２…ポンプ、２３…タンク、２５…流
量調節装置、２６，２８…作業装置、２９…圧力
室、３０…ばね、３１，３２，３３…環状溝、４
０…制御装置、４１…容積形ポンプ、４２…サー
ボモータ、４３…ピストン棒、４４…ハンドル
車、４６…ポンプ接続部、４７…容器、４８…導
管、４９，５０…供給絞り機構、５１…測定モー
タ、５２…排出絞り機構、５３…調整装置、５
４，５５…作業導管、１１５ｃ，１３４ｃ…始端
区分、α…正接角。

Claims

【特許請求の範囲】１調節可能な絞り機構を有する油圧式制御装置
であつて、該絞り機構を形成する２つの相対的に
可動なスライド部材が共同のシール面を形成して
おり、各スライド部材が該シール面に接続する制
御開口をそれぞれ有し、この第１及び第２の制御
開口はいずれも少なくとも一端が、該スライド部
材の運動方向に対して直角に延びる縁部によつて
制限されており、第２の制御開口の前記縁部に続
いてその幅の少なくとも大部分に亙つて制限面が
形成されており、この際に該制限面は前記シール
面に対するその距離が、スライド部材の運動方向
で減少するように形成されており、それによつて
制限面とシール面との相対運動時に扁平形の絞り
通路が形成され、この絞り通路は深さに比して大
きな寸法の幅と可変な長さとを有している形式の
ものにおいて、前記制限面の少なくとも１区分１
５ａ；３４ａ；１１５ａ；１３４ａにわたつて制
限面と前記シール面との距離がほぼ指数関数に従
つて絞り通路の長手方向で変化していることを特
徴とする、調節可能な絞り機構を有する油圧式制
御装置。２制限面１５；３４；１１５；１３４が指数関
数区分１５ａ；３４ａ；１１５ａ；１３４ａの一
方端部に続いて終端区分１５ｂ；３４ｂ；１１５
ｂ；１３４ｂを有しており、該終端区分が指数関
数区分から始まつてシール面４；３６；１０４；
１３６との距離ゼロの所まで漸次に移行するよう
に形成されている、特許請求の範囲第１項記載の
制御装置。３制限面１３４が指数関数区分１３４ａの他方
端部に接続する始端区分１３４ｃを有しており、
この始端区分では、第１の制御開口１３１の縁部
１３８の、シール面１３６に沿つた延長線又は該
シール面に接する接線と、制限面１３４に接する
接線との間で測つた正接角αが、最大でも前記指
数関数区分１３４ａの、該始端区分に接続する端
部における正接角と同じでありかつ、第２の制御
開口１３３に向かつて小さくなつている、特許請
求の範囲第１項又は第２項記載の制御装置。４始端区分及び（又は）始端区分が指数関数区
分に接線的に接続している、特許請求の範囲第２
項又は第３項記載の制御装置。５円筒状の複数の回転スライド部材を有し、そ
の内側の回転スライド部材の外周面上に制限面が
形成されており、しかも始端区分１１５ｃ及び
（又は）始端区分１１５ｂが平坦な面を形成して
いる、特許請求の範囲第１項から第４項までのい
ずれか１項記載の制御装置。６制限面１５，３４，１１５，１３４が研削形
成されている、特許請求の範囲第１項から第５項
までのいずれか１項記載の制御装置。７絞り機構が少なくとも２つの、並列配置され
た同形の絞り個所７から形成されており、この各
絞り個所７がそれぞれ第１及び第２の制御開口
８，９と互いに同形の絞り通路１７とを備えてい
る、特許請求の範囲第１項から第６項までのいず
れか１項記載の制御装置。