JPH04228368A - 液圧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，可変速度で駆動される
か又は回転しかつ吸入側でタンクに接続されまた吐出側
で絞りを介して負荷例えば自動車の動力かじ取り装置に
接続されるポンプと，ポンプの吸入側と吐出側との間の
接続通路を制御する流量調整ピストンと，ポンプの吐出
側に設けられる圧力逃し弁とを備え，流量調整ピストン
が接続通路を開く位置へ吐出側の圧力の作用を受け，ま
た接続通路を遮断する位置へ戻しばね及び絞りの後の圧
力の作用を受け，圧力限界値超過の際圧力逃し弁が，絞
り作用を持ちかつ吸入側へ通じる接続導管を開く，液圧
装置における流量制御又は調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車における液圧装置では，付属する
液圧ポンプが通常は車両機関により直接駆動されるので
，ポンプの送出し部材は，走行運転中車両機関の強く変
化する回転数に応じて強く変化する速度で駆動される。 一般にポンプは，車両機関の無負荷回転数でも液圧装置
の運転に必要な容積流量が発生されるように設計されて
いる。これは，車両機関の高い回転数では，需要を大き
く上回るポンプの送出し能力が利用可能なことを意味す
る。そのとき流量調整ピストンによつて，負荷へ導かれ
る容積流量がそのつどの需要に限定される。

【０００３】自動車の動力かじ取り装置に関して適当な
流量制御又は調整装置がスイス国特許第３６２６１３号
明細書に記載されている。動力かじ取り装置の通常の運
転状態では，常に液圧媒体がポンプの吐出側からサーボ
弁を介してタンクへ流れる。それにより，サーボ弁をポ
ンプの吐出側に接続する絞りに圧力降下が生じ，それに
より流量調整ピストンへ開放方向の力が及ぼされる。ス
イス国特許第３６２６１３号に示す構造では，この絞り
は流量調整ピストンの一部として設けられか又は構成さ
れている。従つてサーボ弁の通常の運転状態では，流量
調整ピストンが液圧媒体の供船を需要に応じてサーボ弁
に合わせることができる。即ちサーボ弁又はポンプの送
出し能力に応じて，ポンプから送出される液圧媒体の一
部が，ポンプの吸入側へ至る接続通賂へ導入される。

【０００４】サーボ弁の極端な運転状態では，例えば車
両かじ取り装置の大きい抵抗に打勝たねばならない場合
，液圧媒体はサーボ弁を介してタンクへ流出できない。 従つて，スイス国特許第３６２６１３号明細書に示す装
置では流量調整ピストンにより制御される接続通路の前
でポンプの吐出導管から分岐してポンプの吸入側へ至る
接続導管を制御する圧力逃し弁が開くまで，ポンプの吐
出側の圧力が上昇する。

【０００５】特に車両機関が高い回転数で回転し，それ
に応じてポンプが非常に大きい送出し流量を生ずると，
圧力逃し弁には非常に多量の液圧媒体が通る。なせなら
なばサーボ弁が，サーボ弁を介して液圧媒体がタンクへ
流れないような前記の極端な運転状態をとる場合，サー
ボ弁へ通じる絞りに圧力降下が現れず，従つて接続通路
を開く位置へ流量調整ピストンを押しやる液圧力を発生
できないため，流量調整ピストンにより制御される接続
通路がポンプの吸入側に対して遮断されるからである。

【０００６】圧力逃し弁を通る大きい流量のため，液圧
媒体の極端な加熱が生じて，比較的短い時間後でもポン
プを破壊する可能性がある。

【０００７】タンクから常にポンプの吸入導管を介して
適当な量の冷却された新しい液圧媒体を流入させること
ができるようにするため，すべての可能な運転状態で液
圧媒体が吐出導管からサーボ弁又は負荷を介してタンク
へ戻ることができるように，サーボ弁又はポンプに接続
されるその他の負荷を構成することは，原理的には可能
である。それによりポンプの充分な冷却を保証すること
ができる。しかしこのような構成の液圧装置では，ポン
プの吸入側と圧力側との間に所定の最大圧力差が得られ
るようにするため，大きい出力のポンプを設けねばなら
ない。これは，ポンプのために大きい駆動出力が必要な
ことを意昧する。無負荷回転数をできるだけ低くしよう
とすれば，車両機関は無負荷運転で非常に限られた出力
しか発生できないので，これにより自動車では問題が生
ずる。

【０００８】圧力逃し弁により制御される接続導管をタ
ンクへ開口させて，圧力逃し弁から来る高温の液圧媒体
をタンク内の低温の液圧媒体と混合し，それに応じて低
温の液圧媒体をポンプの吸入側へ供給することも，更に
原理的には可能である。しかしこの湯合，タンクが離れ
た所に設けられていると，接続導管を比較的長くせねば
ならない。更にタンクに付加的な接続部を設けねばなら
ない。最後に，できるだけこじんまりした構造を得るた
め，圧力逃し弁及び流量調整器をポンプと一緒に共通な
ブロツク又はハウジングに収容しようとすれば，更にこ
のブロツク又はハウジングに接続導管用の付加的な接続
部を設けねばならない。

【０００９】上述した問題は今まで満足できるように解
決されなかつた。

【００１０】ドイツ連邦共和国特許第３３０３４９２号
明細書は，流量調整ピストンのフラツタ振動の発生を防
止するため流量調整器の特別な流体技術的構成に関する
ものである。

【００１１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８２２
９７０号明細書からは緩衝器のみが公知で，その緩衝抵
抗を制御する絞り弁が形状記憶合金から成るばねを持ち
，高い温度ではこのばねの弾性応力が強く増大し，従つ
て絞り弁の絞り抵抗を高める。こうして，緩衝器内の液
圧媒体が強く温度上昇し，従つて一層流動的になつても
，緩衝力はほぼ一定である。

【００１２】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３３１３
６６６号明細書は，第１のばねにより閉鎖方向へ押され
る圧力調整弁に関するものである。付加的に設けられる
バイメタルばねが，第１のばねに抗して作用する。この
反抗力は，バイメタルばねへ作用する加熱片により制御
することができる。こうして圧力調整弁の閉鎖圧力は外
部から制御される。

【００１３】最後にドイツ連邦共和国特許出願公告第１
１３２４００号明細書には，恒温制御される弁が示され
，直列に設けられる複数の異なるバイメタルばねにより
，弁の閉鎖体が閉鎖方向へ押される。こうして温度の上
昇につれて閉鎖圧力を高めることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】さて本発明の課題は，
負荷のとる容積流量が極端に減少するか又は消失する時
にも，簡単な構造でポンプにおける液圧媒体の過度の温
度上昇を防止する流量制御又は調整装置を提供すること
である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば、接続導管が絞りの後で分岐し，流量調
整ピストン又は圧力逃し弁の閉鎖部材が，形状記憶合金
から成りかつ著しく温度に関係する操作力を持つばねの
作用を受けて，液圧媒体の温度限界値超過の際，流量調
整ピストンにより制御される接続通路又は圧力逃し弁に
より制御される接続導管を開く。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば，流量調整ピストン又は
圧力逃し弁に作用する操作力を，形状記憶合金から成る
ばねにより温度に関係して制御して，温度限界値に達す
ると流量調整ピストンを完全に開放位置へ動かすことが
できる。それによりポンプは，ポンプ動作に抗して作用
する絞りを実際上すべて除かれるので，液圧媒体のそれ
以上の温度上昇が確実に防止される。なお絞りの後で接
続導管を分岐させることにより，ポンプから来て場合に
よつては強く加熱される液圧媒体の熱は，流量調整ピス
トンに作用する形状記憶合金から成るばねと，圧力逃し
弁の開鎖部材に作用する形状記憶合金から成るばねとを
加熱して，ばね力を著しく変化することができる。いず
れの場合も流量調整ピストンにより制御される接続通路
が開かれ，過度の加熱なしに多量の液圧媒体を接続通路
に通すことができる。

【００１７】本発明の特別な利点は，従来の流量制御又
は調整装置の構造を少し変更しさえすればよいことであ
る。

【００１８】大体において，形状記憶合金から成る少な
くとも１つのばねを，付加的に液圧媒体と伝熱接触する
ように設けさえすればよい。

【００１９】

【実施態様】本発明の好ましい実施態様によれば，形状
記憶合金から成るばねが，温度限界値以下で強く減少す
るか又は消失しまた温度限界値以上で強く増大する操作
力を持ち，流量調整ピストン又は圧力逃し弁へそれぞれ
開放方向に作用する。こうして液圧媒体の温度上昇の際
，流量調整ピストン又は圧力逃し弁へ能動的な開放力が
及ぼされる。

【００２０】望ましい場合本発明により，流量調整ピス
トン及び圧力逃し弁が形状記憶合金から成るばねとそれ
ぞれ共同作用することによつて，重複した配置も可能に
なる。それによりポンプ内の液圧媒体の過度の加熱に対
する特に高い安全性が得られる。

【００２１】

【実施例】図１によれは，吸入側でタンク１に接続され
るポンプ２は，吐出側で絞り３を介してタンク１へ通じ
る２つの絞り区間に接続され，これらの絞り区間は可制
御絞り４′，４″，５′及び５″により形成されている
。絞り４′，４″，５′及び５″は図示しないかじ取り
ハンドルにより制御されて，絞り４′及び５′の絞り抵
抗が一方向に変化例えば増大し，他の両方の絞り４″及
ひ５″の絞り抵抗が他方向に変化例えば減少するように
なつている。極端な場合絞り対例えば絞り４′及び５′
が閉じられ，他方の絞り対例えば絞り４″及び５″が完
全に開かれる。

【００２３】車両の通常の直線走行では，すべての絞り
がほぼ同じ絞り抵抗に設定されている。

【００２４】絞り４′と５″との間及び絞り４″と５′
との間に，図１の例では複動ピストン−シリンダ装置と
して構成されているサーボモータ６の互いに反対の側が
接続されている。絞り対４′及び５′又は４″及び５″
の設定に応じて，サーボモータ６のピストンへ大きいか
又は小さい液圧の圧力差が作用するので，ピストンが大
きいか又は小さい力で一方向又は他方向へ押される。一
方の絞り対例えば４′，５′が閉じられ，他方の絞り対
例えば４″，５″が完全に開かれると，最大操作力が得
られる。

【００２５】ポンプ２は図示しない車両機関により駆動
され，この車両機関は走行状態に応じて異なる大きさの
回転数で回転し，極端な場合無負荷回転数又は最大回転
数で回転する。それに応じてポンプ２は強く変化する速
度で駆動され，即ちポンプの送出し能力をそれに応じて
変化する。

【００２６】絞り４′ないし５″又はサーボモータ６へ
送出される液圧媒体の流量をそのつどの需要に合わせる
ため，ポンプ２は流量調整装置又は流量制御装置７を備
えている。この装置７は，ポンプ２の吐出側からその吸
入側へ直接通じる接続通路８を持ち，この接続通路の開
放度は絞り３における圧力降下に関係している。開放度
を制御するため，後述する流量調整ピストンが用いられ
る。接続通路８に対して並列に，圧力逃し弁１０により
制御される接続導管９も設けられている。

【００２７】圧力逃し弁１０は，絞り対４′，５′及び
４″，５″の１つが閉じられかつサーボモータ６のピス
トンが特に終端位置へ達して静止している時にのみ通常
得られる比較的高い圧力で初めて開くように，なつてい
る。圧力逃し弁１０がないと，このサーボ弁状態では接
続通路８が開かれない。なぜならば，１つの絞り対４′
，５′又は４″，５″が閉じられ，サーボモータ６のピ
ストンが静止しているため，液圧媒体はポンプ２の吐出
導管を介して流出できず，従つて接続通路８を開くのに
必要な圧力降下も絞り３に生じないからである。

【００２８】こうして場合によつては開く圧力逃し弁１
０により，いかなる事情においても，絞り３に常に液圧
媒体が通り，従つてこの絞り３に圧力降下が生じて，接
続通路８を開くようにすることができる。

【００２９】しかしこの運転状態では大きい絞り抵抗が
生じて，少なくとも高速回転ポンプでは液圧媒体を非常
に強く加熱することになる。ポンプは循環運転でのみ動
作し，即ちタンク１から冷却された新しい液圧媒体がポ
ンプ２へ補給されないので，極めて高い温度が生ずるこ
とがある。

【００３０】さて本発明により，ポンプ２における液圧
媒体の過熱を回避することができる。即ち本発明によれ
ば，後述するように接続通路８及び接続導管９が温度に
も関係して制御されて，高い温度では特に接続通路８の
絞り抵抗を強く減少するようにしている。従つてポンプ
２は比較的小さい抵抗に抗して動作し，それによりそれ
以上の温度上昇が防止される。

【００３１】ポンプ２及び図１による流量調整装置７即
ち切断個所ＡとＢとの間にあるすべての素子は，図２に
よれば共通なハウジング１１に収容可能である。

【００３２】ポンプ２はベーンポンプとして構成され，
その羽根１２は駆動軸１３により駆動されて，吸入空間
１４から液圧媒体をポンプ２の吐出空間１５へ送出すよ
うにしている。吸入空間１４には図２には見えない吸入
導管が開口して，この吸入空間１４をタンク１（図１参
照）に接続している。吐出空間１５は駆動軸１３の軸線
に対して大体同心的に設けられて，図２には見えないハ
ウジング穴を経て吐出導管１６に接続され，この吐出導
管に絞り３が設けられている。

【００３３】駆動軸１３に対して同軸的にハウジング１
１内にシリンダ状穴１７が設けられて，吐出空間１５の
方へ開き，半径方向穴１８を介して吸入空間１４に連通
している。吐出空間１５から遠い方にある穴１７の端部
は，ハウジング穴として形成される接続導管９を介して
，液圧媒体の流れ方向に見て絞り３の後にある吐出導管
１６の部分に接続され，吐出導管１６への接続導管９の
開口部は絞り１９として構成されている。

【００３４】穴１７内には流量調整ピストン２０が移動
可能に設けられて，図２に示す閉鎖位置において，図２
において左端に設けられるそのほぞ状突起でポンプ２の
側仮２１に当り，その左端で吐出空間１５又は穴の吐出
空間側端部を半径方向穴１８及び吸入空間１４に対して
閉鎖している。流量調整ピストン２０が図２において右
方へ充分大きく移動せしめられると，流量調整ピストン
２０の右端が吐出空間１５と半径方向穴１８との間にあ
る穴１７の部分へもはや入り込まないので，吐出空間１
５と吸入空間１４との間で接続通路８が開かれる。

【００３５】流量調整ピストン２０の右端と穴１７の底
との間には圧縮ばね２２が挟まれて，流量調整ピストン
２０を常に図示した閉鎖位置へ押すようにしている。こ
の圧縮ばねは実際上温度に無関係に動作する。

【００３３６】流量調整ピストン２０２０の左端とポン
プ２の側板２１との間には，形状記憶合金から成りかつ
温度に著しく関係する操作力を生ずる別の圧縮ばね２３
が挟まれている。低い温度ではこの圧縮ばね２３の圧縮
応力は充分無視できるが，高い温度ではこの圧縮ばね２
３は大きい力で流量調整ピストン２０を右方へ移動させ
ようとする。

【００３７】流量調整ピストン２０内に圧力逃し弁１０
が設けられて，開いた状態において，接続導管９に連通
する穴１７の端部を，流量調整ピストン２０の周囲溝２
４により形成される環状空間に接続し，この環状空間が
半径方向穴１８に重なつて，吸入空間１４に連通する。 周囲溝２４により形成される環状空間は，半径方向穴２
５を介して流量調整ピストン２０の軸線方向盲穴２６に
接続され，この盲穴はその開放端部に圧力逃し弁１０の
弁座部分２７を収容している。盲穴２６内に圧力逃し弁
１０の閉鎖部材としての弁体２８が軸線方向移動可能に
設けられ，弁ばね２９により弁座部分２７へ向かつて予
荷重をかけられて，弁体２８に形成される密封円錐によ
り，弁座部分２７を軸線方向に貫通する弁通路を遮断で
きるようにしている。弁ばね２９は通常のように温度に
充分無関係に動作する。

【００３８】図２において圧力逃し弁１０の弁体２８は
，弁ばね２９の中へ突出する棒状突起を持ち，この突起
が盲穴２６の底と共同作用して，弁体２８の開放行程を
限定する。

【００３９】図３による実施例では，弁体２８はスリー
ブ状部分で弁ばね２９を包囲し，このスリーブ状部分の
左端が盲穴２６の底へ当ることにより，同様に弁体２８
の開放行程を限定する。

【００４０】このスリーブ状部分の外側に，形状記憶合
金から成る別の圧縮ばね３０が設けられて，弁座部分２
７と弁体２８にある環状フランジとの間に圧縮されて挟
まれている。この圧縮ばね３０は温度に著しく関係する
特性を持ち，低い温度では圧縮ばね３０の作用を無視で
きるようになつている。高い温度で初めて圧縮ばね３０
が著しいばね力を生じ，このばねが弁体２８を図３で左
方へ動かして，圧力逃し弁１０を開こうとする。

【００４１】図２及び３の装置は次のように動作する。

【００４２】吐出導管１６を経て液圧媒体が負荷へ流出
できる限り，吐出導管１６の絞り３に圧力降下が現れ，
即ち流れ方向において絞り３の後における液圧は絞り３
の前におけるより著しく低い。絞り３の前の圧力は吐出
空間１５内の圧力に大幅に一致している。絞り３におけ
る圧力降下のため，流量調整ピストン２０の互いに反対
側の端面は異なる液圧を受け，即ち図２において左側の
端面は吐出空間１５の高い圧力を受け，右側の端面は絞
り３の後の低い圧力を受ける。

【００４３】絞り３における圧力降下が充分大きく，即
ち流量調整ピストン２０の両端面に作用する液圧の差が
限界値を超過すると，流量調整ピストン２０が圧縮ばね
２２の力に抗して図２で右方へ移動せしめられるので，
接続通路８が大きいか又は小さい断面で開かれ，液圧媒
体の一部が吐出空間１５から直接吸入空間１４へ流れる
ことができる。それにより，吐出導管１６を経て負荷へ
導かれる液圧媒体の容積流量を，事情によつては車両機
関の駆動に応じて非常に速く回転することのあるポンプ
のそのつどの送出し能力に関係なく，所望の程度に限定
することができる。

【００４４】吐出導管１６を経て液圧媒体が負荷へ流出
する限り，タンク１（図１参照）から補給される液圧媒
体は常に充分冷却されているため，ハウジング１１内の
液圧媒体があまり加熱されることはない。

【００４５】吐出導管１６に接続される負荷が，この吐
出導管１６を経てもはや液圧媒体が流出しないような運
転状態になると，絞り３には実際上圧力降下が現れない
ので，流れ方向において絞り３の後にも非常に高い圧力
が存在する。この高い圧力は接続導管９を介して流量調
整ピストン２０の右側にある穴１７の範囲まで伝達され
る。この圧力が限界値に達すると，圧力逃し弁１０を開
くので，液圧媒体は穴１７の右端範囲から吸入空間１４
へ流出でき，その際接続導管９を介して常に液圧媒体が
補給される。この流れは絞り３又は絞り１９に圧力降下
を生ずるので，流量調整ピストン２０の互いに反対側の
端面は再び異なる圧力を受け，流量調整ピストン２０が
開放方向へ移動せしめられる。この場合も接続通路８は
大きく又は小さく開かれる。

【００４６】液圧媒体が吐出導管１６を経て負荷へ流出
せず，従つて吸入導管を介しても冷えた新しい液圧媒体
がポンプ２へ流入できないこの運転状態においては，液
圧媒体がポンプ２により循環せしめられるに過ぎず，液
圧媒体の流路にある絞りにより非常に強い加熱が生ずる
可能性がある。

【００４７】それに伴う液圧媒体の温度上昇により，形
状記憶合金から成る圧縮ばね２３及び３０もそれに応じ
て強く加熱される。その結果，温度限界値に達すると，
これらの圧縮ばね２３及び３０が作用する。それにより
圧縮ばね２３が流量調整ピストン２０を直接開放位置へ
押し，圧縮ばね３０が圧力逃し弁１０を開くように作用
するので，図２において流量調整ピストン２０の右の端
面が常に圧力を除かれ，吐出空間１５の比較的高い液圧
が流量調整ピストン２０を開放位置へ移動させることが
できる。

【００４８】こうしていかなる湯合も接続通路８が比較
的大きく開かれるので，液圧媒体は短い経路で絞り抵抗
なしに吐出空間１５から吸入空間１４へ流れることがで
きる。

【００４９】今や僅かな絞り抵抗に抗して循環運転が行
われる結果，場合によつてはポンプ２にとつて破壊的な
望ましくない媒体のそれ以上の温度上昇が回避される。

【００５０】確実な機能のために形状記憶合金から成る
圧縮ばね２３及び３０の１つで充分である。両方の圧縮
ばね２３及び３０が設けられている場合，特に高い安全
性を持つ重複装置が得られる。

【００５１】本発明の特別な利点は，今までの構造に比
較して僅かな変更しか必要としないことである。図２及
び３に示す装置は，大体において形状記憶合金２３及び
３０の点で従来の装置とは相違している。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車の動力かじ取り装置の概略液圧回路図で
ある。

【図２】本発明による流量制御装置を含むポンプの軸線
に沿う断面図である。

【図３】形状記憶合金から成るばねと共同作用する圧力
逃し弁を収容する流量調整ピストンの軸線に沿う断面図
である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　タンク ２　　　　　　　　　　ポンプ ３　　　　　　　　　　絞り ６　　　　　　　　　　負荷 ７　　　　　　　　　　流量制御装置 ８　　　　　　　　　　接続通路 ９　　　　　　　　　　接続導管 １０　　　　　　　　圧力逃し弁

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　可変速度で駆動されるか又は回転しか
   つ吸入側でタンクに接続されまた吐出側で絞りを介して
   負荷に接続されるポンプと，ポンプの吸入側と吐出側と
   の間の接続通路を制御する流量調整ピストンと，ポンプ
   の吐出側に設けられる圧力逃し弁とを備え，流量調整ピ
   ストンが接続通路を開く位置へ吐出側の圧力の作用を受
   け，また接続通路を遮断する位置へ戻しばね及び絞りの
   後の圧力の作用を受け，圧力限界値超過の際圧力逃し弁
   が，絞り作用を持ちかつ吸入側へ通じる接続導管を開く
   ものにおいて，接続導管（９）が絞り（３）の後で分岐
   し，流量調整ピストン（２０）又は圧力逃し弁（１０）
   の閉鎖部材（２８）が，形状記憶合金から成りかつ著し
   く温度に関係する操作力を持つばね（２３，３０）の作
   用を受けて，液圧媒体の温度限界値超過の際，流量調整
   ピストン（２０）により制御される接続通路（８）又は
   圧力逃し弁（１０）により制御される接続導管（９）を
   開くことを特徴とする，液圧装置における流量制御又は
   調整装置。
2. 【請求項２】　　形状記憶合金から成るばね（２３，３
   ０）が，温度限界値以下で強く減少するか又は消失しま
   た温度限界値以上で強く増大する操作力を持ち，流量調
   整ピストン（２０）又は圧力逃し弁（１０）へそれぞれ
   開放方向に作用することを特徴とする，請求項１に記載
   の装置。
3. 【請求項３】　　形状記憶合金から成るばね（２３）が
   ，ポンプ（２）の吐出空間内で，固定支持部分又はハウ
   ジング部分（２１）と流量調整ピストン（２０）の吐出
   空間側端部との間に挟まれていることを特徴とする，請
   求項１又は２に記載の装置。
4. 【請求項４】　　形状記憶合金から成るばね（３０）が
   ，開かれる圧力逃し弁（１０）の液圧流路に設けられて
   いることを特徴とする，請求項１又は２に記載の装置。
5. 【請求項５】　　圧力逃し弁（１０）が，絞り（３）の
   後の圧力の作用を受ける端面にある入口開口と，吸入側
   （１４）へ通じる流量調整ピストン（２０）の半径方向
   開口（２５）との間で流量調整ピストン（２０）内に収
   容されていることを特徴とする，請求項１ないし４の１
   つに記載の装置。