JPS61119471A - 電気／空気圧比例弁 - 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】 〔利用分野〕 本発明は、電気的に作動する弁に関するものであり、特
に、受信し７’Ｌハルス列信号の各パルスの幅に比例す
る圧力を出力する、電気的にｉＩＪ作する空気圧比例弁
に関する。

〔従来技術〕

電気的に動作する弁やソレノイド弁は周知の通りでるる
。これらの弁はほとんどの場合、オン−オフモードで動
作するか、流体の流れが弁の開状態の時間と閉状態の時
間との比率の関数になっている時にパルス列信号を使っ
て比例そ−ドで動作させられるかで６る。こういったタ
イプの弁は流体の量が比較的少ないと工〈働くが、流れ
る流体の量が増加するにつれてソレノイドが必要になり
動作のための電力がエリ多量に要求される。さらに、升
のサイズが大きくなるに従い弁の反応が遅くなるので弁
を開い友り閉じたりすることに１って各圧力パルスを積
算した９ｒ波するのが難しくなる。その几め、出口での
流体の流れるるいは流体の圧力は弁が作動する同波数に
よってまちまちでるる。結果的に、弁の出力に応じて作
動する作動器は滑らかに動作しなくなり弁が開く時の周
波数に１って変化してしまう◇ オン−オフタイプ弁のその他の問題点は、弁の出口の流
体圧力が作動器の流体消耗率によって変化するために、
流体の量ではなく流体の圧力に対して最初に反応するタ
イプの作動器に対して正確な圧力が伝えられなくなるこ
とでるる。

本発明は、以上の従来技術の問題点全克服した大変有効
な電気駆動比例弁でるる。

〔発明の概要〕

本発明は、電気信号に比例した圧力で流体音流出させる
工うに作動する電気駆動比例弁に関する。

この弁は、入口と出口と排気口とを持つ内部チェンバー
に区切られた閉鎖ハウジングから成り、内部チェンバー
内を移動するピストンは初期位置で待機してピストンの
片側に加わる流体圧力に工って移動する。この弁は、出
口と排気口をつなぐ友めに前記の初期位置にるるピスト
ンに対応して開き、ピストンが前記の初期位置から移動
すると閉じる第一弁装置と、ピストンが初期位置にるる
と閉じ入口と出口をりなぐｔめにピストンが初期位ｔか
ら移動すると閉じる第二弁装置とがめる。ピストンの位
置のバランスをとるために第二弁はピストンの１つの側
の反対側に流体を供給するので、出口での流体圧力は、
１つの側に加わつ７ｔＲ体圧力に比例する。この９Ｆは
まｔ、流体圧力をピストンの１つの側に加えるための電
気的信号によって作動するパイロット＊’を備えている
ので、流体圧力の値は電気信号の要素の少なくとも１つ
には比例する。

この比例弁の特徴は、高い処理能力比を持つことと出口
での圧力が電気信号の少なくとも１つの要素に比例する
ことでるる。他の利点は、電気信号が送られてこない鳩
舎には出口が排気口につながることでるる。比例弁のさ
らに他の利点は、電気故障や圧力故障の時に弁がフェー
ルセーフでめることでるる。電気駆動比例弁のこれらの
特徴とその他の特徴は、下記の実施例の説明で明らかに
する。

〔発明の実施例（図面の簡単な説明）〕第１図は、電気
空気圧操縦装置の各要素と圧縮空気源（図示されていな
い）を持つ自動車の操縦機構との関係を示す一部切断斜
視図でるる。周知の通り、自動車の操縦機構Ｆｉ、”ｙ
ドル棒３にＬつてハンドル軸受２に連結するハンドル１
を有する。

ハンドル軸受２にはハンドル１の回転に応じて回転する
ことのできるピットマンアーム４が接続している。ピッ
トマンアーム４は、控え棒６に工って前輪操縦アーム５
に接続している。前輪操縦アーム５は、その間囲に前輪
９が回転する工うになっている。主軸、又は車軸８を含
む操縦連結器７に接続している。操縦連結器７は工く用
いられる吊装ｆＩｔ（図示されていない）に工って車わ
くの中にはいっている。

運転中は、ハンドル１の回転に工ってピットマンアーム
４が動くが、これはハンドル軸受２の働きであり、この
ハンドル軸受２が順番に、まず操縦アーム５を回転させ
、そして操縦連結器７を縦軸まわりに回転させることで
前輪９を回転させる。

この電気空気圧操縦装置り空気圧シリンダー１０を含ん
でおり、このシリンダーは一端がブラケット１２に連結
しており、このプラケツ）ｆｌ車わ〈１４にくっついて
いる。この空気圧シリンダーの押し棒１６は操縦アーム
５に接続しているので、押し棒１６の伸縮によって操縦
連結器ｙを縦軸まわりに回転させることができ、これは
前記した、ハンドル軸受のピットマンアーム４に連結し
た控え棒６によって回転させるのと同様の方法でるる。

押し棒１６はシリンダーの内部で空気圧シリンダーのピ
ストン１Ｂに連結しており、このピストンは反対側の圧
力差動装置の指示に裏って、押し棒１６を自在に伸縮さ
せる。空気圧シリンダーのピストンの反対側の圧力は、
自動車の圧縮空気＋１ｉｊｌから空気を送る電気空気圧
比例弁２０と２２に裏って制御されている。比例弁２０
と２２は電気的に互いに影響し合うように制御されてい
るので、どちらかの弁がピストン１８の１つの側に圧縮
空気を送り込んでいるときは、もう１つの弁はピストン
のもう１つの側の空気を大気中に排出し、その逆も行な
う。

次に比例弁２０，２２についての説明を述べるが、これ
らはハンドル主軸３に取り付けたトルク検知器２６に工
って作成される信号に応じて電子制御装置２４によって
制御される。

この電気空気圧操縦装置の動作は次の通ρでめる。まず
運転手が自動車の前輪９を回転させる尺めにハンドルを
回すと、車輪９と地表との摩擦の之めにハンドル主軸３
にトルクか発生する。トルク検知器２６はハンドル主軸
３に加えられたトルクを検知し、トルクの方向を意味す
る極性とトルクの大きさを意味する振ｌ１ｌｉｉｉ１か
ら成るトルク信号全発生する電子制御装置２４はトルク
検知器が作成したトルク信号に応じて、その極性に１っ
て比例弁２０ｔ′動作させる第一パルス列か又は比例弁
２２を動作させる第二パルス列を作成する。これらのパ
ルス列信号の各パルスの間の＠（パルス間隔）は、トル
ク信号の大きさに相当し、トルク信号の大きさはトルク
信号の極性にか〃・わらずめる既足僅より大きい１直で
るる。

電子制御装置２４は、どちらの極性のトルク信号でも既
定値より小さい値のときに、どちらの比例弁のためにも
パルス波は作成しない。このことは、高速走行などでほ
んの微小なハンドルのぶれがめった場合にトルク値が０
付近なら死帯域なので、電気空気力操縦装置が自動車の
車輪の方向転換をさせることがなく、し九がって運転手
の路土での平常心を保護するのでるる。

パルス波列が作成されないと、比例弁２０及び２２は比
例弁２０及び２２（連結し−７を空気圧シリンダのチェ
ンバ内の空気を大気中へ排出する。つまりトルク信号の
大きさが既定１［全下回り、制御装置がパルス列信号全
作成しないと、空気圧シリンダー１０内のピストン１８
の両側のチェンバーが共に排気される。この状態では、
空気圧シリンダー１０Ｈ、ハンドル１とハンドル棒３と
）−ンドル軸受２とピットマンアーム４と控え棒６とか
ら成る通常操縦連動ｖｃＩ！Ｌに少しの抵抗も加えない
。

制御装置２６からのパルス列信号に応答して、比例弁の
１つが排気口を閉じ、空気圧シリンダー１０内のチェン
バーに圧縮空気を供給すると、そのチェンバーは片寄っ
ているピストン１８を移動させる力を生じる。この力が
押し棒１６に工って操縦連結器Ｔの操縦アーム５に伝わ
ｐ１運転手の望む方向へ自動車の車輪が回転する。前記
の通り２つのパルス列信号は相互に排他的に発生される
ので、制御装置が比例弁２０を動作させる第一パルス列
信号を発生すると比例弁２２を動作させる第二パルス列
信号は有効に０となり比例弁２２の排気口は開状態とな
り、その逆もまた行なわれる。

比例弁２０か２２に裏って空気圧シリンダー１０に供給
される空気の圧力は、第２図と第５図を参照して次に説
明するパルス列信号の、各パルス間のパルス間隔に比例
する。

方向転換が完了すると、ハンドル主軸のトルク値は０に
戻り、パルス列信号の作成が終わり、閉じていた比例弁
の排気口が開いて空気圧シリンダーの圧縮されていたチ
ェンバー内の気体が排出される。この状態でに、もし自
動車が動いていると、前輪のトウイン（ｔｏｅ　ｉｎ）
　　は電気空気圧操縦装置〃・ラインピーダンスを受け
ずに車輪をその通常位置に戻し、またそうでなければ、
車輪は運転手が再度バンドルにトルクを加えるまでその
位置を維持する。

この電気空気圧比例弁２０と２２の詳細に第２図〜第５
図の通りでるる。まず第２図について説明すると、電気
空気圧比例弁２０又は２２は、はぼ円筒キャップ型をし
ているハウジング３０とカバー３２Ｅａら成る。ハクジ
／グ３０内にはハウジングの内部を上部チェンバー３６
と下部チェンバー３８に分割する中間ウェブ３４がろる
。ハウジング３０には空気圧シリンダー１０のチェンバ
ーの１つに接続している出口４０と、自動車の圧縮空気
源から圧縮空気を取り入れるための入口４２がある。ウ
ェブ３４は中央窓４４を備えており、上部チェ／バー内
で出口４０より高い位置に配置されたピストン４８に接
続し之軸栓４６がこの窓を通っている。軸栓４６にはガ
イド突起４γがついており、下部チェンバー内でウェブ
３４より低い位置に配置された排気シリンダー５０の内
側をスライドできるようになっている。

ガイド突起４７は第３図に示すように三点星形で、軸栓
４６が第５図に示すように少し引き上げられると、空気
が排気シリンダーへと流れる。排気シリンダー５０は内
部ボア５２とフランジ部ヌカラ成る。排気シリンダー５
０の下部は、前記のハウジング３０の底の排気部５６を
通り抜けており、空気は内部ボア５２を通って大気中へ
排出される。弾力性のめる輪形シール６０は排気シリン
ダーのフランジ部５４の上部表面に密着しており、１友
中央窓４４や前記の軸栓４６の底で、円周形にウェブ３
４の下部表面を押しつけている。

ハウジング３０の底とフランジ９５４の下部表面とで固
定され友弾力性のめるノ（ネ５８は、下部チェ／バー３
８を上部チェンバー３６から密封する友めにウェブ３４
の底の表面に輪形シール６０を上向きに押しつけている
排気シリンダー５（１移動させる。弾力性のめるシール
、ｔとえばＯ−リング６１はピストン４８の周囲につけ
られており、ハウジング３０の内壁との丁き間を空気の
作用でふさいで、ピストン４８の両側にめたるチェンバ
ー３６の上部と下部を隔離している。弾力性シールを使
った同様の方法で、たとえば０−マＪング６２は排気シ
リンダー５０と排気口５６０間につけられており、排気
シリンダー５０が〕−ウジング３０を貫いているこの場
所でチェンバー３８を空気の作用で密封しているのであ
る。

弾力性のろるバネ６４はウェブ３４の上部表面とピスト
ン４Ｂの下部表面で固定されており、ピストン４８と軸
栓４６を土向きに引き上げて第５図に示す排気シリンダ
ー５０に密着した輪形シール６０の上部表面から引き隠
子。比例弁が第５図に示すような状態になると、出口４
０に、内部゛ボア５２と直接つながり、比例バルブ２０
に、接続している空気シリンダー１０のチェンバーに、
＝排気口５６を通して空気全排出する。

１９８３年９月２３日出願の米国特許願紀５３５００９
号明細書に開示され定２つの毘速電気駆動パイロット弁
６６と６８は第２図に示す工うにカバー３２についてい
て、ピスト／４８の上部でチェンバー３６とつながって
いる。パイロット弁６６は正常閉成弁で、入力部７０を
通して自動車の圧縮空気源から圧縮空気全敗り入れる。

パイロット弁６８は正常開成弁で、排気部７２を通して
チェンバー３６を排気している。制御装置２４で発生し
た協働するパルス列信号は通常、電気線路γ４によって
パイロット弁６６と６８の両方に供給される。

パルス列信号の各パルスに応じてパイロット弁６６が開
きパイロット弁６８が閉じると、ピストン４８の上部の
チェンバー３６に圧力がかかり第４図に示す工うにバネ
６４の力に対抗してピストン４８が下降する。ピストン
４８が下降すると、軸栓４６が輪形シール６０の上部表
面（密着し、第２図に示アエうに排気シリンダーのポア
５２全密閉する。軸栓４６の下降が続くと、第４図に示
す工うに輪形シール６０がウェブ３４から離れる。

ウェブ３４から輪形シール６０が離れることで窓４４を
通して上部チェンバーと下部チェンバーとの間の空気の
通り道が開くと入口４２を通って下部チェンバー３８へ
流れ込んだ圧縮空気は上部チェンバーへ流れ込み、出口
４０ρ・ら空気圧シリンダー１０へ排出される。

ピストン４８の上部の上部チェンバー３６は圧力積分器
として働くのでピストン４Ｂに加えられ次圧力がパイロ
ン１−ｆｆ６６の開時間とパイロット弁６８の閉時間の
関数になっている。輪形シール６０がウェブ３４から離
れると、下部チェンバ＝３６からの圧縮空気はピスト７
４８の下の下部チェンバー３６へ流れ込み、ピストン４
８の反対側η１ら働く力が同じ大きさになるまでピスト
ン４８を持ち上げる。力が同じ大きさになると、ピスト
ン４８はその時の位置を維持し、この時出口４０から排
出される空気の圧力は、ピストン４Ｂの上部の圧力カ為
らバネ６４の力を引い力値にほぼ等しい。ピストン４８
の上部の圧力は前記の通り、制御装置４８によって作成
されるパルス幅、もしくはパルス列のパルスの間隔の関
数になっている。

比例弁の動作に次の通りでるる。動作していない状態で
は、第５図に示す１艷にバネ５８が排気シリンダーを上
へ引上げるので、輪形シール６０がウェブ３４の下部表
面に密着して窓４４をふさぎ、入口４２を通して受は取
る圧縮空気２１１）ら上部チェンバー３６が隔離されて
いる。同様に、バネ６４がピストン４８を引上げて軸栓
４６を輪形シ−ル６０から引離し、ピストン４Ｂの下側
のチェンバー３６の下部と排気シリンダーの内部ボア５
２０間の空気の通り道を開く。出口４０とチェンバー３
６の下Ｓはりながっているので、出口４０から空気が流
れ込み排気シリンダーの内部ボア５２を通して空気が流
れるのでるる。

制御襞＆２４に工って作成され之パルス列信号によるパ
イロット弁６６と６８の最初の動作の際は、ピストン４
８の上側のチェ／／＜−３６の土部に圧力がかη為り、
バネ６４の力に対抗してピストン４８と軸栓４６が下降
する。圧力がバネ６４のバネ係数によって決まる既定圧
力に達すると、軸栓４６は第２図に示す工うに輪形シー
ル６０に密着し、排気口５２をふさぐ。この状態では軸
栓４６は輪形６０をウェブ３４から離すほどに下降して
いないので、出口４０への圧縮空気の流れも止められｔ
′！まである。出口からの排気が行なわれない、ピスト
ン４８のこの最初の動きは、制御装置２４によって作ら
れる第１の死帯域についで、トルク値が０レベル付近で
の第２の死帯域を作っている。バネ６４のバネ係数を適
当な値にすることに裏って制御装置２４で作られる死帯
域がなくなることは周知の通りだが、制御装［２４に死
帯域の幅を調整する自由度を残して、運転手の好みに合
せて調整全行なり１′Ｆ：、り、機械的振動をバネ６４
のバネ係数で補償することも好ましいことでるる。

チェンバー３６内でのピストン４８の上側部分の圧力が
増大して既足値を越えると、第４図に示す工うにピスト
ン４ａが下降してウェブ３４の下部表面から輪形シール
６ｏが離れるので、下部チェンバー３１−ら上部チェン
バー３６へと圧縮空気が流れ、出口４０カ）ら排出され
る。チェンバー３６の下部と出口４０の出力部における
空気圧力は、ピストン４８の上側の圧力力１らバネ６４
０力を引い比値に等しい。それから、出口４０の空気゛
圧力は、パイロット弁６６と６８に伝えられるパルス列
のパルス間隔によって決するピストン４Ｂの上側の空気
圧力に比例する。他の５ｉ！施例では、バネ６４が削除
され、パルス列信号が止まつ几後シリンダー１０内に残
つ次圧力がチェンバー３６のうちピストン４８の上側の
部分へもれて大気中へ流出する次めに、第５図に示すよ
うな位置１でピストン４８が持ち上がる。

パイロット弁６８が通常開状態でるる必要はないが、Ｌ
ＩＬパイロット弁８６と交替で、パイロット弁６６と同
じ通常閉状態の弁になるのがよい。

この状態において制御装＆は、各比例弁のために論理的
にどちらかが優先される２つのパルス列信号ｔ″作成す
ることが必要でるる。２つのパルス列信号の１つに、パ
イロット弁６６に伝えられ、優先する信号の方ハパイロ
ット弁６８に送られる。

しかし、安全上、パイロット弁６８が通常開状態でるる
方が望ましい。動力故障が起こると、通常開状態のパイ
ロット弁はチェンバー３６内の空気をピストンの上側に
放出し、これによって比例弁が出口４０が大気に連通し
ている初期状態を設定する。この安全についての特徴に
１って空気圧シリンダーはどんな位置にも固定されるこ
とはなく、ｉた自動車の運転手が、どんな電気的、或は
空気的動力事故の鳩合でも機構操縦リンケージ全弁して
自動車の制御を続けることが出来る。

第４図に示す比例弁２０又は２２の別な実施例でハ、ハ
イロット弁６６と６８は補助ハウジング７６内に組み入
れられており、補助ハウジングγ６はネジか同様なファ
スナー（図示されていない）に工ってカバー３２に密着
して固定されている。

補助ハウジング７６にはカバー３２を貫通しているはめ
合い窓８０全通してチェンバー３６に接続している目く
ら穴７８がめる。目くら穴Ｔ８から放射状に伸びる通路
は、パイロット弁６６と６８の動作端と目〈ら穴７８及
びチェンバー３６のピストンの上側の部分と金結んでい
る。ネジ（図示されていない）又は適当なファスナーで
補助ハウジング７６に密着して固定されている板８２と
８４ハパイロツト弁６６と６８をハウジング７６内に固
定している。

第４図の実施例における動作は、第２図の実施例におけ
る動作と同じなので、繰り返さない。

ｌた、２つのパイロット弁６６と６８の代りに単一パイ
ロット弁を用いることができる。この場合の単一パイロ
ット弁はチェンバー３６から大気中へ空気が流れる不動
作状態と圧縮空気をピストン４８の上側にるるチェンバ
ー３６に供給する動作状態とを有する。

第６図は、電気空気圧操縦装置の電気空気ブロック線図
でるる。第６図について説明すると、自動車エンジン１
００　が前記の自動車の圧縮空気源上構成している空気
圧子なわち空気アキュムレータ１０４に加圧する空気ポ
ンプ１０２全駆動する。

アキュムレータ１０４の出力は比例弁２０と２２の入口
４２と２４２へそれぞれ送られ、比例弁２０と２２に協
働するパイロット弁６６と２６６　の入口にもそれぞれ
送られる。本説明では、比例弁２２と接続している要素
の番号には冒頭に数値２をつけて比例弁２０と接続して
いる同じ要素と区別するようにし念。たとえば、第２図
に示す工うに、比例弁２２に接続しているパイロット弁
６６は参照番号２６６に裏って識別され、一方、比例弁
２０に讐続している同じパイロット弁は番号６６によっ
て識別される。

比例弁２０の出口４０は空気圧シリンダー１０の一端に
接続しており、比例弁２２の出口２４０は空気圧シリン
ダーのピストン１８の反対側に接続している。

トルク検知器２６は、ハンドル１の回転に工って自動車
ハンドル棒３に加わるトルク全検出し、トルク信号全作
成する。このトルク信号は、制御装＆２４に伝えられ、
ここで検出トルクの方向と大きさを示す一対のパルス列
信号のうちの１つを発生する。この第一パルス列信号は
線路１０６　全通して、比例弁２０に接続しているノく
イａット弁６６と６８に伝えられ、第二パルス列信号は
線路１０８　を通して、比例弁２２と協働するパイロッ
ト弁２６６　と２６８に伝えられる。

前記の通り、比例弁２Ｇと２２は、第一、又は第二パル
ス列信号のいずれか全発生する制御装置２４に応答して
空気圧シリンダー１０の一端もしくは他端に圧力を加え
、空気圧シリンダーのピストン１８と押し棒１６を動か
して、自動車運転中の運転手全助ける。もし、第−又は
第二〇ノくルス列信号の両者が存在しない場合、比例弁
２０と２２は空気圧シリンダー１０の両端全大気中に連
通させ、これに工って電気／空気圧操縦装置の特性を解
除する。この場合、運転手は従来の機械的操縦リンケー
ジだけを使用し九車輌の運転となる。

第７図は制御装置２４のブロック線図でるる。

第７図について説明すると、トルク検知器２６は加えら
れたトルクの方向を示す極性とトルクの大きさを示ア振
幅とを有するトルク信号を発生する。

このトルク信号は増幅器３００に二って増幅される。次
に増幅器３００の出力はオフセットバイアス発生３０２
で発生し友オフセットバイアス信号と積算され、バイア
ストルク信号３０３ができるが、この信号の中点値は第
９図に示アトルク検知器のトルク信号の厘が零振幅値に
対応している。

バイアストルク信号３０３は第一差動増幅器３０４の正
の入力信号として、ま友第二差動増幅器３０６の負の入
力信号として使われる。

基準信号発生器３“０７は第一差動増幅器３０４の負の
入力信号として、筐７を第二差動増幅器３０６の正の入
力信号として使われる基準信号を作成する。

第一差動増幅器３０４は、基準信号発生器３０７の発生
する基準信号より大きい値を持つバイアストルク信号に
応答して正の差信号を出力するだけであり、ま九、第二
差動増幅器３０６は、バイアストルク信号が基準信号よ
り小さい値のときに正の差信号を発生するだけでるる。

基準信号はオフセットバイアス信号に相当する値を有す
ることが望ましい。差動増幅器３０４と３０６　の出力
である差信号は、比較器３０８　と　３１０の負の入力
端に入力される。

のこぎ９波発生器３１２は、既定同波数でく９返え丁の
こぎ９波を発生する。のこぎ９波の谷間の部分はクリッ
プ増幅器３１６に１ってクリップされ、死帯域バイアス
発生器３１４で発生した信号によってその最小値が決め
られ、第１０ｂ図に示す様なりリップされ念のこぎ９波
３１６が作成される。クリップされ几のこぎ９波３１６
は比較器３０８　と３１０の正の入力端に入力される。

比較器３０８　及び３１０　は、第１０ｃ図に示す工う
に比較器３０８及び３１０にそれぞれ接続し几差動増幅
器３０４，３０６　　力・ら差信号が出力されている限
りクリツプされたのこぎ９波の瞬時の値より小さい正の
信号全作成し、さらに各パルス３２２の間隔が差動増幅
器の出力信号′ｔ′ある差信号の大きさに反比例する様
なパルス列信号全発生する。

比較器３０８と３１０の出力は、それを反転する出力増
幅器３１Ｂと３２０へ入力され、ここで第１０ｄ図にポ
ア様に、各パルス２２４のパルス間隔がトルク信号の大
きさに比例する様なパルス列信号が発生する。

のこぎり波の谷間は死帯域バイアス発生器３１４からの
信号に工ってクリップされてしまうので、のこぎり波の
谷間は、既定の正の最小値となり、この最小値と、差動
増幅器３０４　と３０６から出力され既定値より小さい
値のトルク信号とが比較器３０８と　３１０に入力され
て、出力増幅器３１８と３２０で反転され走時に値がＯ
になる様な直列形式の正の出力信号が作成される。のこ
ぎり波の谷間をクリップすることに裏ってはソ零のトル
ク１′［を持つ望ましい死帯域が得られる。

第８図は制御装［２４０回路線図でろる。第８図につい
て説明すると、制御回路はナショナル・セミコンダクタ
社製ＬＭ５５５　　の工うなタイマー４００　を含んで
おり、このタイマーは一対の抵抗４０２と４０４によっ
て接地されている。抵抗４０２と４０４　の結合部はト
ランジスタ４０６　のベースに接続しており、トランジ
スタ４０６のコレクタは抵抗４０７　全通してＶｃｃと
呼ぶ調整された正電位供給端子に接続し、エミッタは接
地されている。第８図のＢ十は未ｖ４整電位供給端子と
呼ぶ。トランジスタ４０６　のコレクタｉｊま之、第二
トランジスタ４０８　のベースにも接続しており、第二
トランジスタ４０８のコレクタはコンデンサ４１０の電
極の１つと第三トランジスタ４１２　のコレクタに接続
している。コンデンサ４１０　のもう１つの電極は接地
されている。トランジスタ４０８のエミッタは線路の１
つが抵抗４１４を通して接地されており、もう１つの線
路は演算増幅器４１６の出力端子と負値の入力端子に接
続している。演算増幅器４１６の正の入力端子は、分圧
器４１８の可動接点に接続しており、この分圧器４１８
　は抵抗４２０　と直列に接続してＶｃｃ　と接地点の
間の電圧を分割する働きをする。

トランジスタ４１２のエミッタは電圧測定器４２２　ｅ
通してＶｃｃＶＣ接続しており、また演算増幅器４２４
の負の入力端子にＮ従接続しており、まｔ分圧器４２２
の可動接点にも接続している。

演算増幅器４２４の出力端子はトランジスタ４１２に接
続しており、正の入力端子は、Ｖｃｃと接地点の間で分
圧機能を有する直列の抵抗４２６と４２３との結合部に
接続している。演算増幅器４２４とトランジスタ　４１
２　と分圧器４２２　と抵抗４２６及び４２Ｂ　とに、
定電流源を形成しており、コンデンサ４１０　に充電す
る。

トルク検知器２６、たとえばホイーストンブリッジタイ
プのひずみゲージなどはアナログデバイス社製ＡＤ５２
１　の様な演算増幅器４３０　に接続している。分圧器
４３２は、演算増幅器４３０　の２つの入力端子間に接
続して、周知の通りこのタイプの増幅器の増幅度を調整
している。同様にして分圧器４３３　も演算増幅器４３
０の他の２つの入力端子に接続しこの増幅器の出力信号
のバイアス電圧を設定している。演算増幅器４３０の出
力端子は演算増幅器４３４の正の入力端子に接続してお
り、演算増幅器４３４の出力端子に抵抗４３６全通して
これ自身の負の入力端子へ帰還している。

演算増幅器４３４の出力端子はまた、抵抗４４０を通し
て演算増幅器４３８の正の入力端子に接欣しておｐ、ま
九抵抗４４４？通して演算増幅器４４２の負の入力端子
にも接続している。演算増幅器４３８と４４２はそれぞ
れ、第７図に示す差動増幅器３０４と３０６　に相当す
る。

演算増幅器４４６の正の入力端子は、Ｖｃｃと接地点の
間の電圧分割器の働きをする直列接続の抵抗４４８　と
４５０の結合部に接続している。演算増幅器４４６　の
出力端子は、＠拶これ自身の負の入力端子に帰還してお
り、ま７ζ演算増幅器４３０に接続してバイアス電圧を
供給し、演算増幅器４３０　の出力値を、抵抗４４８と
４５０　によって決められる電圧中点値にバイアスする
。演算増幅器４４６の出力端子はまた、抵抗４５２を通
して演算増幅器４３４の負の入力端子に接続している。

演算増幅器４３８　の負の入力端子は、抵抗４５８全通
して、直列に接続した抵抗４５４と４５６との結合部に
接続している。抵抗４５４と４５６とにＶｃｃ　と接地
点の間の電圧分割器の働き全する。

演算増幅器４３８の正の入力端子は、前記のように抵抗
４４０　を通して演算増幅器４３４　の出力端子に接続
してお９、また抵抗４６０を通して接地されている。演
算増幅器４３８の出力端子は、友とえばナショナルΦセ
ミコ／ダクタ社製ＬＭ９０３の様な比較器３０８の負の
入力端子に従続しており、マ迄抵抗４６４を通して４３
８自身の負の入力端子に帰還接続している。

演算増幅器４４２の正の入力端子は、Ｖｃｃ　　とアー
スの間の電圧分割器の働きをする直列接続の抵抗４６４
と４６６の結合部に接続している。演算増幅器４４２の
出力端子は比較器３１０の負の入力端子に接続しており
、まｔ抵抗４γ０を通って４４２　自身の負の入力端子
へ戻って接続している。比較器３１０は比較器３０８　
と同じものである。

比較器３０８　と３１０の正の入力端子は、定電流源に
工って充電され念コンデンサー４１０の電極に接続して
いる。比較器３０８　の出力端子は、たとえばインター
ナショナルレフティファイヤー社製ＩＲＦ９５３０のよ
うなＰタイ１ＭＯ３ＦＥＴ４フ２　　に接続しており、
このトランジスタのドレインはパイロット弁２０のソレ
ノイドコイル４７４に接続しており、ソースはＢ＋に接
続している。

ダイオード４７６　Ｈ、トランジスタ４７２　のソース
及びドレインの電極と接点地の間でツェナーダイオード
４８６　と逆極性接続して、トランジスタ４７２　がタ
ーンオフした時のソレノイドコイル４７４　の誘導フラ
イバックからトランジスタ４７２を保獲している。比較
器４６２の出力端子はまた、抵抗４７８　？通してＢ＋
に接続している。

同様にして、比較器３１０の出力端子ＦｉＰタイプＭＯ
８ＦＥＴ　４８０　　のゲートに接続しておジ、ま几抵
抗４８２を通してＢ＋に接続している。ＭＯＳＦＥＴ　
　のドレインはパイロット弁２２のソレノイドコイル４
８４に接続しており、ソースはＢ＋に接続している。ダ
イオード４８８は、トランジスタ４８０　のドレインの
電極と接地点の間でツェナーダイオード４９０　と逆極
性で接続して、トランジスタ４８０　がターンオフし定
場合のソレノイドコイル４８４　の誘導フライバンクη
為らトランジスタ４８０　全保農している。ＭＯＳＦＥ
Ｔ　４７２は第７図のインバータ増幅器３１８　に相当
し、ＭＯ８ＦＥＴ４８０　　はインバータ増＠器３２０
　に相当する。

この制御装置の動作は次の通りでるる。第１０ａ図に示
すように、タイマー４００が正のパルスを約６０ミリ秒
継続して発生すると次の約１ミリ秒は出力が０になる。

この正のパルスがトランジスタ４０６のベースに供給さ
れるとこれを導通させると共にトランジスタ４０８　を
非導通にする。トランジスタ４０８が非導通になると、
コンデンサー４１０はトランジスタ４１２　を介して定
電流源に工って充電される。タイマー４００によって発
生される各パルスの端でタイマーの出力が０になると、
トランジスター４０６はターンオフし、トランジスタ４
０８が導通してコンデンサー４１０は、分圧器４１８の
ワイパ接点と演算増幅器４１６の正の値の入力ラインの
間の電位によって決する電圧になるまで放電する。演算
増幅器４１６は電圧ホロアーとして動作する工うに接続
されており、放電中のコンデンサー４１０の最小放電電
圧金決めている。演算増幅器４１６　と分圧器４１８　
と抵抗４１４及び４２０は第７図に示す死帯域作成器３
０２に相当する。

コンデンサー４１０は各連続した正のパルスがタイマー
４００から出−力されている間に定電流源に工って充電
され、第１０ｂ図に示すのこぎ９波３１６　を作成する
。トランジスタ４０６と　４０８は、第７図に示すクリ
ップ増幅器３１８に相当し、のこぎ９波の最小値を分圧
器４１８の電位の頭に制限する。タイマー４００　とト
ランジスタ４１２と演算増幅器４２４　を含む定電流源
とコンデンサ４１０は、第７図に示すのこぎり波発生器
３１２を構成する。コンデンサ４１０　を通して作成さ
れたのこぎ９波は、第７図に示ア増幅器３００を構成し
ている演算増幅器４３０と４３６　に裏って増幅される
。演算増幅器４４６は電圧ホａアーとじて機能し、演算
増幅器４３０及び４３４　に工って、抵抗４４８及び４
５０に工つて決められる電圧値付近の値になる工うに作
成され九増幅トルク信号にバイアスし次電圧を作成する
。抵抗４４８及び４５０の抵抗値が等しぐ、その結果演
算増幅器４４６の出力値がＶｃｃの１／２　の値に等し
いのが好ましい。演算増幅器４４６と抵抗４４８及び４
５Ｑ［第７図に示アオフセットバイアス発生器３０２を
構成している。演算増幅器４３４の出力信号は、第９図
に示すトルク検知器で発生し友トルり信号の振巾と極性
に工って電圧値−ＶＣ（ｊ　を中心として変化する正の
値を有する。

演算増幅器４３４　ｆｃよって増幅されたトルク信号は
、第７図に示す差動増幅器３０４及び３０６と同様に動
作する演算増幅器４３８及び４４２　に工つてさらに増
幅される。演算増幅器４３８は、その負の入力端子に加
わる抵抗４５４及び　４５６によって決められた電位を
越える値を持つバイアストルク信号に応じて、正の値の
差信号を作成する。抵抗４５４及び４５６の抵抗値が等
しく、その結果演算増幅器の負の入力端子のｌ；位が約
Ｖｃｃｖ　１１／２の値に等しいのが好ましい。

一方、演算増幅器４４２の負の入力端子に入力され几バ
イアストルク信号は、抵抗４６４及び４６６に工って決
められ友この増幅器の正の入力端子の電位よりバイアス
トルク信号の大きさが／ＪＳさいときには正の差信号を
作成する。抵抗４６４及び４６６の値は演算増幅器４４
２の電位が、周知の有効な値”７２　Ｖｃｃを作成する
ために増＠器４４２のフィードバック信号に２七η）け
合わせ次値でるる”／　４　Ｖｃ　ｃ　にすることが望
ましい。

演算増篇器４３８の出力は正の差信号であり、その振幅
にトルク検知器２６が正の極性のときに作成したトルク
信号の振幅に比例している。同様に、演算増幅器４４２
の出力に正の差信号であり、その振幅はトルク検知器２
６が負の極性のときに作成したトルク信号の振幅に比例
している。

前記の通り、演算増幅器４３８と４４２が作成する差信
号が比較器３０８及び３１０の負の入力端子に入力され
る間、コンデンサー４１０を通しで作成されるのｃｔ５
”９波が比較器３０８及び３１０の正の入力端子に入力
される。

比較器３０Ｂ及び３１０の正の入力端子に入力されるの
こぎり波の８４時値が、第１ｔＪｂ図に示す様に比較器
３０８及び３１°０の負の入力端子に入力されるトルク
信号より小さい値の場合は、比較器４６２及び４６８　
の出力に工って、第１０ｃ図に示す工うに、電界効果ト
ランジスタ４７２及び４８０のゲートの電位はそれぞれ
大地電位になる。この大地電位によって電界効果トラン
ジスタ４７２及び４８０は導通となり、前記のトランジ
スタに接続しているパイロット弁を動作させる第１０ｄ
図に示される様なパルス列信号′を作成する。のこぎ９
波の瞬時値が比較器３０８及び３１０それぞれの負の入
力端子に入力される差信号の値を超えると、前記の比較
器は電界効果トランジスタ４７２及び４８０それぞれの
ゲートにＢ＋の電位を加えるので前記のトランジスタは
非導通となり、前記のトランジスタに接続し九ソレノイ
１゛全動作させない。

前記の１うに、のこぎり波はトランジスタ４０Ｂに裏っ
てクリップされ、のこぎり波の最小値は第１０ｂ図に示
す様に既定の正の電位となる。そのｙｔｉに、差信号の
電位が前記の改元の正の電位より大きい場合には電界効
果トランジスタ４７２又は４８Ｑは導通となる。ま之、
差信号の電位が前記の既定の正の電位より小さい場合に
は、のこぎ！７波はいつも差信号の値より大きい値でお
る。前記の差信号が入力されると、比較器３０８．１３
１０は直列形式の正の信号を作成するので、電界効果ト
ランジスタ４γ２　と　４８０は非導通のままであ゛る
。この状態はトルク値が零付近で死帯域をつくり、この
帯域では比例弁２０及び２１が、３１作しない几めに空
気圧シリンダ１０の両端力・ら排気される。死帯域の幅
は分圧器４１８　を用いて運転手によって調節されるが
、この分圧器４１８はコ／デンサ４１０が放電もしくは
クリップされる電圧値を制御するものでるる。

本発明の以上に述べた説明から、技術を熟知した者なら
本発明の主旨を離れることなく、図面に示す電気空気圧
比例弁や本明細書の説明を修正し之夕他の変更をしたり
できることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電気空気圧操縦装置の一部切断斜視図、第２
図は、静的状態での電気空気圧比例弁の横断面図、第３
図は、輪投のガイド突起の構成を示す友めのガイド突起
の横断面図、＄４図は、開放状態の電気比例弁の横断面
図、第５図は、初期状態の電気比例弁の横断面図、第６
因は、電気空気圧操縦装置のブロック線図、第７図は、
電子制御装置のブロック線図、第８図は、電子制御装置
の回路線図、第９図は、トルク信号とオフセツート信号
の関係を示すグラフ、第１０ａ図から第１Ｏｄ図は、電
子制御装置回路内の様々な箇所で作成される波形を示す
グラフ。 １・・・・ハンドル、９−・・・Ｎ輪、１０・９０．空
気圧シリンダー、１８−−−−ピストン、２０．２２・
・・・電気空気圧比例弁、２４・−・・電子制御装置、
２６・・・・トルク検知器、３６・嗜＠晦上部チェンバ
ー、３８・・・・下部チェ／バー、４Ｑ＊ａ＊ｅ出口、
４４　＊　＊　ｅ　＊中央窓、４６・・・・輪投、４８
・・・・ピストン、５０・・拳・排気シリンダー、６６
　、６８　、２６６．２６８　・・・・高速電気駆動パ
イロット弁、１００φ・・・エンジン、１０４　・・Φ
・空気圧アキエムレータ、３０２　・Φ鳴・　オフセッ
トバイアス作成器、３０７　・・・・基準信号発生器、
３１１８、３１０−・・・比較器、３１２・・・・のこ
ぎ９波発生器、３１４・・争・死帯域発生器、４００・
・・・タイマー、４１０　・・１１−　コンデンサ、４
７２．４８０　　・・畳ｅ電界効果トランジスタ、４３
４．４３８，４４２　　争・・曇演葺増幅器。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気駆動比例弁であつて、この弁は、閉鎖ハウジ
   ング（３０、３２）と区切られた内部チェンバー（３６
   、３８）とを備え、前記のハウジングは圧縮された流体
   を取入れるための入口（４２）と出口（４０）と排出口
   （５６）とを持ち；またこの弁は、内部チェンバー（３
   ６、３８）の中で初期位置に待機して片側から加えられ
   る圧力によつて移動するピストンを持ち、前記のピスト
   ンが前記の出口（４０）と前記の排出口（５６）とをつ
   なげるために前記の初期位置にある時には弁が開き、前
   記のピストンが前記の初期位置から移動すると弁が閉じ
   る第一弁装置（４６、５０）を持ち；前記のピストン（
   ４８）が前記の初期位置にある時には弁が閉じ、前記の
   ピストン（４８）が前記の出口（４０）と前記の入口（
   ４２）をつなげるために前記の初期位置から移動すると
   弁が開く第二弁装置（３４、５０）を持ち、前記の開状
   態の時に前記の第二弁は前記のピストン（４８）の位置
   のバランスをとるために前記のピストン（４８）の１つ
   の側の反対側に流体圧力を供給するので、出口（４０）
   での流体圧力はピストンの前記の１つの側に加わつた流
   体圧力に比例していることを特徴とし；また、前記のピ
   ストン（４８）の前記の１つの側に前記の流体圧力を加
   えるための電気信号によつて作動する電気駆動パイロッ
   ト弁を持ち、前記の圧力は前記の電気信号の少なくとも
   １つの要素に比例する値を持つことを特徴とする電気駆
   動比例弁。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載の比例弁であつて、
   前記のハウジング（３０、３２）は、前記のチェンバー
   （３６、３８）を上部チェンバー（３６）と下部チェン
   バー（３８）に分割するための中間環状ウェブ（３４）
   を持ち；前記の入口（４２）と排出口（５６）は前記の
   上部チェンバー（３６）に配置され、前記のピストン（
   ４８）は前記の上部チェンバー（３６）内を移動するこ
   とを特徴とする比例弁。
3. （３）特許請求の範囲第２項に記載の比例弁であつて、
   前記の環状ウェブ（３４）は中央窓（４４）を持ち、前
   記の排出口（５６）は前記の中央窓（４４）と同心であ
   り、前記の第一及び第二弁装置（４６、５０、３４、５
   ０）は、前記の排出口（５６）を通つて移動し、前記の
   中間ウェブ（４４）に隣接した環状フランジ（５４、６
   ０）と、前記の排出口（５６）から前記の環状フランジ
   （５４）まで通り抜けて前記の中央窓（４４）より大き
   な内径を持つ主軸ボア（５２）と；前記の排出シリンダ
   ー（５０）を前記の環状ウェブ（４４）の方へ移動させ
   て前記の環状フランジ（５４）で前記の中央窓をふさぐ
   ための第一弾性装置（５８）と；前記の排出シリンダー
   （５０）と同心の前記のピストン（４８）に接続し、前
   記の主軸ボア（５２）の内径より大きい内径を持ち、前
   記の主軸ボアをふさぐように動作し、前記のピストン（
   ４８）が前記の初期位置から動いた際に前記の環状フラ
   ンジ（５４）を前記の環状ウェブ（３４）から引離す様
   に移動させる軸栓（４６）とを持つことを特徴とする比
   例弁。
4. （４）特許請求の範囲第３項に記載の比例弁であつて、
   前記の軸栓が、軸栓（４６）が排出シリンダーの主軸ボ
   ア（５２）と一直線になつていることを保つために前記
   の主軸ボア（５２）の中に差し込まれている被包ガイド
   突起（４７）を持つことを特徴とする比例弁。
5. （５）特許請求の範囲第１項に記載の比例弁であつて、
   電気信号が、既定周波数で直列形式で作成されるパルス
   から成るパルス列信号であり、各パルスの間の幅は出口
   の望ましい圧力を意味しており、前記のパイロット弁装
   置（６６、６８）は、前記のパルス列信号のパルス幅に
   比例する量の空気をピストン（４８）の前記の１つの側
   の前記の上部チェンバー（３６）へ供給するために前記
   のパルス列信号に反応する第一ソレノイド弁（６６）と
   ；空気を、ピストンの前記の１つの側の前記の上部チェ
   ンバー（３６）から大気中へ排出するために前記のパル
   ス列信号に反応する第二ソレノイド弁（６８）とから成
   り、前記の第一及び第二ソレノイド弁（６６、６８）は
   補足的に動作しており、すなわち第一ソレノイド弁（６
   ６）が前記の上部チェンバー（３６）に空気を供給して
   いる時には前記の第二ソレノイド弁（６８）は閉じてお
   り、前記の第一ソレノイド弁（６６）が閉じている時に
   は前記の第二ソレノイド弁が開いてピストン（４８）の
   前記の１つの側の前記の上部チエンバ（３６）から空気
   を排出していることを特徴とする比例弁。
6. （６）特許請求の範囲第５項に記載の比例弁であつて、
   前記の第一ソレノイド弁（６６）は通常閉状態の弁であ
   り、前記の第二ソレノイド弁（６８）は通常開状態の弁
   であることを特徴とする比例弁。
7. （７）特許請求の範囲第５項に記載の比例弁であつて、
   前記の第一及び第二ソレノイド弁（６６、６８）が通常
   閉状態の弁であり、前記の第二ソレノイド弁の方が前記
   のパルス列信号によつて論理的に優先に作動することを
   特徴とする比例弁。