JPH0818566B2 - 動力操舵装置用流体制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は過剰流体をポンプから液溜に導入するバイパ
ス弁組立体を有する動力操舵装置用流体制御装置に関す
る。

従来の技術 既知の動力操舵装置はポンプと、車両の操舵輪の回転
によって作動する操舵制御弁と、制御弁の作動に応答し
て車輪の動きを補助する動力操舵モータとを含む。ポン
プは機関によって駆動され、機関の作動速度に応じて変
化する流量の流体を生ずる。機関の高速運転中はポンプ
出力は機関低速時よりは著しく大きい。このためバイパ
ス弁が過剰流体をポンプから液溜に導入する。

米国特許第4691797号に記載された動力操舵装置は、
動力操舵ポンプからの圧力流体は流量制御オリフィスを
経て動力操舵制御弁に流れる。流量制御オリフィスは流
体流量に比例した圧力低下を生ずる。流量制御弁は圧力
低下に応答して流量をバイパスする。

発明が解決しようとする課題 米国特許第4691797号に記載された動力操舵装置で
は、バイパス流制御弁の制御は、ｉ）流量制御オリフィ
スを通る流体流量に応答し、ii）ポンプ出力から可変オ
リフィスを経た少量のパイロット流体によって生ずる圧
力低下に応答する。可変オリフィスはパイロット流体流
導管内に介挿したソレノイド作動弁とする。ソレノイド
作動弁は車両速度に応答して制御され、車両速度が増加
して操舵が生ずる時に動力操舵モータに対する流体流を
減少する。ソレノイド弁は動力操舵モータの流体要求量
ではなく車両速度の関数として作動するため、動力操舵
モータに対する流体流は車両の低速走行間で非操舵状態
の時に減少しない。これは動力操舵ポンプに車両速度で
非操舵状態の時に、不必要に大量の出力を必要とする。

上述の米国特許に開示された動力操舵装置用のソレノ
イド作動弁は欠点がある。この理由はソレノイド作動弁
が少なくともある作動条件下では機械的又は流体圧力作
動弁に比較して耐久性が小さい。更に、機械的又は流体
圧力作動弁はソレノイド作動弁に比較して、構造簡単で
製造容易であり動力操舵装置に組立容易である。

課題を解決するための手段 本発明による流体制御装置は、ポンプと、流体をポン
プから操舵制御弁に導入する主導管手段と、該主導管手
段に設けられた流量制御オリフィス手段と、主導管手段
の流量制御オリフィス手段より上流側の部分から流体を
バイパスさせるバイパス弁組立体とを有し、このバイパ
ス弁組立体を制御するため、前述の上流側の部分の流体
の圧力をバイパス弁組立体が開く方向に作用するように
該バイパス弁組立体に伝達する圧力導管と、流体制御オ
リフィス手段において降下した圧力をバイパス弁組立体
が閉じる方向に作用するように該バイパス弁組立体に伝
達する制御圧力導管とを備えたバイパス弁制御手段が設
けられている。

上述の課題を解決するため、本発明においては、通常
は閉じており、前述の上流側の部分における流体の圧力
を受けて開き、その開度に応じて変化する圧力の流体を
流出させる出口を備えたパイロット弁手段が設けられ、
該パイロット弁手段の出口における圧力がバイパス弁組
立体が閉じる方向に作用するようにパイロット導管によ
ってバイパス弁組立体に伝達されるようになっている。

実 施 例 本発明を例示とした実施例並びに図面について説明す
る。

第１図に示す車両動力操舵装置10は動力操舵機構12を
含み、図示しない車両操舵輪の回転に応答して操向可能
車輪14,16を旋回させる。導力操舵機構12は中央開口動
力操舵制御弁18を含み、弁18は操舵輪の回転に応答して
加圧流体を動力操舵モータ20に供給する。動力操舵モー
タ20は既知の操舵リンク装置22によって操向可能車輪1
4,16に連結される。動力操舵機構12の構造は、米国特許
第3606819号に記載される。所要に応じて他の既知の動
力操舵機構を使用できる。

動力操舵ポンプ又は単にポンプが車両の機関によって
駆動され、加圧流体を動力操舵機構12に供給する。ポン
プ26は流体をタンク、即ち、液溜28から吸込む。次い
で、このポンプ26は流体を主導管手段に吐出し、この主
導管手段はポンプを動力操舵制御弁18に流体連通させる
主導管30からなっていて流体をポンプから動力操舵制御
弁18に供給するためのものである。

バイパス弁組立体34はポンプ26からの過剰流体を液溜
28に戻す。ポンプ26からの流体は操舵しない状態では、
中央開口動力操舵制御弁18とバイパス弁組立体34とを経
て液溜28に導入される。機関作動速度が高くなれば、ポ
ンプ26の出力は大きくなり、バイパス弁組立体34を通っ
て液溜28に導入される流体は増加する。操舵作動中はバ
イパス弁組立体34を経て液溜28に導入される流体量は動
力操舵機構12の流体要求量に応じて減少する。

流量制御オリフィス38又は単にオリフィスが主導管30
に配置されている。この流量制御オリフィス38は主導管
30の第１セクション40によって動力操舵ポンプ26に連結
し、主導管30の第２のセクション42を経て動力操舵制御
弁18に連結する。流量制御オリフィス38は各種の構造が
可能であるが、本発明の好適な例ではオリフィス38は米
国特許第3384020号に記載されたベンチュリとする。

流量制御オリフィス38のスロートに二次オリフィス47
を介して制御圧力導管46を連結する。導管46は流量制御
オリフィス38を通る流量の関数として変化する流体圧制
御信号を伝達する。制御圧力導管46はバイパス弁組立体
34の圧力室48に流体連通する。室48内の流体圧力はバイ
パス弁部材50を図示の閉位置に向けて押圧する。バイパ
ス用押圧ばね52を室48内に組込んで流体圧力と共にバイ
パス弁部材50を閉位置に向けて押圧する。

バイパス弁組立体34を開位置に向けて押圧する流体圧
力が主導管30の第１のセクション40から圧力導管56を経
て供給される。主導管30の第１のセクションは流量制御
オリフィス38の上流であるため導管56内に流体圧力は、
流量制御オリフィスから導管46を経て供給される流体圧
力制御信号の圧力よりも大きい。導管56,46間の圧力差
が十分に大きい時には押圧ばね52の力に抗してバイパス
弁部材50は開位置に動く。このような制御圧力導管46、
ばね52、導管56を主に含む手段を制御手段と称する。

動力操舵ポンプ26の出力が動力操舵機構12の流体要求
量を超えた時、例えば非操舵条件の時は、主導管30の第
１のセクション40内の流体圧力は主導管30の第２のセク
ション42内の流体圧力よりも著しく大きい。この圧力差
が押圧ばね52の力を超えた時はバイパス弁部材50を第１
図に示す閉位置から開位置に動かし、流体をバイパスし
て液溜28に導入する。バイパス弁部材50の閉位置から開
位置への動きの程度は導管56内の流体圧力が導管46内の
流体圧力を超えた値に相当する。かくして、非操舵状態
において、バイパス弁部材50は開位置に動き、導管46,5
6の圧力差の関数とした流量で流体をバイパスさせる。

操舵輪（ハンドル）を回転して中央開口動力操舵制御
弁18を作動させた時、動力操舵制御弁18は液溜28に対す
る流体流を絞り、流体流を動力操舵モータ20に向ける。
操向可能車輪14,16を旋回させるための動力操舵モータ2
0に生ずる抵抗によって、主導管30の第２のセクション4
2内の流体圧力は増加する。このため、バイパス弁部材5
0は閉位置に動く。

本発明の特徴によって、圧力応答のパイロット弁組立
体即ち、パイロット弁手段60が設けられ、主導管30の第
１セクション40内の流体圧力が所定の圧力を超えた時に
バイパス弁組立体34を閉位置に押圧する力を増加する。
パイロット弁手段60の作動はパイロット導管64を経てパ
イロット圧力信号を発生する。パイロット流体圧力信号
は導管46を経て供給される流量制御信号を修正し、室48
内の流体圧力を増加し、バイパス弁組立体34を閉位置に
押圧する。バイパス弁組立体34を閉位置に押圧する力を
増加するため、バイパス弁部材50は操舵操作間の流体バ
イパスを減少させ又は停止させる。

このパイロット弁手段60は主導管30の第１のセクショ
ン40内の流体圧力が所定値を超えた時には、常に、閉位
置から開位置に動くが、パイロット弁手段60の動く程度
は主導管30の第１のセクション40内の流体圧力に応じて
変化する。即ち、主導管30の第１のセクション40内の流
体圧力が大きければパイロット弁手段60の開く程度は大
きく、パイロット導管64を経てバイパス弁組立体34の圧
力室48に伝達される流体圧力も大きい。バイパス弁組立
体34の室48に伝達される流体圧力が増加すれば、バイパ
ス弁部材50は全閉位置に向けて動く。パイロット弁手段
60を通る流量は極めて小さい。このため、パイロット弁
手段60は急速に作動する。

主導管30の第１のセクション40内の流体圧力は操向可
能車輪14,16の旋回に対する抵抗の関数として増加する
ため、パイロット弁手段60は、動力操舵制御弁18の作動
に際して動力操舵モータ22の作動に対する抵抗の直接関
数としてバイパス弁組立体34を閉位置に押圧して流体圧
力を増加する。操向可能車輪14,16を旋回させるために
比較的大きな抵抗がある場合、例えば車両の低速での駐
車の場合には、パイロット弁手段60が全開位置に作動す
る。この時は比較的大きな流体圧力信号がバイパス弁組
立体34の圧力室48に導入され、押圧ばね52を補助してバ
イパス弁部材50を全閉位置に動かす。かくして、動力操
舵モータ20の作動に比較的大きな抵抗がある場合は、常
に、バイパス弁組立体34は全閉位置に動き、ポンプ26の
大量の出力が利用でき、操舵操作を行う。パイロット弁
手段60が開けば、限定された流量が導管46から二次オリ
フィス47を経て導管42に流れる。

第１図の実施例によるパイロット弁手段60は軸線方向
にテーパを有するピン状のパイロット弁部材70を含む。
このパイロット弁部材は円筒形の本体部72と円錐形のノ
ーズ端部74とを含む。パイロット弁部材70の端部は円筒
形ばね室78内のピストン76に連結されている。このピス
トン76は第１図の左方に、ばね室78内のばね80によって
押圧される。ばね室78は導管82によって液溜28に連通
し、室78内への漏洩は液溜28に入る。

パイロット部材70の円錐形のノーズ端部74に対する流
体圧力が所定圧力よりも小さい時は、このパイロット弁
部材70は第１図に示す全閉位置にある。この時は円筒形
の本体部72は、主導管30の第１のセクション40に連結し
たパイロット導管86と、バイパス弁組立体34に連結した
パイロット導管64との間の連通を遮断する。

導管40内の流体圧力が操舵操作に応答して増加した時
は、パイロット弁部材70のノーズ端部74に作用する流体
圧力は増大し、パイロット弁部材を図示の閉位置から開
位置に動かす。主導管の第１のセクション40内の流体圧
力の所定値を超えた値がパイロット弁部材70を押圧ばね
80の力に抗して第１図の右に動かす値を定める。かくし
て、主導管30の第１のセクション40内の流体圧力が所定
圧力を比較的小さい値だけ超えた時は、パイロット弁部
材は第１図の閉位置から開位置に向けて比較的小さな値
だけ動く。パイロット弁部材70のノーズ端部74の周囲に
極めて小さな開口が形成されてパイロット導管86,64を
相互に連通させる。

主導管30の第１のセクション40内の流体圧力が更に増
大した時は、パイロット弁部材70は図示の閉位置から全
開位置に向けて更に動く。このため、導管86,64間に流
体連通は更に増加し、室48に伝達される流体圧力は増加
してバイパス弁組立体34を閉位置に向けて押圧する。か
くして、圧力応答のパイロット弁手段60は閉位置から各
種の閉位置に作動してバイパス弁組立体34を主導管30の
第１のセクション40内の流体圧力の関数として閉位置に
向けて押圧し、このセクション40内の流体圧力はまた操
舵操作間の操向可能車輪14,16の旋回に対する抵抗の関
数である。

車両が比較的低速で直線前進する時は、ポンプ26から
の流体出力の一部は中央開口操舵制御弁18を経て液溜28
に伝達される。ポンプ26の出力の残部は開放したバイパ
ス弁手段34を経て液溜28に伝達される。この時に、流量
制御オリフィス38の出入口間の圧力低下はバイパス弁組
立体34を部分開状態に保つに充分である。しかし、導管
40内の流体圧力は比較的低く、パイロット弁手段60は第
１図に示す閉位置にある。

ポンプ26からの出力流の増加は流量制御オリフィス38
の出入口間の圧力低下を即時に増加させる。これはバイ
パス弁手段34を全開位置に向けて作動させ、流体の液溜
28に向けてのバイパス流量を増加させる。この時は動力
操舵ポンプ26を駆動する所要動力は比較的少ない。

高速走行間に操向可能車輪14,16を旋回させる時は、
動力操舵モータ20の作動低抗は主導管30の第1,第２のセ
クション40,42内の流体圧力を増加させる。これはバイ
パス弁組立体34を閉位置に向けて動かす。更に、主導管
30の第１のセクション40内の流体圧力の増加が充分に大
きい時は、パイロット弁手段60を開く。この時は、パイ
ロット弁手段60からの流体圧力はバイパス弁組立体34の
圧力室48に伝達されてバイパス弁部材50を閉位置に押圧
する。これは動力操舵モータへの流量を増加する。バイ
パス弁部材50が閉位置に向けて動く程度は主導管30の第
１のセクション40内の圧力増加によって定まる。ある例
では、操向可能車輪14,16の高速旋回間に動力操舵モー
タに作用する増加負荷によって主導管30の第１のセクシ
ョン40内の流体圧力は約150psi（10.5atm）に増加す
る。この流体圧力はパイロット弁手段60を閉位置から動
かすに充分である。

車両の比較的低速での操向可能車輪14,16の旋回、例
えば駐車間には、操向可能車輪の旋回には比較的大きな
抵抗を生ずる。この場合は、主導管30の第1,第２のセク
ション40,42内の流体圧力は著しく増加する。主導管30
の第１のセクション40内の流体圧力の増加はパイロット
弁手段60を作動させて全開状態とする。これによってバ
イパス弁組立体34は急速に全閉位置に動く。このためポ
ンプ26の出力の大部分は駐車間の比較的大きな抵抗に抗
して操向可能車輪14,16を旋回するために利用される。

比較的低速での車両の駐車間に、主導管30の第１のセ
クション内の流体圧力は、操向可能車輪14,16の受ける
負荷に応じて約1000psi（70atm）に増加する。この流体
圧力はパイロット弁手段60を開位置に保つに充分であ
る。上述の特定操舵条件における特定圧力は例示であっ
て本発明は何等限定するものでないことを留意された
い。

第１図に示す動力操舵装置10の作動中、パイロット導
管64、制御圧力導管46内に過大流体圧力が生ずるのを防
ぐための排出を行うのが望ましい場合がある。第２図に
示す本発明の実施例では、これを、圧力リリーフ弁組立
体90によって行う。第２図の実施例は第１図とほぼ同様
のため同じ符号に添字ａを附して示す。

この圧力リリーフ弁組立体90は導管64aと液溜28aとの
間に介挿する。圧力リリーフ組立体90はリリーフ弁部材
92を含み、ばね94によって閉位置に押圧される。リリー
フ弁部材92はパイロット導管64a、制御圧力導管46aから
の導管94の流体圧力によって開位置に向けて押圧され
る。パイロット導管64a又は制御圧力導管46aの流体圧力
が所定の流体圧力を超えれば、リリーフ弁部材92は開位
置に動き、導管46a,64aを液溜に排出する。

圧力リリーフ弁組立体90が作動すれば、パイロット弁
手段60aは少なくとも部分的に開く。この時は、パイロ
ット弁手段60aの出入口間の圧力低下は流量制御オリフ
ィス38a、二次オリフィス47aの出入口間の圧力低下とほ
ぼ同様である。それ故、導管46a,64a間に圧力均衡状態
が存在する。

第２図に示す本発明の実施例では、圧力リリーフ弁組
立体90とパイロット弁手段60aとは別個とする。組立の
容易と小型化のために、リリーフ弁組立体90とパイロッ
ト弁手段60aとを第３図に示す通り一体構造とする。第
３図の実施例は第1,2図の実施例とほぼ同様であるた
め、同じ符号に添字ｂを附して同様の部分又は部品を示
し、混同を避ける。

応力応答のパイロット弁手段60bはテーパピン形のパ
イロット弁部材70bを含み、押圧ばね102によって第３図
に示す閉位置に押圧される。押圧ばね102は同様にリリ
ーフ弁組立体90bのリリーフ弁部材92bを閉位置に押圧す
る。かくして、１個のばねによってパイロット弁手段60
bとリリーフ弁組立体90bを閉位置に押圧する。

パイロット弁部材70bの円錐状の端部70bは導管46bの
流体圧力に露出するリリーフ弁部材92bの端部よりも大
きな断面積とする。かくしてパイロット弁手段60bのパ
イロット弁部材70bはリリーフ弁部材92bが第３図に示す
閉位置から動く前に全開位置に動く。しかし、パイロッ
ト弁手段60bが全開状態となり、導管46b,66b内の流体圧
力が所定の流体圧力を超えた時は、パイロット弁部材92
bは押圧ばね102に抗して閉位置から動き、流体を導管46
b,64b、導管104を経て液溜28bに排出する。

第３図に示す組合せたパイロット弁手段60bをリリー
フ弁組立体90bの実施例を第4,5図に示す。第4,5図の実
施例は第１〜３図の実施例とほぼ同様であるため、同じ
符号に添字ｃを附して同様の部分又は部品を示し、混同
を避ける。

第４図に示す通り、応力応答のパイロット弁手段60c
と圧力リリーフ弁組立体92cとを組合せて１個の弁組立
体110とする。パイロット弁手段60cと圧力リリーフ弁組
立体90cとは共通ハウジング112内に収容し、ハウジング
112を第５図に示すポンプ26cのハウジング114に収容す
る。ポンプ26cは第３図の動力操舵機構12bと同様の動力
操舵機構に第３図の主導管30bと同様の図示しない主導
管によって流体連通させる。

第４図に示す応力応答のパイロット弁手段60cは円筒
形の入口凹部120を含み、流量制御オリフィスの上流位
置で主導管に流体連通させ、第３図のパイロット弁手段
60bと同様とする。第４図のパイロット弁手段60cは軸線
方向に可動の円筒形の弁部材124を含み、この弁部材124
の凹部126は入口凹部120に開口する。複数の円周方向に
離間して軸線方向にオフセットした開口130をパイロッ
ト弁部材124に形成する。パイロット弁部材124は押圧ば
ね102cによって第４図に示す閉位置に向けて押圧され
る。

パイロット弁部材124が第４図の閉位置にある時に、
開口130は環状弁座134によって遮断され又は入口室120
のみに露出する。主導管の第１のセクションから入口室
120に導入される流体圧力が操舵作動の開始によって上
昇した時は、流体圧力はパイロット弁部材124を第４図
の右に押圧ばね102cに抗して動かす。このため、パイロ
ット弁部材124の開口130は室138に露出する。室138は第
３図のパイロット導管64bに相当するパイロット導管に
複数の通路142によって流体連通し、通路142は弁ハウジ
ングを囲んで延長する環状室144に連結し、パイロット
導管64bに相当するパイロット導管に連結される。

リリーフ弁組立体90cは入口150を含み、第３図の導管
96bに相当する流体圧力導管に流体連通する。リリーフ
弁組立体90cに作用する流体圧力が所定の最大値を超え
た時は、リリーフ弁部材92cは押圧ばね102cに抗して第
４図の左に動き、入口150をばね室154に連結する。複数
の通路156がばね室154を環状室158に連結し、室158は液
溜に連結される。第５図に示す本発明の実施例では、環
状室158は液溜に連結すると共にポンプのハウジング114
内に通路162を経てポンプ26cの入口に連結する。

図示の例では、流量制御オリフィス38,38a又は38bか
らの流体圧力、及びパイロット弁組立体60,60a又は60b
からの流体圧力は共にバイパス弁組立体34,34a又は34b
の圧力室48,48a又は48bに導入される。それ故、パイロ
ット弁手段からの制御流体圧力信号は流量制御オリフィ
スからの制御流体圧力信号に組合される。しかし、流量
制御オリフィス38,38a,38bからの導管46,46a,46bを一方
の圧力室に連結し、パイロット弁手段60,60a又は60bか
らの導管64,64a,64bを第２の圧力室に連結することもで
きる。

上述によって明らかにされた通り、本発明は新しい動
力操舵装置を提供した。本発明は各種の変形が可能であ
り、実施例は例示であって発明を限定しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による動力操舵装置の線図であり動力操
舵モータの負荷が増大した時にバイパス弁組立体を閉方
向に押圧する圧力応答のパイロット弁手段を含み、第２
図は第１図の動力操舵装置とほぼ同様であるが圧力リリ
ーフ弁組立体を含む動力操舵装置の線図、第３図は第２
図の実施例とほぼ同様であるが組合せ圧力リリーフとパ
イロット弁手段を含む線図、第４図は第３図の組合せ圧
力リリーフとパイロット弁手段の実施例の断面図、第５
図は第４図の組合せ圧力リリーフとパイロット弁手段を
動力操舵ポンプのハウジングに取り付けた断面図であ
る。 10……車両動力操舵装置、12……動力操舵機構 14,16……操向可能車輪、18……動力操舵制御弁 20……動力操舵モータ、22……操向リンク装置 26……動力操舵ポンプ、28……液溜 30……主導管手段、34……バイパス弁組立体 38……流量制御オリフィス手段、47……二次オリフィス 48……圧力室、50……バイパス弁部材 52……押圧ばね、60……パイロット弁手段 70……パイロット弁部材、76……ピストン 78……ばね室、80……ばね 90……圧力リリーフ弁組立体、92……リリーフ弁部材 94,104……ばね 110……圧力応答パイロット弁と圧力リリーフ弁の組合
せ弁組立体 112,114……ハウジング、124……パイロット弁部材 130……開口、142,156……通路 144,158……環状室、154……ばね室

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操舵制御弁（18）の作動に応答して操向可
   能車輪（14、16）を旋回させる動力操舵モータ（20）を
   有する動力操舵装置（10）のための流体制御装置であっ
   て、 ポンプ（26）と、 流体を前記ポンプから前記操舵制御弁に導入する主導管
   手段（30）と、 該主導管手段に設けられた流量制御オリフィス手段（3
   8）と、 前記主導管手段の前記流量制御オリフィス手段より上流
   側の部分（40）から流体をバイパスさせるバイパス弁組
   立体（34）と、 前記上流側の部分（40）の流体の圧力を前記バイパス弁
   組立体が開く方向に作用するように該バイパス弁組立体
   に伝達する圧力導管（56）と、前記流体制御オリフィス
   手段において降下した圧力を前記バイパス弁組立体が閉
   じる方向に作用するように該バイパス弁組立体に伝達す
   る制御圧力導管（46）とを備えたバイパス弁制御手段
   と、 通常は閉じており、前記上流側の部分（40）における流
   体の圧力を受けて開き、その開度に応じて変化する圧力
   の流体を流出させる出口を備えたパイロット弁手段（6
   0）と、 該パイロット弁手段の前記出口における圧力を前記バイ
   パス弁組立体が閉じる方向に作用するように該バイパス
   弁組立体に伝達するパイロット導管（64）と、 を備えている流体制御装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の流体制御装置において、
   前記パイロット導管（64）は前記制御圧力導管（46）に
   接続されている、流体制御装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の流体制御装置において、
   前記パイロット弁手段（60）は、前記上流側の部分（4
   0）の流体に露出する表面を有したパイロット弁部材（7
   2、72b）と、該パイロット弁部材を前記上流側の部分の
   流体圧力に抗して押圧するばね（80、102）とを有して
   いる、流体制御装置。
4. 【請求項４】請求項３の流体制御装置において、バイパ
   ス弁組立体（50）を閉じる方向に押圧する流体圧力が所
   定の値を超えた時に該バイパス弁組立体を閉じる方向に
   押圧する流体圧力を逃がす圧力リリーフ弁手段（90b）
   がさらに設けられ、該圧力リリーフ弁手段は前記ばね
   （102）によって閉位置に押圧されているリリーフ弁部
   材（92b）をそなえている、流体制御装置。