(57)【要約】【課題】油圧制御システムにおいて、圧力スパイクを抑制する。【解決手段】油圧制御システムは、圧力応答手段１５を有する流体源１１及びアクチュエータを含む。メイン制御バルブ２１は、第１及び第２導管４１、４３によってアクチュエータポートに接続するポート２７、２９並びに負荷圧力４５を発生する手段を有する。圧力スパイク抑制バルブ５１は、第１及び第２導管４１、４３を横切って接続するポートを有し、これらのポート間の接続を阻止する第１位置と許容する第２位置との間を移動可能なスプール６５を含む。圧力スパイク抑制バルブ５１は、スプール６５を第１位置へ向かって付勢するばね６９を含むばね室６７と、負荷圧力をばね室６７に接続してスプール６５を第１位置へ向かって付勢する負荷信号通路８３と、流体源１１に接続する圧力室８１とを形成し、圧力室８１の流体圧力がスプール６５を第２位置へ向かって付勢する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の供給を変化させるための負荷圧力応答手段（１５）を有する加圧流体源（１１）と、
一対のアクチュエータポートを形成する流体圧作動アクチュエータ（３７、３９）と、
前記加圧流体源（１１）に流体接続する入口（２３）並びに第１導管（４１）及び第２導管（４３）によって前記アクチュエータポートに流体接続する一対の制御ポート（２７、２９）を有するメイン制御バルブ（２１）であって、ニュートラル状態にあるとき閉じて当該メイン制御バルブを通る流体の流れを阻止するメイン可変流量制御オリフィス（４６）を形成し、また、前記アクチュエータ（３７、３９）の油圧負荷を表す負荷圧力（４５）を発生する手段を含むメイン制御バルブ（２１）と、
前記第１導管（４１）及び前記第２導管（４３）にそれぞれ接続する第１ポート（５３）及び第２ポート（５５）を有し、該第１、記第２ポート間（５３、５５）の流体接続を阻止する第１位置と前記第１、第２ポート間（５３，５５）の流体接続を許容する第２位置との間を移動可能なバルブ部材（６５）を含む圧力スパイク抑制バルブ（５１）とを含み、
（ａ）前記圧力スパイク抑制バルブ（５１）は、前記バルブ部材（６５）を前記第１位置へ向かって付勢する圧縮ばね（６９）を含むばね室を形成し、
（ｂ）前記圧力スパイク抑制バルブ（５１）は、前記負荷圧力（４５）を負荷信号室（６７）に接続して前記バルブ部材（６５）を前記第１位置へ向かって付勢する負荷信号通路（８３）を形成し、
（ｃ）前記圧力スパイク抑制バルブ（５１）は、前記加圧流体源（１１）に流体接続する圧力室（８１）を形成し、該圧力室（８１）内の流体圧力が前記バルブ部材（６５）を前記第２位置へ向かって付勢することを特徴とする油圧制御システム。
【請求項２】
前記流体圧作動アクチュエータは、ステアリングシリンダ（３７）を含み、前記メイン制御バルブは、前記ニュートラル位置を有し、第１及び第２方向の手動入力に応答して加圧流体を前記第１導管（４１）及び前記第２導管（４３）にそれぞれ接続するステアリング制御ユニット（２１）を含むことを特徴とする請求項１に記載の油圧制御システム。
【請求項３】
前記加圧流体源は、ポンプ（１１）、並びに、該ポンプ（１１）に流体接続する入口及び前記メイン制御バルブ（２１）に流体接続する制御流体出口ポート（ＣＦ）を有する負荷検知プライオリティ制御バルブ（１５）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の油圧制御システム。
【請求項４】
前記圧力スパイク抑制バルブ（５１）は、他の構造物のねじ部にねじ係合するメインボディ（６１）を備え、これにより、カートリッジバルブを構成していることを特徴とする請求項１に記載の油圧制御システム。
【請求項５】
前記圧力スパイク抑制バルブ（５１）は、略円筒状のスリーブバルブ（６３）を備え、前記可動バルブ部材（６５）は、前記スリーブバルブ（６３）の中で前記第１位置と前記第２位置との間を移動可能なスプールバルブ（６５）を備えていることを特徴とする請求項４に記載の油圧制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧制御システムに関し、より具体的には、「負荷検知」タイプの制御システムに関し、すなわち、回路上の油圧負荷を表す負荷信号を発生して、その信号を制御又は少なくとも回路に対する加圧流体源の流体供給レートの変化に利用する油圧制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、自動車上の油圧システムであろうと、固定された（すなわち産業用）油圧システムであろうと、多数の異なる応用例の油圧制御回路に利用することができるが、本発明は、自動車用静油圧パワーステアリングに関して使用するときに特に有利であり、これに関連して説明する。更に、本発明は、ステアリングアクチュエータの負荷が相当に大きい、又は、車両のステアリング「慣性」が非常に大きい連節車両等の車両を操舵するための静油圧パワーステアリングシステムの一部として使用されるときに特に有益である。
【０００３】
本発明を利用することができるタイプの静油圧パワーステアリングシステムは、一般的に、ポンプ（固定又は可変）と、プライオリティ負荷回路（この場合、ステアリング回路）上の油圧負荷を表す負荷信号の変化に応じてプライオリティ負荷回路と外部負荷回路（他の車両油圧機能）との間の流れを分配する負荷検知プライオリティ流量制御バルブ（「ＬＳＰＶ」）とを含んでいる。ＬＳＰＶからステアリングアクチュエータ（一般的に１つ又はそれ以上のステアリングシリンダ）への流れは、本発明の譲受人によって商業的に販売されるＯｒｂｉｔｒｏｌ（登録商標）ステアリング制御ユニット（ＳＣＵ）等のステアリングバルブによって制御される。
【０００４】
当業者には公知のように、負荷検知回路を使用するタイプの従来のＳＣＵは、様々な流量制御オリフィスを形成し、これらの流量制御オリフィスは、ＳＣＵがニュートラル状態（ステアリング入力がない状態）にあるとき閉じ、運転者が右旋回又は左旋回を選択するためにステアリングホイールをニュートラル状態からいずれかの方向に回転させたとき開き始める。
【０００５】
大型の連節車両において、車両運転者がＳＣＵへのステアリング入力を突然停止し、又は、操舵方向を突然逆転した場合、一つの結果としてＳＣＵとステアリングアクチュエータとを接続する導管に相当な圧力スパイクが生じることになり、これは、車両に重大な「ジャーキング」運動を生じさせることが観察されている。これらの圧力スパイクは、抑制される必要があるが、その一部はステアリングアクチュエータの運動量、及び、ＳＣＵの制御オリフィスが閉じることによってアクチュエータとＳＣＵとの間のラインに閉じ込められた流体によって生じる。その結果のジャーキング運動は、運転者の安全及び快適の観点から極端に望ましくない。
【０００６】
長年、油圧技術の当業者は、油圧ライン、特に制御バルブとアクチュエータとの間のラインにおける圧力スパイクの問題に対処するために「クッションバルブ」と呼ばれる一般的なタイプのバルブを利用してきた。そのようなクッションバルブの例は、特許文献１及び特許文献２に示され、これらの特許は、いずれも本発明の譲受人に譲渡されており、参考として本説明に含まれる。そのようなクッションバルブ構造は、様々な適用例において首尾よく使用されてきたが、クッションバルブ技術における当業者には公知のように、そのようなバルブは、一般的に「圧力上昇率」の原理で作動し、このため、「突然の停止」、「突然の逆転」といったタイプの上述の状態で使用される油圧システムにおいて（特にステアリングシステムにおいて）はそれらの有用性は限定されている。クッションバルブのもう一つの欠陥は、全てのステアリング運動中にポートを作動するＳＣＵからの流れは、かなりの寸法のバルブスプールをシフトするために使用され、これにより、いくらかの空動きが生じることになる。そのような空動きは、より高い車両速度において制御を困難にする。更に、従来技術において公知の一般的なクッションバルブ構造は、非常に複雑で高価であり、このため、そのようなバルブの商業的な潜在能力は限定されている。
【特許文献１】米国特許第３３３０２９８号明細書
【特許文献２】米国特許第４０４０４３９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、油圧制御システムの上述した従来技術の欠点を解消することができる圧力スパイク抑制バルブを含む上述のタイプの改良された油圧制御システムを提供することである。
【０００８】
本発明の目的は、より具体的には、圧力スパイク抑制バルブが圧力作動アクチュエータに流体を給排する２つの導管の間の差圧又は差圧の上昇率に応答して作動しない改良された油圧制御システムを提供することである。
【０００９】
本発明の関連する目的は、結果としてアクチュエータに接続する導管の一つで圧力スパイクを生じることになる回路の他の場所の状態に非常に迅速に応答することができ、これにより、そのような状態が差迫った圧力スパイク又はサージの「先行」表示として働く改良された油圧制御システム及びこれに使用する圧力スパイク抑制バルブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上述の及び他の目的は、流体の供給を変化させるための負荷圧力応答手段を有する加圧流体源を含む改良された油圧制御システムを提供することによって達成される。流体圧力作動アクチュエータは、一対のアクチュエータポートを形成する。メイン制御バルブは、加圧流体源に流体接続する入口、並びに、第１及び第２導管によってアクチュエータポートに流体接続する一対の制御ポートを有する。メイン制御バルブは、メイン制御バルブがニュートラル状態にあるとき閉じてメイン制御バルブを通る流体の流れを阻止するメイン可変流量制御オリフィスを形成する。メイン制御バルブは、アクチュエータ上の油圧負荷を表す負荷圧力を発生するように作動する手段を含む。圧力スパイク抑制バルブは、第１及び第２導管にそれぞれ接続される第１及び第２ポートを有し、また、第１、第２ポート間の流体接続を阻止する第１位置と、第１、第２ポート間の流体接続を許容する第２位置との間を移動可能なバルブ部材を含む。
【００１１】
改良された油圧制御システムは、バルブ部材を第１位置へ向かって付勢する圧縮スプリングを含むばね室を形成する圧力スパイク抑制バルブによって特徴付けられる。圧力スパイク抑制バルブは、負荷圧力を負荷信号室へ接続して、バルブ部材を第１位置へ向かって付勢する負荷信号通路を形成する。圧力スパイク抑制バルブは、加圧流体源に流体接続する圧力室を形成し、圧力室の流体圧力は、バルブ部材を第２位置へ向かって付勢する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の限定を意図しない図面を参照すると、図１は、本発明を有利に利用することができるタイプの静油圧（「完全流体リンク」）パワーステアリングシステムを含む自動車用油圧制御システムの油圧回路図であり、本発明を含むものとして概略的に示されている。本システムは、入口がシステムリザーバＲに接続された流体ポンプ１１（加圧流体源）を含んでいる。ポンプ１１の出口は、導管１３によって全体として符号１５で示される負荷検知プライオリティ流量制御バルブ（ＬＳＰＶ）の入口に流体接続されており、この負荷検知プライオリティバルブ１５は、特許文献３に記載されたタイプのものであり、この特許は本発明の譲受人に譲渡され、その内容は参考として本説明に含まれる。当業者には公知のように、ＬＳＰＶは、導管１７によって逆止弁１８を介してプライオリティ回路に接続される制御流量出口ポート（「ＣＦ」）、及び、導管１９を介して外部油圧負荷回路（ここでは図示せず）の類に流体接続する余剰流量出口ポート（「ＥＦ」）を含んでいる。
【特許文献３】米国特許第３４５５２１０号明細書
【００１３】
本実施形態では、例示に過ぎないが、導管１７が接続されるプライオリティ負荷回路は、全体として符号２１で示されるステアリング制御ユニット（ＳＣＵ）であり、このステアリング制御ユニット２１は、入口ポート２３、戻りポート２５及び一対の制御流体ポート２７及び２９を含んでいる。パワーステアリング技術の当業者には一般的に公知のように、ＳＣＵ２１は、全体として符号３１で示されるバルブコントローラを含み、このバルブコントローラ３１によって、入口ポート２３からの加圧流体の流れは、バルブコントローラ３１へのステアリング入力（符号「３０」で概略的に表される）の方向によって制御ポート２７又は２９のいずれかに接続される。一般的に、ＳＣＵ２１は、流体メータ３３を含み、この流体メータ３３によってバルブコントローラ３１を通って流れる流体が計測（すなわち「計量」）される。加えて、流体メータ３３は、機械的追従要素３５によってバルブコントローラ３１に適当な追従運動を付与して、ＳＣＵ２１へのステアリング入力３０が終了したとき、バルブコントローラ３１をそのニュートラル状態に戻す。本発明は、プライオリティ負荷回路が静油圧パワーステアリングである油圧回路に使用するためのものに限定されないことは前述の説明から明らかである。
【００１４】
引続き主に図１を参照して、ここに示される静油圧パワーステアリングシステムは、一対のステアリングシリンダ３７及び３９を含み、これらのそれぞれは、流体導管４１によって制御ポート２７に流体接続する室を有し、また、流体導管４３によって制御ポート２９に流体接続する反対側の流体室を有している。本発明は、シリンダ３７及び３９のいかなる特定の構造にも限定されず、２つ以上のシリンダを有するシステムに限定されず、また、流体圧力によって作動されるアクチュエータがシリンダではなく、代わりに他の形式の油圧アクチュエータ又はモータからなるものでもよいことは、当業者には理解されるであろう。引続き図１を参照して、本発明の１つの重要な特徴に従って、ＳＣＵ２１は、アクチュエータ（ステアリングシリンダ３７及び３９）の油圧負荷を表す負荷圧力を発生するタイプのものである。これにより、ＳＣＵ２１は、当業者には公知の方法でバルブコントローラ３１によって形成されたメイン可変流量制御オリフィス（図１において符号４６で概略的に示される場所に配置されている）の下流に配置された場所から負荷信号を受ける負荷信号ポート４５を含んでいる。この負荷信号は、負荷信号ポート４５から負荷信号ライン４７を介してＬＳＰＶ１５へ接続されて、ＬＳＰＶ１５を導管１７の流量を増大させて導管１９の流量を減少させる位置へ向かって付勢するが、これらの全ては、従来技術においても公知である。
【００１５】
引続き主に図１を参照して、本油圧制御システムは、全体として符号５１で示される圧力スパイク抑制バルブを含むことがわかる。この圧力スパイク抑制バルブ５１は、導管５３によって流体導管４１に流体接続され、また、導管５５によって流体導管４３に流体接続されて、この圧力スパイク抑制バルブ５１が導管４１及び４３の「クロス−ポート」として有効に配置されるようになっている。加えて、この圧力スパイク抑制バルブ５１は、システム圧力信号ライン５７によってメインシステム圧力導管１７のシステム圧力に接続され、最終的に信号ライン５９によって負荷信号ライン４７に接続されている。
【００１６】
図１と関連して主に図２を参照すると、本発明の１つの特徴を含む圧力スパイク抑制バルブ５１の一実施形態の軸方向断面図が示されている。この圧力スパイク抑制バルブ５１は、図２においてその「下」端部に外側ねじが形成されたメインボディ６１を含み、バルブ５１は、本回路のマニホールド又は他の構造又は部分に形成されたボア内にねじ係合することができるようになっている。換言すると、圧力スパイク抑制バルブ５１は、好ましい一実施形態では、カートリッジバルブであり、この用語はバルブ技術において公知である。メインボディ６１の内側部分に略円筒状のスリーブバルブ６３がねじ係合されており、その中にスプールバルブ６５が摺動可能に配置されている。
【００１７】
メインボディ６１は、ばね室６７を形成し、その中に圧縮ばね６９が配置されている。メインボディ６１は、内側にねじが形成されて、そこに調整可能なスプリングシート７１がねじ係合されており、スプリングシート７１は、一般的に圧力スパイク抑制バルブ５１の組立時に調整され、又は、車両の最終組立時及びテスト時に調整することができる。いずれの場合でも、メインボディ６１の図２における上端部は、メインボディ６１にねじ係合されるねじ付キャップ７３が設けられ、これにより、スプリングシート７１が後で移動するのを防止する。
【００１８】
圧縮ばね６９の下端部（図２で見て）には、スプリングシート部材７５が設けられ、このスプリングシート７５は、スプールバルブ６５内の中央開口７６内に進退動可能に挿入される部分を含んでおり、スプールバルブ６５の図２における図示の位置から上方への移動のみがスプリング６９の付勢力に抗して行われるようになっている。
【００１９】
引続き図２を参照して、スリーブバルブ６３は、導管５３（及び流体導管４１）に接続する１つ又はそれ以上の（好ましくは数個の）径方向ポート７７及び導管５５（及び流体導管４３）に流体接続する数個の径方向ポート７９を形成する。スプールバルブ６５の下端部は、システム圧力信号ライン５７に接続する表面８１（以下の説明及び添付の特許請求の範囲において「室」として言及する）を形成する。最終にスリーブバルブ６３は、信号ライン５９に流体接続する数個の径方向ポート８３を形成し、信号ライン５９は負荷信号ライン４７に接続する。図２においてスプールバルブ６５及びスプリングシート７５は、追加の流体通路（中央開口７６を含む）を形成し、これにより、径方向ポート８３は、負荷信号がスプリングシート部材７５を介してスプリング室６７に接続できることに注意すべきである。添付された特許請求の範囲の目的のため、ばね室６７も「負荷信号室」として機能し、図２に示されるように、そのような構造は、よりシンプルで小型化を可能とするが、本発明は、室６７がばね室及び負荷信号室の両方となることに限定されないことを理解すべきである。
【００２０】
これにより、スプールバルブ６５を「第１」位置（図２に示す）へ付勢する正味の力は、圧縮ばね６９及び信号ライン５９によって接続される負荷信号圧力の力の和である。反対にスプールバルブ６５を上方へ「第２」位置へ向かって付勢するのは、システム圧力信号ライン５７によって導管１７から接続されるシステム圧力である。図２に示されるスプールバルブ６５の第１位置では、スプールバルブ６５は、径方向ポート７７と径方向ポート７９との間の流体接続を阻止し、これにより、導管５３と５５との間の接続を阻止し、これにより、流体導管４１と４３との間のいかなる流体接続をも阻止することに注意すべきである。
【００２１】
当業者には公知のように、図１に示されるタイプの一般的な油圧制御回路では、導管１７のシステム圧力と負荷信号ライン４７にある負荷圧力との間に「通常」の差圧がある。圧縮ばね６９は、それによってスプールバルブ６５上に生じる力が、スプールバルブ６５がシステム圧力と負荷信号との間の「通常」の差圧を受けている場合にスプールバルブ６５上に生じる力とほぼ等しくなるように選択される。これにより、システムがその通常状態で作動してシステム圧力と負荷信号との間で意図された差圧が維持されている限り、圧力スパイク抑制バルブ５１は、図２に示される第１位置に留まり、流体導管４１と４３との間の流体接続を阻止する。
【００２２】
しかしながら、ＳＣＵ２１が突然停止又は逆転された場合、メインオリフィス４６を含むバルブコントローラ３１の様々な流量制御オリフィスの全てが閉じて、導管１７のシステム圧力が閉じ込められて上昇し続けるが、負荷信号ライン４７にある負荷信号は、当業者にはよくわかる方法でＳＣＵ２１によってシステムリザーバＲへドレーンされ、これにより、導管１７と負荷信号ライン４７との間の差圧が迅速に増大する。
【００２３】
再び図２を参照して、この差圧の増大は、スプール６５を上方へ「第２」位置（実際には、第２位置側の範囲）へ向かって付勢して、導管５３から導管５５へ（又はこの反対）の流体接続を許容する。導管５３と導管５５との間の接続が許容され、これにより、流体導管４１と４３との間では、これらのいずれに圧力スパイクが生じそうでも、その発生が防止される。しかしながら、本発明の一つの重要な特徴によれば、この接続の許容は、流体導管４１と４３との間の差圧の検出及び反作用、あるいは、導管４１又は４３のいずれか一方の圧力の特定の上昇率によらずに生じる。代りに、圧力スパイク抑制バルブ５１による導管４１と４３との間の接続の開通は、システム圧力と負荷信号との間の差圧の増大に応答して生じ、これは、差迫った圧力スパイクの「先行」表示として見ることができる。
【００２４】
図３を参照すると、図１及び図２の油圧制御システム及び圧力スパイク抑制バルブ５１の他の実施形態が示されている。図３に表された実施形態では、圧力スパイク抑制バルブの全ての部品は、図２の実施形態とほぼ同一であることから、図２の実施形態と同じ参照符号を付している。一つの違いは、スプールバルブ６５が軸方向に延びる信号通路９１を形成し、この信号通路９１がシステム圧力信号ライン５７から中央開口７６へ接続していることである。これにより、図３の実施形態では、非常に少量の流体がシステム圧力ライン５７から信号通路９１を介して中央開口７６及び信号ライン５９の両方へ流体接続される。信号ライン５７から信号ライン５９への上述の少量の流れが、図１及び図２の実施形態に示された「静的」タイプの負荷信号に対して、「動的」負荷信号として働くことを負荷検知技術の当業者は認識するであろう。
【００２５】
圧力スパイク抑制バルブ５１の図３の実施形態の使用に関連して、図１の回路に要求される唯一の変更は、逆止弁１８の配置である。図１の回路において、静的負荷信号システムでは、逆止弁１８は、導管１７とシステム圧力信号ライン５７との分岐の下流に配置されている。図２の圧力スパイク抑制バルブ５１を図３の動的負荷信号バージョンに置き換える場合、逆止弁１８は、導管１７と信号ライン５７との分岐の上流位置に配置し直されるが、その理由は当業者には明らかであると思われる。
【００２６】
本発明は、以上の明細書に詳細に説明されており、本明細書を読んで理解することによって本発明の様々な変形及び修正が当業者に明らかになると思われる。全てのそのような変形及び修正は、それらが添付の特許請求の範囲の技術的思想の範囲内である限り、本発明に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を含む静油圧パワーステアリングシステムの油圧回路図である。
【図２】本発明の一つの重要な特徴を含む図１に示される圧力スパイク抑制バルブの軸方向断面図である。
【図３】本発明の圧力スパイク抑制バルブの他の実施形態を示す図２と同様の拡大され、破断された軸方向縦断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１  ポンプ、２１  ステアリング制御ユニット、２３  入口ポート、２７  制御ポート、２９  制御ポート、３７  ステアリングシリンダ、３９  ステアリングシリンダ、４１  導管、４３  導管、４５  負荷信号ポート、４６  メイン可変流量制御オリフィス、５１  圧力スパイク抑制バルブ、５３  導管、５５  導管、６５  スプールバルブ、６９  圧縮ばね、８３  径方向ポート
【図１】
2006316998.tif 000003
【図２】
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【図３】
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