(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧油の供給源と、１つのアクチュエータと、これら供給源とアクチュエータとの間にあって、上記アクチュエータとパラレルに接続した複数の電磁式制御バルブとを備え、上記制御バルブは、センタリングスプリングを備え、ノーマル状態で中立位置を保つ一方、上記制御バルブには、供給ポートおよび戻りポートと、２つのアクチュエータポートとを設け、中立位置において上記供給ポートと戻りポートが連通するとともに、上記供給ポートおよび戻りポートは各アクチュエータポートとの連通を遮断される構成にし、かつ、最上流の制御バルブの供給ポートを供給源に接続し、最下流の制御バルブの戻りポートをタンクに接続しながら、各制御バルブの戻りポートを自身より１段下流の制御バルブの供給ポートに接続し、上記複数の制御バルブのうち特定の１つだけを切り換えると同時に、他の制御バルブを中立位置に保持した状態で上記アクチュエータを駆動制御することを特徴とするフェールセーフ回路。
【請求項２】
複数の制御バルブが、第１、第２制御バルブとからなり、上記第１制御バルブを制御するメインＣＰＵと、上記第２制御バルブを制御するサブＣＰＵとを備え、上記メインＣＰＵは、メインＣＰＵ自身に異常が発生したら、第１制御バルブの制御を停止するとともに、サブＣＰＵは、上記メインＣＰＵの異常を検出し、第２制御バルブを駆動制御することを特徴とする請求項１に記載のフェールセーフ回路。
【請求項３】
複数の制御バルブが、第１、第２制御バルブとからなり、上記第１制御バルブを制御するメインＣＰＵと、上記第２制御バルブを制御するサブＣＰＵとを備え、上記メインＣＰＵは、第１制御バルブの異常を検出したら、第１制御バルブの制御を停止するとともに、サブＣＰＵは、上記メインＣＰＵの制御停止を検出して、第２制御バルブを駆動制御することを特徴とする請求項１または２に記載のフェールセーフ回路。
【請求項４】
カットオフバルブを、制御バルブの上流または下流側に接続した請求項１〜３のいずれか１に記載のフェールセーフ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、制御バルブを備えた複数の油圧系統を設け、メインの油圧系統が故障した場合に、他の油圧系統を用いてアクチュエータを制御することができる四輪操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
四輪操舵装置などのアクチュエータに、制御バルブを介して油圧ポンプを接続し、上記アクチュエータを駆動制御するシステムがある。この場合、上記制御バルブを制御装置で制御することにより、圧油の向きや、量を調節して、上記アクチュエータに供給している。
このような装置で、制御装置が故障して制御バルブを正しく制御できなくなった場合には、制御装置と制御バルブとの間の回路を遮断するなどして、制御装置から出力される間違った制御信号で、アクチュエータが制御されることがないようにしている。
【０００３】
しかし、制御装置に何らかの異常が発生した場合に、すぐにアクチュエータが駆動できなくなったのでは、不便なことが多い。そのために、図２に示すように、２重の制御系を備えたシステムが考えられている。
このシステムは、１つのアクチュエータ１に対して、２つの制御回路を接続したものである。すなわち、メインポンプ２からアクチュエータ１との間に第１制御バルブ３を介して接続したメインの回路と、サブポンプ５とアクチュエータ１との間に第２制御バルブ６を介して接続したサブの回路からなる。
【０００４】
上記第１制御バルブ３は、メインポンプ２に接続した供給ポート３ａと、タンクＴに接続した戻りポート３ｂを備えるとともに、アクチュエータ１への供給または戻りポートとなるアクチュエータポート３ｃおよび３ｄを備えた比例ソレノイドバルブである。そして、この第１制御バルブ３は、メインＣＰＵ４によって、その切換位置を制御される。
上記第２制御バルブ６も、サブＣＰＵ７によって制御される比例電磁バルブで、上記第１制御バルブ３と同様に、供給ポート６ａ、戻りポート６ｂ、アクチュエータポート６ｃ，６ｄを備えている。
通常は、第２制御バルブ６を中立位置に保持し、第１制御バルブ３を切り換えて、アクチュエータを制御する。そして、メインＣＰＵ４が故障したりして、第１制御バルブ３を正しく制御できなくなった場合には、第１制御バルブを中立位置に戻して、サブＣＰＵ７により第２制御バルブ６を制御して、アクチュエータ１を駆動制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記図２に示す従来のシステムでは、メインの油圧系に異常が発生したときに、サブの油圧回路で対応するために、２個の油圧ポンプを備えている。２個のポンプを設けると、スペースも必要であるうえ、コストもかかってしまう。
といって、油圧ポンプを１つにして、メインとサブの回路に圧油を切り換える切り換えバルブを設けたのでは、回路が複雑になる。また、切り換えバルブが故障した場合には、せっかくサブの回路を設けていても、それを利用することができなくなってしまうこともある。
そこで、この発明の目的は、圧油の供給源が１つでも、メインの回路に異常が発生したときには、サブの回路が確実に機能するようにしたフェールセーフ回路を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、圧油の供給源と、１つのアクチュエータと、これら供給源とアクチュエータとの間にあって、上記アクチュエータとパラレルに接続した複数の電磁式制御バルブとを備え、上記制御バルブは、センタリングスプリングを備え、ノーマル状態で中立位置を保つ一方、上記制御バルブには、供給ポートおよび戻りポートと、２つのアクチュエータポートとを設け、中立位置において上記供給ポートと戻りポートが連通するとともに、上記供給ポートおよび戻りポートは各アクチュエータポートとの連通を遮断される構成にし、かつ、最上流の制御バルブの供給ポートを供給源に接続し、最下流の制御バルブの戻りポートをタンクに接続しながら、各制御バルブの戻りポートを自身より１段下流の制御バルブの供給ポートに接続し、上記複数の制御バルブのうち特定の１つだけを切り換えると同時に、他の制御バルブを中立位置に保持した状態で上記アクチュエータを駆動制御する点に特徴を有する。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明を前提とし、複数の制御バルブが、第１、第２制御バルブとからなり、上記第１制御バルブを制御するメインＣＰＵと、上記第２制御バルブを制御するサブＣＰＵとを備え、上記メインＣＰＵは、メインＣＰＵ自身に異常が発生したら、第１制御バルブの制御を停止するとともに、サブＣＰＵは、上記メインＣＰＵの異常を検出し、第２制御バルブを駆動制御する点に特徴を有する。
【０００８】
第３の発明は、上記第１，第２の発明を前提とし、複数の制御バルブが、第１、第２制御バルブとからなり、上記第１制御バルブを制御するメインＣＰＵと、上記第２制御バルブを制御するサブＣＰＵとを備え、上記メインＣＰＵは、第１制御バルブの異常を検出したら、第１制御バルブの制御を停止するとともに、サブＣＰＵは、上記メインＣＰＵの制御停止を検出して、第２制御バルブを駆動制御する点に特徴を有する。
第４の発明は、カットオフバルブを、制御バルブの上流または下流側に接続した点に特徴を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に示す実施例は、この発明のフェールセーフ回路を備えた四輪操舵装置の回路図である。
この装置は、エンジンＥの回転により駆動されるポンプＰによって、後輪操舵用のアクチュエータ１及び、パワーステアリング装置８を駆動するものである。
油圧源であるポンプＰからの吐出油は、プライオリティバルブ９によって、アクチュエータ１側とパワーステアリング装置８側へ振り分けられる。ただし、ここでは、上記パワーステアリング装置８の方へ供給される流量が、優先的に確保されるようにしている。
なお、図中、符号１０はフィルターで、符号１１，１２は、リリーフバルブである。また、符号Ｈは、パワーステアリング装置８に連係したハンドルである。
【００１０】
また、上記ポンプＰからの吐出油を供給するポンプライン１７および圧油をタンクＴに戻すタンクライン１８とアクチュエータ１との間は、バルブユニット１３を介して接続している。このバルブユニット１３は、第１制御バルブ３、第２制御バルブ６、第１カットオフバルブ１４、第２カットオフバルブ１５、フェールセーフバルブ１６を備えている。
上記バルブユニット１３を構成する各バルブは、後で説明するメインＣＰＵ４およびサブＣＰＵ７によって制御される。
【００１１】
上記第１，第２制御バルブ３，６は、アクチュエータ１へ供給する圧油の、方向や油量を調整するためのバルブで、従来例の制御バルブと同じ構造である。ただし、その接続方法が従来例と異なる。
第１制御バルブ３は、その供給ポート３ａを上記ポンプライン１７に接続するとともに、戻りポート３ｂを第２制御バルブ６の供給ポート６ａに接続している。そして、第２制御バルブ６の戻りポート６ｂは、上記タンクライン１８に接続している。
なお、上記第１，第２制御バルブ３，６は、どちらもセンタスプリング３ｇ，３ｈと６ｇ，６ｈを備えたソレノイドバルブであり、ソレノイド３ｅ，３ｆ、６ｅ，６ｆが励磁されないノーマル状態では、上記センタスプリングの作用により、図示の中立位置に復帰するようになっている。
【００１２】
また、第１制御バルブ３のアクチュエータポート３ｃ，３ｄを、第１カットオフバルブ１４を介して、ライン１９，２０に接続している。このライン１９，２０は、アクチュエータ１への圧油の供給または排出流路となるラインである。
さらに、第２制御バルブ６のアクチュエータポート６ｃ，６ｄを、第２カットオフバルブ１５を介して、ライン１９，２０に接続している。すなわち、上記アクチュエータ１に対して、上記第１，第２制御バルブ３，６は、パラレルに接続されている。
また、上記第１，第２カットオフバルブ１４，１５は、ソレノイド１４ａ，１５ａが励磁状態の時、連通位置に切り替わり、非励磁の時にはスプリング１４ｂ，１５ｂのバネ力によって、図示の遮断位置を保つバルブである。
【００１３】
さらに、上記ライン１９，２０間には、フェールセーフバルブ１６を接続している。このフェールセーフバルブ１６は、装置が正常に制御されているときには、ソレノイド１６ａを励磁して、遮断状態を保っているが、アクチュエータ１側や、バルブユニット１３に異常が発生した場合には、図示の連通状態にする。上記フェールセーフバルブ１６が、連通位置を保ち、ライン１９とライン２０とが連通すると、アクチュエータ１は非制御状態になる。
上記フェールセーフバルブ１６は、ソレノイド１６ａが非励磁の時にスプリング１６ｂによって、図示の連通位置を保ち、励磁状態で遮断位置に切り換わるバルブであり、メインＣＰＵ４またはサブＣＰＵ７によって、制御される。
【００１４】
また、図１の回路には、メインＣＰＵ４およびサブＣＰＵ７が設けられ、これらによって、上記バルブユニット１３を制御する。
上記メインＣＰＵ４，サブＣＰＵ７には、図示しない電源と、車速センサＶと、前輪舵角センサＦと、後輪舵角センサＲとがそれぞれ接続され、各センサからの入力信号に応じて、各バルブを制御するようにしている。
【００１５】
メインＣＰＵ４は、ソレノイド３ｅまたは３ｆを励磁することによって、第１制御バルブ３を図示の中立状態から、上下どちらかのバルブ位置に切り換えるとともに、ソレノイド３ｅ，３ｆに供給する電流値によって、バルブの開度を調整することができる。さらに、メインＣＰＵ４は、第１カットオフバルブ１４や、フェールセーフバルブ１６を切り換えることもできる。
また、サブＣＰＵ７は、第２制御バルブ６と第２カットオフバルブ１５のほか、フェールセーフバルブ１６を制御するＣＰＵである。そして、その制御方法は、メインＣＰＵ４と同じである。
ただし、上記メインＣＰＵ４，サブＣＰＵ７は、互いに、各ＣＰＵが正常に動作しているかどうかがわかるように信号をやりとりしている。
【００１６】
以下に、この実施例の作用を説明する。
通常は、第２制御バルブ６および第２カットオフバルブ１５を図示の中立位置に保ったまま、メインＣＰＵ４によって制御バルブ３だけを切換制御し、圧油をアクチュエータ１へ供給するようにする。つまり、第１制御バルブ３が、この発明の特定のバルブに当たる。そして、第１制御バルブ３を切り換えてアクチュエータ１を制御するときには、メインＣＰＵ４は、カットオフバルブ１４のソレノイド１４ａを励磁して、カットオフバルブ１４を図示の位置から連通位置に切り換えるとともに、ソレノイド１６ａも励磁して、フェールセーフバルブ１６を図示の位置から切り換えて、ライン１９とライン２０間の連通を遮断する。
【００１７】
例えば、第１制御バルブ３を、図中上側のバルブ位置に切り換えた場合には、ポンプ流路１７からの圧油は、第１制御バルブ３の供給ポート３ａ→アクチュエータポート３ｃ→第１カットオフバルブ１４→ライン２０→アクチュエータ１のように供給される。
一方、アクチュエータ１からの戻り油は、ライン１９→第１カットオフバルブ１４→第１制御バルブ３のアクチュエータポート３ｄ→戻りポート３ｂ→第２制御バルブ６の供給ポート６ａ→同戻りポート６ｂ→戻り流路１８のようにして、タンクＴへ戻される。
上記メインＣＰＵ４は、各センサＶ，Ｒ，Ｆからの信号に応じて、第１制御バルブ３の開度や切り換え位置を制御して、アクチュエータ１へ供給する圧油の量や方向を制御することができる。
【００１８】
上記の状態から、メインＣＰＵ４に異常が発生した場合、制御バルブ３が正確に制御されなくなる。このようなときには、メインＣＰＵ４が、バルブユニット１３の各バルブへ出力する制御信号を停止する。例えば、メインＣＰＵ４の制御プログラムが正常に動作しているときにのみ、各バルブのソレノイドへ励磁電流を供給できるような回路を備えているればよい。
このようにして、メインＣＰＵ４が停止すれば、第１制御バルブ３およびカットオフバルブ１４，フェールセーフバルブ１６のソレノイドが非励磁となり、どちらのバルブもスプリングの作用により遮断位置に戻る。
【００１９】
一方、サブＣＰＵ７は、メインＣＰＵ４が、異常発生によってダウンしたことを検出したら、バルブユニット１３を制御し始める。すなわち、サブＣＰＵ７が、第２制御バルブ６およびカットオフバルブ１５，フェールセーフバルブ１６のソレノイドを励磁する。ソレノイド１５が励磁され、カットオフバルブ１５を連通位置に切り換えるとともに、ソレノイド６ｅまたは６ｆを励磁して、第２制御バルブ６を制御する。
これにより、ポンプ流路１７からの圧油は、第１制御バルブ３の供給ポート３ａ→同戻りポート３ｂ→第２制御バルブ６の供給ポート６ａ→アクチュエータポート６ｃまたは６ｄ→第２カットオフバルブ１５→ライン１９または２０→アクチュエータ１のように供給される。
また、アクチュエータ１からの戻り油は、ライン１９または２０→第２カットオフバルブ１５→第２制御バルブ６のポート６ｄ→戻りポート６ｂ→戻り流路１８のようにして、タンクＴへ戻される。
【００２０】
上記のように、メインＣＰＵ４で制御するメインの経路が使えなくなった場合には、速やかに、サブＣＰＵ７が第２制御バルブ６を制御して、アクチュエータ１を制御することができる。
なお、上記実施例では、メインＣＰＵ４に異常が発生した場合を説明したが、メインＣＰＵ４は正常なのに、第１制御バルブ３の電気系統が故障してしまったような場合には、メインＣＰＵ４がこれを検知して、自ら制御を中止する。メインＣＰＵ４の制御が停止すれば、上記と同様にして、サブＣＰＵ７が第２制御バルブ６を制御する。
また、第１制御バルブ３が機械的に故障して、ソレノイドが非励磁でも中立位置に復帰しなくなってしまった場合にも、メインＣＰＵ４を切れば、第１カットオフバルブ１４が遮断位置になるので、サブＣＰＵ７が第２制御バルブ６を制御してアクチュエータ１の制御を続けることができる。
【００２１】
この発明の実施例では、２つの油圧制御系を形成し、一方に異常が発生した場合には、他方が変わりに働いて、制御を続けられる。しかも、油圧源は、１台のポンプＰなので、従来例のように、２台のポンプを備えるのと比べてコストを安くできる。
また、従来のように、複数の油圧系統に対して、切り換えバルブで、どの油圧系統に油圧を供給するかの切り換えを行う場合には、この１つの切り換えバルブが壊れてしまうと、予備の回路も使えなくなってしまうことがあるが、この発明では、故障した系統の制御バルブまたはカットオフバルブの制御を切るだけで、そのバルブが遮断位置になり、新たな回路に切り変えることができる。
【００２２】
なお、上記実施例では、２個の制御バルブを用いているが、制御バルブを３個以上にして、上流側から順番に、自身の戻りポートをすぐ下流側のバルブの供給ポートに接続して用いることができる。この場合には、制御バルブの数だけ、油圧制御系ができ、その分、予備の回路が多くなる。この場合でも、油圧源は１つでよい。
ただし、多数の制御バルブやＣＰＵを設けるよりも、メインとサブの２系統だけで、サブ側が機能している間にメイン側の異常の原因を調べたり、次の対応を準備したりする方が、現実的である。
【００２３】
また、上記実施例では、各制御バルブの下流に直列にカットオフバルブを設けたが、このカットオフバルブは、制御バルブの上流側に設けても良いし、必ずしも必要なものではない。
さらに、全てのバルブを、ＣＰＵによって、電気的に制御しているが、カットオフバルブやフェールセーフバルブは、手動で切り換えるものにすることもできる。
【００２４】
【発明の効果】
第１の発明によれば、１つの制御系統に異常が発生した場合に、その制御系統を切るだけで、他の制御系統を機能させることができる。
しかも、１つの油圧源によって、複数の制御系統を構成できるので、経済的である。
第２の発明によれば、メインＣＰＵに異常が発生した場合には、サブＣＰＵが第２制御バルブを制御することによって、アクチュエータの駆動制御を続けることができる。
【００２５】
第３の発明によれば、メインＣＰＵは正常でも、第１制御バルブに異常が発生した場合には、メインＣＰＵが制御を停止して、サブＣＰＵが第２制御バルブを制御することによって、アクチュエータの駆動制御を続けることができる。
第４の発明によれば、制御バルブが機械的に壊れてしまって、中立位置に戻らなくなった場合にも、カットオフバルブによって、壊れた制御バルブのアクチュエータポートとアクチュエータ間の連通を遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の回路図である。
【図２】従来例の回路図である。
【符号の説明】
１    アクチュエータ
３      第１制御バルブ
３ａ    供給ポート
３ｂ    戻りポート
３ｃ    アクチュエータポート
３ｄ    アクチュエータポート
３ｅ    ソレノイド
３ｆ    ソレノイド
３ｇ    スプリング
３ｈ    スプリング
４      メインＣＰＵ
６      第２制御バルブ
６ａ    供給ポート
６ｂ    戻りポート
６ｃ    アクチュエータポート
６ｄ    アクチュエータポート
６ｅ    ソレノイド
６ｆ    ソレノイド
６ｇ    スプリング
６ｈ    スプリング
７      サブＣＰＵ
１４    カットオフバルブ
１５    カットオフバルブ
Ｐ      ポンプ
Ｔ      タンク
【図１】
0003859405.tif 000002
【図２】
0003859405.tif 000003