JP2001180507A

JP2001180507A - 流量制御装置

Info

Publication number: JP2001180507A
Application number: JP36577399A
Authority: JP
Inventors: Hideki Tsuchiya; 秀樹土屋; Takaharu Miya; 能治宮
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-07-03
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP3522618B2

Abstract

(57)【要約】【課題】加工コストを安くでき、しかも、コンパク
トな流量制御装置を提供することである。【解決手段】可変絞りＶの構成要素である絞り部材３
１は、その先端に弁部３６を設けるとともに、この弁部
３６と絞り開口部材３０に設けたシート部３７とが相ま
って可変絞りを構成する一方、絞り部材の後端側には、
ソレノイドＳの可動鉄芯３２を設けるとともに、この可
動鉄芯３２側からスプリング２２のバネ力を作用させ
て、可変絞りの開度を小さくする方向の力を絞り部材に
作用させた流量制御装置において、絞り開口部材３０内
に軸受け３４を組み込んで、この軸受けで上記絞り部材
３１を摺動自在に支持するとともに、この軸受けの一端
３２ｂに可動鉄芯３２が当接したとき、可変絞りが所定
の開度を保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ソレノイドの推
力によって可変絞りの開度を制御するとともに、その開
度に応じた流量を確保するようにした流量制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種の流量制御装置として、特願平１
１−５９４５１号公報に記載されているものが従来から
知られている。この従来例は、図２に示すように、バル
ブボディ１にポンプＰに連通したポンプポート２と、タ
ンクＴに連通させたタンクポート３とを形成している。
また、バルブボディ１の一端には、接続部材４をはめ込
むとともに、この接続部材４にアクチュエータポート６
を形成したポート部材５を固定している。そして、この
アクチュエータポート６には、パワーステアリング装置
ＰＳを接続している。さらに、上記バルブボディ１に
は、スプール孔７を形成するとともに、このスプール孔
７にスプール８を摺動自在に組み込み、その両側を制御
室９とパイロット室１０とに区画している。しかも、パ
イロット室１０には、スプリング１１を設けている。

【０００３】上記のようにしたスプール８は、制御室９
の圧力作用と、パイロット室１０の圧力作用およびスプ
リング１１のバネ力とがバランスした位置で停止する。
そして、このバランス位置に応じて、タンクポート３の
開度が決まるようにしている。このようにしてタンクポ
ート３の開度が決まることによって、ポンプＰからの供
給流量のうち、タンクＴ側に排出される流量と、パワー
ステアリング装置ＰＳ側に供給される流量との分流比が
決まる。言い換えれば、この分流比を制御することによ
って、パワーステアリング装置ＰＳへの供給流量を制御
する。

【０００４】上記分流比を決めるのが、ポンプポート２
とアクチュエータポート６との流通過程に設けた可変絞
りＶの開度である。この可変絞りＶは、接続部材４の開
口部分に固定した絞り開口部材１２と、接続部材４のス
プール孔１３に設けた絞り部材１４とを主要素にしてい
る。これら絞り開口部材４と絞り部材１４とは、軸方向
に並べて配置されている。上記絞り開口部材１２は、そ
の図面右側端にシート部１５を形成するとともに、この
シート部１５に、絞り部材１４の先端に設けた弁部１６
を対向させている。そして、上記シート部１５と弁部１
６とが相まって可変絞りＶを構成している。

【０００５】上記のようにした可変絞りＶの上流側の圧
力は、制御室９内におけるスプール８の受圧面に作用さ
せている。また、可変絞りＶの下流側の圧力は、バルブ
ボディ１に形成したパイロット通路１８を介してパイロ
ット室１０に導き、このパイロット室１０内におけるス
プール８の受圧面に作用させている。したがって、可変
絞りＶの上流側の圧力作用と、可変絞りＶの下流側の圧
力作用およびスプリング１１のバネ力とがバランスした
位置に、スプール８が停止する。

【０００６】上記スプール８は、可変絞りＶの前後の圧
力差が大きくなればなるほど図面左側に移動して、タン
クポート３の開度を大きくする。なぜなら、可変絞りＶ
の前後の圧力差が大きくなると、制御室９の圧力が、パ
イロット室１０の圧力に比べて高くなるなるので、制御
室９側からスプール８を図面左方向に押す力が、パイロ
ット室１０側からスプール８を図面右方向に押す力より
も相対的に大きくなるからである。そして、タンクポー
ト３の開度が大きくなれば、タンクＴに排出される流量
が増えるので、パワーステアリング装置ＰＳ側に供給さ
れる流量が減る。

【０００７】また、上記可変絞りＶの前後に生じる圧力
差というのは、この可変絞りＶの開度に反比例する。す
なわち、制御室９内の圧力を一定とすれば、可変絞りＶ
の開度が大きくなれなるほど圧力差が小さくなり、開度
が小さくなればなるほど圧力差が大きくなる。そして、
この従来例では、絞り部材１４の軸方向位置を制御する
ことによって、可変絞りＶの開度を調節するようにして
いる。以下では、可変絞りＶの開度を調節する機構につ
いて説明する。

【０００８】可変絞りＶを構成する弁部１６を設けた絞
り部材１４は、比例ソレノイドＳによってその動きを制
御するようにしている。この比例ソレノイドＳは、可動
鉄芯２０と、固定鉄芯２１と、コイル２３とからなり、
可動鉄芯２０には絞り部材１４を固定し、これら可動鉄
芯２０と絞り部材１４とが一体的に動くようにしてい
る。そして、上記コイル２３に電流を流して、固定鉄芯
２１を励磁すると、可動鉄芯２０が吸引されて、絞り部
材１４が可変絞りＶの開度を大きくする方向に移動す
る。

【０００９】ただし、上記可動鉄芯２０と固定鉄芯２１
との間にはスプリング２２を設け、そのバネ力によっ
て、可変絞りＶを閉じる方向の力を絞り部材１４に作用
させている。したがって、上記比例ソレノイドＳの推力
が、スプリング２２のバネ力にうち勝つと、絞り部材１
４が移動して、可変絞りＶの開度を大きくする。なお、
上記スプリング２２のバネ力は、アジャスタ２９によっ
て調節可能にしている。

【００１０】また、上記スプリング２２を設けた背圧室
２７には、可動鉄芯２０および絞り部材１４に形成した
内部通路２６を介して負荷圧を導くようにしている。こ
のように背圧室２７に負荷圧を導くのは、次の理由から
である。すなわち、絞り部材１４の受圧面２８だけに大
きい負荷圧が作用すると、それによって絞り部材１４が
動き、可変絞りＶが開いてしまうおそれがある。しか
し、上記のように背圧室２７にも負荷圧を導いて、反対
側から負荷圧による作用力を可動鉄芯２０に与えれば、
負荷圧による力をキャンセルできるので、上記不都合が
生じない。このような理由から、背圧室２７に、負荷圧
を導くようにしている。

【００１１】上記比例ソレノイドＳのコイル２３に供給
する電流は、コントローラＣが、操舵トルク信号と車速
信号とに基づいて制御するようにしている。例えば、パ
ワーステアリング装置ＰＳが中立状態で、操舵トルク信
号がゼロののとき、コントローラＣは供給電流を０にす
る。供給電流が０だと、比例ソレノイドＳによる吸引力
も発生しないので、可変絞りＶは閉じた状態を保つ。た
だし、可変絞りＶが完全に閉じていても、絞り開口部材
１２に形成した固定絞り２４を介して、パワーステアリ
ング装置ＰＳ側に少量の圧油を供給するようにしてい
る。このようにするのは、以下の理由からである。

【００１２】すなわち、パワーステアリング装置ＰＳが
中立状態にあるときでも、オープンセンタータイプの切
換弁を備えたパワーステアリング装置ＰＳに、少量の圧
油を常に供給することによって、それをスタンバイ状態
に保つためである。パワーステアリング装置ＰＳをスタ
ンバイ状態に保つのは、作動時の応答遅れを防止するた
めである。また、故障などによって比例ソレノイドＳに
電流が供給されなくなった場合には、上記スタンバイ流
量によって、パワーステアリング装置ＰＳを駆動するこ
とにより、フェールセーフ機能を果たすようにしてい
る。

【００１３】一方、上記の状態からハンドルを大きく転
舵すると、コントローラＣは、このときの操舵トルク信
号と車速信号とに基づいて電流を制御する。そして、こ
のように制御された電流によって、比例ソレノイドＳが
励磁すると、その吸引力によって絞り部材１４が移動し
て可変絞りＶが開く。可変絞りＶが開けば、その前後に
生じる圧力差に応じてスプール８が移動し、パワーステ
アリング装置ＰＳに供給される流量が決まる。

【００１４】以上のように、この従来例では、比例ソレ
ノイドＳの励磁電流によって可変絞りＶの開度を調節
し、この可変絞りＶの開度でパワーステアリング装置Ｐ
Ｓへ供給される流量が決めている。そのため、可変絞り
Ｖの開度は、正確に制御する必要があり、可変絞りＶの
開度を決める絞り部材１４の動きは、滑らかでなければ
ならない。このような理由から、絞り部材１４を組み込
んだ摺動孔１３の加工精度は、高い精度を保つようにし
ている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来例
では、摺動孔１３を接続部材４に直接形成している。こ
の接続部材４というのは、バルブボディ１、ポート部材
５、および比例ソレノイドＳという三つの部材を固定す
るために、ある程度の強度とある程度の大きさとを必要
とする。そのため、接続部材４は、大きくて重たいもの
になっている。このような接続部材４に、摺動孔１３を
加工しようとすると、接続部材４が重くて大きいため、
その取り扱いが大変その加工作業が非常にやりにくいの
で、その分、加工コストが高くなるという問題があっ
た。

【００１６】また、上記従来例では、比例ソレノイドＳ
を非励磁状態にすると、可変絞りＶが完全に閉じてしま
うため、スタンバイ流量をパワーステアリング装置ＰＳ
に供給するために、固定絞り２４をわざわざ形成しなけ
ればならない。しかし、このように固定絞り２４を別に
形成する分、加工コストが高くなるという問題があっ
た。そして、スタンバイ流量を調節する場合には、装置
ごとに加工する固定絞り２４の開度を変えなければなら
ないので、加工コストがかさみ、大量生産に適さないと
いう問題もあった。さらに、絞り開口部材４と絞り部材
１４と可動鉄芯２０とを軸方向に並べているため、装置
全体が軸方向に大きくなるという問題もあった。この発
明の目的は、上記種々の問題を解決できる流量制御装置
を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明は、ポンプポー
トおよびアクチュエータポートを形成したハウジング
と、ハウジング内に形成したスプール孔と、このスプー
ル孔に摺動自在に組み込んだスプールと、このスプール
の一方の端面側に区画されるとともに、ポンプポートに
常時連通する制御室と、スプールの他方の端面側に区画
されたパイロット室と、これら制御室とパイロット室と
の圧力作用でスプールが移動したとき、制御室と連通す
るとともに、スプールの移動量に応じて制御室との連通
開度が制御されるタンクポートと、上記ポンプポートと
アクチュエータポートとを連通する流路を有する絞り開
口部材と、この絞り開口部材の流路に設けた可変絞り
と、この可変絞りの開度を調節するソレノイドとを備え
ている。

【００１８】そして、上記可変絞りの構成要素である絞
り部材は、その先端に弁部を設けるとともに、この弁部
と絞り開口部材に設けたシート部とが相まって可変絞り
を構成する一方、絞り部材の後端側には、ソレノイドの
可動鉄芯を設けるとともに、この可動鉄芯側からスプリ
ングのバネ力を作用させて、可変絞りの開度を小さくす
る方向の力を絞り部材に作用させた流量制御装置を前提
とする。

【００１９】第１の発明は、上記装置を前提にしつつ、
上記絞り開口部材内に軸受けを組み込んで、この軸受け
で上記絞り部材を摺動自在に支持するとともに、この軸
受けの一端に、可動鉄芯が当接したとき、可変絞りが所
定の開度を保つ構成にしたことを特徴とする。第２の発
明は、上記第１の発明において、軸受け部材の外周に溝
を形成し、この溝を介して負荷圧を可動鉄芯側に導く構
成にしたことを特徴とする。第３の発明は、上記第１ま
たは第２の発明において、絞り部材に可変絞り前後の差
圧が作用すると、可変絞りの開度が大きくなるように弁
部とシート部とを対向させたことを特徴とする。第４の
発明は、上記第１〜３の発明において、絞り開口部材
は、その内部にソレノイドの可動鉄芯と絞り部材とを組
み込むとともに、その内部に設けたシート部と絞り部材
の弁部とが相まって可変絞りを構成したことを特徴とす
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１に示す実施例は、絞り開口部
材３０、絞り部材３１、および比例ソレノイドＳの可動
鉄芯３２の構造が、前記従来例と異なるが、スプール８
によってポンプＰからの流量をタンクＴ側とパワーステ
アリング装置ＰＳ側とに分流させる構成については従来
例と同じなので、同一の構成要素については従来例と同
一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【００２１】図１に示すように、ハウジングｈの開口部
４０に絞り開口部材３０を固定し、この絞り開口部材３
０の図面右側に比例ソレノイドＳを固定している。ま
た、絞り開口部材３０には組み付け孔３３を形成してい
る。そして、この組み付け孔３３に、軸受け３４を圧入
またはネジ込みなどによって固定し、この軸受け３４の
摺動孔３５に絞り部材３１を摺動自在に組み込んでい
る。つまり、この実施例では、絞り開口部材３０の内部
に設けた軸受け３４によって、絞り部材３１を摺動自在
に支持するようにしている。

【００２２】上記絞り部材３１の図面左側の先端部分に
は、弁部３６を形成している。そして、この弁部３６
を、絞り開口部材３０の内部に形成したシート部３７に
対向させることで可変絞りＶを構成している。また、絞
り部材３１の後端側には、比例ソレノイドＳを構成する
可動鉄芯３２を固定している。そして、この可動鉄芯３
２のほとんどの部分を、絞り開口部材３０に形成した拡
径部３８に挿入している。ただし、固定鉄芯２１にも拡
径部３９を形成し、可動鉄芯３２が図面右方向に移動し
たときに、その一部が入るようにしている。なお、上記
可動鉄芯３２と拡径部３８，３９との間には、十分な隙
間ｓを形成し、可動鉄芯３２が軸方向に滑らかに移動す
るようにしている。

【００２３】さらに、上記軸受け３４の外側面には、溝
３４ａ，３４ａを軸方向に形成し、この溝３４ａ，３４
ａを介してパワーステアリング装置ＰＳの負荷圧を可動
鉄芯３２側に導くようにしている。可動鉄芯３２側に導
いた負荷圧は、隙間ｓを介して可動鉄芯３２の両受圧面
３２ａ，３２ｂに作用する。したがって、負荷圧によっ
て可動鉄芯３２に与えられる力がキャンセルされて、絞
り部材３１の動きに悪影響を与えたりしない。

【００２４】一方、上記絞り部材３１の後端面３１ａと
アジャスタ２９との間には、スプリング２２を設け、そ
のバネ力によって、絞り部材３１に、可変絞りＶの開度
を小さくする方向の力を与えている。ただし、このよう
にスプリング２２のバネ力で、可動鉄芯３２の面３２ａ
が、軸受け３４の面３４ｂに押しつけられると、可変絞
りＶの開度が、所定の開度に正確に保たれるようにして
いる。すなわち、この実施例では、前記従来例のように
可変絞りが完全に閉じない構成になっている。なお、上
記スプリング２２のバネ力は、アジャスタ２９で調節で
きること従来と同様である。

【００２５】次に、この実施例の作用を説明する。例え
ば、比例ソレノイドＳを非励磁状態にすると、絞り部材
３１は、スプリング２２のバネ力によって、可動鉄芯３
２を軸受け３４に押しつけた状態で停止する。このと
き、可変絞りＶが所定の開度に保たれるので、この開度
に応じた流量が、パワーステアリング装置ＰＳにスタン
バイ流量として供給される。つまり、この実施例では、
前記従来のような固定絞りを特別に設けなくても、可変
絞りＶを介して所定のスタンバイ流量をパワーステアリ
ング装置ＰＳに供給することができる。

【００２６】また、比例ソレノイドＳを励磁すると、可
動鉄芯３２が吸引されて、絞り部材３１が図面右方向に
移動する。そして、比例ソレノイドＳによる吸引力と、
スプリング２２のバネ力とがつりあう位置で絞り部材３
１が停止して、その停止位置で可変絞りＶの開度が決ま
る。このように可変絞りＶの開度が決まれば、その開度
に応じた流量が、パワーステアリング装置ＰＳに供給さ
れる。

【００２７】上記実施例によれば、軸受け３４によっ
て、絞り部材３１を摺動自在に支持するようにしてい
る。この軸受け３４は、前記従来例の接続部材４に比べ
て小さくて軽い。このように軽くて小さい軸受け３２に
摺動孔３５を加工する方が、重くて大きい接続部材４に
摺動孔１３を加工するよりも、はるかにその加工作業が
やりやすい。このように加工作業がやりやすい分、この
実施例の方が、前記従来例よりも加工コストを安くでき
る。

【００２８】また、この実施例によれば、比例ソレノイ
ドＳが非励磁状態のときでも、可変絞りＶが所定の開度
を正確に保つようにしたので、前記従来のような固定絞
りを特別に設けなくても、スタンバイ流量をパワーステ
アリング装置ＰＳに供給することができる。したがっ
て、この実施例では、固定絞りを特別に形成しなくてす
む分、加工コストを安くできる。

【００２９】さらに、この実施例によれば、軸受け３４
の取り付け位置を軸方向に動かすだけで、スタンバイ流
量を自由に調節できる。したがって、この実施例では、
スタンバイ流量を変える場合に、同じ規格の部品をその
まま用いることができる。このように同じ規格の部品を
そのまま用いることができるので、大量生産するときの
コストを安く抑えることができる。さらにまた、絞り部
材３１および可動鉄芯３２を、絞り開口部材３０内に組
み込むとともに、この絞り開口部材３０内に可変絞りＶ
を形成したので、前記従来例よりも、装置の軸方向長さ
を短くすることができる。しかも、絞り部材３１に可変
絞りＶ前後の差圧が作用すると、可変絞りＶの開度が大
きくなるようにしているので、比例ソレノイドＳの推力
が小さくても可変絞りＶの開度を制御することができ
る。したがって、比例ソレノイドＳも小型化できる。

【００３０】なお、前記従来例では、負荷圧を背圧室２
７に導くために、絞り部材１４にわざわざ内部通路２６
を形成しなければならなかった。これに対して上記実施
例では、軸受け３４に形成した溝３４ａを介して負荷圧
を可動鉄芯３２側に導くことができるので、絞り部材３
１に孔を開ける必要がない。したがって、この実施例の
方が、より加工コストを安くできる。

【００３１】

【発明の効果】第１の発明によれば、軸受けによって絞
り部材を支持する構成にしたので、孔の加工はこの軸受
けにすれば足りる。この軸受けのような部品は、軽量化
と小型化が可能であり、このように軽くて小さい部品に
孔を形成する方が、加工作業がやりやすい。このように
加工作業がやりやすい分、加工コストを安くできる。

【００３２】また、可動鉄芯の移動を軸受けによって規
制し、ソレノイドが非励磁状態のときでも可変絞りＶが
完全に閉じないようにしたので、この可変絞りを介して
アクチュエータ側に所定の流量を供給することができ
る。したがって、スタンバイ状態を保ったり、フェール
セーフを得るために、特別な流路を形成しなくてもす
み、その分、加工コストを安くできる。

【００３３】さらに、軸受けを固定するときに、その軸
方向位置を調節することで、スタンバイ流量を自由に設
定することができる。したがって、全く同じ軸受けをそ
のまま用いることができる。このように同じ軸受けをそ
のまま用いることができるので、生産性を上げることが
できる。

【００３４】第２の発明によれば、軸受けに形成した溝
部によって、負荷圧を可動鉄芯側にも導く構成にしたの
で、わざわざ絞り部材や可動鉄芯に、負荷圧を導く孔を
加工しなくて済む。したがって、より加工コストを安く
することができる。

【００３５】第３の発明によれば、絞り部材に可変絞り
前後の差圧が作用すると、可変絞りの開度が大きくなる
ように弁部とシート部とを対向させたので、ソレノイド
の推力が小さくて足りる。したがって、その分、ソレノ
イドを小型化できる。第４の発明によれば、絞り部材お
よび可動鉄芯を、絞り開口部材の内部に組み込むととも
に、この絞り開口部材の内部に可変絞りを形成したの
で、前記従来例よりも装置全体の軸方向長さを短くする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の装置の断面図である。

【図２】従来の装置の断面図である。

【符号の説明】

２ポンプポート３タンクポート６アクチュエータポート７スプール孔８スプール９制御室１０パイロット室１１スプリング２２スプリング３０絞り開口部材３１絞り部材３２可動鉄芯３４軸受け３４ａ溝３６弁部３７シート部Ｖ可変絞りｈハウジングＳ比例ソレノイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3D033 EB07 3H053 AA03 AA25 AA26 BA02 BA04 BB02 BC03 CA03 DA11 3H106 DA05 DA23 DB02 DB12 DB23 DB32 DB38 DC09 DC18 DD02 EE07 EE34 EE35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプポートおよびアクチュエータポー
トを形成したハウジングと、ハウジング内に形成したス
プール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだス
プールと、このスプールの一方の端面側に区画されると
ともに、ポンプポートに常時連通する制御室と、スプー
ルの他方の端面側に区画されたパイロット室と、これら
制御室とパイロット室との圧力作用でスプールが移動し
たとき、制御室と連通するとともに、スプールの移動量
に応じて制御室との連通開度が制御されるタンクポート
と、上記ポンプポートとアクチュエータポートとを連通
する流路を有する絞り開口部材と、この絞り開口部材の
流路に設けた可変絞りと、この可変絞りの開度を調節す
るソレノイドとを備え、上記可変絞りの構成要素である
絞り部材は、その先端に弁部を設けるとともに、この弁
部と絞り開口部材に設けたシート部とが相まって可変絞
りを構成する一方、絞り部材の後端側には、ソレノイド
の可動鉄芯を設けるとともに、この可動鉄芯側からスプ
リングのバネ力を作用させて、可変絞りの開度を小さく
する方向の力を絞り部材に作用させた流量制御装置にお
いて、上記絞り開口部材内に軸受けを組み込んで、この
軸受けで上記絞り部材を摺動自在に支持するとともに、
この軸受けの一端に、可動鉄芯が当接したとき、可変絞
りが所定の開度を保つ構成にしたことを特徴とする流量
制御装置。
【請求項２】軸受け部材の外周に溝を形成し、この溝
を介して負荷圧を可動鉄芯側に導く構成にしたことを特
徴とする請求項１記載の流量制御装置。
【請求項３】絞り部材に可変絞り前後の差圧が作用す
ると、可変絞りの開度が大きくなるように弁部とシート
部とを対向させたことを特徴とする請求項１または２記
載の流量制御装置。
【請求項４】絞り開口部材は、その内部にソレノイド
の可動鉄芯と絞り部材とを組み込むとともに、その内部
に設けたシート部と絞り部材の弁部とが相まって可変絞
りを構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか
１に記載の流量制御装置。