JP2005035481A - Flow control valve - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、余剰流量を排出通路に排出することによって、アクチュエータポートに導く流量を制御する流量制御弁に関する。 The present invention relates to a flow rate control valve that controls a flow rate that is led to an actuator port by discharging an excessive flow rate into a discharge passage.
図2は、流量制御弁FVを備えたパワーステアリング装置の回路図を示している。図示するように、ポンプ1の吐出口1aには、流路2を介してパワーステアリング機構PSを接続している。また、上記流路2の途中には、可変オリフィス3と流量制御弁FVとを設けている。
上記流量制御弁FVは、そのボディ10に供給通路4と排出通路5とスプール孔6とを形成している。上記スプール孔6には、スプール7を摺動自在に組み込むとともに、このスプール7とスプール孔6とによって、パイロット室8を形成している。このパイロット室8には、スプリング9を設け、このスプリング9の弾性力をスプール7の一端7aに作用させている。
FIG. 2 shows a circuit diagram of a power steering apparatus provided with a flow control valve FV. As shown in the figure, a power steering mechanism PS is connected to the discharge port 1 a of the pump 1 through a
The flow control valve FV has a
上記パイロット室8には、パイロット通路27を介して可変オリフィス3の下流の圧力を導いている。そして、この可変オリフィス3の下流の圧力を、スプール7の一端7aに作用させている。
一方、スプール7の他端7bには、可変オリフィス3の上流の圧力を作用させている。したがって、上記スプール7は、その一端7a側の圧力作用及びスプリング9のバネ力と、他端7b側の圧力作用とがバランスする位置に移動する。そして、このスプール7の移動した位置に応じて、供給通路4と排出通路5との連通面積が決まるようにしている。
なお、供給通路4と排出通路5とが連通すると、ポンプ1の吐出油の一部が、余剰流量として排出通路5を介してタンクTに戻されることになる。
A pressure downstream of the
On the other hand, a pressure upstream of the
When the
図3は、上記ポンプ1及び流量制御弁FVの具体的な構造を示した断面図である。
図示するように、アルミ製のボディ10とアルミ製のカバー11とからなるハウジングHには、軸孔12,12をそれぞれ形成するとともに、これら軸孔12内に軸受け13,13を設けている。そして、これら軸受け13、13によって、シャフト14を回転自在に支持している。
上記シャフト14には、複数のベーン16を突出自在に収容したロータ15を固定している。このロータ15の周囲には、略楕円形の内壁を有するカムリング17を設けるともに、このカムリング17にサイドプレート18を当接させている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a specific structure of the pump 1 and the flow control valve FV.
As shown in the figure, a housing H composed of an
A
上記ボディ10には、流量制御弁FVを組み込んでいる。この流量制御弁FVは、図4に示すように、そのボディ10に供給通路4、排出通路5、及びスプール孔6を形成するとともに、供給通路4及び排出通路5をスプール孔6に開口させている。また、上記スプール孔6には、アルミ製のスプール7を摺動自在に組み込むとともに、このスプール7の移動位置に応じて、供給通路4と排出通路5とを連通させたり、その連通を遮断したりするようにしている。
なお、ポンプ1が停止している場合、スプール7は、パイロット室8に設けたスプリング9の弾性力によって図示する位置を保ち、供給通路4と排出通路5との連通を遮断している。
また、上記スプール孔6の他端側には、コネクタ21を挿入して固定している。このコネクタ21には、アクチュエータポート21aを形成するとともに、このコネクタ21の内周に、貫通孔22を有する筒状部材23を設けている。
The
When the pump 1 is stopped, the
A
一方、上記スプール7の他端7b側には、ロッド部材24を固定し、このロッド部材24を上記貫通孔22に貫通させている。そして、このロッド部材24と貫通孔22との隙間によって、可変オリフィス3を構成している。
なお、上記ロッド部材24は、図4ではスプール7と別部材にして圧入しているが、スプール7と一体になっていてもよい。
また、上記可変オリフィス3は、図示するノーマル状態、つまりスプリング9の弾性力によってスプール7がロッド部材24を介してストッパ23aに当接しているときに、その開度が最大になる。そして、スプール7がスプリング9に抗して移動すると、大径部24aが貫通孔22に近づいて、それにつれて可変オリフィス3の開度が小さくなるようにしている。
On the other hand, a
The
Further, the opening of the
また、上記コネクタ21には、圧力感知孔25と環状溝26とを形成している。そして、上記環状溝26を、ボディ10に形成したパイロット通路27を介してパイロット室8に連通させることによって、可変オリフィス3の下流側の圧力を、パイロット室8に導くようにしている。
なお、図中符号Rは、リリーフバルブであり、このリリーフバルブRによって、パワーステアリング機構PSに供給され最高圧を規制するようにしている。
The
Note that reference numeral R in the figure denotes a relief valve, which is supplied to the power steering mechanism PS and regulates the maximum pressure.
図3に示したシャフト14を、図示しない駆動源によって回転させると、ロータ15も回転する。このようにロータ15が回転すると、その遠心力等によってベーン16がロータ15から突出するが、カムリング17の内壁が略楕円形をしているので、ロータ15に対してベーン16が、内壁面に沿って出入り工程を繰り返す。そのため、各ベーン16の先端がカムリング5に密接したまま回転することになり、各ベーン16間には、それぞれが独立した形で、室が構成される。
When the
上記のように各ベーン16間に形成される各室の容積は、ベーン16がカムリング17の内壁面に沿って出入りすることによって変化する。そして、上記室の容積が拡大する工程に入ったとき、図示しない吸い込みポートから油を吸い込む吸い込み工程となる。一方、各室が収縮する工程に入ったときは、上記吸い込み工程で吸い込んだ油を吐出する吐出工程になる。このように吸い込み工程と吐出工程とを繰り返すことによって、各室から高圧の圧油を吐出する。
また、このようにして各室から吐出される圧油は、サイドプレート18に形成した吐出流路19を通って高圧室20に導かれる。
As described above, the volume of each chamber formed between the
Further, the pressure oil discharged from each chamber in this way is guided to the
上記高圧室20に導かれた圧油は、供給通路4を介して流量制御弁FVに導かれる。流量制御弁FVに導かれた圧油は、図4に示すように、可変オリフィス3を介してアクチュエータポート21aに導かれて、パワーステアリング機構PSに供給されることになる(図2参照)。
また、このとき、可変オリフィス3の上流側と下流側とに圧力差が発生するが、上流側の圧力は、スプール7の他端7bに作用し、下流側の圧力がパイロット通路27を介してパイロット室8に導かれてスプール7の一端7aに作用する。そのため、スプール7には、可変オリフィス3の上流側の圧力によって、図面左方向の推力が発生する。
The pressure oil guided to the
At this time, a pressure difference is generated between the upstream side and the downstream side of the
そして、上記左方向の推力が、スプリング9のイニシャル荷重よりも大きくなると、このスプリング9に抗してスプール7が図面左方向に移動して、推力と弾性力とがバランスする位置を保つ。このようにスプール7がバランスする位置に移動すると、その他端7bが排出通路5とオーバーラップするため、供給通路4と排出通路5とが連通する。このように供給通路4と排出通路5とが連通すれば、吐出油の一部が余剰流量として排出通路5に導かれることになる。
When the leftward thrust becomes larger than the initial load of the
ところで、この従来例では、図5に示すように、スプール孔6の内周に排出凹部28を形成している。この排出凹部28は、ボディ10に排出通路5を形成するときに、スプール孔6を貫通することによって同時に形成している。つまり、この排出凹部28は、スプール孔6における排出通路5の開口部5aに対向する位置に設けている。
そのため、上記のように供給通路4と排出通路5とが連通した場合には、排出凹部28も供給通路4に連通することになる。そして、この排出凹部28にも供給通路4から圧油が流れ込んで、この圧油がスプール7に形成した環状溝7cを介して排出通路5に導かれることになる。
Incidentally, in this conventional example, as shown in FIG. 5, a
Therefore, when the
上記排出凹部28を設けたのは、排出通路5を介して余剰流量を排出するときに、スプール7の偏りを防止するためである。すなわち、排出通路5を介して余剰流量が排出される際、排出通路5内の圧力が、開口部5aの部分でスプール7の周面に作用する。このとき、仮に、排出凹部28がないとすると、排出通路5内の圧力の影響によって、スプール7に、偏った力が作用することになる。このように偏った力がスプール7に作用すると、スプール孔6の内周にスプール7が押しつけられるため、スプール7が摩耗したり、このスプール7の滑らかな移動が阻害されたりする。また、スプール7の摩耗がすすむと、流量制御特性も変化してしまうというおそれもある。
The reason why the
しかし、上記したように、排出凹部28を排出通路5の開口部5aに対向する位置に設けておけば、この排出凹部28内の圧力作用によって、排出通路5側の圧力作用がキャンセルされる。したがって、スプール7に偏った力が作用することを防止でき、上記不都合を回避することができる。このような理由から、排出通路5の開口部5aに対向する位置に、上記排出凹部28を設けている。
However, as described above, if the
ところが、上記従来例では、排出凹部28に余剰流量の一部が流れ込んだときに、急激な圧力降下によって、この排出凹部28内でキャビテーションが発生する。このように排出凹部28内でキャビテーションが発生すると、ボディ10がアルミ製のために、エロージョンにより、排出凹部28の底や周囲が摩耗したり腐食したりする。そして、このような現象が長期間継続すると、ボディ10に穴が開いてしまうという問題があった。
また、エロージョンによって排出凹部28の底や周囲が削られると、削りくずなどのコンタミが発生し、このコンタミがベーンポンプにそのまま吸い込まれることによって、吐出性能が低下するという問題もあった。
However, in the above conventional example, when a part of the excessive flow rate flows into the
In addition, when the bottom and periphery of the
このような問題を解決するために、排出凹部28内における急激な圧力降下を抑制することが考えられる。そして、急激な圧力降下を抑制する具体的手段として、排出凹部28内の容積を小さくすることが考えられる。排出凹部28内の容積を小さくすれば、その部分がチョークと同様の機能を発揮するために、排出される圧油を徐々に下げることができるからである。
In order to solve such a problem, it is conceivable to suppress a rapid pressure drop in the
しかし、このようにすると、排出凹部28内からスプール7の環状溝7cに圧油が流れ込むときに、圧力降下が大きくなる。そのため、このスプール7の環状溝7c内で、キャビテーションが発生し、アルミ製のスプール7が摩耗するという不都合が生じる。
そこで、この発明の目的は、余剰流量がスプール7の環状溝7cに流れ込んだときにキャビテーションが発生したとしても、スプール7の摩耗等を防止することのできる流量制御弁を提供することである。
However, when this is done, the pressure drop increases when the pressure oil flows into the annular groove 7 c of the
Accordingly, an object of the present invention is to provide a flow rate control valve that can prevent wear of the
第1の発明は、アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだアルミ製のスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出用連通路とを備え、上記排出通路及び排出用連通路が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出用連通路を介してスプールの環状溝に流れ込んだ圧油を排出通路に導く流量制御弁において、上記環状溝の表面を、アルミよりも硬い硬質部材で覆ったことを特徴とする。 The first invention is an aluminum body, a supply passage and a discharge passage formed in the body, a spool hole communicating with the supply passage and the discharge passage, and an aluminum body slidably incorporated in the spool hole. A spool, an annular groove formed in the spool, an actuator port connected to the supply passage side of the spool hole, an orifice provided in the middle of the flow path between the supply passage and the actuator port, and an actuator port of the spool hole A pilot chamber provided on the opposite side to the pilot chamber, a pilot passage for introducing pressure downstream of the orifice into the pilot chamber, a spring provided in the pilot chamber and applying an elastic force to the spool, and an inner wall of the spool hole. A discharge communication passage formed at a position facing the opening of the discharge passage, and the discharge passage and When the outgoing communication passage communicates with the supply passage according to the moving position of the spool, a part of the pressure oil from the supply passage is led to the discharge passage as an excessive flow rate, and from the supply passage through the discharge communication passage. In the flow control valve for guiding the pressure oil flowing into the annular groove of the spool to the discharge passage, the surface of the annular groove is covered with a hard member harder than aluminum.
第2の発明は、アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだアルミ製のスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出用連通路とを備え、上記排出通路及び排出用連通路が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出用連通路を介してスプールの環状溝に流れ込んだ圧油を排出通路に導く流量制御弁において、上記環状溝の表面に、アルミよりも硬い硬質部材をコーティングしたことを特徴とする。 The second invention is an aluminum body, a supply passage and a discharge passage formed in the body, a spool hole communicating with the supply passage and the discharge passage, and an aluminum body slidably incorporated in the spool hole. A spool, an annular groove formed in the spool, an actuator port connected to the supply passage side of the spool hole, an orifice provided in the middle of the flow path between the supply passage and the actuator port, and an actuator port of the spool hole A pilot chamber provided on the opposite side to the pilot chamber, a pilot passage for introducing pressure downstream of the orifice into the pilot chamber, a spring provided in the pilot chamber and applying an elastic force to the spool, and an inner wall of the spool hole. A discharge communication passage formed at a position facing the opening of the discharge passage, and the discharge passage and When the outgoing communication passage communicates with the supply passage according to the moving position of the spool, a part of the pressure oil from the supply passage is led to the discharge passage as an excessive flow rate, and from the supply passage through the discharge communication passage. The flow rate control valve for guiding the pressure oil flowing into the annular groove of the spool to the discharge passage is characterized in that a hard member harder than aluminum is coated on the surface of the annular groove.
第3の発明は、アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだアルミ製のスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出用連通路とを備え、上記排出通路及び排出用連通路が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出用連通路を介してスプールの環状溝に流れ込んだ圧油を排出通路に導く流量制御弁において、上記環状溝の表面に、熱処理等の硬化処理を施したことを特徴とする。 A third invention is an aluminum body, a supply passage and a discharge passage formed in the body, a spool hole communicating with the supply passage and the discharge passage, and an aluminum body slidably incorporated in the spool hole. A spool, an annular groove formed in the spool, an actuator port connected to the supply passage side of the spool hole, an orifice provided in the middle of the flow path between the supply passage and the actuator port, and an actuator port of the spool hole A pilot chamber provided on the opposite side to the pilot chamber, a pilot passage for introducing pressure downstream of the orifice into the pilot chamber, a spring provided in the pilot chamber and applying an elastic force to the spool, and an inner wall of the spool hole. A discharge communication passage formed at a position facing the opening of the discharge passage, and the discharge passage and When the outgoing communication passage communicates with the supply passage according to the moving position of the spool, a part of the pressure oil from the supply passage is led to the discharge passage as an excessive flow rate, and from the supply passage through the discharge communication passage. In the flow control valve for guiding the pressure oil flowing into the annular groove of the spool to the discharge passage, the surface of the annular groove is subjected to a hardening process such as heat treatment.
第1の発明によれば、環状溝の表面を、アルミよりも硬い硬質部材で覆ったので、この環状溝内でキャビテーションが発生したとしても、環状溝の壁面の磨耗等を防止することができる。 According to the first invention, since the surface of the annular groove is covered with a hard member harder than aluminum, even if cavitation occurs in the annular groove, it is possible to prevent wear of the wall surface of the annular groove. .
第2の発明によれば、環状溝の表面に、アルミよりも硬い硬質部材をコーティングしたので、この環状溝内でキャビテーションが発生したとしても、環状溝の壁面の磨耗等を防止することができる。 According to the second invention, since the surface of the annular groove is coated with a hard member harder than aluminum, even if cavitation occurs in the annular groove, it is possible to prevent wear of the wall surface of the annular groove. .
第3の発明によれば、環状溝の表面に、熱処理等の硬化処理を施したので、この環状溝内でキャビテーションが発生したとしても、環状溝の壁面の磨耗等を防止することができる。 According to the third invention, since the surface of the annular groove is subjected to a hardening process such as heat treatment, even if cavitation occurs in the annular groove, it is possible to prevent the wall surface of the annular groove from being worn.
図1にこの発明の一実施形態を示すが、従来例の排出凹部28を排出用連通路29にした点及びスプール7の環状溝7cにカバー部材30を設けた点以外の構成については、上記従来例図2、図3、図4と同じである。したがって、以下では、これら排出用連通路29及びスプール7を中心に説明し、従来と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. The configuration other than the point that the
図1に示すように、アルミ製のボディ10には、スプール孔6を形成し、このスプール孔6に排出通路5を連通させている。そして、上記スプール孔6に、アルミ製のスプール7を摺動自在に組み込むとともに、このスプール7には、環状溝7cを形成している。この環状溝7cの底には、アルミよりも硬質の鉄製のカバー部材30を環状にして組み付けている。このカバー部材30は、溶接や接着剤等を用いて環状溝7cに固定しているが、他の手段を用いて固定してもよい。
As shown in FIG. 1, a
また、上記スプール孔6の内周であって、排出通路5の開口部5aに対向する位置には、排出用連通路29を形成している。この排出用連通路29は、図1に示すように、その深さHを、従来の排出凹部28の深さhよりも浅くしている(図5参照)。このように排出用連通路29の深さHを浅くすることによって、排出用連通路29の容積を小さくしている。このように排出凹部29の容積を小さくすれば、前記したように、この排出凹部29がチョークと同様の機能を発揮するために、排出される圧油を徐々に下げることができる。
したがって、この排出用連通路29内において、キャビテーションの発生を防止することができる。
Further, a
Therefore, cavitation can be prevented from occurring in the
そして、上記排出用連通路29内に流れ込んだ圧油は、スプール7の環状溝7cに流れ込む段階で、その圧力が急激に低下する。
このように環状溝7c内で、急激な圧力降下が生じるために、キャビテーションが発生するが、上記したように、この環状溝7cの底には、鉄製のカバー部材30を設けている。したがって、このカバー部材30がキャビテーションによって磨耗したり削られたりすることがなく、環状溝7cの底を磨耗等から防止することができる。
The pressure oil that has flowed into the
As described above, cavitation occurs because of a rapid pressure drop in the annular groove 7c. As described above, the
つまり、この実施形態によれば、スプール7の環状溝7c内で、キャビテーションを積極的に発生させるとともに、キャビテーションが発生する環状溝7cの底を、アルミよりも硬質の鉄製のカバー部材30によって覆うことにより、スプール7の摩耗等を防止するようにしている。このようにすれば、アルミ製のスプール7に孔が開いたり、エロージョンによって環状溝7cの底が削られることもない。そして、コンタミの混入によってベーンポンプの吐出性能が低下するといった不都合も生じない。
That is, according to this embodiment, cavitation is positively generated in the annular groove 7c of the
なお、上記実施形態におけるカバー部材30が、この発明におけるアルミよりも硬い硬質部材に相当する。そして、上記実施形態では、環状溝7cの底の部分だけを、鉄製のカバー部材30によって覆っているが、環状溝7cの表面全体をカバー部材30によって覆ってもよい。そして、上記カバー部材30は、アルミよりも硬質のものであれば、鉄に限らない。
In addition, the
また、上記実施形態では、環状溝7cに、カバー部材30を組み付けることによって、キャビテーションによる不都合を防止しているが、環状溝7cの表面に、アルミよりも硬い硬質部材をコーティングしてもよい。
さらに、環状溝7cの表面に、熱処理等の硬化処理を施すことによって、上記キャビテーションによる摩耗等を防止するようにしてもよい。
In the above embodiment, the
Further, the surface of the annular groove 7c may be subjected to a hardening process such as a heat treatment to prevent wear due to the cavitation.
上記のように、コーティングや熱処理等の硬化処理であれば、スプール7の環状溝7cのエロージョン対策として、新たな部材をスプール7の環状溝7cに組み付ける必要がない。したがって、新たな部材を増やすことなく、スプール7の環状溝7cのエロージョン対策が実現できる。
As described above, in the case of a curing process such as coating or heat treatment, it is not necessary to assemble a new member in the annular groove 7c of the
さらに、上記実施形態では、ベーンポンプから吐出された圧油を制御するようにしているが、この発明の流量制御弁は、ギヤポンプなど、他の圧力源から供給される圧油を制御することもできる。また、上記実施形態では、余剰流量を、排出通路5を介してベーンポンプの吸い込み側に戻しているが、余剰流量をタンクに戻してもよい。
ただし、この発明によれば、余剰流量にコンタミが混入することを防止できるので、余剰流量を、排出通路5を介してそのまま吸い込み側に導くベーンポンプに用いた場合には、このベーンポンプの吐出性能を維持できるという効果が得られる。
Furthermore, in the above embodiment, the pressure oil discharged from the vane pump is controlled, but the flow control valve of the present invention can also control the pressure oil supplied from other pressure sources such as a gear pump. . Moreover, in the said embodiment, although the excess flow volume is returned to the suction side of a vane pump via the
However, according to the present invention, contamination can be prevented from being mixed into the surplus flow rate. Therefore, when the surplus flow rate is used in a vane pump that directly leads to the suction side via the
3 可変オリフィス
4 供給通路
5 排出通路
6 スプール孔
7 スプール
7c 環状溝
8 パイロット室
9 スプリング
10 ボディ
21a アクチュエータポート
27 パイロット通路
29 排出用連通路
30 この発明の硬質部材に相当するカバー部材
DESCRIPTION OF
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013199967A (en) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Kyb Co Ltd | Flow control valve |
CN104443018A (en) * | 2014-12-18 | 2015-03-25 | 临海市嘉美机械制造有限公司 | Unloading valve of hydraulic steering gear |
-
2003
- 2003-07-18 JP JP2003276706A patent/JP2005035481A/en active Pending
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CN104443018A (en) * | 2014-12-18 | 2015-03-25 | 临海市嘉美机械制造有限公司 | Unloading valve of hydraulic steering gear |
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