JP2005119366A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フローコントロールバルブの流量特性のバラツキを抑えられるパワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】 ポンプ１から吐出される作動流体をパワーステアリング出力部８に導く供給通路２と、この供給通路２の途中に介装される可変絞り弁３と、この可変絞り弁３の前後差圧に応じて供給通路２の作動流体をポンプ吸込み側に戻す流量調整弁４とを備え、パワーステアリング出力部８によって車輪の操舵力をアシストするパワーステアリング装置において、可変絞り弁３は供給通路２の途中に介装される供給ポート３４と、この供給ポート３４の開口面積を変えるスリーブ４１と、スリーブ４１を供給ポート３４の開き方向に付勢するスプリング４２とを備え、このスリーブ４１が供給ポート３４の前後差圧とスプリング４２のバネ力とが釣り合う位置に移動して可変絞り弁３の開度を調節する構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体圧によって車輪の操舵力をアシストするパワーステアリング装置の改良に関するものである。

従来、この種のパワーステアリング装置の流体圧源として、図４、図５に示すものがある（特許文献１参照）。

図４において、パワーステアリング出力部８は、車両からの各種信号に応じて流体圧および流体の流れ方向を制御するパワーステアリングコントロールバルブ（図示せず）と、この制御された流体圧で作動し操舵力をアシストするパワーシリンダ（図示せず）等によって構成されている。

パワーステアリング装置の流体圧源は、図示しないエンジンによって駆動されるポンプ１と、ポンプ１から吐出される作動流体をパワーステアリング出力部８に供給する供給通路２と、この供給通路２の途中に介装される可変絞り弁３と、この可変絞り弁３の前後差圧に応じて作動流体の一部をポンプ吸込み側に戻す流量調整弁４と、可変絞り弁３を迂回して作動流体を導くバイパス通路５と、このバイパス通路５を開閉するソレノイドバルブ６と、可変絞り弁３より下流側に連通するリリーフバルブ７とを備える。

図５に示すように、フローコントロールバルブ９はそのケーシングとしてバルブボディ２１とキャップ３１を備え、この内部に流量調整弁４と可変絞り弁３とが収められる。バルブボディ２１には、スプール１１が摺動可能に挿入されるスプール孔２６、ポンプ１の吐出側に連通するポンプポート２２、ポンプ吸込み側に連通する戻りポート２３、およびバイパス通路を構成するバイパスポート２４，２５等が形成される。キャップ３１には、可変絞り弁を構成する供給ポート３４、供給通路２を構成する下流側室３２、およびバイパス通路を構成するバイパスポート３３等が形成される。

流量調整弁４は、スプリング１３に付勢されるスプール１１を備え、このスプール１１の外周にスプール孔２６に摺接するランド部１０が形成される。スプール１１がスプリング１３に抗して図面左方向に移動するとランド部１０の先端が戻りポート２３に面し、ポンプポート２２と戻りポート２３を連通し、スプール１１の摺動位置に応じてポンプポート２２から戻りポート２３へと戻される作動流体の流量を調節するようになっている。スプール１１の一端には可変絞り弁３の上流側に連通する上流側室２０が画成される。スプール１１の他端にはスプリング１３が介装されたスプリング室２７が画成され、このスプリング室２７は通孔１４を介して可変絞り弁３の下流側に連通している。こうして流量調整弁４は、スプール１１の両端に可変絞り弁３の前後差圧が導かれ、スプール１１は可変絞り弁３の前後差圧とスプリング１３のバネ力とが釣り合う位置へと移動する。

可変絞り弁３はスプール１１の一端から突出するテーパロッド１２と、このテーパロッド１２が挿入される供給ポート３４とを備え、テーパロッド１２がスプール１１とともに移動するのに伴って所定のストローク域にて供給ポート３４の開口面積が次第に減少する。こうして流量調整弁４と可変絞り弁３は連携し、流量調整弁４の開度が増えるのにしたがって可変絞り弁３の開度が減るようになっている。

以上のように構成され、エンジンの停止時にポンプ１も停止し、フローコントロールバルブ９はスプリング１３の付勢力によってスプール１１がキャップ３１の端面３８に着座し、流量調整弁４が全閉するとともに、可変絞り弁３が全閉している。

エンジンの運転時にポンプ１が駆動され、上流側室２０に導かれるポンプ１の吐出圧によってスプール１１がキャップ３１の端面３８から離れると、まず可変絞り弁３が開弁する。可変絞り弁３が開弁すると、ポンプ１から吐出される作動流体が、ポンプポート２２→上流側室２０→可変絞り弁３→下流側室３２→パワーステアリング出力部８の順に流れる。パワーステアリング出力部８はこの流体圧によって車輪の操舵力をアシストする。

パワーステアリング出力部８の負荷圧が下流側室３２からスプリング室２７に導かれているため、ポンプ１の回転数が上昇してポンプ１の吐出流量が増えるのに伴って可変絞り弁３の前後差圧が高まるのに伴い、スプール１１はスプリング１３に抗して次第に移動する。

ポンプ１が低速域で回転している状態では、流量調整弁４が閉弁しており、ポンプ１の回転数に比例した流量の作動流体がパワーステアリング出力部８に供給される。

ポンプ１の回転数が中速域に達すると、流量調整弁４が開弁し、上流側室２０に流入する作動流体の一部がポンプ１の回転数増大に応じて戻りポート２３に還流されるため、可変絞り弁３を介してパワーステアリング出力部８に供給される作動流体の流量は略一定に保たれる。

さらにポンプ１の回転数が増大すると、可変絞り弁３はテーパロッド１２がスプール１１とともに移動して供給ポート３４の開口面積が次第に減少し、パワーステアリング出力部８に供給される作動流体の流量は次第に減少する。

ソレノイドバルブ６が開弁すると、ポンプ１から吐出する作動流体の一部が、上流側室２０→バイパスポート２４→ソレノイドバルブ６→バイパスポート２５→下流側室３２→パワーステアリング出力部８の順に流れる。このようにソレノイドバルブ６を開閉することにより、パワーステアリング出力部８に供給される流量が増減され、操舵アシスト力を調節できる。
ＰＣＴ ＷＯ ０３／０２３２２７ Ａ１ 特開平１０−２３０８６０号公報

しかしながら、このような従来のフローコントロールバルブ９にあっては、可変絞り弁３がスプール１１に一体形成されたテーパロッド１２と供給ポート３４の間に環状の断面を持つように画成される構造のため、各部材の加工誤差等によってテーパロッド１２に対して供給ポート３４が偏心すると、可変絞り弁３を流れる作動流体の流量が大幅に変わり、流量調整弁４の流量特性にバラツキが生じやすいという問題点があった。このため、テーパロッド１２と供給ポート３４等に関連して高い加工精度が要求され、製品のコストアップを招く。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、フローコントロールバルブの流量特性のバラツキを抑えられるパワーステアリング装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、ポンプから吐出される作動流体をパワーステアリング出力部に導く供給通路と、この供給通路の途中に介装される可変絞り弁と、この可変絞り弁の前後差圧に応じて供給通路の作動流体をポンプ吸込み側に戻す流量調整弁とを備え、パワーステアリング出力部によって車輪の操舵力をアシストするパワーステアリング装置に適用する。

そして、可変絞り弁は供給通路の途中に介装される供給ポートと、この供給ポートの開口面積を変えるスリーブと、スリーブを供給ポートの開き方向に付勢するスプリングとを備え、このスリーブが供給ポートの前後差圧とスプリングのバネ力とが釣り合う位置に移動して可変絞り弁の開度を調節する構成としたことを特徴とするものとした。

第２の発明は、第１の発明において、供給通路に対して前記可変絞り弁と並列に接続されるバイパス通路と、このバイパス通路を開閉するソレノイドバルブとを備えたことを特徴とするものとした。

第３の発明は、第２の発明において、ソレノイドバルブは作動流体が流れるバルブ穴と、このバルブ穴を絞るシャフトとを有し、このバルブ穴とシャフトとの間に供給通路に対して可変絞り弁の上流側と下流側を結ぶ絞り通路を画成したことを特徴とするものとした。

第１の発明によると、フローコントロールバルブは、可変絞り弁の前後差圧に応じてスプールが変位して流量調整弁の開度を調節するとともに、同じく可変絞り弁の前後差圧に応じてスリーブが変位して可変絞り弁の開度を調節して、パワーステアリング出力部に供給される流量を制御する。

フローコントロールバルブは、可変絞り弁の開度を調節するスリーブが流量調整弁のスプールと分離して設けられている構造のため、各部材の加工誤差等によってスリーブとスプールとが偏心したとしても、可変絞り弁を流れる作動流体の流量が変わることがなく、流量調整弁の流量特性にバラツキが生じることを抑えられる。この結果、従来のテーパロッドと供給ポート等に関連して要求される加工精度を低減し、製品のコストダウンがはかれる。

第２の発明によると、ソレノイドバルブの開度を電気的に制御することにより、パワーステアリング出力部に供給される流量が増減され、操舵アシスト力を調節できる。

第３の発明によると、例えばスリーブが固着して作動流体が供給ポートを通過できなくなった場合でも、ポンプから吐出する作動流体がバルブ穴とシャフトとの間に画成される絞り通路を通ってパワーステアリング出力部に供給される。この結果、パワーステアリング出力部に操舵アシスト力が得られるとともに、ポンプの負荷が過大になることを回避し、フェイルセーフ機能を果たすことができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１の（ａ），（ｂ）に示すように、パワーステアリング装置に設けられるフローコントロールバルブ９は、ポンプ１から吐出される作動流体をパワーステアリング出力部８に導く供給通路２と、この供給通路２の途中に介装される可変絞り弁３と、この可変絞り弁３の前後差圧に応じて供給通路２の作動流体をポンプ吸込み側に戻す流量調整弁４と、可変絞り弁３を迂回して作動流体を導くバイパス通路５と、このバイパス通路５を開閉するソレノイドバルブ６と、可変絞り弁３より下流側に連通するリリーフバルブ７とを備える。

フローコントロールバルブ９はそのケーシングとしてバルブボディ２１とキャップ３１とを備え、この内部に流量調整弁４と可変絞り弁３とが収められる。バルブボディ２１には、スプール１１が摺動可能に挿入されるスプール孔２６、ポンプ１の吐出側に連通するポンプポート２２、ポンプ吸込み側に連通する戻りポート２３、およびバイパス通路５を構成するバイパスポート２４，２５等が形成される。キャップ３１には、可変絞り弁３を構成する供給ポート３４、供給通路２を構成する下流側室３２、およびバイパス通路５を構成するバイパスポート３３等が形成される。

流量調整弁４は、スプリング１３に付勢されるスプール１１を備え、このスプール１１の外周にスプール孔２６に摺接するランド部１０が形成される。スプール１１がスプリング１３に抗して図面左方向に移動するとランド部１０の先端が戻りポート２３に面し、ポンプポート２２と戻りポート２３を連通し、スプール１１の摺動位置に応じてポンプポート２２から戻りポート２３へと戻される作動流体の流量を調節するようになっている。スプール１１の一端には可変絞り弁３の上流側に連通する上流側室２０が画成される。スプール１１の他端にはスプリング１３が介装されたスプリング室２７が画成され、このスプリング室２７は通孔２８を介して可変絞り弁３の下流側に連通している。こうして流量調整弁４は、スプール１１の両端に可変絞り弁３の前後差圧が導かれ、スプール１１は可変絞り弁３の前後差圧とスプリング１３のバネ力とが釣り合う位置へと移動する。

可変絞り弁３は供給通路２の途中に介装される供給ポート３４と、この供給ポート３４の開口面積を変えるスリーブ４１と、スリーブ４１を供給ポート３４の開き方向に付勢するスプリング４２とを備え、このスリーブ４１が供給ポート３４の前後差圧とスプリング４２のバネ力とが釣り合う位置に移動する構成とする。つまり、可変絞り弁３の絞りを可変とするスリーブ４１が流量調整弁４のスプール１１と分離して設けられている。

図２に示すように、スリーブ４１は有底円筒状に形成され、キャップ３１にはスリーブ４１が摺動可能に挿入されるスリーブ孔３５が形成される。供給ポート３４はスリーブ孔３５に開口し、スリーブ４１の摺動位置に応じてその開口面積が調節される。

キャップ３１内には円盤状のリテーナ３６が嵌められ、このリテーナ３６とスリーブ４１の底部の間にはスプリング４２が圧縮して介装されている。リテーナ３６には複数の通孔３７が形成され、供給通路２を通る作動流体が各通孔３７を流れるようになっている。

ソノイドバルブ６は、バルブボディ２１に挿入して取り付けられる円筒状のハウジング６１と、ハウジング６１に摺動可能に挿入されるシャフト６２とを備える。ハウジング６１にはポンプ１の吐出側に連通する上流室６４と、シャフト６２との間で可変絞り部を画成するバルブ穴６６と、パワーステアリング出力部８に連通する下流室６７が形成される。ポンプ１から吐出される作動流体は、上流室６４、バルブ穴６６、下流室６７を通ってパワーステアリング出力部８へと流れる。シャフト６２はコイル６９に生じる電磁力によりスプリング６８に抗して開弁方向（図１（ａ）において上方向）に駆動される。

円柱状のシャフト６２はその先端に円錐状の弁体部６３が形成され、この弁体部６３がバルブ穴６６に挿入される。シャフト２が図２において上方向に変位するのに伴って、弁体部６３とバルブ穴６６との間で画成される可変絞り部の開口面積が次第に大きくなる。

ソレノイドバルブ６はコア７７がハウジング６１の段部７８に着座した状態で、弁体部６３がバルブ穴６６からわずかに離れてバイパス通路５を全閉しない構造とする。換言すると、フローコントロールバルブ９はこのバルブ穴６６と弁体部６３との間に絞り通路５２を備え、この絞り通路５２が供給通路２に対して可変絞り弁３の上流側と下流側を常時連通する。

以上のように構成され、エンジンの運転時にポンプ１が駆動され、上流側室２０に導かれるポンプ１の吐出圧によって可変絞り弁３が開弁すると、ポンプ１から吐出される作動流体が、ポンプポート２２→上流側室２０→可変絞り弁３→下流側室３２→パワーステアリング出力部８の順に流れる。パワーステアリング出力部８はこの流体圧によって車輪の操舵力をアシストする。

パワーステアリング出力部８の負荷圧が下流側室３２からスプリング室２７に導かれているため、ポンプ１の回転数が上昇してポンプ１の吐出流量が増えるのに伴って可変絞り弁３の前後差圧が高まるのに伴い、スプール１１はスプリング１３に抗して次第に移動する。

ポンプ１が低速域で回転している状態では、流量調整弁４が閉弁しており、ポンプ１の回転数に比例した流量の作動流体がパワーステアリング出力部８に供給される。

ポンプ１の回転数が中速域に達すると、流量調整弁４が開弁し、上流側室２０に流入する作動流体の一部がポンプ１の回転数増大に応じて戻りポート２３に還流されるため、可変絞り弁３を介してパワーステアリング出力部８に供給される作動流体の流量は略一定に保たれる。

さらにポンプ１の回転数が増大すると、可変絞り弁３の前後差圧が大きくなり、スプール１１の両端に作用する圧力差が大きくなるとともに、スリーブ４１の両端に作用する圧力差も大きくなる。このように圧力差が大きくなれば、スプール１１がスプリング１３のバネ力に抗して図面左方向に移動するとともに、スリーブ４１が図３に示すようにスプリング４２のバネ力によって図面右方向に移動し、供給ポート３４の開口面積が次第に減少し、パワーステアリング出力部８に供給される作動流体の流量は次第に減少する。

ポンプ１から吐出する作動流体の一部は、上流側室２０→バイパスポート２４→ソレノイドバルブ６→バイパスポート２５→下流側室３２→パワーステアリング出力部８の順に流れる。そしてソレノイドバルブ６の可変絞り部の開度を電気的に制御することにより、パワーステアリング出力部８に供給される流量が増減され、操舵アシスト力を調節できる。

フローコントロールバルブ９は、可変絞り弁３の絞りを可変とするスリーブ４１が流量調整弁４のスプール１１と分離して設けられる構造のため、各部材の加工誤差等によってスリーブ４１とスプール１１とが偏心したとしても、可変絞り弁３を流れる作動流体の流量が変わることがなく、流量調整弁４の流量特性にバラツキが生じない。このため、従来のテーパロッド１２と供給ポート３４等に関連して要求される加工精度を低減し、製品のコストダウンがはかれる。

さらに、スリーブ４１とスプール１１を分離して設ける構造のため、可変絞り弁３の流量特性と流量調整弁４の流量特性の設定自由度を高められる。

上記した実施例では、絞り通路５２によってバルブ穴６６が全閉しない構造のソレノイドバブル６を使用していることで、可変絞り弁３の上流側と下流側とが常時連通し、これによりスプール１１がバルブボディ２１に、またスリーブ４１がキャップ３１に固着して供給ポート３４を通過する作動流体の移動ができなくなった場合でも、バブル穴６６を通過する作動流体が供給ポート３４を迂回してパワーステアリング出力部８に供給される。この結果、パワーステアリング出力部８への操舵アシスト力が保障されるとともに、ポンプ１の負荷が過大になることを回避し、フェイルセーフ機能を果たすことができる。

しかし、上記した固着現象が起こり得ない構造を有しているのであれば、上記ソレノイドバルブ６は全閉しないものに限らず、従来例でも示している開閉タイプのソレノイドバルブであっても良い。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明のパワーステアリング装置は、流体圧によって車輪の操舵力をアシストするパワーステアリング装置に利用できる。

本発明の実施の形態を示し、（ａ）はフローコントロールバルブの断面図、（ｂ）はフローコントロールバルブの正面図。 同じくフローコントロールバルブの断面図。 同じくフローコントロールバルブの動作を示す断面図。 従来例を示すパワーステアリング装置の構成図。 同じく図フローコントロールバルブの断面。

符号の説明

１ ポンプ
２ 供給通路
３ 可変オリフィス
４ 流量調整弁
５ バイパス通路
６ ソレノイドバルブ
７ リリーフバルブ
８ パワーステアリング出力部
９ フローコントロールバルブ
２０ 上流室
３２ 下流室
３４ 供給ポート
４１ スリーブ
４２ スプリング
５２ 絞り通路
６２ シャフト
６６ バルブ穴

Claims (3)

1. ポンプから吐出される作動流体をパワーステアリング出力部に導く供給通路と、この供給通路の途中に介装される可変絞り弁と、この可変絞り弁の前後差圧に応じて供給通路の作動流体をポンプ吸込み側に戻す流量調整弁とを備え、パワーステアリング出力部によって車輪の操舵力をアシストするパワーステアリング装置において、前記可変絞り弁は供給通路の途中に介装される供給ポートと、この供給ポートの開口面積を変えるスリーブと、スリーブを供給ポートの開き方向に付勢するスプリングとを備え、このスリーブが供給ポートの前後差圧とスプリングのバネ力とが釣り合う位置に移動して可変絞り弁の開度を調節する構成としたことを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 前記供給通路に対して前記可変絞り弁と並列に接続されるバイパス通路と、このバイパス通路を開閉するソレノイドバルブとを備えたことを特徴とする請求項１に記載のパワーステアリング装置。
3. 前記ソレノイドバルブは作動流体が流れるバルブ穴と、このバルブ穴を絞るシャフトとを有し、このバルブ穴とシャフトとの間に前記供給通路に対して前記可変絞り弁の上流側と下流側を結ぶ絞り通路を画成したことを特徴とする請求項２に記載のパワーステアリング装置。

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