JP2517200Y2 - 流量制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本考案は、例えば自動車用パワーステアリング装置の
パワーソース等に施用される、作動流体の流量を制御す
る流量制御弁に関する。

《従来の技術》 流体を作動媒体として手動操舵トルクを助勢するパワ
ーステアリング装置に作動流体を供給するパワーソース
としては、例えばベーンポンプ等の容積形オイルポンプ
が広く用いられており、それらのオイルポンプは、車両
に搭載したエンジンによって回転駆動されるのが普通で
ある。従ってエンジンの回転速度の上昇に伴って、オイ
ルポンプの吐出流量は増加する。

一方、パワーステアリング装置によって得られる助勢
力は、その装置の油圧回路内を流れる作動油の流量の増
大と共に増大するのであるが、必要とされる助勢力はそ
の車両のエンジンの回転速度の増加と共に上昇するもの
ではない。従って、エンジンの高速回転時に生じるポン
プの余剰吐出分の作動油は、流量制御弁を用いてドレン
流としてリザーバタンクないしはポンプの吸込口等へ戻
すようにしており、それによって所望の流量の作動油を
パワーステアリング装置の油圧回路へ供給するようにし
ている。

この種の流量制御弁の一例を、以下に第５図〜第８図
を参照して説明する。第５図は、自動車用パワーステア
リング装置のパワーソースであるオイルポンプに組み込
まれた、従来の流量制御弁を示している。この流量制御
弁の主要部の構造については後に本考案の実施例の説明
に関連して詳述するので、ここではその概要のみを説明
する。

オイルポンプのケーシング10に形成したスプール収容
孔の開放端（図中左端）にコネクタプラグ12を螺着する
ことによってスプール収容室14が形成されている。この
スプール収容室14の中にスプール20が摺動自在に配設さ
れており、このスプール20の左側には第１圧力室P1が、
また右側には第２圧力室P2が夫々画成されている。スプ
ール20はスプリング21によって図中左方へ付勢されてい
る。

第１圧力室P1はポンプの吐出口に連通しており、この
吐出口から圧油が流量制御弁へ流入する。第１圧力室P1
はまた、コネクタプラグ12の中央に形成したメインオリ
フィス12aを介して作動油送給部16に連通しており、こ
のオリフィス12aを通って流れる圧油は、作動油として
パワーステアリング装置の油圧回路へ送給される。更に
第１圧力室P1は、スプール収容室14に形成したドレンポ
ート18を介してポンプの吸込口（不図示）と連通してお
り、このドレンポート18の開度（有効流路断面積）はス
プール20の位置に応じて変化する。

第２圧力室P2は、油路22（図中には模式的に示し
た）、スプール20の環状溝24、そしてスプール20に形成
したオリフィス26を介して、作動油送給部16と連通して
いる。

スプール20の内部には空間Ｓが形成されており、この
内部空間Ｓに、リリーフバルブ30が配設されている。こ
のリリーフバルブ30は、その上流側が第２圧力室P2に連
通し、従って作動油送給部16に連通している。また、そ
の下流側は、スプール20に径方向に穿設したバイパス穴
28と、このバイパス穴28が開口しているスプール20の外
周に形成した環状溝29とを介して、ドレンポート18に連
通している。

従ってバイパス穴28はリリーフバルブ30からの漏出油
を流すリリーフ通路として機能するものであり、また、
環状溝29はドレンポート18へドレン流を導くドレン通路
である。

リリーフバルブ30は、第２圧力室P2の圧力とドレンポ
ート18内の圧力との差圧が上昇して所定値に達したなら
ば（即ち第２圧力室P2に連通している作動油送給部16の
圧力が所定圧力に達したならば）第２圧力室P2内の作動
油をドレンポート18へ漏出させるように作動し、その場
合、第５図に矢印で示すように作動油が流れる。従っ
て、第２圧力室P2の圧力は所定圧以上には上昇せず、ス
プール20を第１圧力室P1側へ移動させようとする作用力
に限界が設定されることになるため、作動油送給部16の
圧力が、効果的に、所定の最大圧力値までに保持される
ようになっている。

以上の説明から明らかなように、リリーフバルブ30の
開閉動作が適切に行われるようにするためには、ドレン
ポート18内の圧力が、スプール20に形成したバイパス穴
28を介して、スプール20の内部空間Ｓへ適正に伝達され
ていなければならない。

《考案が解決しようとする課題》 しかしながら、上述した従来の流量制御弁において
は、スプール収容室14に対する、スプール20の角度位置
の如何によっては、ドレンポート18内の圧力がスプール
内部空間Ｓへ適正に伝達されないことがあり、その結果
作動油送給部16の最大吐出圧力が大きく変動おそれがあ
るという問題がこれまでにあった。

この問題は、スプール収容室14に形成されているドレ
ンポート18の方向に対する、スプール20のバイパス穴28
の相対的な方向に関係している。即ち、第５図、及び第
６図（ａ）に示すように、ドレンポート18とバイパス穴
28とが同一方向となるようにスプール22が位置している
場合には、第１圧力室P1からドレンポート18へ流れるド
レン流（第６図（ａ）に実線の矢印で示す）の一部がバ
イパス穴28の中を通過するようになる。この通過する流
れが、第７図に示すようにスプール内部空間Ｓとの境界
領域において渦を発生し、また、第２圧力室から漏出し
てくる作動油のバイパス流（図中に破線の矢印で示す）
と干渉を生じるために、ドレンポート18内の圧力がスプ
ール内部空間Ｓへ正しく伝達されないのである。

これに対して、第６図（ｂ）に示すように、ドレンポ
ート18の方向とバイパス穴28の方向とが互いに直交する
ようにスプールが位置している場合には、ドレン流（実
線矢印）はバイパス穴28の中を流れることはなく、その
ためバイパス流（点線矢印）に対する干渉は発生しない
ため、圧力の伝達が適正に行われる。バイパス流それ自
体の流量はドレン流と比較して非常に小さく、バイパス
流だけであれば、圧力の伝達に悪影響が及ぶことはな
い。

以上の夫々の場合における、流量制御弁の吐出圧力の
変動を、第８図（ａ）と第８図（ｂ）とに示す。これら
の図は、以上に説明した従来の流量制御弁を施用し、そ
の作動油送給部に大きな流路抵抗を有するオリフィスを
取りつけて作動油圧力をリリーフバルブ30の作動圧力ま
で増大させ、そしてポンプ回転数をランプ状に変化させ
て上昇させつつ、吐出圧力をプロットしたグラフであ
る。

ドレンポート18とバイパス穴28とが同一方向の場合に
は、第８図（ａ）に示すように圧力変動が大きく、一
方、それらの方向が直交している場合には第８図（ｂ）
に示すように圧力変動が良好な範囲内に収まっているこ
とが判る。

しかるに、ドレンポート18とバイパス穴28の方向が直
交するように、スプール22を収容室14の中に適当にセッ
トするためには余分な手間を必要とし、また、スプール
20は、最初にそのようにセットされたとしても、作動中
にスプール収容室14の中で回転してしまうおそれがあ
る。この回転を防止するためには、流量制御弁の構造が
複雑なものとならざるを得ず、コストの上昇が避けられ
ない。

本考案は、このような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、簡明な構造で、スプールの回
転位置の如何によらず常に安定して作動することのでき
る流量制御弁を提供することにある。

《課題を解決するための手段》 上記の目的を達成するために、本考案は、スプールに
形成したリリーフバルブからの漏出油を導くリリーフ通
路と、ドレンポートへドレン流を導くドレン通路とが合
流する合流部に、リリーフ通路のこの合流部への開口部
を覆うことによりドレン通路を流れるドレン流がリリー
フ通路へ侵入することを防止する侵入防止部材を設けた
ことを特徴とする。

《作用》 侵入防止部材によって、ドレン流がリリーフ通路へ流
入することが防止されるため、ドレン流の一部がリリー
フ通路内に渦を発生させて流れを乱すことがなく、ま
た、ドレン流とパイパス流との干渉が防止されるため、
スプールがどのような角度位置にあっても、リリーフバ
ルブの下流側へは圧力が適正に伝達され、流量制御弁が
常に安定して作動することができる。

《実施例》 以下、本考案の実施例を第１図〜第４図に基づいて説
明する。

第１図は本考案の流量制御弁の一実施例を示す断面図
である。

この実施例の流量制御弁は、自動車用パワーステアリ
ング装置のパワーソース用オイルポンプに組み込まれた
ものである。オイルポンプのケーシング10に形成したス
プール収容孔の開放端（図中左端）に、中央にオリフィ
ス12aを有するコネクタプラグ12を螺着することによっ
て、スプール収容室14が形成されている。

スプール収容室14の中にはスプール20が摺動自在に配
設されており、スプール20の図中左側には第１圧力室P1
が、また右側には第２圧力室P2が夫々画成されている。
スプール20はスプリング21によって図中左方へ付勢され
ており、またスプール20の左端には、コネクタプラグ12
と当接することによってこのスプール20の左端位置を規
制するためのストッパ突起20aが形成されている。尚、
このストッパ突起20aの先端にはスリット20bが形成され
ていて、コネクタプラグ12のオリフィス12aを完全に閉
塞してしまうことがないようになっている。

第１圧力室P1はポンプの吐出口11に連通しており、ポ
ンプから吐出される圧油は、この吐出口11から、流量制
御弁の第１圧力室P1へ流入する。

更にまた第１圧力室P1は、メインオリフィス12aを介
して作動油送給部16に連通しており、このオリフィス12
aを通って流れる圧油は、作動油としてパワーステアリ
ング装置の油圧回路へ送給される。この作動油の流量は
オリフィス12aの前後の差圧に応じた流量となる。

ポンプの吐出口11から流入した圧油のうち、油圧回路
へ作動油として送給されなかった残余は、スプール収容
室14に形成されているドレンポート18から余剰油として
排出され、ポンプの吸込口（不図示）へ還流されること
になる。このドレンポート18の開度（有効流路断面積）
はスプール20の位置に応じて変化し、それによって、オ
リフィス12aの前後の差圧が所望の値となり、供給され
る作動油の流量が適切に制御されるようになっている。

第２圧力室P2は、油路22（図中には模式的に示し
た）、スプール20の外周に形成した第１の環状溝24、そ
れにこの第１の環状溝24の側壁に形成したオリフィス26
を介して、作動油送給部16と連通している。

スプール20の内部には空間Ｓが形成されており、この
内部空間Ｓに、リリーフバルブ30が配設されている。こ
のリリーフバルブ30は、その上流側が第２圧力室P2に連
通し、従って作動油送給部16に連通している。また、そ
の下流側は、スプール20に径方向に穿設したバイパス穴
28と、このバイパス穴28が開口しているスプール20の外
周に形成した第２の環状溝35とを介して、ドレンポート
18に連通している。

従ってバイパス穴28はリリーフバルブ30からの漏出油
を流すリリーフ通路として機能するものであり、また、
第２環状溝35はドレンポート18へドレン流を導くドレン
通路である。

リリーフバルブ30は、弁体として機能するボール31、こ
のボールのリテーナ32、スプリング33、それにスプール
内部空間Ｓの図中右端を画成するプラグ34に形成されて
いる、第２圧力室P2と連通するオリフィス34aから構成
されている。ボール31は、オリフィス34aの内部空間Ｓ
側に形成されたバルブシート34bへ、リテーナ32を介し
てスプリング33により押圧され、このオリフィス34aを
所定の付勢力で弾圧閉止している。

以上のリリーフバルブ30は、第２圧力室P2の圧力とド
レンポート18内の圧力との差圧が上昇して所定値に達し
たならば（即ち、第２圧力室P2に連通している作動油送
給部16の圧力が所定圧力に達したならば）、第２圧力室
P2内の作動油をドレンポート18へ漏出させるように作動
し、その場合、第１図に矢印で示すように作動油が流れ
る。従って、第２圧力室P2の圧力は所定圧以上には上昇
せず、スプール20を第１圧力室P1側へ移動させようとす
る作用力に限界が設定されることになるため、作動油送
給部16の圧力が、効果的に、所定の最大圧力値までに保
持されるようになっている。

従来例に関して既に述べたように、リリーフバルブ30
の開閉動作が適切に行われるようにするためには、ドレ
ンポート18内の圧力が、スプール20に形成したバイパス
穴28を介して、スプール20の内部空間Ｓへ適正に伝達さ
れていなければならない。

この圧力伝達が確実に適正に行われるようにするため
に、本実施例では、ドレン流の流れがスプール20のバイ
パス穴28に侵入するのを防止する、侵入防止用リング40
を用いている。この侵入防止用リング40は、例えば金属
ないし合成樹脂等の弾性材料で製作し、第２図に斜視図
で示すようにその一部に切れ目40aを設け、また、対向
する２ヶ所に開口40bを形成したものである。このリン
グ40をスプール20第２の環状溝35の内部に止着するため
に、この第２の環状溝35には第１図に示すように段部35
aを形成してある。リング部材40を装着するには、その
切れ目40aを拡げてスプール20の外周に嵌装し、そして
環状溝35の位置まで移動させて、この段部35aの上に着
座させる。またこのようにリング40を装着する際には、
第３図（ａ）及び（ｂ）に示すように、リングの開口40
bの位置を、スプール20のバイパス穴28の開口部の位置
から偏寄させるようにし、特にこの実施例では90度ずら
した位置としている。

従って、侵入防止用リング40は、リリーフ通路である
バイパス穴28がドレン通路である第２環状溝35に合流す
る合流部に設けられている。そして、リリーフ通路のこ
の合流部への開口部であるバイパス穴28の開口部を覆う
ことにより、ドレン通路を流れるドレン流がリリーフ通
路へ侵入することを防止している。

即ち、この侵入防止用リング40の働きにより、ドレン
流はスプール20の角度位置にかかわらず、バイパス穴28
の中へ侵入することがなく（第３図（ａ）及び（ｂ）の
実線矢印参照）、一方、スプール20から流れ出るバイパ
ス流はドレンポート18へ自由に流出することができる
（同図の点線矢印参照）。それゆえ、ドレン流の一部が
スプール内部空間Ｓとの境界部に渦を発生させることが
なく、また、ドレン流とパイパス流との干渉が防止され
るため、スプール20がスプール収容室14に対して相対的
にどのような角度位置にあっても、ドレンポート18内の
圧力がスプール内部空間Ｓへ適切に伝達され、そしてリ
リーフバルブ30が常に安定して機能するようになってい
る。

このことを明らかに示す実験結果を、第４図（ａ）及
び（ｂ）にグラフで示す。これらの図は、以上に説明し
た本考案の実施例に係る流量制御弁を使用し、その作動
油送給部16に大きな流路抵抗を有するオリフィスを取り
つけて作動油の圧力をリリーフバルブ30の作動圧力まで
増大させ、そしてポンプ回転数をランプ状に変化させて
上昇させつつ、この作動油送給部における吐出圧力をプ
ロットしたグラフである。

それらのうち第４図（ａ）に示すものは、第３図
（ａ）のようにドレンポート18とバイパス穴28とが同方
向の場合の実験結果、また、第４図（ｂ）に示すもの
は、第３図（ｂ）のようにそれらの方向が直交している
場合の実験結果である。これらの図から、スプール20の
角度位置にかかわらず、吐出圧力の変動が小さな範囲内
に収まっていることが判る。

以上に説明した流量制御弁の形態は、本考案の説明の
ための一具体例に過ぎず、本考案はその他の流量制御弁
にも適用できるものである。また、侵入防止部材の形態
も、上記実施例の形態に限られるものではない。ただ
し、この侵入防止部材を、開口を有するリング部材とし
て形成し、そしてそのリング部材の開口をスプールのバ
イパス穴の開口部から偏寄させてスプールに嵌装するも
のとすれば、簡明な構成で好適な結果を得ることができ
る。

《考案の効果》 以上の説明から明らかなように、本考案の流量制御弁
は、スプールに形成したリリーフバルブからの漏出油を
導くリリーフ通路と、ドレンポートへドレン流を導くド
レン通路とが合流する合流部に、リリーフ通路のこの合
流部への開口部を覆うことによりドレン通路を流れるド
レン流がリリーフ通路へ侵入することを防止する侵入防
止部材を設けた構成としたことにより、この侵入防止部
材が、ドレン流がリリーフ通路に流入することを防止す
るため、ドレン流の一部がスプール内部空間との境界部
に渦を発生させて流れを乱すことがなく、また、ドレン
流とバイパス流との干渉が防止される。従って、スプー
ルがスプール収容室に対して所定の角度位置を保つよう
にするための、いかなる手段をも必要とせず、また、流
量制御弁の組立てに特別の配慮を要することもなく、流
量制御弁を常に安定して作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の流量制御弁の一実施例を示す断面図、
第２図は侵入防止部材であるリングの斜視図、第３図
（ａ）及び（ｂ）は第１図のIII−III線に沿った断面
図、第４図（ａ）及び（ｂ）は第１図の流量制御弁を用
いた場合のポンプ回転数と流量制御弁の吐出圧力との関
係を示す線図、第５図は従来の流量制御弁の一例を示す
断面図、第６図（ａ）及び（ｂ）は第５図のVI−VI線に
沿った断面図、第７図は第６図（ａ）のVII−VII線に沿
った断面図、第８図（ａ）及び（ｂ）は第５図の流量制
御弁を用いた場合のポンプ回転数と流量制御弁の吐出圧
力との関係を示す線図である。 11……圧油流入部（ポンプ吐出口）、14……スプール収
容室、16……作動油送給部、18……ドレンポート、20…
…スプール、28……リリーフ通路（バイパス穴）、30…
…リリーフバルブ、35……バイパス通路（第２環状
溝）、40……侵入防止部材（リング）。

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧油流入部と作動油送給部とドレンポート
   とを有するスプール収容室内にスプールを摺動自在に配
   設し、前記スプールによる前記ドレンポートの開度変化
   で作動油の送給流量が制御されるようにし、前記スプー
   ル内に、上流側と下流側とが夫々前記作動油送給部と前
   記ドレンポートとに連通したリリーフバルブを設け、該
   リリーフバルブの作動により前記作動油送給部の圧力が
   所定圧までに保持されるようにした流量制御弁におい
   て、 前記スプールに形成した前記リリーフバルブからの漏出
   油を導くリリーフ通路と、前記ドレンポートへドレン流
   を導くドレン通路とが合流する合流部に、前記リリーフ
   通路の該合流部への開口部を覆うことにより前記ドレン
   通路を流れるドレン流が前記リリーフ通路へ侵入するこ
   とを防止する侵入防止部材を設けたことを特徴とする流
   量制御弁。
2. 【請求項２】前記リリーフ通路は前記スプールの径方向
   に延在するバイパス穴を含み、前記侵入防止部材は該バ
   イパス穴の開口部を覆う如く前記スプールに嵌装され
   る、該パイパス穴の該開口部から偏寄した位置に開口を
   有するリング部材であることを特徴とする請求項（１）
   記載の流量制御弁。