JP2561005Y2 - 流量制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、自動車のパワーステ
アリング装置に用いられる作動液の供給流量を制御する
ための流量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用パワーステアリング装
置は、車両の停止時及び低速走行時、即ちエンジンの低
回転時では操舵力を十分に助勢する必要があるが、高速
走行時、即ちエンジンの高回転時では操舵安定性を向上
させるために操舵力の助勢はそれほど必要としない。と
ころで、自動車用パワーステアリング装置の液圧源とし
ては、例えばエンジンにより駆動されるベーンポンプ等
の回転式容積形ポンプが広く使用されており、エンジン
の回転速度が上昇すると、ポンプ回転数も上昇して作動
液の吐出流量が増大するから、エンジンの回転速度の上
昇に応じて増大する液圧ポンプの吐出流量をそのままパ
ワーステアリング装置に供給することは好ましくない。

【０００３】そこで、液圧ポンプには、ポンプ回転数が
所定値以上になった時、パワーステアリング装置への作
動液供給量を減少させるいわゆるフローダウン機能を備
えた流量制御弁が設けられている。この種の流量制御弁
には例えば図４に示すものがある。この流量制御弁で
は、ポンプハウジング２０に形成された筒体状のスプー
ル収納孔２１内にスプール弁２２を介して、第一圧力室
２３₁ と第二圧力室２３₂ が区画形成され、第二圧力室
２３₂ には、スプール弁２２を第一圧力室２３₁側に押
し戻す戻しスプリング２４が配置されている。前記ポン
プハウジング２０には、ポンプの吐出側に接続された流
入ポート２５と、図示しないパワーステアリング装置の
操舵助勢力を発生させる液圧回路に接続された吐出ポー
ト２６とが設けられ、これらの流入ポート２５と吐出ポ
ート２６との間にはメインオリフィス２７及びポンプの
吸込側に接続されてスプール弁２２により開閉されるド
レンポート２８が設けられている。第一圧力室２３
₁ は、流入ポート２５に常時連通し、かつメインオリフ
ィス２７を介して吐出ポート２６に連通している。更
に、第一圧力室２３₁ はドレンポート２８に対してスプ
ール弁２２の位置に応じて異なる開度で連通可能となっ
ている。また、第二圧力室２３₂ は、連通路２９を介し
て吐出ポート２６に連通しており、これによって第二圧
力室２３₂ の圧力が吐出ポート２６の圧力と実質的に等
しくなっている。

【０００４】また、前記スプール弁２２の中央部外周に
は、前記連通路２９に連通ポート３０を介し常時連通す
る環状溝３１が形成されており、この環状溝３１に臨ま
せて、スプール弁２２により開閉されるサブオリフィス
３２が第２流入ポート３３からスプール収納孔２１への
出口部に設けられている。

【０００５】以上の構成において、エンジンの回転速度
が上昇してポンプから第一圧力室２３₁ に流入する作動
液の流量が増加した場合、スプール弁２２が図４の右方
向に移動し、ドレンポート２８の有効開口面積が増大す
るため、第一圧力室２３₁ の圧力上昇が回避されるか
ら、第一圧力室２３₁ と第二圧力室２３₂ との間の差圧
は、ポンプからの作動液流入量の増加に影響されること
なく、ほぼ一定値に保持される。また、ステアリング操
作が行われて吐出ポート２６の圧力が上昇した場合、吐
出ポート２６に連通している第二圧力室２３₂ の圧力も
上昇し、これによりスプール弁２２が図４の左方向に移
動し、ドレンポート２８の有効開口面積が減少するた
め、第一圧力室２３₁ の圧力が上昇するから、第一圧力
室２３₁ と第二圧力室２３₂ との間の差圧は、ステアリ
ング操作に影響されることなく、ほぼ一定値に保持され
る。従って、メインオリフィス２７を通って第一圧力室
２３₁内から吐出ポート２６に流れる作動液の流量（メ
イン流路の流量）はほぼ一定値に保持される。

【０００６】また、ポンプから第一圧力室２３₁ への作
動液流入量が比較的に少ないポンプの低速回転時には、
スプール弁２２は図４の左方向に移動しており、このス
プール弁２２でサブオリフィス３２が閉じられていない
ため、サブオリフィス３２、スプール弁２２の環状溝３
１、連通ポート３０、連通路２９を介して吐出ポート２
６に作動液が流れ、その流量（サブ流路の流量）と前記
メイン流量を加えた一定流量の作動液が吐出ポート２６
に供給されることになる。

【０００７】更に、ポンプ回転数が上昇してポンプから
第一圧力室２３₁ への作動液流入量が増大するにつれて
スプール弁２２は図４の右方向に移動し、ポンプ回転数
が所定値に達すると、スプール弁２２によりサブオリフ
ィス３２が閉じられ始め、スプール弁２２が更に図４の
右方向に移動した時点でスプール弁２２によりサブオリ
フィス３２が完全に閉じられて、前記液圧回路への作動
液供給量はメイン流量だけとなり、フローダウン機能が
得られる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の流量制御弁では、戻しスプリング２４はスプール弁
２２を図４の左方向に押し戻すものとしてばね力が大き
く、圧縮される程、ばね力が大きくなる性質を有してい
る。このため、第一圧力室２３₁ に流入する作動液の流
量の増加でスプール弁２２が図４の右方向に移動するた
めには、戻しスプリング２４のばね力に打ち勝つ必要が
あり、エネルギーロスとなるばかりでなく、スプール弁
２２の移動感度を悪化させていた。

【０００９】また、吐出ポート２６内の圧力が上昇した
際、第二圧力室２３₂ の圧力も上昇し、第一圧力室２３
₁ と第二圧力室２３₂ の間の差圧を一定に保つようにス
プール弁２２は図４の左方向に移動するが、前記戻しス
プリング２４のばね力が大きいため、スプール弁２２が
それまで閉塞していたサブ流路を開放してしまったり、
或いはサブ流路の開度を増大させるおそれがあり、これ
により吐出流量が増加してフローダウン機能が失われる
か、不十分になることがあった。

【００１０】この考案は前記従来の課題を解決するため
になされたもので、戻しスプリングのばね力を小さくし
ながらフローダウン機能を確保できる流量制御装置を提
供することを目的とする。

【００１１】

【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、この考案は、スプール収納孔内にスプール弁を介
して、ポンプ吐出圧が導入される第一圧力室と、パワー
ステアリング装置への供給圧が導入される第二圧力室と
を区画形成し、第二圧力室に、前記スプール弁を第一圧
力室側に押し戻す戻しスプリングを配置した流量制御弁
と、前記戻しスプリングと独立して前記スプール弁を第
一圧力室側に押すプランジャを備えたアクチュエータ
と、このアクチュエータを制御するコントローラと、こ
のコントローラに接続されたポンプ回転数センサー及び
車速センサーとで構成され、ポンプ回転数又は車速の少
なくとも一方に応じて前記アクチュエータで前記スプー
ル弁を付勢するようにしたものである。

【００１２】

【作用】エンジンによりポンプが回転されると、その時
のポンプ回転数と車速はポンプ回転数センサーと車速セ
ンサーにより検出されてコントローラに入力され、この
コントローラから制御信号がアクチュエータに送られ、
このアクチュエータのプランジャでスプール弁がポンプ
回転数又は車速の少なくとも一方に応じた位置まで第一
圧力室側に押される。このため、パワーステアリング装
置への供給流量を適切に調整することができる。つま
り、停車中の据切り時や低速走行時には助勢を比較的大
きくし、エンジンの高回転時のフローダウンを行い、し
かもこのフローダウンを、高負荷運転時では小さく抑え
て助勢力を比較的大きくし、低負荷運転時では大きくし
て助勢力を比較的小さくするなど、ポンプ回転数又は車
速の条件に応じた程度で行うことができる。

【００１３】第二圧力室が縮小する方向にスプール弁が
移動している状態でエンジンが停止したような場合に
は、戻しスプリングによりスプール弁が押し戻される。
このため、エンジンの始動で直ちに液圧回路への作動液
供給量を得て、停車中の据切り時や低速走行時に十分な
助勢力を得ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、この考案の一実施例を図１及び図２に
より説明する。

【００１５】図１（１）は流量制御装置を示す概要図、
図１（２）は同図（１）に示す流量制御装置中の流量制
御弁を示す断面図、図２はポンプ回転数と作動液供給流
量との関係を示す線図、図３は車速と作動液供給流量と
の関係を示す線図である。

【００１６】この流量制御装置は、流量制御弁１と比例
ソレノイド２とコントローラ３とポンプ回転数センサー
４と車速センサー５とで構成されている。

【００１７】流量制御弁１はポンプ６に付設されてお
り、ポンプハウジング６ａに形成されてスプール弁７が
嵌入された筒状のスプール収納孔８内には前記スプール
弁７を介して第一圧力室９₁ と第二圧力室９₂ が区画形
成され、第二圧力室９₂ には、スプール弁７を第一圧力
室９₁ 側に押し戻す戻しスプリング１０が配置されてい
る。

【００１８】前記ポンプハウジング６ａには、ポンプ６
の吐出側に接続された流入ポート１１と、図示しないパ
ワーステアリング装置の操舵助勢力を発生させる液圧回
路に接続された吐出ポート１２が設けられ、これらの流
入ポート１１と吐出ポート１２との間にはメインオリフ
ィス１３及び前記ポンプ６の吸込側に接続されてスプー
ル弁７により開閉されるドレンポート１４が設けられて
いる。

【００１９】第一圧力室９₁ は、流入ポート１１に連通
し、かつメインオリフィス１３を介して吐出ポート１２
に連通している。この第一圧力室９₁ はドレンポート１
４に対してスプール弁７の位置に応じて異なる開度で連
通可能となっている。

【００２０】また、第二圧力室９₂ は連通路１５を介し
て吐出ポート１２に連通しており、これによって第二圧
力室９₂ の圧力と吐出ポート１２の圧力は実質的に等し
くなっている。

【００２１】そして、第一圧力室９₁ に導入されたポン
プ６の吐出圧に応じてスプール弁７が移動してドレンポ
ート１４からのドレン流量が増減することで、メインオ
リフィス１３を介して吐出ポート１２から必要流量を前
記液圧回路に導き、この必要流量に対する余剰流量をポ
ンプ６の吸込側に戻すように構成されている。

【００２２】比例ソレノイド２はポンプケーシング６ａ
に装着されてスプール収納孔８の閉塞部８ａを形成して
おり、そのプランジャ２ａはスプール収納孔８内にスプ
ール弁７に向かって軸方向に挿入されている。

【００２３】前記戻しスプリング１０は、比例ソレノイ
ド２のプランジャ２ａに独立して巻回されてスプール収
納孔８の閉塞部８ａとスプール弁７との間に介装されて
いる。

【００２４】前記ポンプ６の入力軸にはプーリ１６が装
着され、このプーリ１６にはベルト１７を介して、エン
ジン１８の出力軸に装着されたプーリ１９が結合されて
おり、エンジン１８によりポンプ６が回転可能となって
いる。

【００２５】ポンプ回転数センサー４はポンプ回転数を
検出するもので、前記ポンプ６の入力軸側に設置されて
いる。尚、ポンプ６側ではなく、エンジン１８側に設置
しても良いことは言うまでもない。

【００２６】車速センサー５は、エンジン負荷が大きけ
れば車速が落ち、エンジン負荷が小さければ車速が上が
ることから、負荷の程度を判断するために車速を検出す
るもので、ミッション２０等に設置されている。

【００２７】前記比例ソレノイド２にはコントローラ３
が接続され、このコントローラ３には前記ポンプ回転数
センサー４及び車速センサー５が接続されている。

【００２８】コントローラ３は、ポンプ回転数センサー
４から送られるポンプ回転数Ｎと車速センサー５から送
られる車速Ｖとに応じた電流値を前記比例ソレノイド２
に送るように設定されている。

【００２９】次に、以上のように構成された流量制御装
置の作用について説明する。

【００３０】エンジン１８からプーリ１９、ベルト１
７、プーリ１６を経て動力が伝達されてポンプ６が回転
されると、その時のポンプ回転数Ｎと車速Ｖがそれぞれ
ポンプ回転数センサー４と車速センサー５により検出さ
れてコントローラ３に入力され、このコントローラ３か
らポンプ回転数Ｎ及び車速Ｖの各条件に応じた値の電流
が比例ソレノイド２に送られる。一般に、比例ソレノイ
ド２には、印加された電流値（コイル励磁電流値）に比
例した位置でプランジャ２ａが停止するという特性があ
るから、プランジャ２ａにより図１（２）の右方向（第
二圧力室９₂ が縮小する方向）でスプール弁７の移動を
阻止可能となる。

【００３１】比例ソレノイド２のプランジャ２ａにより
スプール弁７の移動を阻止しない状態においては、エン
ジン１８の回転速度が上昇してポンプ６から第一圧力室
９₁に流入する作動液の流量が増加した場合、スプール
弁７は、第一圧力室９₁ に導入されるポンプ吐出圧を受
けて図１（２）の右方向に移動し、これによりドレンポ
ート１４の有効開口面積が増大するから、第一圧力室９
₁ の圧力上昇が回避され、第一圧力室９₁ と第二圧力室
９₂ との間の差圧は、ポンプ６からの作動液流入量の増
加に影響されることなく、ほぼ一定値に保持されて、メ
インオリフィス１３を通って第一圧力室９₁ 内から吐出
ポート１２に流れる作動液の流量はほぼ一定値Ｑに保持
される。このように、スプール弁７の移動を阻止しない
状態で差圧が生じた時のスプール弁７の位置より第一圧
力室９₁ 側でプランジャ２ａによりスプール弁７を停止
させれば、その際に第一圧力室９₁ と第二圧力室９₂ と
の間に生じる差圧に対応する前記流量Ｑより多い流量Ｑ
₁ の作動液を第一圧力室９₁ 内から吐出ポート１２に流
すことができる。

【００３２】そして、コントローラ３から比例ソレノイ
ド２に送られる電流値がポンプ回転数Ｎ及び車速Ｖに応
じて小さい値に調整されると、比例ソレノイド２のプラ
ンジャ２ａが図１（２）の右方向に移動し、第二圧力室
９₂ が縮小する方向でスプール弁７の移動限位置が設定
される。これによって、ドレンポート１４の有効開口面
積が増加して、これに伴って第一圧力室９₁ と第二圧力
室９₂ との間の差圧が小さくなるから、メインオリフィ
ス１３を通って第一圧力室９₁ 内から吐出ポート１２に
流れる作動液の流量がＱ₁ から減少し、エンジン１８の
高回転時、所定値Ｎ₁ 以上のポンプ回転数で液圧回路へ
の作動液供給量を減少させるフローダウンが行われる。

【００３３】具体的には、比例ソレノイド２のプランジ
ャ２ａにより前記スプール弁７の移動限位置を、液圧回
路への作動液供給量Ｑ₁ 、Ｑ₂ 、Ｑ₃ 又はＱ₄ （＞Ｑ）
が得られるように段階的に設定できるから、図２、図３
に示すように、停車中の据切り時や低速走行時には流量
をＱ₁ として助勢を比較的大きくできると共に、エンジ
ン１８の高回転時における様々な状況に対応して、登坂
する時等の高負荷運転時には流量をＱ₂ 、通常負荷運転
時には流量をＱ₃ 、坂を下る時等の低負荷運転時には流
量をＱ₄ とすることができる。

【００３４】第二圧力室９₂ が縮小する方向にスプール
弁７が移動している状態でエンジン１８が停止したよう
な異常発生時には、比例ソレノイド２に対する通電がカ
ットされることでプランジャ２ａの位置制御力が消滅
し、戻しスプリング１０によりスプール弁７が押し戻さ
れるから、エンジン１８の始動後直ちに液圧回路への作
動液供給量Ｑ₁ を得て、停車中の据切り時や低速走行時
に十分な助勢力を得ることができる。

【００３５】また、ステアリング操作が行われて吐出ポ
ート１２の圧力が上昇した場合、吐出ポート１２に連通
している第二圧力室９₂ の圧力も上昇し、これによりス
プール弁７が図２の左方向に前進し、ドレンポート１４
の有効開口面積が減少するため、第一圧力室９₁ の圧力
が上昇するから、第一圧力室９₁ と第二圧力室９₂ との
間の差圧は、ステアリング操作に影響されることなく、
ほぼ一定値に保持されて、メインオリフィス１３を通っ
て第一圧力室９₁ 内から吐出ポート１２に流れる作動液
の流量はほぼ一定値に保持される。

【００３６】尚、実施例では、アクチュエータとして比
例ソレノイド２を使用したが、流量制御弁１のスプール
弁７を第一圧力室９₁ 側に押し戻すプランジャを備え、
コントローラ３により制御されるもの、例えばプランジ
ャをステッピングモータ等で移動可能にしたもの等であ
っても良い。

【００３７】また、実施例では、流量制御弁１の第二圧
力室が縮小する方向でのスプール弁７の移動限位置をポ
ンプ回転数Ｎ及び車速Ｖの双方に応じて調整するように
したが、ポンプ回転数Ｎ又は車速Ｖの少なくとも一方に
応じて調整すれば良い。

【００３８】

【考案の効果】以上の通り、この考案は、スプール収納
孔内にスプール弁を介して、ポンプ吐出圧が導入される
第一圧力室と、パワーステアリング装置への供給圧が導
入される第二圧力室とを区画形成し、第二圧力室に、前
記スプール弁を第一圧力室側に押し戻す戻しスプリング
を配置した流量制御弁と、前記戻しスプリングと独立し
て前記スプール弁を第一圧力室側に押すプランジャを備
えたアクチュエータと、このアクチュエータを制御する
コントローラと、このコントローラに接続されたポンプ
回転数センサー及び車速センサーとで構成され、ポンプ
回転数又は車速の少なくとも一方に応じて前記アクチュ
エータで前記スプール弁を付勢するようにしているか
ら、ポンプ回転数又は車速の少なくとも一方に応じて第
二圧力室が縮小する方向でのスプール弁の移動限位置を
調整してパワーステアリング装置への供給流量を適切に
調整することができる。このため、戻しスプリングのば
ね力を必要最小限にすることができ、その分スプール弁
の移動抵抗を低減できてポンプの駆動抵抗が小さくなり
動力損失を低減できる。また、停車中の据切り時や低速
走行時には助勢を比較的大きくできることは勿論、エン
ジンの高回転時のフローダウンを確実に行える。しかも
フローダウンを、高負荷運転時では小さく抑えて助勢力
を比較的大きくし、低負荷運転時では大きくして助勢力
を比較的小さくするなど、ポンプ回転数又は車速の条件
に応じた程度で行うことができることになり、エンジン
負荷にかかわらずステアリング操作を常時軽くすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（１） この考案の一実施例の流量制御装置を
示す概要図である。 （２） （１）に示す流量制御装置中の流量制御弁を示
す断面図である。

【図２】図１（１）に示す流量制御装置におけるポンプ
回転数とパワーステアリング装置の液圧回路への作動液
供給量との関係図である。

【図３】図１（１）に示す流量制御装置における車速と
パワーステアリング装置の液圧回路への作動液供給量と
の関係図である。

【図４】従来例の流量制御弁を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 流量制御弁 ２ 比例ソレノイド ２ａ プランジャ ３ コントローラ ４ ポンプ回転数センサー ５ 車速センサー ６ ポンプ ７ スプール弁 ８ スプール収納孔 ９₁ 第一圧力室 ９₂ 第二圧力室 １０ 戻しスプリング

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 スプール収納孔内にスプール弁を介し
   て、ポンプ吐出圧が導入される第一圧力室と、パワース
   テアリング装置への供給圧が導入される第二圧力室とを
   区画形成し、第二圧力室に、前記スプール弁を第一圧力
   室側に押し戻す戻しスプリングを配置した流量制御弁
   と、前記戻しスプリングと独立して前記スプール弁を第
   一圧力室側に押すプランジャを備えたアクチュエータ
   と、このアクチュエータを制御するコントローラと、こ
   のコントローラに接続されたポンプ回転数センサー及び
   車速センサーとで構成され、ポンプ回転数又は車速の少
   なくとも一方に応じて前記アクチュエータで前記スプー
   ル弁を付勢するようにしたことを特徴とする流量制御装
   置。