JP3203300B2 - 流量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】この発明は自動車のパワー
ステアリング装置等に使用され、パワーソースからこの
パワーステアリング装置のアクチュエータに供給される
圧力作動流体の流量を、所定流量に制御する流量制御装
置に関する。

【０００２】

【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あっては、このパ
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、車両に搭載した内燃機関によって駆動される
ポンプを施用することが多い。しかし、一般にパワース
テアリング装置は車両の低速走行時または停車時、換言
すれば内燃機関の低回転駆動時に十分な操舵助勢力が獲
得できることが望まれ、低速走行中よりも接地抵抗の小
さい、つまり高回転駆動時には操舵安定性の見地から、
然程操舵助勢力を必要としない。したがって、ポンプ出
力が内燃機関の回転速度に比例して増加するパワーソー
スは、そのままでは適用できない。

【０００３】そこで、通常、パワーステアリング装置に
は、このパワーステアリング装置に供給される作動流体
（作動油）の流量を、内燃機関のアイドリング乃至は低
回転域では十分なパワーステアリング操作が可能なよう
にポンプ吐出油の全量とし、内燃機関の回転速度がある
程度高くなった場合にはオリフィスによって限局された
流量に制御し、余剰油を貯油タンクに還流させるように
した流量制御装置が施用される。

【０００４】また、近年、操舵助勢力を必要としないス
テアリング操作の中立位置で、余剰油流量を増加させ、
パワーステアリング装置への供給油量を減じることによ
ってポンプでの仕事量を減じ、省エネルギを実現させる
流量制御装置が提案されている。

【０００５】この種の流量制御装置として、例えば特開
平６−８８４０号公報には、スプール弁収容穴内にスプ
ール弁を摺動自在に収容して、該スプール弁収容穴内を
第１圧力室と第２圧力室に画成し、第１圧力室内には、
制御オリフィスを介して吐出通路と連通する導入通路及
び低圧側へ連通するドレン通路を開口し、第２圧力室内
には、吐出通路の圧力を導くと共に前記スプール弁を第
１圧力室側に偏倚する制御スプリングを収装して、前記
導入通路から制御オリフィスを介して吐出通路に作動油
の必要流量を導く一方、該必要流量に対する余剰油を前
記スプール弁の移動によって開閉制御されるドレン通路
に還流させる流量制御装置であって、吐出通路の圧力に
応動するバイパス弁を設けて、このバイパス弁によって
ステアリング操作の中立位置（パワーステアリング装置
の非作動状態）で吐出通路側の圧力が低下したとき、前
記第２圧力室内を低圧側と連通して、前記スプール弁に
よるドレン通路の開口面積を増大させ、パワーステアリ
ング装置への供給油量を減じるようにした流量制御装置
が開示してある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】斯かる従来例にあって
は、バイパス弁によって第２圧力室内を低圧側と連通し
て、これによって流量制御を司るスプール弁を移動さ
せ、吐出通路の油量を低下させるようにしてある。

【０００７】ところで、前記第２圧力室内には前述のご
とく吐出通路の圧力を導いている。つまり、制御オリフ
ィスを通過した後の圧力を導いているから、第２圧力室
を低圧側と連通した場合には、制御オリフィスを通過し
た後の作動油が低圧側にドレンすることになる。したが
って、パワーステアリング装置（アクチュエータ）が非
作動状態にあっても作動油の一部が流通抵抗を有する制
御オリフィスを通過することになる。このために、ポン
プは作動油が制御オリフィスを通過するために所定の吐
出圧力を維持する必要があるから、その分、無駄な仕事
をすることになり、省エネルギを十分に達成することが
できない虞がある。

【０００８】本発明は斯かる従来の実情に鑑みて案出さ
れたもので、アクチュエータが非作動状態であって必要
とする作動油圧力が低いとき、ポンプの無駄なエネルギ
の消費を抑制して、省エネルギを十分に達成することが
できる流量制御装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、スプー
ル弁収容穴内にスプール弁を摺動自在に収容して、該ス
プール弁収容穴内を第１圧力室と第２圧力室に画成し、
第１圧力室内には、制御オリフィスを介して吐出通路と
連通する導入通路及びドレン通路を開口し、第２圧力室
内には、吐出通路の圧力を導くと共に前記スプール弁を
第１圧力室側に偏倚する制御スプリングを収装して、前
記導入通路から制御オリフィスを介して吐出通路に作動
油の必要流量を導く一方、該必要流量に対する余剰油を
前記スプール弁の移動によって開閉制御されるドレン通
路に還流させる流量制御装置において、前記第２圧力室
の圧力が導かれる制御圧力室を設け、該制御圧力室と第
２圧力室との間に、一端面が前記第２圧力室に面して前
記流量制御スプリングに当接し、他端面が一端面の面積
よりも大きい面積をもって制御圧力室に面する可動ばね
受け部材を設けると共に、該可動ばね受け部材に制御圧
力室側への偏倚力を与えるばね部材を付属させた構成に
してある。

【００１０】斯かる構成にあっては、第１圧力室内に導
入通路を介してポンプから吐出される作動油が導かれ
る。第１圧力室内に導かれた作動油は、制御オリフィス
を通過する制限流動と、この制御オリフィスの前後差圧
に基づくスプール弁の移動によるドレン通路の解放の際
にのみ生じるのであるが、第１圧力室内からドレン通路
を通ってポンプ吸入室及び貯油タンクに逃げる余剰油流
動とに分流される。これにより、制御オリフィスによる
制限の下に必要な流量の作動油が吐出通路からアクチュ
エータに導かれ、例えば、パワーステアリング装置にあ
っては必要な操舵助勢力を得る。

【００１１】ここで、本発明にあっては、前記制御スプ
リングが可動ばね受け部材に当接している。このばね受
け部材は、第２圧力室側の面積よりも制御圧力室側の面
積が大きく、制御圧力室側へ付勢するばね部材が付属し
ているから、制御圧力室側の圧力（吐出通路の圧力が導
かれる第２圧力室内の圧力に等しい）が低いときはばね
部材によって付勢されて第２圧力室から遠い位置にあ
り、圧力が高いときは、このばね受け部材に付属するば
ね部材のばね力に抗して第２圧力室側に移動し、制御ス
プリングを所定位置で支持している。

【００１２】即ち、吐出通路側の圧力が低いときは制御
圧力室内の圧力も低く、ばね受け部材は第２圧力室から
最も遠い位置にあり、制御スプリングの取付け長が長く
なるからこの制御スプリングのばね力（セット荷重）は
弱くなる。したがって、スプール弁はこのセット荷重が
小さい制御スプリングによって制御され、制御オリフィ
スを通過する流量は図３のＡ−Ｂで示す流量となる。

【００１３】制御圧力室内の圧力が上昇すると、この制
御室内の圧力によって可動ばね受け部材がばね部材のば
ね力に抗して第２圧力室側に移動し、制御スプリングを
徐々に押し縮め、セット荷重を徐々に強くする。したが
って、スプール弁はやや高くなった制御スプリングのば
ね力と制御オリフィスの前後差圧に基づいて移動制御さ
れ、制御オリフィスを通過する流量は図３のＢ−Ｃで示
す流量となる。

【００１４】制御圧力室内の圧力が所定圧力に達する
と、可動ばね受け部材は第２圧力室に最も近付き、制御
スプリングのセット荷重を最大とする。この状態で、ス
プール弁は制御スプリング及び制御オリフィスの前後差
圧に応動して流量制御を司り、制御オリフィスを通過す
る流量は図３においてＣ−Ｄで示す流量に制御される。
この流量がアクチュエータに供給される最大流量で、通
常この流量に制御されることになる。

【００１５】一方、アクチュエータの非作動状態（例え
ば、パワーステアリング装置の中立位置）では、吐出通
路の作動圧力が低下するから、スプール弁は制御オリフ
ィスの前後差圧を一定に保つために第２圧力室内の制御
スプリングのばね力に抗して第２圧力室側に移動し、ド
レン通路の開口面積を増大させる。これにより、導入通
路から第１圧力室内に導入された作動油の多くがドレン
通路に流入することになり、ポンプ内圧力（吐出圧力）
が低下し、ポンプの仕事量が減じられる。

【００１６】これと同時に、アクチュエータが非作動状
態で吐出通路内の圧力が低下すると、この吐出通路の圧
力が第２圧力室を経由して導かれるところの、制御圧力
室内の圧力が低下することになる。これにより、制御圧
力室内の圧力を受けるばね受け部材は、このばね受け部
材に付属するばね部材のばね力によって制御圧力室側に
移動し、ばね受け部材とスプール弁との間に縮設した制
御スプリングの取付け長（セット長）を増大させること
になる。

【００１７】したがって、制御オリフィスの前後差圧即
ち第１圧力室内の圧力と第２圧力室内の圧力に制御スプ
リングのばね力を加えた力との釣り合いによって移動す
るスプール弁は、ばね受け部材が制御圧力室側に移動し
た分、制御スプリングのばね力が減じられることによっ
て更に第２圧力室側に移動し、ドレン通路の開口面積を
更に増大させる。

【００１８】これによって、第１圧力室に供給された作
動油は、アクチュエータが作動油を必要としない非作動
状態において、開口面積が増大したドレン通路からポン
プ吸入側及び貯油タンク側に還流されることにより、導
入通路を介して第１圧力室に作動油を吐出するポンプは
その仕事量が減じられ、省エネルギが有利に達成され
る。

【００１９】この場合に、可変ばね受け部材は、このば
ね受け部材に付属するばね部材と制御圧力室内の圧力と
の釣り合いによって移動し、制御スプリングのばね力を
変化させる。そして、制御圧力室内には第２圧力室内の
圧力が導かれているから、この可変ばね受け部材を移動
させるために、ポンプ吐出油の一部が制御オリフィスを
通過することがないから、ポンプ吐出圧力を所定圧力に
維持する必要がなく、ポンプの無駄なエネルギの消費を
抑制して、省エネルギを達成することができるのであ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
パワーステアリング装置の流量制御弁に適用した態様と
して、図面に基づいて詳述する。

【００２１】図１はこの発明の実施の形態を示す流量制
御装置の断面図である。図において１はポンプボディ２
と一体に形成されたハウジングで、このハウジング１に
は一端がシールリング３が付属するプラグ４で封止され
たスプール弁収容穴５が形成され、このスプール弁収容
穴５の開口端はシールリング６による封止の下に捩じ込
み固定されるコネクタ７によって閉止されている。

【００２２】前記コネクタ７には、図外のパワーステア
リング装置即ちアクチュエータに連通する吐出通路８を
設け、かつ、この吐出通路８とスプール弁収容穴５内部
とを連通する制御オリフィス９及び通路１０を穿設し、
さらに周溝１１と、この周溝１１の底部に開口して前記
吐出通路８に連通する直径方向の貫通孔１２が形成して
ある。また、通路１０の開口端側にはこの通路１０に連
通する直径方向の貫通孔１３が設けてある。

【００２３】前記コネクタ７によって開口端が閉止され
たスプール弁収容穴５内には、スプール弁１４が摺動自
在に嵌挿されており、このスプール弁１４は、スプール
弁収容穴５内部を第１圧力室１５と第２圧力室１６とに
画成すると共に、第２圧力室１６内に収装した制御スプ
リング１７のばね力をもって常時第１圧力室１５側に偏
倚され、常態にあってそのランド部１８で図外の貯油タ
ンクに連通するドレン通路１９を閉止している。また、
スプール弁１４によって画成された第１圧力室１５には
ポンプ吐出油を導く導入通路２０が開口している。

【００２４】２１はハウジング１に形成した通路で、こ
の通路２１は、スプール弁収容穴５と略平行に盲穴状に
穿設され、その開口端は栓２２によって閉塞されてお
り、一端が感圧オリフィス２３及び斜孔２４を介してコ
ネクタ７の周溝１１に連通し、他端が通路２５を介して
第２圧力室１６内に連通している。前記通路２５は第２
圧力室１６を半径方向に横切って穿設され、開口端を栓
２６で閉塞してある。

【００２５】前記スプール弁１４には、図示したところ
から明らかなように、ドレン通路１９に面する周溝２７
と、この周溝２７の底部に開口する直径方向の貫通孔２
８及びこの貫通孔２８に連通して第２圧力室１６に向か
って開く軸方向の盲穴２９を設け、この盲穴２９内に
は、球弁３０をその押子３１と共にチェックスプリング
３２で偏倚して盲穴２９の開口端に固定した中空尾栓３
３の弁座に適合させたリリーフ弁３４が設けられてお
り、感圧オリフィス２３を介して第２圧力室１６内に導
かれる吐出通路８における圧力超過を、リリーフ弁３４
のリリーフ動作で回避する。なお、３５は中空尾栓３３
の第２圧力室１６側端部に設けたフィルタである。

【００２６】３６は前記第２圧力室１６とプラグ４との
間に形成された制御圧力室で、スプール弁収容穴５の軸
方向位置に形成してある。３７は前記制御圧力室３６と
第２圧力室１６との間に配置された可動ばね受け部材で
ある。この可動ばね受け部材３７は円筒部３８とこの円
筒部３８よりも大径の鍔部３９とからなり、円筒部３８
が第２圧力室１６内に挿入され、円筒部３８側の一端面
４０が前記第２圧力室１６に面して前記流量制御スプリ
ング１７に当接しており、鍔部３９が制御圧力室３６内
に挿入され、一端面４０よりも大きい面積を有する鍔部
３９側の他端面４１が前記制御圧力室３６に面してい
る。４２は可動ばね受け部材３７を貫通する通路で、第
２圧力室１６内の圧力を制御圧力室３６内に導く。

【００２７】４３は前記可動ばね受け部材３７に付属す
るばね部材で、このばね部材４３は前記制御圧力室３６
の第２圧力室１６側底面と鍔部３９との間に形成される
ばね部材収容室４４に在って、可動ばね受け部材３７を
前記制御圧力室３６側に付勢する。

【００２８】また、前記ばね部材収容室４４内は、感圧
オリフィス４５及び斜孔４６を介してドレン通路１９と
連通している。

【００２９】斯かる構成によれば、導入通路２０から第
１圧力室１５内に導かれたポンプ吐出油が、コネクタ７
に形成した貫通孔１３、通路１０及びオリフィス９を介
して吐出通路８に導かれる。

【００３０】このとき、常態にあっては、前記スプール
弁１４は、制御スプリング１７によって前記第１圧力室
１５側に付勢され、その胴部（ランド部）１８でドレン
通路１９を閉塞しており、第１圧力室１５内に導入され
たポンプ吐出油はその全量が制御オリフィス９を介して
図外のアクチュエータに導かれる。一方、ポンプの回転
速度が増加してポンプ吐出油量が増加し、第１圧力室１
５内に導入されるポンプ吐出油量が増加すると、オリフ
ィス９による制限流動の下に第１圧力室１５内の作動油
が吐出通路８に導かれる一方で、このオリフィス９の前
後差圧に基づいてスプール弁１４が図示の如く右方向に
移動してドレン通路１９を開き、このドレン通路１９か
ら余剰油を図外の貯油タンクに還流させる。

【００３１】ここで、本発明にあっては、前記制御スプ
リング１７が可動ばね受け部材３７に当接している。こ
のばね受け部材３７は、第２圧力室側１６の面積よりも
制御圧力室３６側の面積が大きいから、制御圧力室３６
側の圧力（吐出通路８側の圧力が導かれる第２圧力室１
６内の圧力に等しい）が高いときは、このばね受け部材
３７に付属するばね部材４３のばね力に抗して第２圧力
室１６側に移動して、その円筒部３８の先端が第２圧力
室１６内に形成した段部４７に当接した位置で制御スプ
リング１７を支持している（図２参照）。したがって、
スプール弁１４は、ばね受け部材３７が第２圧力室１６
側に移動した位置にあって、このばね受け部材３７で支
持されされた制御スプリング１７（取付け長Ｌ２）のば
ね力に第２圧力室１６内の圧力を加えた力と、第１圧力
室１５内の圧力による力との釣り合いによって移動し、
流量制御を司ることになる。

【００３２】一方、アクチュエータの非作動状態、つま
りパワーステアリング装置の中立位置では、吐出通路８
の作動圧力が低下するから、制御オリフィス９の前後差
圧を一定に保つために、スプール弁１４は第２圧力室内
１６の制御スプリング１７のばね力に抗して第２圧力室
１６側に移動し、ドレン通路１９の開口面積を増大させ
る。これにより、導入通路２０から第１圧力室１５内に
導入された作動油の多くがドレン通路１９に流入するこ
とになり、ポンプ内圧力が低下し、ポンプの仕事量が減
じられることになる。

【００３３】これと同時に、アクチュエータが非作動状
態で吐出通路８内の圧力が低下すると、この吐出通路８
の圧力が第２圧力室１６を経由して導かれる制御圧力室
３６内の圧力が低下することになる。これにより、制御
圧力室３６内の圧力を受けるばね受け部材３７は、この
ばね受け部材３７に付属するばね部材４３のばね力によ
って制御圧力室３６側に移動し、ばね受け部材３７の後
端凸部４８がプラグ４に当接した位置で停止する。ばね
受け部材３７が第２圧力室１６から離れる方向に移動す
ることによって、ばね受け部材３７とスプール弁１４と
の間に縮設した制御スプリング１７の取付け長がＬ１
（図１参照）となり、制御圧力室３６内の圧力が高いと
きの取付け長Ｌ２（図２参照）に比較して増大すること
になる。

【００３４】したがって、制御オリフィス９の前後差圧
即ち第１圧力室１５内の圧力と第２圧力室１６内の圧力
に制御スプリング１７のばね力を加えた力との釣り合い
によって移動するスプール弁１４は、ばね受け部材３７
が制御圧力室３６側に移動した分、制御スプリング１７
のばね力が減じられることになり、更に第２圧力室１６
側に移動してドレン通路１９の開口面積を更に増大させ
る。

【００３５】これによって、第１圧力室１５内に供給さ
れた作動油は、アクチュエータが作動油を必要としない
非作動状態において、開口面積が増大したドレン通路１
９から図外のポンプ吸入側及び貯油タンク側に還流され
る。したがって、導入通路２０を介して第１圧力室１５
に作動油を吐出するポンプは、その吐出圧力が低下して
仕事量が減じられ、省エネルギが有利に達成される。

【００３６】また、制御圧力室３６はスプール弁収容穴
５の軸方向位置に形成してあることにより、流量制御弁
が格別長大化することがない。

【００３７】以上、実施の形態を図面に基づいて説明し
たが、具体的構成はこの実施の形態に限られるものでは
なく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、第２圧力室１６内の圧力を制御圧力室３６に導
く通路４２をばね受け部材３７内に形成したが、これに
替えて、通路をハウジング１に形成するようにしてもよ
い。

【００３８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、スプール弁収容穴内を作動油が導入される第１圧力
室と制御オリフィス通過後の圧力が導入される第２圧力
室に画成するスプール弁を備え、第１圧力室内に導入さ
れた作動油のうち、必要流量を制御オリフィスを通じて
吐出通路に導き、この必要流量に対する余剰流量をスプ
ール弁の移動によって開閉制御されるドレン通路にバイ
パスさせるようにした流量制御弁において、前記第２圧
力室の圧力が導かれる制御圧力室を設け、該制御圧力室
と第２圧力室との間に、一端面が前記第２圧力室に面し
て前記流量制御スプリングに当接し、他端面が一端面の
面積よりも大きい面積をもって制御圧力室に面する可動
ばね受け部材を設けると共に、該可動ばね受け部材に制
御圧力室側への偏倚力を与えるばね部材を付属させたこ
とにより、アクチュエータが非作動状態であって、必要
とする作動油圧力が低いとき、ポンプの無駄なエネルギ
の消費を抑制することができる。したがって、省エネル
ギを十分に達成することができる流量制御装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す流量制御装置の断面
図である。

【図２】吐出通路の圧力が高く、可動ばね受け部材が第
２圧力室側に移動した状態を示す断面図である。

【図３】流量制御特性を示す線図である。

【符号の説明】

５ スプール弁収容穴 ８ 吐出通路 ９ 制御オリフィス １４ スプール弁 １５ 第１圧力室 １６ 第２圧力室 １７ 制御スプリング １９ ドレン通路 ２０ 導入通路 ３６ 制御圧力室 ３７ 可動ばね受け部材 ４０ 一端面 ４１ 他端面 ４３ ばね部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−276855（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−8840（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−116531（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−65158（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 5/06 - 5/30 B62D 6/00 - 6/02 F16K 17/18 - 17/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スプール弁収容穴内にスプール弁を摺動
   自在に収容して、該スプール弁収容穴内を第１圧力室と
   第２圧力室に画成し、第１圧力室内には、制御オリフィ
   スを介して吐出通路と連通する導入通路及びドレン通路
   を開口し、第２圧力室内には、吐出通路の圧力を導くと
   共に前記スプール弁を第１圧力室側に偏倚する制御スプ
   リングを収装して、前記導入通路から制御オリフィスを
   介して吐出通路に作動油の必要流量を導く一方、該必要
   流量に対する余剰油を前記スプール弁の移動によって開
   閉制御されるドレン通路に還流させる流量制御装置にお
   いて、前記第２圧力室の圧力が導かれる制御圧力室を設
   け、該制御圧力室と第２圧力室との間に、一端面が前記
   第２圧力室に面して前記流量制御スプリングに当接し、
   他端面が一端面の面積よりも大きい面積をもって制御圧
   力室に面する可動ばね受け部材を設けると共に、該可動
   ばね受け部材に制御圧力室側への偏倚力を与えるばね部
   材を付属させたことを特徴とする流量制御装置。