JP3522611B2

JP3522611B2 - 流量制御装置

Info

Publication number: JP3522611B2
Application number: JP31177499A
Authority: JP
Inventors: 真太郎貴島; 浩塩崎
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2004-04-26
Anticipated expiration: 2019-11-02
Also published as: JP2001130429A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ソレノイドの推
力によって可変絞りの開度を制御するとともに、その開
度に応じた流量を確保するようにした流量制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図２〜４に従来例を示す。図２に示すよ
うに、ハウジングｈは、バルブボディ１と、その一端に
はめ込んだキャップ部材２とを主要素にしている。この
ようにしたハウジングｈには、ポンプＰに連通したポン
プポート３と、パワーステアリング装置ＰＳを接続した
アクチュエータポート４と、タンクＴに連通させたタン
クポート５とを形成している。そして、上記バルブボデ
ィ１には、スプール孔６を形成するとともに、このスプ
ール孔６にスプール７を摺動自在に組み込み、その両側
を制御室８とパイロット室９とに区画している。しか
も、パイロット室９にはスプリング１０を設けている。

【０００３】このようにしたスプール７は、制御室８の
圧力作用と、パイロット室９の圧力作用およびスプリン
グ１０のバネ力とがバランスした位置で停止する。そし
て、このバランス位置に応じて、タンクポート５の開度
が決まるようにしている。タンクポート５の開度が決ま
ることによって、ポンプＰからの供給流量のうち、タン
クＴ側に排出される流量と、パワーステアリング装置Ｐ
Ｓ側に供給される流量との分流比が決まる。言い換えれ
ば、この分流比を制御することによって、パワーステア
リング装置ＰＳへの供給流量を制御しているということ
になる。

【０００４】上記分流比を決めるのが、ポンプポート３
とアクチュエータポート４との流通過程に設けた可変絞
りＶの開度である。この可変絞りＶは、上記キャップ部
材２の連絡室２ａに組み込んだ絞り開口部材１１および
絞りポペット部材１２を主要素にしている。上記絞り開
口部材１１は、キャップ部材２の開口部分に固定すると
ともに、その開口部分に、シート部１３を形成してい
る。また、絞りポペット部材１２は、その先端に設けた
ポペット部１４を、上記シート部１３よりも制御室８側
に突出させている。そして、上記シート部１３とポペッ
ト部１４とが相まって可変絞りＶを構成している。

【０００５】上記のようにした可変絞りＶの上流側の圧
力は、制御室８内におけるスプール７の受圧面に作用さ
せている。また、可変絞りの下流側の圧力は、バルブボ
ディ１に形成したパイロット通路１５を介してパイロッ
ト室９に導き、このパイロット室９内におけるスプール
７の受圧面に作用させている。したがって、可変絞りＶ
に圧油が流れて、その前後に圧力差が生じると、上記し
たように、スプール７が可変絞りＶの上流側の圧力作用
と、可変絞りＶの下流側の圧力作用およびスプリング１
０のバネ力とがバランスした位置に停止する。

【０００６】そして、上記スプール７が停止する位置
は、可変絞りＶの前後の圧力差が大きくなればなるほど
図面左側になる。なぜなら、可変絞りＶの前後の圧力差
が大きくなると、制御室８側の圧力が、パイロット室９
の圧力に比べて高くなるなるので、制御室８の圧力作用
によってスプール７を図面左方向に押す力が、パイロッ
ト室９の圧力作用によって図面右方向にスプール７を押
す力よりも相対的に大きくなるからである。上記のよう
にスプール７が図面左側に移動すると、タンクポート５
の開度が大きくなり、タンクＴに排出される流量が増え
る分、パワーステアリング装置ＰＳ側に供給される流量
が減る。

【０００７】また、上記可変絞りＶの前後に生じる圧力
差というのは、この可変絞りＶの開度に反比例する。す
なわち、制御室８内の圧力が一定ならば、可変絞りＶの
開度が大きくなれなるほど圧力差が小さくなり、開度が
小さくなればなるほど圧力差が大きくなる。そして、こ
の従来例では、ポペット部１４を軸方向に移動させるこ
とによって、可変絞りＶの開度を調節するようにしてい
る。以下では、可変絞りＶの開度を調節する機構につい
て説明する。

【０００８】ポペット部１４を設けた絞りポペット部材
１２には、図３に示すように断面形状をほぼ扇形にした
一対のバネ受け１６，１６を設けるとともに、このバネ
受け１６，１６と上記絞り開口部材１１との間にサブス
プリング１７を設けている。そして、このサブスプリン
グ１７のバネ力Ｋｘによって、可変絞りＶの開度が小さ
くなる方向の力を絞りポペット部材１２に与えている。

【０００９】一方、絞りポペット部材１２の後端側に
は、比例ソレノイドＳを設けるとともに、そのプッシュ
ロッド１８で、絞りポペット部材１２の後端面１２ａを
押すようにしている。このようにプッシュロッド１８で
後端面１２ａを押すことにより、絞りポペット部材１２
に可変絞りＶの開度を大きくする方向の力Ｓｘを与える
ようにしている。

【００１０】したがって、可変絞りＶの上流側の圧力を
Ｐ_１、可変絞りＶの下流側の圧力をＰ_２とし、バネ受け
１６の両受圧面積をａ_１，ａ_１、ポペット部１４の受圧
面積をａ_２とすると、絞りポペット部材１２のバランス
条件は、次の式のようになる。ａ_１・Ｐ_２＋Ｓｘ＝ａ_１・Ｐ_２＋ａ_２・Ｐ_１＋Ｋｘ＋Ｆただし、バネ受け１６に作用する力ａ_１・Ｐ_２はキャン
セルされるので、上記式は、次のようになる。Ｓｘ＝ａ_２・Ｐ_１＋Ｋｘ＋Ｆなお、上記式のＦは、流体力であり、可変絞りＶを流体
が通過すると、絞りポペット部材１２に可変絞りＶを閉
じる方向に作用する力である。

【００１１】絞りポペット部材１２は、上記の式のバラ
ンス条件を満たす位置に停止して、可変絞りＶの開度を
決めるが、この式から明らかなように、可変絞りＶの開
度は、比例ソレノイドＳの推力Ｓｘによって制御するよ
うにしている。すなわち、比例ソレノイドＳの励磁電流
をゼロにして、推力Ｓｘをゼロにすると、可変絞りＶの
開度が最小に保たれるようにしている。また、励磁電流
を増やして、その推力Ｓｘを大きくしていくと、可変絞
りＶの開度が大きくなるようにしている。このように比
例ソレノイドＳの励磁電流を制御すれば、ポンプＰから
の供給流量のうち、タンクＴに排出される流量と、アク
チュエータ側に排出される流量との分流比を制御するこ
とができる。

【００１２】なお、上記比例ソレノイドＳの励磁電流
は、図示してないコントローラによって制御するように
している。すなわち、このコントローラは、操舵トルク
信号と車速信号とに基づいて、比例ソレノイドＳの励磁
電流を制御するものである。例えば、操舵トルク信号が
ゼロで、パワーステアリング装置ＰＳのアシスト力を必
要としない場合、コントローラは、励磁電流をゼロにし
て、可変絞りＶの開度を最小に保つ。可変絞りＶの開度
を最小にすれば、その前後に生じる圧力差が大きくなる
ので、タンクポート５の連通開度が大きくなる。

【００１３】タンクポート５の連通開度が大きくなれ
ば、ポンプＰから供給された流量のほとんどがタンクＴ
に戻されて、パワーステアリング装置ＰＳには、わずか
な流量しか供給されない。このようにパワーステアリン
グ装置ＰＳに供給する流量を少なくすれば、パワーステ
アリング装置ＰＳの配管抵抗などによって生じるエネル
ギーロスが少なくなる。つまり、この従来例では、パワ
ーステアリング装置ＰＳが中立状態にあるとき、可変絞
りＶの開度を小さくすることによって、エネルギーロス
を少なく抑えるようにしている。なお、パワーステアリ
ング装置ＰＳが中立のときにも、少量の圧油をパワース
テアリング装置ＰＳ側に供給するのは、それが作動する
ときの応答遅れを防止するためである。

【００１４】一方、大きいアシスト力を必要とする場
合、例えば低速走行中に大きい操舵トルクが生じた場合
などには、コントローラによって比例ソレノイドＳの励
磁電流を増やして、可変絞りＶの開度を大きくする。可
変絞りＶの開度を大きくすれば、それの前後に生じる圧
力差が小さくなるので、タンクポート５の連通開度が小
さくなる。したがって、ポンプＰから供給された流量の
ほとんどがパワーステアリング装置ＰＳ側に供給され
て、パワーステアリング装置ＰＳに大きいアシスト力を
発揮させることができる。

【００１５】そして、上記比例ソレノイドＳの励磁電流
Ｉと、可変絞りＶを通過する流量Ｑとの関係を示したの
が図４に示すグラフである。この図４に示すように、比
例ソレノイドの励磁電流Ｉが０〜ａ点の範囲では、流量
Ｑが少なく抑えられている。このようになるのは、次の
通りである。

【００１６】すなわち、比例ソレノイドＳに電流を供給
する前は、可変絞りＶの開度が最小で、その前後の圧力
差が最大となっている。そのため、可変絞りを閉じよう
とする力ａ_２・Ｐ_１が非常に大きくなり、上記のように
励磁電流が小さくて比例ソレノイドＳの推力が小さい範
囲では、絞りポペット部材１２がスムーズに動かない。
このように絞りポペット部材１２の動きが悪いので、絞
りポペット部材１２の移動位置に応じて決まる可変絞り
Ｖの開度も大きくならない。したがって、励磁電流Ｉが
０〜ａの範囲では、流量Ｑが少なく抑えられている。

【００１７】ここで、コイルの巻き数の多い大型の比例
ソレノイドＳを用いれば、上記励磁電流Ｉ０〜ａ点の範
囲でも、絞りポペット部材１２をスムーズに動かすこと
ができる。しかし、このように大型の比例ソレノイドＳ
を用いると、その分部品コストが高くなり、また、この
ように大型の比例ソレノイドＳを用いると、それに応じ
て他の部品も大型化するので、さらにコストが高くなる
という問題がある。そこで、この従来例では、上記のよ
うなコストアップを回避するために、大型の比例ソレノ
イドを用いずに、小型の比例ソレノイドを用いるように
している。

【００１８】一方、励磁電流がａ点に達し、比例ソレノ
イドＳの推力が所定の大きさになると、絞りポペット部
材１２が急に動き出し、可変絞りＶの開度が急激に増加
する。したがって、図４に示すように、励磁電流Ｉがａ
点からｂ点の間で、流量Ｑが一気に増える。そして、励
磁電流Ｉがｂ点以降では、絞りポペット部材１２がスム
ーズに動くので、励磁電流Ｉと流量Ｑとの関係が、ほぼ
リニアな特性となる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、励磁
電流がａ点〜ｂ点の範囲で、パワーステアリング装置Ｐ
Ｓに供給される流量が急に増えるため、それによってド
ライバーが違和感を感じるという問題があった。この発
明の目的は、大型の比例ソレノイドを用いずに、可変絞
りの開度を大きくするときの違和感を防止できる流量制
御装置を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明は、ポンプポー
トおよびアクチュエータポートを形成したハウジング
と、ハウジング内に形成したスプール孔と、このスプー
ル孔に摺動自在に組み込んだスプールと、このスプール
の一方の端面側に区画されるとともに、ポンプポートに
常時連通する制御室と、スプールの他方の端面側に区画
されたパイロット室と、これら制御室とパイロット室と
の圧力作用でスプールが移動したとき、制御室と連通す
るとともに、スプールの移動量に応じて制御室との連通
開度が制御されるタンクポートと、上記ポンプポートと
アクチュエータポートとを連通する連通過程に設けた可
変絞りとを備えている。

【００２１】そして、可変絞りの構成要素である絞りポ
ペット部材は、その一方の端部にポペット部を設けると
ともに、このポペット部を上記制御室側に臨ませ、制御
室の圧力作用でポペット部に絞り開度を小さくする方向
の勢力を付与し、しかも、この絞りポペット部材には同
じく絞り開度を小さくする方向のバネ力を作用させる一
方、これら絞り開度を小さくする方向の力とは反対方向
の力すなわち絞り開度を大きくする方向の力を絞りポペ
ット部材に作用させるプッシュロッドおよびこのプッシ
ュロッドに推力を付与するソレノイドとを設けた流量制
御装置を前提とする。

【００２２】第１の発明は、上記装置を前提にしつつ、
上記可変絞りの絞り開度よりも下流側に、絞りポペット
部材と一体に設けたスプール部を設け、このスプール部
によって、第１圧力室と第２圧力室とに区画する一方、
第１圧力室には上記制御室側の圧力を導いて、上記可変
絞りの絞り開度を大きくする方向の力を絞りポペット部
材に作用させ、第２圧力室には可変絞りの下流側である
アクチュエータポート側の圧力を導いて、上記可変絞り
の絞り開度が小さくなる方向の力を絞りポペット部材に
作用させる構成にしたことを特徴とする。第２の発明
は、上記第１の発明において、絞りポペット部材に連通
路を形成し、この連通路を介して制御室と第１圧力室と
を連通させたことを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１に示す実施例は、比例ソレノ
イドＳのキャップ部材１９の構成と、このキャップ部材
１９の連絡室１９ａ内に組み込んだ絞りポペット部材２
０の構成とが、前記従来例と異なるが、バルブボディ１
の構成や、スプール７の構成等については従来例と同じ
なので、同一の構成要素については従来例と同一の符号
を付し、その詳細な説明を省略する。なお、この実施例
でも、バルブボディ１とキャップ部材１９とでこの発明
のハウジングｈを構成している。

【００２４】上記絞りポペット部材２０には、スプール
部２１を設けるとともに、このスプール部２１で第１圧
力室２２と第２圧力室２３とに区画している。また、上
記絞りポペット部材２０に連通路２４を形成し、この連
通路２４を介して上記第１圧力室２２と制御室８とを連
通させている。したがって、可変絞りＶの上流側である
制御室８の圧力が、第１圧力室２２内の受圧面Ａ１に作
用することになり、可変絞りＶの開度を大きくする方向
の推力ｆ３が絞りポペット部材２０に与えられる。つま
り、この推力ｆ３によって、比例ソレノイドＳの推力Ｓ
ｘをアシストするようにしている。

【００２５】一方、上記第２圧力室２３には、アクチュ
エータポート２５を連通させている。したがって、可変
絞りＶの下流側の負荷圧が、第２圧力室２３内の受圧面
（Ａ２−Ａ３）に作用することになり、上記推力ｆ３に
対向する推力ｆ４を絞りポペット部材２０に与えられ
る。なお、絞りポペット部材２０には、前記従来例と同
様に、制御室８に臨ませたポペット部２６の受圧面に作
用する圧力によって生じる推力ｆ１と、サブスプリング
のバネ力によって生じる推力Ｋｘとが、可変絞りＶの開
度を小さくする方向に与えられ、また、比例ソレノイド
Ｓの推力Ｓｘが、可変絞りＶの開度を大きくする方向に
与えられている。したがって、上記絞り部材２０のバラ
ンス条件は、次の式のようになる。ｆ３＋Ｓｘ＝ｆ２＋
ｆ４＋Ｋｘ

【００２６】上記式から明らかなように、この実施例で
は、可変絞りＶの上流側の圧力によって生じる推力ｆ３
を、絞りポペット部材２０に与え、しかも、この推力ｆ
３を比例ソレノイドＳの推力Ｓｘと同方向に作用させて
いる。したがって、絞りポペット部材２０には、比例ソ
レノイドＳをアシストする大きい推量ｆ３が与えられて
いる。

【００２７】したがって、比例ソレノイドＳを励磁すれ
ば、その励磁電流に比例して絞りポペット部材２０がス
ムーズに動き出し、可変絞りＶの開度が励磁電流に比例
して大きくなっていく。このように可変絞りＶの開度
が、比例ソレノイドＳの励磁電流に比例しておおきくな
れば、可変絞りＶの開度が一気に大きくなるのを防止で
き、流量が急増することによる違和感を防止できる。

【００２８】なお、この実施例では、第１圧力室２２と
制御室８とを連通する連通路２４を、絞りポペット部材
２０に形成しているが、この連通路２４は、バルブボデ
ィ１に形成してもよい。ただし、バルブボディ１に連通
路２４を形成すると、このバルブボディ１が大型化しや
すくなる。したがって、上記実施例のように、絞り部材
２４に連通路２７を形成する方が、バルブボディ１の大
型化を防止できるというメリットがある。

【００２９】

【発明の効果】第１の発明によれば、第１圧力室側から
絞り部材に作用する推力と、第２圧力室側から絞り部材
に作用する推力とを対向させているので、可変絞りの開
度を大きくしていく過程で、この第１圧力室側からの推
力は、常に可変絞りの開度を大きくする方向に作用す
る。そのため、大型の比例ソレノイドを用いなくても、
絞り部材をソレノイドの推力に比例させてスムーズに移
動させることができる。したがって、可変絞りの開度も
励磁電流に応じて滑らかに大きくなり、その開度が急に
大きくなったりしない。このように可変絞りの開度が急
に大きくなったりしないので、その開度を大きくすると
きの違和感を防止できる。

【００３０】第２の発明によれば、第１圧力室と制御室
とを連通する連通路を、絞りポペット部材に形成したの
で、装置が大型化することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図1】実施例の装置の断面図である。

【図２】従来の装置の断面図である。

【図３】絞りポペット部材１２のバネ受け１６の断面図
である。

【図４】比例ソレノイドの励磁電流Ｉと、可変絞りＶを
通過する流量Ｑとの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

ｈハウジングＶ可変絞りＳ比例ソレノイド３ポンプポート５タンクポート６スプール孔７スプール８制御室９パイロット室１７サブスプリング２０絞りポペット部材２１スプール孔２２第１圧力室２３第２圧力室２４連通路２５アクチュエータポート２６ポペット部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平11−59451（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−200061（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−152662（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−218478（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 5/07

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプポートおよびアクチュエータポー
トを形成したハウジングと、ハウジング内に形成したス
プール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだス
プールと、このスプールの一方の端面側に区画されると
ともに、ポンプポートに常時連通する制御室と、スプー
ルの他方の端面側に区画されたパイロット室と、これら
制御室とパイロット室との圧力作用でスプールが移動し
たとき、制御室と連通するとともに、スプールの移動量
に応じて制御室との連通開度が制御されるタンクポート
と、上記ポンプポートとアクチュエータポートとを連通
する連通過程に設けた可変絞りとを備え、この可変絞り
の構成要素である絞りポペット部材は、その一方の端部
にポペット部を設けるとともに、このポペット部を上記
制御室側に臨ませ、制御室の圧力作用でポペット部に絞
り開度を小さくする方向の勢力を付与し、しかも、この
絞りポペット部材には同じく絞り開度を小さくする方向
のバネ力を作用させる一方、これら絞り開度を小さくす
る方向の力とは反対方向の力すなわち絞り開度を大きく
する方向の力を絞りポペット部材に作用させるプッシュ
ロッドおよびこのプッシュロッドに推力を付与するソレ
ノイドとを設けた流量制御装置において、上記可変絞り
の絞り開度よりも下流側に、絞りポペット部材と一体に
設けたスプール部を設け、このスプール部によって、第
１圧力室と第２圧力室とに区画する一方、第１圧力室に
は上記制御室側の圧力を導いて、上記可変絞りの絞り開
度を大きくする方向の力を絞りポペット部材に作用さ
せ、第２圧力室には可変絞りの下流側であるアクチュエ
ータポート側の圧力を導いて、上記可変絞りの絞り開度
が小さくなる方向の力を絞りポペット部材に作用させる
構成にした流量制御装置。
【請求項２】絞りポペット部材に連通路を形成し、こ
の連通路を介して制御室と第１圧力室とを連通させたこ
とを特徴とする請求項１記載の流量制御装置。