JP3563114B2 - 流量制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、流体圧機器にポンプから供給される流体流量を制御する装置に関し、油圧パワーステアリング装置における操舵補助力発生用の圧油流量を制御するのに適するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧パワーステアリング装置の操舵補助力発生用の油圧アクチュエータに供給される圧油は、一般に車両のエンジン回転数に応じた流量の流体を吐出するポンプにより供給される。図８の実線Ａで示すように、そのアクチュエータへの圧油流量Ｑの供給特性は、エンジンの回転数Ｎが低い領域では供給流量が回転数Ｎに応じ次第に増加し、エンジンの回転数Ｎが高くなると供給流量が略一定となり、さらにエンジン回転数が高くなると回転数Ｎに応じ供給流量が減少し、さらにエンジン回転数が高くなると供給流量が略一定となる所謂ドルーピング特性とされ、これにより、車両の低速での旋回性能と高速での走行安定性能の向上が図られている。
【０００３】
そのようなドルーピング特性を得るため、例えば図７に示すように、車両のエンジン１０１の回転数に略比例した流量の流体を吐出するポンプ１０２と、そのポンプ１０２により操舵補助力発生用流体圧アクチュエータ１０３に供給される流体の圧力を制御するバルブ１０４と、そのポンプ１０２の下流側に設けられる固定絞り１０９と、その固定絞り１０９とタンク１０５とを接続するバイパス通路１１０に設けられる第１可変絞り１０６と、その固定絞り１０９とアクチュエータ１０３との接続通路に設けられる第２可変絞り１０７とを備える流量制御装置が用いられている（特公平２‐４１４６９号公報）。
【０００４】
その第１可変絞り１０６は、そのポンプ１０２の吐出流量Ｑが第１設定流量Ｑａを超えると第２可変絞り１０７の上下流の圧力差に応じバイパス通路１１０の開度を大きくし、その超過分をタンク１０５側に還流させる。その第２可変絞り１０７は、ポンプ１０２の吐出流量Ｑが第２設定流量Ｑｂを超えると固定絞り１０９の上下流の圧力差に応じ固定絞り１０９とアクチュエータ１０３との接続通路の開度を小さくし、これにより第１可変絞り１０６によりバイパス通路１１０の開度を大きくさせ、アクチュエータ１０３への供給流量を減少させる。そのポンプ１０２の吐出流量Ｑが第３設定流量Ｑｃを超えると第２可変絞り１０７による通路の開度変化は阻止され、これによりアクチュエータ１０３への供給流量は一定とされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような油圧パワーステアリング装置用の制御バルブ１０４は、圧油導入ポートとアクチュエータ１０３の一方の油室との間の可変絞りＡと、圧油導入ポートとアクチュエータ１０３の他方の油室との間の可変絞りＢと、圧油排出ポートとアクチュエータ１０３の一方の油室との間の可変絞りＣと、圧油排出ポートとアクチュエータ１０３の他方の油室との間の可変絞りＤとを有し、各可変絞りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度は操舵抵抗と操舵方向に応じ開度が変化する。すなわち、左右一方に操舵する際は、アクチュエータの一方の油室に圧油を供給するための可変絞りＡとアクチュエータの他方の油室から圧油を排出するための可変絞りＤの開度が大きくなり、アクチュエータの他方の油室に圧油を供給するための可変絞りＢとアクチュエータの一方の油室から圧油を排出するための可変絞りＣの開度が小さくなる。左右他方に操舵する際は左右一方に操舵する際とは逆に各可変絞りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度が変化する。
【０００６】
操舵抵抗の変化に迅速に応答して操舵補助力を付与する必要があるため、各可変絞りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおいては操舵が行われていない時でも圧油が絞られ、流路抵抗になっている。そのため、操舵補助を行なっていない時は、制御バルブ１０４における流路抵抗により無駄なエネルギーが消費されている。特に、上記のようにアクチュエータへの圧油流量の供給特性がドルーピング特性とされている場合、中低速域でのエネルギー消費の無駄が大きくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決することのできる流量制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の流量制御装置は、ポンプと、そのポンプにより流体圧機器に供給される流体の圧力を制御するバルブと、そのポンプと制御バルブとの間をタンク側に接続するバイパス通路と、その流体圧機器への供給流体圧力の上昇時に前記バイパス通路の開度を小さくする方向に移動すると共に供給流体圧力の低下時にその開度を大きくする方向に移動する第１弁部材と、そのポンプ吐出流量の増加時に前記バイパス通路の開度を大きくする方向に移動すると共にポンプ吐出流量の減少時にその開度を小さくする方向に移動する第２弁部材と、そのポンプと第１、第２弁部材との間をタンク側に接続する別のバイパス通路と、そのポンプ吐出流量が設定流量を超えると、その別のバイパス通路の開度を大きくする可変絞り弁とを備える。
【０００９】
特に油圧パワーステアリング装置における操舵補助力発生用の圧油流量を制御する場合、本発明の流量制御装置は、ポンプと、そのポンプにより操舵補助力発生用流体圧アクチュエータに供給される流体の圧力を制御するバルブと、そのポンプと制御バルブとの間をタンク側に接続するバイパス通路と、そのバイパス通路の開度調節用可変絞り弁とを備え、その可変絞り弁は、そのアクチュエータに供給される流体圧力の上昇時に前記バイパス通路の開度を小さくする方向に移動すると共に供給流体圧力の低下時にその開度を大きくする方向に移動する第１弁部材と、そのポンプ吐出流量の増加時に前記バイパス通路の開度を大きくする方向に移動すると共にポンプ吐出流量の減少時にその開度を小さくする方向に移動する第２弁部材とを有し、そのポンプと第１、第２弁部材との間をタンク側に接続する別のバイパス通路と、そのポンプ吐出流量が設定流量を超えると、その別のバイパス通路の開度を大きくする可変絞り弁とを備える。
【００１０】
【本発明の作用および効果】
本発明の構成によれば、流体圧機器に供給される流体圧力の上昇時は、第１弁部材はバイパス通路の開度を小さくする方向に移動するので、ポンプ吐出流量が少なく第２弁部材がバイパス通路の開度を小さくする方向に移動すると、バイパス通路の開度は小さくなり若しくはバイパス通路は閉鎖され、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対する流体圧機器に供給される流体流量の割合が増加する。また、流体圧機器に供給される流体圧力の上昇時に、第１弁部材がバイパス通路の開度を小さくする方向に移動しても、ポンプ吐出流量が多く第２弁部材がバイパス通路の開度を大きくする方向に移動すると、バイパス通路の開度は大きくなるので、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対する流体圧機器に供給される流体流量の割合が低下する。これにより、ドルーピング特性を得ることができる。
一方、その流体圧機器に供給される流体圧力の低下時は、第１弁部材はバイパス通路の開度を大きくする方向に移動するので、ポンプ吐出流量が少なく第２弁部材がバイパス通路の開度を小さくする方向に移動しても、バイパス通路の開度は大きく、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対する流体圧機器に供給される流体流量の割合が増加することはない。また、その流体圧機器に供給される流体圧力の低下時は、第１弁部材はバイパス通路の開度を大きくする方向に移動するので、ポンプ吐出流量が多く第２弁部材がバイパス通路の開度を大きくする方向に移動すると、バイパス通路の開度はさらに大きくなり、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対する流体圧機器に供給される流体流量の割合が増加することはない。これにより、制御バルブにおける流路抵抗による無駄なエネルギー消費を低減できる。
【００１１】
油圧パワーステアリング装置における操舵補助力発生用の圧油流量を制御する場合、操舵を行なうと、操舵補助力発生用油圧アクチュエータに供給される流体圧力は上昇し、第１弁部材はバイパス通路の開度を小さくする方向に移動するので、低速でポンプ吐出流量が少なく第２弁部材がバイパス通路の開度を小さくする方向に移動すると、バイパス通路の開度は小さくなり若しくはバイパス通路は閉鎖され、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対するアクチュエータに供給される流体流量の割合が増加する。また、操舵時に第１弁部材がバイパス通路の開度を小さくする方向に移動しても、高速でポンプ吐出流量が多く第２弁部材がバイパス通路の開度を大きくする方向に移動すると、バイパス通路の開度は大きくなるので、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対するアクチュエータに供給される流体流量の割合が低下する。これにより、ドルーピング特性を得ることができ、低速での旋回性能と高速での走行安定性能の向上が図れる。
一方、操舵を行なっていない場合、そのアクチュエータに供給される流体圧力は低下し、第１弁部材はバイパス通路の開度を大きくする方向に移動するので、低速でポンプ吐出流量が少なく第２弁部材がバイパス通路の開度を小さくする方向に移動しても、バイパス通路の開度は大きく、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対するアクチュエータに供給される流体流量の割合が増加することはない。また、操舵を行なっておらず第１弁部材がバイパス通路の開度を大きくする方向に移動していると、高速でポンプ吐出流量が多く第２弁部材がバイパス通路の開度を大きくする方向に移動すると、バイパス通路の開度はさらに大きくなり、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対するアクチュエータに供給される流体流量の割合が増加することはない。これにより、制御バルブにおける流路抵抗による無駄なエネルギー消費を低減できる。
【００１２】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１３】
図１に示す流量制御装置は、車両のエンジン１の回転数に略比例した流量の圧油を吐出するポンプ２と、そのポンプ２により操舵補助力発生用油圧アクチュエータ３に供給される圧油の圧力を制御するバルブ４と、そのポンプ２の下流側に設けられる第１固定絞り９と、その第１固定絞り９とタンク５とを接続する第１バイパス通路１０の開度調節用第１可変絞り弁６と、その第１固定絞り９とアクチュエータ３との接続通路に設けられる第２固定絞り７と、その第２固定絞り７と制御バルブ４との間をタンク５側に接続する第２バイパス通路１５と、その第２バイパス通路１５の開度調節用第２可変絞り弁１６とを備える。
【００１４】
その第１可変絞り弁６は、第２固定絞り７の上下流の圧力差に応じて変位する弁部材６ａを有し、ポンプ２の吐出流量Ｑが第１設定流量Ｑａ以下では、その弁部材６ａにより第１バイパス通路１０は閉鎖され、その吐出流量Ｑが第１設定流量Ｑａを超えると、その圧力差に応じて弁部材６ａが変位して第１バイパス通路１０の開度が大きくされ、その超過分はタンク５側に還流される。
【００１５】
そのアクチュエータ３は、例えば操舵用車輪に連結される油圧シリンダにより構成できる。その制御バルブ４は、圧油導入ポート４ａとアクチュエータ３の一方の油室３ａとの間の可変絞りＡと、圧油導入ポート４ａとアクチュエータ３の他方の油室３ｂとの間の可変絞りＢと、圧油排出ポート４ｂとアクチュエータ３の一方の油室３ａとの間の可変絞りＣと、圧油排出ポート４ｂとアクチュエータ３の他方の油室３ｂとの間の可変絞りＤとを有する。各可変絞りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度は、ハンドル操作の際の操舵抵抗と操舵方向に応じ変化するものとされ、左右一方に操舵する際は、アクチュエータ３の一方の油室３ａに圧油を供給するための可変絞りＡとアクチュエータ３の他方の油室３ｂから圧油を排出するための可変絞りＤの開度が大きくなり、アクチュエータ３の他方の油室３ｂに圧油を供給するための可変絞りＢとアクチュエータ３の一方の油室３ａから圧油を排出するための可変絞りＣの開度が小さくなる。これにより、アクチュエータ３の一方の油室３ａにおける油圧が上昇し、左右一方への操舵補助力が発生する。左右他方に操舵する際は左右一方に操舵する際とは逆に各可変絞りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度が変化し、左右他方への操舵補助力が発生する。また、操舵抵抗の変化に迅速に応答して操舵補助力を付与する必要があるため、各可変絞りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおいては操舵が行われていない時でも圧油が絞られる。
【００１６】
その第２可変絞り弁１６は、ハウジング２１と、このハウジング２１内に直線的に図中上下に往復移動可能に設けられた筒状の第１弁部材２２と、その第１弁部材２２と同一方向に直線的に往復移動可能に設けられた筒状の第２弁部材２３とを有する。
【００１７】
その第１弁部材２２の外周にフランジ２２ａが形成され、そのフランジ２２ａの図中上方側の端面と第１弁部材２２の外周とハウジング２１の内周とハウジング２１の内周に形成された環状部２１ａとで囲まれる第１油室２５が形成され、その第１油室２５にバネ２６が内蔵され、そのバネ２６の弾性力により第１弁部材２２は図中下方に押され、その第１弁部材２２の下方移動を規制するストッパー２７がハウジング２１に取り付けられている。その第１油室２５がタンク５側に配管３０を介し接続されることで、そのフランジ２２ａの図中上方側の端面に略大気圧が作用する。そのフランジ２２ａの図中下方側の端面に、圧油導入ポート４ａにおける油圧が作用する。これにより、第１弁部材２２は圧油導入ポート４ａにおける油圧すなわちアクチュエータ３に供給される油圧の変化に応じ変位する。操舵を行なっていない状態では、フランジ２２ａの図中上方側の端面に作用するバネ２６の弾性力が圧油導入ポート４ａにおける油圧よりも大きく、第１弁部材２２は図中下方の移動端に位置し、操舵を行なうと、フランジ２２ａの図中上方側の端面に作用するバネ２６の弾性力よりも圧油導入ポート４ａにおける油圧の方が大きくなり、第１弁部材２２は図中上方の移動端に変位する。その第１弁部材２２の上方移動は前記環状部２１ａにより規制される。なお、バネ２６の弾性力は弱くされ、操舵を行なうと殆ど瞬時に第１弁部材２２は図中上方の移動端まで変位するものとされている。
【００１８】
その第２弁部材２３の内部に第１弁部材２２の図中上端側が挿入される。その第２弁部材２３の内径は図中上方側が下方側よりも小さくされ、その上方側の内径は第１弁部材２２の外径より僅かに大きくされ、また、第１弁部材２２の図中上端は上方に向かうに従い先細とされている。これにより、第１弁部材２２の外周の図中上端と第２弁部材２３の内周の図中下端との間は、第１弁部材２２と第２弁部材２３の相対変位に応じ開度が変化する絞り部３５とされている。その第１弁部材２２に、第２弁部材２３の内部の図中下方側に位置するように通孔２２ｂが形成され、圧油導入ポート４ａから圧油が第１弁部材２２の内部から通孔２２ｂを通り第２弁部材２３の内部に至り、絞り部３５を通ってタンク５側に至る。
【００１９】
その第２弁部材２３の外周にフランジ２３ａが形成され、そのハウジング２１の図中上端にバネ受け３６が取り付けられ、そのフランジ２３ａの図中上方側の端面と第２弁部材２３の外周とハウジング２１の内周とそのバネ受け３６とで囲まれる第２油室４０が形成され、その第２油室４０にバネ４１が内蔵され、そのバネ４１の弾性力により第２弁部材２３は図中下方に押される。そのフランジ２３ａの図中下方側の端面と第２弁部材２３の外周とハウジング２１の内周とハウジング２１の内部に形成された段差２１ｂとで囲まれる第３油室４５が形成される。その第２油室４０は第１固定絞り９と第２固定絞り７との間に配管５１を介し接続され、その第３油室４５はポンプ２と第１固定絞り９との間に配管５２を介し接続され、これにより、そのフランジ２３ａの端面を介し第２弁部材２３にポンプ２の吐出流量に対応する油圧が作用し、第２弁部材２３はポンプ２の吐出流量の変化に応じ変位する。すなわち、エンジン１の回転数が低くポンプ２の吐出流量が少ない時は、バネ４１の弾性力がポンプ２の吐出流量に対応する油圧よりも大きく、第２弁部材２３は図中下方の移動端に位置し、その下方移動は前記環状部２１ａにより規制される。エンジン１の回転数が高くなってポンプ２の吐出流量が増加すると、その吐出流量に対応する油圧が大きくなり、その油圧とバネ４１の弾性力とが釣り合う位置まで第２弁部材２３は図中上方に移動する。さらにエンジン１の回転数が高くなってポンプ２の吐出流量が増加すると、第２弁部材２３は図中上方の移動端に位置し、その上方移動は前記バネ受け３６により規制される。
【００２０】
図５、図６において、実線Ｘはエンジン１の回転数Ｎに対するポンプ２の吐出流量Ｑの特性を示し、実線Ｙはエンジン１の回転数Ｎに対するアクチュエータ３に供給される圧油流量Ｑ１と第２可変絞り弁１６に供給される圧油流量Ｑ２との和Ｑ３の特性を示し、実線Ｚはエンジン１の回転数Ｎに対するアクチュエータ３に供給される圧油流量Ｑ１の特性を示す。また、図５は操舵を行なっていない時の、図６は操舵を行なっている時の各特性を示す。
【００２１】
すなわち、操舵時であっても操舵を行なっていない時でも、第１可変絞り弁６は、そのポンプ２の吐出流量Ｑが第１設定流量Ｑａを超えると第２固定絞り７の上下流の圧力差に応じ第１バイパス通路１０の開度を大きくし、その超過分流量Ｑ４をタンク５に還流させるので、アクチュエータ３に供給される圧油流量Ｑ１と第２可変絞り弁１６に供給される圧油流量Ｑ２との和Ｑ３は略一定になる。
【００２２】
操舵時は、アクチュエータ３に供給される油圧は上昇し、第１弁部材２２は絞り部３５の開度すなわち第２バイパス通路１５の開度を小さくするよう図中上方の移動端に移動するので、低速でポンプ吐出流量が少なく第２弁部材２３が第２バイパス通路１５の開度を小さくする方向に移動すると、図２に示すように第２弁部材２３の内周上部に第１弁部材２２の上部が嵌合状態となって絞り部３５は閉鎖され、第２固定絞り７を通過する圧油は全て制御バルブ４を介しアクチュエータ３に供給される。また、操舵時に第１弁部材２２が図中上方の移動端に移動しても、高速でポンプ吐出流量が多く第２弁部材２３が第２バイパス通路１５の開度を大きくする方向に移動すると、図３に示すように絞り部３５の開度は大きくなり、第２バイパス通路１５を通りタンク５側に至る圧油流量Ｑ２に対するアクチュエータ３に供給される流体流量Ｑ１の割合が低下する。また、中速でポンプ吐出流量が低速より多く高速より少ない場合、操舵時に第１弁部材２２が図中上方の移動端に移動しても、図４に示すように絞り部３５の開度は第２弁部材２３の位置に応じ変化するので、第２バイパス通路１５を通りタンク５側に至る圧油流量Ｑ２に対するアクチュエータ３に供給される流体流量Ｑ１の割合は、エンジン１の回転数Ｎすなわちポンプ２の吐出流量に応じ変化する。これにより、ドルーピング特性を得ることができ、低速での旋回性能と高速での走行安定性能の向上が図れる。
【００２３】
操舵を行なっていない場合、アクチュエータ３に供給される油圧は低下し、第１弁部材２２は第２バイパス通路１５の開度を大きくするよう図中下方の移動端に移動するので、低速でポンプ吐出流量が少なく第２弁部材２３が第２バイパス通路１５の開度を小さくする方向に移動しても、第１図に示すように絞り部３５の開度は大きく、第２バイパス通路１５を通りタンク５側に至る流体流量Ｑ２に対するアクチュエータ３に供給される流体流量Ｑ１の割合が増加することはない。また、操舵を行なっておらず第１弁部材２２が第２バイパス通路１５の開度を大きくするよう図中下方の移動端に移動していると、高速でポンプ吐出流量が多く第２バイパス通路１５が第２バイパス通路１５の開度を大きくする方向に移動すると、第２バイパス通路１５の開度はさらに大きくなり、第２バイパス通路１５を通りタンク５側に至る流体流量Ｑ２に対するアクチュエータ３に供給される流体流量Ｑ１の割合が増加することはない。これにより、制御バルブ４における流路抵抗による無駄なエネルギー消費を低減できる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施例に限定されない。例えば、油圧パワーステアリング装置における操舵補助力発生用の圧油以外の流体流量の制御にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の流量制御装置の構成説明図
【図２】その実施例の第２可変絞り弁の低速での操舵時の断面図
【図３】その第２可変絞り弁の高速での操舵時の断面図
【図４】その第２可変絞り弁の中速での操舵時の断面図
【図５】その流量制御装置の操舵時の流量制御特性を示す図
【図６】その流量制御装置の非操舵時の流量制御特性を示す図
【図７】従来の流量制御装置の構成説明図
【図８】従来の流量制御装置の操舵時の流量制御特性を示す図
【符号の説明】
１ エンジン
２ ポンプ
３ アクチュエータ
４ 制御バルブ
６ 第１可変絞り弁
１５ 第２バイパス通路
１６ 第２可変絞り弁
２２ 第１弁部材
２３ 第２弁部材
【産業上の利用分野】
本発明は、流体圧機器にポンプから供給される流体流量を制御する装置に関し、油圧パワーステアリング装置における操舵補助力発生用の圧油流量を制御するのに適するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧パワーステアリング装置の操舵補助力発生用の油圧アクチュエータに供給される圧油は、一般に車両のエンジン回転数に応じた流量の流体を吐出するポンプにより供給される。図８の実線Ａで示すように、そのアクチュエータへの圧油流量Ｑの供給特性は、エンジンの回転数Ｎが低い領域では供給流量が回転数Ｎに応じ次第に増加し、エンジンの回転数Ｎが高くなると供給流量が略一定となり、さらにエンジン回転数が高くなると回転数Ｎに応じ供給流量が減少し、さらにエンジン回転数が高くなると供給流量が略一定となる所謂ドルーピング特性とされ、これにより、車両の低速での旋回性能と高速での走行安定性能の向上が図られている。
【０００３】
そのようなドルーピング特性を得るため、例えば図７に示すように、車両のエンジン１０１の回転数に略比例した流量の流体を吐出するポンプ１０２と、そのポンプ１０２により操舵補助力発生用流体圧アクチュエータ１０３に供給される流体の圧力を制御するバルブ１０４と、そのポンプ１０２の下流側に設けられる固定絞り１０９と、その固定絞り１０９とタンク１０５とを接続するバイパス通路１１０に設けられる第１可変絞り１０６と、その固定絞り１０９とアクチュエータ１０３との接続通路に設けられる第２可変絞り１０７とを備える流量制御装置が用いられている（特公平２‐４１４６９号公報）。
【０００４】
その第１可変絞り１０６は、そのポンプ１０２の吐出流量Ｑが第１設定流量Ｑａを超えると第２可変絞り１０７の上下流の圧力差に応じバイパス通路１１０の開度を大きくし、その超過分をタンク１０５側に還流させる。その第２可変絞り１０７は、ポンプ１０２の吐出流量Ｑが第２設定流量Ｑｂを超えると固定絞り１０９の上下流の圧力差に応じ固定絞り１０９とアクチュエータ１０３との接続通路の開度を小さくし、これにより第１可変絞り１０６によりバイパス通路１１０の開度を大きくさせ、アクチュエータ１０３への供給流量を減少させる。そのポンプ１０２の吐出流量Ｑが第３設定流量Ｑｃを超えると第２可変絞り１０７による通路の開度変化は阻止され、これによりアクチュエータ１０３への供給流量は一定とされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような油圧パワーステアリング装置用の制御バルブ１０４は、圧油導入ポートとアクチュエータ１０３の一方の油室との間の可変絞りＡと、圧油導入ポートとアクチュエータ１０３の他方の油室との間の可変絞りＢと、圧油排出ポートとアクチュエータ１０３の一方の油室との間の可変絞りＣと、圧油排出ポートとアクチュエータ１０３の他方の油室との間の可変絞りＤとを有し、各可変絞りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度は操舵抵抗と操舵方向に応じ開度が変化する。すなわち、左右一方に操舵する際は、アクチュエータの一方の油室に圧油を供給するための可変絞りＡとアクチュエータの他方の油室から圧油を排出するための可変絞りＤの開度が大きくなり、アクチュエータの他方の油室に圧油を供給するための可変絞りＢとアクチュエータの一方の油室から圧油を排出するための可変絞りＣの開度が小さくなる。左右他方に操舵する際は左右一方に操舵する際とは逆に各可変絞りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度が変化する。
【０００６】
操舵抵抗の変化に迅速に応答して操舵補助力を付与する必要があるため、各可変絞りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおいては操舵が行われていない時でも圧油が絞られ、流路抵抗になっている。そのため、操舵補助を行なっていない時は、制御バルブ１０４における流路抵抗により無駄なエネルギーが消費されている。特に、上記のようにアクチュエータへの圧油流量の供給特性がドルーピング特性とされている場合、中低速域でのエネルギー消費の無駄が大きくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決することのできる流量制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の流量制御装置は、ポンプと、そのポンプにより流体圧機器に供給される流体の圧力を制御するバルブと、そのポンプと制御バルブとの間をタンク側に接続するバイパス通路と、その流体圧機器への供給流体圧力の上昇時に前記バイパス通路の開度を小さくする方向に移動すると共に供給流体圧力の低下時にその開度を大きくする方向に移動する第１弁部材と、そのポンプ吐出流量の増加時に前記バイパス通路の開度を大きくする方向に移動すると共にポンプ吐出流量の減少時にその開度を小さくする方向に移動する第２弁部材と、そのポンプと第１、第２弁部材との間をタンク側に接続する別のバイパス通路と、そのポンプ吐出流量が設定流量を超えると、その別のバイパス通路の開度を大きくする可変絞り弁とを備える。
【０００９】
特に油圧パワーステアリング装置における操舵補助力発生用の圧油流量を制御する場合、本発明の流量制御装置は、ポンプと、そのポンプにより操舵補助力発生用流体圧アクチュエータに供給される流体の圧力を制御するバルブと、そのポンプと制御バルブとの間をタンク側に接続するバイパス通路と、そのバイパス通路の開度調節用可変絞り弁とを備え、その可変絞り弁は、そのアクチュエータに供給される流体圧力の上昇時に前記バイパス通路の開度を小さくする方向に移動すると共に供給流体圧力の低下時にその開度を大きくする方向に移動する第１弁部材と、そのポンプ吐出流量の増加時に前記バイパス通路の開度を大きくする方向に移動すると共にポンプ吐出流量の減少時にその開度を小さくする方向に移動する第２弁部材とを有し、そのポンプと第１、第２弁部材との間をタンク側に接続する別のバイパス通路と、そのポンプ吐出流量が設定流量を超えると、その別のバイパス通路の開度を大きくする可変絞り弁とを備える。
【００１０】
【本発明の作用および効果】
本発明の構成によれば、流体圧機器に供給される流体圧力の上昇時は、第１弁部材はバイパス通路の開度を小さくする方向に移動するので、ポンプ吐出流量が少なく第２弁部材がバイパス通路の開度を小さくする方向に移動すると、バイパス通路の開度は小さくなり若しくはバイパス通路は閉鎖され、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対する流体圧機器に供給される流体流量の割合が増加する。また、流体圧機器に供給される流体圧力の上昇時に、第１弁部材がバイパス通路の開度を小さくする方向に移動しても、ポンプ吐出流量が多く第２弁部材がバイパス通路の開度を大きくする方向に移動すると、バイパス通路の開度は大きくなるので、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対する流体圧機器に供給される流体流量の割合が低下する。これにより、ドルーピング特性を得ることができる。
一方、その流体圧機器に供給される流体圧力の低下時は、第１弁部材はバイパス通路の開度を大きくする方向に移動するので、ポンプ吐出流量が少なく第２弁部材がバイパス通路の開度を小さくする方向に移動しても、バイパス通路の開度は大きく、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対する流体圧機器に供給される流体流量の割合が増加することはない。また、その流体圧機器に供給される流体圧力の低下時は、第１弁部材はバイパス通路の開度を大きくする方向に移動するので、ポンプ吐出流量が多く第２弁部材がバイパス通路の開度を大きくする方向に移動すると、バイパス通路の開度はさらに大きくなり、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対する流体圧機器に供給される流体流量の割合が増加することはない。これにより、制御バルブにおける流路抵抗による無駄なエネルギー消費を低減できる。
【００１１】
油圧パワーステアリング装置における操舵補助力発生用の圧油流量を制御する場合、操舵を行なうと、操舵補助力発生用油圧アクチュエータに供給される流体圧力は上昇し、第１弁部材はバイパス通路の開度を小さくする方向に移動するので、低速でポンプ吐出流量が少なく第２弁部材がバイパス通路の開度を小さくする方向に移動すると、バイパス通路の開度は小さくなり若しくはバイパス通路は閉鎖され、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対するアクチュエータに供給される流体流量の割合が増加する。また、操舵時に第１弁部材がバイパス通路の開度を小さくする方向に移動しても、高速でポンプ吐出流量が多く第２弁部材がバイパス通路の開度を大きくする方向に移動すると、バイパス通路の開度は大きくなるので、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対するアクチュエータに供給される流体流量の割合が低下する。これにより、ドルーピング特性を得ることができ、低速での旋回性能と高速での走行安定性能の向上が図れる。
一方、操舵を行なっていない場合、そのアクチュエータに供給される流体圧力は低下し、第１弁部材はバイパス通路の開度を大きくする方向に移動するので、低速でポンプ吐出流量が少なく第２弁部材がバイパス通路の開度を小さくする方向に移動しても、バイパス通路の開度は大きく、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対するアクチュエータに供給される流体流量の割合が増加することはない。また、操舵を行なっておらず第１弁部材がバイパス通路の開度を大きくする方向に移動していると、高速でポンプ吐出流量が多く第２弁部材がバイパス通路の開度を大きくする方向に移動すると、バイパス通路の開度はさらに大きくなり、バイパス通路を通りタンク側に至る流体流量に対するアクチュエータに供給される流体流量の割合が増加することはない。これにより、制御バルブにおける流路抵抗による無駄なエネルギー消費を低減できる。
【００１２】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１３】
図１に示す流量制御装置は、車両のエンジン１の回転数に略比例した流量の圧油を吐出するポンプ２と、そのポンプ２により操舵補助力発生用油圧アクチュエータ３に供給される圧油の圧力を制御するバルブ４と、そのポンプ２の下流側に設けられる第１固定絞り９と、その第１固定絞り９とタンク５とを接続する第１バイパス通路１０の開度調節用第１可変絞り弁６と、その第１固定絞り９とアクチュエータ３との接続通路に設けられる第２固定絞り７と、その第２固定絞り７と制御バルブ４との間をタンク５側に接続する第２バイパス通路１５と、その第２バイパス通路１５の開度調節用第２可変絞り弁１６とを備える。
【００１４】
その第１可変絞り弁６は、第２固定絞り７の上下流の圧力差に応じて変位する弁部材６ａを有し、ポンプ２の吐出流量Ｑが第１設定流量Ｑａ以下では、その弁部材６ａにより第１バイパス通路１０は閉鎖され、その吐出流量Ｑが第１設定流量Ｑａを超えると、その圧力差に応じて弁部材６ａが変位して第１バイパス通路１０の開度が大きくされ、その超過分はタンク５側に還流される。
【００１５】
そのアクチュエータ３は、例えば操舵用車輪に連結される油圧シリンダにより構成できる。その制御バルブ４は、圧油導入ポート４ａとアクチュエータ３の一方の油室３ａとの間の可変絞りＡと、圧油導入ポート４ａとアクチュエータ３の他方の油室３ｂとの間の可変絞りＢと、圧油排出ポート４ｂとアクチュエータ３の一方の油室３ａとの間の可変絞りＣと、圧油排出ポート４ｂとアクチュエータ３の他方の油室３ｂとの間の可変絞りＤとを有する。各可変絞りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度は、ハンドル操作の際の操舵抵抗と操舵方向に応じ変化するものとされ、左右一方に操舵する際は、アクチュエータ３の一方の油室３ａに圧油を供給するための可変絞りＡとアクチュエータ３の他方の油室３ｂから圧油を排出するための可変絞りＤの開度が大きくなり、アクチュエータ３の他方の油室３ｂに圧油を供給するための可変絞りＢとアクチュエータ３の一方の油室３ａから圧油を排出するための可変絞りＣの開度が小さくなる。これにより、アクチュエータ３の一方の油室３ａにおける油圧が上昇し、左右一方への操舵補助力が発生する。左右他方に操舵する際は左右一方に操舵する際とは逆に各可変絞りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度が変化し、左右他方への操舵補助力が発生する。また、操舵抵抗の変化に迅速に応答して操舵補助力を付与する必要があるため、各可変絞りＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおいては操舵が行われていない時でも圧油が絞られる。
【００１６】
その第２可変絞り弁１６は、ハウジング２１と、このハウジング２１内に直線的に図中上下に往復移動可能に設けられた筒状の第１弁部材２２と、その第１弁部材２２と同一方向に直線的に往復移動可能に設けられた筒状の第２弁部材２３とを有する。
【００１７】
その第１弁部材２２の外周にフランジ２２ａが形成され、そのフランジ２２ａの図中上方側の端面と第１弁部材２２の外周とハウジング２１の内周とハウジング２１の内周に形成された環状部２１ａとで囲まれる第１油室２５が形成され、その第１油室２５にバネ２６が内蔵され、そのバネ２６の弾性力により第１弁部材２２は図中下方に押され、その第１弁部材２２の下方移動を規制するストッパー２７がハウジング２１に取り付けられている。その第１油室２５がタンク５側に配管３０を介し接続されることで、そのフランジ２２ａの図中上方側の端面に略大気圧が作用する。そのフランジ２２ａの図中下方側の端面に、圧油導入ポート４ａにおける油圧が作用する。これにより、第１弁部材２２は圧油導入ポート４ａにおける油圧すなわちアクチュエータ３に供給される油圧の変化に応じ変位する。操舵を行なっていない状態では、フランジ２２ａの図中上方側の端面に作用するバネ２６の弾性力が圧油導入ポート４ａにおける油圧よりも大きく、第１弁部材２２は図中下方の移動端に位置し、操舵を行なうと、フランジ２２ａの図中上方側の端面に作用するバネ２６の弾性力よりも圧油導入ポート４ａにおける油圧の方が大きくなり、第１弁部材２２は図中上方の移動端に変位する。その第１弁部材２２の上方移動は前記環状部２１ａにより規制される。なお、バネ２６の弾性力は弱くされ、操舵を行なうと殆ど瞬時に第１弁部材２２は図中上方の移動端まで変位するものとされている。
【００１８】
その第２弁部材２３の内部に第１弁部材２２の図中上端側が挿入される。その第２弁部材２３の内径は図中上方側が下方側よりも小さくされ、その上方側の内径は第１弁部材２２の外径より僅かに大きくされ、また、第１弁部材２２の図中上端は上方に向かうに従い先細とされている。これにより、第１弁部材２２の外周の図中上端と第２弁部材２３の内周の図中下端との間は、第１弁部材２２と第２弁部材２３の相対変位に応じ開度が変化する絞り部３５とされている。その第１弁部材２２に、第２弁部材２３の内部の図中下方側に位置するように通孔２２ｂが形成され、圧油導入ポート４ａから圧油が第１弁部材２２の内部から通孔２２ｂを通り第２弁部材２３の内部に至り、絞り部３５を通ってタンク５側に至る。
【００１９】
その第２弁部材２３の外周にフランジ２３ａが形成され、そのハウジング２１の図中上端にバネ受け３６が取り付けられ、そのフランジ２３ａの図中上方側の端面と第２弁部材２３の外周とハウジング２１の内周とそのバネ受け３６とで囲まれる第２油室４０が形成され、その第２油室４０にバネ４１が内蔵され、そのバネ４１の弾性力により第２弁部材２３は図中下方に押される。そのフランジ２３ａの図中下方側の端面と第２弁部材２３の外周とハウジング２１の内周とハウジング２１の内部に形成された段差２１ｂとで囲まれる第３油室４５が形成される。その第２油室４０は第１固定絞り９と第２固定絞り７との間に配管５１を介し接続され、その第３油室４５はポンプ２と第１固定絞り９との間に配管５２を介し接続され、これにより、そのフランジ２３ａの端面を介し第２弁部材２３にポンプ２の吐出流量に対応する油圧が作用し、第２弁部材２３はポンプ２の吐出流量の変化に応じ変位する。すなわち、エンジン１の回転数が低くポンプ２の吐出流量が少ない時は、バネ４１の弾性力がポンプ２の吐出流量に対応する油圧よりも大きく、第２弁部材２３は図中下方の移動端に位置し、その下方移動は前記環状部２１ａにより規制される。エンジン１の回転数が高くなってポンプ２の吐出流量が増加すると、その吐出流量に対応する油圧が大きくなり、その油圧とバネ４１の弾性力とが釣り合う位置まで第２弁部材２３は図中上方に移動する。さらにエンジン１の回転数が高くなってポンプ２の吐出流量が増加すると、第２弁部材２３は図中上方の移動端に位置し、その上方移動は前記バネ受け３６により規制される。
【００２０】
図５、図６において、実線Ｘはエンジン１の回転数Ｎに対するポンプ２の吐出流量Ｑの特性を示し、実線Ｙはエンジン１の回転数Ｎに対するアクチュエータ３に供給される圧油流量Ｑ１と第２可変絞り弁１６に供給される圧油流量Ｑ２との和Ｑ３の特性を示し、実線Ｚはエンジン１の回転数Ｎに対するアクチュエータ３に供給される圧油流量Ｑ１の特性を示す。また、図５は操舵を行なっていない時の、図６は操舵を行なっている時の各特性を示す。
【００２１】
すなわち、操舵時であっても操舵を行なっていない時でも、第１可変絞り弁６は、そのポンプ２の吐出流量Ｑが第１設定流量Ｑａを超えると第２固定絞り７の上下流の圧力差に応じ第１バイパス通路１０の開度を大きくし、その超過分流量Ｑ４をタンク５に還流させるので、アクチュエータ３に供給される圧油流量Ｑ１と第２可変絞り弁１６に供給される圧油流量Ｑ２との和Ｑ３は略一定になる。
【００２２】
操舵時は、アクチュエータ３に供給される油圧は上昇し、第１弁部材２２は絞り部３５の開度すなわち第２バイパス通路１５の開度を小さくするよう図中上方の移動端に移動するので、低速でポンプ吐出流量が少なく第２弁部材２３が第２バイパス通路１５の開度を小さくする方向に移動すると、図２に示すように第２弁部材２３の内周上部に第１弁部材２２の上部が嵌合状態となって絞り部３５は閉鎖され、第２固定絞り７を通過する圧油は全て制御バルブ４を介しアクチュエータ３に供給される。また、操舵時に第１弁部材２２が図中上方の移動端に移動しても、高速でポンプ吐出流量が多く第２弁部材２３が第２バイパス通路１５の開度を大きくする方向に移動すると、図３に示すように絞り部３５の開度は大きくなり、第２バイパス通路１５を通りタンク５側に至る圧油流量Ｑ２に対するアクチュエータ３に供給される流体流量Ｑ１の割合が低下する。また、中速でポンプ吐出流量が低速より多く高速より少ない場合、操舵時に第１弁部材２２が図中上方の移動端に移動しても、図４に示すように絞り部３５の開度は第２弁部材２３の位置に応じ変化するので、第２バイパス通路１５を通りタンク５側に至る圧油流量Ｑ２に対するアクチュエータ３に供給される流体流量Ｑ１の割合は、エンジン１の回転数Ｎすなわちポンプ２の吐出流量に応じ変化する。これにより、ドルーピング特性を得ることができ、低速での旋回性能と高速での走行安定性能の向上が図れる。
【００２３】
操舵を行なっていない場合、アクチュエータ３に供給される油圧は低下し、第１弁部材２２は第２バイパス通路１５の開度を大きくするよう図中下方の移動端に移動するので、低速でポンプ吐出流量が少なく第２弁部材２３が第２バイパス通路１５の開度を小さくする方向に移動しても、第１図に示すように絞り部３５の開度は大きく、第２バイパス通路１５を通りタンク５側に至る流体流量Ｑ２に対するアクチュエータ３に供給される流体流量Ｑ１の割合が増加することはない。また、操舵を行なっておらず第１弁部材２２が第２バイパス通路１５の開度を大きくするよう図中下方の移動端に移動していると、高速でポンプ吐出流量が多く第２バイパス通路１５が第２バイパス通路１５の開度を大きくする方向に移動すると、第２バイパス通路１５の開度はさらに大きくなり、第２バイパス通路１５を通りタンク５側に至る流体流量Ｑ２に対するアクチュエータ３に供給される流体流量Ｑ１の割合が増加することはない。これにより、制御バルブ４における流路抵抗による無駄なエネルギー消費を低減できる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施例に限定されない。例えば、油圧パワーステアリング装置における操舵補助力発生用の圧油以外の流体流量の制御にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の流量制御装置の構成説明図
【図２】その実施例の第２可変絞り弁の低速での操舵時の断面図
【図３】その第２可変絞り弁の高速での操舵時の断面図
【図４】その第２可変絞り弁の中速での操舵時の断面図
【図５】その流量制御装置の操舵時の流量制御特性を示す図
【図６】その流量制御装置の非操舵時の流量制御特性を示す図
【図７】従来の流量制御装置の構成説明図
【図８】従来の流量制御装置の操舵時の流量制御特性を示す図
【符号の説明】
１ エンジン
２ ポンプ
３ アクチュエータ
４ 制御バルブ
６ 第１可変絞り弁
１５ 第２バイパス通路
１６ 第２可変絞り弁
２２ 第１弁部材
２３ 第２弁部材
Claims (2)
- ポンプと、
そのポンプにより流体圧機器に供給される流体の圧力を制御するバルブと、
そのポンプと制御バルブとの間をタンク側に接続するバイパス通路と、
その流体圧機器への供給流体圧力の上昇時に前記バイパス通路の開度を小さくする方向に移動すると共に供給流体圧力の低下時にその開度を大きくする方向に移動する第１弁部材と、
そのポンプ吐出流量の増加時に前記バイパス通路の開度を大きくする方向に移動すると共にポンプ吐出流量の減少時にその開度を小さくする方向に移動する第２弁部材と、
そのポンプと第１、第２弁部材との間をタンク側に接続する別のバイパス通路と、
そのポンプ吐出流量が設定流量を超えると、その別のバイパス通路の開度を大きくする可変絞り弁とを備える流量制御装置。 - ポンプと、
そのポンプにより操舵補助力発生用流体圧アクチュエータに供給される流体の圧力を制御するバルブと、
そのポンプと制御バルブとの間をタンク側に接続するバイパス通路と、
そのバイパス通路の開度調節用可変絞り弁とを備え、
その可変絞り弁は、そのアクチュエータに供給される流体圧力の上昇時に前記バイパス通路の開度を小さくする方向に移動すると共に供給流体圧力の低下時にその開度を大きくする方向に移動する第１弁部材と、そのポンプ吐出流量の増加時に前記バイパス通路の開度を大きくする方向に移動すると共にポンプ吐出流量の減少時にその開度を小さくする方向に移動する第２弁部材とを有し、
そのポンプと第１、第２弁部材との間をタンク側に接続する別のバイパス通路と、
そのポンプ吐出流量が設定流量を超えると、その別のバイパス通路の開度を大きくする可変絞り弁とを備える流量制御装置。
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Applications Claiming Priority (1)
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