JP3994045B2 - 流量制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アクチュエータポートへ供給する流量を、スプリングのイニシャルセット荷重によって設定するとともに、このスプリングのイニシャルセット荷重を調節可能にした流量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示す従来例は、ハウジング１に、ポンプポート３とタンクポート４とアクチュエータポート５とを形成している。上記ポンプポート３にはポンプＰを接続し、上記タンクポート４にはタンクＴを接続し、上記アクチュエーポンプポート５にはパワーステアリング機構ＰＳを接続している。
また、ハウジング１には、上記各ポート３〜５に連通するスプール孔６を形成している。そして、このスプール孔６にスプール７を摺動自在に組み込んでいる。
【０００３】
上記スプール７の一方側には、制御室８を設けるとともに、この制御室８とアクチュエータポート５とを連通孔９を介して連通している。
上記連通孔９には、スプール７の一端に固定したロッド１０を挿入し、このロッド１０と連通孔９との間の隙間によって可変絞りＶを構成している。すなわち、上記ロッド１０は、その直径が一定の部分と直径が徐々に太くなる部分とを備え、このロッド１０がスプール７とともに移動すると、ロッド１０と連通孔９との隙間が変化する。このように隙間が変化する部分で開口面積を可変にしている。
【０００４】
また、上記スプール７の他方側には、パイロット室１１を設けている。このパイロット室１１は、スプール孔６の図面右側に組み付けたホルダー１２と、このホルダー１２に組み付けたキャップ部材１３とによって形成している。そして、上記パイロット室１１を、ハウジング１に形成した通路１４を介してアクチュエータポート５に連通し、このアクチュエータポート５からパワーステアリング機構ＰＳの負荷圧をパイロット室１１に導くようにしている。
【０００５】
また、上記パイロット室１１には、スプリング１５とバネ受け部材１６とを組み込んでいる。そして、上記スプリング１５のイニシャルセット荷重をスプール７に作用させることによって、図面左方向の推力をスプール７に与えている。また、上記スプリング１５のイニシャルセット荷重は、バネ受け部材１６の位置に応じて可変にしているが、このバネ受け部材１６が移動する仕組みについては後で説明する。
なお、図中符号Ｒは、スプール７に組み込んだリリーフ弁である。
【０００６】
上記したように、スプール７には、制御室８内の圧油の作用によって生じる図面右方向の推力と、パイロット室１１内の圧油の作用によって生じる図面左方向の推力と、スプリング１５のイニシャルセット荷重によって生じる図面左方向の推力とが作用する。そのため、このスプール７は、これら３種類の力がバランスする位置を保ち、このバランスした位置によってタンクポート４の開度が決まる。このようにしてタンクポート４の開度が決まれば、制御室８に導いた供給流量のうち、タンクＴ側に排出される流量が決まるので、アクチュエータポート５側に供給される流量も決まる。つまり、タンクポート４の開度を制御することによって、パワーステアリング装置ＰＳに供給する流量を制御している。
【０００７】
上記タンクポート４の開度を決めるスプール７のバランスする位置は、上記スプリング１５のイニシャルセット荷重を調節することによって可変にしている。上記スプリング１５のイニシャルセット荷重は、バネ受け部材１６の位置によって決まるが、このバネ受け部材１６は、小径部１６ａと大径部１６ｂとを備え、これら小径部１６ａ及び大径部１６ｂの外周に、シール部材１７，１８を組み込んでいる。そして、上記シール部材１７によって区画された受圧面積よりも、シール部材１８によって区画された受圧面積を大きくしている。
【０００８】
上記シール部材１７によって区画された受圧面と、シール部材１８によって区画された受圧面とに、パイロット室１１内の負荷圧が作用すると、受圧面積の差によってバネ受け部材１６に図面左方向の推力が作用する。そして、この受圧面積差によって生じる推力というのは、パイロット室１１内の圧力が高くなればなるほど大きくなる。つまり、パワーステアリング機構ＰＳの負荷圧が大きくなればなるほど、バネ受け部材１６に大きな推力が付与されることになる。
ただし、このバネ受け部材１６とキャップ部材１３に固定した支持部材３０のフランジ部３０ａとの間には、サブスプリング１９を介在させている。そして、このサブスプリング１９の弾性力によって、バネ受け部材１６に図面右方向の弾性力を付与している。したがって、バネ受け部材１６は、受圧面積差によって生じる推力と、サブスプリング１９のバネ力とのバランスする位置に停止する。
【０００９】
上記バネ受け部材１６が、図示する状態から左方向に移動すると、スプリング１５のイニシャルセット荷重が強くなる。スプリング１５のイニシャルセット荷重が強くなると、スプール７に作用する図面左方向の推力が大きくなるため、スプール７のバランスする位置が左側に移り、それによってタンクポート４の開度が小さくなる。タンクポート４の開度が小さくなると、パワーステアリング機構ＰＳ側に供給される流量が多くなる。
【００１０】
つまり、パワーステアリング機構ＰＳ側に負荷圧が生じると、このパワーステアリング機構ＰＳに供給される流量が多くなり、逆にパワーステアリング機構ＰＳ側の負荷圧が低くなると、このパワーステアリング機構ＰＳに供給される流量が少なくなる。
このような構成にした従来例では、例えばパワーステアリング機構ＰＳが中立位置にあって、ほとんどアシスト力を必要としない場合には、ほとんどの流量をタンクポート４を介してタンクＴに戻すことになる。すなわち、タンクポート４を大きく開いて、タンクＴに流量を戻りやすくしている。このようにすれば、パワーステアリング機構ＰＳ側の配管抵抗などによって生じるエネルギーロスが生じない。つまり、スプリング１５のイニシャルセット荷重を可変にすることで、省エネ効果を達成するようにしている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平７−１９４０７９号公報（第３頁〜第５頁、図１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、負荷圧を利用してバネ受け部材１６の位置を調節するようにしているが、パワーステアリング機構ＰＳ側の負荷圧というのは、ハンドルを操舵してパワーステアリング機構ＰＳが切り換わるまでなかなか上昇しない。つまり、負荷圧が上昇するまでの応答性が悪い。
そのため、例えば、パワーステアリング機構ＰＳの負荷圧がほとんど生じていない直進走行状態からハンドルを操舵しても、アクチュエータポート５からパワーステアリング機構ＰＳに必要とする流量が供給されるまでに時間がかかる。このように所定の流量が供給されるまで時間がかかると、パワーステアリング機構ＰＳの出力不足が生じ、操舵フィーリングが悪くなるという問題が生じる。
この発明の目的は、例えばハンドルの操舵状況に応じて生じる操舵トルク信号などが入力されたときに、スプリングのイニシャルセット荷重を素早く変更することのできる応答性の良い流量制御装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ポンプポート、タンクポート、およびアクチュエータポートを形成したハウジングと、このハウジングに形成するとともに上記ポンプポート、タンクポート、アクチュエータポートに連通させたスプール孔と、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側に設けるとともに上記ポンプポートに連通する制御室と、スプールの他方側に設けるとともにアクチュエータの負荷圧を導いたパイロット室と、上記制御室とアクチュエータポートとの間に設けた可変絞りと、上記パイロット室に摺動自在に組み込んだバネ受け部材と、このバネ受け部材と上記スプールとの間に介在させるとともに、そのイニシャルセット荷重をスプールに作用させたスプリングと、上記バネ受け部材に連係するとともに、当該バネ受け部材を移動させてスプリングのイニシャルセット荷重を制御する電気駆動機構と、この電気駆動機構の出力を制御するコントローラとを備え、上記コントローラは、車速、操舵角、操舵角速度などの車両の走行状況に基づいて電気駆動機構の出力を制御して上記バネ受け部材を移動させ、上記スプールに作用するスプリングのイニシャルセット荷重を制御することを特徴とする。
【００１５】
第２の発明は、上記第１の発明において、コントローラが、油温に基づいて電気駆動機構の出力を制御する構成にしたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１に示す第１実施形態は、プッシュタイプの比例ソレノイドＳによって、バネ受け部材２０の位置を調節する構成にした点に特徴を有し、比例ソレノイドＳを設けたホルダー２１と、このホルダー２１の内部の構造以外については前記従来例と同じである。
したがって、以下では、上記相違点を中心に説明し、従来と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００１７】
ハウジング１に組み付けたホルダー２１には、上記した比例ソレノイドＳを固定している。また、このホルダー２１内に、バネ受け部材２０を摺動自在に組み込むとともに、このバネ受け部材２０に比例ソレノイドＳのプッシュロッド２４を固定している。
また、上記ホルダー２１内に、スプリング２３を組み込むとともに、このスプリング２３のイニシャルセット荷重をスプール７に作用させている。
【００１８】
上記バネ受け部材２０の外周には、シール部材２２を設けるとともに、このシール部材２２によって、バネ受け部材２０内に形成したパイロット室２５の圧油が漏れないようにしている。
また、このパイロット室２５には、通路１４を介してアクチュエータの負荷圧を導くようにしている。
【００１９】
上記比例ソレノイドＳには図示していないコントローラを接続し、このコントローラによって比例ソレノイドＳの励磁電流を制御するようにしている。
また、コントローラには、図示していない車速センサやトルクセンサを接続し、これらセンサが検出した車速や操舵トルクに基づいて、比例ソレノイドＳの励磁電流を制御するようにしている。例えば、操舵トルクがゼロで、パワーステアリング機構ＰＳのアシスト力を必要としないような場合には、コントローラが比例ソレノイドＳに供給する励磁電流を最小にする。このように励磁電流を最小にすると、プッシュロッド２４の推力が小さくなるので、スプリング２３の弾性力によってバネ受け部材２０が図面右方向に移動する。バネ受け部材２０が図面右方向に移動すれば、スプリング２３のイニシャルセット荷重が小さくなるので、スプール７のバランス位置が右側に移る。
【００２０】
スプール７のバランス位置が右側に移ると、制御室８とタンクポート４との開度が大きくなるので、それに応じて多くの流量がタンクＴに戻される。このようにすれば、パワーステアリング機構ＰＳ側に無駄な流量が供給されることがないので、その分、省エネ効果を得ることができる。
【００２１】
一方、上記の状態からハンドルを操舵すると、そのとき生じる操舵トルクに基づいて、コントローラが比例ソレノイドＳの励磁電流を増加させる。比例ソレノイドＳの励磁電流を増加すると、プッシュロッド２４の推力が大きくなって、バネ受け部材２０が図面左方向に移動する。そのため、スプリング２３のイニシャルセット荷重が増加して、スプール７のバランス位置が左側に移り、制御室８とタンクポート４との開度が小さくなる。その結果、タンクＴに戻される流量が減少し、アクチュエータポート５側に供給される流量が増える。このようにすれば、パワーステアリング機構ＰＳに所定のアシスト力を発揮させることができる。
【００２２】
この第１実施形態によれば、ハンドルを操舵して操舵トルクが発生した時点でバネ受け部材２０を左方向に動かしているので、負荷圧が上昇するまでバネ受け部材が動かなかった前記従来例よりも高い応答性を得ることができる。
したがって、応答遅れが原因で操舵フィーリングが悪化するという従来の不都合を防止することができる。
なお、この第１実施形態では、プッシュタイプの比例ソレノイドＳとバネ受け部材２０とによって、この発明の電動駆動機構を構成しているが、バネ受け部材２０とホルダー２１との間にスプリングを追加して、プルタイプの比例ソレノイドを用いてもよい。
【００２３】
図２に示した第２実施形態は、比例ソレノイドＳの代わりに電動モータＭを用いたものである。すなわち、ホルダー２１に電動モータＭを固定するととに、その出力軸２６の外周に雄ネジ２７を形成している。そして、この出力軸２６の外周の雄ネジ２７を、バネ受け部材２８に形成した雌ネジ２９に螺合させている。また、上記バネ受け部材２８は、ホルダー２１に対する回転を、図示していない規制部によって規制している。
したがって、電動モータＭの出力軸２６が回転すると、その回転方向に応じてバネ受け部材２８が軸線方向に移動する。
なお、上記電動モータＭには図示していないコントローラを接続し、このコントローラによって電動モータＭの出力軸２６の回転方向と回転速度を制御している。
また、上記電動モータＭとバネ受け部材２８とによって、この発明の電動駆動機構を構成している。
【００２４】
この第２実施形態によっても、上記第１実施形態と同様に、コントローラが操舵トルクを検知した時点で電動モータＭを作動させて、バネ受け部材２８を軸線方向に動かすことができる。このようにバネ受け部材２８の位置を素早く調節することで、バネ受け部材２８の作動遅れによって従来生じていた操舵フィーリングの悪化を防止することができる。
【００２５】
なお、上記第１，第２実施形態では、アクチュエータポート５にパワーステアリング機構ＰＳを接続しているが、アクチュエータポート５に接続するアクチュエータは、パワーステアリング機構ＰＳに限らない。例えば、シリンダの圧力室をアクチュエータポート５に接続するとともに、このシリンダのストロークに基づいて、コントローラが比例ソレノイドＳ等の出力を制御するようにしてもよい。この場合には、ストロークエンド付近でアクチュエータポート側に供給する流量を少なく制御することで、シリンダの作動速度を減速することができる。つまり、シリンダのストロークエンド付近で、クッション機能を発揮させることができる。そして、このクッション機能というのは、高い応答性が要求されるため、上記第１，第２実施形態は最適である。
【００２６】
一方、作動油の温度を温度センサで検出し、この検出した油温に基づいてコントローラが上記比例ソレノイドＳ又は電動モータＭの出力を制御するようにしてもよい。例えば、操舵トルクが入力されていない状態で油温が高い場合に、スプリング２３のイニシャルセット荷重が弱くなる方向にバネ受け部材２０，２８を動かすようにすれば、ポンプポート３から導いた圧油のほとんどが、タンクポート４を介してタンクＴに直接戻される。このようにタンクポート４を介して圧油をタンクＴに直接戻すようにすれば、配管の圧力損失もほとんど生じないので、それが原因で生じる油温上昇を抑えることができる。つまり、上記第１，第２実施形態によれば、油温上昇を防止するという効果も得ることができる。
なお、上記油温に基づく制御は、操舵トルクが入力されれば、通常の流量制御状態に戻るようにしておく。
【００２７】
また、作動油の温度が変化すると、その粘性も変化するが、このように作動油の粘性が変化すると、可変絞りＶの開口面積が同じでも、そこを通過する流量が変化する。つまり、作動油の温度変化によって、アクチュエータ側に供給される流量に差が生じてしまう。
そこで、上記したように、作動油の温度に基づいて可変絞りＶの開度を制御すれば、作動油の粘性に応じた開口面積に調節することができる。したがって、作動油の粘性変化にかかわらず、アクチュエータ側に必要な流量を供給することができる。
【００２８】
【発明の効果】
第１の発明によれば、スプリングのイニシャルセット荷重を、電気駆動機構によって制御するとともに、この電動駆動機構の出力をコントローラによって制御する構成にしたので、所定の信号がコントローラに出力されたときに、スプリングのイニシャルセット荷重を素早く変更することができる。
したがって、アクチュエータの作動応答性を良好に保つことができる。
【００２９】
また、コントローラが、車速、操舵角、操舵角速度などの車両の走行状況に基づいて、電気駆動機構の出力を制御する構成にしたので、アクチュエータポートにパワーステアリング機構を接続すれば、当該パワーステアリング機構の出力不足によって生じる操舵フィーリングの悪化を防止することができる。
【００３０】
第２の発明によれば、コントローラが油温に基づいて電気駆動機構の出力を制御する構成にしたので、例えば、油温が高いときにスプリングのイニシャルセット荷重が弱くなるように電動駆動機構の出力を制御すれば、油温の上昇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の断面図である。
【図２】第２実施形態の断面図である。
【図３】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１ ハウジング
３ ポンプポート
４ タンクポート
５ アクチュエータポート
６ スプール孔
７ スプール
８ 制御室
２３ スプリング
２５ パイロット室
Ｖ 可変絞り
Ｓ 比例ソレノイド
Ｍ 電動モータ

Claims (2)

1. ポンプポート、タンクポート、およびアクチュエータポートを形成したハウジングと、このハウジングに形成するとともに上記ポンプポート、タンクポート、アクチュエータポートに連通させたスプール孔と、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側に設けるとともに上記ポンプポートに連通する制御室と、スプールの他方側に設けるとともにアクチュエータの負荷圧を導いたパイロット室と、上記制御室とアクチュエータポートとの間に設けた可変絞りと、上記パイロット室に摺動自在に組み込んだバネ受け部材と、このバネ受け部材と上記スプールとの間に介在させるとともに、そのイニシャルセット荷重をスプールに作用させたスプリングと、上記バネ受け部材に連係するとともに、当該バネ受け部材を移動させてスプリングのイニシャルセット荷重を制御する電気駆動機構と、この電気駆動機構の出力を制御するコントローラとを備え、上記コントローラは、車速、操舵角、操舵角速度などの車両の走行状況に基づいて電気駆動機構の出力を制御して上記バネ受け部材を移動させ、上記スプールに作用するスプリングのイニシャルセット荷重を制御する構成にした流量制御装置。
2. コントローラは、油温に基づいて電気駆動機構の出力を制御する構成にしたことを特徴とする請求項１記載の流量制御装置。

Images