JP4079850B2 - 流量制御弁 - Google Patents

Description

この発明は、余剰流量を排出通路に排出することによって、アクチュエータポートに導く流量を制御する流量制御弁に関する。

図６は、流量制御弁ＦＶを備えたパワーステアリング装置の回路図を示している。図示するように、ポンプ１の吐出口１ａには、流路２を介してパワーステアリング機構ＰＳを接続している。また、上記流路２の途中には、可変オリフィス３と流量制御弁ＦＶとを設けている。

上記流量制御弁ＦＶは、そのボディ１０に供給通路４と排出通路５とスプール孔６とを形成している。上記スプール孔６には、スプール７を摺動自在に組み込むとともに、このスプール７とスプール孔６とによって、パイロット室８を形成している。このパイロット室８には、スプリング９を設け、このスプリング９の弾性力をスプール７の一端７ａに作用させている。

上記パイロット室８には、パイロット通路２７を介して可変オリフィス３の下流の圧力を導いている。そして、この可変オリフィス３の下流の圧力を、スプール７の一端７ａに作用させている。一方、スプール７の他端７ｂには、可変オリフィス３の上流の圧力を作用させている。したがって、上記スプール７は、その一端７ａ側の圧力作用及びスプリング９のバネ力と、他端７ｂ側の圧力作用とがバランスする位置に移動する。そして、このスプール７の移動した位置に応じて、供給通路４と排出通路５との連通面積が決まるようにしている。なお、供給通路４と排出通路５とが連通すると、ポンプ１の吐出油の一部が、余剰流量として排出通路５を介してタンクＴに戻されることになる。

図７は、上記ポンプ１及び流量制御弁ＦＶの具体的な構造を示した断面図である。
図示するように、アルミ製のボディ１０と、カバー１１とからなるハウジングＨには、軸孔１２，１２をそれぞれ形成するとともに、これら軸孔１２内に軸受け１３，１３を設けている。そして、これら軸受け１３、１３によって、シャフト１４を回転自在に支持している。
上記シャフト１４には、複数のベーン１６を突出自在に収容したロータ１５を固定している。このロータ１５の周囲には、略楕円形の内壁を有するカムリング１７を設けるともに、このカムリング１７にサイドプレート１８を当接させている。

上記ボディ１０には、流量制御弁ＦＶを組み込んでいる。この流量制御弁ＦＶは、図８に示すように、そのボディ１０に供給通路４、排出通路５、及びスプール孔６を形成するとともに、供給通路４及び排出通路５をスプール孔６に開口させている。また、上記スプール孔６には、スプール７を摺動自在に組み込むとともに、このスプール７の移動位置に応じて、供給通路４と排出通路５とを連通させたり、その連通を遮断したりするようにしている。なお、ポンプ１が停止している場合、スプール７は、パイロット室８に設けたスプリング９の弾性力によって図示する位置を保ち、供給通路４と排出通路５との連通を遮断している。

また、上記スプール孔６の他端側には、コネクタ２１を挿入して固定している。このコネクタ２１には、アクチュエータポート２１ａを形成するとともに、このコネクタ２１の内周に、貫通孔２２を有する筒状部材２３を設けている。

一方、上記スプール７の他端７ｂ側には、ロッド部材２４を固定し、このロッド部材２４を上記貫通孔２２に貫通させている。そして、このロッド部材２４と貫通孔２２との隙間によって、可変オリフィス３を構成している。
なお、上記ロッド部材２４は、スプール７と別部材になっていて、その一端をスプール７に圧入しているが、このロッド部材２４は、スプール７に一体形成したものであってもよい。

この可変オリフィス３は、図示するノーマル状態、つまりスプリング９の弾性力によってスプール７がロッド部材２４を介してストッパ２３ａに当接しているときに、その開度が最大になる。そして、スプール７がスプリング９に抗して移動すると、大径部２４ａが貫通孔２２に近づいて、それにつれて可変オリフィス３の開度が小さくなるようにしている。

また、上記コネクタ２１には、圧力感知孔２５と環状溝２６とを形成している。そして、上記環状溝２６を、ボディ１０に形成したパイロット通路２７を介してパイロット室８に連通させることによって、可変オリフィス３の下流側の圧力を、パイロット室８に導くようにしている。
なお、図中符号Ｒは、リリーフバルブであり、このリリーフバルブＲによって、パワーステアリング機構ＰＳに供給される最高圧を規制するようにしている。

図７に示したシャフト１４を、図示しない駆動源によって回転させると、ロータ１５も回転する。このようにロータ１５が回転すると、その遠心力等によってベーン１６がロータ１５から突出するが、カムリング１７の内壁が略楕円形をしているので、ロータ１５に対してベーン１６が、内壁面に沿って出入り工程を繰り返す。そのため、各ベーン１６の先端がカムリング５に密接したまま回転することになり、各ベーン１６間には、それぞれが独立した室が構成される。

上記のように各ベーン１６間に形成される各室の容積は、ベーン１６がカムリング１７の内壁面に沿って出入りすることによって変化する。そして、上記室の容積が拡大する工程に入ったとき、図示しない吸い込みポートから油を吸い込む吸い込み工程となる。一方、各室が収縮する工程に入ったときは、上記吸い込み工程で吸い込んだ油を吐出する吐出工程になる。このように吸い込み工程と吐出工程とを繰り返すことによって、各室から高圧の圧油を吐出する。また、このようにして各室から吐出される圧油は、サイドプレート１８に形成した吐出流路１９を通って高圧室２０に導かれる。

上記高圧室２０に導かれた圧油は、供給通路４を介して流量制御弁ＦＶに導かれる。流量制御弁ＦＶに導かれた圧油は、図８に示すように、可変オリフィス３を介してアクチュエータポート２１ａに導かれて、パワーステアリング機構ＰＳに供給されることになる（図６参照）。
また、このとき、可変オリフィス３の上流側と下流側とに圧力差が発生するが、上流側の圧力は、スプール７の他端７ｂに作用し、下流側の圧力がパイロット通路２７を介してパイロット室８に導かれてスプール７の一端７ａに作用する。そのため、スプール７には、可変オリフィス３の上流側の圧力によって、図面左方向の推力が発生する。

そして、上記左方向の推力が、スプリング９のイニシャル荷重よりも大きくなると、このスプリング９に抗してスプール７が図面左方向に移動して、推力と弾性力とがバランスする位置を保つ。このようにスプール７がバランスする位置に移動すると、その他端７ｂが排出通路５とオーバーラップするため、供給通路４と排出通路５とが連通する。このように供給通路４と排出通路５とが連通すれば、吐出油の一部が余剰流量として排出通路５に導かれることになる。

ところで、この従来例では、図９に示すように、スプール孔６の内周に排出凹部２８を形成している。この排出凹部２８は、ボディ１０に排出通路５を形成するときに、スプール孔６を貫通することによって同時に形成している。つまり、この排出凹部２８は、スプール孔６における排出通路５の開口部に対向する位置に設けている。
したがって、上記のように供給通路４と排出通路５とが連通した場合には、排出凹部２８も供給通路４に連通することになる。そして、この排出凹部２８にも供給通路４から圧油が流れ込んで、この圧油がスプール７に形成した環状溝７ｃを介して排出通路５に導かれることになる。

上記排出凹部２８を設けたのは、排出通路５を介して余剰流量を排出するときに、スプール７の滑らかな移動を確保するためである。すなわち、排出通路５を介して余剰流量を排出するときに、排出通路５の圧力が低くなるために、この排出通路５側にスプール７が引き寄せられる。このようにスプール７が排出通路５側に引き寄せられると、スプール７の滑りが悪くなるために、流量特性も変化してしまうという問題がある。
しかし、上記のように排出通路５の開口部に対向する位置にも排出凹部２８を設けておけば、スプール７に作用する圧力がキャンセルされるため、スプール７の滑りが悪くなることがない。このような理由から、排出凹部２８を、スプール孔６の内周に設けている。

特開平７−２１７５５０号公報（図１）

上記従来例では、排出凹部２８に余剰流量の一部が流れ込んだときに、急激な圧力降下によって、この排出凹部２８内でキャビテーションが発生する。このように排出凹部２８内でキャビテーションが発生すると、ボディ１０がアルミ製のために、エロージョンにより、排出凹部２８の底や周囲が摩耗したり腐食したりする。そして、このような現象が長期間継続すると、ボディ１０に穴が開いてしまうという問題があった。

また、エロージョンによって排出凹部２８の底や周囲が削られると、削りくずなどのコンタミが発生し、このコンタミがベーンポンプにそのまま吸い込まれることによって、吐出性能が低下するという問題もあった。
この発明の目的は、キャビテーションが発生したとしても、排出凹部２８の底やその周囲の摩耗等を防止することのできる流量制御弁を提供することである。

この発明は、アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出凹部とを備えている。
そして、上記排出通路及び排出凹部が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出凹部に流れ込んだ圧油を、スプールの環状溝を経由して排出通路に導く流量制御弁を前提とする。

そして、第１の発明は、上記排出凹部が、スプール孔の内壁からボディを掘り下げて形成した凹みからなるとともに、当該排出凹部の底部を上記ボディの一部で構成してなり、しかも、この排出凹部の底部には、内周に雌ねじを形成したボルト孔を連続して形成する一方、このボルト孔には、上記スプール孔側からアルミよりも硬い頭部を有する平頭ボルトを螺合するとともに、この平頭ボルトで上記排出凹部の底部を覆ったことを特徴とする。

第２の発明は、上記排出凹部が、スプール孔の内壁からボディを掘り下げて形成した凹みからなるとともに、当該排出凹部の底部を上記ボディの一部で構成してなり、しかも、この排出凹部の底部には、ピン孔を連続して形成する一方、このピン孔の内周に、環状の拡径部を食い込ませてアルミよりも硬いピンを固定したことを特徴とする。

第３の発明は、上記排出凹部が、スプール孔の内壁からボディを掘り下げて形成した凹みからなるとともに、当該排出凹部の底部を上記ボディの一部で構成してなり、しかも、この排出凹部には、当該排出凹部の底部を覆うアルミよりも硬いプレートを組み込む一方、上記排出凹部の内周には環状溝を形成するとともに、この環状溝にアルミよりも硬い止め輪を組み付けて、上記プレートが排出凹部から抜けるのを防いだことを特徴とする。

第４の発明は、上記排出凹部が、スプール孔の内壁からボディを掘り下げて形成した凹みからなるとともに、当該排出凹部の底部を上記ボディの一部で構成してなり、しかも、この排出凹部の内壁に、アルミよりも硬いプッシュナットの外縁を食い込ませるとともに、当該プッシュナットで上記排出凹部の底部を覆ったことを特徴とする。

第１〜４の発明によれば、排出凹部内を、アルミよりも硬い部材で覆ったので、この排出凹部内でキャビテーションが発生したとしても、排出凹部内の摩耗等を防止することができる。

図１にこの発明の第１実施形態を示すが、排出凹部２８及びこの排出凹部２８内に装着する部材以外の構成については、図６〜図９に示した上記従来例と同じなので、以下では、この排出凹部２８等の構成を中心に説明し、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。
図１に示すように、アルミ製のボディ１０には、スプール孔６を形成し、このスプール孔６に排出通路５を連通させている。また、スプール孔６の内周であって、排出通路５の開口部に対向する位置には、排出凹部２８を形成している。そして、この排出凹部２８の底に、アルミよりも硬質の鉄製のプレート２９を組み付けている。このプレート２９は、圧入によって排出凹部２８の底に固定しているが、溶接や接着剤等を用いて排出凹部２８の底に固定してもよい。つまり、プレート２９の固定手段は問わない。

この第１実施形態によれば、排出凹部２８に余剰流量の一部が流れ込んだときに、排出凹部２８内でキャビテーションが発生したとしても、排出凹部２８内に設けた鉄製のプレート２９は、アルミよりも硬いので、このプレート２９がエロージョンによって磨耗したり削られたりしない。

したがって、排出凹部２８が磨耗したり削られたりすることを防止できる。そして、このように排出凹部２８の摩耗等を防止できるので、アルミ製のボディ１０に孔が開くといった不都合を防止することができる。また、エロージョンによって排出凹部２８の底や周囲が削られることもないので、コンタミの混入によってベーンポンプの吐出性能が低下するといった不都合も生じない。

図２に示した第２実施形態は、排出凹部２８の底に、内周に雌ねじを形成したボルト孔３０を形成している。そして、このボルト孔３０に、アルミよりも硬い鉄製の平頭ボルト３１を螺合している。
この第２実施形態によれば、排出凹部２８内に設けた平頭ボルト３１の頭部３１ａが、アルミよりも硬い鉄製なので、排出凹部２８内でキャビテーションが発生したとしても、その部分がエロージョンによって磨耗したり削られたりすることがない。

したがって、排出凹部２８内が磨耗したり削られたりすることを防止できる。このように排出凹部２８内の摩耗等を防止できるので、アルミ製のボディ１０に孔が開いたり、コンタミの混入によってベーンポンプの吐出性能が低下したりするといった不都合が生じない。

図３に示した第３実施形態は、排出凹部２８の底に、ピン穴３２を形成している。そして、このピン穴３２に、アルミよりも硬い鉄製のピン３３を圧入している。このピン３３には、環状の拡径部３３ａを複数形成し、これら拡径部３３ａをピン穴３２の内周に食い込ませることによって、ピン穴３２からピン３３が抜けないようにしている。

この第３実施形態においても、排出凹部２８内に設けた鉄製のピン３１が、エロージョンによって磨耗したり削られたりすることがないので、排出凹部２８内の磨耗等を防止することができる。そして、このように排出凹部２８内の摩耗等を防止できるので、アルミ製のボディ１０に孔が開いたり、コンタミの混入によってベーンポンプの吐出性能が低下したりするといった不都合が生じない。

図４に示した第４実施形態は、排出凹部２８の底に、アルミよりも硬い鉄製のプレート３４を挿入している。また、この排出凹部２８の内周に、環状溝３５を形成するとともに、この環状溝３５に、アルミよりも硬い鉄製の止め輪３６を組み付けている。そして、この止め輪３６によって、上記プレート３４が排出凹部２８から抜けないようにしている。

この第４実施形態においても、排出凹部２８内に設けた鉄製のプレート３４や止め輪３６が、エロージョンによって磨耗したり削られたりすることがないので、排出凹部２８内の磨耗等を防止することができる。そして、このように排出凹部２８内の摩耗等を防止できるので、アルミ製のボディ１０に孔が開いたり、コンタミの混入によってベーンポンプの吐出性能が低下したりするといった不都合が生じない。

図５に示した第５実施形態は、排出凹部２８の底に、アルミよりも硬い鉄製のプッシュナット３７を組み付けたものである。このプッシュナット３７は、その形状により、装着時にその外縁が排出凹部２８の内壁に食い込むようにしている。そして、排出凹部２８に装着した後、このプッシュナット３７は排出凹部２８から簡単に抜けないようになっている。

上記構成にした第５実施形態においても、排出凹部２８内に設けた鉄製のプッシュナット３７が、エロージョンによって磨耗したり削られたりすることがないので、排出凹部２８内の磨耗等を防止できる。そして、排出凹部２８内の摩耗等を防止できるので、アルミ製のボディ１０に孔が開いたり、コンタミの混入によってベーンポンプの吐出性能が低下したりするといった不都合が生じない。

なお、上記第１〜第５実施形態におけるプレート２９，平頭ボルト３１，ピン３２，プレート３４，止め輪３６，プッシュナット３７，プラグ３８はアルミよりも硬い硬質の部材からなり、上記第１〜第５実施形態では、排出凹部２８の底の部分だけを鉄製のプレート２９等で覆っているが、上記プレート２９等は、高硬質の部材であって、排出凹部２８の全体を覆う形状であってもよい。

ただし、排出凹部２８の全体を硬質の部材で覆うと、この硬質の部材の厚みの分だけ、スプール孔６内における排出凹部２８の開口面積が小さくなる。そして、この排出凹部２８の開口面積が小さくなることによって、排出通路５側の開口部と完全に対応しなくなると、スプール７の他端７ｂが排出通路５にオーバーラップするタイミングと、排出凹部２８にオーバーラップするタイミングとがずれることによって、流量制御特性が変化してしまうおそれがある。したがって、この場合は、高硬質の部材を装着した後、上記タイミングが一致するような設計変更が必要になる。

これに対して上記第１〜第５実施形態のように、排出凹部２８の底の部分だけを硬質の部材で覆えば、硬質の部材の肉厚が、排出凹部２８の開口面積に影響を与えることがない。したがって、流量制御特性が変化するといった不都合も生じない。

さらに、上記第１〜第５実施形態では、ベーンポンプから吐出された圧油を制御するようにしているが、この発明の流量制御弁は、ギヤポンプなど、他の圧力源から供給される圧油を制御することもできる。また、上記第１〜第５実施形態では、余剰流量を、排出通路５を介してベーンポンプの吸い込み側に戻しているが、余剰流量をタンクに戻してもよい。
ただし、この発明によれば、余剰流量にコンタミが混入することを防止できるので、余剰流量を、排出通路５を介してそのまま吸い込み側に導くベーンポンプに用いた場合には、このベーンポンプの吐出性能を維持できるという効果が得られる。

第１実施形態の断面図である。 第２実施形態の断面図である。 第３実施形態の断面図である。 第４実施形態の断面図である。 第５実施形態の断面図である。 流量制御弁ＦＶを備えたパワーステアリング装置の回路図である。 べーンポンプの断面図である。 従来例の断面図である。 流量制御弁ＦＶの説明図である。

符号の説明

３ オリフィス
４ 供給通路
５ 排出通路
６ スプール孔
７ スプール
７ｃ 環状溝
８ パイロット室
９ スプリング
１０ ボディ
２１ａ アクチュエータポート
２７ パイロット通路
２８ 排出凹部
３０ 平頭ボルト
３２ ピン
３４ プレート
３７ プッシュナット

Claims (4)

1. アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出凹部とを備え、上記排出通路及び排出凹部が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出凹部に流れ込んだ圧油を、スプールの環状溝を経由して排出通路に導く流量制御弁において、上記排出凹部は、スプール孔の内壁からボディを掘り下げて形成した凹みからなるとともに、当該排出凹部の底部を上記ボディの一部で構成してなり、しかも、この排出凹部の底部には、内周に雌ねじを形成したボルト孔を連続して形成する一方、このボルト孔には、上記スプール孔側からアルミよりも硬い頭部を有する平頭ボルトを螺合するとともに、この平頭ボルトで上記排出凹部の底部を覆ったことを特徴とする流量制御弁。
2. アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出凹部とを備え、上記排出通路及び排出凹部が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出凹部に流れ込んだ圧油を、スプールの環状溝を経由して排出通路に導く流量制御弁において、上記排出凹部は、スプール孔の内壁からボディを掘り下げて形成した凹みからなるとともに、当該排出凹部の底部を上記ボディの一部で構成してなり、しかも、この排出凹部の底部には、ピン孔を連続して形成する一方、このピン孔の内周に、環状の拡径部を食い込ませてアルミよりも硬いピンを固定したことを特徴とする流量制御弁。
3. アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出凹部とを備え、上記排出通路及び排出凹部が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出凹部に流れ込んだ圧油を、スプールの環状溝を経由して排出通路に導く流量制御弁において、上記排出凹部は、スプール孔の内壁からボディを掘り下げて形成した凹みからなるとともに、当該排出凹部の底部を上記ボディの一部で構成してなり、しかも、この排出凹部には、当該排出凹部の底部を覆うアルミよりも硬いプレートを組み込む一方、上記排出凹部の内周には環状溝を形成するとともに、この環状溝にアルミよりも硬い止め輪を組み付けて、上記プレートが排出凹部から抜けるのを防いだことを特徴とする流量制御弁。
4. アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングと、上記スプール孔の内壁であって、上記排出通路の開口部に対向する位置に形成した排出凹部とを備え、上記排出通路及び排出凹部が、上記スプールの移動位置に応じて供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として排出通路に導くとともに、供給通路から排出凹部に流れ込んだ圧油を、スプールの環状溝を経由して排出通路に導く流量制御弁において、上記排出凹部は、スプール孔の内壁からボディを掘り下げて形成した凹みからなるとともに、当該排出凹部の底部を上記ボディの一部で構成してなり、しかも、この排出凹部の内壁に、アルミよりも硬いプッシュナットの外縁を食い込ませるとともに、当該プッシュナットで上記排出凹部の底部を覆ったことを特徴とする流量制御弁。

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