JPH0557947B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、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
リング装置に供給される圧力作動流体の流量を、
所定流量に調整する流量制御弁に関する。

（従来技術） 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つては、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つ
て駆動されるポンプ、特にベーンポンプを施用す
ることが多い。このポンプからパワーステアリン
グ装置の油圧・サーボ弁に供給される作動流体の
流量は、アイドリング運転時に実用上十分な走行
速度が得られるよう決定されるが、高速回転時に
はかなりの大流量となり、これがそのまま油圧・
サーボ弁等に流れ込むと、操舵トルクが過剰に低
下し運転者に不安感を与える。また、動力の損失
や作動流体の過熱を生じるので、余剰流量を吸込
側やタンクに戻すようにしている。

ところが、パワーステアリング装置は、一般に
車両の低速走行時あるいは停止時、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
が小さい高速走行時つまり高回転駆動時は、操舵
安定性の見地から、差程操舵助勢力を必要としな
い。

そこで、第４図に示すような特性をもつ流量制
御弁が施用される。即ち、パワーステアリング装
置に供給される作動流体の流量を、内燃機関のア
イドリングないし低回転域で、十分なパワーステ
アリング操作が可能な一定流量Q₁に制御し、内
燃機関の回転速度がある程度高くなつた場合には
前記制御された一定流量Q₁を更に減少した流量
Q₂に制御する、所謂フローダウン制御可能な制
御弁が施用されている。

この種の流量弁として、例えば第３図に示すよ
うなものが知られている。即ち、ポンプボデイ２
１と一体に形成されたハウジング２２に、一端封
止のスプール弁収容孔２３を形成し、その開口端
を、図外のパワーステアリング装置すなわちアク
チユエータに連通する吐出通路２４を有し、か
つ、この吐出通路２４とスプール弁収容孔２３と
を連通するメインオリフイス２５を有するコネク
タ２６によつて閉止すると共に、このスプール弁
収容孔２３内部には、これを一次圧力室２７と二
次圧力室２８とに隔成するスプール弁２９を摺動
自在に嵌挿して二次圧力室２８内に収装したスプ
リング３０によつて常時一次圧力室２７側に偏倚
させ、常態（図示）にあつてその胴部（ランド
部）でドレン通路３１を閉止するようにし、ま
た、スプール弁２９にはその胴部に環状溝３２を
形成してこれをハウジング２２に形成した流路３
３，３４，３５を介してコネクタ２６の吐出通路
２４に連通させる一方、流路３４と二次圧力室２
８とを感応オリフイス３６で連通し、更に、一次
圧力室２７内に吸入通路３７を介してポンプ吐出
油を導き、スプール弁２９の環状溝３２に、この
スプール弁２９のドレン通路３１に対する閉止位
置（図示）でメインオリフイス２５に対して並列
配置されたサブオリフイス３８を介してポンプ吐
出油を導く構成としている。

斯かる構成にあつては、一次圧力室２７内に導
かれたポンプ吐出油はメインオリフイス２５を通
過する制限流動と、このメインオリフイス２５の
前後差圧に基づくスプール弁２９の移動によるド
レン通路３１の開放の際にのみ生じるのである
が、一次圧力室２７内からドレン通路３１を通つ
てポンプ吸入室及び貯油タンクに逃げる余剰流動
とに分流され、低回転域では、メインオリフイス
２５を通過する制限流動の流量に、このメインオ
リフイス２５に対して並列配置されたサブオリフ
イス３８を通過する補助流動の流量を追加するこ
とにより、第４図に示すように、低回転域で必要
な流量Q₁をアクチユエータに導き、必要な操舵
助勢力を得る。一方、一定回転速度をこえた場合
には、それによつてもたらされるスプール弁２９
の更なる移動によつて、ドレン通路３１の開放面
積増に引続き、前記した補助流動を遮断すること
によりメインオリフイス２５を通過する流量のみ
に限局し、かくして、アクチユエータへの供給流
量Ｑを、第４図に示す流量Q₂に減少せしめるよ
うに動作する。

（この発明が解決しようとする問題点） このような流量制御弁にあつては、フローダウ
ン特性すなわち第４図中のｂ点からｃ点へ供給流
量Ｑが減少する際の比率θはスプール弁２９の変
位に対するサブオリフイス３８の開口面積の減少
率により決定され、また、このサブオリフイス３
８の開口面積が流量Q₁の大きさに影響を及ぼす。
このため、例えば、なだらかな比率θ′で供給流量
Ｑを流量Q₁から流量Q₂まで減少させるため、サ
ブオリフイス３８の開口面積を増大させると流量
Q₁も増大してしまい、その流量特性の設定の自
由度が小さいという問題点があつた。

特に、自動車のパワーステアリング装置にあつ
ては、供給流量Ｑと操舵助勢力とが対応した関係
にあり、さらに、ポンプ回転数と車速（機関回転
数）とが対応した関係にあるため、第４図に示す
ような小さな比率θ′で流量Q₁から流量Q₄へ減少
させて操舵感の急激な変化を避けることが好まし
いが、小さな比率θ′を得るためサブオリフイス３
８の開口面積を増大させると、流量Q₁も増大し
て低速走行時における操舵助勢力が過度に大きく
なり、操舵感を損うという問題点があつた。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するための手段は、ハウジン
グに形成した収容孔と、該収容孔の開口に嵌着さ
れたコネクタと、収容孔内に摺動自在に収装され
て収容孔内を一次圧力室と二次圧力室とに隔成す
るスプール弁と、該一次圧力室にポンプからの作
動流体を導入する吸入通路と、これらの一次圧力
室と二次圧力室とを連通する流路と、一次圧力室
内の作動流体と二次圧力室内の作動流体との間に
圧力差を生じさせるメインオリフイスと、上記コ
ネクタに形成され、該メインオリフイスと二次圧
力室との間の流路に連通してアクチユエータに作
動流体を供給する出口通路と、上記スプール弁を
一次圧力室に向かつて付勢するスプリングと、吸
入通路から一次圧力室への作動流体の流入量が増
加してスプール弁が二次圧力室方向に移動するに
伴い開口し、該作動流体をポンプの吸入側あるい
はタンクに放出する排出通路と、前記メインオリ
フイスを迂回して前記吸入通路と前記出口通路と
を連通する補助流路と、該補助流路に介設され、
前記吸入通路から前記一次圧力室への作動流体の
流入量が増加して前記スプール弁が前記二次圧力
室方向へ移動するに伴い開口面積を減少するサブ
オリフイスと、を備えた流量制御弁において、前
記補助流路を、前記吸入通路に一端が連通し他端
が前記収容孔に開口する第１補助流路と、前記出
口通路に一端が連通し他端が前記収容孔に開口す
る第２補助流路と、から構成するとともに、前記
スプール弁に、前記収容孔の内壁との間に前記第
１補助流路および第２補助流路の他端が開口する
環状溝を画成する段付の小径部を形成し、前記第
１補助流路の他端の開口位置を、前記スプール弁
が前記一次圧力室へ最大移動した位置にある時前
記小径部に面し、前記スプール弁が前記二次圧力
室へ移動するに伴い前記スプール弁の外周部によ
り閉止されるよう設定し、前記スプール弁の小径
部と前記第１補助流路の他端開口とで前記サブオ
リフイスを構成したものである。

（作用） この発明にかかる流量制御弁によれば、サブオ
リフイスの全開時の開口面積が、前記環状溝の寸
法あるいは第１補助流路の周長により決定され、
また、オリフイスの開口面積の変化率すなわち減
少率が第１補助流路の断面積すなわちスプール弁
の移動方向の断面形状により決定される。したが
つて、上記隙間寸法あるいは第１補助流路の断面
積を変更することで、上限の流量Q₁および流量
Q₁から流量Q₂への減少率θ（第４図参照）を相互
に影響し合うこと無く設定することが可能とな
り、その特性設定の自由度が大きくなる。したが
つて、この流量制御弁を自動車のパワーステアリ
ング装置へ適用すれば、自動車の操舵感を向上す
ることが可能となるものである。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図はこの発明の一実施例を示す図であり、
流量制御弁を断面して示している。

まず、構成を説明すると、４１は流量制御弁の
ハウジングであり、該ハウジング４１はオイルポ
ンプのポンプボデイ４２と一体に形成されてい
る。ハウジング４１には、略一様の円形断面の収
容孔４３が図中左右方向に形成されている。この
収容孔４３は、図中左端が開口し、該開口端にね
じ部が形成されてコネクタ４４が螺着している。

コネクタ４４は、収容孔４３開口端のねじ部に
螺着したジヨイント４５と、該ジヨイント４５の
つば部とハウジング４１の図中左端面との間にシ
ール４６を介して挾着されたニツプル４７と、を
有している。ジヨイント４５には、収容孔４３に
開口する孔４８、該孔４８に開口する径方向のメ
インオリフイス４９、および該メインオリフイス
４９が開口する条溝５０が形成され、ニツプル４
７には、条溝５０に開口して図外のパワーステア
リング装置に連通する出口通路５１が形成されて
いる。また、ジヨイント４５には、周壁の一部を
切り欠いた切欠５２が形成され、該切欠５２が条
溝５０に連通している。

５３はハウジング４１に、収容孔４３と略平行
に盲穴に穿設され、開放端をボール径５４にて閉
塞して流路である。この流路５３は、図中左端部
が斜孔５５、前述の切欠５２および条溝５０を介
して出口通路５１に連通し、図中右端部がポンプ
ボデイ４２に形成された通路孔６５を介して収容
孔４３へ連通している。なお、連通孔６５はは後
述するスプールに形成された環状溝に連通してい
る。上記条溝５０、切欠５２、流路５３、斜孔５
５および連通孔６５が第２補助流路５６に対応す
る。

コネクタ４４によつて閉止された収容孔４３内
には、スプール弁５７が摺動自在に嵌挿されて一
次圧力室５８と二次圧力室５９とに隔成してい
る。スプール弁５７の外周には段付の小径部６０
が形成され、この小径部６０により、収容孔４３
の内周壁との間には環状溝６２が設定され、ま
た、該環状溝６２の図中左右には第１ランド６３
および第２ランド６４が設定されている。前記環
状溝６２の浅い方の段部によつて第２図ａに示す
ように隙間Ｈが設けられており、深い方の段部に
面して第１図に図示する状態で、連通孔６５が連
通している。すなわち、環状溝６２は、第２補助
流路５６を介して出口通路５１に連通している。
このスプール弁５７は、二次圧力室５９内に収装
されたスプリング６６のばね力をもつて常時一次
圧力室５８側に付勢され、常態（図示）にあつて
第１ランド６３でハウジング４１に形成された排
出通路６１を閉止している。すなわち、この排出
通路６１は、収容孔４３の軸方向の所定位置（ジ
ヨイント４５の図中右端にスプール弁５７の図中
左端が当接した状態（前記常態）で第１ランド６
３により閉止される位置）に形成されている。こ
の排出通路６１は、図外のポンプ吸入室および貯
油タンクに連通している。

スプール弁５７によつて隔成された一次圧力室
５８には、ポンプが吐出する流体を導く吸入通路
６７が開口している。この吸入通路６７には、ま
た、収容孔４３の軸方向の所定位置に開口する断
面円形（直径Ｄ）のオリフイス通路（第１補助流
路）６８が分岐し、ポンプが吐出する流体を導
く。このオリフイス通路６８は、スプール弁５７
の図中左端がジヨイント４５の図中右端に当接し
た状態（第１図）で前記環状溝６２の浅い方の段
部に面して開口する。このオリフイス通路６８
は、第２図ａに示すように、上記状態の下で、ス
プール弁５７の外周壁との間に開口面積πDHの
略円筒状の隙間から成るサブオリフイス６９を構
成する。

また、スプール弁５７には、図示したところか
ら明らかなように、排出通路６１に面する周溝８
２と、この周溝８２の底部に開口する直径方向の
貫孔８３及びこの貫孔８３に連通して二次圧力室
５９に向かつて開く軸方向の盲穴８４を設けてい
る。この盲穴８４には、球弁８５をその押子８６
と共にチエツクスプリング８７で偏倚して盲穴８
４の開口端に固定した中空尾栓８８の弁座に適合
させてリリーフ弁８９を構成している。このリリ
ーフ弁８９の中空尾栓８８に設けられた感応オリ
フイス９０を介して、二次圧力室５９に導かれる
出口通路５１からの超過圧力を、リリーフ弁８９
のリリーフ動作によつて回避するようにしてい
る。なお、９１はフイルタである。

次に、この流量制御弁の作動を第２図ａ，ｂ，
ｃおよび第４図を参照して説明する。

前記従来例で述べたように、ポンプが吐出する
作動流体は、その流量すなわちスプール弁５７の
変位に応じて、メインオリフイス４９を通過する
制限流動と、サブオリフイス６９を通過する補助
流動と、排出通路を経てリザーバタンクおよびポ
ンプ吸入室へ還流する余剰流動と、に分流され
る。そして、制限流動および補助流動の流体が、
出口通路５１を経てアクチユエータすなわちパワ
ーステアリング装置へ供給される。

まず、ポンプ回転数Ｎが回転数域（Ｎ≦N₁）
にあつてポンプの吐出する流体流量が流量Q₁以
下の場合、一次圧力室５８と二次圧力室５９との
流体圧力差すなわち制限流動によるメインオリフ
イス４９の前後の流体圧力差も小さく、スプール
弁５７はスプリング６６により付勢されて変位し
ない。この時、第２図ａに示すように、スプール
弁５７は、環状溝６２がオリフイス通路６８に対
向する位置にあつて、サブオリフイス６９は径Ｄ
および隙間寸法Ｈにより決定される略円筒状の開
口面積πDHを有する。したがつて、出口通路５
１を経パワーステアリング装置へ送出される供給
流量Ｑは、制限流動と補助流動との流量を合計し
た値となる。

次に、ポンプ回転数Ｎが増大して（N₁≦Ｎ≦
N₂）ポンプの吐出する流体流量も流量Q₁より大
きくなると、スプール弁５７はスプリング６６の
ばね力に抗して一次圧力室５８と二次圧力室５９
との流体圧力差により図中右方へ変位する。この
ため、排出通路６１が開口して余剰流動が発生
し、ポンプの吐出する流体の一部が還流されて供
給流量Ｑは一定値Q₂に保持される。すなわち、
第４図中のａ点においてスプール弁５７が変位を
開始し、この後、スプール弁５７はメインオリフ
イス４９の前後の流体圧力差を一定にするよう変
位して排出通路６１を開口し、ポンプが吐出する
流体の一部を余剰流動としてポンプへ環流する。
そして、第４図中のｂ点においてスプール弁５７
は第２図ｂに示す位置まで変位する。

この時、供給流量Ｑは制限流動の流量と補助流
動の流量とを合計した値となり、補助流動の流量
はサブオリフイス６９の開口面積に依存するが、
サブオリフイス６９は前述の一定の開口面積
πDHを保持する。そして、このサブオリフイス
６９の開口面積πDHは、オリフイス通路６８の
径Ｄあるいは隙間寸法Ｈを初期設定することで、
任意の値を採り得る。したがつて、上限の流量
Q₁を所望の値に設定することが可能となる。

この後、ポンプ回転数Ｎがさらに増大すると
（N₂≦Ｎ≦N₃）、スプール弁５７はさらに図中右
方へ変位するため、排出通路６１の開口面積がよ
り増大し、また、オリフイス通路６８の開口はス
プール弁５７の第１ランド６３によりスプール弁
５７の変位に応じ閉止され、サブオリフイス６９
の開口面積も減少する。したがつて、補助流動の
流量が減少し、供給流量Ｑは第４図の点ｂ，ｃ間
に示すようにポンプ回転数Ｎの増大にともない漸
減する。すなわち、前述のように、スプール弁５
７はメインオリフイス４９の前後の流体圧力差を
一定に保持するよう変位するため、サブオリフイ
ス６９の前後の流体圧力差も一定となる。したが
つて、制限流動の流量は一定であり、また、補助
流動の流量はサブオリフイス６９の開口面積が減
少するにともない減少し、制限流動の流量と補助
流動の流量との和である供給流量Ｑはポンプ回転
数Ｎの増大にともない減少する。そして、図中点
ｃにおいて、第２図ｃに示すように、サブオリフ
イス６９の開口面積が零となり、供給流量Ｑは制
限流動による流量と等しくなる。

この時、第２図ｂ，ｃに示すように、サブオリ
フイス６９は、オリフイス通路６８の開口をスプ
ール弁５７の第１ランド６３が閉止することで開
口面積が変化するため、オリフイス通路６８の断
面積あるいは断面形状を変化させれば、スプール
弁５７の変位に対するサブオリフイス６９の開口
面積の減少率すなわち第４図中の点ｂ，ｃ間にお
ける供給流量Ｑの減少率θを変更することができ
る。すなわち、前述の上限の流量Q₁はオリフイ
ス通路６８の周長πDおよび隙間寸法Ｈで決定さ
れるのに対し、供給流量Ｑの減少率θはオリフイ
ス通路６８の断面積で決定されるため、流量Q₁
と減少率θとを相互独立して所望の値に設定する
ことが可能である。この結果、例えば、流量Q₁
を変化させることなく第４図に示すような小さな
減少率θ′を得ることもでき、その特性設定の自由
度が大きくなるものである。

この後、またさらにポンプ回転数Ｎが増大する
と（N₃≦Ｎ）、スプール弁５７はさらに図中右方
へ変位し、排出通路６１の開口面積を増大させて
余剰流動の流量を増大し、供給流量Ｑを一定値
Q₂に保持する。なお、前述のように、この時、
サブオリフイス６９の開口面積は零であり、供給
流量Ｑは制限流動の流量のみとなる。

また、出口通路５１の流体圧力が異常に増大す
ると、リリーフ弁８９が作動し出口通路５１の流
体圧力を低下させる。なお、このリリーフ弁８９
の作動に関しては周知であり、その説明は省略す
る。

上述のように、この流量制御弁にあつては、上
限の流量Q₁と減少率θが相互に影響し合う事無
く独立して設定することができるため、その特性
設定の自由度が大きく、この流量制御弁をパワー
ステアリング装置に適用すれば、良好な操舵感を
得ることができる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明にかかる流
量制御弁によれば、サブオリフイスがスプール弁
に形成された環状溝とハウジングに形成された連
通孔とにより構成されるため、サブオリフイスの
開口面積と該開口面積の変化率とを相互に影響し
合うこと無く設定することが可能となり、その特
性設定の自由度が大きくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図ａ，ｂ，ｃはこの発明の一
実施例にかかる流量制御弁を示す図であり、第１
図は全体断面図、第２図ａ，ｂ，ｃはそれぞれサ
ブオリフイスの開口面積の変化を示すため要部を
拡大して示す断面図である。第３図は従来の流量
制御弁を示す全体断面図である。第４図は流量制
御弁の流量特性を示す図である。 ４１……ハウジング、４３……収容孔、４４…
…コネクタ、４９……メインオリフイス、５１…
…出口通路、５３……流路、５６……第２補助流
路、５７……スプール弁、５８……一次圧力室、
５９……二次圧力室、６０……小径部、６２……
環状溝、６３……第１ランド、６６……スプリン
グ、６７……吸入通路、６８……オリフイス通路
（第１補助流路）、６９……サブオリフイス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ハウジングに形成した収容孔と、該収容孔の
   開口に嵌着されたコネクタと、収容孔内に摺動自
   在に収装されて収容孔内を一次圧力室と二次圧力
   室とに隔成するスプール弁と、該一次圧力室にポ
   ンプからの作動流体を導入する吸入通路と、これ
   らの一次圧力室と二次圧力室とを連通する流路
   と、一次圧力室内の作動流体と二次圧力室内の作
   動流体との間に圧力差を生じさせるメインオリフ
   イスと、上記コネクタに形成され、該メインオリ
   フイスと二次圧力室との間の流路に連通してアク
   チユエータに作動流体を供給する出口通路と、上
   記スプール弁を一次圧力室に向かつて付勢するス
   プリングと、吸入通路から一次圧力室への作動流
   体の流入量が増加してスプール弁が二次圧力室方
   向に移動するに伴い開口し、該作動流体をポンプ
   の吸入側あるいはタンクに放出する排出通路と、
   前記メインオリフイスを迂回して前記吸入通路と
   前記出口通路とを連通する補助流路と、該補助流
   路に介設され、前記吸入通路から前記一次圧力室
   への作動流体の流入量が増加して前記スプール弁
   が前記二次圧力室方向へ移動するに伴い開口面積
   を減少するサブオリフイスと、を備え流量制御弁
   において、前記補助流路を、前記吸入通路に一端
   が連通し他端が前記収容孔に開口する第１補助流
   路と、前記出口通路に一端が連通し他端が前記収
   容孔に開口する第２補助流路と、から構成すると
   ともに、前記スプール弁に、前記収容孔の内壁と
   の間に前記第１補助流路および第２補助流路の他
   端が開口する環状溝を画成する段付の小径部を形
   成し、前記第１補助流路の他端の開口位置を、前
   記スプール弁が前記一次圧力室側へ最大移動した
   位置にある時前記小径部に面し、前記スプール弁
   が前記二次圧力室側へ移動するに伴い前記スプー
   ル弁の外周部により閉止されるよう設定し、前記
   スプール弁の小径部と前記第１補助流路の他端開
   口とで前記サブオリフイスを構成したことを特徴
   とする流量制御弁。