JPH0665157U - 流量制御弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポンプ吐出側通路の流量制御用スプールが臨
む部分での渦巻き、エアレーションによる圧力低下に伴
なう供給流量特性でのフローダウンを防ぐ。 【構成】 ポンプハウジング１の弁収納孔２内に、ポン
プＰからの供給側通路７、タンクＴへの還流側通路８を
選択的に接続する流量制御用スプール弁３を構成するス
プールが設けられる。流体機器ＰＳへの圧力流体送出口
４を有するコネクタ５を、弁収納孔開口端側でスプール
と同一軸線上に配置する。このコネクタ内の通路途中に
スプールを移動させるための差圧を得るオリフィス６が
設けられる。スプールの先端部が臨んで当接されるコネ
クタの内方端側に、供給側通路が開口する弁収納孔内壁
との間の流路内での圧力流体の流れを偏向制御する遮蔽
手段２０を設けている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、流体機器である油圧式動力舵取装置等においてエンジンを駆動源と する回転数感応型の油圧ポンプからの圧油の一部をタンク側に還流させることに より所定の吐出流量特性をもつように制御する流量制御弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

たとえば自動車に搭載され運転者の舵取操作力を軽減する動力舵取装置におい て、その油圧発生源となるポンプは、通常自動車のエンジンで回転駆動される。 このようなポンプからの作動油の吐出量は、エンジンの回転数の変化に比例して 増減する。 したがって、このような回転数感応型のポンプには、エンジン低回転域つまり ポンプ吐出量が少ないときでも動力舵取装置等の流体機器に充分な流量を供給で きる容量を有することが要求される。しかし、このようなポンプ容量を設定する と、エンジンの高回転域では不必要に大きな流量が動力舵取装置に供給されるこ とになるため、余剰流量をタンク側に還流させることが必要となる。

【０００３】 このため、従来からポンプから動力舵取装置に至る油圧供給通路の途中にオリ フィスを設け、このオリフィス前後の差圧によって流量制御弁としてのスプール 弁を開弁し、動力舵取装置での作動に不要な圧油の一部（余剰流量）を流路抵抗 を生じさせない状態でタンク側に円滑に還流させ、動力舵取装置への供給流量を 一定量以下に維持するような構成が、一般に採用されている。

【０００４】 ところで、このような流量制御弁装置としてのスプール弁は、一般には、油圧 ポンプのポンプハウジング内でポンプ室とポンプ吐出ポートとの間のポンプ吐出 側通路途中に臨んで設けられていた。

【０００５】 このような油圧ポンプのポンプハウジング内に組込まれた流量制御用スプール 弁の概略を、図５の（ａ），（ｂ）に示す。 これを簡単に説明すると、符号１はポンプハウジング、２はこのハウジング１ 内に開口側が大径に形成されている弁収納孔で、この弁収納孔２の小径部２ａ内 に、リリーフバルブ付きのスプール弁３が、流量制御用として摺動自在に収納保 持され、かつ大径部２ｂは、図示を省略した動力舵取装置（その流路切換弁側） ＰＳに接続される圧油送出口４とこれに連続する軸孔部５ａを有するコネクタ５ が、ハウジング１に螺合して固定されることにより閉塞され、かつこのコネクタ ５の内方端５ｃの一部が、前記弁収納孔２の大径部２ｂ内に臨んでいる。

【０００６】 ６は前記コネクタ５の軸孔部５ａの一部を縮径させることによりオイルポンプ （図示しないポンプ室）Ｐから圧油送出口４に至るポンプ吐出側通路の一部に形 成されているオリフィスで、このオリフィス６前、後の流体圧を、流量制御用の スプール弁３の前、後に与えることで、そのスプール１０を軸線方向に動作させ 、これにより吐出側通路を流れる圧油の一部を、タンクＴ（ポンプ吸込側）に還 流させ、圧油送出口４からの圧油の吐出流量を、ポンプＰからの吐出流量すなわ ちポンプ回転数の大小に応じて制御するようになっている。

【０００７】 すなわち、前記弁収納孔２の大径部２ｂの内壁部の一部には、図示を省略した ポンプ室（ポンプＰ）からの圧油が給送される供給側通路７が開口されて接続さ れるとともに、小径部２ａには還流側通路８が開口され、ポンプ吸込側（タンク Ｔ）に接続されている。

【０００８】 そして、小径部２ａ内でスプール弁３を構成するスプール１０は、スプリング ９によって大径部２ｂ側に付勢され、弁非作動時はその先端部１０ａが、前記コ ネクタ５の内方端５ｃの筒状開口端部に当接して停止されるとともに、スプール １０の先端側のランド部１０ｂによって、前記供給側通路７と還流側通路８とが 遮断されるようになっている。

【０００９】 ここで、ポンプＰから供給側通路７を介して前記大径部２ｂ内に流入する圧油 は、この大径部２ｂ内でコネクタ内方端５ｃの筒状開口端部の間に形成される環 状流路を流れ、この筒状開口端部の適宜の位置に穿設された複数の通路孔１１を 通り、コネクタ５内に流入し、オリフィス６、軸孔部５ａを介して圧油送出口４ から、ＰＳ側に給送するようになっている。 そして、この状態において、オリフィス６の上流側の流体圧は、コネクタ内方 端５ｃの筒状開口端部により係止されているスプール弁３においてスプール１０ の先端部１０ａに作用している。

【００１０】 一方、このオリフィス６の下流側の流体圧は、コネクタ５に設けられた通路５ ｂを介してバルブハウジング１に形成された通路孔１３，１４，１５を経て、小 径部２ａにおいてスプリング９が配設されているスプール１０の後端側の低圧室 １６に導かれ、これによりスプール１０の両端に作用するオリフィス６前、後の 差圧によって、スプール１０が小径部２ａ内で移動されるようになっている。

【００１１】 そして、ポンプ回転数が高回転域になり、ポンプ室からの吐出量が増大すると 、オリフィス６前、後での圧力差が大きくなり、スプール１０が、ポンプ吐出側 通路を構成する供給側通路７を、タンクＴ側の還流側通路８に接続するように動 作し、これによりポンプ吐出側の圧油がタンクＴ側に還流され、残りがポンプ吐 出流体として、圧油送出口４から、動力舵取装置ＰＳ側に給送するようになって いる。この状態を、同図の（ｃ）に示している。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した従来構造によれば、ポンプ室（ポンプＰ）から吐出される 圧油は、図５の（ｂ）から明らかな通り、弁収納孔２の大径部２ｂの軸心に対し 偏心して形成された供給側通路７を介して流入するようになっており、この流入 した圧油が、大径部２ｂ内でコネクタ内方端５ｃ回りに形成される環状通路内で 渦巻き状になって流れるようになっている。 そして、その一部または全部の圧油がコネクタ５のオリフィス６、軸孔部５ａ を介して圧油送出口４から流体機器である動力舵取装置ＰＳに給送されるととも に、残りの圧油がオーバーフロー流としてスプール弁３により供給側通路７と接 続される還流側通路８を介して還流されている。

【００１３】 しかしながら、上述したオーバーフロー流側では、渦流の中心が、コネクタ５ の軸孔部５ａ、オリフィス６が形成されているセンターと一致してしまうため、 オリフィス６の上流側の流体圧力が予想以上に低下し、その影響を受けてオリフ ィス６の下流側圧力も下がるものであった。

【００１４】 そして、このような流体圧が、スプール１０他端の低圧室１６にも導かれるた め、このスプール１０の両端に作用する流体圧の差圧は予定以上の大きくなり、 その結果スプール１０のストロークが必要以上に大きくなり、オーバーフローす る圧油の還流量が増大し、他方動力舵取装置ＰＳ側への給送量が減少してしまう という不具合を生じる。

【００１５】 特に、このような現象は、ポンプ回転数が高回転域になり、ポンプＰ（ポンプ 室）からの吐出流量が多くなり、前記スプール弁３によってタンクＴ側に還流さ せる圧油流量が多量となればなる程、図５の（ｃ）等において符号Ｒで示した位 置に、渦巻き流がはっきりと現れ、大径部２ｂの中心部での圧力が下がることか ら、著しいものである。 そして、上述したスプール弁３による制御流量が、所定流量に達すると、成就 Ｔした図５の（ｃ）等での符号Ｒで示した弁収納孔２の中心部分での渦巻き流部 分に、エアレーションが見られ、これと同時にポンプＰからの流量制御された吐 出流量特性において、急激に流量が低下するという、いわゆるフローダウン（図 ２におけるｂで示す特性参照）が生じることを避けられないものであった。

【００１６】 すなわち、上述した渦巻き現象、エアレーションによって、オリフィス６前の 流体圧が低下すると、流量制御用のスプール弁３の動きが必要以上になり、所定 の制御流量以上の流量をタンクＴ側に還流させる結果となり、動力舵取装置ＰＳ への供給流量が過少となるという問題を生じる虞れがあった。

【００１７】 本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高速回転時に伴なって ポンプから給送されてくる圧力流体を、流量制御用のスプール弁により所定流量 に制御するにあたって、吐出側通路中での通路構成部材の配置関係等が原因し、 渦巻き現象によるエアレーションが高じて、制御流量が急激に減少するという、 いわゆるフローダウンの発生を防止し、流量変動等の問題が生じない安定した吐 出流量制御が可能となる流量制御弁装置を得ることを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】

このような要請に応えるために本考案に係る流量制御弁装置は、ポンプハウジ ング内に形成した弁収納孔内で移動可能に保持され弁収納孔の内壁部に開口する 供給側通路と還流側通路とを選択的に接続、遮断することにより圧力流体の一部 をタンク側に還流させる流量制御用スプール弁を構成する流量制御用スプールと 、弁収納孔の開口端側でこのスプールと同一軸線上に配置されかつ流体機器への 圧力流体送出口を有するコネクタと、このコネクタ内の通路途中に設けられその 前、後の流体圧をスプールのコネクタ側の端部と反対側の端部とに作用させるオ リフィスとを備え、スプール先端部が臨んで当接されるコネクタの内方端側に、 前記供給側通路が開口する弁収納孔内壁との間の流路内での圧力流体の流れを偏 向制御させる遮蔽手段を設けたものである。

【００１９】

【作用】

本考案によれば、弁収納孔の内壁に開口するポンプからの供給側通路を介して 流入する圧力流体は、遮蔽手段によって偏向制御され、スプール作動時に還流側 通路を介して還流する流れに、弁収納孔内で軸心部分で生じていた渦巻き現象、 エアレーション等の発生を防ぎ、ポンプ回転数が上昇して供給側通路からの流量 が増加したとしても、流体圧の低下、オリフィス前、後の差圧の増大化、これに 伴なうスプール弁の動きによるフローダウンを防止し、所定の制御流量を得るこ とが可能となる。

【００２０】

【実施例】

図１の（ａ），（ｂ）は本考案に係る流量制御弁装置の一実施例を示し、図に おいて、前述した図５の（ａ），（ｂ），（ｃ）と同一または相当する部分には 同一番号を付して詳細な説明は省略する。

【００２１】 さて、本考案に係る流量制御弁装置によれば、ポンプハウジング１内に形成し た弁収納孔２内で移動可能に保持され弁収納孔２の大径部２ｂ内壁に開口する供 給側通路７と小径部２ａ内壁に開口する還流側通路８とを選択的に接続、遮断す ることによりポンプＰからの圧油の一部（余剰圧油）をタンクＴ側に還流させる 流量制御用スプール弁３を構成する流量制御用スプール１０と、弁収納孔２の開 口端側でこのスプール１０と同一軸線上に配置されかつ動力舵取装置ＰＳへの圧 油送出口４を有するコネクタ５と、このコネクタ５内の軸孔部５ａ等による通路 途中に設けられその前、後の流体圧をスプール１０のコネクタ５側の端部と反対 側の端部とに作用させるオリフィス６とを備え、前記スプール１０の先端部が臨 んで当接されるコネクタ５の内方端側に、前記供給側通路７が開口する弁収納孔 ２の大径部２ｂ内壁との間の環状流路内での圧油の回転方向での流れを偏向制御 させる遮蔽手段として、外周部に遮蔽用突起２１を設けた筒状部材２０を設けた ところに特徴を有している。

【００２２】 ここで、図中２２は筒状部材２０の放射方向に穿設されてポンプ吐出側通路を 構成するための通路孔で、またこの実施例では、オリフィス６を筒状部材２０内 に設けた場合を例示している。 なお、このような筒状部材２０は、その外周部に遮蔽用突起２１を有する形状 で、たとえば焼結、鋳造等の型物で成形するとよく、またこれをコネクタ５の内 方端に圧入等で一体化するように設けるとよい。

【００２３】 このような構成によれば、弁収納孔２の内壁に開口するポンプＰからの供給側 通路７を介して流入するオリフィス６前の圧油の流れのうち、環状流路内での回 転方向での流れを、遮蔽手段として筒状部材２０の外周部に突設した複数個の遮 蔽用突起２１によって偏向制御して防ぎ、これによりスプール１０作動時に還流 側通路８を介して還流する流れに、弁収納孔２内で軸心部分で従来生じていた渦 巻き現象、エアレーション等が発生することを防止することができる。

【００２４】 そして、このような構成では、ポンプ回転数が上昇して供給側通路７からの流 量が増加したとしても、弁収納孔２内での流体圧の低下、オリフィス６前、後の 差圧の増大化、これに伴なうスプール弁３の動きによるフローダウンを防止し、 所定の制御流量を得ることが可能となる。

【００２５】 すなわち、図２に示すポンプの流量制御された吐出流量とポンプ回転数との関 係を示す特性図から明らかなように、一定流量まで上昇してその制御流量を維持 するように機能する特性ａが得られ、従来のようなフローダウン（図中ｂで示す ）といった急激な流量の減少はなくなることが、実験により確認されている。

【００２６】 図３の（ａ），（ｂ）は本考案の別の実施例を示すものであり、この実施例で は、これらの図から明らかなように、弁収納孔２の大径部２ｂ内で軸心方向に突 設され流量制御用スプール１０の先端を係止する遮蔽用軸部３１を有する遮蔽部 材３０を用いた場合を示している。なお、３２は通路孔である。

【００２７】 ここで、このような遮蔽部材３０も、渦巻き流が生じ易い部分に軸部３１を突 設した形状で、焼結、冷間鍛造等によって型成形したり、切削加工等で形成すれ ばよく、これをコネクタ５の内方端に圧入等で設けるとよい。

【００２８】 そして、このような構成によっても、渦巻き流の生じ易い軸心部分に、軸部３ １が存在していることから、渦巻き現象、エアレーションの発生を防ぎ、これに より圧力低下が防止され、所定の制御流量の供給が可能となることが、実験によ り確認されている。特に、このような構造では、圧油の流れでの圧力損失が小さ く、ポンプの駆動トルクが小さくなるという利点がある。

【００２９】 図４の（ａ），（ｂ）は本考案の他の実施例を示し、この実施例では、遮蔽手 段として、筒状部材４０とその端部から湾曲して風車状に延設された遮蔽用羽根 部４１とこれらの羽根部４１間に形成した通路４２によって構成されている。

【００３０】 ここで、このような複数枚の羽根部４１を有する筒状部材４０も、上述した実 施例と同様に、鋳造その他の型成形によって形成すればよく、これを圧入等でコ ネクタ５側に付設することも同様である。

【００３１】 そして、このような構成によれば、羽根部４１によって、供給側通路７からの 圧油を、その流れの運動エネルギを利用し曲面による羽根部４１の面で偏向制御 することにより、強制的にオリフィス６側に給送し、これにより従来のような渦 巻き現象等を防ぎ、圧力低下を防止してフローダウンという問題を解消し、常に 適切な流量を動力舵取装置ＰＳ側に給送できることも、実験によって確認されて いる。

【００３２】 なお、本考案は上述した実施例構造には限定されず、流量制御弁装置各部の形 状、構造等を適宜変形、変更し得ることは言うまでもない。たとえば上述した実 施例では、遮蔽手段２０，３０，４０として、適宜の形状を有するものを用いた 場合を例示したが、これらに限定されず、各部の形状等については、種々の変形 例が考えられるものである。 要は、弁収納孔２内でスプール１０の前端部分での渦巻き流、エアレーション が生じ易い部分に、その流れを偏向制御して防止する手段を設けるとよいもので ある。

【００３３】

【考案の効果】

以上説明したように本考案に係る流量制御弁装置によれば、ポンプハウジング 内に形成した弁収納孔内で移動可能に保持され弁収納孔の内壁部に開口する供給 側通路と還流側通路とを選択的に接続、遮断することにより圧力流体の一部をタ ンク側に還流させる流量制御用スプール弁を構成する流量制御用スプールと、弁 収納孔の開口端側でこのスプールと同一軸線上に配置されかつ流体機器への圧力 流体送出口を有するコネクタと、このコネクタ内の通路途中に設けられその前、 後の流体圧をスプールのコネクタ側の端部と反対側の端部とに作用させるオリフ ィスとを備え、スプール先端部が臨んで当接されるコネクタの内方端側に、前記 供給側通路が開口する弁収納孔内壁との間の流路内での圧力流体の流れを偏向制 御させる遮蔽手段を設けるようにしたので、簡単な構造にもかかわらず、以下の ような実用上種々優れた効果を奏する。

【００３４】 すなわち、本考案によれば、ポンプからの供給側通路を介して弁収納孔内に流 入する圧力流体の流れを、遮蔽手段によって偏向制御し、スプール作動時に還流 側通路を介して還流する流れに、弁収納孔内で軸心部分で従来生じていた渦巻き 現象、エアレーション等の発生を防ぎ、ポンプ回転数が上昇して供給側通路から の流量が増加したとしても、流体圧の低下、オリフィス前、後の差圧の増大化、 これに伴なうスプール弁の動きによるフローダウンという問題が生じることはな く、スプール弁の動きを安定させ、流量変動による影響のない所定の流量制御を 所要の状態で行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る流量制御弁装置の一実施例を示
し、（ａ）は概略側断面図、（ｂ）はその要部断面図で
ある。

【図２】本考案に係る流量制御弁装置における流量制御
特性を示す特性図である。

【図３】本考案に係る流量制御弁装置の別の実施例を示
し、（ａ）は概略側断面図、（ｂ）はその要部断面図で
ある。

【図４】本考案に係る流量制御弁装置の他の実施例を示
し、（ａ）は概略側断面図、（ｂ）はその要部断面図で
ある。

【図５】従来の流量制御弁装置を示し、（ａ）は概略側
断面図、（ｂ）はその要部断面図、（ｃ）は流量制御状
態を説明するための概略図である。

【符号の説明】

１ ポンプハウジング ２ 弁収納孔 ２ａ 小径部 ２ｂ 大径部 ３ 流量制御用スプール弁 ４ 圧油送出口（圧力流体送出口） ５ コネクタ ５ａ 軸孔部 ６ オリフィス ７ 供給側通路（ポンプ吐出側通路を構成する） ８ 還流側通路 ９ スプリング １０ スプール １１ 通路孔 １６ 低圧室 ２０ 筒状部材（遮蔽手段） ２１ 遮蔽用突起 ２２ 通路孔 ３０ 遮蔽部材（遮蔽手段） ３１ 遮蔽用軸部 ３２ 通路孔 ４０ 筒状部材（遮蔽手段） ４１ 遮蔽用羽根部 ４２ 通路 Ｐ ポンプ（ポンプ室） Ｔ タンク（ポンプ吸込側） ＰＳ 動力舵取装置（流体機器）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプから吐出された圧力流体を流体機
   器に給送する供給通路途中にオリフィスを設け、このオ
   リフィス前後の差圧によって流量制御用のスプール弁を
   開弁し、圧力流体の一部を還流させるように構成されて
   いる流量制御弁装置において、 ポンプハウジング内に形成した弁収納孔内で移動可能に
   保持され弁収納孔の内壁部に開口する供給側通路と還流
   側通路とを選択的に接続、遮断する前記流量制御用スプ
   ール弁を構成する流量制御用スプールと、前記弁収納孔
   の開口端側でこのスプールと同一軸線上に配置されかつ
   流体機器への圧力流体送出口を有するコネクタと、この
   コネクタ内の通路途中に設けられその前、後の流体圧を
   前記スプールのコネクタ側の端部と反対側の端部とに作
   用させるオリフィスとを備え、 前記スプール先端部が臨んで当接されるコネクタの内方
   端側に、前記供給側通路が開口する弁収納孔内壁との間
   の流路内での圧力流体の流れを偏向制御させる遮蔽手段
   を設けたことを特徴とする流量制御弁装置。