JPH07315238A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部流路の圧力損失を低減し、かつ圧力不感
応特性を得る。 【構成】 スプール収容孔２にスプール弁３を摺動自在
に収容して高圧室４と背圧室５を区画形成した流量制御
弁において、スプール収容孔２の壁面とスプール弁３と
の間に制御スリーブ１２を摺動自在に嵌合して、該制御
スリーブ１２の一端側は高圧室４に臨ますと共に、他端
側には背圧室５から仕切られた環状のパイロット室１３
が区画形成され、該パイロット室１３にポンプ１０の吐
出側を連通させ、制御スリーブ１２の側壁を貫通して流
出孔１７と吐出孔１８とを形成し、高圧室４とドレンポ
ート８を流出孔１７によって連通させ、その開口面積を
スプール弁３の移動に応じて調整するように構成する一
方、高圧室４と吐出ポート７を吐出孔１８によって連通
させ、その開口面積を制御スリーブ１２の摺動に応じて
変化させることによって可変オリフィス１８を構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両においてエンジ
ン等で駆動するポンプによりパワーステアリング装置等
アクチュエータに供給する作動液の流量を適正に制御す
る流量制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の流量制御弁では、特公昭
６３−３７７４９号公報に記載されているように、ポン
プから吐出された圧力流体（作動液）を供給通路（流入
ポート）から絞り通路（可変オリフイス）を介して送出
口（吐出ポート）に送出し、余剰流をバイパス通路（ド
レンポート）に排出して、前記送出口から動力舵取装置
（アクチュエータ）に供給する作動液の流量を制御する
ようにしている。

【０００３】前記公報記載の流量制御弁は、前記バイパ
ス通路が壁面に開口する弁収納穴（スプール収容孔）を
ハウジング（ケーシング）に形成し、前記弁収納穴に、
前記バイパス通路の開度を調整するスプール弁（メイン
スプール）を摺動自在に収容して第１弁室（高圧室）と
第２弁室（背圧室）を区画形成している。また、前記弁
収納穴の前記第１弁室に臨む一端にユニオンを螺着し、
該ユニオンの側部に、前記供給通路を第１弁室に制限的
に連通させる制限通路（固定オリフィス）を形成してい
る。更に、前記ユニオン内に前記絞り通路を設けると共
に、該絞り通路を前記制限通路の前後の差圧に応じて可
変制御する制御スプール（サブスプール）を前記ユニオ
ン内に摺動自在に収容している。そして、この制御スプ
ールに設けた流体通路と前記絞り通路とを介して前記第
１弁室を前記送出口に連通させ、該送出口を前記第２弁
室に連通させている。

【０００４】このため、ポンプから吐出された圧力流体
は供給通路から制限通路を介して第１弁室に流入した
後、流体通路と絞り通路を介して送出口に流出して動力
舵取装置に供給される。この動力舵取装置側に絞りが作
用した状態において送出口に圧が立ち、絞り通路の前後
に差圧が生じると共に、前記送出口の圧力が第２弁室に
導入されることとなり、スプール弁の前後に絞り通路の
前後の差圧が働き、この差圧にスプール弁が応動する。
また、制限通路の前後に差圧が生じ、この差圧に制御ス
プールが応動する。

【０００５】上記のように、スプール弁の他に制御スプ
ールを設け、該制御スプールを制限通路の前後の差圧に
応動させる理由は、後述するように、圧力流体が第１弁
室からバイパス通路に排出される際に生じる流体力によ
りスプール弁が移動されて、動力舵取装置に対する圧力
流体の供給流量が減少調整状態から再び増加する流量復
帰現象が発生することを防止するためである。

【０００６】つまり、制御スプールを設けずにスプール
弁だけを設けると共に、第１弁室と送出口とを制限的に
連通させる固定絞りを設けて、該固定絞りの前後の差圧
に前記スプール弁を応動させた場合に、ポンプ吐出流量
の増加に伴って固定絞りの前後の差圧が大きくなり、こ
の差圧に応じてスプール弁が移動して、バイパス通路と
該バイパス通路側のスプール弁の端面との間に間隙が発
生したときには、該間隙を介して高圧の第１弁室から低
圧のバイパス通路に圧力流体が排出されることから、前
記間隙を通過する圧力流体のドレン流は高速となり、こ
れによりスプール弁の端面の前の圧力が低下する。この
ため、スプール弁の前後の圧力バランスが崩れて、スプ
ール弁にはこれを間隙の縮小方向に移動させようとする
流体力が働き、この流体力によりスプール弁が間隙の縮
小方向に移動することとなる。この移動により、動力舵
取装置に対する圧力流体の供給流量が減少調整状態から
再び増加する流量復帰現象が発生してしまう。この流量
復帰現象は、スプール弁の他に制御スプールを設け、該
制御スプールの移動を制限通路の前後の差圧に応動させ
ることによって防止することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の流量制御弁にあって、ユニオン内に嵌着される絞り
部材は、中央に１つの大径孔よりなる第１の絞り通路を
形成し、該第１の絞り通路のまわりに複数の小径孔より
なる第２の絞り通路を形成し、これら第１の絞り通路と
第２の絞り通路とから前記絞り通路を形成した構成とし
ている。また、制御スプールは、一端に前記第１の絞り
通路を閉止制御する制御軸部を形成し、軸心部に一端が
前記制御軸部のまわりに開口して前記第２の絞り通路に
連通し、他端が第１弁室に連通する流体通路を形成した
構成としている。このように絞り部材及び制御スプール
が複雑な構造を有していることから、制御軸部により第
１の絞り通路を確実に閉止制御できるように前記絞り部
材及び制御スプールを精度良く製作することはなかなか
容易でない。この点から、絞り部材及び制御スプールを
安価に製作できないこととなり、流量制御弁の製作費の
上昇を免れない。

【０００８】また、ポンプの圧力流体を供給通路から動
力舵取装置に向けて流す内部流路を制限通路と第１弁室
と流体通路と絞り通路とから構成し、これら制限通路と
第１弁室と流体通路と絞り通路により前記内部流路の断
面積を順次急激に変化させていることから、圧力流体が
内部流路を流れる過程で流路断面の変化による圧力損失
が多段に生じることとなり、この結果、ポンプに掛かる
圧力負荷が大きくなってポンプの消費トルクが増加す
る。

【０００９】この発明は上記課題を解決するためになし
たもので、その目的は、安価に製作できる簡単な構成で
内部流路の圧力損失を低減させると共に、圧力不感応特
性を得ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、ドレンポートが壁面に開口するスプー
ル収容孔を形成し、前記スプール収容孔にスプール弁を
摺動自在に収容して高圧室と背圧室を区画形成し、ポン
プの吐出側を固定オリフィスを介して前記高圧室に連通
させ、該高圧室を可変オリフィスを介して吐出ポートに
連通させ、該吐出ポートを前記背圧室に連通させた流量
制御弁において、前記スプール収容孔の壁面と前記スプ
ール弁との間に制御スリーブを摺動自在に嵌合して、該
制御スリーブの一端側は前記高圧室に臨ますと共に、他
端側には前記背圧室から仕切られた環状のパイロット室
が区画形成され、該パイロット室に前記ポンプの吐出側
を連通させ、前記制御スリーブの側壁を貫通して流出孔
と吐出孔とを形成し、前記高圧室と前記ドレンポートと
を前記流出孔によって連通させ、その開口面積を前記ス
プール弁の移動に応じて調整するように構成する一方、
前記高圧室と前記吐出ポートとを前記吐出孔によって連
通させ、その開口面積を前記制御スリーブの摺動に応じ
て変化させることによって前記可変オリフィスを構成し
たものである。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、組立ては、スプール収容孔
に制御スリーブを摺動自在に収容し、該制御スリーブに
スプール弁を摺動自在に収容して行う。そして、スプー
ル収容孔に制御スリーブを収容することで、該制御スリ
ーブの摺動により開口面積が調整される可変オリフィス
が構成され、該可変オリフィスと固定オリフィスとの間
に高圧室だけが形成される。このため、ポンプから吐出
され固定オリフィスを介して高圧室に流入した作動液は
直ちに可変オリフィスを介して吐出ポートに流出してパ
ワーステアリング装置に供給されることとなる。更に、
作動液の圧力が上昇したときには、固定オリフィス前後
の差圧により作動する制御スリーブがドレンポートの開
口面積を大きくする方向に移動するため、圧力不感応の
特性が得られる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１３】図１はこの発明の一実施例になる流量制御
弁を示す縦断面図である。

【００１４】ケーシング１にはスプール収容孔２が形成
され、該スプール収容孔２にはスプール弁３が摺動自在
に収容されて高圧室４と背圧室５が区画されている。６
は戻しスプリングである。

【００１５】また、前記ケーシング１には吐出ポート７
とドレンポート８が設けられている。前記吐出ポート７
は連通路９を介して前記背圧室５に連通していて、該吐
出ポート７には図示しないパワーステアリング装置（ア
クチュエータ）が接続されている。また、前記ドレンポ
ート８は前記スプール収容孔２の壁面に開口して前記ス
プール弁３により開口面積が調整されるもので、該ドレ
ンポート８にはポンプ１０（ポンプ高圧室のみを図示）
の吸入側が連通している。

【００１６】更に、前記スプール収容孔２の前記高圧室
４に臨む一端には固定オリフィス１１が設けられてい
て、該固定オリフィス１１を介して前記高圧室４にはポ
ンプ１０の吐出側（ポンプ高圧室）が連通している。

【００１７】前記スプール収容孔２は小径孔部２ａの一
端に大径孔部２ｂを同心に連設し、これら小径孔部２ａ
と大径孔部２ｂとの間に段部２ｃを形成した構成となっ
ていて、前記小径孔部２ａにはスプール弁３の一端部が
摺動自在に嵌合されて前記背圧室５が区画されている。

【００１８】また、前記大径孔部２ｂの壁面と前記スプ
ール弁３との間には制御スリーブ１２が摺動自在に嵌合
されていて、該制御スリーブ１２の一端側は前記高圧室
４に臨ましている。また、前記制御スリーブ１２の他端
の外周には前記段部２ｃに対向する凹部１２ａが形成さ
れていて、該凹部１２ａを介して前記制御スリーブ１２
の他端側には、スプール弁３により前記背圧室５から仕
切られた環状のパイロット室１３が区画形成されてい
る。このパイロット室１３には連通路１４を介して前記
ポンプ１０の吐出側が連通している。尚、１５は戻しス
プリングである。

【００１９】前記制御スリーブ１２には、その側壁を貫
通して流出孔１７と吐出孔１８とが形成されている。前
記高圧室４と前記ドレンポート８とは前記流出孔１７に
よって連通されていて、該流出孔１７の開口面積が、前
記スプール弁３の移動に応じて調整されるように構成さ
れている。

【００２０】また、前記高圧室４と前記吐出ポート７と
は前記吐出孔１８によって連通されていて、該吐出孔１
８の開口面積を前記制御スリーブ１２の摺動に応じて変
化させることによって可変オリフィス１９が構成されて
いる。

【００２１】より具体的には、前記制御スリーブ１２の
外周には環状溝１６が形成されていて、該環状溝１６の
底面に前記流出孔１７が開口している。前記環状溝１６
は、前記スプール収容孔２の段部２ｃに前記制御スリー
ブ１２の他端が当接した状態で前記ドレンポート８より
背圧室５側に多少ずれて形成されている。これは、制御
スリーブ１２がその前後の差圧により戻しスプリング１
５を圧縮させながら移動を開始したときにドレンポート
８に環状溝１６を合致させるためである。また、前記流
出孔１７の環状溝１６側開口部には絞り部１７ａが形成
されている。これは、ドレンポート８の開口面積の変化
の影響をできるだけ避けて流出孔１７の開口面積を実質
上変えないためである。尚、ドレンポート８の開口面積
の変化を余り生じないようにした場合には絞り部１７ａ
は形成しなくても良い。

【００２２】上記構成において、流量制御弁の組立て
は、スプール収容孔２に制御スリーブ１２を摺動自在に
収容し、該制御スリーブ１２にスプール弁３を摺動自在
に収容して行う。そして、スプール収容孔２に制御スリ
ーブ１２を収容することで可変オリフィス１９が構成さ
れ、該可変オリフィス１９と固定オリフィス１１との間
に高圧室４だけが形成される。このため、ポンプ１０か
ら吐出されて固定オリフィス１１を介して高圧室４に流
入した作動液は直ちに可変オリフィス１９を介して吐出
ポート７に流出することとなる。

【００２３】ポンプ１０から吐出された作動液が固定オ
リフィス１１と高圧室４と可変オリフィス１９とを介し
て吐出ポート７からパワーステアリング装置に供給され
るとき、パワーステアリング装置側に絞りが作用した状
態において吐出ポート７に圧が立ち、可変オリフィス１
９の前後に差圧が生じると共に、前記吐出ポート７の圧
力が連通路９を介して背圧室８に導入される。このた
め、スプール弁３の前後に可変オリフィス１９の前後の
差圧が働き、この差圧にスプール弁３が応動する。ま
た、固定オリフィス１１の前後に差圧が生じると共に、
ポンプ１０の吐出圧力が連通路１４を介してパイロット
室１３に導入されることから、制御スリーブ１２の前後
に固定オリフィス１１の前後の差圧が働き、この差圧に
制御スリーブ１２が応動する。

【００２４】ポンプ１０の低回転時、ポンプ吐出流量が
少なくて、固定オリフィス１１の前後の差圧が小さく、
このため制御スリーブ１２が移動しないことから、可変
オリフィス１９の開口面積は最大となっている。また、
可変オリフィス１９の前後の差圧が小さくて、スプール
弁３は制御スリーブ１２の流出孔１７を開口させるほど
移動しない。この結果、高圧室４に流入した作動液の全
量がパワーステアリング装置に供給されることとなり、
その供給流量はポンプ回転数に応じて増加する。従っ
て、パワーステアリング装置のアシスト力が大きくな
り、操舵力が軽くなる。

【００２５】また、ポンプ１０の中速又は高速回転時、
ポンプ吐出流量が多くて、固定オリフィス１１の前後の
差圧が大きくて、この差圧に応じて制御スリーブ１２が
移動することから、可変オリフィス１９の開口面積が減
少調整される。また、可変オリフィス１９の開口面積が
減少調整されることで、可変オリフィス１９の前後の差
圧が大きくなり、この差圧に応じてスプール弁３が移動
することから、制御スリーブ１２の流出孔１７と該流出
孔１７側のスプール弁３の端面との間に間隙が発生し、
該間隙及び前記流出孔１７を介してドレンポート８に高
圧室４から作動液が排出される。

【００２６】ここで、前記制御スリーブ１２がドレンポ
ート８の開口面積を大きくする方向に移動することか
ら、流出孔１７を作動液が高速で通過しても、制御スリ
ーブ１２には大きな流体力が働くことはなく、このため
流体力による制御スリーブ１２の移動はほとんどないこ
とから、制御スリーブ１２は固定オリフィス１１の前後
の差圧にのみ応動することとなる。このため、制御スリ
ーブ１２により可変オリフィス１９の開口面積の減少調
整が確実に行われる。この結果、パワーステアリング装
置に対する作動液の供給流量の制御に圧力不感応特性が
得られる。

【００２７】つまり、パワーステアリング装置に対する
作動液の供給流量は所定のポンプ回転数で一定になった
後、ポンプ回転数に応じて漸次減少するように適正に制
御される（ドローダウン特性）。従って、パワーステア
リング装置のアシスト力が一定となって一定の操舵力が
得られた後、パワーステアリング装置のアシスト力が小
さくなって操舵力が重くなる。

【００２８】

【発明の効果】以上の通り、この発明は、ドレンポート
が壁面に開口するスプール収容孔を形成し、前記スプー
ル収容孔にスプール弁を摺動自在に収容して高圧室と背
圧室を区画形成し、ポンプの吐出側を固定オリフィスを
介して前記高圧室に連通させ、該高圧室を可変オリフィ
スを介して吐出ポートに連通させ、該吐出ポートを前記
背圧室に連通させた流量制御弁において、前記スプール
収容孔の壁面と前記スプール弁との間に制御スリーブを
摺動自在に嵌合して、該制御スリーブの一端側は前記高
圧室に臨ますと共に、他端側には前記背圧室から仕切ら
れた環状のパイロット室が区画形成され、該パイロット
室に前記ポンプの吐出側を連通させ、前記制御スリーブ
の側壁を貫通して流出孔と吐出孔とを形成し、前記高圧
室と前記ドレンポートとを前記流出孔によって連通さ
せ、その開口面積を前記スプール弁の移動に応じて調整
するように構成する一方、前記高圧室と前記吐出ポート
とを前記吐出孔によって連通させ、その開口面積を前記
制御スリーブの摺動に応じて変化させることによって前
記可変オリフィスを構成したため、スプール収容孔に制
御スリーブを摺動自在に収容し、該制御スリーブにスプ
ール弁を摺動自在に収容することで組立てが簡単に行え
る。また、スプール収容孔に制御スリーブを収容して、
該制御スリーブの摺動により開口面積が調整される可変
オリフィスを構成することから、該可変オリフィスの構
造を従来に比べて簡単にできる。従って、流量制御弁を
従来よりも低コストで容易に製作することができる。ま
た、スプール弁と直列に制御スプールを設けた従来の流
量制御弁に比べてバルブ長さを短縮することができ、コ
ンパクト化も図れる。

【００２９】また、スプール収容孔に制御スリーブを収
容して簡単な構造の可変オリフィスを構成すると共に、
該可変オリフィスに高圧室を直接連通させたことから、
ポンプの作動液をアクチュエータに向けて流す内部流路
の構成部分を従来に比べて簡単にして、該内部流路を作
動液が流れる過程における流路断面の変化の数を減ら
し、圧力損失を少くすることができる。従って、ポンプ
に掛かる圧力負荷を小さくすることができることから、
従来に比べてポンプの消費トルクの低減が図れる。

【００３０】更に、作動液の圧力が上昇したときには、
固定オリフィス前後の差圧により作動する制御スリーブ
がドレンポートの開口面積を大きくする方向に摺動する
ことで、前記制御スリーブに前後の圧力バランスを崩す
ような流体力を働かせないようにでき、この結果、固定
オリフィスの前後に生じた差圧のみに制御スリーブを応
動させることができる。従って、従来と同様にアクチュ
エータに対する作動液の供給流量を確実に制御して圧力
不感応特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例になる流量制御弁を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

２ スプール収容孔 ３ スプール弁 ４ 高圧室 ５ 背圧室 ７ 吐出ポート ８ ドレンポート １０ ポンプ １１ 固定オリフィス １２ 制御スリーブ １３ パイロット室 １６ 環状溝 １７ 流出孔 １８ 吐出孔 １９ 可変オリフィス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドレンポートが壁面に開口するスプール
   収容孔を形成し、前記スプール収容孔にスプール弁を摺
   動自在に収容して高圧室と背圧室を区画形成し、ポンプ
   の吐出側を固定オリフィスを介して前記高圧室に連通さ
   せ、該高圧室を可変オリフィスを介して吐出ポートに連
   通させ、該吐出ポートを前記背圧室に連通させた流量制
   御弁において、前記スプール収容孔の壁面と前記スプー
   ル弁との間に制御スリーブを摺動自在に嵌合して、該制
   御スリーブの一端側は前記高圧室に臨ますと共に、他端
   側には前記背圧室から仕切られた環状のパイロット室が
   区画形成され、該パイロット室に前記ポンプの吐出側を
   連通させ、前記制御スリーブの側壁を貫通して流出孔と
   吐出孔とを形成し、前記高圧室と前記ドレンポートとを
   前記流出孔によって連通させ、その開口面積を前記スプ
   ール弁の移動に応じて調整するように構成する一方、前
   記高圧室と前記吐出ポートとを前記吐出孔によって連通
   させ、その開口面積を前記制御スリーブの摺動に応じて
   変化させることによって前記可変オリフィスを構成した
   ことを特徴とする流量制御弁。