JPH08282513A

JPH08282513A - パワーステアリング装置

Info

Publication number: JPH08282513A
Application number: JP7115052A
Authority: JP
Inventors: Masumi Hayashi; 真澄林; Ryoichi Nagasaka; 良一長坂
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1995-04-17
Filing date: 1995-04-17
Publication date: 1996-10-29
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JP3571109B2

Abstract

(57)【要約】【目的】操舵時と、非操舵時とで、フローコントロー
ルバルブＦＶのスプリング９のイニシャル荷重を変え
て、非操舵時のエネルギー損失を最少に保つようにす
る。【構成】非操舵時には、移動体３５を図１の位置に保
ち、スプリング９を伸びきった状態に保つ。そして、操
舵時には、可変絞り３の上流側の圧力を第１パイロット
室８ｂに導くとともに、その圧力で切換スプール３６を
スプリング４６に抗して移動させる。これによって、第
２パイロット室３８が第１パイロット室８ｂと同圧にな
るが、移動体３５の受圧面積差で、スプリング９を縮め
る方向に移動し、そのイニシャル荷重を大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、フローコントロール
バルブを備えたパワーステアリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７〜図１０に、従来例を示す。図７に
示すようにポンプ１の吐出口１ａは、流路２を介してパ
ワーシリンダ回路ＰＳに接続するとともに、この流路２
の途中に可変絞り３を設けている。さらに、この流路２
には、フローコントロールバルブＦＶを設けている。こ
のフローコントロールバルブＦＶは、ボディｂのスプー
ル孔６にスプール７を摺動自在に組み込むとともに、ス
プール孔６内を圧力室８ａとパイロット室８ｂとに区画
している。そして、上記圧力室８ａは、ポンプポート４
とドレンポート５とに連通させている。上記ポンプポー
ト４は可変絞り３の上流側に常時連通させている。一方
ドレンポート５は、スプール７が図示のノーマル位置に
あるとき、完全にふさがれるとともに、スプール７が、
図面右方向に移動したとき、その移動量に応じた開度を
維持するものである。上記パイロット室８ｂは、その中
にスプリング９を設けるとともに、パイロット通路２９
を介して前記可変絞り３の下流側に常時連通させてい
る。

【０００３】上記の回路図を具体的に示したのが図８〜
図１０であり、ここでは、ポンプ１としてベーンポンプ
ＶＰを用いている。ポンプボディ１０及びカバー１１か
らなるハウジングＨに、軸穴１２を形成するとともに、
軸穴１２内に設けた軸受１３によってシャフト１４を回
転自在に支持している。シャフト１４は、ポンプボディ
１０内に設けたロータ１５の回転軸となっている一方、
このロータ１５には複数のベーン１６を放射状に組み込
んでいる。さらに、上記ロータ１５の周囲には、楕円形
の内壁を有するカムリング１７を設けている。そして、
シャフト１４が駆動すると、ロータ１５も回転するが、
このときベーン１６がカムリング１７の内壁に沿って出
たり入ったりする。つまり、各ベーン１６の先端がカム
リング１７に密接したまま回転するとともに、これら各
ベーン１６間のそれぞれが、独立した室を構成する。そ
して、各室が収縮行程に入ったときに吐出口から流体を
吐出する一方、各室が拡大行程に入ったとき、流体を吸
入することになる。なお、ロータ１５及びカムリング１
７の側面にはサイドプレート１８を設けている。このサ
イドプレート１８の背面側には高圧室１９を形成すると
ともに、この高圧室１９にはポンプ吐出圧が導かれる。
そして、この高圧室１９内の流体圧により、サイドプレ
ート１８をロータ１５側に押しつけ、ローディングバラ
ンスを保つ。

【０００４】ハウジングＨには、フローコントロールバ
ルブＦＶを一体に設けている。つまり、フローコントロ
ールバルブＦＶのボディｂを、ベーンポンプＶＰのハウ
ジングＨと共用させている。図１０はフローコントロー
ルバルブＦＶの断面図で、このフローコントロールバル
ブＦＶには、可変絞り３も一体に組み込んでいる。ハウ
ジングＨに、ベーンポンプＶＰの吐出口に連通するポン
プポート４と、タンクＴに連通するドレンポート５を形
成するとともに、これらポート４、５に連通するスプー
ル孔６を形成する。スプール孔６内にはスプール７を摺
動自在に組み込むとともに、スプール孔６を圧力室８ａ
とパイロット室８ｂとに区画している。そして、前記し
たように圧力室８ａは可変絞り３の上流側に連通し、パ
イロット室８ｂは可変絞り３の下流側に連通している。
また、このパイロット室８にはスプリング９を設け、そ
の弾性力をスプール７の一端に作用させている。そし
て、スプール７がスプリング９の弾性力及びパイロット
室８ｂの圧力に抗して移動すると、その移動に応じてド
レンポート５の開度が制御されることになる。また、ス
プール孔６の他端側にコネクタ２０を挿入固定してい
る。このコネクタにはアクチュエータポート２０ａを形
成する一方、コネクタ２０の先端には、貫通孔２１を有
する部材２２を設けている。

【０００５】一方、スプール７の先端にはロッド部材２
３を固定するとともに、このロッド部材２３を上記貫通
孔２１に貫通させる。そして、これらロッド部材２３、
その大径部２３ａ及び貫通孔２１のそれぞれが相まって
可変絞り３を構成する。なお、この可変絞り３は、図１
０に示すノーマル状態、つまりスプリング９によってス
プール７が、ロッド部材２３を介してストッパ２２ａに
当接しているときに、その開度が最大となる。また、ス
プール７がスプリング９に抗して移動し、ロッド部材２
３の大径部２３ａが貫通孔２１に近づくにつれ、その開
度が小さくなる。可変絞り３の下流側であるアクチュエ
ータポート２０ａ側の流体を、圧力感知孔２４→環状溝
２５→通路口２６→通路２７→小孔２８からなるパイロ
ット通路２９を通ってパイロット室８ｂに導くととも
に、その圧力をスプール７の一端に作用させている。な
お、スプール７のパイロット室８ｂ側には、スプリング
３１、ボールサポート３２、ボールポペット３３、及び
シート部材３４からなるリリーフバルブを設けている。

【０００６】次に、このパワーステアリング装置の作用
を説明する。ベーンポンプＶＰのシャフト１４は図示し
ていないエンジンに連結されており、エンジンを始動す
るとシャフト１４に連結するロータ１５が回転する。し
たがって、エンジン回転数が上昇すればするほど、ベー
ンポンプＶＰの吐出量が多くなる。そして、この吐出流
体は、フローコントロールバルブＦＶの圧力室８ａに導
かれるとともに、アクチュエータポート２０ａからパワ
ーステアリング回路ＰＳに供給される。このとき、可変
絞り３前後には圧力差が発生する。そして、その上流側
の圧力が圧力室８ａ側のスプール７の端面に作用し、下
流側の圧力がパイロット通路２９を介して、パイロット
室８ｂ側のスプール７の端面に作用する。しかし、可変
絞り３前後の差圧がある大きさになるまで、つまり、あ
るポンプ吐出量に達するまでは、スプリング９が保持す
るイニシャル荷重でスプール７が移動せず、ポンプポー
ト４とドレンポート５を遮断した状態を保つ。したがっ
て、ポンプ吐出量のすべてがパワーステアリング回路Ｐ
Ｓに供給される(図６の特性線Ｋの区間ａ)。

【０００７】そして、エンジン回転数が高くなって、つ
まり、ポンプ吐出量が多くなって、可変絞り３前後の差
圧がある大きさ以上になると、スプール７はスプリング
９に抗して移動する。そして、スプール７に作用する圧
力差とスプリング９の弾性力とがつりあう位置でスプー
ル７は止まるとともに、この位置に応じた開度でポンプ
ポート４とドレンポート５を連通することになる。ま
た、エンジン回転数Ｎが高くなればなるほど、パワース
テアリング回路ＰＳへの供給量Ｑは少なくなる特性を有
するが、それは次の理由からである。すなわち、ポンプ
吐出量が多くなると、可変絞り３前後の差圧が大きくな
るので、スプールは図１０の左方向に移動する。スプー
ル７がこのように移動すれば、ロッド部材２３の大径部
２３ａが貫通孔２１に突入するので、その可変絞り３の
開度がいっそう小さくなる。しかも、大径部２３ａの一
部が貫通孔２１内に入ったときと、その全部が貫通孔２
１内に入ったときとでは、そのチョーク効果が異なる。
したがって、大径部２３ａが貫通孔２１内に入れば入る
ほど、その前後の差圧が大きくなる。

【０００８】このようにして図６の特性線Ｋの区間ｂで
示すように、エンジン回転数Ｎが所定の値よりも高くな
ると、パワーステアリング回路ＰＳに供給される流量が
減少し、そのアシスト力を小さくする。しかも、エンジ
ン回転数Ｎは、車速に比例するので、結局、車速に応じ
たアシスト力を付与することができる。なお、最大供給
量Ｑ₁は、必要とされる最大のアシスト力を基準に設定
しておけばよい。また、パワーステアリング回路ＰＳへ
供給される最高圧は、リリーフバルブによって決められ
ている。つまり、パワーステアリング回路ＰＳの負荷圧
が異常に上昇すると、パイロット室８ｂの圧力も大きく
なるとともに、この圧力がボールポペット３３に作用す
る。そして、この圧力がスプリング３２によって決めら
れているリリーフ設定圧より大きくなると、ボールポペ
ット３３を押し開いてパイロット室８ｂとドレンポート
５を連通する。

【０００９】上記のようにパイロット室８ｂとドレンポ
ート５が連通すると、圧力感知孔２４に流れが生じ、そ
こに圧力損失が発生する。そのためにパイロット室８ｂ
内の圧力が急激に低下するとともに、スプール７は図１
０の左に移動してポンプポート４とドレンポート５の開
度を大きくし、供給圧を低くする。そして、パワーステ
アリング回路ＰＳの回路圧がリリーフ設定圧より小さく
なると、再びボールポペット３３がシート面３４ａに着
座するので、パワーステアリング回路ＰＳの最高圧を一
定に保つことができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のパワーステ
アリング装置では、操舵アシスト力を付与するのに必要
な流量を、常にパワーステアリング回路ＰＳに供給して
いる。しかしながら、車両走行時にパワーステアリング
装置を使用する頻度は、運転時間の約２０％程度であ
る。そして、ハンドルの中立時あるいは微小操舵時など
は、全運転時間の８０％を占めるといわれているが、こ
れらの運転状況では、パワーステアリング装置のアシス
ト力を必要としない。このように、運転時間の大部分を
占めるアシスト力不要時にも、従来の装置では、アシス
ト力を付与するための必要流量をパワーステアリング回
路ＰＳに供給してしまう。そのために無駄な圧力損失
が、可変絞り３や、ポンプ１とパワーシリンダ回路ＰＳ
を接続する流路２、あるいはパワーステアリング回路Ｐ
Ｓで発生してしまうことになる。そして、これらの圧力
損失の分だけ大きなポンプ駆動トルクを必要とし、無駄
なエネルギーを消費してしまうとともに、圧力損失が生
じる際に油温が上昇してしまう恐れもあった。この発明
の目的は、アシスト力が不要な時には、パワーステアリ
ング回路側へ供給する流量を抑えることで圧力損失を少
なくし、無駄なエネルギーを消費することがないパワー
ステアリング装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、エンジンの
回転数に応じて吐出量が変化するポンプと、ポンプをパ
ワーステアリング回路に接続する流路と、この流路途中
に設けた絞りと、パワーステアリング回路への供給流量
を制御するフローコントロールバルブとを備え、このフ
ローコントロールバルブは、ボディと、ポンプ吐出口に
接続したポンプポートと、タンクに連通するドレンポー
トと、上記ボディに摺動自在に組み込んだスプールと、
このスプールの一端に形成し、かつ、ポンプポートと連
通する圧力室と、上記スプールを挟んで圧力室の反対側
に設けた第１パイロット室と、この第１パイロット室に
設けるとともに、スプールに作用させたスプリングとか
らなり、絞りの上流側の圧力を圧力室に導き、下流側の
圧力を第１パイロット室に導き、絞り前後の差圧が所定
圧以上になったとき、圧力室の圧力が、スプリングのバ
ネ力及び第１パイロット室の圧力作用に打ち勝って、ス
プールを移動させるとともに、そのスプールの位置に応
じた開度でポンプポートとドレンポートとを連通させる
構成にしたパワーステアリング装置を前提にするもので
ある。

【００１２】上記の装置を前提にしつつ、この発明は、
第１パイロット室内でスプールと移動体とを対向させせ
るとともに、それら両者間にスプリングを介在させ、し
かも、この移動体にピストン部を形成し、このピストン
部でドレン室と第２パイロット室とを区画し、上記ドレ
ン室は上記第１パイロット室との連通を遮断する構成に
する一方、この移動体内に切換スプールを組み込むとと
もに、この切換スプールは、そのノーマル位置で第２パ
イロット室をドレン室に連通させる一方、第１パイロッ
ト室の圧力が設定圧以上になったとき、切換スプールが
移動して、第２パイロット室とドレン室との連通を遮断
するとともに、第１パイロット室と第２パイロット室と
を連通させる構成にし、かつ、第１パイロット室に臨ま
せた移動体の受圧面に対して、第２パイロット室に臨ま
せた移動体の受圧面を大きく設定したことを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】この発明は、上記のように構成したので、ステ
アリング操作をしていないときには、その負荷圧が上昇
しないので、第１パイロット室内の圧力も設定圧以下を
維持する。第１パイロット室が設定圧以下を保てば、切
換スプールもノーマル位置を維持して、第２パイロット
室をドレン室に連通させる。したがって、移動体は第１
パイロット室に設けたスプリングの作用で終端位置を維
持し、スプリングは最大に伸びた状態を維持する。つま
り、そのイニシャル荷重を最小に保つ。この状態では、
可変絞りの前後にわずかな差圧が発生しても、スプール
はスプリングに抗して移動し、圧力室をドレンポートに
連通させる。したがって、このときの供給圧は、イニシ
ャル荷重が最小の状態にあるスプリングのバネ力によっ
て決まることになる。また、ステアリング操作をすれ
ば、当然のこととして、その負荷圧が上昇するととも
に、第１パイロット室内の圧力も上昇する。第１パイロ
ット室内の圧力が設定圧以上になると、切換スプールが
移動して、第１パイロット室と第２パイロット室とを連
通させ、第１パイロット室と第２パイロット室とを同圧
にする。このように両パイロット室が同圧になれば、移
動体の受圧面の面積差によって、移動体がスプリングに
抗して移動し、そのスプリングのイニシャル荷重を大き
くする。スプリングのイニシャル荷重が大きくなれば、
当然のこととして供給圧も上昇することになる。

【００１４】

【実施例】図１〜図５に示した実施例は、スプール７と
対向して移動体３５を設けるとともに、この移動体３５
内に切換スプール３６を設けた点に特徴があり、その他
は従来と同様である。そこで、以下には、従来と相違す
る点を中心に説明するとともに、従来と同様の構成要素
に関しては、同一符号を用い、その詳細な説明を省略す
る。図１は回路図であり、図２及び図３は非操舵時の状
態を示し、図４及び図５は操舵時の状態を示すものであ
る。この実施例におけるフローコントロールバルブＦＶ
は、通路２９を介して可変絞り３の下流側に接続した第
１パイロット室８ｂ内において、スプール７と移動体３
５とを対向させている。そして、この両者の対向部間に
スプリング９を介在させている。

【００１５】上記のようにした移動体３５には、その中
央部分にピストン部３７を形成し、このピストン部３７
で、第２パイロット室３８とドレン室３９とを区画して
いる。そして、ドレン室３９には、停止段部３９ａを形
成し、ピストン部３７がこの停止段部３９ａに接した状
態でそれ以上移動できないようにしている。第２パイロ
ット室３８は、移動体３５を挟んで第１パイロット室８
ｂと反対側に設けている。また、ドレン室３９は、図示
のようにタンクＴに連通させるとともに、第１パイロッ
ト室８ｂとの連通は遮断されている。そして、第１パイ
ロット室８ｂ側に面した移動体の一方の受圧面３５ａに
対して、第２パイロット室に面した他方の受圧面３５ｂ
（ピストン部３７の受圧面も含む）の受圧面積を大きく
している。上記移動体３５には、その軸線上にスプール
孔４０を形成しているが、第１パイロット室８ｂ側であ
るスプール孔４０の一端が開放され、第２パイロット室
３８側である他端がふさがれている。このようにしたス
プール孔４０に切換スプール３６を摺動自在に組み込ん
でいる。したがって、この切換スプール３６の一端に
は、第１パイロット室８ｂの圧力が作用するものであ
る。さらに、この移動体３５には、環状溝４１を形成
し、この環状溝４１と第２パイロット室３８とを、通孔
４２を介して連通させている。上記切換スプール３６
は、２つのランド部４３、４４を形成するとともに、こ
れらランド部４３、４４間を環状凹部４５としている。
そして、この切換スプール３６の外方のランド部４４側
には、スプリング４６のバネ力を作用させている。

【００１６】なお、上記環状凹部４５は、その移動位置
に関係なく、通路４７を介して常にドレン室３９に連通
する。また、切換スプール３６には連通孔４８を形成
し、スプリング４６を設けた室を環状凹部４５を介して
ドレン室に連通させている。上記のようにした切換スプ
ール３６は、図示のノーマル位置において、そのランド
部４３で、第１パイロット室８ｂと環状溝４１との連通
を遮断する一方、第２パイロット室３８を、環状凹部４
５及び通路４７を介してドレン室４３に連通させる。こ
の状態から第１パイロット室８ｂの圧力が、スプリング
４６で定めた設定圧以上になると、切換スプール３６が
スプリング４６に抗して移動し、第１パイロット室８ｂ
と環状溝４１とを連通させる。また、この環状溝４１は
通孔４２を介して第２パイロット室３８にも連通してい
るので、結局、第１パイロット室８ｂと第２パイロット
室３８とが連通することになる。したがって、第１パイ
ロット室８ｂ及び第２パイロット室３８のそれぞれに、
可変絞り３の下流側の圧力が導かれることになる。両パ
イロット室８ｂ、３８に圧力が導かれると、移動体３５
の受圧面３５ａと３５ｂとの受圧面積の違いにより、移
動体３５がスプリング９に抗して移動することになる。

【００１７】次に、この実施例の作用を説明する。ポン
プ１を駆動すると、その圧力流体が、圧力室８ａに導か
れるとともに、可変絞り３を介してパワーステアリング
回路ＰＳにも導かれる。そして、非操舵時であれば、パ
ワーステアリング回路ＰＳの負荷圧、言い換えれば、可
変絞り３の下流側の圧力が、スプリング４６で定めた圧
力以上に上昇しない。そのために、移動体３５が図示の
ノーマル位置を保ち、第１パイロット室８ｂ内のスプリ
ング９のイニシャル荷重を小さく設定する。したがっ
て、圧力室８ａの圧力作用が、第１パイロット室８ｂ内
のスプリング９のバネ力に打ち勝って、スプール７がス
プリング９に抗して移動する。このようにスプール７が
移動すれば、ドレンポート５が開くので、その分、ポン
プ１の負担も小さくなる。そして、非操舵時の最大供給
流量を、従来と比較して示したのが図６で、この実施例
の非操舵時の最大供給流量Ｑ₂が、従来の最大供給流量
Ｑ₁よりも小さくなっているのがわかる。また、操舵時
には、その負荷圧が上昇するが、その上昇した圧力が第
１パイロット室８ｂにも導かれる。このときの圧力が、
スプリング４６で定めた設定圧以上になれば、切換スプ
ール３６がスプリング４６に抗して移動し、第１パイロ
ット室８ｂと第２パイロット室３８とを連通させる。

【００１８】したがって、移動体３５は、その受圧面３
５ａと３５ｂとの受圧面積差によって、スプリング９を
縮める方向に移動するが、このときのスプール７の最大
移動量は、それが停止段部３９ａに接触するまでであ
る。このように移動体３５が移動すれば、スプリング９
のイニシャル荷重が大きく設定されることになる。イニ
シャル荷重が大きくなれば、その分、スプール７が、圧
力室８ａ内の圧力作用で移動するストローク量も相対的
に小さくなり、ドレンポート５から流出する流量が少な
くなる。言い換えれば、操舵時には、従来の特性線Ｋと
同様の流量特性となる。なお、第１パイロット室８ｂの
圧力に対して、圧力室８ａの圧力が常に高いので、移動
体３５が移動してスプリング９を収縮しても、スプール
７が押し戻されたりしない。上記のことから明らかなよ
うに、この実施例によれば、非操舵時には、ポンプ１の
最大供給流量Ｑ₂を、操舵時の最大供給流量Ｑ₁よりも少
なくしているので、非操舵時のエネルギー損失を少なく
できる。しかし、操舵時には、最大供給流量Ｑ₁を確保
して、パワーステアリング回路ＰＳ側がパワー不足にな
らないようにしている。

【００１９】

【発明の効果】この発明のパワーステアリング装置で
は、操舵アシスト力が不要のとき、パワーステアリング
回路側へ供給する流量を抑えることができる。したがっ
て、絞りやパワーシリンダ回路で発生する圧力損失を抑
えることができ、その分ポンプを駆動させるためのトル
クも小さくすることができる。そして、操舵アシスト力
が必要な時には、必要な流量をパワーステアリング回路
側に供給することができる。このように、操舵アシスト
力が不要のときには、圧力損失を抑えることができるの
で、無駄なエネルギーを消費することがなく、また油温
の上昇を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すパワーステアリング装
置の回路図である。

【図２】非操舵時のフローコントロールバルブの断面図
である。

【図３】非操舵時の移動体を示す部分拡大断面図であ
る。

【図４】操舵時のフローコントロールバルブの断面図で
ある。

【図５】操舵時の移動体を示す部分拡大断面図である。

【図６】非操舵時における供給流量特性を示したグラフ
である。

【図７】従来例のパワーステアリング装置の回路図であ
る。

【図８】ベーンポンプの断面図である。

【図９】図８のIX−IX線断面図である。

【図10】フローコントロールバルブの断面図である。

【符号の説明】

１ポンプ２流路３可変絞り４ポンプポート５ドレンポート７スプール８ａ圧力室８ｂパイロット室９スプリング３５移動体３６切換スプール３７ピストン部３８第２パイロット室３９ドレン室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの回転数に応じて吐出量が変化
するポンプと、このポンプをパワーステアリング回路に
接続する流路と、この流路途中に設けた絞りと、パワー
ステアリング回路への供給流量を制御するフローコント
ロールバルブとを備え、このフローコントロールバルブ
は、ボディと、上記絞りの上流側に接続した圧力室と、
この圧力室をタンクに連通するドレンポートと、上記ボ
ディに摺動自在に組み込んだスプールと、このスプール
を挟んで圧力室の反対側に設けた第１パイロット室と、
この第１パイロット室に設けてスプールにバネ力を作用
させたスプリングとからなり、上記絞りの上流側の圧力
を圧力室に導き、下流側の圧力を第１パイロット室に導
き、絞り前後の差圧が所定圧以上になったとき、圧力室
の圧力が、スプリングのバネ力及び第１パイロット室の
圧力作用に打ち勝って、スプールを移動させるととも
に、そのスプールの位置に応じた開度でドレンポートと
を開く構成にしたパワーステアリング装置において、上
記第１パイロット室内でスプールと移動体とを対向させ
せるとともに、それら両者間にスプリングを介在させ、
しかも、この移動体にピストン部を形成し、このピスト
ン部でドレン室と第２パイロット室とを区画し、上記ド
レン室は上記第１パイロット室との連通を遮断する構成
にする一方、この移動体内に切換スプールを組み込むと
ともに、この切換スプールは、そのノーマル位置で第２
パイロット室をドレン室に連通させる一方、第１パイロ
ット室の圧力が設定圧以上になったとき、切換スプール
が移動して、第２パイロット室とドレン室との連通を遮
断するとともに、第１パイロット室と第２パイロット室
とを連通させる構成にし、かつ、第１パイロット室に臨
ませた移動体の受圧面に対して、第２パイロット室に臨
ませた移動体の受圧面の面積を大きく設定したパワース
テアリング装置。