JPS589283Y2 - 流量制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、流量の垂下特性（ドローピング、Ｄｒｏｏｐ
ｉｎｇ）、すなわちポンプ吐出流量の増加に伴って油圧
機器への供給流量が減少する特性を持った流量制御弁に
関し、油圧機器側の圧力変動が供給流量に殆んど影響を
与えることがな（、シかも流量の減少領域において滑ら
かな流量減少特性が得られる流量制御弁を提案するもの
である。

上記特性を備えた流量制御弁は、一般に車両の動力舵取
装置用に使用され、高速走行時の車両安定性、適当な操
舵感覚の付与に役立っているが、従来装置は、一般的に
ポンプ吐出通路から環流路に至る環流量の制御と、動力
舵取装置に至る供給流路の絞り量の制御とを、単一のス
プールバルブで行なうようにしているため、動力舵取装
置の操作による圧力変動によって供給流路の絞り量が変
化し、操舵時、すなわち圧力上昇時にその上昇の程度に
応じて供給流量が増加してしまうという現象があった。

また上記のタイプとは別に、動力舵取装置に至る供給流
路中に絞り量を変化させるメータリンブロンドを配設し
た弁装置も提案されているが、メータリンブロンドによ
る絞り量の制御は、メータリンブロンドの加工、メータ
リンブロンドと絞り口との同芯加工等において高精度を
維持することが難しく、あるいは前述のタイプと同様に
圧力変動に伴う流量変化が生ずる等の問題点があった。

このため本考案者等は、既に、ポンプ吐出通路または環
流路にオリフィスを設けると共に、動力舵取装置等の油
圧機器に至る供給流路に可変オリフィスパルプを設け、
この可変オリフィスパルプを流体の圧力変動の影響を受
けることが少ない上記オリフィス前後の差圧によって制
御し、この差圧の犬なるとき程、すなわち流量の大なる
とき程その開口面積が小となるようにすることによって
、流量の垂下特性が得られるようにした流量制御弁を提
案している（実願昭５２−９６０１４号）。

ところがオリフィス前後の差圧はそこを流れる流量の二
乗に比例するため、ポンプ吐出量が増す程一定の吐出量
変化に対するオリフィス前後の差圧の変動率が増し、こ
の結果上記制御弁では、流量を減少させる領域における
流量減少率がポンプ回転数の変化に対して鋭敏過ぎると
いう問題が生じ、したがってこれを動力舵取装置に使用
すると、車両の高速域での操舵力変化が急激で滑らかで
ないという欠点となって表われて来た。

またオリフィス前後の差圧が必要以上に大となるという
□ことは、ポンプに余計な負荷をかけることになり、し
たがつて消費馬力も犬となるので、省エネルギ対策の面
からも改善が望まれた。

本考案は、このような事情に鑑み、上記流量制御弁を改
良したもので、ポンプ吐出通路にオリフィスとともにこ
のオリフィスの迂回路を設け、オリフィス前後の差圧が
一定値を超えたとき開弁するチェックバルブをこの迂回
路に配設して、オリフィス前後の差圧の上昇を抑え、も
って滑らかな流量減少特性、低消費馬力の制御弁を得た
ことを特徴としている。

以下図示実施例について本考案を説明すると、第１図に
おいて、１はポンプ吐出通路、２，３はそれぞれこの通
路１から分岐した環流路と供給流路で、環流路２は図示
しないオイルタンクに直接連通し、供給流路３は動力舵
取装置（以下、Ｐ、Ｓという。

）を経てオイルタンクに連通している。４はポンプ吐出
通路１と環流路２との間の連通面積を変化させるスプー
ル弁、５は供給流路３に設けた可変オリフィスバルブで
あって、スプール弁４は通路６によって可変オリフィス
バルブ５前後の差圧を受けるように構成されており、供
給流路３を流れる流量が一定値に達して上記差圧が戻し
ばね４ａの力に打ち勝つと、スプール弁４が図において
右行し、その２ンド４ｂが吐出通路１と環流路２との遅
閉を解いて両通路を連通させ始める。

可変オリフィスバルブ５は、供給流路３に交差させて形
成した弁孔Ｔ内に、ランド５ａを有するスプール５ｂを
摺動可能べ嵌合させ、供給流路３に対するランド５ａの
位置によって流路の絞り量、つまり開口面積を決定する
ようにしたものであって、戻しばね５ｃはこの開口面積
が犬となる方向にスプール５ｂを付勢している。

５ｄ、５ｅはスプール５ｂの両端に突出させた第一、第
二の流量決定用ピンであり、スプール５ｂの両方向の摺
動端を規制して開口面積の最大と最小を決定する。

しかして、ポンプ吐出通路１にはオリフィス９とこのオ
リフィス９の迂回路１０とが形成されており、上記可変
オリフィスバルブ５のスプール５ｂを嵌合させた弁孔７
の室８は、このオリフィス９の上流と通路１１を介して
連通Ｌ１この室８と供給通路３の圧力差、すなわちオリ
フィス９前後の差圧が、上記戻しばね５ｃの力に抗して
スプール５ｂに及ぼされる。

一方上記迂回路１０には、チェックバルブ１２が配設さ
れており、このチェックバルブ１２はオリフィス９前後
の差圧が一定値に達した後開弁し、吐出流体の一部をオ
リフィス９を通さずにスプール弁４側へ流す。

上記構成に係る本流量制御弁によれば、供給流路３に流
れる流量（制御流量）を例えば第２図のような垂下特性
とすることができ、特に流量を滑らかに減少させること
ができる。

まず第２図ａ領域、すなわち車両エンジンによって駆動
されるポンプの低速回転域（低流量域）においては、ス
プール弁４は戻しばね４ａの力によりストッパ１３に当
接してそのランド４ｂが吐出通路１と環流路２とを遮断
しており、他方可変オリフィスバルブ５は戻しばね５ｃ
が第−流量決定用ピン５ｄを弁孔７端壁に当接させて最
大の開口面積（絞り面積）を保持している。

したがってポンプ吐出流量のすべてが供給流路３に流れ
、ポンプ吐出流量と制御流量とが比例する。

次にこの制御流量が一定値に託すると、可変オリフィス
バルブ５前後の差圧力によってスプール弁４が第１図に
おいて右行し始め、ランド４ｂが吐出通路１と環流路２
とを連通させ、余剰流量を環流路２に流す。

したがって、第２図す領域のように制御流量がほぼ一定
値となる。

なお、このときは可変オリフィスバルブ５のスプール５
ｂは移動しない。

さらにポンプ吐出流量が増加すると、今度はオリフィス
９前後の差圧力が可変オリフィスバルブ５のスプール５
ｂを押圧する戻しばね５ｃの力に打ち勝ってスプール５
ｂを第１図において右行させ、ランド５ａが供給流路３
をさらに絞り始める。

このため供給流路３を流れる制御流量は減少すると共に
、可変オリフィスバルブ５前後の差圧が大きくなってス
プール弁４の開度が犬となり、環流量が大となる。

そしてオリフィス９前後の差圧はポンプ吐出流量が犬と
なる程大となるので、ポンプ吐出流量の増加に伴いスプ
ール５ｂがさらに流路を絞って制御流量を減少させるが
、オリフィス９前後の差圧がチェックバルブ１２の戻し
ばね１２ａに打ち勝つ迄に達すると、迂回路１０が開い
てポンプ吐出流量の一部をオリフィス９を通さずに迂回
させるため、ポンプ吐出流量と、これの二乗に比例して
上昇していたオリフィス９前後の差圧との関係が崩れ、
上記差圧の上昇が抑えられて制御流量の減少特性が滑ら
かとなる。

第３図はポンプ吐出流量とオリフィス９前後の差圧の関
係の例を示すもので、チェックバルブ１２が開いた時点
Ａより後、差圧の上昇は鎖線で示す二次曲線より低い割
合となり、したがって差圧に応じて閉じる可変オリフィ
スバルブ５の開度は、チェックバルブ１２がない場合に
比して犬となるため、第２図Ｃ領域のように滑らかに流
量を減少させることができる。

なお上記Ｃ領域の鎖線はチェックバルブ１２がない場合
の流量特性例を示している。

そして上記動作によってスプール５ｂが移動し、第二流
量決定用ピン５ｅが弁孔７の端壁と当接すると、以後可
変オリフィスバルブ５の開口面積は最小の一定値に保持
され、したがって制御流量はほぼ一定となる（第２図Ｃ
領域）。

なお第２図に破線で示したグラフは実際のポンプ吐出流
量であり、これと制御流量との差に相当する流量は、上
記各領域においてスプール弁４から環流路２へ環流され
る。

上記の本流量制御弁では、舵取操作によってＰ、Ｓが作
動し供給流路３内の圧力が上昇したとしても、吐出通路
１のオリフィス９部分の流量に変化が生じない限り、可
変オリフィスバルブ５のスプール５ｂが位置を変えるこ
とはない。

したがって供給流路３内の圧力変動によって制御流量が
変化することは理論上、なく、Ｐ、Ｓの安定した出力を
得ることができる。

なお、第２図に示した流量特性は模式化した代表的な流
量特性を示すに過ぎないもので、種々変更が可能である
。

例えば同図における第一流量Ｑｌは、可変オリフィスバ
ルブ５の第−流量決定用ピン５ｄの長さを変えて初期絞
り量を変えることにより変更でき、同様に第二流量Ｑ２
は第二流量決定用ピン５ｅの長さを変えて最終的な最小
絞り量を変えることにより変更できる。

また、可変オリフィスバルブ５の最大開口面積または戻
しばね５Ｃのばね定数を変えれば、第４図ｐ ＋ ｑ
＋ ｒのように垂下特性の傾斜を変更でき、戻しばね５
Ｃのばね定数は一定としてそのセソトカを変えれば第５
図ｓ、ｔ、ｕのように変曲点の位置を変更できることは
明白である。

そしてさらにチェックバルブ１２の最大開口面積と戻し
ばね１２ａとを変えれば、第６図ｖ、ｗ、ｚに示すよう
に特に流量垂下部の低流量側の垂下特性の傾斜を変更す
ることができ、結局上記の要素を組み合わせれば、はと
んど全ての車種の動力舵取装置に応じた流量特性を得る
ことができる。

なおチェックバルブ１２は可変オリフィスバルブ５が最
小開口面積となった後に開くようにして、単に高速回転
域での消費エネルギの低減の目的のみに利用しても良い
。

第７図ないし第１０図は、本考案の他の実施例を示すも
のであって、第１図の装置と共通の構成要素には同一の
符号を付している。

第７図に示す装置は、ポンプ吐出通路１に摺動可能に嵌
めた筒体２１に固定オリフィス９と迂回孔（路）１０を
穿設し、この迂回孔１０を常時は戻しばね１２ａの力に
よって吐出通路１壁で閉塞することによりチェックバル
ブ１２を構成している。

また第８図の実施例は、吐出通路１に摺動可能に嵌めた
外筒体２２によって可変オリフィスバルブ５を形威し、
この外筒体２２内に第７図と同様の内筒体２１を嵌めて
固定オリフィス９とチェックバルブ１２を設けたもので
ある。

第９図は第８図と同様に筒体２３によって可変オリフィ
スバルブ５を構成するとともに、筒体２３に固定オリフ
ィス９と迂回孔（路）１０をそれぞれ穿設し、迂回孔１
０にボールからなるチェックバルブ１２を設けている。

さらに第１０図は、吐出通路１に摺動可能に嵌めた筒体
２４に固定オリフィス９を穿設するとともに、これに可
変オリフィスバルブの機能を与え、さらにこの筒体２４
外周面によって迂回路１０を開閉するチェックバルブ１
２をも兼ねさせたことを特徴としている。

なお第９図１．第１０図の実施例では可変オリフィスバ
ルブ５とチェックバルブ１２の戻しばね５ｃと１２ａが
一つのばねで共用されている。

これらの各図に示す制御弁が、第１図の制御弁について
説明したのと同様の動作で流量の垂下特性を発揮するこ
とは明らかである。

以上の通り本考案に係る流量制御弁は、可変オリフィス
バルブとこれを制御するオリフィスによって任意の流量
垂下特性が得られ、しかもオリフィスの迂回路に設けた
チェックバルブによす、特に流量の減少特性を滑らかに
することができるとともに、ポンプ負担を軽減させてエ
ネルギ節減に寄与しうる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係る流量制御弁の実施例を示す要部
断面図、第２図は、第１図の流量制御弁によって得られ
る代表的な流量特性を模式的に示すグラフ、第３図は、
ポンプ吐出流量とオリフィス前後の差圧の関係の一例を
示すグラフ、第４図。 第５図、第６図は、それぞれ本考案によって得られる流
量特性の他の例を模式的に示すグラフ、第７図、第８図
、第９図、第１０図は、それぞれ本考案の他の実施例を
示す要部の断面図である。 １：ポンプ吐出通路、２：環流路、３：供給流路、４ニ
スプール弁、５：可変オリフィスバルブ、９ニオリフイ
ス、１０：迂回路、１２：チェックバルブ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ポンプ吐出通路を油圧機器に連通ずる供給流路とオイル
   タンクに直接連通する環流路とに分岐させ、この環流路
   にポンプ吐出流量の増加に伴って開弁し、吐出流体の一
   部を環流させる制御弁を設けた流量制御弁において、上
   記ポンプ吐出通路にオリフィスとこのオリフィスの迂回
   路を設け、上記供給流路に、上記オリフィス前後の差圧
   を受けてこの差圧の犬なるとき程開口面積を小とする可
   変オリフィスパルプを配設し、かつ上記迂回路に上記オ
   リフィス前後の差圧が一定値を超えたとき開弁するチェ
   ックパルプを設けたことを特徴とする流量制御弁。