JPS59137673A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は，自動車におけるパワーステアリングの油圧装
置等に使用する流量制御弁に関する従来、自動車のパワ
ーステアリングに使用している油圧源として、可変容積
型の油圧ポンプを使用している方式がある。

これら可変容積型の油圧ポンプが使用されている理由は
、下記のような理由によっている。

すなわち、これらポンプが自動車におけるエンジンに連
動して駆動されていることから、該油圧ポンプにおける
回転速度も、エンジンの回転速度とともに変化する。

！ しかし、この場合において、油圧ポンプから吐出される
作動油は、自動車の走行速度が高い場合において、その
吐出量を減少させてゆかなければならない。

それは、自動車の走行速度が遅い場合において、パワー
ステアリングにおける制御の感度は、通常の高いもので
なければならないが、その高速走行時においては、該油
圧ポンプからの作動油の吐出量を減少させて、パワース
テアリングにおける制御感度を減少させていなければな
らない。

そこで、そのような可変容積型ポンプを採用して、その
吐出量を可変にしようとしているものである。

ここで、高速走行時において、パワーステアリングにお
ける制御感度が減少していよなければならないというこ
とは、自動車の高速時におけるハンドルの操作において
、それが敏感に応答してはならないということである。

このようなことより、従来におけるパワーステアリング
においては、油圧ポンプにおける吐出管路から、パワー
ステアリングにおけるアクチュエータへ流れる吐出流量
が、自動車の高速走行時において、その量を減少するよ
うにしている。

すなわち、そのアクチュエータ側への流量Ｑ１の特性は
、第２図に示すように、自動車の走行速度が低速となっ
ている領域においては、流量Ｑ１も自動車におけるその
エンジン回転とともに、比例的に増大してゆくが、更に
自動車が高速走行になって、エンジンの回転速度ｎを増
太し、その値が一定の値ｎｏに達すると、吐出管路から
の流量Ｑ１が、特性ａに示すように、低下してゆくよう
にさせている。

しかし、このような特性は、自動車の高速走行時におい
て都合のよいものであるが、自動車が急登坂路にはいっ
た場合においては、都合の慈いものとなる。

それは以下のような理由によっている。

自動車の低速走行時において、パワーステアリングは高
感度で応答することが望ましいものであり、且つ、この
ような自動車の登坂走行においては、一般に自動車は、
その走行速度を低速にしており、また更に、このような
急登坂路の走行においては，変速機における変速位置が
ローΦギアー側に設定され、そのため、エンジンが高速
で回転することになる。

その結果、このような急登坂路の走行は、自動車におけ
る走行速度が低速の状態にあってもエンジンの回転速度
が高速回転となって、パワーステアリングにおける応答
性は、上記高速走行における状態と同じになり、その制
御応答性を低下させ覧そのハンドル操作を重くさせてし
まうからである． このように、自動車の急登坂走行において、ハンドル操
作が重くなるということは、このような場合において、
パワーステアリングの有する本来の能力を失わせてしま
っていることになる。

そこで、このようなパワーステアリングにおける油圧装
置においては、上記のような問題点を解決するために、
なんらかの対策を必要とする。

本発明の目的は、上記のような、自動車の登坂走行時に
おいても有効に、その運転操作能力を発揮させラるパワ
ーステアリングの油圧装置等に使用可能な流量制御弁を
提供することにある。

以下、実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は、本発明における一実施例としての流量制御弁
２を、パワーステアリングの油圧装置に組込んだ状態に
おいて、その状態のシステム図を示したものである。

ボンプ１は、カムリングｌａの操作によって作動油の吐
出量を可変とする、通常の可変容積型の油圧ポンプと同
じポンプである。

すなわち、ボンプｌは、接続孔１ｃに与えられた油圧に
よって左方に作動するピストンｌｂが、カムリングｌａ
を左方に押圧移行させると、ロータｌｊの１回転ごとに
おける押しのけ容積を減少させ、逆に、接続孔１ｄにお
ける油圧が高まって、ピストン１ｋを右方に押圧すると
、ピストンｌｋがカムリングｌａを左方に移行して押し
のけ容積を増大させる構成となっているものである。

駆動軸ｉｆは、自動車におけるエンジンの駆動軸に連動
し、ポンプｌにおける吸入孔は管路１ｅを介してリザー
バ４に連通し、ポンプｌにおける吐出孔は、吐出管路ｉ
ｆを介して、流量制御弁２の入口孔２ａに連通している
。

流量制御弁２における入口孔２ａと接続孔１Ｃとは、管
路１ｇを介して連通し、流量制御弁２における出口孔２
ｂは、アクチュエータ３における切替弁３ａに連通し、
且つ、出口孔２ｂは、管路１ｈを介して、接続孔１ｄに
連通している。

また、ここで、アクチュエータ３は、図示していない自
動車におけるステアリング系を操作するためのアクチュ
エータである。

流量制御弁２は、ポデー２Ａに穿設したシリンダ２ｋに
おいて、その軸方向への摺動運動を可能に、ピストン２
ｄを嵌合させ、ピストン２ｄの軸方向両側には、それぞ
れ押しのけ室２ｍおよび２ｎを配設し、入口孔２ａは押
しのけ室２ｍに連通し、出口孔２ｂは、押しのけ室２ｎ
に連通している。

ピストン２ｄには、スプリング２１による右方への附勢
力が与えられており、ピストン２ｄに穿設したオリフィ
ス状の穿孔２ｆは、押しのけ室２ｍと押しのけ室２ｎと
を連通している。

流量制御弁２におけるポデー２Ａには、軸方向への摺動
運動を可能にプランジャ２ｇが嵌合し、プランジャ２ｇ
における左方端は、大気に露呈しており、その右方端は
、押しのけ室２ｍに露呈している。

ブランジャ２ｇにおける右方端である先端２ｈは、図示
するように、先細りの形状をなし、その先端２ｈは、そ
の軸方向ににおいて、穿孔２ｆに向って突出し、ブラン
ジャ２ｇには、スプリング２ｊによる右方への附勢力が
与えられている。

なを、接続孔２Ｃは、スプリング２ｊを包設している室
を大気圧となっているリザーバ４に連通させるための通
路である。

また、５は、出口孔２ｂからの管路についてのリリーフ
弁である。

以上の構成において、以下、その作用を説明する。・ 自動車が走行する場合において、ボンプ１における駆動
軸１１は、該自動車のエンジンによって駆動される。

その結果、ポンプ１は、エンジンの回転が上昇するに比
例してその回転を上昇させ、ポンブｌから吐出する作動
油の量も、通常は、増大するようになっている。

しかし、該回転によって吐出された作動油は、管路ｉｆ
から流量制御弁２を介して、アクチュエータ３に圧送さ
れ、この場合において、流量制御弁２においては、プラ
ンジャ２ｇと穿孔２ｆとによって構成している可変絞り
流路が介設しているため、その回転速度が増大して管路
ｉｆから吐出する作動油の量が増大すると、該絞り流路
における流れ抵抗が大となって、押しのけ室２ｍ、管路
１ｆおよびＩｇにおける作動油圧を増大させる。

その結果、入口孔２ａにおける作動油圧と出口孔２ｂに
おける作動油圧との差が大になって、ピストンｔｂがカ
ムリングｌａを左方に押圧して、ボンプ１における押し
のけ容積を減少させる。

ここで、上記の作用を更に詳しく説明すると、下記のよ
うになる。

穿孔２ｆにおいて生ずる圧力損失は、そこを流れる流量
の自乗に比例することは、通常のオリフィスにおける現
象と同じである。

そのため、穿孔２ｆを流れる作動油の流量が少ない状態
、すなわち、エンジンの回転速度ｎが低い状態において
は、その差圧ｃｉｐは小さく、エンジンの回転が高くな
ると、差圧ｄｐは、急徴に大きな値になり、その特性は
、第３図における特性ｂのようになる。

ここで、第３図に示した特性ｂは、プランジャ２ｇとピ
ストン２ｄとの軸方向における相対的な位置が、一定と
なっている場合における特性を示しているものである。

しかし、上述のように、差圧ｄｐが大になってくると、
ピストン２ｄは、スプリング２１の附勢力に抗して、左
方へ押圧移行される。そのため、ポンプ１における回転
速度が増大すればするほど、先端２ｈに穿孔２ｆが近づ
いてゆき、その絞り量が閉じられ、ボンブｌから７クチ
ュエータ３の側に流れる作動油の圧送量が減少してゆく
ことになる． なを、この場合において、押しのび室２ｍおよび２ｎ全
体の作動油圧が増大するときは、その作動油圧によって
、プランジャ２ｇも左方に押圧移行されることになるが
、自動車の高速走行においては、ハンドルの僅かな操作
によっても，自動車の方向は、軽く変化してゆくため、
アクチュエータ３における負荷は、大きくならない。

その結果、このような状態において、押しのけ室２ｍお
よび２ｎにおける作動圧力そのものは、それほど大きく
ならず、差圧ｄｐのみが大きくなり、そのことより、自
動車の高速走行時においては、プランジャ２ｇが左方へ
抑圧移行することに対して、ピストン２ｄが左方へ抑圧
移行する量のほうがより大となって、穿孔２ｆにおける
絞りが、より絞られるようになるものである。

このようなことより、ボンプｌから流量制御弁２を介し
て、アクチュエータ３に圧送される作動油の流量Ｑ１は
、第２図に示すように、自動車の低速走行、すなわち、
エンジンが低速回転の領域（０〜ｎｏ）においては、流
量Ｑ１が、エンジンの回転速度とともに増大し、これに
対して、自動車の走行速度が高速走行の領域に入ってく
ると、穿孔２ｆにおける差圧が急速に影響し始め、流量
制御弁２を通過しようとする作動油の量を急激に制限し
、且つ、その制限によって生じた差圧ｃｔｐは、ピスト
ンｉｂに作用してカムリング１ａを左方へ押圧し、ポン
プ１からの吐出流量を減少させてゆくことになる。

その結果、該高速走行における流量Ｑｌの特性は、第２
図における特性ａのようになって、その高速走行におけ
るほど、アクチュエータ３に圧送される作動油の量が減
少してゆき、パワーステアリングにおける制御感度を減
少させてゆくようになっている。

このように、ここまでの作用は、第２図における特性上
から比較した場合において、従来におけるパワーステア
リングの作動と上記実施例における作動とは、同じとな
っている。

しかし、このような高速時における作動と同様な作動は
、前述したように、自動車が急な登坂路を走行するよう
な場合においても生ずることになるが、このような場合
においては、パワーステアリングの制御応答性が低下す
るものであってはならない。

それは、そのような急登坂路の走行において、自動車の
走行は、一般に低速走行になっているため、その場合に
おける、パワーステアリングの応答性は、本来の高い応
答性を有，していなければならないからである。

そのため、本発明における第１図における実施例におい
ては、下記のような作用によって、その目的を達成させ
ている。

自動車が急登坂路に入ると、その駆動輪に大きな駆動ト
ルクを要求されるため、運転者は、変速機をロー●ギア
ー比に設定することになるその結果，エンジンの回転速
度が高速回転の領域に入り、そのエンジンの回転ととも
に、ボンプｌの回転も増大し、上述における高速走行時
と同様にアクチュエータ３に流れる流量Ｑ１は、第２図
における特性ａのように、その′流量を低下させ、アク
チュエータ３の応答性を低下させようとする。

しかし、このような低速走行の場合においては、運転者
がハンドルを切っても、その車速が遅いため、自動車の
方向は緩やかに変化してゆくこととなり、そのため運転
者は、更に続けてハンドルを切り続けることになる。

その結果、該ハンドルの切り続けによって、アクチュエ
ータにおける負荷が大となる。

このことは、ハンドルが切られることによって、押しの
け室２ｎおよび２ｍにおける全体の作動圧力そのもの（
差圧ｄｐではない）が上昇してゆくこととなって、その
結果、プランジャ２ｇは、押しのけ室２ｎおよび２ｍ全
体の作動圧力そのものによって、左方へ押圧される。

そのことによって、穿孔２ｆに対して、プランジャ２ｇ
の先端２ｈが左方へ離れてゆき、その結果、穿孔２ｆと
先端２ｈＶよって構成している可変絞り流路が開いて、
その特性が、第３図に示す特性ｂから特性ｂ１に麦化し
てゆくこととなる。

その結果、押しのけ室２ｍの側からアクチュエータ３の
側に圧送される作動油の量Ｑｌは、第２図に示す特性ａ
ｌのように増大するようになり、アクチュエータ３にお
ける制御感度を高めるものとなる。

ここで、プランジャ２ｇが左方へ移行される量は、押し
のけ室２ｎおよび２ｍにおける作動圧力、プランジャ２
ｇの形状およびスプリング２ｊの特性から決定される。

このように、エンジンが同じ高速に回転するときであっ
ても、自動車の高速走行にあっては、アクチュエータ３
における負荷が軽いため、プランジャ２ｇは上述のよう
に、大きく、左方に移行することがなく、これに対して
、自動車の走行速度が低速にして、且つ、登坂走行の状
態にあるときは、アクチュエータ３の負荷が重いため、
プランジャ２ｇの左方への移行量が大になるという差が
生ずる。

その結果、第２図における特性も、特性ａと特性ａ１と
の差が生ずるようになっているものである。

この作用を、パワーステアリング自身の作動として、第
４図を使用して説明すると、下記のようになる。

すなわち、自動車が登坂路にさしかかったとき、パワー
ステアリングを操作すると、上述のように、押しのけ室
２ｎにおける作動油圧ｐ１そのものが、時間ｔｏにおい
て上昇し始め、そのことによって、アクチュエータ３に
おける制御の応答性が高くなり、ハンドルが容易に操作
できるようになるものである。

なお、上記実施例においては、本発明における流量制御
弁を、パワーステアリングの油圧装置に利用した場合を
説明したが、要するに、木発明における流量制御弁は、 ｌ）入口孔２ａにおける流量が増大すると、流量制御弁
を通過する流量を絞ってゆき、２）且つ、その絞り量は
、出口孔２ｂにおける負荷の作動圧力が高くなるにつれ
て、その絞りを開いてゆく性質を有している、 ものである。

その結果、本発明における流量制御弁は、上記ｌ）およ
び２）の性質を同時に要求する流体圧の回路系に、その
まま素子として棲用することができるものである。

以上の説明から明らかなように、本発明における流量制
御弁は、上記におけるｌ）および２）の特性をもたせた
構成としていることから、以下のような効果を有してい
るものである。

すなわち、本発明における流量制御弁を、例えば、パワ
ーステアリングの油圧装置に使用した場合においては、 （１）上記ｌ）の特性から、従来と同様に、自動車の高
速走行時においては、パワーステアリングにおける制御
感度を低下させて使用することを可能とさせ、 且つ、自動車の急登坂路の走行において、変速機がロー
●ギアーに設定され、その走行速度が低速となっても，
上記２）の特性から、エンジンの回転速度が高速となっ
ても、該パワーステアリングは、自動車の低速時に要求
される、制御感度の高いものとすることが可能となって
いるものであるその結果、本発明における流量制御弁を
パワーステアルングの油圧装置に使用した場合は、該パ
ワーステアリングが、自動車の高速走行時においても、
また急登坂路の走行においても、適切にその能力を発揮
することが可能となるものである。

（２）また、本発明における流量制御弁は、上記ｌ）お
よび２）の特性を必要とする流体圧回路において、広く
使用することができることより、その流体圧回路の設計
における柔軟性を更に広げることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における一実施例としての流量制御弁
を、パワーステアリングの油圧装置に組込み、その組込
んだ状態をシステム図によって示したものであり、第２
図は、第１図におけるアクチュエータ３へ流れる作動油
の流量Ｑｌの特性を示したものであり、第３図は、第１
図における穿孔２ｆの可変絞り部分における圧力損失ｃ
ｉｐの特性を示し、第４図は、第１図における押しのけ
室２ｎにおける作動油圧ｐｉの特性を示したものである
． 実施例に使用した符合は下記のとうりであるｌ：ポンプ １ａ：カムリング、ｌｂおよび１ｋ＝ ピストン、ｌｃおよび１ｄ：接続孔、ｌｅ、１ｆ、１ｇ
および１ｈ：管路、ｌｉ：駆動軸、ｌｊ二ロータ。 ２二流量制御弁 ２Ａ：ポデー ２ａ：入口孔、２ｂ：出口孔、２ｃ ：接続孔、２ｄ：ピストン、２ｅ：端面、２ｆ：穿孔、
２ｇ：プランジャ、−２ｈ：先端、２１および２ｊ：ス
プリング、２ｋ＝シリンダ、２ｍおよび２ｎ：押しのけ
室。 ３：アクチュエータ ３ａ：切替弁。 ４：リザーバ。 −４６５−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ．ボデー（２Ａ）へ穿設したシリンダ（２ｋ）には、
   該シリンダにおける軸方向への摺動運動を可能に、ピス
   トン２ｄが嵌合し、前記ピストンの前記軸方向における
   一方の側には、一方の押しのけ室（２ｍ）を設け、前記
   ピストンの前記軸方向における他方の側には、他方の押
   しのけ室（２ｎ）を設け、前記ピストンには、前記一方
   の側に向けて、スプリング（２１）による附勢力が与え
   られ、 前記一方の押しのけ室には、圧力流体が供給される入口
   孔（２ａ）が連通し、 前記他方の押しのけ室やこは、負荷に連通ずる出口孔（
   ２ｂ）が連通し、 前記ピストンには、前記軸方向に向けて開口している穿
   孔（２ｆ）を穿設することによって、前記入口孔と前記
   出口孔を連通し、前記他方の押しのけ室には、前記軸方
   向に向けて、その先端が先細りとなっているプランジャ
   （２ｇ）を露呈させ、 前記プランジャにおける前記先端は、前記軸方向におい
   て、前記穿孔に向って、突出し前記プランジャ（２ｇ）
   は、前記軸方向への摺動運動を可能に、前記ポデー（２
   Ａ）へ嵌合し、 前記プランジャにおける他方の端面は、大気中に露呈し
   、 前記プランジャには、他のスプリング（２ｊ）による前
   記一方の方向への附勢力が与えられている、 以上の構成からなる流量制御弁。