JPS59164464A - リニアソレノイドバルブ - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はソレノイドに印加される制御電流に応じて高圧
側流路から低圧側流路に流れる圧力流体をリニアに制御
するりニアソレノイドバルブに係り、特に車速に応じて
操舵力を制御し得る車速感応形動力舵取装置に採用する
のに適したりニアソレノイドバルブに関するものである
。

〈従来技術〉 この種のりニアソレノイドバルブとして、例えば第１図
に示したように、バルブ本体１０の内孔１１内に筒状の
スプール２０を軸方向に摺動可能に嵌挿し、このスプー
ル２０の内端部に半１蚤方向に切欠して設けたスリット
２１によりす内方向変位に応して開口面積が変化するバ
イパス通路を第１流路Ｐ＋と第２流路Ｐ２間に形成した
ものがある。

かかるリニアソレノイドバルブにおいて、前記スプール
２０の各面に作用する流体圧はバランスし、νｌ　十Ｆ
２＋Ｆ３−Ｆ４の関係が成立つ。

しかしながら、上記スプール２０を変位させて第１流路
ＰＩの高圧流体を前記バ・イパス通路を通リット２１内
に流入するためその流速が遅くなると同時に切欠端面２
１ａに作用する流体圧Ｆ、が破線で示す大きさから実線
で示す大きさに変化し、その結果、スプール２０に作用
する流体圧の関係がＦ　＋　十Ｆ２＋Ｆ３＜Ｆ４となっ
てそのバランスがくずれ、スプール２０に図示下方向の
推力ＦｌＯ（フローフォース）が作用するようになる。

また、前記スプール２０を変位させて第２流路Ｐ２の高
圧流体をバイパス通路を通して第１流路Ｐ＋に流入させ
たとき、第１図（右半分参照）の破線で示すように高圧
流体は広いスリット２１より挾い開口部に向かって流出
するためその流速が早くなると同時に切込端面２１ａに
作用する流体圧Ｆ　、　ｒが破線で示す大きさから実線
で示す大きさに変化し、その結果、スプール２０に作用
する流体圧の関係が、Ｆ　Ｉ’　十Ｆ　２　’　十Ｆ　
３　’　＜　Ｆ　４′となってそのバランスがくずれ、
スプール２０に図示下方向の推力Ｆ　＋　ｏ　”　（フ
ローフォース）が作用するようになる。

ここでスプール１０に作用する流体圧Ｆ＋、Ｆｌ′の変
化について考察すると、高圧流体がスリット２１内に流
入する場合、流体圧Ｆ１は余り減少しないが、スリット
２１より流出する場合の流体圧ＦＩ′は大きく減少する
傾向がある。従って、フローフォースの大きさはＦ　＋
　ｏ＜Ｆ　Ｉｏ　’となり、スプールの動きをアンバラ
ンスにする。

このような流体の流れ方向によるフローフォースの大き
さの差異により、上記の構成を採用したりニアソレノイ
ドバルブを従来公知の車速感応形動力舵取装置に通用し
た場合には第６図の２点鎖線にて示したようにハンドル
の左切り時と右切り時の発生圧力（操舵力）に不均衡が
生じることとなる。

〈発明の目的〉 本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、スプールに作用す
る流体圧の不均衡を解消し、流体の流れ方向によるバル
ブの特性の変化を防止することである。

〈発明の構成〉 本発明は、かかる目的を達成するためになされたもので
、その特徴とする構成は、スプールの中心穴を段付形状
に形成するとともにその段付部に環状作用面を形成し、
この環状作用面に作用する流体圧と、前記スリットの切
込端面に作用する流体圧とをバランスさせるようにした
ものである。

〈実施例〉 以下本発明のりニアソレノイドバルブの最適な実施例を
第２図ないし第５図を参照して詳細に説明する。

第２図において、３０は動力舵取装置を示し、この動力
舵取装置３０はサーボバルブを収納したバルブハウジン
グ３１と、ピストンを嵌装したパワーシリンダ３２とを
一体的に固着してなり、ハンドル操作によってサーボバ
ルブが作動すると、舵取用ポンプ４０より供給口３３を
介して供給された圧力油がパワーシリンダ３２の一方室
に分配され、パワーシリンダ３２の他方室の排出油が排
出口３４よりタンク４１に流出する。パワーシリンダ３
２には車速に応じてパワーシリンダ３２内の左右の両油
室を連通ずる本発明のりニアソレノイドバルブＳ■が取
り付けられている。

リニアソレノイドバルブＳ■にはコンピュータＣＰを介
してスピードメータＳＭが結線されている。スピードメ
ータＳＭにはトランスミッションの出力軸によって回転
されるマグネットにより車速に比例したオン・オフ信号
を発生するリードスイッチが組み込まれている。コンピ
ュータＣＰは前記リードスイッチのオン・オフ信号をそ
の周波数に応した、すなわち車速に比例した制御電流に
演算し、その制御電流をリニアソレノイドバルブＳＶに
供給する。

第３図はりニアソレノイドバルブＳＶの内部構造を詳細
に示したもので、磁性体からなるバルブ本体１０はパワ
ーシリンダ３２の周壁に半径方向に設けた貫通孔３２ａ
の大径部に液密的に嵌合した突出部１０ａを有しこの突
出部１０ａにパワーシリンダ３２の左室に通ずる第１流
路Ｐ＋＆と開口するボート１２とこのボート１２に連通
する内孔１１が設けられている。また、突出部１０ａの
内端にはステンレス鋼等の非磁性体からなるユニオン２
４が螺着され、このユニオン２４の内端が貫通孔３２ａ
の小径部に液密的に嵌合している。なお、ユニオン２４
には一端がパワーシリンダ３２の右室に開口し他端が上
記内孔１１に開口するボート１３が設けられている。

バルブ本体１０の外端突出部にロー付等によって固着し
たスリーブ２６の内部には磁性体からなるヨーク２７が
嵌合固着され、このヨーク２７の内端とバルブ本体１０
の外端との間に非磁性体からなるスペーサリング５０が
介在されている。ヨーク２７の内端部には筒状スプール
２０の外端を所定のストロークを付与して収容する筒状
部２７ａが形成されている。

スリーブ２６の外周には非磁性体からなるボビン２８に
巻かれたソレノイド２９が設けられ、このソレノイド２
９を包囲して内端がバルブ本体１０に接合する磁性体か
らなるカバー１５がヨーク２７の上端にボルト１６によ
って固着されている。

筒状のスプール２０は磁性体からなるもので、バルブ本
体１０の内孔１１に摺動可能に嵌装され、ヨーク２７の
内孔２７ｂに収納したステンレス鋼からなるスプリング
２５の付勢により通常ユニオン２４に接合する下降端に
保持されている。しかして、このスプール２０の内端部
には第４図および第５図に示すように半径方向に切欠し
たバイパス用スリソ）２１．２１が軸線方向に所定の長
さにて設けられ、これらのスリット２１はスプール２０
の下降端位置においてはボート１２との連通を遮断し、
スプール２０の上方向変位によりボート１２とボート１
３間にバイパス通路を形成する。

またスプール２０の中心部にはその内端部から外端部に
向けて中心穴２３が形成されている。この中心穴２３は
前記スリット２１の切込端面２１ａよりスプール内端部
（１ｔ１７において径が小径から大径に変化する段付形
成に形成され、そしてこの段付部に環状作用面２２が形
成されている。

なお、上記構成において、スプール２０の外端部はヨー
ク２７の筒状部２７ａの内周壁に対して半径方向に僅か
な間隙Ｇを有して対向し、この間隙Ｇを保ちなからスプ
ール２０の上方向変位によりヨーク２７とのオーバラン
プ量が増大するようになっている。

上記のように構成したりニアソレノイドパルプＳ■は、
コンピュータＣＰより車速に応じた制御電流がソレノイ
ド２９に印加されると、ソレノイド２９からカバー１５
、バルブ本体１０、スプール２０、間隙Ｇ、ヨーク２７
、カバー１５およびソレノイド２９を通る磁束が形成さ
れ、これによってスプール２０にはソレノイド２９に印
加された電流に比例した吸引力が作用する。しかしなが
ら、車速か所定速度より低い場合には、スプリング２５
による付勢力によってスプール２０は変位せず、パワー
シリンダ３２の左右両室に通ずる両ボート１２と１３の
連通は遮断された状態にある。

車速か所定速度以上になると、ソレノイド２９による吸
引力がスプリング２５の付勢力に打ち勝ってスプール２
０が変位され始める。これにより、スリット２１がボー
ト１２に開口され、両ボート１２と１３間にバイパス通
路が形成される。また、スリット２１の開口面積はソレ
ノイド２９に印加される電流に応じてリニアに変化する
ので、パワーシリンダ３２の左右両室の間でバイパスさ
れるバイパス流量が車速の増大に応じて増大し、その結
果車速に応じて操舵力がリニアに変化して高速安定性が
もたらされる。

ところで、この実施例において前記スプール２０の各面
にそれぞれ作用する流体圧Ｆｌ−ＦＳはバランスし、Ｆ
Ｉ＋Ｆ２＋Ｆ３＝Ｆ４＋ＦＳの関係が成立つ。

その後、上記スプール２０を変位させてボート１２の高
圧流体を前記バイパス通路を介してパワーシリンダ３２
の右室へ流入させる場合、その高圧流体は第４図（左半
分参照）の破線で示すようにスリット２１を介してボー
ト１３へ流出する。

このとき高圧流体は開口部より広いスリット２１内へ流
入するため、その流速の増大に伴って前記切込端面２１
ａに作用する流体圧ＦＩが破線で示す大きさから実線で
示す大きさに減少する。

同時にスリット２１を通過する高圧流体の一部は前記環
状作用面２２の一部すなわち第５図の斜線部に沿って圧
力隆下しながら中心穴２３内にも噴出されるため、その
噴出圧の影響によって環状作用面２２に作用する下向き
の流体圧Ｆ５は第４図破線で示す大きさから実線で示す
大きさに増加する。この環状作用面２２に作用する流体
圧Ｆ５の増加は前記切込端面２１ａに作用する流体圧Ｆ
１の減少と方向が同じでかつその大きさがＦｌ＜Ｆ５で
あるからスプール２０に作用する流体圧はＦ　ｌ＋Ｆ２
十Ｆ３＜Ｆ４＋ＦＳとなり環状作用面２２がない場合よ
りさらにスプール２０を閉しる方向により大きなフロー
フォースＦＩＯを作用させる。

一方、スプール２０を変位させてポート１３の高圧流体
をバイパス通路を介してパワーシリンダ３２の左室へ流
入させる場合、その高圧流体は第４図（右半分参照）の
破線で示すようにスリット２１を介してポート１２へ流
出する。このとき高）失 圧流体はスリット２１よりさらに挾い開口部へ流入する
ためその流速の増大に伴って前記切欠端面２１ａに作用
する流体圧Ｆ　、　ｌ力場線で示す大きさから実線で示
す大きさに減少する。

同時にこの高圧流体は、中心穴２３より前記環状作用面
２２の一部すなわち第５図の斜線部に沿って圧力降下し
ながらスリット２１およびポート１２へと流出される。

これにより環状作用面２２に作用する下向きの流体圧Ｆ
５′は第４図破線で示す大きさから実線で示す大きさに
減少する。但しＦｓ’の減少量は非常に小さい。この環
状作用面２２に作用する流体圧Ｆｓ′の減少は前記切込
端面２１ａに作用する流体圧Ｆ１の減少と方向が反対で
その大きさはＦＩ′〉Ｆ５′であるからスプール２０に
作用する流体圧はＦ１′十Ｆ２′→−Ｆ３′〈Ｆ４′十
Ｆ５′となり、スプール作用するフローフォースＦ＋ｏ
’は若干小さくなる。　このように今までＦＩｏ＜ＦＩ
ｏ′であったフローフォースを、環状作用面２２に作用
する流体圧Ｆ　ｊｌ　　Ｆ　ｓ　’によってＦ　’Ｉ　
Ｏは大きくなりまたＦ＋ｏ’は小さくなり、その結果フ
ローフォースはＦ　＋　ｏ＃Ｆ　Ｉｏ　’となる。

従って上記構成のりニアソレノイドバルブＳ■を使用し
た車速感応形動力舵取装置においては第５図の実線にて
示したようにハンドルの左切り時と右切り時の発生圧力
（操舵力）が実質的に均衡して、安定した舵取り操作を
確保することができる。

〈発明の効果〉 以上詳述したように本発明のりニアソレノイドバルブは
、ソレノイドの吸引力によって変位するスプールの中心
孔を段付形状に形成するとともにその段付部に環状作用
面を形成した構成であるため、スリットの切込端面に作
用する流体圧をこの環状作用面に作用する流体圧により
高圧流体をポート１２又はポート１３から流してもフロ
ーフォースの大きさが一定となり、その結果流れの方向
に関係なくスプールをソレノイドの吸引力に応じた位置
に正確に制御することができ、例えばこのリニアソレノ
イドバルブを車速感応形動力舵取装置に適用した場合に
はハンドルの左切り時と右切り時の操舵力の不均衡を適
確に解消することができる利点を有する。

しかもこのリニアソレノイドバルブは、段付形状をなす
中心穴の一部を環状作用面とした構成であるため、中心
穴の加工に際し、同時に環状作用面を加工することがで
き、しかも部品点数も少なくてすむ利点を有する１。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のりニアソレノイドバルブの要部断面図、
第２図は本発明のりニアソレノイドバルブを適用した車
速感応形動力舵取装置の概要図、第３図は第２図に示し
たりニアソレノイドバルブの断面図、第４図は第３図の
要部拡大断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線断面図、第
６図は動力舵取装置の舵取りトルクと発生圧力の関係を
示す特性線図である。 １０・・・バルブ本体、１０ａ・・・突出部、１１・・
・内孔、１２．１３・・・ポート、ＰＩ。 Ｐ２・・・流路、２０・・・スプール、２１・・・スリ
ット、２１ａ・・・切込端面、２２・・・環状作用面、
２３・・・中心穴、２６・・・スリーブ、２７・・・ヨ
ーク、２７ａ・・・筒体部、２８・・・スプリング、２
９・・・ソレノイド３０・・・動力舵取装置、３２・・
・パワーシリンダ。 特許出願人 豊田工機株式会社 第１図 力３図 ６ 第　４　口 力５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧流体と低圧流体が選択的に流通する２つの流
   路にそれぞれ連通する２つのポートを有しかつこれらの
   ボートが開口する内孔を形成してなるバルブ本体と、そ
   の内端部から半径方向に切欠して設けたスリットならび
   に中心穴を有しかつ前記バルブ本体の内孔内での軸方向
   変位に応じて開口面積が変化するバイパス通路を形成す
   る筒状のスプールと、車速等に比例した制御電流が印加
   されるソレノイドと、前記スリットが前記バイパス通路
   を閉しる方向に前記スプールを付勢するスプリングとを
   具備するりニアソレノイドバルブにおいて、前記スプー
   ルの中心穴を前記スリットの切込端面よりスプールの内
   端部側において径が小径から大径に変化する段付形状に
   形成するとともにその段付部に環状作用面を形成したこ
   とを特徴とするりニアソレノイドバルブ。