JPS62120516A - 流量制御装置 - Google Patents

流量制御装置

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JPS62120516A
JPS62120516A JP60262185A JP26218585A JPS62120516A JP S62120516 A JPS62120516 A JP S62120516A JP 60262185 A JP60262185 A JP 60262185A JP 26218585 A JP26218585 A JP 26218585A JP S62120516 A JPS62120516 A JP S62120516A
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spool
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fluid
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Mizuo Otaki
大滝 瑞生
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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) この発明は自動車のパワーステアリング装置等に施用さ
れ、バグ−ソースからこのパワーステアリング装置等に
供給される作動流体の流量を所定流量に調整する流量制
御装置に関する。
(従来の技術) 流体を作動媒体として手動操舵トルクを助勢するパワー
ステアリング装置に作動流体を供給するパワーソースと
してのオイルポンプは通常車両に搭載した内燃機関によ
って回転駆動され、その回転数の増加によって吐出流量
が増加する。
しかるに、パワーステアリング操作に必要な流量は、そ
の操作が車両の停車時あるいは低速走行時に十分に機能
すればよいものであるから、機関の比較的低速域におい
て確保されることを要するが、高速時は差程必要としな
い。従って、高速回転で生じる余剰流量は流量制御装置
によってバイパスさせリザーバタンク等に戻すのが普通
である。
ここにこの種の流量制御装置として本件出願人は第4図
に示すように、ポンプ1からの吐出油を導く導入通路2
に連通ずるメインオリフィス3を、これに直列配置した
可変絞りのサブオリフィス4を介してパワーステアリン
グ装置5に連通し、感応オリフィス6及び通路7を介し
てメインオリフィス3の前後の圧力をそれぞれサブスプ
ール8に作用させることにより、サブスプール8をメイ
ンオリフィス3の前後に生ずる差圧に応動させてサブオ
リフィス4を制御する一方、サブオリフィス4の前後に
生ずる差圧に応動するメインスプール9を、リザーバタ
ンク(図示時)に通じるドレン通路10と適合させた流
量制御装置を提案している。
この流量制御装置の吐出流量特性は第5図〜)に示す如
くであって、ポンプ1から吐出された作動油は、メイン
オリフィス3及びサブオリフィス4を通過する一方で、
サブオリフィス4に流入する作動油の増大に伴うサブオ
リフィス4通過前後の差圧の増大によってメインスプー
ル9をこれのつり合いばね11のばね力に抗して右動さ
せてドレン通路10を開口させ、その一部がドレン通路
10に逃げる。斯くして、パワーステアリング装置5に
送出される作動油を、メインオリフィス3及びサブオリ
フィス4による制御のもとに一定流量Q2に維持する。
ポンプ吐出量が更に増大すると、これに伴うメインスプ
ール9の更なる右動と共に、メインオリフィス3前後に
生ずる差圧の増大によってサブスプール8をこれのつり
合いばね12のばね力に抗して左動させ、サブオリフィ
ス4を絞る。
この一連の動作で、パワーステアリング装置5に送出さ
れる流量は、一定流量Q2から漸減して、主にサブオリ
フィス4を通過することでもたらされる流量Q1に制御
され、所謂フローダウン制御される。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、前記従来例にあっては、メインスプール9の
移動時にポンプ吐出油が固定絞りのメインオリフィス3
を通過してドレン通路に逃げる構成であるため、メイン
オリフィス3によって生ずる抵抗分湯入通路2内の圧力
が上昇し、ポンプ1が無用の仕事を強いられる。即ち、
ポンプ負荷が増大しエネルギのロスが発生する上に、発
熱によりポンプ吐出油の油温が上昇し吐出油の劣化が早
まるという問題点があった。更に、油温か上昇すると、
ポンプ1やパワーステアリング装置5にはゴム製部品が
多数使用されているため、これらゴム製部品の劣化が促
進される上に、キャビテーションが発生し易くなってポ
ンプ1やパワーステアリング装置5の故障が増大すると
いう問題点もあった。
(問題点を解決するための手段) この発明は、上述した問題点に着目してなされたもので
、導入通路、ドレン通路および吐出通路が形成されたハ
ウジング内にメインスプールおよびサブスプー)L<を
変位可能に収納して、前記導入通路と前記吐出通路との
間に、第1オリフィス、および前記サブスプールの変位
に応じて開口面積が変化する第2オリフィスを設定する
とともに、前記第1オリフィスと前記ドレン通路との間
に前記メインスプールの変位に応じて開口面積が変化す
るドレンオリフィスを設定し、前記メインスプールを前
記第2オリフィスの前後の流体圧力差に応動させるとと
もに、前記サブスプールを前記第1オリフィスの前後の
流体圧力差若しくは前記第1オリフィスの上流側流体圧
力と前記第2オリフィスの下流側流体圧力との圧力差に
応動させ、前記吐出通路から流出する流体を所定の流量
特性に維持する流量制御装置において、前記ハウジング
内に変位可能に収納されて前記第1オリフィスの前後の
流体圧力差に応動し、該第1オリフィスの前後の流体圧
力差が所定値を超える時、該第1オリフィスの開口面積
を増大させるよう変位する制御スプールを設けることに
よって、上記問題点を解決するものである。
(作 用) この発明に係る流量制御装置によれば、導入通路に流入
する流体の低流量域においては、第1オリフィスが比較
的小さな開口面積をもって導入通路と吐出通路とを連通
し、また、導入通路に流入する流体の高流量域において
は、第1オリフィスを通過する流体の流量が増加するに
伴い制御スプールが第1オリフィスの前後の流体圧力差
に応動して第1オリフィスの開口面積を増大させる。こ
のため、この流量制御装置による流体回路の圧力損失が
低減されて、ポンプ負荷が軽減されるとともに流体圧力
の上昇に起因した流体温度の上昇が阻止されるものであ
る。
(実施例) 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図(al、 (bl、第2図および第3図(a)、
山)、(0)は、この発明の一実施例を車両のパワース
テアリング装置に適用したものを示している。
まず構成を説明すると、第1図(a)、 (b)におい
て、21は図中左右方向に延在し左端を開口した収容孔
21aが形成されたケーシング、22は孔22aが形成
された中空状のコネクタであり、コネクタ22ばケーシ
ング21の収容孔21aの開口端に螺着され、ケーシン
グ21とともにバルブハウジング23として機能する。
ケーシング21には、収容孔21aに開口する導入通路
23aおよびドレン通路23bが形成され、導入通路2
3aがポンプ24の吐出ボートに接続され、ドレン通路
23bがポンプ24の吸込ボートに接続されている。ポ
ンプ24は、図示しない車載エンジンにより駆動されリ
ザーバ(図示省略)内の流体を加圧して吐出するもので
、その回転軸の1回転当り一定量の流体を吐出する。コ
ネクタ22の孔22aは図中左端に吐出通路23cが設
けられ、この吐出通路23cが図示しないパワーステア
リング装置のコントロールバルブ(四方切換弁)に接続
されている。また、コネクタ22の孔22aは吐出通路
23cの右隣から順に小径部25および第1、第2、第
3の大径部26.27.28を有しており、第3大径部
28には孔22aと導入通路23aとを連通ずる通孔2
9が形成されている。31は第3大径部28に軸方向摺
動可能に嵌入された中空の制御スプールである。この制
御スプール31は、その軸孔31aと通孔29とを連通
ずる通孔32と、制御スプール31の摺動に伴って第3
大径部28から抜は出し、第3大径部28の内周面の端
部との間に導入通路23aと収容孔21aとを連通ずる
間隙を形成するフランジ部33と、ををしている。この
フランジ部33はコネクタ22の通孔29および制御ス
プール31の通孔32とともに第1オリフィス34を構
成している。35は制御スプール31の軸孔31aの壁
面に軸方向に形成された初期差圧発生用の制限通路であ
る。また、37は第3大径部28に直径方向に架設され
た平板状の座金38と制御スプール31の軸孔31aの
肩部との間に縮設され、制御スプール31をそのフラン
ジ部33がコネクタ22の孔22aの第3大径部28内
に位置する方向(図中左方向)に常時付勢しているコイ
ルスプリングである。なお、制御スプール31には摺動
する際に座金38と干渉しないように座金38を嵌入す
るための切欠部31bが形成されている。前記第1オリ
フィス34は導入通路23aと吐出通路23cとの間に
位置して、制御スプール31の変位に応じて開口面積が
変化し、制御スプール31のフランジ部33が第3大径
部28内に位置するときは、通孔29.32により決定
された開口面積を有し、また、制御スプール31のフラ
ンジ部33が第3大径部28から抜は出すと、制御スプ
ール31のフランジ部33と第3大径部28の内周面の
端部との間に形成される間隙および通孔29.32によ
り決定される開口面積を有する。40はコネクタ22の
孔22aおよび制御スプール31の軸孔31a内に軸方
向摺動可能に嵌入された略円筒状のサブスプールであり
、39は第2大径部27の一端面とサブスプール40の
大径部との間に縮設され、サブスプール40を制御スプ
ール31の方向(図の右方向)へ常時付勢しているコイ
ルスプリングである。
サブスプール40は、一端部(図の左端部)にメインオ
リフィス41が設けられた連通孔42、およびメインオ
リフィス41の近傍で連通孔42と直交し孔22aの第
1大径部26に開口する孔43を質している。
したがって、孔43、および第1大径部26とサブスブ
−ル40の外周面との間隙を介してメインオリフィス4
1の上流側と下流側とが連通している。そして、サブス
プール40の吐出通路23c側の端部の外周面は、孔2
2aの小径部25と第1大径部26の間の肩部とともに
サブオリフィス44を構成しており、このサブオリフィ
ス44は、サブスプール40の図中左方向への変位に伴
って閉止され開口面積が変化する。すなわち、サブオリ
フィス44はコネクタ22とサブスプール40との、相
対位置に応じた開口面積を有している。このサブオリフ
ィス44とメインオリフィス41は連通孔42と吐出通
路23cとの間に並列的に位置して第2オリフィス45
を構成している。
そして、第2オリフィス45はサブオリフィス44の開
口面積の変化に応じてその開口面積が変化する。
一方、ケーシング21の収容孔Ztaの図中右方には、
メインスプール47が摺動自在に嵌挿されて、その両端
に一次圧力室48と二次圧力室49とを画成している。
−次圧力室48は、制御スプール31の軸孔31aおよ
び通孔32.29を介して導入通路23aに連通ずると
ともに、第2オリフィス45を介して吐出通路23Cに
連通している。すなわち、−次圧力室48は第2オリフ
ィス45の上流側に位置し、第2オリフィス45を第1
オリフィス34を介して導入通路23aに連通させてい
る。また、二次圧力室49は、メインスプール47の(
後述する)ランドに形成された細孔50、ケーシング2
1に形成された導孔21bおよびコネクタ22に形成さ
れた導孔22cを介して第2オリフィス45の下流の孔
22aと連通している。
51は二次圧力室49内に縮設されメインスプール47
を図中左方向へ付勢しているコイルスプリングである。
メインスプール47の外周面には、ドレン通路23bに
開口した条溝47aおよびケーシング21の導孔21b
に開口した条溝47bが形成され、3つのランド47C
147d、47eが形成されている。図中左方のランド
47cは、ドレン通路23bの収容孔21aにおける開
口縁との間にドレンオリフィス52を構成している。こ
のドレンオリフィス52は、−次圧力室48とドレン通
路23bとの間に位置し、メインスプール47の変位に
ともない開口面積を変更する。すなわち、このドレンオ
リフィス52は、メインスプール47の図中右動にとも
ないドレン通路23bの開口面積を増大し、−次圧力室
48を介して導入通路23aとドレン通路23bとをメ
インスプール47の変位に応じた開口面積で連通ずる。
また、図中右方のランド47eには、条溝47bと二次
圧力室49とを連通ずる前述の細孔50が形成されてい
る。
この細孔50は、前述のように、コネクタ22の導孔2
2c、ケーシング21の導孔21bおよび条溝47bと
ともに二次圧力室49を第2オリフィス45の下流の孔
22a内に連通している。メインスプール47に形成さ
れた軸穴53内には、ボール弁体54をその押圧ロフト
55とともにチェックスプリング56で偏倚して軸穴5
3の開口端に固着した中空尾栓57の弁座に着座させた
リリーフ弁58が設けられている。このリリーフ弁58
は前記導孔22C1導孔21b1条溝47b、細孔50
を介して二次圧力室49内に導入される吐出通路23c
の圧力超過をドレン通路23bへ逃がすためのものであ
る。
次に、作用を説明する。
この流量制御装置は、メインスプール47が第2オリフ
ィス45の前後の流体圧力差(−次圧力室48と二次圧
力室49との流体圧力差)を一定とするように変位し、
ドレンオリフィス52の開口面積すなわちドレン通路2
3bの開口面積を変更して導入通路23aに流入する流
体の一部をドレン通路23bから排出し、更に、サブス
プール40が第1オリフィス34の前後の流体圧力差に
応動することで吐出通路23Cからパワーステアリング
装置へ供給する流体を第5図(blに示す流量特性に維
持する。すなわち、車載エンジンにより駆動されるポン
プ24は、その吐出量がエンジンの回転数に略比例的な
関係を有するため、流量e1m装置は、導入通路23a
から流入する流体の一部をドレン通路23bからポンプ
24へ還流して、吐出通路23cからパワーステアリン
グ装置へ供給する流体を所定の流量特性(第5図(b)
)に維持するのである。
以下、第5図(a)、伽)を参照して、この流量制御装
置の゛作動を説明する。なお、以下の説明においては、
導入通路23aから第1オリフィス34までの流体圧力
、第1オリフィス34から第2オリフィス45までの流
体圧力および第2オリフィス45から吐出通路23cま
での流体圧力をそれぞれ符号P3、P2、P3で表示す
る。
まず、導入通路23aに流入する流体流量Nが所定値N
1に満たない場合、メインスプール47はスプリング5
1により付勢されて図中左方に位置し、サブスプール4
0もスプリング39により付勢されて図中右方に位置す
る。更に、制御スプール31も第1図(a)および第2
図に示す如くスプリング37により付勢されて図中左方
、すなわちそのフランジ部33が孔22aの第3大径部
28内に嵌入している位置にある。このため、第1オリ
フィス34は、通孔29および32により決定される開
口面積を有し、第2オリフィス45は、メインオリフィ
ス41およびサブオリフィス44の開口面積の総和によ
り決定された開口面積を有し、また、ドレンオリフィス
52は、メインスプール47のランド47cがドレン通
路23bを閉止しているため閉じられた状態にある。し
たがって、導入通路23aに流入した流体は、第1オリ
フィス34、−次圧力室48を経て連通孔42内へ流入
し、更にメインオリフィス41およびサブオリフィス4
4を経て全量が吐出通路23cからパワーステアリング
装置へ供給される。
次に、導入通路23aに流入する流体流量Nが所定量N
9以上に増大すると(N I ≦N<N3)、第2オリ
フィス45の前後の流体圧力差(Δpt)(ΔPz ”
Pz −Ps )が増大し、メインスプール47は第2
オリフィス45の前後の圧力差ΔP2すなわち一次圧力
室48と二次圧力室49との流体圧力差に応動してドレ
ン通路23bを開口する。すなわち、メインスプール4
7は、スプリング51の弾性力に抗して第2オリフィス
45の前後の流体圧力差ΔPgを一定にするよう右動し
てドレンオリフィス52を開く。このため、導入通路2
3aに流入した流体は、一部が第1オリフィス34を経
て一次圧力室48に流入した後ドレン通路23bから排
出され、吐出通路23cからパワーステアリング装置へ
供給される流体流量Qが一定量Q8になる。なお、この
時、導入通路23aと吐出通路23cとの間は、第1オ
リフィス34と、メインオリフィス41およびこれと並
列なサブオリフィス44を介して連通しているため、流
体流量を大きめのQ、に制御することが可能である。す
なわち、メインオリフィス41と並列に設けられたサブ
オリフィス44が、連通孔42と吐出通路23cとの間
を連通しているため、第2オリフィス45の面積が大き
くなっているためである。
また、導入通路23aに流入する流体流量Nが所定量N
2以上に増大すると(Nt≦N<N3)、導入通路23
aに流入した流体の全流量が通過する第1オリフィス3
4の前後の流体圧力差(ΔPs)(ΔPI=Pz  P
+ )が増大し、また、第2オリフィス45の前後の流
体圧力差ΔP2も増大する。
このため、サブスプール40は、スプリング39の弾性
力に抗して左動し、サブオリフィス44を閉止するため
、サブオリフィス44はサブスプール40の変位に応じ
た開口面積となる(開口面積が減少する)。したがって
、吐出通路23cからパワーステアリング装置へ供給さ
れる流体流量Qが減少する。
これにより、パワーステアリング装置は、パワーシリン
ダにより発生される操舵補助力が減少し、高速走行時に
おける走行安定性が図れるものである。
次に、導入通路23aに流入する流体流量Nが前述の所
定11N2以上に増大すると(N、≦N<N4)・、サ
ブスプール40がさらに図中左方へ変位して、サブオリ
フィス44が完全に閉止される。したがって、導入通路
23aと吐出通路23cとの間は、第1オリフィス34
およびメインオリフィス41を直列に介してのみ連通し
、メインスプール47がメインオリフィス41の前後の
流体圧力差ΔP2を一定にするように変位する。このた
め、第5図(b)に示すように、吐出通路23cからパ
ワーステアリング装置へ供給される流体流量Qはほぼ一
定量Q1となる。なお、上述の場合にあっては、制御ス
プール31はコイルスプリング37の付勢力によって左
端位置にあり、そのフランジ部33は孔22aの第3大
径部28内に嵌入した状態にあるため、第1オリフィス
34の開口面積が変化することは無い。
この後、さらに導入通路23aに流入する流体流量Nが
増大すると(N≧N4)、制御スプール31が第1オリ
フィス34前後の流体圧力差ΔP、の増大により第1図
山)に示すように右方へ変位し、第1オリフィス34の
開口面積が増大する。すなわち、制御スプール31が右
方へ変位すると、制御スプール31のフランジ部33が
孔22aの第3大径部28から右方に突出し、制御スプ
ール31のフランジ部33と第3大径部28の内周面端
部との間に環状の間隙が形成される。このため、第1オ
リフィス34は、通孔29.32および前記間隙により
決定された開口面積を有し、その開口面積が導入通路2
3aへ流入する流体流量Nの増加にともなう制御スプー
ル31の右動に対応して増大する。したがって、導入通
路23aの流体圧力P1は、第5図(a)の実線に示す
ように、流量Nが増大してもその上昇率は極めて緩やか
となって、ポンプ24の負荷を軽減するとともに、流体
圧力P、の上昇に起因した流体温度の上昇を阻止する。
ところで、例えば、吐出通路23cからパワーステアリ
ング装置へ供給される流体流量Q1が所定値に保持され
ている場合(通常、車両の高速走行時等で導入通路23
aへ流入する流体流量Nが所定値N5以上の場合)、パ
ワーステアリング装置が作動すると、吐出通路23cの
流体圧力P3が増大するため(増大圧力骨をΔPとする
)、サブスプール40が図中右方へ押圧される。しかし
ながら、流量制御装置は、吐出流量Q、を一定に維持す
るために第2オリフィス45の前後差圧を一定に保つよ
うに働く。
すなわち、吐出圧の増大分ΔPが二次圧力室49に作用
しメインスプール47を左方へ動がしてドレンオリフィ
ス52の開口面積を狭くし一次圧力室48の圧をΔPだ
け上昇させる。
このため、サブスプール40の前後面圧はそれぞれΔP
上昇することになり、したがって、サブオリフィス44
が開口することも無く、第5図(b)に示す流量特性は
不変的に維持される。
なお、吐出通路23cの流体圧力Psが異常に高くなっ
た場合は、リリーフ弁58によってその圧力超過をドレ
ン通路23bへ逃がすことができる。
(発明の効果) 以上説明してきたように、この発明に係る流量制御装置
によれば、導入通路へ流入する流体流量の低流量域にお
いては導入通路と吐出通路との間で第2オリフィスの開
口面積が増大し、また、高流量域においては制御スプー
ルの作用によって第1オリフィスの開口面積が増大する
ため、全体としての抵抗が減少し、ポンプが無用の仕事
を強いられることがなくなる。すなわち、ポンプの負荷
が減少するためエネルギのロスや発熱がなくなり、流体
(作動油)の温度も低下するため流体やゴム製部品の劣
化を防止することができ、また、キャビテーションの発
生も抑制できる。その結果、ポンプやパワーステアリン
グ装置の故障が減少する。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、 (b)乃至第3図(a)、(b)、(
c)ハコノ発明に係る流量制御装置の一実施例を示す図
であり、第1図(a)、 (blはそれぞれ異なる作動
状態を示すその正面断面図、第2図は第1図(a)のA
−A矢視断面図、第3図(a)は第2図のB−B矢視断
面図、第3図山)は第2図のC−C矢視断面図、第3図
(C)は第2図のD−D矢視断面図、第4図は従来の流
量制御装置を示す正面断面図、第5図(a)は導入通路
へ流入する流体の流量と圧力との関係を示す図、第5図
山)は流量特性を示す図である。 23・・・・・・バルブハウジング、 23a・・・・・・導入通路、 23b・・・・・・ドレン通路、 23c・・・・・・吐出通路、 31・・・・・・制御スプール、 34・・・・・・第1オリフィス、 40・・・・・・サブスプール、 45・・・・・・第2オリフィス、 47・・・・・・メインスプール、 52・・・・・・ドレンオリフィス。 代理”人弁理士 有我軍一部 (外1名) 第2図 第 3 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  導入通路、ドレン通路および吐出通路が形成されたハ
    ウジング内にメインスプールおよびサブスプールを変位
    可能に収納して、前記導入通路と前記吐出通路との間に
    、第1オリフィス、および前記サブスプールの変位に応
    じて開口面積が変化する第2オリフィスを設定するとと
    もに、前記第1オリフィスと前記ドレン通路との間に前
    記メインスプールの変位に応じて開口面積が変化するド
    レンオリフィスを設定し、前記メインスプールを第2オ
    リフィスの前後の流体圧力差に応動させるとともに、前
    記サブスプールを前記第1オリフィスの前後の流体圧力
    差若しくは前記第1オリフィスの上流側流体圧力と前記
    第2オリフィスの下流側流体圧力との圧力差に応動させ
    、前記吐出通路から流出する流体を所定の流量特性に維
    持する流量制御装置において、前記ハウジング内に変位
    可能に収納され、前記第1オリフィスの前後の流体圧力
    差に応動して該第1オリフィスの開口面積を変化させる
    制御スプールを設けたことを特徴とする流量制御装置。
JP60262185A 1985-11-20 1985-11-20 流量制御装置 Expired - Lifetime JPH0664491B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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