JP3570174B2

JP3570174B2 - 動力舵取用作動流体の流量制御装置

Info

Publication number: JP3570174B2
Application number: JP26625197A
Authority: JP
Inventors: 義治稲熊; 豪哉加藤; 和宏渡辺
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: JPH1199950A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絞り通路の通過前後の差圧に応じて流量調整用スプール弁を駆動させてバイパス通路の開度を調整することにより、動力舵取装置に送出する作動流体の流量を制御する動力舵取用作動流体の流量制御装置に係るものである。より詳しくは、本発明は、ポンプ等から供給された作動流体の余剰流をバイパス通路に還流させるようにした流量制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、動力舵取装置に使用される流量制御装置は、流量調整用スプール弁を備えている。このようなスプール弁は、自動車エンジンによって回転駆動される油圧ポンプから供給された作動油を絞り通路を介して動力舵取装置に送出させ、その絞り通路の通過前後の差圧に応じた駆動によりバイパス通路の開度を調整する。その結果、舵取動力装置に送出される作動油の流量が所定量に制御される。また、スプール弁は前記絞り通路を通過した後の作動油の圧力に応動するレリーフ弁を備えている。そして、このレリーフ弁によって動力舵取装置の最大負荷圧が規制されるようになっている。
【０００３】
ところで、作動油の温度が低い低温始動時においては、作動油の粘性が高いことから、動力舵取装置の作動によって上昇する負荷圧がレリーフ弁に伝達するのに遅れが生じる。また、絞り通路を通過した後の作動油の圧力はダンピングオリフイスを介してレリーフ弁に供給されるため、さらにこの遅れは大きくなる。従って、低温始動時においては動力舵取装置の負荷圧が異常に高圧となる。そして、この高圧がポンプの吐出部に加わると、該ポンプに不具合が生じる。
【０００４】
そこで、本出願人は、特開平２−１１４７１号公報において上記の不具合を解消しうる流量制御装置を提案している。同公報における流量制御装置では、絞り通路を通過する前の作動油の圧力に応動する第２のレリーフ弁を流量調整用スプール弁に設けている。従って、その第２のレリーフ弁を介してバイパス通路に作動油が逃がされる構造となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図３には従来の別のタイプの流量制御装置５０が示されている。この流量調整装置５０は、流量調整用スプール弁５１の一端部に制御ロッド５２を設けた構造となっている。前記制御ロッド５２は、ユニオン５３に形成されたメインオリフィス５４の開口面積を変化させる役割を果たす。従って、この流量調整装置５０では、ユニオン５３の送出口５５から動力舵取装置に供給される作動油の流量が自動車の低速走行時には大量になり、高速走行時には小量になるように制御される。そして、これにより高速走行時のハンドル操舵の安定性のさらなる向上が図られている。また、この流量調整用スプール弁５１はレリーフ弁５７も備えている。このレリーフ弁５７は、メインオリフィス５４を通過した後の作動油をダンピングオリフィス５６を介して導入し、該作動油の圧力に応動して動力舵取装置の最大負荷圧を規制する役割を果たす。
【０００６】
しかしながら、前記流量調整用スプール弁５１は上記のようなレリーフ弁５７を備えてはいるものの、前記第２のレリーフ弁に相当するものの設置を許容する構造にはなっていない。即ち、スプール弁５１には前記レリーフ弁５７が設けられ、しかもその反対側端部には開口面積を制御する制御ロッド５２が突設されているからである。
【０００７】
従って、この種の流量制御装置５０では、作動油の温度が低い低温始動時において生じることがある動力舵取装置の負荷圧の異常高圧を吸収することができないおそれがあった。
【０００８】
本発明の目的は、制御ロッド付流量調整用スプール弁を備えた流量制御装置において、高速走行時には適度の操舵力が得られ、低温始動時には負荷圧を低減することができる動力舵取用作動流体の流量制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ポンプから吐出される作動流体を供給通路より絞り通路を介して動力舵取装置に送出し、前記絞り通路の通過前後の差圧に応じて駆動する流量調整用スプール弁にてバイパス通路の開度を調整し余剰流をポンプの吸入側に還流するとともに、前記流量調整用スプール弁に設けられ前記絞り通路に貫挿された制御ロッドにて前記絞り通路の開口面積を変化させる動力舵取用作動流体の流量制御装置において、前記絞り通路を通過する前の作動流体の圧力に応動する直動弁を前記流量調整用スプール弁に内蔵し、前記ポンプから吐出される作動流体が予め定めた設定圧以上になった時、該直動弁を開口して作動流体をバイパス通路に逃がすとともに、前記制御ロッドの基端部を前記直動弁の弁口に移動可能に貫通し前記直動弁に連結した。
【００１０】
（作用）
作動流体の粘性が高いことに起因して舵取装置の負荷圧が上昇すると、直動弁が作動して弁口が開く。従って、供給通路から供給される作動流体は弁口を介してバイパス通路に排出される。また、制御ロッドは、直動弁に一体的に設けたことから、流動調整用スプール弁の移動とともに移動することができ、絞り通路の開口面積を可変させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車の動力舵取装置に使用される流量制御装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
【００１２】
図１は、流量制御装置の断面を示す。流量制御装置１は、エンジンにて駆動される油圧ポンプのポンプハウジング２に設けられている。ポンプハウジング２には、一端が閉塞された弁収納孔３が形成されている。弁収納孔３は、その内部に前記エンジンにて駆動される油圧ポンプの吐出ポートに連通する供給通路４が開口している。また、供給通路４と離間した弁収納孔３の内部には、前記油圧ポンプの吸入ポートに連通するバイパス通路５が開口している。
【００１３】
前記弁収納孔３の開口端にはユニオン６が螺着されている。ユニオン６には軸線方向に貫通する貫通孔７が形成され、その貫通孔７には動力舵取装置に接続される送出口８が形成される。
【００１４】
また、前記弁収納孔３には、前記供給通路４とバイパス通路５との連通路を閉止しかつ連通路の開度を調整する流量調整用スプール弁９が摺動可能に嵌装されている。そして、このスプール弁９にて、同スプール弁９と前記ユニオン６との間に第１弁室１１が形成されるとともに、弁収納孔３の閉塞部側に第２弁室１２が形成される。前記第２弁室１２には、前記第１弁室１１に向けてスプール弁９を押圧するバネ１３が配設され、このバネ１３の弾性力にて通常スプール弁９を前記ユニオン６の一端の衝接位置に保持して、第１弁室１１に開口する前記供給通路４とバイパス通路５との連通を遮断している。
【００１５】
前記ユニオン６の貫通孔７には絞り通路としてのメータリングオリフィス１６が形成され、このメータリングオリフィス１６を介して前記第１弁室１１と送出口８とが連通される。ユニオン６の前記メータリングオリフィス１６と前記送出口８との間には、ダンピングオリフィス１７が形成され、このダンピングオリフィス１７は前記ポンプハウジング２に形成した連通路１８を介して前記第２弁室１２に連通されている。従って、メータリングオリフィス１６を通過した作動流体としての作動油の一部が第２弁室１２に導入されることから、スプール弁９の両側にはメータリングオリフィス１６の通過前の圧力と通過後の圧力が作用することになる。その結果、メータリングオリフィス１６における圧力降下に応じて流量調整用スプール弁９が軸線方向に移動されて、メータリングオリフィス１６における圧力降下を一定に保つべくバイパス通路５の開度が調整される。
【００１６】
前記流量調整用スプール弁９には、軸線方向に弁孔２０が穿設されている。弁孔２０はその第２弁室１２側が開口し、その開口部にフィルタ２１を取着した弁キャップ２２が螺着されている。弁キャップ２２には、前記第２弁室１２と弁孔２０とを連通する第１導入口２３が形成されている。一方、弁孔２０の閉塞された壁面には、弁口としての第２導入口２４が形成され、その第２導入口２４にて前記第１弁室１１と弁孔２０とが連通される。
【００１７】
前記弁孔２０内には、前記第１導入口２３が開口する弁座に当接するボール弁２５が軸線方向に移動可能に配設されている。また、弁孔２０には、第２導入口２４が開口する弁座に当接する直動弁２６が軸線方向に移動可能に配設されている。前記ボール弁２５と直動弁２６の間にはバネ２７が配設されている。バネ２７は、ボール弁２５と直動弁２６に対して互いに離間するする方向に弾性力を付与している。そして、通常このバネ２７の弾性力により、第１導入口２３はボール弁２５にて閉止されるとともに、第２導入口２４は直動弁２６にて閉止されるようになっている。前記ボール弁２５と直動弁２６の間の流量調整用スプール弁９には、軸線方向に対して直交する方向に逃がし孔２８が形成され、常時弁孔２０内と前記バイパス通路５とを連通させている。そして、ボール弁２５は第２弁室１２が予め設定された第１設定圧を超えると、バネ２７の弾性力に抗して作動して第１導入口２３を開口させるようになっている。また、直動弁２６は第１弁室１１が前記第１設定圧より高い圧力であって予め設定された第２設定圧を超えると、バネ２７の弾性力を抗して作動して第２導入口２４を開口させるようになっている。
【００１８】
前記直動弁２６の先端部には、前記第２導入口２４を貫通し前記メータリングオリフィス１６に貫挿される制御ロッド３０が一体的に連結固定されている。制御ロッド３０は、基端部が直動弁２６と連結された第１ロッド部３１とその第１ロッド部３１の先端部に連結された第２ロッド部３２とから構成されている。
【００１９】
第１ロッド部３１はその外径が前記第２導入口２４の内径より小さい棒体であって、直動弁２６と一体成形されている。また、第１ロッド部３１の先端部には雄ネジ３３が形成されている。前記第２ロッド部３２はその基端部に雌ネジが形成され、前記第１ロッド部３１の雄ネジ３３と螺着する。第２ロッド部３２は、大径部３５とテーパ部３６が形成されている。大径部３５は、その外径が前記第２導入口２４の内径より大きい円柱形状をなしている。また、テーパ部３６は、基端部外径が前記第１ロッド部３１の外径と同じで先端部外径が前記大径部３５と同じとなるようにその外径が拡開する円錐台形状をなしている。そして、前記流量調整用スプール９に連動する直動弁２６の移動とともに制御ロッド３０も移動し、第１ロッド部３１、第２ロッド部の大径部３５及びテーパ部３６の各部が前記メータリングオリフィス１６に位置するようになる。
【００２０】
因みに、第１ロッド部３１がメータリングオリフィス１６に位置する場合（低速走行状態）には、メータリングオリフィス１６の開口面積が開いた一定の状態を保持する。第２ロッド部のテーパ部３６がメータリングオリフィス１６に位置する場合（中，高速走行状態）には、油圧ポンプの回転が増加するに従って制御ロッド３０（流量調整用スプール弁９）が移動し、メータリングオリフィス１６の開口面積が閉じるように作用する。さらに、第２ロッド部３２の大径部３５がメータリングオリフィス１６に位置する場合には、メータリングオリフィス１６の開口面積が最小の状態となり動力舵取装置に供給される作動油の流量が最小となる。
【００２１】
次に、上記のように構成した流量制御装置の作用について説明する。動力舵取装置の作動により、メータリングオリフィス１６後の圧力が上昇すると、この圧力はダンピングオリフィス１７、連通路１８を介して第２弁室１２に伝達される。
【００２２】
この時、動力舵取装置に供給される作動油の圧力が第１設定圧を超えると、流量調整用スプール弁９に設けたボール弁２５が作動してその時の負荷圧に相対して第１導入口２３が開き、動力舵取装置の負荷圧力を第１設定圧力以下に保持する。
【００２３】
また、作動油の温度が低く粘性が高い状態にある低温始動時において動力舵取装置が作動されると、前記と同様に動力舵取装置に供給される作動油の圧力が上昇する。この時、ダンピングオリフィス１７を介して第２弁室１２に導入される圧力は、該作動油の粘性が高いことから、伝達が遅れ直ちにボール弁２５は作動しない。その結果、動力舵取装置の負荷圧力は第１設定圧を超えてさらに高い負荷圧力に上昇する。
【００２４】
そして、動力舵取装置の負荷圧力が第１設定圧より高い第２設定圧を超える圧力になると、第１弁室１１側に設けた流量調整用スプール弁９の直動弁２６がバネ２７の弾性力に抗して作動して第２導入口２４が開く。この場合、直動弁２６は、第１弁室１１に導入された作動油の圧力を直接受けるため、第２設定圧力以上になると直ちに第２導入口２４を開く。そして、ポンプから供給通路４を介して第１弁室１１に導入される作動油は、第２導入口２４（第２導入口２４と第１ロッド部３１とで形成される隙間）、弁孔２０、逃がし孔２８を介してバイパス通路５に排出されることになる。従って、作動油の粘性が高いことに起因して負荷圧が異常に高くなるのが未然に防止される。
【００２５】
作動油の温度が常温となり粘性が低い状態においては、前記第２弁室１２に第１設定圧を超える負荷圧力は素早く伝達され、第２弁室１２側に設けた流量調整用スプール９のボール弁２５は、直ちにバネ２７の弾性力に抗して作動して第１導入口２３を開く。従って、動力舵取装置の負荷圧力はボール弁２５にて第１設定圧力以下に保持される。尚、この状態においては、直動弁２６は第１弁室１１が第２設定圧を超えないため作動されない。
【００２６】
次に、上記のように構成した流量制御装置の特徴を以下に記載する。
（１）本実施形態では、流量調整用スプール弁９に直動弁２６を設けるとともに、その直動弁２６に一体的に設けた制御ロッド３０を第２導入口２４を貫通させ、その制御ロッド３０の先端部をメータリングオリフィス１６に嵌挿させるようにした。そして、作動油の粘性が高いことに起因して舵取装置の負荷圧が第２設定圧を超える時、該直動弁２６を作動させて第２導入口２４を開き、第１弁室１１に導入される作動油を第２導入口２４、弁孔２０、逃がし孔２８を介してバイパス通路５に排出させるようにした。従って、作動油の粘性が高いことに起因して負荷圧が異常に高くなるのを未然に防止し油圧ポンプに不具合を与えることがない。
【００２７】
（２）しかも、本実施形態では直動弁２６に制御ロッド３０を一体的に設けたので、制御ロッド３０は流動調整用スプール弁９の移動とともに移動することができ、メータリングオリフィス１６の開口面積を可変させることができる。従って、送出口８から動力舵取装置に供給する作動油の流量を自動車の低速走行状態のときには大量に、高速走行状態のときには少量にすることができる。その結果、高速走行時のハンドル操舵の安定性を向上させることができる。
【００２８】
（３）本実施形態では、制御ロッド３０を第１ロッド部３１と第２ロッド部３２とから構成し、第１ロッド部３１は直動弁２６と一体成形するとともにその外径が前記第２導入口２４の内径より小さくした。そして、第１ロッド部３１と第２ロッド部３２とを螺着した。従って、部品点数が少なくて済み、部品点数を増加させることなく上記（１）（２）効果を達成することができる。
【００２９】
尚、本発明の実施の形態は、実施形態に限定されるものではなく、以下のように実施してもよい。
○上記実施形態では、制御ロッド３０の第１ロッド部３１の外径を第２導入口２４の内径より小さくし、第１ロッド部３１の外周面と第２導入口２４の内周面との間に隙間を形成させて作動油を通過させるようにした。これを図２に示すように、第１ロッド部３１の外径と第２導入口２４の内径を同じにして、第２導入口２４に対して第１ロッド部３１を摺動可能に支持する。そして、第２導入口２４の弁孔２０側開口部を拡開した大径部４０を形成し、その大径部４０の開口縁を直動弁２６の弁座とする。一方、第１ロッド部３１には、その基端部外周面に溝４１を軸線方向に１つまたは複数個形成する。そして、溝４１を介して前記大径部４０と第１弁室１１を連通させるようにする。従って、この場合にも上記実施形態と同様な作用効果を奏する。尚、第１ロッド部３１の外周面に形成した溝４１に代えて、第２導入口２４の内周面に溝を軸線方向に１または複数個形成して、大径部４０と第１弁室１１とを連通させて実施してもよい。
【００３０】
○上記実施形態では、第１ロッド部３１と第２ロッド部３２を螺着させたが、これを嵌着させて制御ロッド３０を構成してもよい。
○上記実施形態では、直動弁２６と一体に成形した第１ロッド部３１と、第２ロッド部３２を螺着して制御ロッド３０を構成したが、第１ロッド部３１と第２ロッド部３２を一体成形して、第１ロッド部３１の基端部と直動弁２６の先端部を螺着または嵌着して制御ロッド３０を構成してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、制御ロッド付流量調整用スプール弁を備えた流量制御装置において、高速走行時は適度の操舵力が得られ、低温始動時には負荷圧を低減することができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を説明するための動力舵取用作動流体の流量制御装置の断面図。
【図２】本発明の別例を説明するための動力舵取用作動流体の流量制御装置の断面図。
【図３】従来の動力舵取用作動流体の流量制御装置の断面図。
【符号の説明】
１…流量制御装置、２…ポンプハウジング、３…弁収納孔、４…供給通路、５…バイパス通路、６…ユニオン、７…貫通孔、８…送出口、９…流量調整用スプール弁、１１…第１弁室、１２…第２弁室、１３…バネ、１６…絞り通路としてのメータリングオリフィス、１７…ダンピングオリフィス、１８…連通路、２０…弁孔、２２…弁キャップ、２３…第１導入口、２４…弁口としての第２導入口、２５…ボール弁、２６…直動弁、２７…バネ、２８…逃がし孔、３０…制御ロッド、３１…第１ロッド部、３２…第２ロッド部、３３…雄ネジ、３５…大径部、３６…テーパ部、４０…大径部、４１…溝。

Claims

ポンプから吐出される作動流体を供給通路より絞り通路を介して動力舵取装置に送出し、前記絞り通路の通過前後の差圧に応じて駆動する流量調整用スプール弁にてバイパス通路の開度を調整し余剰流をポンプの吸入側に還流するとともに、前記流量調整用スプール弁に設けられ前記絞り通路に貫挿された制御ロッドにて前記絞り通路の開口面積を変化させる動力舵取用作動流体の流量制御装置において、
前記絞り通路を通過する前の作動流体の圧力に応動する直動弁を前記流量調整用スプール弁に内蔵し、前記ポンプから吐出される作動流体が予め定めた設定圧以上になった時、該直動弁を開口して作動流体をバイパス通路に逃がすとともに、前記制御ロッドの基端部を前記直動弁の弁口に移動可能に貫通し前記直動弁に連結したことを特徴とする動力舵取用作動流体の流量制御装置。