JPH0623873U - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一本のスプールを使用した簡単な構成であり
ながらフローダウン機能を確実に得ることができると共
に、ポンプの高速回転域でもパワーステアリング装置の
油圧回路等に一定量の作動油を吐出供給できる流量制御
弁を提供する。 【構成】 流入ポート２２と、吐出ポート１６と、これ
らの流入ポート２２と吐出ポート１６との間に設けられ
たメインオリフィス２６と、ドレンポート２３とを備
え、スプール収納孔１２の閉塞端１２ａとこれに対向す
るスプール２４の一端部の一方に、他方から離間させて
止めスプリング３１を装着した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、自動車のパワーステアリング装置等に用いられる作動油の供給流 量を制御するための流量制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば油圧式の自動車用パワーステアリング装置の油圧源としては、例えばベ ーンポンプ等の回転式容積形オイルポンプが広く使用されている。これらのポン プは通常エンジンにより駆動されているため、エンジンの回転速度が上昇すると 、ポンプ回転数も上昇し、ポンプからの作動油吐出量が増大する。

【０００３】 一方、パワーステアリング装置の操舵助勢力を発生する油圧回路は、通常回路 内を流れる作動油の流量とそれによって発生される操舵助勢力の程度とが対応す るように設計されている。このため、所望程度の助勢が得られるように、回路内 を流れる作動油の流量を制御する必要がある。

【０００４】 多くの場合、油圧回路内を流れる作動油の流量は、実際にステアリング操作が 行われているか、ハンドルが一定位置に保持されているかには直接的に大きな影 響を受けないように設計されている。但し、油圧回路の入力部（作動油供給部） における油圧は、ステアリング操作が行われると上昇するようになっている。

【０００５】 従って、一般的な油圧式の自動車用パワーステアリング装置には、オイルポン プの回転数の高低にも、また油圧回路の入力部の圧力変動にも影響されることな く、所望の助勢程度に対応した流量の作動油を油圧回路へ供給するための流量制 御弁が設けられている。

【０００６】 助勢の程度は、運転操作のし易さという点からは、常時一定であることが必ず しも最良ではないことが知られている。むしろ自動車の走行速度に応じて、停車 中の据切り時（エンジンはアイドル状態）や低速走行時（エンジンは低速回転状 態）には助勢を比較的大きくし、一方、高速時には助勢を比較的小さくすること が望ましい。そのため、ポンプ回転数が所定値以上になったならば油圧回路への 作動油の供給量を減少させるいわゆるフローダウン機能を備えた流量制御弁が提 案されている。

【０００７】 従来、この種の流量制御弁には図３、図４に示すようなものがある。

【０００８】 図３に示す流量制御弁Ａでは、スプール収納孔４０内にスプール４２が摺動可 能に設けられ、このスプール４２の前後に第一圧力室Ｐ１と第二圧力室Ｐ２が区 画されている。スプール４２とスプール収納孔４０の閉塞部との間には戻しスプ リング４３が設けられている。第一圧力室Ｐ１は、ポンプからの作動油が流入す る流入ポート４４に常時連通し、かつメインオリフィス４８を介して吐出ポート ４６に連通している。この第一圧力室Ｐ１は更に、直接ポンプへ余剰の作動油を 還流させるためのドレンポート５０に対して、スプール４２の位置に応じて異な る開度で連通可能となっている。一方、第二圧力室Ｐ２は、オリフィス５４と油 路５２を介して吐出ポート４６に連通しており、これによって第二圧力室Ｐ２の 圧力と吐出ポート４６の圧力は実質的に等しくなっている。また、スプール４２ の中央部外周には環状溝６０が形成されており、この環状溝６０内は、吐出ポー ト４６に連通した前記油路５２に連通ポート６２を介して常時連通している。サ ブオリフィス５６は、スプール４２に設けた環状溝６０に臨ませて第２流入ポー ト５８からスプール収納孔４０への出口に設けられており、スプール４２で開閉 可能となっている。

【０００９】 以上の構成において、エンジンの回転速度が上昇してポンプから第一圧力室Ｐ １に流入する作動油の流量が増加した場合、スプール４２が図３の右方向に移動 し、ドレンポート５０の有効開口面積が増大するため、第一圧力室Ｐ１の圧力上 昇が回避されるから、第一圧力室Ｐ１と第二圧力室Ｐ２との間の差圧は、ポンプ からの作動油流入量の増加に影響されることなく、ほぼ一定値に保持される。ま た、ステアリング操作が行われて吐出ポート４６の圧力が上昇した場合、吐出ポ ート４６に連通している第二圧力室Ｐ２の圧力も上昇し、これによりスプール４ ２が図３の左方向に移動し、ドレンポート５０の有効開口面積が減少するため、 第一圧力室Ｐ１の圧力が上昇するから、第一圧力室Ｐ１と第二圧力室Ｐ２との間 の差圧は、ステアリング操作に影響されることなく、ほぼ一定値に保持される。 従って、吐出ポート４６には第一圧力室Ｐ１内からメインオリフィス４８を通る メイン流路を経て一定量の作動油が流れる

【００１０】 ところで、ポンプから第一圧力室Ｐ１への作動油流入量が比較的に少ないポン プの低速回転時には、スプール４２は図３の左方向に移動しており、このスプー ル４２でサブオリフィス５６が閉じられていないため、吐出ポート４６には、サ ブオリフィス５６からスプール４２の環状溝６０、連通ポート６２、油路５２を 通るサブ流路を経て作動油が流れるから、結局、吐出ポート４６にはメイン流路 及びサブ流路からの作動油を合わせた一定量の作動油が吐出ポート４６に供給さ れることになる。

【００１１】 更に、ポンプ回転数が上昇してポンプから第一圧力室Ｐ１への作動油流入量が 増大するにつれてスプール４２は図３の右方向に移動し、所定のポンプ回転数で スプール４２によりサブオリフィス５６が閉じられ始め、ついにはスプール４２ によりサブオリフィス５６が完全に閉じられる。それ以上のポンプ回転数の領域 では、油圧回路への作動油供給量はメイン流路の流量だけとなり、フローダウン 機能が得られる。

【００１２】 しかしながら、この図３に示す流量制御弁Ａでは、ステアリング操作により吐 出ポート４６内の圧力が上昇した際に、第二圧力室Ｐ２の圧力も上昇するため、 スプール４２は、第一圧力室Ｐ１と第二圧力室Ｐ２の間の差圧を一定に保つよう に図３の左方向に移動し、スプール４２が、それまで閉塞していたサブ流路を開 放してしまったり、或いはサブ流路の開度を増大させるおそれがあり、それによ って吐出流量が増加して、フローダウン機能が失われるか、不十分になることが あるという問題があった。

【００１３】 また、図４に示す流量制御弁Ｂは、前記流量制御弁Ａが有する問題を解決する ためのもので、特開昭６０−１３６６７３号公報に開示されている。

【００１４】 この流量制御弁Ｂでは、一端にパワーステアリング装置の油圧回路に作動油を 導く吐出孔１０１を備えた中空状のコネクタ１００の、他端に設けたメインオリ フイス１０２は、ポンプからの作動油を導く導入通路１０４に臨んで開口してい る。

【００１５】 このコネクタ１００の中空内部には、前記吐出孔１０１に連通する連通孔１０ ５を有するスリーブ１１１と、このスリーブ１１１内の連通孔１０５とメインオ リフイス１０２との間に形成されて中空内部を軸方向に区画し連通孔１０５側に サブスプール収納孔１０６を形成する隔成部１０７とが設けられている。

【００１６】 サブスプール収納孔１０６内にはサブスプール１０８が嵌挿されて、隔成部１ ０７側に導入圧力室１１０が形成されている。

【００１７】 前記スリーブ１１１内の連通孔１０５には、サブスプール１０８の先端に設け た絞り部１０９が挿入されて、可変絞りのサブオリフイス１１２が形成されてい る。

【００１８】 サブスプール１０８の後端には、前記サブオリフイス１１２に連なる連通路１ １３が開口しており、該後端は前記隔成部１０７を貫通して突出している。

【００１９】 このサブスプール１０８とスリーブ１１１との間には、導入圧力室１１０を縮 小させる方向に働く戻しスプリング１１５が設けられている。

【００２０】 そして、導入圧力室１１０に導入通路１０４の圧力を導くことにより、サブス プール１０８に対しメインオリフイス１０２の前後の差圧を作用させ、この差圧 の増大によって前記サブオリフイス１１２の絞り度合を強め、これによってフロ ーダウン機能を得るようになっている。

【００２１】 一方、前記ドレン通路が開口するメインスプール収納孔１１６内には、前記余 剰流量を制御するメインスプール１１８が嵌挿され、内部が第一圧力室Ｐ１と第 二圧力室Ｐ２に区画されている。

【００２２】 メインスプール１１８とメインスプール収納孔１１６の閉塞部との間には戻し スプリング１２３が設けられている。

【００２３】 そして、第一圧力室Ｐ１にはメインオリフイス１０２を通過した後の作動油の 圧力、第二圧力室Ｐ２には前記サブオリフイス１１２を通過した後の作動油の圧 力を導くことにより、メインスプール１１８に対し前記サブオリフイス１１２の 前後の差圧を作用させ、この差圧の増大によって前記ドレン通路の開口面積を増 大させ、余剰の作動油をドレン通路に戻すようになっている。

【００２４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、この流量制御弁Ｂでは、メインスプール１１８の他に、メイン スプール１１８とは別体のサブスプール１０８を組み合わせて使用する構成であ るため、弁の構造が複雑であり、部品点数が多く、組立てにも手間と時間がかか るという問題があった。

【００２５】 この考案は前記流量制御弁Ｂが有する問題点を解決するためになされたもので 、一本のスプールで済む簡単な構成でありながらフローダウン機能を確実に得る ことができると共に、ポンプの高速回転域でもパワーステアリング装置の油圧回 路等に一定量の作動油を吐出供給できる流量制御弁を提供することを目的とする 。

【００２６】

【課題を解決するための手段】

この考案は、流入ポートと、吐出ポートと、これらの流入ポートと吐出ポート との間に設けられたメインオリフィスと、ドレンポートとを備え、前記流入ポー トからの流入量に応じてスプール収納孔内のスプールが移動して前記ドレンポー トからのドレン流量を増減させ、前記メインオリフィスを介して前記吐出ポート から吐出供給される作動油の流量を制御するようにした流量制御弁において、前 記スプール収納孔の閉塞端とこれに対向するスプールの一端部の一方に、他方か ら離間させて止めスプリングを装着し、この止めスプリングが前記ドレンポート に所定の有効開口面積が得られた時点で前記スプールとスプール収納孔の閉塞端 との間に挟まれてばね力を発生するようにしたものである。

【００２７】

【作用】

スプールに受圧部を設けているため、流入ポートでの作動油流入量が増加する と、これにより生じる受圧部前後の差圧でスプールが移動してドレンポートの有 効開口面積が増加し、その増加分だけ、流入ポートからの作動油がドレンポート から流出するから、メインオリフィスを経て吐出ポートに流れる作動油の流量は 減少する。

【００２８】 また、急なフローダウンを発生させるために受圧部を大きくした場合、発生す る差圧が大きくため、止めスプリングを設けない場合を仮定すれば、高速回転域 で、流入ポートからの作動油が全量ドレンポートから流出し、メインオリフィス を経て吐出ポートに流れる作動油の流量が零になるというおそれがあるが、実際 には、ドレンポートに所定の有効開口面積が得られた時点で止めスプリングにば ね力が発生し、これによりスプールの移動につれ反力が増大するから、パワース テアリング装置の油圧回路に常に一定量以上の作動油を供給される。

【００２９】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図１により説明する。

【００３０】 図１は流量制御弁を示す断面図である。

【００３１】 ケーシング１０には円筒状のスプール収納孔１２が形成されており、一端１２ ａは閉塞され、他端部１２ｂ内には円筒状のコネクタプラグ１４がシール状態で 嵌挿固定されている。

【００３２】 このコネクタプラグ１４の一端には、パワーステアリング装置の油圧回路に作 動油を導く吐出ポート１６、他端には隔壁部２０が設けられ、この隔壁部２０に は、ポンプからの作動油が流入する流入ポート２２に臨ませて開口部２１が形成 され、開口部２１の周囲には突起２１ａが形成されている。

【００３３】 前記スプール収納孔１２内には、メインピストン部２４ａと、このメインピス トン部２４ａからコネクタプラグ１４側に軸方向に延在させた小径の流路管部２ ４ｂとを有し、流路管部２４ｂの中間位置にサブピストン部２４ｃを設けたスプ ール２４が摺動可能に設けられ、メインピストン部２４ａとサブピストン部２４ ｃにより、スプール収納孔１２内には、コネクタプラグ１４側から順次軸方向に 第三圧力室Ｐ３と第一圧力室Ｐ１と第二圧力室Ｐ２が区画されている。

【００３４】 流路管部２４ｂは前記コネクタプラグ１４の隔壁部２０に設けた開口部２１を 貫通して吐出ポート１６の内部に延在しており、ガイドブッシュ２１ｂにより互 いにシール状態で摺動可能となっている。

【００３５】 この流路管部２４ｂ内の流路２５は、吐出ポート１６に直接連通すると共に、 流路管部２４ｂに設けたメインオリフィス２６を介して第一圧力室Ｐ１に連通し ている。

【００３６】 第一圧力室Ｐ１はスプール２４の位置に応じてドレンポート２３に連通可能に 設けられ、スプール２４が第一圧力室Ｐ１側に移動するとドレンポート２３の有 効開口面積が減少し、スプール２４が第二圧力室Ｐ２側に移動するとドレンポー ト２３の有効開口面積が増加するようになっている。

【００３７】 第三圧力室Ｐ３は、流入ポート２２に直接連通すると共に、サブピストン部２ ４ｃの外周面とスプール収納孔１２の内面との間に形成されたサブオリフィス２ ９を介して第一圧力室Ｐ１に連通しており、流入ポート２２からの作動油が第三 圧力室Ｐ３に流入し、かつサブオリフィス２９を経て第一圧力室Ｐ１に流入して 第一圧力室Ｐ１と第三圧力室Ｐ３との間に流入ポート２２からの流入量に応じた 差圧が発生するようになっている。この差圧はサブオリフィス２９によるもので 、ポンプから流入ポート２２に流入する作動油の流量の二乗に比例したものとな る。前記サブピストン部２４ｃは、ピストン２４を第二圧力室Ｐ２側に付勢する 前記差圧の受圧部として機能する。

【００３８】 第二圧力室Ｐ２は、ケーシング１０に設けた連通路２７と、コネクタプラグ１ ４に形成した連通路１４ａとを介して吐出ポート１６に連通している。

【００３９】 スプール収納孔１２の閉塞端１２ａに対向するスプール２４の一端部には段付 軸状にスプリング装着部３０が突設されている。

【００４０】 このスプリング装着部３０の大径部に戻しスプリング２８の一端部が嵌め込ま れて、スプール２４の一端部に戻しスプリング２８が装着され、この戻しスプリ ング２８の他端部はスプール収納孔１２の閉塞端１２ａに当接している。

【００４１】 また、スプリング装着部３０の小径部に、前記戻しスプリング２８と干渉しな いように止めスプリング３１の一端部が嵌め込まれ、かつ外れないようにスプリ ング線材の一端部が該小径部に形成した図示しない溝部に引掛けられて、スプー ル２４の一端部に止めスプリング３１が装着され、この止めスプリング３１の他 端部はスプール収納孔１２の閉塞端１２ａから離間している。止めスプリング３ １は、前記ドレンポート２３に所定の有効開口面積が得られた時点でスプール２ ４とスプール収納孔１２の閉塞端１２ａとの間に挟まれてばね力を発生するよう に長さ及びバネ定数が設定されている。尚、止めスプリング３１の自由端部の倒 止めを行う場合は、図中に想像線で示すようにスプール収納孔１２の閉塞端１２ ａに突起３２を設け、この突起３２に止めスプリング３１の自由端部３１ａを遊 嵌させて支持させるのが好ましい。

【００４２】 このような流量制御弁Ｃにおいて、ピストン２４にサブピストン部２４ｃ（受 圧部）を設けない場合、つまり、第三圧力室Ｐ３を設けない場合を仮定すれば、 スプール２４は、その前後の第一圧力室Ｐ１と第二圧力室Ｐ２との間の差圧によ り移動されることから、図３に示した流量制御弁Ａのメイン流路による吐出流量 特性と同様、ほぼ一定の吐出流量特性が得られることになる。しかし、実際には 、この特性に、前記第一圧力室Ｐ１と第三圧力室Ｐ３との間の差圧による流量補 正が加えられる。即ち、第一圧力室Ｐ１と第三圧力室Ｐ３の間の差圧はスプール ２４のサブピストン部２４ｃに作用し、この差圧によりスプール２４が第二圧力 室Ｐ２側に移動すると、ドレンポート２３の有効開口面積が増加し、その増加分 だけ、流入ポート２２から第三圧力室Ｐ３、サブオリフィス２９を経て第一圧力 室Ｐ１に流入した作動油がドレンポート２３から流出するから、メインオリフィ ス２６を経て吐出ポート１６に流れる作動油の流量は減少する。このため、実際 の吐出流量特性はフローダウン特性を示す。

【００４３】 第一圧力室Ｐ１と第三圧力室Ｐ３の間の差圧は、前述のようにポンプから流入 ポート２２に流入する作動油の流量だけに依存して定まり、スプール２４の位置 とは無関係であるから、前記フローダウン機能は常に安定しており、ステアリン グ操作のために吐出ポート１６の圧力が上昇し、第二圧力室Ｐ２の圧力が上昇す る結果、スプール２４が第一圧力室Ｐ１側に移動してもそれによる影響を受ける ことはない。

【００４４】 ポンプから流入ポート２２に流入する作動油の流量が零になった時にも、コネ クタプラグ１４の隔壁部２０に突設した突起２１ａにより該隔壁部２０とスプー ル２４のサブピストン部２４ｃとの間に第三圧力室Ｐ３が確保されているから、 ポンプから流入ポート２２を経て第三圧力室Ｐ３に作動油が流入することで直ち に作動可能である。

【００４５】 また、スプール２４のサブピストン部２４ｃが小さい場合には、発生する差圧 も小さく、図２（ａ）に示すように急なフローダウンは発生しないが、同図（ｂ ）に示すような急なフローダウンを発生させるためにサブピストン部２４ｃを大 きくした場合、発生する差圧も大きく、止めスプリング３１を設けない場合を仮 定すれば、高速回転域で、ドレンポート２３の有効開口面積が最大となり、流入 ポート２２から第三圧力室Ｐ３、サブオリフィス２９を経て第一圧力室Ｐ１に流 入した作動油が全量ドレンポート２３から流出し、メインオリフィス２６を経て 吐出ポート１６に流れる作動油の流量が零になり、パワーステアリング装置の油 圧回路に作動油が供給されないというおそれがある。しかし、実際には、ドレン ポート２３に所定の有効開口面積が得られた時点でスプール２４とスプール収納 孔１２の閉塞端１２ａとの間に止めスプリング３１が挟まれてばね力が発生し、 これによりスプール２４の移動につれ反力が増大する。このため、高速回転時で も、流入ポート２２から第三圧力室Ｐ３、サブオリフィス２９を経て第一圧力室 Ｐ１に流入した作動油が全量ドレンポート２３から流出することはなく、メイン オリフィス２６、吐出ポート１６を経てパワーステアリング装置の油圧回路に常 に一定量以上の作動油が供給される。

【００４６】 従って、要求される吐出流量特性に合わせて止めスプリング３１の長さ及びバ ネ定数を設定することにより図２（ｃ）に示すような各種のフローダウン特性を 得ることが可能となる。

【００４７】 尚、この実施例では、戻しスプリング２８及び止めスプリング３１をスプール ２４側に設けたが、例えばスプール収納孔１２の閉塞端１２ａを着脱可能な閉塞 プラグで構成し、この閉塞プラグを利用してスプール収納孔１２の閉塞端１２ａ 側に設けても良いことは言うまでもない。

【００４８】

【考案の効果】

以上の通り、この考案は、ポンプ回転数が所定値以上になった時、ポンプから の作動油流入量に応じてステアリング装置の油圧回路等への作動油供給量を減少 させるフローダウン機能を、１つのスプールを使用した簡単な構造で確実に得る ことができると共に、止めスプリングによってポンプの高速回転域でもパワース テアリング装置の油圧回路等に常に一定量以上の作動油を供給することができる 。従って、優れたフローダウン特性を有し、容易にしかも安価に製作できる流量 制御弁を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例である流量制御弁Ｃを示す
断面図である。

【図２】（ａ）この考案実施例の流量制御弁Ｃのサブピ
ストン部を小さくした場合におけるポンプ回転数とパワ
ーステアリング装置への作動油供給量との関係図であ
る。 （ｂ）前記流量制御弁Ｃのサブピストン部を大きくし、
かつ止めスプリングを設けなかった場合におけるポンプ
回転数とパワーステアリング装置への作動油供給量との
関係を示す線図である。 （ｃ）この考案実施例の流量制御弁Ｃのサブピストン部
を大きくし、かつ止めスプリングを設けた場合における
ポンプ回転数とパワーステアリング装置への作動油供給
量との関係を示す線図である。

【図３】従来の流量制御弁Ａを示す断面図である。

【図４】従来の流量制御弁Ｂを示す断面図である。

【符号の説明】

１２ スプール収納孔 １２ａ 閉塞端 １６ 吐出ポート ２１ 開口部 ２２ 流入ポート ２３ ドレンポート ２４ スプール ２４ｂ 流路管部 ２４ｃ 受圧部（サブピストン部） ２６ メインオリフィス ２８ 戻しスプリング ２９ サブオリフィス ３０ スプリング装着部 ３１ 止めスプリング ３１ａ 自由端部 Ｐ１ 第一圧力室 Ｐ２ 第二圧力室 Ｐ３ 第三圧力室

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入ポートと、吐出ポートと、これらの
   流入ポートと吐出ポートとの間に設けられたメインオリ
   フィスと、ドレンポートとを備え、前記流入ポートから
   の流入量に応じてスプール収納孔内のスプールが移動し
   て前記ドレンポートからのドレン流量を増減させ、前記
   メインオリフィスを介して前記吐出ポートから吐出供給
   される作動油の流量を制御するようにした流量制御弁に
   おいて、前記スプール収納孔の閉塞端とこれに対向する
   スプールの一端部の一方に、他方から離間させて止めス
   プリングを装着し、この止めスプリングが前記ドレンポ
   ートに所定の有効開口面積が得られた時点で前記スプー
   ルとスプール収納孔の閉塞端との間に挟まれてばね力を
   発生するようにしたことを特徴とする流量制御弁。