JPH08164865A - 動力舵取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】低負荷時および高速走行時には、ポンプから制
御弁に供給される流量を低減して省エネルギ化を図ると
ともに、高速走行時の安定性を高める。 【構成】低負荷時には負荷圧感応弁により流量制御弁の
ばね室と低圧側とを連通して制御弁に供給される流量を
低減し、省エネルギ化を図り、また高速走行時には電磁
弁により流量制御弁のメータリングオリフィスの開度を
縮小して制御弁に供給される流量を低減し、高速安定性
を向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等に使用される
油圧式の動力舵取装置に関するもので、特に、低負荷時
および高速走行時にポンプから制御弁に供給される流量
を低減して省エネルギ化と高速安定性を図った動力舵取
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】低負荷時および高速走行時にポンプから
制御弁に供給される流量を低減して省エネルギ化と高速
安定性を図った動力舵取装置は、例えば特開平６−１７
１５２２号公報に記載されているように公知である。か
かる動力舵取装置においては、流量制御弁のばね室と低
圧側との間に、負荷圧に応じて絞り開度が変化される負
荷圧感応バルブと、車速に応じて絞り開度が制御される
車速感応バルブとを並列に設け、低負荷時においては、
負荷圧感応バルブを介して流量制御弁のばね室を低圧側
に開放して制御弁に供給される流量を低減させ、また高
速走行時においては、車速感応バルブを介して流量制御
弁のばね室を低圧側に開放して制御弁に供給される流量
を低減させ、省エネルギ化と高速安定性を達成してい
る。

【０００３】この種の動力舵取装置においては、低負荷
時の高速走行状態は、車速感応バルブが車速に応じた絞
り開度に設定され、この絞り開度に応じた作動油が流量
制御弁のばね室より低圧側にリークされ、制御弁に供給
される流量を車速に応じて低減させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た構成の動力舵取装置においては、高速走行時にハンド
ル操作により負荷圧が上昇すると、車速感応バルブの絞
り前後の圧力差が大きくなって低圧側にリークされる流
量が増大し、その結果、制御弁に供給される流量が車速
に応じた流量に制御できなくなるために、車速感応バル
ブの下流側に、高速走行時に負荷圧が変化しても低圧側
へのリーク量を変化させないようにする圧力補償バルブ
を設けなければならず、上記した省エネルギ化と高速安
定性を得るうえで、部品点数が増大してコストアップと
なる問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
を解決するためになされたもので、請求項１の発明は、
ポンプとパワーシリンダの両油室とリザーバとにそれぞ
れ接続する流路に可変絞りをそれぞれ設けた制御弁と、
前記ポンプの吐出通路中に設けられたメータリングオリ
フィスの前後差圧に応じてバイパス通路を開閉し前記制
御弁に供給する流量を所定流量に制御する流量制御弁と
を備えた動力舵取装置において、低負荷時においては前
記流量制御弁のばね室を低圧側に連通させステアリング
操作により圧力上昇する負荷圧に応動して前記ばね室と
低圧側との連通を遮断する負荷圧感応バルブと、車速の
上昇に応じて前記メータリングオリフィスの開度を縮小
する電磁弁とを備えたものである。

【０００６】また、請求項２の発明は、前記負荷圧感応
バルブが、受圧面積差を持つスプール弁を有してなるも
のである。さらに、請求項３の発明は、前記負荷圧感応
バルブのスプール弁が、差圧によって作動されるように
なっているものである。請求項４の発明は、ポンプとパ
ワーシリンダの両油室とリザーバとにそれぞれ接続する
流路に可変絞りをそれぞれ設けた制御弁と、前記ポンプ
の吐出通路中に設けられたメータリングオリフィスの前
後差圧に応じてバイパス通路を開閉し前記制御弁に供給
する流量を所定流量に制御する流量制御弁とを備えた動
力舵取装置において、前記メータリングオリフィス通過
後の作動油を前記流量制御弁のばね室に導く連通路中に
制御オリフィスを設け、ステアリング操作により圧力上
昇する負荷圧に応動して前記流量制御弁のばね室を低圧
側に連通させる負荷圧感応バルブを設け、この負荷圧感
応バルブを、前記ポンプのハウジングに形成された嵌挿
穴に嵌挿されるスリーブ部材と、このスリーブ部材内に
摺動可能に嵌挿されるスプール弁と、このスプール弁の
一端が着座するとともに前記スプール弁の一端が着座し
た時に閉塞される内孔が形成された弁座と、前記スプー
ル弁を前記弁座から離間する方向に付勢するばねとから
なるカートリッジ式で構成し、前記スプール弁の他端側
を前記制御オリフィスの上流側に接続し、前記弁座の内
孔の一端を前記制御オリフィスの下流側に接続し、前記
弁座の内孔の他端をリザーバ側に接続し、かつ前記弁座
の内孔の開口面積を前記スプール弁の他端側の負荷圧受
圧側面積より小として前記スプール弁に受圧面積差を持
たせたものである。

【０００７】

【作用】上記の構成により、操舵の中立状態において
は、負荷圧が低いので、負荷圧感応バルブの可変絞りが
開かれ、この可変絞りを介して流量制御弁のばね室側が
低圧側に解放されて圧力が低下するため、ポンプより吐
出された作動油はより多くポンプの吸入側に還流され
る。従って、制御弁に供給される作動油の供給流量が減
少され、エネルギー損失を低減できる。

【０００８】その状態でステアリング操作により負荷圧
が上昇すると、負荷圧感応バルブが作動されて可変絞り
を縮小し、ついには閉塞される。これにより制御弁に供
給される作動油の供給流量が最大供給流量まで増大さ
れ、アシスト作用に寄与する。一方、車速が低速の場合
には、電磁弁がメータリングオリフィスを最大量開口し
ているが、車速が高くなると、電磁弁によってメータリ
ングオリフィスが縮小され、従って制御弁に供給される
流量は低減され、高速安定性が高められるようになる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は油圧式の動力舵取装置の全体構成を示し、こ
の動力舵取装置は、主として、自動車エンジンによって
駆動されるポンプ１０と、リザーバ１１と、ステアリン
グ操作をパワーアシストするパワーシリンダ１２と、ス
テアリングホイール１３の回転により作動して前記ポン
プ１０からパワーシリンダ１２に供給される作動油を絞
り制御するロータリ式の制御弁１４とによって構成され
ている。

【００１０】前記ポンプ１０のポンプハウジング１０ａ
には、図２に示すように弁収納穴１５が形成され、この
弁収納孔１５にポンプ１０の吐出ポートに連通する供給
通路１６とポンプ１０の吸入ポートに連通するバイパス
通路１７が弁収納孔１５の軸線方向に離間して開口され
ている。前記弁収納孔１５の一端にはユニオン１８が液
密的に螺着され、このユニオン１８の外周に送出口１９
を開口したブラケット２０が取付けられている。送出口
１９は後述する構成の制御弁１４に接続される。ユニオ
ン１８にはスリーブ２１が内挿され、このスリーブ２１
に前記供給通路１６と送出口１９とを連通する供給穴２
２が形成されている。この供給穴２２の途中にはメータ
リングオリフィス２３が形成され、このメータリングオ
リフィス２３を介して前記供給通路１６と送出口１９が
連通される。なお、前記メータリングオリフィス２３
は、一例として並列配置された第１メータリングオリフ
ィス２３ａと第２メータリングオリフィス２３ｂからな
っている。

【００１１】また、弁収納穴１５には流量制御用のバイ
パス弁２４が摺動可能に嵌挿され、このバイパス弁２４
はばね室２５に介挿したばね２６の弾発力により供給通
路１６とバイパス通路１７との連通を遮断する方向に付
勢されている。前記ポンプハウジング１０ａには、前記
メータリングオリフィス２３通過後の作動流体を前記弁
収納穴１５のばね室２５に導く連通路２７が形成されて
いる。連通路２７の途中には制御オリフィス２９が形成
され、この制御オリフィス２９を介してメータリングオ
リフィス２３の下流側の作動油が前記ばね室２５に導か
れる。これによりバイパス弁２４の両端面にメータリン
グオリフィス２３前後の差圧が作用し、この差圧に応じ
てバイパス弁２４が軸方向へ移動して、上記差圧を一定
にするようにバイパス通路１７の開度を調整するように
なっている。上記した構成のメータリングオリフィス２
３、バイパス弁２４およびばね２６により、流量制御弁
３０を構成している。

【００１２】また、前記ポンプハウジング１０ａには弁
収納孔１５と平行に嵌挿穴３８が形成され、この嵌挿穴
３８にカートリッジ式の負荷圧感応バルブ３９が嵌挿さ
れている。かかるカートリッジ式の負荷圧感応バルブ３
９は、前記嵌挿穴３８に嵌挿されるスリーブ部材４１
と、このスリーブ部材４１内に摺動可能に嵌挿されたス
プール弁４３と、このスプール弁４３の先端に固着され
たボール４４と、このボール４４が着座する弁座４５に
開口した内孔４７と、前記スプール弁４３を弁座４５か
ら離間する方向に付勢するばね４６とから構成されてい
る。前記スリーブ部材４１の外周には軸方向に間隔を有
して３つの環状溝５１、５２、５３が形成され、このス
リーブ部材４１は嵌挿穴３８の開口端に螺合された止め
栓４０によって軸方向移動を拘束されている。

【００１３】前記スプール弁４３の一端には、ポンプハ
ウジング１０ａに形成した導入路５４ならびにスリーブ
部材４１に形成した前記環状溝５１および細孔５５を介
して前記制御オリフィス２９を通過する前の作動油が導
入されるようになっている。また前記内孔４７の一端に
は、ポンプハウジング１０ａに形成した導入路５６なら
びにスリーブ部材４１に形成した前記環状溝５３および
止め栓４０の先端に形成した切欠き５７を介して前記制
御オリフィス２９を通過した後の作動油が導入されるよ
うになっている。ここでスプール弁４３の直径（ＤＡ）
と弁座４５に形成した内孔４７の直径（ＤＢ）との関係
は、スプール弁４３のほうが内孔４７より僅かに大きく
（ＤＡ＞ＤＢ）なっており、これにより制御オリフィス
２９の上流側の圧力が導入される側の受圧面積を大と
し、制御オリフィス２９の下流側の圧力が導入される側
の受圧面積を小としている。そして、前記スプール弁４
３に固着されたボール４４と弁座４５との間で可変絞り
３９ａが形成され、この可変絞り３９ａの下流側はスリ
ーブ部材４１に形成した逃がし孔５８および前記環状溝
５２ならびにポンプハウジング１０ａに形成した排出路
６０を介して前記バイパス通路１７に連通されている。
そして前記可変絞り３９ａの開口面積を変化させること
により内孔４７に通ずる前記バイパス弁２４のばね室２
５の圧力を制御するようになっている。

【００１４】前記ユニオン１８の一端には電磁弁６１が
取付けられ、この電磁弁６１はこれに印加される電流に
応じ変位されて前記第１メータリングオリフィス２３ａ
の開度を制御する制御ロッド６２を備えている。電磁弁
６１には車速センサ６３からの車速信号が入力される電
子制御装置６４によって車速に応じた電流が印加され、
第１メータリングオリフィス２３ａの開度を車速の上昇
に応じて縮小するようになっている。すなわち、メータ
リングオリフィス２３の開口面積は、一定の絞り開度の
第２メータリングオリフィス２３ｂと、車速に応じて絞
り開度が可変となる第１メータリングオリフィス２３ａ
とによって、車速に応じて図４に示すように変化する。

【００１５】前記制御弁１４は、図１に簡略図示するよ
うに、ポンプ１０とパワーシリンダ１２の両油室とリザ
ーバ１１とにそれぞれ接続する４つの流路Ｌ１、Ｌ２、
Ｌ３、Ｌ４にセンタオープン形の可変絞りＶ１、Ｖ２、
Ｖ３、Ｖ４を設けた構成からなっている。なお、図１中
７０は、前記バイパス弁２４のばね室２５の圧力が設定
圧以上になったときに作動して圧力を低圧側（バイパス
通路１７）に逃がすレリーフ弁で、このレリーフ弁７０
は、前記バイパス弁２４内に組み込まれている。

【００１６】次に上述した構成に基づいて作動を説明す
る。自動車エンジンによりポンプ１０が駆動されると、
作動油がポンプ１０の吐出ポートから供給通路１６に吐
出される。供給通路１６に吐出された作動油はメータリ
ングオリフィス２３（２３ａ，２３ｂ）を経て送出口１
９から制御弁１４に供給される。また、作動油はメータ
リングオリフィス２３を通過した後、連通路２７、導入
路５４、環状溝５１および細孔５５を介して負荷圧感応
バルブ３９のスプール弁４３の一端側に導入され、スプ
ール弁４３を図２の右方向に押圧する推力として作用す
る。一方、連通路２７中の制御オリフィス２９を通過し
た作動油は、バイパス弁２４のばね室２５に導入される
とともに、導入路５６、環状溝５３および切欠き５７を
介して負荷圧感応バルブ３９の内孔４７に導入され、ボ
ール４４を介してスプール弁４３を図２の左方向に押圧
する推力として作用するとともに、可変絞り３９ａを通
過してバイパス通路１７より排出される。

【００１７】車速が低速で、かつ操舵の中立状態におい
ては、制御弁１４に供給された作動油は可変絞りＶ１、
Ｖ２より可変絞りＶ３、Ｖ４を介してリザーバ１１に等
分的に排出され、パワーシリンダ１２の両油室は低圧状
態に保持される。この状態においては負荷圧が低いの
で、負荷圧感応バルブ３９のスプール弁４３に作用する
左右推力差は小さく、従って、スプール弁４３はばね４
６の付勢力により可変絞り３９ａを全開する左方端に保
持され、この可変絞り３９ａを介してバイパス弁２４の
ばね室２５が低圧側に解放される。従ってばね室２５か
ら低圧側にパイロット流量ｑ１がリークされてばね室２
５の圧力が低下するため、バイパス弁２４がバイパス通
路１７をより開く方向に移動され、ポンプ１０より吐出
された作動油はより多くバイパス通路１７にバイパスさ
れ、ポンプ１０の吸入側に還流される。従って、制御弁
１４に供給される作動油の供給流量は図５に示す流量Ｑ
１まで減少される。これにより、ポンプ動力のエネルギ
ー損失を低減できる。

【００１８】この状態より、ステアリングホイール１３
が回転操作されると、ステアリングホイール１３の回転
方向に応じて、可変絞りＶ１、Ｖ３と可変絞りＶ２、Ｖ
４のいずれか一方が拡大され、他方が縮小されるため、
負荷圧が徐々に上昇してパワーシリンダ１２の両油室に
差圧が発生する。この負荷圧がＰ１まで上昇すると、負
荷圧感応バルブ３９のスプール弁４３の左右受圧面積差
により、スプール弁４３に作用する左右推力差が増大
し、しかしてその推力差がばね４６の付勢力に打ち勝つ
と、スプール弁４３がばね４６に抗して図２の右方向へ
移動し、可変絞り３９ａを縮小する。さらに、負荷圧が
Ｐ２まで上昇して左右推力差が増大すると、ついには可
変絞り３９ａが閉塞されるに至る。従って内孔５４から
可変絞り３９ａを介してバイパス通路１７にリークされ
るパイロット流量ｑ１が図３に示すように０になる。こ
れにより、バイパス弁２４のばね室２５の圧力が増大さ
れるため、バイパス弁２４がバイパス通路１７を絞る方
向に変位され、制御弁１４に供給される作動油の供給流
量は図５に示す最大供給流量Ｑ２まで増大され、アシス
ト作用に寄与する。

【００１９】一方、車速が低速の場合には、電磁弁６１
の制御ロッド６２が第１メータリングオリフィス２３ａ
を最大量開口した位置に保持され、メータリングオリフ
ィス２３の開口面積は図４に示すようにＡ２となってい
る。しかして車速がＶ１まで上昇して高速走行状態にな
ると、電磁弁６１に車速に応じた電流が印加され、この
電流に応じて制御ロッド６２が変位される。これにより
第１メータリングオリフィス２３ａが縮小され、ついに
は閉止され、メータリングオリフィス２３の開口面積は
第２メータリングオリフィス２３ｂによる一定開度（Ａ
１）に縮小される。従って車速の上昇に応じて制御弁１
４に供給される流量が減少され、高速走行時においては
高速安定性が高められる。すなわち、制御弁１４に供給
される流量は負荷圧に応じて、低速時は図５の線図Ｌの
特性となり、中速、高速時は図５の線図Ｈ１〜Ｈ２の特
性となる。

【００２０】なお、上記した実施例における負荷圧感応
バルブ３９としては、低負荷時に流量制御弁のばね室を
低圧側に開放して制御弁に供給する作動油の流量を低減
できるものであればよい。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように請求項１の発明は、低
負荷時においては流量制御弁のばね室を低圧側に連通さ
せステアリング操作により圧力上昇する負荷圧に応動し
てばね室と低圧側との連通を遮断する負荷圧感応バルブ
を設けるとともに、流量制御弁のメータリングオリフィ
スの開度を車速に応じて制御する電磁弁を設けた構成で
あるので、低負荷時および高速走行時には、制御弁に供
給する作動油の流量を低減することができ、省エネルギ
化と高速安定性が達成できる効果がある。

【００２２】特に本発明は、高速走行時における制御弁
への供給流量の低減を、流量制御弁のメータリングオリ
フィスの開度制御によって行うようにしたので、従来の
ような圧力補償弁を用いなくても高速走行時に負荷圧が
上昇しても制御弁への供給流量が変化することなく、従
って部品点数の削減によるコスト低減を可能にできる効
果がある。

【００２３】また請求項２および請求項３の発明によれ
ば、前記負荷圧感応バルブのスプール弁４３弁が、受圧
面積差を持ち、しかも差圧によって作動されるように構
成したので、負荷圧感応バルブのばねのばね定数を小さ
くすることができ、ばね取り付け高さのバラツキの影響
が小さくなって、正確な流量制御を行うことができる効
果がある。

【００２４】さらに請求項４の発明によれば、負荷圧感
応バルブをカートリッジ式に構成したので、ポンプハウ
ジングには負荷圧感応バルブを収納するための嵌挿穴を
形成すればよく、ポンプハウジングに加工の難儀な環状
溝等を形成する必要がなくなるので、加工性および組付
け性を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す動力舵取装置の全体構成
図である。

【図２】ポンプの詳細を示す断面図である。

【図３】負荷圧に対するパイロット流量特性を示すグラ
フである。

【図４】車速に対するメータリングオリフィスの開口面
積の関係を示すグラフである。

【図５】負荷圧に対する供給流量特性を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１０ ポンプ １０ａ ポンプハウジング １１ リザーバ １２ パワーシリンダ １６ 供給通路 １７ バイパス通路 ２３ メータリングオリフィス ２４ バイパス弁 ２５ ばね室 ２９ 制御オリフィス ３０ 流量制御弁 ３９ 負荷圧感応バルブ ４１ スリーブ部材 ４３ スプール弁 ４４ ボール ４５ 弁座 ４６ ばね ４７ 内孔 Ｖ１〜Ｖ４ 可変絞り

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福村 健一 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 加藤 豪哉 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプとパワーシリンダの両油室とリザ
   ーバとにそれぞれ接続する流路に可変絞りをそれぞれ設
   けた制御弁と、前記ポンプの吐出通路中に設けられたメ
   ータリングオリフィスの前後差圧に応じてバイパス通路
   を開閉し前記制御弁に供給する流量を所定流量に制御す
   る流量制御弁とを備えた動力舵取装置において、低負荷
   時においては前記流量制御弁のばね室を低圧側に連通さ
   せステアリング操作により圧力上昇する負荷圧に応動し
   て前記ばね室と低圧側との連通を遮断する負荷圧感応バ
   ルブと、車速の上昇に応じて前記メータリングオリフィ
   スの開度を縮小する電磁弁とを備えたことを特徴とする
   動力舵取装置。
2. 【請求項２】 前記負荷圧感応バルブが、受圧面積差を
   持つスプール弁を有してなる請求項１に記載の動力舵取
   装置。
3. 【請求項３】 前記負荷圧感応バルブのスプール弁が、
   差圧によって作動されるようになっている請求項２に記
   載の動力舵取装置。
4. 【請求項４】 ポンプとパワーシリンダの両油室とリザ
   ーバとにそれぞれ接続する流路に可変絞りをそれぞれ設
   けた制御弁と、前記ポンプの吐出通路中に設けられたメ
   ータリングオリフィスの前後差圧に応じてバイパス通路
   を開閉し前記制御弁に供給する流量を所定流量に制御す
   る流量制御弁とを備えた動力舵取装置において、前記メ
   ータリングオリフィス通過後の作動油を前記流量制御弁
   のばね室に導く連通路中に制御オリフィスを設け、ステ
   アリング操作により圧力上昇する負荷圧に応動して前記
   流量制御弁のばね室を低圧側に連通させる負荷圧感応バ
   ルブを設け、この負荷圧感応バルブを、前記ポンプのハ
   ウジングに形成された嵌挿穴に嵌挿されるスリーブ部材
   と、このスリーブ部材内に摺動可能に嵌挿されるスプー
   ル弁と、このスプール弁の一端が着座するとともに前記
   スプール弁の一端が着座した時に閉塞される内孔が形成
   された弁座と、前記スプール弁を前記弁座から離間する
   方向に付勢するばねとからなるカートリッジ式で構成
   し、前記スプール弁の他端側を前記制御オリフィスの上
   流側に接続し、前記弁座の内孔の一端を前記制御オリフ
   ィスの下流側に接続し、前記弁座の内孔の他端をリザー
   バ側に接続し、かつ前記弁座の内孔の開口面積を前記ス
   プール弁の他端側の負荷圧受圧側面積より小として前記
   スプール弁に受圧面積差を持たせたことを特徴とする動
   力舵取装置。