JPS639112B2

JPS639112B2 -

Info

Publication number: JPS639112B2
Application number: JP55189006A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ooe; Hiroshi Oosaki
Original assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Current assignee: Jidosha Kiki Co Ltd
Priority date: 1980-12-29
Filing date: 1980-12-29
Publication date: 1988-02-25
Also published as: JPS57113988A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、複数のポンプから吐出される圧力流
体を流体機器に選択的に供給する圧力流体供給装
置に関する。

たとえば自動車に搭載され運転者の舵取操作力
を軽減する動力舵取装置において、その油圧発生
源となるポンプは、通常、自動車のエンジンで回
転駆動される。そして、このポンプからの作動油
の吐出量はエンジンの回転数に比例して増減す
る。したがつて、このようなポンプには、エンジ
ンの低回転域すなわちポンプ吐出量が少ないとき
でも前記動力舵取装置などの流体機器の動作に支
障ない充分な流量を供給できる容量を有すること
が要求される。

しかし、ポンプ容量をこのように設定すると、
エンジンの高回転域では不必要に大きな流量を動
力舵取装置に供給することになり、無駄が多くま
たこのポンプ駆動のためのエンジンの消費馬力も
大きくなり、省エンジン対策上好ましくない。特
に、近年では自動車用エンジンの燃費向上が叫ば
れており、上述した動力舵取装置用のポンプ消費
馬力を必要最小限にすることが望まれている。

このため、従来から１個のポンプカートリツジ
の対称位置に設けられる一対の圧力室を分離し２
台のポンプとして利用したり、あるいは別々に設
けられる容量の小さい２台のポンプを用い、これ
ら両ポンプからの圧油を流路切換機構により選択
的に供給するようにした圧力流体供給装置が提案
されている。すなわち、上述した流路切換機構に
より常時は一方のポンプのみを油圧供給用として
用い、他方はタンク側に接続して無負荷状態と
し、これにより消費馬力の低減化を図り、必要時
にのみ両ポンプからの圧油を合流して供給する。
そして、このような圧油の供給量を制御する方法
としてては、たとえばエンジンの低回転域、すな
わち各ポンプ吐出量が小さいときにその流量に感
応して両ポンプからの圧油を合流させる回転数感
知式、エンジンの回転数の大小にかかわらず流体
機器側に負荷が加わつて動力舵取装置が作動した
ときに発生する流体圧を検出して両ポンプからの
圧油を合流させる圧力感知式などが知られてい
る。

しかし、前者の場合には自動車の高速走行時す
なわちエンジンの高回転域では一方のポンプのみ
を駆動するためその消費馬力の低減化を図れる反
面、エンジンの低回転域ではエネルギロスが避け
られないもので、未だ改善の余地が残されてい
る。これは負荷がかかる舵取操作時においてのみ
多量な圧油が必要であり、たとえば停車中や直進
走行時においてはエンジンが低回転域にある場合
でも圧油の供給量は少なくてよいためである。特
に、自動車では、たとえば10モード走行パターン
で表わされる市街地走行が最も多く、このような
低速走行時における消費馬力の低減化を図ること
が望まれる。

また、後者の場合には、上述したエンジンの低
回転域での問題を解決し省エネルギ化を果たすこ
とができるが、一方において高回転域でのエネル
ギロスが避けられない。すなわち、エンジンの低
回転域において動力舵取装置が作動していないと
きには他方のポンプをタンク側に接続し無負荷状
態としてその消費馬力を低減できる。しかし、一
方のポンプのみで充分な圧油を供給できる高回転
域において、動力舵取装置が作動すると、流路が
切換えられて両ポンプからの圧油が合流されるこ
とになり、必要以上の圧油が動力舵取装置側に送
られ、無駄であるばかりでなく、過大流量による
作動不良を起す。このため、従来から流量制御弁
を付設して高回転域においては一定の供給量を保
ち、その以外はタンク側に戻すように構成してい
るが、この場合に問題となることは走行安定性の
点である。

すなわち、自動車が高速走行している際に圧油
の供給量が大きいとハンドルが軽るすぎることと
なり、運転者にとつて不安感を生じるもので、操
舵性の点で好ましくなく、またこのような高速走
行時にはハンドルを大きく操作することは少な
く、これは低速走行時においてのみである。した
がつて、従来からこの種装置において、いわゆる
ドルーピング機構を付設し、圧油供給量をエンジ
ンの高回転域ではある程度減少できるように構成
することが一般に行なわれている。そして、この
ドルーピング機構は乗用自動車などに多く採用さ
れ、その利点は大きい。

このようなドル―ピング機構を用いると、エン
ジンの高回転域においてその供給量が所定量以下
であるためハンドル操作時に手応えがあり操舵性
に優れ、自動車の高速走行時においてその効果を
発揮できる。しかも、このドルーピング機構は、
その構成から舵取操作時に油圧路中の負荷が増大
するとこれに伴なつて必要な供給量を順次増加さ
せることができるため、良好な操舵感覚が得られ
る。そして、このようなドルーピング機構は高速
走行時に動力舵取装置への圧油の供給量を減らす
ことによる配管および動力舵取装置での圧力損失
を極力少なくしてエネルギロスを小さくすること
にも効果があり、有用なものである。

したがつて、このような利点を有するドル―ピ
ング機構を前述した省エネルギ化を図つた圧力流
体供給装置に組合わせることが従来から考えられ
ているが、ここで問題となることは、前述した圧
力感知型の場合ドル―ピング機構を単に付加した
ものではエンジンの回転数が通常のポンプに付設
した場合に比べてかなり高くならないとドル―ピ
ング効果を発揮し得ないもので、動作特性上問題
が多い。これは従来のドル―ピング機構が油圧供
給路中に設けた流量制御弁を利用する構成で、こ
の制御弁が作動するに必要な圧油供給量を得る回
転数が従来のものに比べてかなり高くなつてしま
うためである。

本発明はこのような事情に鑑み、流体機器側の
負荷の大小に応じて作動する流路切換弁と共に、
流体供給路中に配設される流量制御弁の二つの受
圧部に面積差をもたせ、この流量制御弁による圧
力流体の調整流量を流体機器側の負荷の大小に応
じて可変させるという簡単な構成によつて、ポン
プ消費馬力の無駄を省き、省エネルギ効果をより
一層向上させることができるばかりか、流体機器
側の動作性能を大幅に向上させることが可能とな
る圧力流体供給装置を供給するものである。

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第１図は本発明に係る圧力流体供給装置を自動
車用動力舵取装置に適用した一実施例を示し、同
図において、符号１，２は圧油をそれぞれ別個に
吐出する第１および第２のポンプで、共に図示し
ないエンジンにより回転駆動される。そして、こ
れら両ポンプ１，２はタンク３内の作動油を制御
部４を介して動力舵取装置５に循環供給する役割
を果たす。

なお、これら両ポンプ１，２は必ずしも別体に
構成されている必要はなく、ケーシングおよびポ
ンプ駆動軸を共通として一体に構成されたもの、
あるいは１個のポンプカートリツジの対称位置に
設けられる一対の圧力室をそれぞれ別個のポンプ
として利用したものでもよい。この場合、第１の
ポンプ１の容量は第２ポンプ２よりも小さくした
方が省エネルギ効果をより大きくすることができ
る。また、図中１ａ，２ａは各ポンプ１，２の吸
込側管路、１ｂ，２ｂは同じく吐出側管路、３ａ
は前記管路１ａ，２ａに接続されるタンク側管
路、さらに５ａは前記制御部４と動力舵取装置５
間の圧油供給用管路、５ｂはタンク３への戻り管
路である。

さて、本発明によれば、上述した第１および第
２のポンプ１，２から吐出される圧油を動力舵取
装置５に選択的に供給するための制御部４を次の
ように構成している。

すなわち、図中符号１０は前記第１のポンプ１
からの圧油を動力舵取装置５に供給するメイン通
路、１１は前記第２のポンプ２からの圧油が導び
かれるサブ通路で、これら通路１０，１１間には
前記動力舵取装置５の負荷の大小に応じたメイン
通路１０中の圧油の圧力変化を感知して作動する
流路切換弁１２が配設されている。

この流路切換弁１２は、前記メイン通路１０側
に一端が開口するようにケーシング４ａに設けら
れたバルブ孔１２ａと、このバルブ孔１２ａ内に
摺動自在に支持されたスプール１３を有し、この
スプール１３は常時はスプリング１４により付勢
されてバルブ孔１２ａのメイン通路１０側に位置
している。そして、この状態において、バルブ孔
１２ａの軸方向中央に開口した前記サブ通路１１
はスプール１３によりメイン通路１０から切離さ
れ、かつスプール１３外周に設けられた環状溝１
３ａを介してサブ通路１１に並設されたドレン通
路１５に接続され、さらにこのドレン通路１５に
連続するドレン管路１５ａを経てタンク３に連通
している。

したがつて、この流路切換弁１２の非作動時に
あつては、動力舵取装置５にはメイン通路１０を
介して第１のポンプ１からの吐出量のみが供給さ
れ、第２のポンプ２からの圧油はタンク３との間
で循環する。その結果、この第２のポンプ２は無
負荷状態に保たれ、その駆動のための消費馬力が
非常に少なくなり、省エネルギ効果を発揮させる
ことが可能で、これはポンプ吐出量が小さく、し
かも動力舵取装置５が無負荷状態である低速、低
圧時に特に大きい。

また、この流路切換弁１２は、そのスプール１
３のメイン通路１０側の端部に逆止弁１６を有
し、この逆止弁１６はスプール１３が図中右側に
移動したときに貫通孔１３ｂおよびその外周の環
状溝１３ｃを介して前記サブ通路１１に接続され
る。勿論、この作動時においてはスプール１３に
よりサブ通路１１、ドレン通路１５間は切離され
る。そして、この逆止弁１６は第２のポンプ２か
らの圧油により開放されこれを第２図に示すよう
にメイン通路１０中に導びいて第１のポンプ１か
らの圧油と合流させる役割を示す。

なお、前記スプリング１４を配設したスプール
１３右側の低圧室１７には小孔１３ｄを介してタ
ンク３側の油圧が導びかれ、またこのスプール１
３の左端はメイン通路１０中に臨んでいる。した
がつて、このスプール１３はメイン通路１０側の
流体圧が動力舵取装置５の負荷の増加により上昇
したときにのみこれを感知して図中右側に移動し
流路の切換えを行なう。

また、前記メイン通路１０の途中には、この通
路１０内を流れる第１のポンプ１からの圧油また
は第１および第２のポンプ１，２からの合流され
た圧油の流量を検出するためのオリフイス２０が
設けられ、かつこのオリフイス２０の前後におけ
る流体圧力差に応じて作動する流量制御弁２１が
配設されている。この流量制御弁２１は前記メイ
ン通路１０中を流れる圧油の流量を制御しその余
分な圧油をタンク３側に逃す役割を果たすもの
で、前記メイン通路１０と平行して設けられるバ
ルブ孔２１ａ内で摺動動作するスプール２２を有
している。そして、このスプール２２の左端側に
形成される高圧室２３には通路２４を経て前記オ
リフイス２０の上流側の圧油が導びかれ、かつ右
端側に形成される低圧室２５内には前記オリフイ
ス２０の下流側の圧油がバルブ発振防止用のオリ
フイス２６ａを有する通路２６を介して導びかれ
ている。そして、スプール２２は常時は低圧室２
５内に設けたスプリング２７の付勢力により高圧
室２３側に位置し、このときにはバルブ孔２１ａ
の側方に開口するドレン通路２８と高圧室２３と
の間は切離されている。なお、図中２８ａはドレ
ン通路２８をタンク３側に接続するドレン管路、
２９はスプール２２内に付設されたリリーフ弁で
ある。

さて、このような構成による流量制御弁２１は
前記オリフイス２０前後に生じる圧力差に応じて
順次低圧室２５側に移動し、その結果高圧室２３
とドレン通路２８間を接続してメイン通路１０中
の圧油の一部を通路２４を介してタンク３側に逃
すように作動されるが、ここで注目すべき点はス
ブール２２の両端に形成される二つの受圧部２２
ａ，２２ｂに面積差をもたせていることである。
すなわち、このスプール２２はその低圧室２５側
が大径となるように段付状に形成され、これによ
りバルブ孔２１ａの低圧室２５側も大径に形成さ
れている。

そして、このような構成とすることにより、流
量制御弁２１に、動力舵取装置５の負荷の増加に
追従する機能を持たせ、その制御する流量すなわ
ちタンク３側に戻す流量を変化させ、メイン通路
１０から動力舵取装置５に供給される圧油の調整
流量を段階的に可変できるようにしている。すな
わち、従来この種装置に用いられる流量制御弁は
圧油の供給量を一定量に維持する機能を備えてい
るが、本発明によれば、圧油の供給量を動力舵取
装置５側の負荷の大小に応じて変化させ、これに
より従来のドローピング効果と同様の効果を発揮
させ得るように構成している。

ここで、流量制御弁２１のスプール２２の動的
バランスについて詳述する。

すなわち、動力舵取装置５が無負荷状態、つま
り操舵操作が行なわれていないときには、Ｓ・P₁＝（Ｓ＋S₁）・P₂＋Ｆ …(1) となる。

ただし、Ｓ：スプール２２の高圧室側受圧部２２ａの面
積、Ｓ＋S₁：スプール２２の低圧室側受圧部２２ｂ
の面積、 P₁：オリフイス２０の上流側流体圧、 P₂：オリフイス２０の下流側流体圧（＜P₁）、Ｆ：スプリング作用力さて、上述した(1)式の状態から動力舵取装置５
側に負荷が加わり、これによりメイン通路１０中
の流体圧がΔPだけ上昇すると、 (1)式の左辺＝Ｓ・（P₁＋ΔP） …(2) (1)式の右辺＝（Ｓ＋S₁）（P₂＋ΔP）＋Ｆ …(3) となり、(2)，(3)式を比べると、(3)式側すなわちス
プール２２の低圧室側受圧部２２ｂの方の圧力の
増加量がS₁・ΔP分だけ大きいことが確認される。

したがつて、スプール２２はスプリング２７の
力ＦがＦ−（S₁・ΔP）になる所まで左行し、その
結果メイン通路１０に接続されるドレン通路２８
はその分だけ閉じられ、これにより圧油の供給量
が増加することになる。

そして、このスプール２２の最終のバランス
は、Ｓ（P₁＋ΔP＋ΔP₁）＝（Ｓ＋S₁）・（P₂＋ΔP）＋（Ｆ−S₁・ΔP） …(4) となる。

ただし、ΔP₁は圧油の供給量が増加したときの
オリフイス前後に発生する差圧の増加分。

したがつて、上述した構成装置によれば、動力
舵取装置５が動作され、設定された値以上の負荷
が加わらない限り、流路切換弁１２は作動せず、
第２のポンプ２はメイン通路１０から切離されて
無負荷状態とされ、これによりポンプ消費馬力が
低減されて省エネルギ効果を高めることができ
る。そして、第１のポンプ１からの吐出量がある
設定量以上となると、流量制御弁２１が作動し、
余分な圧油をタンク３側に戻す。

ここで、注目すべき点は、この無負荷時におけ
る圧油の調整流量が従来の約半分である必要最小
限とされていることで、このときの流量特性を第
３図中実線ａで示し、また従来のドルーピング機
構を採用した場合の流量特性を同図中一点鎖線
ｂ、同じく従来の圧力感知式装置にドル―ピング
機構を採用した場合の無負荷時の流量特性を同図
中破線ｃでそれぞれ示している。そして、この第
３図から明らかなように、本発明装置による無負
荷時の調整流量は、従来装置においてドル―ピン
グ作用を行なつたときの流量と略一致するように
設定されている。

したがつて、本発明によれば、自動車の高速走
行時においては、従来のドル―ピング効果と同様
にハンドルの剛性がある程度高まり、その走行安
定性を保証することができ、操舵性に優れてい
る。そして、このような剛性は低速走行時におけ
る操舵性にはあまり問題とならないもので、軽快
な舵取操作を行なえる。なお、上述したように無
負荷時における圧油の調整流量を低く設定するこ
とにより、ポンプ側に加わる背圧を減少させ、ま
た配管による圧力損失を減してより一層省エネル
ギ効果を大きくすることが可能となる。

また、動力舵取装置５が作動し、負荷が加わる
と、たとえポンプ回転数が低速で吐出量が小さい
場合であつても、流路切換弁１２が働いて第２の
ポンプ２からの圧油が第１のポンプ１からの圧油
に合流されてメイン通路１０中を送られる。そし
て、これと同時に流量制御弁２１も負荷の大きさ
に応じて第２図矢印Ａで示す方向に作動し、圧油
のタンク３側へ戻す流量を制限し、これにより動
力舵取装置５への供給量を増加させ、その動作上
の信頼性を保証する。この流量制御弁２１による
負荷の大小に応じた調整流量を第３図に示してお
り、たとえば負荷が10Kg／cm²であるときには実線
ｄ、さらに20，30，40Kg／cm²のときには実線ｅ，
ｆ，ｇで示す流量特性を描く。

したがつて、本発明装置によれば、動力舵取装
置５側の負荷の大小に応じてその動作上必要な流
量を供給できるため、動力舵取装置５の動作には
何ら悪影響を及ぼすことなく、軽快な舵取操作を
行なえる。

なお、第２図において、P₁は第１のポンプ１、
P₂は第２のポンプ２、Ｔはタンク３、Ｐ・Ｓは
動力舵取装置５をそれぞれ示している。

また、前述した実施例では、圧油供給源として
２台のポンプ１，２を用いた場合を説明したが、
本発明はこれに限定されず、複数台のポンプを用
い、そのうちの１台をメインポンプとし、残りを
サブポンプとして適宜メイン通路に接続して合流
させるように構成してもよいことは言うまでもな
い。

以上説明したように、本発明に係る圧力流体供
給装置によれば、流体機器側に負荷が加わつたと
きにこれを感知して作動し複数のポンプからの圧
力流体を合流させる流路切換弁と、同じく流体機
器側の負荷の変動を感知して供給通路を流れる圧
力流体の一部をタンク側に戻す流量を可変できる
流量制御弁とを巧みに組合わせることにより、無
負荷時には圧力流体の供給量を必要最小限とし、
負荷の増加と共に調整流量を順次増加させて流体
機器動作に必要な充分な流量を供給できるように
構成したので、従来に比べ圧力流体の供給量の制
御が極めて合理的となり、ポンプ消費馬力を必要
最小限に低減して省エネルギ効果をより一層発揮
させるとともに、流体機器には何ら悪影響を与え
ないばかりか、要求される作動条件に応じた良好
な作動状態を得ることができる。また、本発明に
よれば、流量制御弁の二つの受圧部に面積差をも
たせることによつて上述した調整流量の制御を行
なえるため、その構造が簡単であるにもかかわら
ず、信頼性の高い流量制御を行なえる。

特に、本発明装置によれば、無負荷時における
供給量を必要最小限としているため、動力舵取装
置に用いた場合、自動車のあらゆる走行状態にお
いて、舵取操作を行なわないときの消費馬力を下
げ、なおかつ中立位置付近のハンドル剛性を高め
るなどの省エネルギ化を図り、快適かつ安全な操
舵が行なえるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧力流体供給装置を動力
舵取装置に適用した一実施例を示す系統図、第２
図はその動作説明図、第３図はその流量特性を示
す特性線図である。１…第１のポンプ、２…第２のポンプ、３…タ
ンク、４…制御部、５…動力舵取装置、１０…メ
イン通路、１１…サブ通路、１２…流路切換弁、
１５…ドレン通路、１６…逆止弁、２０…オリフ
イス、２１…流量制御弁、２２…スプール、２２
ａ，２２ｂ…受圧部、２３…高圧室、２４…通
路、２５…低圧室、２６…通路、２７…スプリン
グ、２８…ドレン通路。

Claims

【特許請求の範囲】

１圧力流体をそれぞれ別個に吐出する第１およ
び第２のポンプと、前記第１のポンプからの圧力
流体を流体機器に供給するメイン通路と、常時は
前記第２のポンプとタンクとを接続しかつ前記流
体機器側の負荷の増加により作動して前記第２の
ポンプ、タンク間を切離し前記第２のポンプを前
記メイン通路に接続する流路切換弁と、前記メイ
ン通路の途中に配設され前記第１のポンプからの
圧力流体、または第１および第２のポンプからの
合流した圧力流体の流量を前後の圧力差として検
出するためのオリフイスと、このオリフイス前後
における流体圧力差に応じて作動するスプールを
有し前記メイン通路中の圧力流体の一部をタンク
側に逃がす流量制御弁とを備え、この流量制御弁
における二つの受圧部のうち、前記オリフイス下
流側の流体圧が導びかれる側の受圧面積を大とし
たことを特徴とする圧力流体供給装置。