JPS646985B2

JPS646985B2 -

Info

Publication number: JPS646985B2
Application number: JP56052789A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Nakayama; Setsuyoshi Yanai; Masato Fukino
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-04-08
Filing date: 1981-04-08
Publication date: 1989-02-07
Also published as: JPS57167870A

Description

【発明の詳細な説明】この発明はパワーステアリング装置の油量調整
弁、詳しくは、その小型化を可能としたパワース
テアリング装置の油量調整弁に関するものであ
る。

従来のパワーステアリング装置の油量調整弁と
しては、例えば第１図に示すようなものがある。
この構成を説明すると、１はポンプであり、この
ポンプ１は供給路２を介してコントロールバルブ
３のインレツトポート３ａに連結し、リザーバタ
ンク４の作動流体をコントロールバルブ３へ吐出
する。このコントロールバルブ３は、そのアウト
レツトポート３ｂをドレン路５を介してリザーバ
タンク４に連結されるとともにパワーシリンダ６
の２つの流体室７，８に流路９，１０を介して接
続されており、操舵時には操舵方向に応じて一方
の流体室を供給路２と連結して作動流体を供給し
他方の流体室をドレン路５と連通して作動流体を
排出し、また、中立時においては供給路２とドレ
ン路５とを短絡し流体室７，８に作動流体を供給
することなく環流する。１１はステアリングホイ
ールである。このステアリングホイール１１の下
方には、ステアリングホイール１１と一体に回転
するピニオンギア１２が設けられ、このピニオン
ギア１２はラツク１３に形成されたラツクギア１
３ａに噛合している。１４はシリンダであり、こ
のシリンダ１４はステアリングギアハウジング１
５に固定され、その内部にはラツク１３に固着さ
れたピストン１３ｂを摺動自在に嵌挿している。
これらシリンダ１４と、ピストン１３ｂと、ラツ
ク１３とによりパワーシリンダ６が構成されてい
る。このパワーシリンダ６は、ステアリングホイ
ール１１の舵取方向に応じていずれかの流体室
７，８に作動流体が流入し、ラツク１３を舵取方
向に押圧して操舵力の補助をする。１７は油量調
整弁であり、供給路２上に介装されるとともに、
リザーバタンク４にバイパス路１８を介して連結
されている。この油量調整弁１７の構成を説明す
ると、１９はコントロールバルブ３側の供給路２
が接続される流出ポートであり、２０はポンプ１
側の供給路２が接続される流入ポートであり、２
１はバイパス路１８が接続されるドレンポートで
ある。この油量調整弁１７はその内部に、流入ポ
ート２０とドレンポート２１に連通する室２２
と、この室２２とオリフイス通路２３により連通
するとともに流出ポート１９と連通した室２４
と、室２２に摺動自在に嵌挿されて流入ポート２
０とドレンポート２１とを連通乃至遮断自在なス
プール２５と、このスプール２５をオリフイス通
路２３側に付勢するスプリング２６が内装され室
２４の圧力が導入された室２７と、オリフイス通
路２３内に突出してオリフイスの面積を変化させ
るプランジヤー２８と、図示しない駆動回路によ
り駆動されこのプランジヤー２８を操作するソレ
ノイド２９と、を有している。スプール２５は、
室２２と室２７の差圧、すなわち、オリフイス２
３前後の差圧とスプリング２６との釣合で移動
し、その外周の切欠２５ａを経て、供給路２から
流入する流体をバイパス路１８へ逃がし、コント
ロールバルブ３へ供給する流体量をプランジヤ２
８によつて制御されるオリフイス２３の面積に対
応する量としている。また、スプール２５の内部
には、室２７と通路３０により連通するとともに
ドレンポート２１に連通した室３１と、この室３
１内に設けられスプリング３２により付勢されて
通路３０を開閉自在な弁体３３と、からなるリリ
ーフバルブ３４が設けられ、このリリーフバルブ
３４は室２７すなわち室２４内の圧力が過度に大
きい場合には、室２７内の作動流体をドレンポー
ト２１に排出する。

しかしながら、このようなパワーステアリング
装置の油量調整弁にあつては、ポンプ１の吐出圧
力がプランジヤー２８に負荷され、また、油量調
整弁１７が供給路２に介装されてポンプ１の吐出
する作動流体の全てがオリフイス通路２３を通流
する場合にも制御可能に構成する必要があるた
め、プランジヤー２８を作動するソレノイド２９
は、高圧および大流量の作動流体の制御に耐えう
るよう強力なものが必要となり、ソレノイド２９
が大型化して油量調整弁１７を小型化することが
できないという問題点があつた。さらに、パワー
シリンダ６の動作時においては供給路２内の作動
流体圧力が上昇するが、オリフイス２３を通流す
る作動流体の流量はオリフイスの前後差圧の平方
根に比例して増減するため、プランジヤ２８を制
御してオリフイス２３の面積を変化させて、この
ような場合に必要な量の作動流体をパワーシリン
ダ６に速やかに供給することができず、ステアリ
ングホイール１１の操作に対してのパワーシリン
ダ６の応答性が低下しているという問題点があつ
た。

この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたもので、ポンプの吐出する作動流体の
流量を一定とするフローコントロールバルブと、
供給路とドレン路とを短絡するバイパス路と、を
有したパワーステアリング装置において、流路面
積が可変なオリフイス通路を有したオリフイス弁
およびオリフイス通路の前後の差圧を一定に保つ
圧力補償弁を有する流量調整弁をバイパス路に設
け、バイパスする作動流体の流量を調整してコン
トロールバルブに供給される作動流体の流量を制
御するよう構成し、上記問題点を解決することを
目的としている。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第２図は、この発明の一実施例を示す図であ
る。なお、第１図に示す従来のパワーステアリン
グ装置と同一の部分には、同一の番号を付してそ
の説明を省略する。

まず、構成を説明すると、３５はポンプ１近く
の供給路２ａ上に介装されたフローコントロール
バルブであり、このフローコントロールバルブ３
５はポンプ１とリザーバタンク４とを連絡する供
給路２ｂにバイパス路３６を介して連結し、ポン
プ１の吐出する作動流体の流量を一定として供給
路２ｃに送給している。このフローコントロール
バルブ３５の構成を説明すると、３７はハウジン
グであり、このハウジング３７の内部には供給路
２ｃと連通した室３８と、スプール３９を摺動自
在に嵌挿した室４０と、が形成され、これらの室
３８，４０の間はオリフイス通路４１により連通
されている。また、室４０は、スプール３９によ
り２つの室４０ａ，４０ｂに画成されるととも
に、ポンプ１と連通したポート４２と、供給路２
ｂに連通されたポート４３と、を有しており、こ
の一方の室４０ａはポート４２およびオリフイス
通路４１と連通し、他方の室４０ｂは室３８の圧
力が導入路４４により導入されている。スプール
３９は室４０内を摺動すると、このポート４３は
スプール３９の室４０ａに向かつて形成された切
欠３９ａにより室４０ａと連通あるいは遮断され
る。４５は室４０ｂ内に配設されたスプリングで
あり、このスプリング４５はスプール３９をオリ
フイス通路４１の方向へ付勢している。さらに、
スプール３９にはリリーフバルブ４６が設けられ
ている。このリリーフバルブ４６は、スプール３
９の内部に画成されポート４３に連通した室４７
と、この室４７と室４０ｂとを連通する通路４８
と、この通路４８を室４７側から開閉自在な弁体
４９と、この弁体４９を通路４８に押圧するスプ
リング５０と、を有しており、室４０ｂすなわち
室３８内の圧力が過度に高圧となつた場合に室４
０ｂ内の作動流体をポート４３に排出するもので
ある。

また、５１は、油量調整弁であり、供給路２と
ドレン路５とを短絡するバイパス路５２の途上に
介装されている。この油量調整弁５１は、流路面
積が可変なオリフイス通路５３を有したオリフイ
ス弁５４と、このオリフイス弁５４の上流側に配
設されてオリフイス通路５３の前後差圧を一定に
保つ圧力補償弁５５と、から構成されている。ま
ず、圧力補償弁５５の構成を説明する。５６は１
対のランドを有し、その一方（第２図左方）のラ
ンドの受圧面積が大となつているバランスピスト
ンであり、このバランスピストン５６はハウジン
グ５７の内部に形成された室５８内に摺動自在に
収納され、この室５８をさらに４つの小室５９，
６０，６１，６２に画成している。６３は供給路
２側のバイパス路５２に接続されるインレツトポ
ートであり、このインレツトポート６３は絞り部
６４を介して小室５９に連通しており、この絞り
部６４はバランスピストン５６が摺動するとその
流路面積が可変となつている。一方、この小室５
９は、分岐した流路６５により２つの小室６０，
６１に連通し、前述したランドの面積差により小
室５９の圧力は、バランスピストン５６を図中左
方に押圧するとともに、オリフイス弁５４の流入
ポート６６に連通している。６７は小室６２内に
収納されたスプリングであり、このスプリング６
７はバランスピストン５６を前述の小室５９，６
０，６１の押圧力に対抗するよう、図中右方に付
勢している。また、この小室６２は、通路６８に
よりオリフイス弁５４の室６９と連通している。
次に、オリフイス弁５４の構成を説明する。７０
は前述の室６９内に摺動自在に収納されたスプー
ルである。このスプール７０は、室６９の壁面と
によりオリフイス通路５３を形成している。この
オリフイス通路５３は、室６９と前述の流入ポー
ト６６とを連通するとともに、スプール７０が摺
動するとその流路面積を変化する。また、この室
６９は、前述のように圧力補償弁５５の小室６２
と連通するとともに、アウトレツトポート７２を
有してドレン路５側のバイパス路５２に連通して
いる。スプール７０は、図中左端で室６９内に収
納されたスプリング７３により図中右方に付勢さ
れており、また、図中右端においてはソレノイド
７４に連結されてスプリング７３の弾性力と対抗
する押圧力が付与される。このソレノイド７４
は、駆動回路７６を介して車輌の速度を検出する
車速検出手段７５に接続されて、その押圧力を連
続的すなわち線型に制御可能となつている。すな
わち、ソレノイド７５がある押圧力をスプール７
０に付与すれば、スプール７０はスプリング７３
の弾性力のためある位置で停止して、オリフイス
通路５３をある流路面積に開口して、このオリフ
イス通路５３を通過する流量を制御する。

次に作用を説明する。

一般に、ステアリングホイール１１の操舵力は
車輌の走行速度に応じて変化させる必要があり、
高速時には低速時に比較して操舵力を大きめとす
ることが望ましい。

まず、オリフイスの特性を説明しておく。理想
的なオリフイスでは、定常状態の理想流体がオリ
フイスを通過する流量Ｑは、以下の式で示され
る。

但し、Ｃ；流量係数、Ａ；オリフイス面積、
ｇ；動の加速度、γ；流体の比重量、P₁；上流
側圧力、P₂；下流側圧力すなわち、オリフイス面積を一定とした場合に
は、オリフイスを通流する流量Ｑはオリフイスの
前後の流体圧力差△Ｐ（△Ｐ＝P₁−P₂）の平方根
に比例し、また、この流体圧力差△Ｐが一定とす
るならば流量Ｑはオリフイスの面積Ａに比例し、
さらに、流体圧力差△Ｐおよびオリフイスの面積
Ａが一定とするならば流量Ｑも一定となる。

車輌がある走行速度で走行している場合、ポン
プ１は駆動されリザーバタンク４から作動流体を
フローコントロールバルブ３へ吐出するが、通
常、このポンプ１はエンジンに駆動されエンジン
の回転数とほぼ比例した回転数で駆動されてい
る。このため、ポンプ１の吐出する作動流体の流
量は、エンジンの回転数に比例して増減し、エン
ジンの高回転域ほど大きくなる。このフローコン
トロールバルブ３５は、オリフイス通路４１の前
後の室３８，４０ａの圧力差を一定に保つて、こ
のポンプ１の吐出する作動流体の流量を一定量と
して供給路２ｃに送給する。すなわち、今、ポン
プ１がある流量の作動流体を吐出しているとすれ
ば、この作動流体はポート４２から室４０ａに流
入して、オリフイス通路４１を経て室３８に流出
しオリフイス通路４１の前後の室４０ａ，３８の
間に圧力差を生じる、すなわち、室４０ａと室４
０ｂとの間に圧力差を生じる。よつて、スプール
３９がこの圧力差とスプリング４５の弾性力との
差力により図中下方に押圧されて移動し、ポート
４３と室４０ａとがある流路面積で開口され、室
４０ａの作動流体はポート４３からポンプ１へ環
流している。すなわち、スプール３９は前記差力
により押圧されてある位置で静止する。いまここ
で、エンジンの回転数が増加してポンプ１の吐出
量が増加すると、室４０ａ内にポート４２から流
入する作動流体の流量が増加してオリフイス通路
４１を通流する作動流体の流量が大きくなる。し
かし、前述のオリフイスの特性で述べたようにオ
リフイス通路４１の流路面積が不変のため、室４
０ａと室３８との間、すなわち室４０ａと室４０
ｂとの間の圧力差△Ｐが大きくなり、スプール３
９はさらに大きな差力で下方に押圧され移動し、
前述の流路面積Ｓをさらに大きくする。よつて、
室４０ａからポート４３を介してポンプ１へ環流
する作動流体の流量が大きくなるため、この差圧
△Ｐは小さくなり、当初の差圧△Ｐと等しくな
る。すなわち、供給路２ｃに送給される作動流体
の流量は、ポンプ１が吐出する量とは無関係に不
変である。なお、エンジンの回転数が減少してポ
ンプ１の吐出量が減少した場合は、前述の場合と
逆の過程をたどる。

また、パワーピストン６が作動した場合など
に、供給路２ｃ内の作動流体の圧力が過度に高く
なれば、この圧力は、室３８から室４０ｂへ導入
路４４により伝達して、リリーフバルブ４６が作
動する。すなわち、弁体４９がこの圧力によりス
プリング５０の弾性力に抗して移動し、室３８す
なわち供給路２ｃは、導入路４４、室４０ｂ、通
路４８および室４７を介してポート４３に連通
し、供給路２ｃ内の作動流体はリザーバタンク４
に排出され、供給路２ｃ内の作動流体が過度の高
圧になることにより生じる不具合が防止される。

このようにフローコントロールバルブ３５で一
定流量にされた作動流体は一部はコントロールバ
ルブ３を介してドレン路５に流れ、残部はバイパ
ス路５２および油量調整弁５１を経てドレン路５
に流れる。このバイパス路５２から油量調整弁５
１へ流れる作動流体は、圧力補償弁５５のインレ
ツトポート６３へ流入し、その後、絞り部６４か
ら小室５９へ流入する。バランスピストン５６が
平行状態にあれば、小室５９の圧力P₁は２つの
小室６０，６１に導入されてこのバランスピスト
ン５６を図中左方に押圧する力となり、小室６２
の圧力P₂とスプリング６７の弾性力Fxはバラン
スピストン５６を図中右方に押圧する力となつて
いるため、小室６０，６１の圧力が作用する力と
小室６２の圧力が作用する力との差力は一定であ
り、その差力はスプリング６７の弾性力Fxに等
しい。よつて、小室６０，６１すなわち小室５９
の圧力と小室６２の圧力との差圧は一定である。
今、たとえばパワーシリンダ６が作動して供給路
２ｃ内の圧力が高くなると絞り部６４を経て小室
５９内に流入する作動流体の流量が大きくなるた
め、小室５９すなわち小室６０，６１が大きい圧
力（P₁＋△ｐ）を有してバランスピストン５６
を図中左方に押圧移動せしめる。よつて、絞り部
６４の流路面積が小さくなり、小室５９の圧力が
小さくなるため、小室５９はもとの圧力P₁に復
帰する。すなわち、このような場合においても、
小室５９と小室６２との圧力差は一定である。一
方、供給路２ｃの圧力が低下すれば、前述の場合
と逆の過程、すなわち、バランスピストン５６が
スプリング６７の弾性力により図中右方に移動し
て、小室５９と小室６２との圧力差を一定に保持
する。

一方、車輌がある走行速度で走行しているた
め、車輌の走行速度を検出する車速検出手段７５
は、その走行速度を検出してその走行速度に対応
した信号を駆動回路７６に出力している。駆動回
路７６はその信号に応じ励磁電流をソレノイド７
４に通電し、ソレノイド７４に連結したスプール
７０はこのソレノイド７４から励磁電流に比例し
た図中左方向への力を受けている。また、このソ
レノイド７４は励磁電流の変化に応じて、そのス
プール７４に与える力を連続的に変化する。ここ
で、たとえば車輌が直進状態にあり、ステアリン
グホイール１１が中立位置にあれば、コントロー
ルバルブ３は供給路２とドレン路５とを短絡し、
作動流体はパワーシリンダ６の流体室７，８に流
入することなくリザーバタンク４へ環流する。ま
た、バイパス路５２および油量調整弁５１を経て
リザーバタンク４へ環流する作動流体の流量は、
前述のようにオリフイス弁５４のオリフイス通路
５３の前後差圧が供給路２ｃの圧力にかかわらず
圧力補償弁５５により一定とされているため、オ
リフイス通路５２の流路面積に比例する。また、
このオリフイス通路５２の流路面積は、スプール
７０に作用されるソレノイド７４の押圧力とスプ
リング７３の弾性力とにより決定されている。す
なわち、バイパス路５２に流れる作動流体の流量
を走行速度に応じて変化させ、パワーシリンダ６
に供給される作動流体の流量が制御されている。
このように、ソレノイド７４にはポンプ１の吐出
する一部の作動流体を一定差圧下で制御している
ため、大きな力が負荷されず小型化が可能となる
とともに、供給路２ｃの圧力とは無関係に流量制
御が可能となり、精密な制御となる。

次に、上述の状態からステアリングホイール１
１をある方向に操作した場合を説明する。今、ス
テアリングホイール１１をある方向に操舵する
と、たとえば、コントロールバルブ３はパワーシ
リンダ６の一方の流体室７を供給路２ｃと連通し
作動流体を供給するとともに、他方の流体室８を
ドレン路５と連通し流体室８内の作動流体を排出
する。よつて、パワーシリンダ６は図中右方に押
圧されてステアリングホイール１１の操舵を補助
する。一方、このようにパワーシリンダ６が操作
されると供給路２ｃ内の作動流体の圧力が上昇す
るが、前述のように、油量調整弁５１の圧力補償
弁５５は、そのインレツトポート６３に負荷され
る流体圧力および流入する作動流体の流量とは無
関係にオリフイス弁５４のオリフイス通路５３の
前後差圧を一定としている。このため、前述の場
合と同様に、走行速度に対応した流路面積を有す
るオリフイス通路５３により、バイパス路５２を
通流する作動流体の流量が決定されている。すな
わち、パワーシリンダ６には、フローコントロー
ルバルブ３５の吐出する一定流量の作動流体か
ら、走行速度に対応してバイパス路５２を通流す
る作動流体の流量を引いた流量の作動流体が供給
されるため、パワーシリンダ６はその走行速度に
対応した流量の作動流体を供給されて、その走行
速度に対応した操舵補助力を生じるようになる。

さらに、車輌がその走行速度を変化させると、
車速検出手段７５はその走行速度を検知して、走
行速度に応じた信号を駆動回路７６に出力するた
め、ソレノイド７４は走行速度に応じた励磁電流
で励磁される。よつて、スプール７０は走行速度
に対応した押圧力により押圧されることとなる。
たとえば、車輌が走行速度を大きくすればスプー
ル７０の押圧力が小さくなつて、オリフイス通路
５３の流路面積が大きくなり、また、前述の場合
と同様に、オリフイス通路５３の前後差圧は一定
であるため、バイパス通路５３を通流する作動流
体の流量が大きくなる。すなわち、パワーシリン
ダ６に供給される作動流体の流量が小さくなり、
ステアリングホイール１１への操舵補助力は大き
くなつた走行速度に対応して小さい操舵補助力と
なる。また、走行速度が小さくなれば、前述の場
合とは反対に、バイパス路５２を通流する作動流
体の流量が小さくなつて、パワーシリンダ６へ供
給される作動流体の流量が大きくなり、その操舵
補助力は大きくなる。このように、走行速度に応
じて、すなわち走行速度が小さくなればステアリ
ングホイール１１の操舵力がより軽減されて、走
行速度が大きくなればステアリングホイール１１
への操舵補助力がより小さくなるため、運転者は
良好な操作性を得るようになる。

以上説明してきたように、この発明によれば、
その構成を、作動流体を吐出するポンプと、この
ポンプから作動流体をコントロールバルブへ送給
する供給路と、コントロールバルブからの作動流
体をポンプへ環流するドレン路と、ポンプから供
給路へ吐出される作動流体の流量を一定にするコ
ントロールバルブと、を備え、ステアリングホイ
ールによりコントロールバルブを操作しコントロ
ールバルブを介して作動流体をパワーシリンダに
伝えパワーシリンダを作動させて操向車輪を偏倚
せしめるパワーステアリング装置において、供給
路とドレン路とを連絡するバイパス路と、バイパ
ス路の途中に設けられ、流路面積が可変なオリフ
イス通路を持つオリフイス弁およびオリフイス通
路の前後の差圧を一定に保つ圧力補償弁を有する
流量調整弁と、を備え、バイパスする作動流体の
流量を調整してコントロールバルブに供給される
作動流体の流量を制御するようにしたため、流量
調整弁が小型化されるとともに、供給路の作動流
体の圧力の影響を受けることなく操舵力の制御が
可能となり、応答性が良く正確な制御ができるよ
うになるという効果が得られる。

なお、車速を検出する車速検出手段を設けて、
流量調整弁をこの車速検出手段の出力する信号に
より制御すれば、上記効果に加えて、車速により
ステアリングホイールの操舵力が変化して、この
車輌の操作性が向上するという効果も得られる。
また、上記実施例の車速検出手段に加えて、操舵
力そのものを検出し、操舵力制御の精度をより高
めるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパワーステアリング装置の流量
調整弁をパワーステアリング装置および配管とと
もに一部を断面して示す概略図、第２図はこの発
明の一実施例に係るパワーステアリング装置の流
量調整弁を一部のパワーステアリング装置および
配管とともに一部を断面して示す概略図である。１……ポンプ、２……供給路、３……コントロ
ールバルブ、５……ドレン路、６……パワーシリ
ンダ、１１……ステアリングホイール、３５……
フローコントロールバルブ、５１……油量調整
弁、５２……バイパス路、５３……オリフイス通
路、５４……オリフイス弁、５５……圧力補償
弁、７５……車速検出手段。

Claims

【特許請求の範囲】１作動流体を吐出するポンプと、このポンプか
ら作動流体をコントロールバルブへ送給する供給
路と、コントロールバルブからの作動流体をポン
プへ環流するドレン路と、ポンプから供給路へ吐
出される作動流体の流量を一定にするフローコン
トロールバルブと、を備え、ステアリングホイー
ルによりコントロールバルブを操作しコントロー
ルバルブを介して作動流体をパワーシリンダに伝
えパワーシリンダを作動させて操向車輪を偏倚せ
しめるパワーステアリング装置において、前記供
給路と前記ドレン路とを連絡するバイパス路と、
バイパス路の途中に設けられ、流路面積が可変な
オリフイス通路を持つオリフイス弁およびオリフ
イス通路の前後の差圧を一定に保つ圧力補償弁を
有する流量調整弁と、を備え、バイパスする作動
流体の流量を調整して前記コントロールバルブに
供給される作動流体の流量を制御することを特徴
とするパワーステアリング装置の油量調整弁。２車速を検出する車速検出手段を設けて、前記
流量調整弁を車速検出手段により制御することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパワース
テアリング装置の油量調整弁。