WO2003076252A1 - Flow control device for power steering - Google Patents

Description

明細書 パワーステアリングの流量制御装置 技術分野

この発明は、 パワーステアリング機構に導く流量を制御する電磁比例流量制御 弁を備えた流量制御装置に関する。 背景技術

車両のパワーステアリング装置に供給する作動油の流量を制御するために電磁 比例流量制御弁を備えているものがある。

車両が低速域で走行している場合や、 停車状態でのハンドル操作時など、 大き なパワーアシス ト力が必要となる。 この場合には、 電磁比例流量制御弁の開度を 大きくしてパワーステアリング装置に供給する作動油の流量を大きくする。 これに対して、 車両が高速で走行するときなど、 パワーステアリング装置のァ シストカをほとんど必要としないときは、 電磁比例流量制御弁の開度を小さく し ている。 この場合には、 余剰の作動油は圧力補償弁により、 電磁比例流量制御弁 をバイパスして逃がし、 エネルギロスの低減を図っている。

図 4は従来の電磁比例流量制御弁の制御電流 Iとパワーステアリング装置に供 給される流量 Q cとの関係を示したグラフである。 このグラフに示すように、 電 磁比例流量制御弁の制御電流が増加するにつれて、 パワーステアリング装置に供 給される流量が減少するように設定している。

電磁比例流量制御弁の制御電流が小さくなると弁開度が大きくなるように設定 したのは、 故障などによって電流が供給できなくなった場合でも、 大きな弁開度 を維持するためである。 これにより、 制御電流が無いときは、 電磁比例流量制御 弁がスプリングの保持力で大きな開度を維持し、 パワーステアリング装置に対す る作動油の供給を可能としてパワーアシストを発揮し、 すなわちフェールセーフ 機能を維持できるようにしている。

もし、 電磁比例流量制御弁の制御電流が大きいときに、 開度が大きくなるよう にすると、 故障などにより電流が供給できないときには、 開度が小さくなり、 十 分なパワーアシストができなくなる。

ところが、 電磁比例流量制御弁のソレノイ ドに大きな電流を供給すると、 それ だけ消費電力も多くなる。 しかも、 大電流で電磁比例流量制御弁のソレノイ ドを 励磁している状態は、 パワーステアリング装置のパワーアシスト力がいらないと き、 すなわちスタンバイ （待機） 状態であり、 このような状態は、 車両の走行中 の多くの時間を占めている。

このため、 従来技術では、 電磁比例流量制御弁でのトータルの消費電力が多く なる。

この発明の目的は、 フェールセーフ機能を維持しつつ、 エネルギーロスをさら に減らすことのできる流量制御装置を提供することである。 発明の開示

本発明は、 ヮ一ステアリングの流量制御装置であって、 油圧ポンプと、 この油 圧ポンプからパワーステアリング機構に供給される作動油の流量を制御する電磁 比例流量制御弁と、 前記電磁比例流量制御弁の上流下流の圧力差を一定に保ち、 余剰流量をバイパスさせる圧力補償弁とを備え、 前記電磁比例流量制御弁は、 制 御電流がゼロのときに、 所定の初期開度を保つ一方、 制御電流をゼロの状態から 增やしていくと、 その開度が小さくなつて最小開度となり、 所定の制御電流を超 えると、 最大開度に向けて開度が徐々に大きくなるようになっている。

したがって、 車両の高速走行時など、 パワーステアリングのアシス ト力をほと んど必要としない場合には、 電磁比例流量制御弁が最小開度となる、 それほど大 きくない中間値の電流を供給し、 このためソレノィ ドの消費電力を小さく抑えら れる。 また、 この状態では、 油圧ポンプからパワーステアリング機構には、 少量 の作動油が供給され、 残りの余剰流量が電磁比例流量制御弁の上流から圧力補償 弁を経由して還流され、 エネルギーロスを低減できる。

車両の走行状態が低速から中速など、 パワーアシストを必要とする領域では、 電磁比例流量制御弁の最小開度から最大開度までの間の広い制御範囲において制 御電流が供給され、 これにより制御電流に応じて精度のよい流量の比例制御を行 うことができる。

故障などによつて電磁比例流量制御弁に制御電流が供給されなくなつた場合に は、 電磁比例流量制御弁が所定の初期開度を保ち、 このような場合でも、 パワー ステアリング機構に油圧ポンプからの吐出油を供給することができ、 パワーァシ ストを行い、 ハンドル操作が重くなることを防止できる。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の実施例の回路図である。

図 2は制御電流 1と制御流量 Q cとの関係を示したグラフである。

図 3は電磁比例流量制御弁の断面図である。

図 4は従来技術における制御電流 I と制御流量 Q cとの関係を示したグラフで ある。 発明を実施するための最良の形態

図 1に示すように、 油圧ポンプ 7の吐出側は、 供給流路 1を介して電磁比例流 量制御弁 2を接続している。 そして、 この電磁比例流量制御弁 2の下流側にパヮ 一ステアリング機構 P Sを接続している。

また、 上記供給流路 1には、 前記電磁比例流量制御弁 2の上流から分岐する分 岐流路 3を設け、 この分岐通路 3には余剰流量をリザーバ 8にバイパスするため の圧力補償弁 4を接続している。 圧力補償弁 4の一方のパイロッ ト室 4 aには、 前記電磁比例流量制御弁 2の上流側の圧力が導入され、 また他方のパイロット室 4 bには、 前記電磁比例流量制御弁 2の下流の圧力が、 オリフィス 5を介して導 入され、 これらの圧力差と、 スプリング 4 cのばね力との応じて圧力補償弁 4が 作動し、 前記圧力差が大きくなるとバイパス流量を増やし、 前記圧力差が小さく なるとバイパス流量を減らすようになつている。 この圧力補償弁 4によって、 そ の上流側の圧力を、 パワーステアリング機構 P Sの負荷圧よりも、 スプリング 4 cのパネ力に相当する分だけ高く保つことができる。 これにより、 前記パワース テアリング機構 P Sの負荷が変動しても、 電磁比例流量制御弁 2の開度に比例し た流量をパワーステアリング機構 P Sに供給することができる。 なお、 図中符号 6は、 安全弁として機能するリリーフ弁である。

前記電磁比例流量制御弁 2は、 その比例ソレノイ ド Sの非励磁の状態、 すなわ ち制御電流がゼロのときに、 そのスプリング Fの弾性力によって図示する所定の 初期開度、 すなわち開ポジション （a ) を保つようにしている。 この状態から制 御電流を増やしていくと、 比例ソレノイ ド Sが励磁力が強まり、 電磁比例流量制 御弁 2の開度が小さくなつていく。 そして、 制御電流がスタンバイ電流 I sに達 した時点でその開度を最も小さく保ち、 この最小開度状態において閉じポジショ ン （b ) なり、 パワーステアリング機構 P Sへの供給量を最少にする。 なお、 閉 じポジション （b ) では、 図では完全に閉じているが、 実際にはある開度に開か れ、 少量の作動油を流すことができる。

一方、 上記のスタンバイ状態から、 さらに制御電流を増やしていくと、 それ以 降は制御電流の増加に応じて最大開度まで電磁比例流量制御弁 2の開度が徐々に 増加していく比例開ポジション （c ) の位置に制御される。

図 2は、 この電磁比例流量制御弁 2の比例ソレノィ ド Sの制御電流 I とパワー ステアリング機構 P Sに供給される流量 Q cとの関係を示したグラフである。 このグラフに示すように、 電磁比例流量制御弁 2は、 比例ソレノイ ド Sに供給 する制御電流がゼロの初期開度において、 所定の大流量をパワーステアリング機 構 P S側に供給する。 制御電流 Iをゼロの状態から増やしていくと、 供給流量 Q cが減少し、 制御電流 Iがスタンバイ電流 I sになったときに、 パワーステアリン グ機構 P Sに供給される流量が最少、 すなわち、 スタンバイ流量 Q Sとなる。 さらに、 上記スタンバイ状態から、 制御'電流 Iを増やしていくと、 パワーステ ァリング機構 P Sに供給される流量が再び徐々に増加していく。

制御電流 Iがゼロからスタンバイ状態の制御電流 I sまでの範囲に比べて、 制 御電流 I sから最大電流までの範囲は広く、 このため通常のパワーアシストを必 要とするときには、 制御電流 I s以上の制御電流を用いることにより、 電流値に 対する流量の比例制御精度が高まり、 電磁比例流量制御弁 2として、 高い制御性 能、 換言すると、 高い分解能を維持できる。

車両が高速域で走行している場合、 すなわちパワーステアリング機構 P Sのァ シストカをほとんど必要としない場合には、 図示していないコントローラが比例 ソレノィ ド Sの制御電流 Iをスタンバイ電流 I sにする。 電磁比例流量制御弁 2の 制御流量は最小となる。

この状態では、 油圧ポンプ 7からパワーステアリング機構 P Sには、 少量の作 動油が供給され、 残りの余剰流量が電磁比例流量制御弁 2の上流から圧力補償弁 4を経由してリザーバ 8に還流される。 したがって、 パワーステアリング機構 P Sに大流量を供給する場合に比べて、 エネルギーロスを低減できる。

しかも、 このスタンバイ流量を保つ制御電流 I sは、 図 2に示すように、 前記従 来例に比べて半分以下で足りるので、 スタンパイ状態における電磁比例流量制御 弁 2での消費電力も少なく抑えることができる。

また、 スタンバイ状態の制御電流を低く抑えたので、 比例ソレノイ ド Sの発熱 も低く抑えることができ、 このため比例ソレノィ ド Sの周辺部品の熱による劣化 を防ぎ、 品質を長期間維持し、 また信頼性を向上させることもできる。

車両の低速や中速域で、 パワーアシス トを必要とするときは、 電磁比例流量制 御弁 2を、 スタンバイ制御電流 I sよりも大きな制御電流で制御する。 このため 電磁比例流量制御弁 2の制御流量が大きくなり、 パワーステアリング機構 P Sの 発生するパワーアシスト力が大きくなり、 このためステアリング操作が軽く行え る。

この制御電流の範囲では、 制御電流に対する制御流量の比例制御精度が高まり 、 電磁比例流量制御弁 2としての高い制御機能を維持できる。

一方、 故障などによつて電磁比例流量制御弁 2に制御電流が供給されなくなつ た場合には、 電磁比例流量制御弁 2がスプリング 2 1の弾性力によって開ポジシ ヨン （a ) を保つようにしている。 したがって、 このような場合でも、 パワース テアリング機構 P Sに油圧ポンプ 7からの吐出油を供給することができ、 パワー アシストを行い、 ハンドル操作が重くなることを防止できる。

つまり、 本発明によれば、 フェールセーフ機能を維持しつつ、 スタンバイ状態 における消費電力も少なく抑えることができる。

図 3は、 図 1の電磁比例流量制御弁 2の具体的な構造を示したものである。 流量制御弁の本体 1 6には、 組み付け穴 1 0が形成され、 組み付け穴 1 0には 、 中空部 4 2を有するスリーブ 4 0を挿入して固定している。 この中空部 4 2は 、 スリーブ 4 0を軸心方向に延びて貫通し、 スリーブ 4 0には中空部 4 2に半径 方向から連通する穴 4 4を形成する。 そして、 穴 4 4は本体 1 6に設けた上流側 流路 1 1と接続し、 中空部 4 2の一端開口部は下流側流路 1 2と連通させる。 これら流路 1 1、 1 2のうち、 上流側流路 1 1が、 図 1に示した油圧ポンプ 7 に接続し、 下流側流路 1 2がパワーステアリング機構 P Sに接続している。 上記スリーブ 4 0が本体 1 6よりも突出する部分には、 コイル組立体 5 0が連 結されている。 このコイル組立体 5 0は、 そのべ一ス筒部材 5 1を、 フイラーリ ング 5 6を介して上記スリーブ 4 0に連結している。 そして、 このベース部材 5 1の中空部 5 2と、 上記部スリーブ 4 0の中空部 4 2とを連通させる。

そして、 これら両部材の中空部 4 2、 5 2内にシャフ ト 3 0を摺動自由に配置 する。 このシャフ ト 3 0は、 上記中空部 4 2の内周面に固定したベアリング 3 1 によって軸方向に移動可能に支持されている。

このシャフト 3 0の先端側を、 上記スリーブ 4 0の中空部 4 2に臨ませる一方 、 その後端側の外周にはプランジャ 3 7を嵌合し、 固定している。

上記シャフト 3 0の後端側と、 ベース部材 5 1の中心部に組み込んだアジヤス タ 5 4との問には、 スプリング 5 5を介在させている。

このスプリング 5 5の弾性力をシャフ ト 3 0に作用させることによって、 前記 プランジャ 3 7の端部を、 スリーブ 4 0の中空部 4 2の段部 4 3と当接するまで 移動させ、 このシャフト 3 0の初期位置を保つようにしている。

上記シャフト 3 0の先端にはテーパ面 3 5を形成する。 そして、 図示するよう に、 このテーパ面 3 5を形成したシャフ ト 3 0の先端が、 スリーブ 4 0に形成し た筒状のシート部 4 1に揷入された状態で、 このシート部 4 1が塞がれる。 しかし、 上記シャフト 3 0には、 その先端に一方を開口させた導入穴 3 2が設 けられ、 この導入穴 3 2に半径方向から接続する複数の横穴 3 3とを備えている 。 これらの横穴 3 3は図示状態において、 上記スリーブ 4 0の穴 4 4と接続し、 これにより、 これら導入穴 3 2と横穴 3 3とを経由して、 上記上流側流路 1 1と 下流側流路 1 2とを連通させている。

上記ベース部材 5 1の外周には、 前記比例ソレノィ ド Sを構成するために、 コ ィル 5 3を設けている。 このコイル 5 3に供給する制御電流がゼロのときに前記 シャフ ト 3 0が図示の初期位置にあり、 コイル 5 3に制御電流を供給すると、 そ の制御電流の大きさに比例してプランジャ 3 7が、 スプリング 5 5に抗して、 ベ 一ス部材 5 1側に吸引される。 そのため、 このプランジャ 3 7とともにシャフ ト 3 0も図面右方向に移動する。

このようにして図示する状態からシャフト 3 0が右方向に移動すると、 シャフ ト 3 0の横穴 3 3の開口部が、 ベアリング 3 1によって塞がれていく。 また、 こ のとき、 シート部 4 1からこのシャフト 3 0の先端側が抜けていく。

そして、 シャフト 3 0の先端がシート部 4 1から抜けた直後に、 シャフ ト 3 0 の穴 3 3の開口部がベアリング 3 1によって塞がれるようになっている。

このようにして横穴 3 3の開口部がベアリング 3 1によって塞がれると、 上流 側流路 1 1と下流側流路 1 2とは、 シャフ ト 3 0のテーパ面 3 5とシート部 4 1 とのわずかな隙間を介して連通した状態になる。 そして、 この状態がスタンバイ 状態であり、 図 2に示したスタンバイ流量 Q sが下流側流路 1 2に供給される。 また、 このとき比例ソレノイ ド Sに供給される制御電流が I s となるように設定 している。

上記の状態からさらにシャフト 3 0が右方向に移動していくと、 そのテーパ面 3 5がシート部 4 1から完全に抜けるため、 それ以降は、 このシャフ ト 3 0の先 端とシート部 4 1とによって制御される連通面積に比例する流量が、 下流側流路 1 2を介してパヮ一一ステアリング機構 P Sに供給されることになる。

つまり制御電流がゼロからスタンパイ電流 I sの範囲は、 横穴 3 3によって流 量を制御するするが、 制御電流がスタンバイ電流 I s以上になると、 シート部 4 1とシャフト 3 0の先端とによって流量を制御する。

車両の走行状態が低速から中速など、 パワーアシストを必要とする領域では、 スタンバイ電流 I s以上の制御電流が電磁比例流量制御弁 2に供給され、 シート 部 4 1とシャフト先端との間で、 制御電流に応じて精度よく流量を比例制御する ことができる。

本発明は上記した実施例に限定的に解釈されるものではなく、 請求の範囲に記 載した技術的範囲内においてさまざまな変更、 改良が含まれることは、 言うまで もない。 産業状の利用可能性

本発明の流量制御装置は、 車両のパワーステアリング装置に適用することで、 運転状態に応じての流量制御を行うことができる。

Claims

請求の範囲

1 . パワーステアリングの流量制御装置であって、

油圧ポンプと、

この油圧ポンプからパワーステアリング機構に供給される作動油の流量を制御 する電磁比例流量制御弁と、

前記電磁比例流量制御弁の上流下流の圧力差を一定に保ち、 余剰流量をバイパ スさせる圧力補償弁とを備え、

前記電磁比例流量制御弁は、 制御電流がゼロのときに、 所定の初期開度を保つ 一方、 制御電流をゼロの状態から増やしていくと、 その開度が小さくなつて最小 開度となり、 所定の制御電流を超えると、 最大開度に向けて開度が徐々に大きく なるようになっている。

2 . 請求項 1に記載のパワーステアリングの流量制御装置であって、 前記電磁比 例流量制御弁は、 前記制御電流の範囲が、 初期開度から最小開度となるまでの範 囲よりも、 最小開度から最大開度になるまでの範囲が大きく設定されている。

3 . 請求項 1に記載のパワーステアリングの流量制御装置であって、 前記電磁比 例流量制御弁は、

前記ポンプに連通する上流側流路と、

パワーステアリング機構に連通する下流側流路と、

これら上流側流路と下流側流路との間に設けた筒状のシート部と、

このシート部に先端を挿入可能にしたシャフ卜と、

このシャフトを前記シート部に向けて付勢するスプリングと、

前記シャフトの前端から外側面に向けて連通する導入流路と、

前記シャフ卜に前記スプリングに抗して軸方向の推力を付与する比例ソレノィ ドとを備え、

前記シート部にシャフ卜が挿入された状態で、 前記上流側流路と前記下流側流 路とが前記導入流路を介して連通する一方、 前記シート部からシャフトが抜け出 ると前記導入流路の側方の開口部が塞がれ、 前記シート部と前記シャフトとの間 を通して上流側流路と下流側流路とが連通するようになっている。