JP3207085B2 - 流量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】この発明は自動車のパワー
ステアリング装置等に使用され、パワーソースからこの
パワーステアリング装置のアクチュエータに供給される
圧力作動流体の流量を、所定流量に制御する流量制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体を作動媒体として、手動操舵トルク
を助勢するパワーステアリング装置にあっては、このパ
ワーステアリング装置に作動流体を供給するパワーソー
スとして、車両に搭載した内燃機関によって駆動される
ポンプを施用することが多い。しかし、一般にパワース
テアリング装置は車両の低速走行時または停車時、換言
すれば内燃機関の低回転駆動時に十分な操舵助勢力が獲
得できることが望まれ、低速走行中よりも接地抵抗の小
さい、つまり高回転駆動時には操舵安定性の見地から、
然程操舵助勢力を必要としない。したがって、ポンプ出
力が内燃機関の回転速度に比例して増加するパワーソー
スは、そのままでは適用できない。

【０００３】そこで、通常、パワーステアリング装置に
は、このパワーステアリング装置に供給される作動流体
（作動油）の流量を、内燃機関のアイドリング乃至は低
回転域では十分なパワーステアリング操作が可能なよう
にポンプ吐出油の全量とし、内燃機関の回転速度がある
程度高くなった場合にはオリフィスによって限局された
流量に制御し、余剰油を貯油タンクに還流させるように
した流量制御装置が施用される。

【０００４】また、近年、操舵助勢力を必要としないス
テアリング操作の中立位置で、余剰油流量を増加させ、
パワーステアリング装置への供給油量を減じることによ
ってポンプでの仕事量を減じ、省エネルギを実現させる
流量制御装置が提案されている。

【０００５】この種の流量制御装置として、例えば特開
平６−８８４０号公報には、スプール弁収容穴内にスプ
ール弁を摺動自在に収容して、該スプール弁収容穴内を
第１圧力室と第２圧力室に画成し、第１圧力室内には、
制御オリフィスを介して吐出通路と連通する導入通路及
び低圧側へ連通するドレン通路を開口し、第２圧力室内
には、吐出通路の圧力を導くと共に前記スプール弁を第
１圧力室側に偏倚する制御スプリングを収装して、前記
導入通路から制御オリフィスを介して吐出通路に作動油
の必要流量を導く一方、該必要流量に対する余剰油を前
記スプール弁の移動によって開閉制御されるドレン通路
に還流させる流量制御装置であって、吐出通路の圧力に
応動するバイパス弁を設けて、このバイパス弁によって
ステアリング操作の中立位置（パワーステアリング装置
の非作動状態）で吐出通路側の圧力が低下したとき、前
記第２圧力室内を低圧側と連通して、前記スプール弁に
よるドレン通路の開口面積を増大させ、パワーステアリ
ング装置への供給油量を減じるようにした流量制御装置
が開示してある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】斯かる従来例にあって
は、バイパス弁によって第２圧力室内を低圧側と連通し
て、これによって流量制御を司るスプール弁を移動さ
せ、吐出通路の油量を低下させるようにしてある。

【０００７】ところで、前記第２圧力室内には前述のご
とく吐出通路の圧力を導いている。つまり、制御オリフ
ィスを通過した後の圧力を導いているから、第２圧力室
を低圧側と連通した場合には、制御オリフィスを通過し
た後の作動油が低圧側にドレンすることになる。したが
って、パワーステアリング装置（アクチュエータ）が非
作動状態にあっても作動油の一部が流通抵抗を有する制
御オリフィスを通過することになる。このために、ポン
プは作動油が制御オリフィスを通過するために所定の吐
出圧力を維持する必要があるから、その分、無駄な仕事
をすることになり、省エネルギを十分に達成することが
できない虞がある。

【０００８】本発明は斯かる従来の実情に鑑みて案出さ
れたもので、アクチュエータが非作動状態であって必要
とする作動油圧力が低いとき、ポンプの無駄なエネルギ
の消費を抑制して、省エネルギを十分に達成することが
できる流量制御装置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、スプー
ル弁収容穴内にスプール弁を摺動自在に収容して、該ス
プール弁収容穴内を第１圧力室と第２圧力室に画成し、
第１圧力室内には、制御オリフィスを介して吐出通路と
連通する導入通路及びドレン通路を開口し、第２圧力室
内には、吐出通路の圧力を導くと共に前記スプール弁を
第１圧力室側に偏倚する制御スプリングを収装して、前
記導入通路から制御オリフィスを介して吐出通路に作動
油の必要流量を導く一方、該必要流量に対する余剰油を
前記スプール弁の移動によって開閉制御されるドレン通
路に還流させる流量制御装置において、前記スプール弁
収容穴とスプール弁との間に、導入通路及びドレン通路
とそれぞれ連通可能な貫通孔を備えた筒状の可動スリー
ブを設け、該可動スリーブの一端を前記第１圧力室に、
他端を低圧室にそれぞれ臨ませると共に、前記可動スリ
ーブに第１圧力室側への偏倚力を与えるばね部材を付属
させた構成にしてある。

【００１０】ここで、前記可動スリーブは、金属または
合成樹脂材料から形成するを可とする。また、可動スリ
ーブはスプール弁収容穴及びスプール弁と相対摺動する
から、摺動抵抗を減じるために、この可動スリーブに二
硫化モリブデンやフッ素樹脂等の潤滑剤被膜を形成する
ことは任意である。

【００１１】斯かる構成にあっては、第１圧力室内に導
入通路を介してポンプから吐出される作動油が導かれ
る。第１圧力室内に導かれた作動油は、制御オリフィス
を通過する制限流動と、この制御オリフィスの前後差圧
に基づくスプール弁の移動によるドレン通路の解放の際
にのみ生じるのであるが、第１圧力室内からドレン通路
を通ってポンプ吸入室及び貯油タンクに逃げる余剰油流
動とに分流される。これにより、制御オリフィスによる
制限の下に必要な流量の作動油が吐出通路からアクチュ
エータに導かれ、例えば、パワーステアリング装置にあ
っては必要な操舵助勢力を得る。

【００１２】ここで、本発明にあっては、前記スプール
弁収容穴とスプール弁との間に、導入通路及びドレン通
路とそれぞれ連通可能な貫通孔を備えた筒状の可動スリ
ーブを設けてある。また、この可動スリーブは、その一
端が前記第１圧力室に、他端が低圧室にそれぞれ臨み、
更に、第１圧力室側へ付勢するばね部材が付属してい
る。したがって、この可動スリーブは、第１圧力室内の
圧力が低いときは、ばね部材によって第１圧力室側に付
勢され、貫通孔が導入通路及びドレン通路とそれぞれ略
斉合する位置に在り、第１圧力室の圧力が高いときは、
この第１圧力室内に圧力によってばね部材のばね力に抗
して第２圧力室側に移動して、スプール弁と協働して流
量制御を司る。但し、第１圧力室の圧力によって可動ス
リーブが第２圧力室側に移動した位置に在っても、この
可動スリーブの貫通孔と導入通路及びドレン通路とのそ
れぞれの連通は確保されている。

【００１３】即ち、第１圧力室内の圧力が低いときは可
動スリーブがばね部材によって付勢され、貫通孔がそれ
ぞれ導入通路及びドレン通路と略斉合する位置にあるか
ら、スプール弁は所定の取付け長の制御スプリングのば
ね力及び制御オリフィスの前後差圧に基づいて移動し、
制御オリフィスを通過する流量は図３のＡ−Ｂで示す流
量となる。

【００１４】第１圧力室内の圧力が上昇すると、この第
１圧力室内の圧力によって可動スリーブがばね部材のば
ね力に抗して第２圧力室側に移動する。これによって、
可動スリーブの貫通孔が導入通路及びドレン通路とそれ
ぞれ連通状態を維持しつつも第２圧力室側に移動するこ
とになる。つまり、スプール弁に対して可動スリーブの
貫通孔の相対位置が変化することになる。これにより、
制御オリフィスの前後差圧を一定に制御するスプール弁
は、流量制御のために制御スプリングを更に押し縮める
ことになる。したがって、流量は図３のＢ−Ｃで示す流
量となる。

【００１５】第１圧力室内の圧力が所定圧力に達する
と、可動スリーブは第１圧力室から最も離れて貫通孔が
第２圧力室側に最も近付く。この状態で、スプール弁は
制御スプリング及び制御オリフィスの前後差圧に応動し
て流量制御を司り、制御オリフィスを通過する流量は図
３においてＣ−Ｄで示す流量に制御される。この流量が
アクチュエータに供給される最大流量で、通常この流量
に制御されることになる。

【００１６】一方、アクチュエータの非作動状態（例え
ば、パワーステアリング装置の中立位置）では、吐出通
路の作動圧力が低下するから第２圧力室の圧力が低下す
る。したがって、スプール弁は制御オリフィスの前後差
圧を一定に保つために第２圧力室内の制御スプリングの
ばね力に抗して第２圧力室側に移動し、ドレン通路に連
通する貫通孔の開口面積を増大させる。これにより、導
入通路から第１圧力室内に導入された作動油の多くがド
レン通路に流入することになり、ポンプ内圧力（吐出圧
力）が低下し、ポンプの仕事量が減じられる。

【００１７】これと同時に、アクチュエータが非作動状
態で吐出通路内の圧力が低下し、スプール弁がドレン通
路に連通する貫通孔の開口面積を増大させると、第１圧
力室内の圧力も低下することになる。これにより、第１
圧力室内の圧力を受ける可動スリーブは、この可動スリ
ーブに付属するばね部材のばね力によって第１圧力室側
に移動する。

【００１８】したがって、スプール弁が、制御オリフィ
スの前後差圧即ち第１圧力室内の圧力と第２圧力室内の
圧力に制御スプリングのばね力を加えた力とが釣り合う
位置にある場合、可動スリーブが第１圧力室側に移動し
た分、スプール弁に対する貫通孔の相対位置が変化する
ことになる。これにより、スプール弁よって開口され
る、可動スリーブのドレン通路に連通する貫通孔の開口
面積が更に増大することになる。

【００１９】これによって、第１圧力室に供給された作
動油は、アクチュエータが作動油を必要としない非作動
状態において、開口面積が増大した貫通孔からドレン通
路を介してポンプ吸入側及び貯油タンク側に還流される
ことにより、導入通路を介して第１圧力室に作動油を吐
出するポンプは、その吐出圧力が減じられて仕事量が減
じられ、省エネルギが有利に達成される。

【００２０】この場合に、可動スリーブは、この可動ス
リーブに付属するばね部材と第１圧力室内の圧力との釣
り合いによって移動し、スプール弁に対するドレン通路
の相対位置を変化させる。したがって、この可動スリー
ブを移動させるために、ポンプ吐出油の一部が制御オリ
フィスを通過することがないから、ポンプ吐出圧力を所
定圧力に維持する必要がなく、ポンプの無駄なエネルギ
の消費を抑制して、省エネルギを達成することができ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を、
パワーステアリング装置の流量制御弁に適用した態様と
して、図面に基づいて詳述する。

【００２２】図１はこの発明の実施の形態を示す流量制
御装置の断面図である。図において１はポンプボディ２
と一体に形成されたハウジングで、このハウジング１に
は一端が封止されたスプール弁収容穴５が形成され、こ
のスプール弁収容穴５の開口端はシールリング６による
封止の下に捩じ込み固定されるコネクタ７によって閉止
されている。

【００２３】前記コネクタ７には、図外のパワーステア
リング装置即ちアクチュエータに連通する吐出通路８を
設け、かつこの吐出通路８とスプール弁収容穴５内部と
を連通する制御オリフィス９及び通路１０を穿設し、さ
らに周溝１１と、この周溝１１の底部に開口して前記吐
出通路８に連通する直径方向の貫通孔１２が形成してあ
る。また、通路１０の開口端側にはこの通路１０に連通
する直径方向の貫通孔１３が設けてある。

【００２４】前記コネクタ７によって開口端が閉止され
たスプール弁収容穴５内には、スプール弁１４が摺動自
在に嵌挿されており、このスプール弁１４は、スプール
弁収容穴５内部を第１圧力室１５と第２圧力室１６とに
画成すると共に、第２圧力室１６内に収装した制御スプ
リング１７のばね力をもって常時第１圧力室１５側に偏
倚され、常態にあってそのランド部１８で図外の貯油タ
ンクに連通するドレン通路１９、詳しくはこのドレン通
路１９に連通する可動スリーブ３７の貫通孔４０（後ほ
ど詳述する）を閉止している。また、スプール弁１４に
よって画成された第１圧力室１５には、後述する可動ス
リーブ３７の貫通孔４１を介してポンプ吐出油を導く導
入通路２０が開口している。

【００２５】２１はハウジング１に形成した通路で、こ
の通路２１は、スプール弁収容穴５と略平行に盲穴状に
穿設され、その開口端は栓２２によって閉塞されてお
り、一端が感圧オリフィス２３及び斜孔２４を介してコ
ネクタ７の周溝１１に連通し、他端が通路２５を介して
第２圧力室内１６に連通している。前記通路２５は第２
圧力室１６を半径方向に横切って穿設され、開口端を栓
２６で閉塞してある。

【００２６】前記スプール弁１４には、図示したところ
から明らかなように、ドレン通路１９に面する周溝２７
と、この周溝２７の底部に開口する直径方向の貫通孔２
８及びこの貫通孔２８に連通して第２圧力室１６に向か
って開く軸方向の盲穴２９を設け、この盲穴２９内に
は、球弁３０をその押子３１と共にチェックスプリング
３２で偏倚して盲穴２９の開口端に固定した中空尾栓３
３の弁座に適合させたリリーフ弁３４が設けられてお
り、感圧オリフィス２３を介して第２圧力室１６内に導
かれる吐出通路８における圧力超過を、リリーフ弁３４
のリリーフ動作で回避する。なお、３５は中空尾栓３３
の第２圧力室１６側端部に設けたフィルタである。

【００２７】３６は前記第２圧力室１６内にあって、制
御スプリング１７を支持するばね受け部材、３７は前記
スプール弁収容穴５とスプール弁１４との間に設けられ
た円筒状の可動スリーブで、この可動スリーブ３７は一
端３７ａが第１圧力室１５に臨み、他端３７ｂが前記ば
ね受け部材３６の外周に形成した低圧室３７に臨んで配
されている。３８はこの可動スリーブ３７に付属するば
ね部材で、このばね部材３８は前記低圧室３９内に収装
され、前記可動スリーブ３７を第１圧力室１５側に付勢
している。

【００２８】前記可動スリーブ３７には、前記ドレン通
路１９に連通する貫通孔４０、導入通路２０に連通する
貫通孔４１及び通路２５に連通する貫通孔４２がそれぞ
れ形成されており、これら貫通孔４０，４１，４２は、
可動スリーブ３７がばね部材３８で第１圧力室１５側に
付勢され、一端３７ａが前記コネクタ７に当接した状態
において、ドレン通路１９、導入通路２０及び通路２５
にそれぞれ略斉合する位置に形成してある。

【００２９】４３はハウジング１に形成した通路で、こ
の通路４３は前記ドレン通路１９を横切って盲穴状に穿
設され、その開口端は栓４４によって閉塞されており、
一端が感圧オリフィス４５及び通路４６を介して前記低
圧室３９内に連通している。前記通路４６は低圧室３９
を横切って穿設され、開口端を栓４７で閉塞してある。

【００３０】斯かる構成によれば、導入通路２０から第
１圧力室１５内に導かれたポンプ吐出油が、コネクタ７
に形成した貫通孔１３、通路１０及びオリフィス９を介
して吐出通路８に導かれる。

【００３１】このとき、常態にあっては、前記可動スリ
ーブ３７はばね部材３８によって付勢されて一端３７ａ
がコネクタ７に当接しており、また、前記スプール弁１
４は、制御スプリング１７によって前記第１圧力室１５
側に付勢され、その胴部（ランド部）１８でドレン通路
１９に連通する貫通孔４０を閉塞しており、第１圧力室
１５内に導入されたポンプ吐出油はその全量が制御オリ
フィス９を介して図外のアクチュエータに導かれる。一
方、ポンプの回転速度が増加してポンプ吐出油量が増加
し、第１圧力室１５内に導入されるポンプ吐出油量が増
加すると、制御オリフィス９による制限流動の下に第１
圧力室１５内の作動油が吐出通路８に導かれる一方で、
この制御オリフィス９の前後差圧に基づいてスプール弁
１４が図示の如く右方向に移動して制御スプリング１７
を所定の長さ（Ｌ１）になるまで押し縮め、ドレン通路
１９に連通する貫通孔４０を開き、この貫通孔４０及び
ドレン通路１９から余剰油を図外の貯油タンクに還流さ
せる。

【００３２】ここで、本発明にあっては、前記スプール
弁収容穴５とスプール弁１４との間に、ドレン通路１９
及び導入通路２０とそれぞれ連通可能な貫通孔４０，４
１を備えた筒状の可動スリーブ３７を設けてある。ま
た、この可動スリーブ３７は、その一端３７ａが前記第
１圧力室１５に、他端３７ｂが低圧室３９にそれぞれ臨
み、第１圧力室１５側へ付勢するばね部材３８が付属し
ている。したがって、第１圧力室１５内の圧力が低いと
きは、ばね部材３８によって付勢されて一端３７ａがコ
ネクタ７に当接して、貫通孔４０，４１が導ドレン通路
１９及び導入通路２０とそれぞれ略斉合する位置に在
る。一方、第１圧力室１５の圧力が高いときは、可動ス
リーブ３７がばね部材３８のばね力に抗して第２圧力室
１６側に移動し、可動スリーブ３７の外周に設けた肩部
４８が第１圧力室１５の内周に設けた段部４９に当接し
た位置に在る（図２参照）。したがって、可動スリーブ
３７が移動してスプール弁１４とドレン通路１９に連通
する貫通孔４０との相対位置が変化することになるか
ら、スプール弁１４は制御スプリング１７を更に押し縮
めて（寸法Ｌ２）、この制御スプリング１７のばね力に
第２圧力室１６内の圧力を加えた力と、第１圧力室１５
内の圧力による力との釣り合いによって移動し、流量制
御を司ることになる。

【００３３】一方、アクチュエータの非作動状態、つま
りパワーステアリング装置の中立位置では、吐出通路８
の作動圧力が低下するから、制御オリフィス９の前後差
圧を一定に保つために、スプール弁１４は第２圧力室内
１６の制御スプリング１７のばね力に抗して第２圧力室
１６側に移動し、ドレン通路１９に連通する貫通孔４０
の開口面積を増大させる。これにより、導入通路２０か
ら第１圧力室１５内に導入された作動油の多くが貫通孔
４０を介してドレン通路１９に流入することになり、ポ
ンプ内圧力が低下し、ポンプの仕事量が減じられること
になる。

【００３４】これと同時に、アクチュエータが非作動状
態で吐出通路８内の圧力が低下し、スプール弁１４がド
レン通路１９に連通する貫通孔４０の開口面積を増大さ
せると、第１圧力室１５内の圧力も低下することにな
る。これにより、第１圧力室１５内の圧力を受ける可動
スリーブ３７は、この可動スリーブ３７に付属するばね
部材３８のばね力によって第１圧力室１５側に移動し、
可動スリーブ３７の一端３７ａがプラグ４に当接した位
置で停止する。

【００３５】したがって、スプール弁１４が、制御オリ
フィス９の前後差圧即ち第１圧力室１５内の圧力と第２
圧力室１６内の圧力に制御スプリング１７のばね力を加
えた力と釣り合う位置にある場合、可動スリーブ３７が
第１圧力室１５側に移動した分、スプール弁１４に対す
る貫通孔４０の相対位置が変化することになる。これに
より、スプール弁１４によって開口される、ドレン通路
１９に連通する貫通孔４０の開口面積が更に増大するこ
とになる。

【００３６】これによって、第１圧力室１５内に供給さ
れた作動油は、アクチュエータが作動油を必要としない
非作動状態において、可動スリーブ３７の開口面積が増
大した貫通孔４０から、ドレン通路１９を介して図外の
ポンプ吸入側及び貯油タンク側に還流される。したがっ
て、導入通路２０及び貫通孔４１を介して第１圧力室１
５に作動油を吐出するポンプは、その吐出圧力が低下し
て仕事量が減じられ、省エネルギが有利に達成される。

【００３７】また、可動スリーブ３７はスプール弁収容
穴５とスプール弁１４との間に配設してあることによ
り、流量制御弁が格別長大化することがない。

【００３８】以上、実施の形態を図面に基づいて説明し
たが、具体的構成はこの実施の形態に限られるものでは
なく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、別体のばね受け部材３６を設けた実施の形態に
ついて述べたが、このばね受け部材３６はハウジング１
と一体に形成してもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、スプール弁収容穴内を作動油が導入される第１圧力
室と制御オリフィス通過後の圧力が導入される第２圧力
室に画成するスプール弁を備え、第１圧力室内に導入さ
れた作動油のうち、必要流量を制御オリフィスを通じて
吐出通路に導き、この必要流量に対する余剰流量をスプ
ール弁の移動によって開閉制御されるドレン通路にバイ
パスさせるようにした流量制御弁において、前記スプー
ル弁収容穴とスプール弁との間に、導入通路及びドレン
通路とそれぞれ連通可能な貫通孔を備えた筒状の可動ス
リーブを設け、該可動スリーブの一端を前記第１圧力室
に、他端を低圧室にそれぞれ臨ませると共に、前記可動
スリーブに第１圧力室側への偏倚力を与えるばね部材を
付属させたことにより、アクチュエータが非作動状態で
あって、必要とする作動油圧力が低いとき、ポンプの無
駄なエネルギの消費を抑制することができる。したがっ
て、省エネルギを十分に達成することができる流量制御
装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す流量制御装置の断面
図である。

【図２】第１圧力室内の圧力が高く、可動スリーブが第
２圧力室側に移動した状態を示す断面図である。

【図３】流量制御特性を示す線図である。

【符号の説明】

５ スプール弁収容穴 ８ 吐出通路 ９ 制御オリフィス １４ スプール弁 １５ 第１圧力室 １６ 第２圧力室 １７ 制御スプリング １９ ドレン通路 ２０ 導入通路 ３７ 可動スリーブ ３７ａ 一端 ３７ｂ 他端 ３８ ばね部材 ３９ 低圧室 ４０，４１，４２ 貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 5/07 B62D 6/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スプール弁収容穴内にスプール弁を摺動
   自在に収容して、該スプール弁収容穴内を第１圧力室と
   第２圧力室に画成し、第１圧力室内には、制御オリフィ
   スを介して吐出通路と連通する導入通路及びドレン通路
   を開口し、第２圧力室内には、吐出通路の圧力を導くと
   共に前記スプール弁を第１圧力室側に偏倚する制御スプ
   リングを収装して、前記導入通路から制御オリフィスを
   介して吐出通路に作動油の必要流量を導く一方、該必要
   流量に対する余剰油を前記スプール弁の移動によって開
   閉制御されるドレン通路に還流させる流量制御装置にお
   いて、前記スプール弁収容穴とスプール弁との間に、導
   入通路及びドレン通路とそれぞれ連通可能な貫通孔を備
   えた筒状の可動スリーブを設け、該可動スリーブの一端
   を前記第１圧力室に、他端を低圧室にそれぞれ臨ませる
   と共に、前記可動スリーブに第１圧力室側への偏倚力を
   与えるばね部材を付属させたことを特徴とする流量制御
   装置。