JPH0773997B2

JPH0773997B2 - 流量制御弁

Info

Publication number: JPH0773997B2
Application number: JP5178352A
Authority: JP
Inventors: 瑞生大滝; 重利熊崎
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 1995-08-09
Anticipated expiration: 2010-08-09
Also published as: JPH06166376A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は自動車のパワーステア
リング装置等に施用され、パワーソースからこのパワー
ステアリング装置等に供給される作動流体の流量を所定
流量に調整する流量制御弁に関する。

【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、作動流体を供給す
るパワーソースとしてのオイルポンプは、車両に搭載し
た内燃機関によって回転駆動されるのが普通であり、そ
の回転の増加によって吐出量が増加する。

【０００３】しかるに、パワーステアリング操作に必要
な流量は、その操作が車両の停車時あるいは低速走行に
十分に機能すればよいものであるから、機関の比較的低
速域において確保されるを要し、高速時は差程必要とし
ない。従って、高速回転で生じる余剰流量は流量制御弁
によってバイパスさせてリザーバタンク等に戻すのが普
通である。

【０００４】ここにこの種の流量制御弁として本件出願
人は図１に示すように、ポンプ１からの吐出油を導く導
入通路２に連通するメインオリフィス３を、これに直列
配置した可変絞りのサブオリフィス４を介してパワース
テアリング装置５に連通し、感応オリフィス６及び通路
７を介してメインオリフィス３の前後の圧力をそれぞれ
サブスプール８に作用させることにより、サブスプール
８をメインオリフィス３の前後に生ずる差圧に応動させ
てサブオリフィス４を制御する一方、サブオリフィス４
の前後に生ずる差圧に応動するメインスプール９を、リ
ザーバタンク（図示略）に通じるドレン通路１０と適合
させた流量制御弁を提案している。

【０００５】この流量制御弁置の吐出流量特性は図５
（ｂ）に示す如くであって、ポンプ１から吐出された作
動油は、メインオリフィス３及びサブオリフィス４を通
過する一方で、サブオリフィス４に流入する作動油の増
大に伴うサブオリフィス４通過前後の差圧の増大によっ
てメインスプール９をこれのつり合いばね１１のばね力
に抗して右動させてドレン通路１０を開口させ、その一
部がドレン通路１０に逃げる。斯くして、パワーステア
リング装置５送出される作動油を、メインオリフィス３
及びサブオリフィス４による制御のもとに一定流量Ｑ２
に維持する。ポンプ吐出量が更に増大すると、これに伴
うメインスプール９の更なる右動と共に、メインオリフ
ィス３前後に生ずる差圧の増大によってサブスプール８
をこれのつり合いばね１２のばね力に抗して左動させ、
サブオリフィス４を絞る。この一連の動作で、パワース
テアリング装置５に送出される流量は、一定流量Ｑ２か
ら漸減して、主にサブオリフィス４を通過することでも
たらされる流量Ｑ１に制御され、所謂フローダウン制御
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来例
にあっては、メインスプール９の移動時にポンプ吐出油
が固定絞りのメインオリフィス３を通過してドレン通路
に逃げる構成であるため、メインオリフィス３によって
生ずる抵抗分導入通路２内の圧力が上昇し、ポンプ１が
無用の仕事を強いられる、即ちエネルギのロスやオイル
が劣化するという問題点があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る流量制御弁
は、ハウジング２３に形成された収容孔２１ａに摺動可
能に収容されて該収容孔内を一次圧力室３６と二次圧力
室３７とに隔成するメインスプール３５と、前記ハウジ
ングに形成され、ポンプ２４からの吐出油を導入オリフ
ィス３０を介して前記一次圧力室に導入する導入通路２
３ａと、前記一次圧力室とメインオリフィス３２を介し
て連通し、系外のアクチュエータ側へ作動油を供給する
吐出通路２３ｃと、該吐出通路と前記二次圧力室とを連
通するフィードバック通路２２ｃ、２１ｂ、３５、３８
と、前記一次圧力室と二次圧力室との差圧に応じて摺動
するメインスプールの摺動量に応じて前記一次圧力室の
作動油を低圧側へ排出するドレン通路２３ｂと、を備え
て、ポンプ吐出量の増大に伴う一次圧力室の増圧に応じ
てメインスプールを駆動し、一次圧力室からドレン通路
への排出量を増大させてメインオリフィスから吐出通路
への作動油の供給量を制御する流量制御弁であって、前
記一次圧力室に臨む一端に前記メインオリフィスを備
え、他端が大径で、全体として筒状に形成されたサブス
プール２８を前記ハウジングの収容孔内に摺動可能に嵌
挿し、大径の段部とハウジングとの間に制御室３１を画
成して該制御室を前記導入通路に連通するとともに、該
サブスプールの筒状の側壁に、前記導入オリフィス、一
次圧力室およびメインオリフィスをバイパスして前記導
入通路と吐出通路とを直接に連通するバイパスオリフィ
ス３３を形成し、該バイパスオリフィスを、前記制御室
の増圧に伴う前記サブスプールの移動によって閉塞する
ように構成したものである。

【０００８】

【作用】本発明の流量制御弁にあっては、導入通路に流
入する流体の低流域において、サブオリフィスが開口
し、導入オリフィス、一次圧力室およびメインオリフィ
スをバイパスしてこれら流路と並列的に、かつ直接に導
入通路と吐出通路とを連通し、また導入通路に流入する
流体の高流量域において、上記サブオリフィスが閉塞さ
れて一次圧力室と二次圧力室との圧力差が増大し、ドレ
ン通路開口面積が増加する。このため、この流量制御弁
による流体回路の圧力損失が低減されて、ポンプ負荷が
軽減されるとともに流体圧力の上昇に起因した流体温度
の上昇が阻止されるものである。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図２は、この発明の一実施例を車両のパワース
テアリング装置の適用して示すものであり、流量制御弁
の断面図である。まず、構成を説明すると、同図におい
て、２１は図中左右方向に延在し左端を開口した収容孔
２１ａが形成されたケーシング、２２は穴２２ａが形成
された中空状のコネクタであり、コネクタ２２はケーシ
ング２１の収容孔２１ａの開口端に螺着され、ケーシン
グ２１とともにバルブハウジング２３として機能する。
ケーシング２１には、収容孔２１ａに開口する導入通路
２３ａおよびドレン通路２３ｂが形成され、導入通路２
３ａがポンプ２４の吐出ポートに接続され、ドレン通路
２３ｂがポンプ２４の吸込ポートに接続されている。ポ
ンプ２４は、図示しない車載エンジンにより駆動されリ
ザーバ２５内の流体を加圧して吐出するもので、その回
転軸の１回転当り一定量の流体を吐出する。コネクタ２
２は、その穴２２ａの図中左端に吐出通路２３ｃが設定
され、この吐出通路２３ｃが図示しないパワーステアリ
ング装置のアクチュエータにコントロールバルブ（四方
切換弁）を介して接続されている。

【００１０】コネクタ２２には、その図中右端に中空穴
２６ａを形成された導入オリフィス形成部材２６が嵌着
している。この導入オリフィス形成部材２６は、その図
中右端の内周面に後述するサブスプールと係合する突条
２６ｂが形成されるとともに、内面と外面とを貫通する
透孔２６ｃおよび図中左右方向に延在し、導入オリフィ
ス３０を構成する切欠２６ｂが形成されている。また、
コネクタ２２の穴２２ａには、その図中左方に通孔２７
ａを形成されたプラグ２７が嵌着されるとともに、連通
孔２８ａを形成された略円筒状のサブスプール２８が摺
動自在に嵌入され、また、プラグ２７とサブスプール２
８との間にサブスプール２８を図中右方に付勢するスプ
リング２９が縮設されている。上記サブスプール２８
は、突条２６Ｂ内に摺動可能に挿通されて後述する一次
圧力室３６に臨む図中右側の一端に、連通孔２８ａに連
通するメインオリフィス３２を備え、左側の他端が大径
で、全体として円筒状に形成されており、上述のように
ハウジング２３の収容孔２１ａ内に摺動可能に嵌挿され
ている。また、他端の大径の段部とコネクタ２２の穴２
２ａ周壁、すなわちバルブハウジング２３との間には、
制御室３１が画成され、制御室３１はコネクタ２２に形
成された圧力導入孔２２ｂおよび導入オリフィス形成部
材２６の透孔２６ｃを介して導入通路２３ａに連通して
いる。さらに、サブスプール２８の筒状の側壁には、内
周面と外周面とを貫通するサブオリフィス３３が形成さ
れ、サブオリフィス３３は、導入オリフィス３０、後述
する一次圧力室３６およびメインオリフィス３２をバイ
パスし、透孔２６ｃおよび連通孔２８ａを介して導入通
路２３ａを吐出通路２３ｃに直接に連通している。そし
て、ポンプ２４の吐出量が増大して制御室３１内が増圧
されると、サブスプール２８がスプリング２９に抗して
左側へ移動し、サブオリフィス３３の開口の一部がコネ
クタ２２の右端の肩部ににより遮断されてその開口面積
が次第に減少し、最終的には閉塞されるように構成され
ている。

【００１１】ケーシング２１の収容孔２１ａの図中右方
には、メインスプール３５が摺動自在に嵌挿されて、そ
の両端に一次圧力室３６と二次圧力室３７とを画成して
いる。一次圧力室３６は、導入オリフィス形成部材２６
の切欠２６ｄおよび透孔２６ｃを介し導入通路２３ａに
連通するとともに、メインオリフィス３２を介し吐出通
路２３ｃに連通している。したがって、導入通路２３ａ
はポンプ２４からの吐出油を導入オリフィス３０を介し
て一次圧力室３６に導入する機能を有し、また吐出通路
２３Ｃはメインオリフィス３２を介して一次圧力室３６
と連通し、系外のアクチュエータ側へ作動油を供給する
機能を有する。また、二次圧力室３７は、メインスプー
ル３５の（後述する）ランドに形成された細孔３８、ケ
ーシング２１に形成された導孔２１ｂおよびコネクタ２
２に形成された導孔２２ｃを介して、メインオリフィス
３２の下流の穴２２ａ内に連通している。この二次圧力
室３７には、メインスプール３５を図中左方へ付勢する
スプリング３９が縮装されている。

【００１２】このメインスプール３５には、ドレン通路
２３ｂに開口した条溝３５ａおよびケーシング２１の導
孔２１ｂに開口した条溝３５ｂが形成されて、３つのラ
ンド３５ｃ、３５ｄ、３５ｅが設定されている。図中左
方のランド３５ｃは、ドレン通路２３ｂにより設定され
たケーシング２１の肩部２１ｃとの間にドレンオリフィ
ス４０を構成している。このドレンオリフィス４０は、
一次圧力室３６とドレン通路２３ｂとの間に位置し、メ
インスプール３５の変位にともない開口面積を変更す
る。すなわち、このドレンオリフィス４０は、メインス
プール３５の図中右動にともないドレン通路２３ｂの開
口面積を増大し、一次圧力室３６を介して導入通路２３
ａとドレン通路２３ｂとをメインスプール３５の変位に
応じた開口面積で連通する。また、図中右方のランド３
５ｅには、条溝３５ｂと二次圧力室３７とを連通する前
述の細孔３８が形成されている。この細孔３８は、前述
のように、コネクタ２２の導孔２２ｃ、ケーシング２１
の導孔２１ｂおよび条溝３５ｂとともに二次圧力室３７
を吐出通路２３ｃに連通すつフィードバック通路を構成
する。そして、ドレン通路２３ｂは、一次圧力室３６と
二次圧力室３７との差圧に応じて摺動するメインスプー
ル３５の摺動量に応じて、一次圧力室３６の作動油を低
圧側、すなわちポンプ２４の吸込側へ排出する機能を有
し、また以上のように構成された本実施における流量制
御弁は、ポンプ２４の吐出量の増大に伴う一次圧力室３
６の増圧に応じてメインスプール３５を駆動し、一次圧
力室３６からドレン通路２３ｂへの排出量を増大させて
メインオリフィス３２から吐出通路２３ｃへの作動油の
供給量を制御するようになっている。

【００１３】次に、作用を説明する。この流量制御弁
は、メインスプール３５が第２オリフィス３４の前後の
流体圧力差（一次圧力室３６と二次圧力室３７との流体
圧力差）に応じて移動し、ドレンオリフィス４０の開口
面積すなわち吐出通路２３ｃの開口面積を変更して導入
通路２３ａに流入する流体の一部をドレン通路２３ｂか
ら排出し、さらに、サブスプール２８が制御室３１の増
圧に伴い移動することで吐出通路２３ｃからパワーステ
アリング装置へ供給する流体を図３（ｂ）に示す流量特
性に維持する。すなわち、車載エンジンにより駆動され
るポンプ２４は、その吐出量がエンジンの回転数に略比
例的な関係を有するため、流量制御弁は、導入通路２３
ａから流入する流体の一部をドレン通路２３ｂからポン
プ２４へ還流して、吐出通路２３ｃからパワーステアリ
ング装置へ供給する流体を所定の流量特性（図３
（ｂ））に維持する。

【００１４】以下、図３（ａ）（ｂ）を参照して、この
流量制御弁の作動を説明する。なお、以下の説明におい
ては、導入通路２３Ｃ、一次圧力室３６および吐出通路
２３Ｃの流体圧力をそれぞれ符号ｐ₁、ｐ₂、ｐ₃で表示
する。まず、ポンプ２４が低速、低流量であり、導入通
路２３ａに流入する流体流量Ｎが図３（ｂ）に示す所定
値Ｎ₁に満たない場合、メインスプール３５はスプリン
グ３９により付勢されて図中左方に位置し、また同様
に、サブスプール２８もスプリング２９により付勢され
て図中右方に位置する（図２に示す位置）。このため、
サブオリフィス３３は全開状態にあり、また、ドレンオ
リフィス４０は、メインスプール３５のランド３５ｃが
ドレン通路２３ｂを閉止して閉じられた状態にある。し
たがって、導入通路２３ａに流入した流体は、導入オリ
フィス３０、一次圧力室３６およびメインオリフィス３
２を経て連通孔２８ａ内へ流入するとともにサブオリフ
ィス３３を経て連通孔２８ａ内へ流入した後、さらに、
通孔２７ａを経て全量が吐出通路２３ｃからパワーステ
アリング装置へ供給される。したがって、ポンプ２４が
低流量の場合には、サブオリフィス３３が開口し、導入
オリフィス３０、一次圧力室３６およびメインオリフィ
ス３２をバイパスしてこれら流路と並列で、直接に導入
通路２３ａと吐出通路２３ｃを連通することができる。
したがって、パワーステアリング装置の操作に必要な吐
出量を確保しながら流量制御弁による流体回路の圧力損
失を低減してポンプ負荷を軽減することができる。

【００１５】次に、導入通路路２３ａに流入する流体流
量Ｎが所定量Ｎ₁以上に増大すると（Ｎ₁≦Ｎ＜Ｎ₂）、
メインオリフィス３２の前後の流体圧力差△Ｐ₂＝ｐ₂−
ｐ₃が増大し、メインスプール３５はメインオリフィス
３２の前後の圧力差△Ｐ₂すなわち一次圧力室３６と二
次圧力室３７との流体圧力差に応動してドレン通路２３
ｂを開口する。すなわち、メインスプール３５は、スプ
リング３９の弾性力に抗して一次圧力室３６と二次圧力
室３７との差圧△Ｐ₂に応じて右動してドレンオリフィ
ス４０を開く。このため、導入通路２３ａに流入した流
体は、一部が導入オリフィス３０を経て一次圧力室３６
に流入した後ドレン通路２３ｂから排出され、吐出通路
２３ｃからパワーステアリング装置へ供給される流体流
量Ｑが一定量Ｑ₂になる。なお、この時、導入通路２３
ａと吐出通路２３ｃとの間は、導入オリフィス３０およ
びメインオリフィス３２を直列に介して連通するととも
に、サブオリフィス３３を介して連通しているため、流
体流量を大きめのＱ₂に制御することが可能である。

【００１６】また、導入通路２３ａに流入する流体流量
Ｎが所定量Ｎ₂以上に増大すると（Ｎ₂≦Ｎ＜Ｎ₃）、導
入通路２３ａに流入した流体の全流量が通過する導入オ
リフィス３０前とメインオリフィス３２後の流体圧力
差、すなわち導入通路２３ａと吐出通路２３ｃの圧力差
△Ｐ₁＝ｐ₂−ｐ₁が増大し、このため、サブスプール２
８は、制御室３１内に導入された流体圧力ｐ₁によりス
プリング２９の弾性力に抗して左動し、サブオリフィス
３３がサブスプール２８の変位に応じてコネクタ２２の
右端により閉止されてサブスプール２８の変位に応じた
開口面積を有する。すなわち、サブオリフィス３３はサ
ブスプール２８の左動に対応して開口面積が減少する。
したがって、吐出通路２３ｃからパワーステアリング装
置へ供給される流体流量Ｑが減少する。これにより、パ
ワーステアリング装置は、パワーシリンダにより発生さ
れる操舵補助力が減少し、高速走行時における走行安定
性が図れるものである。

【００１７】次に、導入通路２３ａに流入する流体流量
Ｎが前述の所定量Ｎ₃以上に増大すると（Ｎ₃≦Ｎ＜
Ｎ₄）、サブスプール２８がさらに図中左方へ変位し
て、サブオリフィス３３がコネクタ２２により完全に閉
止される。したがって、導入通路２３ａと吐出通路２３
ｃとの間は、導入オリフィス３０およびメインオリフィ
ス３２を直列に介してのみ連動し、メインスプール３５
が増大したメインオリフィス３２の前後の流体圧力差△
Ｐ₂に応じてさらに移動し、ドレン通路２３ｂの開口面
積が増大して一次圧力室３６からの排出量が増加する。
このため、図３（ｂ）に示すように、吐出通路２３ｃか
らパワーステアリング装置供給される流体流量Ｑはほぼ
一定量Ｑ₁となる。

【００１８】この後、さらに導入通路２３ａに流入する
流体流量Ｎが増大すると（Ｎ≦Ｎ₄）サブオリフィス３
３が閉塞されたまま、導入オリフィス３０前とメインオ
リフィス３２後の圧力差が増加し、したがって、一次圧
力室３６と二次圧力室３７との圧力差△Ｐ₁が増加す
る。このため、メインスプール３５がさらに右動し、ド
レン通路２３ｂの開口面積がさらに増大して一次圧力室
３６からの排出量が増加する。したがって、パワーステ
アリング装置に供給される流体流量Ｑは一定量Ｑ ₁に保
たれ、しかも導入通路２３ａの流体圧力ｐ₁は、図３
（ａ）に示すように、流量Ｎが増大してもほぼ一定値Ｐ
₀を維持し、ポンプ２４負荷を軽減するとともに、流体
圧力ｐ₁の上昇に起因流体温度の上昇を阻止する。

【００１９】ところで、例えば、吐出通路２３ｃからパ
ワーステアリング装置へ供給され流体流量Ｑ₁が所定値
に保持されている場合（通常、車両の高速走行時等で導
入通路２３ａへ流入する流体流量Ｎが所定値Ｎ₃以上の
場合）、パワーステアリング装置が作動すると、吐出通
路２３ｃの流体圧力ｐ₃が増大するため（増大圧力分を
△Ｐとする）、サブスプール２８が図中右方へ押圧され
る。しかしながら、流量制御弁は、吐出流量Ｑ₁を一定
に維持するためにメインオリフィス３２の前後差圧を一
定に保つように働く。

【００２０】すなわち、吐出圧の増大分△Ｐが二次圧力
室３７に作用しメインスプール３５を左方へ動かしドレ
ンオリフィス４０の開口面積を狭くし一次圧力室３６の
圧を△Ｐだけ上昇させる。一次圧力室３６の圧が△Ｐだ
け上昇するので導入オリフィス３０の上流側圧も△Ｐ上
昇し制御室３１の圧も△Ｐ上昇する。

【００２１】このため、サブスプール２８の前後面圧は
それぞれ△Ｐ上昇することになり、したがって、サブオ
リフィス３３が開口することも無く、図３（ｂ）に示す
流量特性は不変的に維持される。なお、上述した実施例
では、サブスプール２８は、導入オリフィス３０の上流
側流体圧力ｐ₁とメインオリフィス３２の下流側流体圧
力ｐ₃との圧力差（ｐ₁−ｐ₃）に応動するが、このサブ
スプール２８を導入オリフィス３０の前後の流体圧力差
（ｐ₁−ｐ₂）に応動するよう構成することも可能であ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の流量
制御弁によれば、導入通路に流入する流体の低流量域に
おいてはサブオリフィスが開口し、導入オリフィス、一
次圧力室およびメインオリフィスをバイパスしてこれら
を流路と並列的に、かつ直接に導入通路と吐出通路とを
連通し、また導入通路に流入する流体の高流量域におい
ては上記サブオリフィスが閉塞されて一次圧力室と二次
圧力室との圧力差が増大し、ドレン通路開口面積が増加
する。このため、全体としての抵抗が減少し、ポンプが
無用の仕事を強いられるということがなくなる。すなわ
ち、エネルギのロスや発熱によるオイルの劣化が防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の流量制御弁を示す断面図である。

【図２】本発明に係わる流量制御弁の一実施例を示す断
面図である。

【図３】図３（ａ）はインレットポートへ流入する流体
の流量と圧力との関係を示す図、図３（ｂ）は流量特性
を示す図である。

【符号の説明】

２１ａ収容孔２１ｂ、２２ｃ導孔（フィードバック通路）２３バルブハウジング２３ａ導入通路２３ｂドレン通路２３ｃ吐出通路２４ポンプ２８サブスプール３０導入オリフィス３１制御室３２メインオリフィス３３サブオリフィス３５メインスプール３５ｂ条溝（フィードバック通路）３６一次圧力室３７二次圧力室３８細孔（フィードバック通路）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング２３に形成された収容孔２１ａ
に摺動可能に収容されて該収容孔内に一次圧力室３６と
二次圧力室３７とに隔成するメインスプール３５と、前
記ハウジングに形成され、ポンプ２４からの吐出油を導
入オリフィス３０を介して前記一次圧力室に導入する導
入通路２３ａと、前記一次圧力室とメインオリフィス３
２を介して連通し、系外のアクチュエータ側へ作動油を
供給する吐出通路２３ｃと、該吐出通路と前記二次圧力
室とを連通するフィードバック通路２２ｃ、２１ｂ、３
５ｂ、３８と、前記一次圧力室と二次圧力室との差圧に
応じて摺動するメインスプールの摺動量に応じて前記一
次圧力室の作動油を低圧側へ排出するドレン通路２３ｂ
と、を備えて、ポンプ吐出量の増大に伴う一次圧力室の
増圧に応じてメインスプールを駆動し、一次圧力室から
ドレン通路への排出量を増大させてメインオリフィスか
ら吐出通路への作動油の供給量を制御する流量制御弁で
あって、前記一次圧力室に臨む一端に前記メインオリフ
ィスを備え、他端で大径で、全体として筒状に形成され
たサブスプール２８を前記ハウジングの収容孔内に摺動
可能に嵌挿し、大径の段部とハウジングとの間に制御室
３１を画成して該制御室を前記導入通路に連通するとと
もに、該サブスプールの筒状の側壁に、前記導入オリフ
ィス、一次圧力室およびメインオリフィスをバイパスし
て前記導入通路と吐出通路とを直接に連通するバイパス
オリフィス３３を形成し、該バイパスオリフィスを、前
記制御室の増圧に伴う前記サブスプールの移動によって
閉塞するようにしたことを特徴とする流量制御弁。