JP4345081B2

JP4345081B2 - 流量制御装置

Info

Publication number: JP4345081B2
Application number: JP2003101778A
Authority: JP
Inventors: 強池田; 信之川幡
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2023-04-04
Also published as: DE602004005256D1; EP1464563A3; EP1464563B1; US20040195038A1; EP1464563A2; US7047996B2; JP2004306735A; DE602004005256T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワーステアリング装置用ベーンポンプに用いられる流量制御装置に関するものであり、特に、上記パワーステアリング装置へ送り出される作動油の流量をポンプ回転速度に応じて適宜値に制御することのできるようにした回転数感応型の流量制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用パワーステアリング装置に用いられるオイルポンプ用流量制御装置は、例えば、特開２００１−１６３２３３号公報等に示される如く、車速あるいは操舵角等に応じて、パワーステアリング装置のパワーアシスト部へ供給される作動油の流量が適当な値になるように制御されるようになっているものである。この作動油供給量の制御を行う方法としては、既存のスプール式流量制御装置の送出ポート部に設けられた可変バルブをソレノイドにて作動させることによって行われるようになっているものが挙げられる。そして、このようなソレノイドのところには、車速あるいはステアリング機構における操舵角等に関連する電気信号が入力され、この電気信号に応じて上記ソレノイドが作動するとともに、このソレノイドの作動に応じて上記可変バルブが作動して、パワーステアリング装置のパワーアシスト部への作動油の供給量が制御されるようになっているものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１６３２３３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のものは、車速やステアリング機構における操舵角に応じた電気信号、具体的には電流値に対応させた状態にて上記ソレノイドを作動させ、流量制御装置からパワーステアリング装置を形成する油圧装置側へ所定量の作動油を供給するようにしているものである。従って、上記入力電流値が一定であれば、エンジン回転速度、すなわち、ポンプの回転速度には関係なく一定の値の作動油が上記油圧装置側へ供給されるのが建前となっている。しかしながら、実際の装置においては、エンジン回転速度の上昇、すなわち、ポンプ回転速度の上昇に応じてポンプからの吐出流量が増加して来るため、流量制御装置を形成するバイパス部においてはバイパス流の流速が増大化し、その流体力によってメインスプールが引き戻されるようになる。従って、車速あるいは操舵角が一定状態にあったとしても、エンジン回転速度が上昇をすると、バイパス還流量が減少してパワーアシスト部を形成する油圧装置へ供給される作動油の量が上昇し、パワーアシスト力に変動をきたすおそれがある。その結果、操舵フィーリングを悪くすると言う問題点がある。このような問題点を解決するために、上記パワーアシスト部を形成する油圧装置へ供給される作動油の流量を、ポンプ回転速度の上昇時におけるバイパス流の流速の増大化に起因する変動量を相殺して、一定化することのできるようにした回転数感応型の流量制御装置を提供しようとするのが、本発明の目的（課題）である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明について説明する。すなわち、本発明においては、ポンプからの吐出油を動力舵取装置へ送り出す通路中に設けられるものであって所定の電気信号の値に応じて作動するソレノイド機構にて制御される第一の可変絞り機構を有するとともに、上記ポンプからの吐出油の流量が所定値を超えたときに上記第一の可変絞り機構の前後差圧に応じて作動して上記余剰の吐出油をポンプ吸入ポートにつながるバイパス路へ還流させるスプールを有し、上記ソレノイド機構を作動させて上記第一の可変絞りの開度を一定にすることにより、上記動力舵取装置へ送り出す吐出油の流量を一定値とする定流量制御を行う流量制御装置において、上記第一の可変絞り機構の上流側に設けられるものであって、上記定流量制御の状態であるにも関わらず上記動力舵取装置へ送り出す吐出油の流量が増加するようになるまで上記ポンプ回転速度が上昇した場合に、当該ポンプ回転速度の上昇に応じて上記流量の増加分を相殺可能なだけ開度を絞るように形成された第二の可変絞り機構を設け、当該第二の可変絞り機構を、上記スプールの頭部側に設けられるものであってロッド状の形態からなるとともに当該スプールと一体となって移動する可動ロッドを主に形成させ、かつ、この可動ロッドの作動によって開度を変化させるようにした構成を採ることとした。
【０００８】
このような構成を採ることにより、本発明のものにおいては、ポンプ回転速度の上昇時におけるバイパス還流量の減少に基づく吐出流量の増加現象を抑止することができるようになる。すなわち、本発明のものにおいては、上記第二の可変絞り機構はポンプ回転速度が所定値以上に上昇した場合に、ポンプ回転速度の上昇に応じて絞り開度が絞られるようになっているものである。従って、ポンプ回転速度が所定値以上に上昇した場合、上記スプールの前後差圧が増加し、上記スプールは後退してバイパス路へのバイパス還流量が確保されるようになる。その結果、流体力による油圧機構側への送出流量の増加と、第二の可変絞り機構による送出流量の減少とにて全体の送出流量が相殺される為、油圧機構への送出流量は一定の値に制御されるようになる。
【０００９】
また、本発明のものにおいては、上記第二の可変絞り機構を、上記スプールの頭部側に設けられるものであってロッド状の形態からなるとともに当該スプールと一体となって移動する可動ロッドを主に形成させ、かつ、この可動ロッドの作動によって開度を変化させるようにした構成を採ることとしたので、ポンプからの吐出流量が増加すると、第二の可変絞り機構の上流側の圧力が上昇し、上記スプールは後退してバイパス路へのバイパス還流量が確保されるようになる。その結果、動力舵取装置側への送出流量は増加しないようになり、操舵フィーリングに違和感等が生じないようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１ないし図４を基に説明する。そのうちの第一の実施の形態について図１を基に説明する。このものは、ポンプ８にて生成された吐出油（作動油）を適当に制御した状態で動力舵取装置を形成する油圧機構９側へ送り出す流量制御装置に関するものである。そして、その構成は、ポンプ８からの吐出油を導くための供給路８２、当該供給路８２に連なるように設けられるものであってスプール１の頭部（スプール頭部）１１側に設けられるオイル導入室８１、当該オイル導入室８１に導入された余剰の吐出油（作動油）をポンプ８側へ還流させるバイパス路７２等を有するハウジング７と、当該ハウジング７の一方の端部側に設けられるユニオン６と、当該ユニオン６の内部に設けられるものであってソレノイド機構５にて駆動される弁体５２を基礎に形成される可変絞り２と、上記ハウジング７内にあって上記可変絞り２の近くに設けられた固定絞り２９における前後差圧に応じて作動するとともに、上記オイル導入室８１内に導入された余剰の作動油をバイパス路７２側に放出させるように作動するスプール１と、からなることを基本とするものである。そして、このような構成からなる各部材が、図３に示す如く、ポンプ８を中心にして一体的にまとめられるようになっているものである。
【００１１】
このような構成からなるものにおいて、上記ハウジング７内には、スプール１が摺動可能なように設置されており、このスプール１の一方の端部側にはスプリング７７が設置されて、上記スプール１を、その頭部１１側へ押付けるようになっているものである。また、このようなスプール１のスプリング７７の設置される端部側には、固定絞り２９及び可変絞り２の下流側の油圧が圧力通路７１を介して導入されるようになっているものである。また、このようなスプール１の頭部１１側には上記オイル導入室８１につながるスプール頭部室１５内の油圧が働くようになっており、これらによって、上記スプール１は、上記固定絞り２９及び可変絞り２のところに生ずる前後差圧に応じた適宜位置を採るようになっているものである。すなわち、このようなスプール１の作動状態の如何、具体的には上記固定絞り２９及び可変絞り２の前後差圧の如何によって、スプール頭部室１５とバイパス路７２との間の開度が制御されて、上記オイル導入室８１に導入された余剰の吐出油（作動油）がバイパス路７２に還流されるようになっているものである。
【００１２】
このようなスプール１の頭部１１側には、当該スプール頭部１１側に開口２５並びにオイル導入室８１側に開口するオイル導入孔２６を有する円筒状の絞り構成部材２１１が設けられるようになっている。そして、この絞り構成部材２１１のもう一方の端部側には開口状の形態からなる絞り孔２２及び固定絞り２９が設けられるようになっている。そして更に、上記絞り孔２２のところには、当該絞り孔２２の開口面積を変化させるように作動するロッド状の弁体５２が設置されるようになっているものである。この弁体５２は、ソレノイド機構５を形成する可動鉄芯５１に同軸状に連結され、当該可動鉄芯５１の作動によって上記絞り孔２２の中心線上を移動するようになっているものである。この弁体５２の上記絞り孔２２の中心線方向への移動によって、上記絞り孔２２と弁体５２の端面との間に形成される隙間面積が変化するようになり、これによって可変絞り２が形成されるようになっているものである。この可変絞り２における隙間面積を変化させることによって、スプール１をスプリング７７のバネ反力に抗した状態で移動させて、オイル導入室８１内に導入された吐出油（作動油）をスプール頭部室１５からバイパス路７２側へと適宜量還流させるようにしているものである。
【００１３】
なお、このような可変絞り２を形成する弁体５２を駆動するソレノイド機構５は、上記弁体５２につながる可動鉄芯５１と、当該可動鉄芯５１の外側に設けられるものであって当該可動鉄芯５１を相対スライド運動させるコイル５３と、からなるものである。そして、このようなソレノイド機構５のところには、当該ソレノイド機構５の作動を制御する制御手段５５が設けられるとともに、当該制御手段５５のところには、ポンプ８の回転速度を検出する回転速度センサ５６（図３参照）が設けられるようになっている。そして更に、この回転速度センサ５６からの電気信号が上記制御手段５５に入力されて、上記ソレノイド機構５を適宜作動させるようにしているものである。
【００１４】
次に、このような構成からなる本実施の形態のものについての作動態様について、図１及び図３を基に説明する。まず、ポンプ８が稼働を開始すると、当該ポンプ８から吐出された吐出油（作動油）は、図１の供給路８２を経てオイル導入室８１に導入される。このオイル導入室８１に導入された吐出油（作動油）はオイル導入孔２６を経由して通路２１内へと流動し、固定絞り２９または可変絞り２を経由してユニオン６内に設けられた送出口９９から動力舵取装置を形成する油圧機構９へと送り出される。そして、このとき、ポンプ回転速度がある程度上昇して、吐出流量が所定値を超えると、まず、上記固定絞り２９の前後に生ずる差圧の作用によって、スプール１がスプリング７７のバネ反力に抗した状態で作動し、スプール頭部室１５とバイパス路７２との間が連通状態になる。その結果、余剰の吐出油は上記バイパス路７２に還流されることとなり、これによって、送出口９９から送出される作動油の流量は一定値になる。すなわち、定流量制御状態となる。
【００１５】
このような状態において、ポンプ回転速度が更に上昇してポンプ８からの吐出流量が増加すると、オイル導入室８１に導入される吐出油（作動油）の量が増え、当該オイル導入室８１につながるスプール頭部室１５からバイパス路７２へ還流される作動油の量も増えるとともに、この還流される作動油の流れも速くなる。すなわち、バイパス還流作動油の流速が速くなる。その結果、このバイパス還流による流体力の影響によって上記スプール１がスプール頭部１１側に設けられる絞り構成部材２１１の開口２５側に引き戻されるようになる。これによって、図４の破線で示すように、ポンプ回転速度の上昇に伴って、オイル導入室８１に導入された作動油は通路２１及び固定絞り２９を経由して送出口９９側へと送り出され、動力舵取装置を形成する油圧機構９側へと余分に送られることとなる。その結果、動力舵取装置においては余分なアシスト力が加えられることとなり、操舵フィーリングを悪くするおそれがある。また、高速走行時等、パワーアシスト力をほとんど必要としないような場合においても油圧機構９側へ余分に作動油が送られることとなるので省エネルギー効果を低減化させることとなる。
【００１６】
これに対処するために、本実施の形態のものにおいては、エンジン回転速度の上昇に伴うポンプ回転速度の上昇時において、図３に示すポンプ回転数センサ５６から所定の信号を発信させ、この信号を制御手段５５に入力させて、ソレノイド機構５を適宜量作動させるようにする。具体的には、図１に示すソレノイド機構５を作動させて弁体５２を突出させて絞り孔２２との間の隙間面積を減小させるようにする。その結果、本可変絞り２前後の差圧が上昇して、上記スプール１はスプリング７７の存在する側へ後退する。これによって、スプール頭部室１５とバイパス路７２との間には大きな開口部が形成されるようになり、ポンプ８からの余剰の吐出油（作動油）は十分にバイパス路７２へ還流されるようになる。従って、図４の実線で示すように、送出口９９から動力舵取装置の油圧機構９側へ送り出される作動油の量が増加するのを抑止することができるようになり、同一車速状態において異なった操舵フィーリングを与えないですむようになる。また、動力舵取装置を形成する油圧機構９へは無駄な作動油が供給されないようになり、本油圧システム全体の省エネルギー化を図ることができるようになる。
【００１７】
次に、本発明の第二の実施形態について図２を基に説明する。このものも、その基本的な点は上記第一の実施の形態のものと同じである。異なるところは、ポンプ回転速度の上昇に伴って生ずるバイパス還流の低下現象の抑制を、スプールと一体的に設けられた機械式の絞り機構（本実施の形態においては第二の可変絞り機構と言う）にて行わせるようにしたことである。この第二の可変絞り機構３は、図２に示す如く、絞り構成部材２１１のスプール頭部１１側の開口部のところに設けられるものであって所定の内径を有する絞り孔３３と、当該絞り孔３３内にて当該絞り孔３３の中心線方向に相対移動するロッド状の形態からなるものであって、上記スプール１の頭部（スプール頭部）１１側に一体的に設けられる可動ロッド３１と、からなることを基本とするものである。
【００１８】
このような構成からなるものにおいて、上記可動ロッド３１は、その一端がスプール頭部１１に固定されて、スプール１の運動に同期した状態で上記絞り孔３３内を移動するようになっているものである。そして、本可動ロッド３１の上記絞り孔３３と相対運動をする部分のところにはテーパ部３１１が形成されており、当該テーパ部３１１の傾斜面の形状は上記スプール１の頭部１１側に向かってロッド部の径が細くなるように形成されているものである。すなわち、スプール１がスプリング７７側へ後退するに従って、上記絞り孔３３との間の隙間面積を減少させるようにロッド径が太くなるように形成されているものである。具体的には、スプール１が前進をしてスプール頭部室１５のバイパス路７２への開口部が狭くなるようになると、上記絞り孔３３と可動ロッド３１のテーパ部３１１とにて形成される隙間面積は広くなるように設定されているものである。
【００１９】
これによって、本実施の形態のものにおいては、ポンプ回転速度が上昇し、上記スプール１がスプリング７７側へ後退すると、可動ロッド３１で絞り孔３３の開度が絞られ、上記スプール１の前後差圧が増加し、上記スプール１はスプリング７７側へと更に後退する。その結果、スプール１がバイパス還流の流体力によって引き戻されることによる送出流量の増加と、第二の可変絞り３の作用による送出流量の減少とが相殺され、図４の実線に示すように、吐出流量が一定の値となる。その結果、送出口９９から油圧機構９側へ送り出される作動油は増加しないようになる。これによって、同一車速でも異なった操舵フィーリングを与えないですむようになる。また、油圧機構９側へ無駄な作動油を送らないでもすむようになり、本油圧システム全体の省エネルギー化を図ることができるようになる。また、本実施の形態によれば、ソレノイド機構に変更を加えることなく、同機構以外の機械的な変更により仕様変更等に対応することができるようになる。その結果、コスト低減化に寄与することができるようになる。なお、このような本実施の形態のものにおいては、上記第一の実施の形態のものと同様、絞り構成部材２１１の送出口９９側の開口部のところには、第一の可変絞り機構２が設けられるようになっている。そして、当該第一の可変絞り機構２を作動させるソレノイド機構５のところには、制御手段５５を介して、回転速度の他に各種信号が入力されるようになっているものである。具体的には、図３に示す如く、車速センサあるいは操舵角センサ等からなるセンサ５６’等から各種電気信号が上記制御手段５５に入力され、上記車速あるいは操舵角等の如何に応じて、動力舵取装置を形成する油圧機構９への作動油の送出量が制御されるようになっているものである。また、本実施の形態においては、スプールと一体的に設けられた絞り機構を用いることとしたが、これに限定されるものではなく、同じ機械式の絞り機構としては、第一の可変絞り機構２の上流側にサブスプールを組み込むようにしたタイプのものであっても良い。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、上記構成を採ることにより、エンジン回転速度の上昇時、すなわち、ポンプ回転速度の上昇時において、バイパス路へのバイパス還流作動油の流速が高くなることによって形成される流体力によってスプールが引き戻され、バイパス路への還流量の値が低下して動力舵取装置への送出流量が増加するようになる現象を、第二の可変絞り機構を設けることによって抑制することができるようになった。すなわち、本発明のものにおいては、ソレノイド機構のところにエンジン回転速度あるいはポンプ回転速度の上昇に伴う電気信号が入力されるようになり、この電気信号に基づいて、上記ソレノイド機構が作動することに加えて、上記第二の可変絞りの開度が絞られ、その結果、前後差圧が上昇してスプールは後退させられ、バイパス路への還流流量は増大化するようになった。その結果、動力舵取装置へ供給される作動油の量は一定の値に制御され、同一車速の状態において異なった操舵フィーリングを与えるようなことが無くなった。また、非操舵時には動力舵取装置を形成する油圧機構へは無駄な作動油が供給されないようになり、装置全体の省エネルギー化を図ることができるようになった。
【００２１】
また、本発明によれば、同一車速状態において異なった操舵フィーリングを与えるようなことが無くなるとともに、非操舵時における省エネルギー化を図ることができるようになった。また、仕様変更等に対して、制御系におけるソフト及びハードの変更をすることなく、ポンプ内の機械的な変更により対応することができるようになり、仕様変更に対するコスト低減化に寄与することができるようになった。また、本発明によれば、スプールと一体の可動ロッドを用いることによって、仕様変更等を容易に行うことができるようになり、これによってコスト低減化に更に寄与することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第一の実施形態についての全体構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る第二の実施形態についての全体構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明の全体構成を示す図である。
【図４】ポンプ回転速度（ｒ，ｐ，ｍ）と吐出流量との関係を示す図（グラフ）である。
【符号の説明】
１スプール
１１スプール頭部
１５スプール頭部室
２可変絞り（第一の可変絞り機構）
２１通路
２１１絞り構成部材
２２絞り孔
２５開口
２６オイル導入孔
２９固定絞り
３可変絞り機構（第二の可変絞り機構）
３１可動ロッド
３１１テーパ部
３３絞り孔
５ソレノイド機構
５１可動鉄芯
５２弁体
５３コイル
５５制御手段
５６回転速度センサ
５６’ センサ
６ユニオン
７ハウジング
７１圧力通路
７２バイパス路
７７スプリング
８ポンプ
８１オイル導入室
８２供給路
９油圧機構
９９送出口

Claims

ポンプからの吐出油を動力舵取装置へ送り出す通路中に設けられるものであって所定の電気信号の値に応じて作動するソレノイド機構にて制御される第一の可変絞り機構を有するとともに、上記ポンプからの吐出油の流量が所定値を超えたときに上記第一の可変絞り機構の前後差圧に応じて作動して上記余剰の吐出油をポンプ吸入ポートにつながるバイパス路へ還流させるスプールを有し、上記ソレノイド機構を作動させて上記第一の可変絞りの開度を一定にすることにより、上記動力舵取装置へ送り出す吐出油の流量を一定値とする定流量制御を行う流量制御装置において、上記第一の可変絞り機構の上流側に設けられるものであって、上記定流量制御の状態であるにも関わらず上記動力舵取装置へ送り出す吐出油の流量が増加するようになるまで上記ポンプ回転速度が上昇した場合に、当該ポンプ回転速度の上昇に応じて上記流量の増加分を相殺可能なだけ開度を絞るように形成された第二の可変絞り機構を設け、当該第二の可変絞り機構を、上記スプールの頭部側に設けられるものであってロッド状の形態からなるとともに当該スプールと一体となって移動する可動ロッドを主に形成させ、かつ、この可動ロッドの作動によって開度を変化させるようにした構成からなるようにしたことを特徴とする流量制御装置。