(57)【要約】  【課題】  ポンプ吐出圧が高いときにおけるオリフィス通路を通過する作動油の流量を少なく制御してアクチュエータへの供給量を減少させる。  【解決手段】  作動室４と背圧室１０の差圧に応じて移動するスプール弁３と、ポンプから吐出された作動液を作動室内に導入する導入通路５と、作動室に導入された必要な作動液を液圧機器に導出する導出通路６と、作動室に導入された余剰液を排出するドレン通路７と、前記導出通路に設けられたオリフィス通路１８の開口面積をニードル弁１９によって変化させる可変オリフィス機構８とを備えている。前記ニードル弁は、スプール弁と独立して進退動し、後端部１９ｂが受ける連通室１６のドレン通路側の圧力と先端部１９ａが受けるオリフィス通路下流側の圧力差によって軸方向へ移動してオリフィスの開口面積を漸次変化させるようになっている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの内部に形成された弁孔と、
該弁孔内に軸方向へ移動自在に設けられて、前後の差圧に応じて移動するスプール弁と、
ポンプから吐出された作動液を前記弁孔の作動室内に導入する導入通路と、
前記作動室に導入された必要な作動液をアクチュエータに導出する導出通路と、
前記作動室に導入された余剰な作動液を排出するドレン通路と、
前記スプール弁の移動に伴い前記導出通路の開口面積を変化させる可変オリフィス機構とを備え、前記スプール弁の前後移動により前記ドレン通路の開口面積を変化させて、前記導出通路への作動液の吐出流量を制御する流量制御弁において、
前記可変オリフィス機構は、前記スプール弁に対して相対移動可能に連繋され、前記導出通路の開口面積を、前記スプール弁による前記ドレン通路の開口面積の変化とは独立して変化させるように構成したことを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
前記可変オリフィス機構は、前記導出通路に設けられたオリフィス通路と、該オリフィス通路内を軸方向へ移動自在に設けられ、前記ドレン通路側の圧力とオリフィス通路下流側の圧力との前後差圧によって軸方向への移動に伴い前記オリフィスの開口面積を変化させるニードル弁とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【請求項３】
前記スプール弁を前記ドレン通路の閉方向に付勢する第１ばね部材を設ける一方、前記ニードル弁を前記オリフィス通路の開口面積が大きくなる方向へ付勢する第２ばね部材を設け、該第２ばね部材のばね力を第１ばね部材よりも大きく設定し、
前記スプール弁が、前記第１ばね部材のばね力に抗してドレン通路の開方向へ移動している時点では、前記ニードル弁を前記第２ばね部材のばね力によって前記オリフィスの開口面積が大きくなる方向へ付勢維持し、前記スプール弁がさらドレン通路の開方向へ移動した際に、前記ニードル弁が前後差圧によって第２ばね部材のばね力に抗して前記オリフィスの開口面積が小さくなるように制御することを特徴とする請求項２に記載の流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン駆動されるオイルポンプ等からアクチュエータに吐出された作動液体の吐出流量を制御する流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載されるパワーステアリング装置その他の多くの液圧機器は、例えばエンジンを駆動源としたポンプ装置によって作動液が導入される。この場合、エンジンとそれによって駆動されるポンプ装置の回転速度は車両の運転状況によって大きく変動するため、ポンプ装置の吐出部と例えば液圧機器との間には作動液の導入流量を制御すべく流量制御弁が設けられている。
【０００３】
この種の流量制御弁は、バルブハウジング内に形成された弁孔内にスプール弁が軸方向へ移動自在に収容されると共に、ポンプ装置から吐出された作動油を前記スプール弁の先端側に形成された作動室に導入する導入通路と、前記作動室から液圧機器側に作動油を導出する導出通路と、該導出通路の途中に形成されたオリフィス通路と、前記スプール弁の先端部側に軸方向から一体的に固定されて、先端部のテーパ状の外周面によって前記オリフィス通路の開口面積を変化させるニードル弁とを備えている。
【０００４】
前記スプール弁を挟んだ前記作動室と反対側には、背圧室が形成されており、この背圧室には、スプール弁を作動室側に付勢する、つまり、シール弁体を介してドレン通路を閉方向に付勢するバルブスプリングが収容されると共に、信号通路を介して前記オリフィス通路の下流側の信号液圧が導入されるようになっている。
【０００５】
したがって、ポンプ装置から圧送された液体が導入通路を介して作動室に導入されてスプール弁の受圧面にその液圧が作用し、その一方でオリフィス通路を通して液体が導出通路から液圧機器に送られる。
【０００６】
そして、例えばポンプ装置の回転数が低い場合には、オリフィス通路の前後差圧が小さいことから、スプール弁がドレン通路を閉じて、作動室内の作動液の全てをオリフィス通路を介して導出通路から液圧機器に供給する。
【０００７】
一方、ポンプ装置の回転数が高くなって、作動室内のポンプ吐出圧が高くなってオリフィス通路の前後差圧が設定圧以上に増大すると、スプール弁がバルブスプリングのばね力に抗してドレン通路を開いて作動室内の液体の一部をドレン通路に排出すると共に、ニードル弁がスプール弁と一緒に同方向に後退移動して、オリフィス通路の開口面積を絞り込む。このため、作動室から導出通路を介して液圧機器に送り出す液体の流量が少なくなるように制御されるようになっている。
【特許文献１】実開平４−３７０７５号公報（図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の流量制御弁にあっては、前記スプール弁の前後に作用する前後差圧は、ポンプの吐出圧（ポンプ回転数）に関わらずほぼ一定であるため、ポンプ吐出圧が所定以上に上昇しても、これと比較して、ポンプ吐出圧に対するスプール弁の前後差圧は変わらない。
【０００９】
したがって、図５に示すように、ポンプ吐出圧が例えば１．８ＭＰａや３．９ＭＰａなどに上昇しているにも関わらず、スプール弁は大きく後退移動することがないことから、該スプール弁に一体のニードル弁も十分な後退移動することができない。このため、オリフィス通路の開口面積を十分に小さく絞ることができない。この結果、導出通路から液圧機器への供給量が所望以上の大きな流量になってしまうおそれがある。
【００１０】
特に、流量制御弁をパワーステアリング装置に適用した場合は、車両の高速走行時において、ポンプ装置が高回転になりポンプ吐出圧が高くなった際にもアクチュエータなどの油圧機器への供給流量が多くなって、ステアリングホイールの操作中に該操作負荷が一時的に軽くなって、操舵フィーリングが悪化するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記従来の流量制御弁の実状に鑑みて案出されたもので、とりわけ、前記可変オリフィス機構は、前記スプール弁に対して相対移動可能に連繋され、前記導出通路の開口面積を、前記スプール弁による前記ドレン通路の開口面積の変化とは独立して変化させるように構成したことを特徴としている。
【００１２】
この発明によれば、スプール弁がポンプ吐出圧の上昇に伴いその前後差圧によって所定量だけ後退移動するが、それ以上の移動が得られない場合には、スプール弁とは独立したニードル弁が独自に後退移動して、オリフィス通路の開口面積を十分に小さく絞り込む。これによって、液圧機器に対する作動液の無用な供給流量を制限することが可能になる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記可変オリフィス機構は、前記導出通路に設けられたオリフィス通路と、該オリフィス通路内を軸方向へ移動自在に設けられ、前記ドレン通路側の圧力とオリフィス通路下流側の圧力との前後差圧によって軸方向への移動に伴い前記オリフィスの開口面積を変化させるニードル弁とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、スプール弁に対するニードル弁の独立した移動構造を、既存の構造を殆ど変更することなく、簡素な構造により形成することができることから、コストの高騰を抑制できる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記スプール弁を前記ドレン通路の閉方向に付勢する第１ばね部材を設ける一方、前記ニードル弁を前記オリフィス通路の開口面積が大きくなる方向へ付勢する第２ばね部材を設け、該第２ばね部材のばね力を第１ばね部材よりも大きく設定し、
前記スプール弁が、前記第１ばね部材のばね力に抗してドレン通路の開方向へ移動している時点では、前記ニードル弁を前記第２ばね部材のばね力によって前記オリフィスの開口面積が大きくなる方向へ付勢維持し、前記スプール弁がさらドレン通路の開方向へ移動した際に、前記ニードル弁が前後差圧によって第２ばね部材のばね力に抗して前記オリフィスの開口面積が小さくなるように制御することを特徴としている。
【００１６】
この発明によれば、ポンプ吐出圧が低い領域では、前後差圧によりスプール弁が第１ばね部材のばね力に抗して後退移動し、ドレン通路を開閉する位置まで移動する。一方、ニードル弁は、かかる時点では第２ばね部材のばね力によって大きく後退移動することなく、オリフィス通路の開口面積を大きくするように制御している。したがって、この領域では、液圧機器に対する作動液の流量を十分に確保できる。
【００１７】
次に、ポンプ回転の上昇に伴いポンプ吐出圧が高くなり、所定圧以上になると、スプール弁は、ほぼ一定の前後差圧によって大きく後退移動することはないが、ドレン通路を僅かに開成することによって作動室の余剰液を排出する。一方、ニードル弁は、低圧なドレン通路側の液圧よりもオリフィス通路を通過した液圧の方が十分に大きくなることから、この前後差圧によって、第２ばね部材のばね力に抗して後退移動して、オリフィス通路の開口面積を小さく制御する。これによって、液圧機器への供給流量を十分に少なく制御できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る流量制御弁の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態では流量制御弁をパワーステアリング装置に適用したものを示している。
【００１９】
この流量制御弁は、図１に示すように、エンジンの回転力によって回転駆動する図外のオイルポンプと液圧機器であるアクチュエータとを接続する通路に介装されている。
【００２０】
すなわち、ハウジング１の内部に軸方向に沿って形成された弁孔２内に摺動自在に設けられたスプール弁３と、前記スプール弁３の前端側に形成された作動室４に前記オイルポンプから圧送された作動油を導入する導入通路５と、前記作動室４内の作動油圧をアクチュエータ側に導出する導出通路６と、作動室４内の余剰分の作動油をポンプ吸入側（低圧側）に戻すドレン通路７と、前記スプール弁３の作動室４側に設けられて、導出通路６へ導出される作動油の流量を制御する可変オリフィス機構８とを備えている。
【００２１】
前記弁穴２は、開口部にプラグ９が螺着されて、該プラグ９とスプール弁３の前端部との間に円環状の前記作動室４が隔成されていると共に、スプール弁３を挟んだ作動室４と反対側に背圧室１０が形成されている。
【００２２】
前記プラグ９は、作動室４に臨むその先端部に筒状突起９ａが形成されていると共に、内部軸方向に前記導出通路６が貫通形成されている。また、このプラグ９とハウジング１の内部には、一端部が前記可変オリフィス機構８より下流側の導出通路６に接続され、他端部が前記背圧室１０に接続された信号通路１１が形成されており、この信号通路１１は、前記導出通路６の吐出圧を背圧室１０を介してスプール弁３の後面に作用させるようになっている。また、前記信号通路１１の途中には、背圧室１０へ供給される信号圧を絞る小径な絞り部１１ａが形成されている。
【００２３】
前記スプール弁３は、ほぼ円筒状に形成され、後端内部に背圧室１０内の所定圧以上の作動油圧を逃がすチェック弁１２が設けられていると共に、前端部外周には前記ドレン通路７の一端開口７ａを開閉する円環状のシール弁体１３が一体に設けられている。
【００２４】
このシール弁体１３は、スプール弁３全体が前記背圧室１０内の信号圧と作動室４内のポンプ吐出圧との差圧によって軸方向へ摺動したその位置に応じてドレン通路７の一端開口７ａを開閉するようになっている。このシール弁体１３の作動室４側の端面には、該作動室４内の油圧（ポンプ吐出圧）を受ける受圧面１３ａが形成されている。
【００２５】
前記背圧室１０の内部には、前記スプール弁３を作動室４側に押圧してシール弁体１３により一端開口７ａと作動室４との連通を遮断する方向（閉方向）へ付勢する第１ばね部材であるバルブスプリング１４が弾装されている。
【００２６】
さらに、前記スプール弁３の前端側内部には、前記ドレン通路７と径方向通路１５を介して連通する連通室１６が形成されている。
【００２７】
前記可変オリフィス機構８は、図３にも示すように、前記プラグ９の筒状突起９ａの内部に圧入固定されたほぼ円筒状のオリフィス構成部１７と、該オリフィス構成部１７の内部軸方向に貫通形成されて、作動室４と導出通路６とを連通するオリフィス通路１８と、前記スプール弁３に対して独立して摺動して、前記オリフィス通路１８の開口面積を変化させるニードル弁１９とを備えている。
【００２８】
前記ニードル弁１９は、ほぼ全体が小径なロッド状に形成され、先端側が前記オリフィス通路１８の内部に挿通配置されている。また、導出通路６側に臨む先端部１９ａは、オリフィス通路１８内径よりも若干小さな外径に設定された大径状に形成されていると共に、この付け根部に前方へ拡開状のテーパ面１９ｃが形成されている。さらに、先端部１９ａの平坦な先端面１９ｄが導出通路６内の油圧を受ける受圧部として形成されている。
【００２９】
なお、前記先端部１９ａがオリフィス通路１８の内部に位置した際には、該先端部１９ａの外周面とオリフィス通路１８の内周面と間に環状の微小隙間Ｃが形成されるようになっている。
【００３０】
一方、後端側は、前記スプール弁３の前端開口内に螺着固定された円柱状のリテーナ２０の内部軸方向に穿設された軸方向孔２０ａ内に摺動自在に保持されていると共に、前記連通室１６に臨む後端部１９ｂには円環状のスプリングリテーナ２１が固定されている。このスプリングリテーナ２１と連通室１６の内端面との間には、ニードル弁１９を導出通路６方向へ付勢する第２ばね部材であるスプリング２２が弾装されており、このスプリング２２は、そのばね力がバルブスプリング１４より大きく設定されている。
【００３１】
これにより、前記ニードル弁１９は、基本的に前記連通室１６を介してドレン通路７内の油圧及び前記スプリング２２とのばね力との合成圧力とオリフィス通路１８を通過した油圧との差圧によって進退移動するようになっている。
【００３２】
したがって、この実施形態によれば、車両の低速走行時などのオイルポンプの吐出圧が低い領域では、スプール弁３が、図１に示すように、作動室４と背圧室１０の前後差圧によりバルブスプリング１４のばね力に抗して後退移動し、シール弁体１３がドレン通路７の開口端７ａを開成しようとする位置まで移動するが、いまだ閉止状態になっている。
【００３３】
一方、ニードル弁は、図１及び図３破線に示すように、かかる時点ではスプリング２２のばね力によって大きく後退移動することなく、先端部１９ａがオイルポンプ通路１８の前方に位置して該オリフィス通路１８の開口面積を大きくするように制御している。したがって、この領域では、アクチュエータに対する作動油の流量が十分に確保されている。
【００３４】
次に、車両の高速走行時などにおいてポンプ回転の上昇に伴いポンプ吐出圧が高くなって所定圧以上になると、スプール弁３は、図２及び図３の実線で示すように、受圧面１３ａやリテーナ２０の前端面が受ける作動室４の圧力と後端面が受ける背圧室１０との圧力差圧がほぼ一定の状態に維持されるから大きく後退移動することはないが、後退と進退を微振動状態で繰り返す。これによって、シール弁体１３は、開口端７ａを僅かに開閉を繰り返して、オイルポンプから吐出された作動室４内の余剰油をドレン通路７内に排出する。
【００３５】
このとき、ニードル弁１９は、図２に示すように、スプール弁３と共に後退移動して、先端部１９ａがオリフィス通路１８内に位置せずテーパ面１９ｃがオリフィス通路１８の開口縁近傍に位置する。しかし、ドレン通路７内は低圧状態になっていることから径方向通路１５を介して連通室１６も低圧状態になっている一方、オリフィス通路１８下流の導出通路６が高圧になっている。したがって、この大きな差圧、つまり、先端の受圧部１９ｄで導出通路６の高圧を受けて、スプリング２２のばね力に抗して単独で後退移動する。
【００３６】
これによって、ニードル弁１９は、図３の実線で示すように、オリフィス通路１８内をテーパ面１９ｃから漸次先端部１９ａが入り込んでオリフィス通路１８の開口面積を絞り最終的には微小隙間Ｃの開口面積に小さく制御する。
【００３７】
したがって、図４に示すように、作動室４内のポンプ吐出圧が１．８ＭＰａや３．９ＭＰａなどに高くなっても、アクチュエータには微小隙間Ｃからの少量の作動油が供給されるだけとなる。
【００３８】
この結果、ステアリングホイールの操作中に該操作負荷が一時的に軽くなって、操舵フィーリングが悪化するといった問題を解消できる。
【００３９】
しかも、前述のように、前記ニードル弁１９によってオリフィス通路１８の開口面積が十分に絞られることによって、作動室４内の油圧がさらに上昇することから、その高圧がスプール弁３の受圧面１３ａに掛かり、該スプール弁３がさらに後退移動する。
【００４０】
これにより、シール弁体１３によりドレン通路７の開口端７ａの開口面積が大きくなって、作動室４からドレン通路７の作動油の流量が多くなる。
【００４１】
この結果、微小隙間Ｃから導出通路６への作動油の流量がさらに少なく制御されることから、操舵フィーリングの悪化をさらに抑制することが可能になる。
【００４２】
また、この実施形態では、既存の構造を大きく変更することなく、ニードル弁１９をスプール弁３とは独立して前後移動させることができるため、製造コストの高騰を抑制できる。
【００４３】
前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。
【００４４】
請求項（１）  前記スプール弁は、前記導入通路から作動室に流入した吐出圧を受ける受圧面を有し、該受圧面に作用した作動液圧によってスプール弁が大きく移動して前記ドレン通路の開口面積を大きくした際に、前記スプール弁の移動に伴って前記ニードル弁が前記オリフィスを最小に絞るように形成したことを特徴とする請求項３に記載の流量制御弁。
【００４５】
この発明によれば、スプール弁が受圧面に掛かる吐出圧によってドレン通路の開方向へ所定量だけ移動した状態で、前記ニードル弁がその前後差圧、つまりドレン通側の圧力とオリフィス通路を通過した液圧との差によってオリフィス通路の開口面積を絞る方向へ移動すると、作動室に導入された作動液圧がさらに上昇して前記受圧面に掛かり、スプール弁をドレン通路の開口面積を大きくする方向へ移動させて、該ドレン通路からの排出量を増加させる。
【００４６】
このため、前記オリフィス通路から導出通路を介して液圧機器に吐出される流量をさらに低下させることができる。
【００４７】
請求項（２）  前記スプール弁は、前記ニードル弁を移動自在に案内する軸方向孔と、内部に形成されて、前記ドレン通路と連通する連通室と、前記ドレン通路を開閉するシール弁体とを有する一方、
前記ニードル弁は、先端側に前記オリフィス通路の下流側の圧力を受ける受圧部を有し、該受圧部に作用する圧力と前記連通室内のドレン通路の圧力との差圧によって軸方向へ移動して、前記オリフィス通路の開口面積を変化させるようにしたことを特徴とする請求項（１）に記載の流量制御弁。
【００４８】
この発明によれば、ニードル弁は、先端側の受圧部に掛かる作動液圧（導出通路側の圧力）と後端側に掛かるドレン通路側の圧力との相対的な差圧によって移動するようになっているため、前記導出通路側の圧力変化に応じてオリフィス通路の開口面積特性、つまり絞り特性を得ることが可能になる。
【００４９】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、流量制御弁をパワーステアリング装置以外の機器類に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る流量制御弁の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本実施形態の作用を示す流量制御弁の縦断面図である。
【図３】本実施形態の要部拡大断面図である。
【図４】本実施形態の流量制御弁によるオリフィス流量特性図である。
【図５】従来の流量制御弁によるオリフィス流量特性図である。
【符号の説明】
【００５１】
１…ハウジング
２…弁孔
３…スプール弁
４…作動室
５…導入通路
６…導出通路
７…ドレン通路
８…可変オリフィス機構
１０…背圧室
１３…シール弁体
１４…バルブスプリング（第１ばね部材）
１６…連通室
１８…オリフィス通路
１９…ニードル弁
１９ａ…先端部
１９ｂ…後端部
１９ｃ…テーパ面
Ｃ…微小隙間
【図１】
2005226741.tif 000003
【図２】
2005226741.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005226741.tif 000006
【図５】
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