(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブハウジング内に設けられ、筒状に形成されて前記バルブハウジングの内腔に連通する流路を有するユニオンと、
前記ユニオンの流路に設けられ、前記流路を絞るオリフィスと、
前記オリフィスよりも上流側の前記ユニオンに径方向に沿って形成され、前記流路を前記バルブハウジングの内腔に連通させる連通横穴と、
前記オリフィスよりも下流側の前記ユニオンの流路に開口するフィードバックポートと、
前記ユニオンの流路の先端開口部に対向して前記バルブハウジング内に設けられ、前記オリフィスの上流側の流体圧が先端側に付与されると共に前記オリフィスの下流側の流体圧が前記フィードバックポートを介して後端側に付与されるスプールバルブと、
を備え、
前記バルブハウジングの内腔に供給された流体の流出孔を前記スプールバルブによって開閉して還流する流体の流量を制御することにより、前記ユニオンの流路を介して送出される流体の流量を制御する流量制御弁において、
前記ユニオンの流路を流れる流体の旋回及び偏向に起因して前記フィードバックポートの開口部付近の流体の前記ユニオンの周方向における圧力分布が不均一となっても、前記フィードバックポートを介して前記スプールバルブの後端側に付与される流体圧が平均化されるように、前記フィードバックポートの数、前記ユニオンの外径Ｄ、前記スプールバルブの外径Ｄｓを設定した、
ことを特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
前記フィードバックポートを２個以上設け、
前記ユニオンの外径Ｄと前記スプールバルブの外径Ｄｓとの関係がＤ／Ｄｓ＝０．７１〜０．７７を満足する、
ことを特徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は流量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流量制御弁は種々の分野で適用されているが、例えば、車両の油圧式パワーステアリング装置においては、そのシステムに所定の作動油を送給する油圧ポンプに用いられており、この油圧ポンプから送給される作動油の送給（送油）量を一定に保つように作用している。
【０００３】
ここで、この種の流量制御弁として、図７（Ａ）乃至図７（Ｃ）に示す如く、オリフィス７４を有したユニオン７２と、このユニオン７２に対向して設けられオリフィス７４の上流側及び下流側の流体圧がそれぞれ付与されるスプールバルブ７６と、がバルブハウジング内に配置された構成の流量制御弁７０が知られている。この流量制御弁７０においては、スプールバルブ７６の作動によって、バルブハウジングの内腔に供給された流体（作動油）の流出孔を開閉して、油圧ポンプ本体へ還流する流体の流量を制御することにより、ユニオン７２の流路７８を介して送出される流体の流量を一定に保つように制御する構成となっている。
【０００４】
ところで、近年では、このような流量制御弁７０が適用された油圧式パワーステアリング装置は、特に大型の車両に適用される傾向にあり、小型でかつ大容量の油圧ポンプが用いられるが、これに伴って、流量制御弁７０の制御流量特性（ポンプ回転数Ｎ−制御流量Ｑ・特性）が悪化することが問題となっている。ここで、図８には、このような従来の流量制御弁における制御流量特性（ポンプ回転数Ｎ−制御流量Ｑ・特性）を線Ｘ及び線Ｙにて示しており、理想的な（目標とする）制御流量特性を線Ｚにて示している。
【０００５】
本出願人はこの問題を検討した結果、流量制御弁７０のユニオン７２内の流体が、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す如く不要に旋回流となったり、図７（Ｂ）及び図7（Ｃ）に示す如くその流れに偏向が生じるためであることが判明した。
【０００６】
すなわち、このようにユニオン７２内の流体が不要に旋回流となったりその流れに偏向が生じると、オリフィス７４の上流側の流体圧、すなわちスプールバルブ７６の後端側に付与される流体圧（フィードバック圧）が上昇し、このスプールバルブ７６の変位が本来の変位よりも小さくなる。このため、バルブハウジングの内腔に供給された流体の流出孔の開閉度合いが本来の（理想的な）ものよりも少なくなり、油圧ポンプ本体へ還流する流体の流量が減少し、結果的に、ユニオン７２の流路７８を介して送出される流体の流量が増加することになる。
【０００７】
このように、従来の流量制御弁７０では、ユニオン７２内の流体が不要に旋回流となったりその流れに偏向が生じることで、流量制御弁７０の制御流量特性（ポンプ回転数Ｎ−制御流量Ｑ・特性）が悪化して、送出される流体の流量を一定に保つように制御することに弊害が生じていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、送出される流体の流量を一定に保つように制御することが一層確実にできる流量制御弁を得ることが目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の流量制御弁は、バルブハウジング内に設けられ、筒状に形成されて前記バルブハウジングの内腔に連通する流路を有するユニオンと、前記ユニオンの流路に設けられ、前記流路を絞るオリフィスと、前記オリフィスよりも上流側の前記ユニオンに径方向に沿って形成され、前記流路を前記バルブハウジングの内腔に連通させる連通横穴と、前記オリフィスよりも下流側の前記ユニオンの流路に開口するフィードバックポートと、前記ユニオンの流路の先端開口部に対向して前記バルブハウジング内に設けられ、前記オリフィスの上流側の流体圧が先端側に付与されると共に前記オリフィスの下流側の流体圧が前記フィードバックポートを介して後端側に付与されるスプールバルブと、を備え、前記バルブハウジングの内腔に供給された流体の流出孔を前記スプールバルブによって開閉して還流する流体の流量を制御することにより、前記ユニオンの流路を介して送出される流体の流量を制御する流量制御弁において、前記ユニオンの流路を流れる流体の旋回及び偏向に起因して前記フィードバックポートの開口部付近の流体の前記ユニオンの周方向における圧力分布が不均一となっても、前記フィードバックポートを介して前記スプールバルブの後端側に付与される流体圧が平均化されるように、前記フィードバックポートの数、前記ユニオンの外径Ｄ、前記スプールバルブの外径Ｄｓを設定した、ことを特徴としている。
【００１０】
請求項１記載の流量制御弁では、バルブハウジング内にユニオン及びスプールバルブが設けられており、ユニオンの流路はバルブハウジングの内腔に連通すると共にオリフィスによって絞られている。また、オリフィスよりも下流側のユニオンの流路にはフィードバックポートが開口しており、このフィードバックポートはスプールバルブの後端側に連通している。さらに、オリフィスよりも上流側のユニオンには連通横穴が径方向に沿って形成されており、ユニオンの流路をバルブハウジングの内腔に連通させている。
【００１１】
油圧ポンプ等から流体がバルブハウジングの内腔に供給されると、供給された流体は、ユニオンの先端開口部から流路内に流入すると共に連通横穴からも流路内に流入し、ユニオンの流路を介して送出される。このとき、オリフィスの上流側の流体圧がスプールバルブの先端側に付与されると共にオリフィスの下流側の流体圧がフィードバックポートを介してスプールバルブの後端側に付与され、両流体圧による移動力が釣り合うようにスプールバルブが移動（変位）することで、バルブハウジングの流体の流出孔がスプールバルブによって開閉される。このスプールバルブによる流出孔の開閉によって、油圧ポンプ等へ還流する流体の流量が制御され、これにより、ユニオンの流路を介して送出される流体の流量が一定に保たれる。
【００１２】
ここで、請求項１記載の流量制御弁では、フィードバックポートの開口部が、オリフィスの直近でかつユニオン周方向に沿って均等間隔に複数箇所に設けられている。このため、ユニオンの流路を流れる流体の旋回及び偏向に起因して前記開口部付近の流体のユニオン周方向圧力分布が不均一となっても、フィードバックポートを介してスプールバルブの後端側に付与される流体圧は、結果的に平均化される。
【００１３】
したがって、フィードバックポートを介してスプールバルブの後端側に付与される流体圧（フィードバック圧）が、ユニオンの流路を流れる流体の旋回及び偏向に起因して不要に上昇することがなく、スプールバルブを適確に移動（変位）できる。このため、バルブハウジングの内腔に供給された流体の流出孔の開閉度合いが本来の（理想的な）ものとなり、油圧ポンプ等へ還流する流体の流量、すなわちユニオンの流路を介して送出される流体の流量を一定に保つことができる。
【００１４】
このように、請求項１記載の流量制御弁では、送出される流体の流量を一定に保つように制御することが一層確実にできる。
【００１５】
請求項２に係る発明の流量制御弁は、請求項１に記載の流量制御弁において、前記フィードバックポートを２個以上設け、前記ユニオンの外径Ｄと前記スプールバルブの外径Ｄｓとの関係がＤ／Ｄｓ＝０．７１〜０．７７を満足する、ことを特徴としている。
【００１６】
請求項２記載の流量制御弁では、フィードバックポートを２個以上設け、ユニオンの外径Ｄとスプールバルブの外径Ｄｓとの関係がＤ／Ｄｓ＝０．７１〜０．７７を満足するので、送出される流体の流量を一定に保つように制御することが一層確実にできる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の実施の形態に係る流量制御弁１０が適用された車両の油圧式パワーステアリング装置５０の全体構成が概略的に示されている。
【００３４】
この油圧式パワーステアリング装置５０では、左右の転舵輪５２を操舵するためのラックアンドピニオンから成るギヤボックス５４（かじ取り機構)を備えている。ギヤボックス５４には操舵軸５５を介してステアリングホイール５６が接続されており、ステアリングホイール５６を操舵することで、ギヤボックス５４を介して転舵輪５２を転舵することができる。さらに、ギヤボックス５４には、アシスト用パワーシリンダ及びコントロールバルブ（図示省略）が設けられている。
【００３５】
また、油圧式パワーステアリング装置５０は、ギヤボックス５４に加えて、操舵補助力（アシスト力）を発生する油圧ポンプ５８を備えている。この油圧ポンプ５８は、例えばベーンポンプあるいはトロコイドポンプやギヤポンプとされ、エンジンによって駆動される。この油圧ポンプ５８は、流量制御弁１０を介してギヤボックス５４のパワーシリンダ（一方のシリンダ室）に連通されると共に、リザーバタンク６０を介してもギヤボックス５４のパワーシリンダ（他方のシリンダ室）に連通された構成となっている。油圧ポンプ５８から吐出される圧力流体（作動油）は、流量制御弁１０によって調量された後に、ギヤボックス５４のコントロールバルブに送給され、操舵トルクに応じてパワーシリンダの一室に圧力流体が供給されて、操舵補助力（アシスト力）が得られるようになっている。
【００３６】
ここで、流量制御弁１０は、バルブハウジング１２を備えている。バルブハウジング１２には、圧力流体（作動油）の流入孔１４及び流出孔１６が形成されており、それぞれ油圧ポンプ５８に接続されている。バルブハウジング１２内には、ユニオン１８が配置されている。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）にも示す如く、このユニオン１８は、筒状に形成されてバルブハウジング１２の内腔（流入孔１４及び流出孔１６）に連通する流路２０を有している。ユニオン１８の流路２０にはオリフィス２２が設けられており、流路２０を部分的に絞っている。また、オリフィス２２よりも上流側（流出孔１６及び流出孔１６の側）のユニオン１８先端部分には、連通横穴２４が径方向に沿って形成されており、流路２０をバルブハウジング１２の内腔に連通させている。
【００３７】
また、流量制御弁１０は、スプールバルブ２６を備えている。このスプールバルブ２６は、ユニオン１８（流路２０の先端開口）に対向してバルブハウジング１２内に設けられており、スプリング２８によってユニオン１８（流路２０の先端開口）の側へ向けて常に付勢されている。
【００３８】
さらに、バルブハウジング１２及びユニオン１８には、フィードバックポート３０が設けられている。このフィードバックポート３０は、一端がオリフィス２２よりも下流側でかつその直近のユニオン１８の流路２０に開口しており、また、他端はスプールバルブ２６後端側のバルブハウジング１２内腔に開口している。これにより、スプールバルブ２６の先端側には、オリフィス２２の上流側の流体圧が付与されると共に、スプールバルブ２６の後端側には、オリフィス２２の下流側の流体圧がフィードバックポート３０を介して付与されるようになっている。
【００３９】
以上により、流量制御弁１０は、バルブハウジング１２の内腔に供給された流体の流出孔１６をスプールバルブ２６によって開閉して油圧ポンプ５８へ還流する流体の流量を制御することにより、ユニオン１８の流路２０を介してギヤボックス５４へ送出される流体の流量を制御することができる構成である。
【００４０】
またここで、この流量制御弁１０では、前述した如きユニオン１８に形成された連通横穴２４について、そのユニオン１８半径方向に沿った長さを、ユニオン１８の流路２０の先端開口部及び連通横穴２４を介して流路２０内に流入してこの流路２０を流れる流体の旋回及び偏向が抑制される長さに設定している。またしかも、この連通横穴２４について、そのユニオン１８周方向に沿った形成位置、形成個数、及び径寸法のうち少なくとも何れか一つは、同様に、ユニオン１８の流路２０の先端開口部及び連通横穴２４を介して流路２０内に流入してこの流路２０を流れる流体の旋回及び偏向が抑制されるように設定されている。
【００４１】
また、連通横穴２４のユニオン１８先端からの軸方向位置は、ユニオン１８の流路２０を流れる流体の旋回及び偏向に起因する圧力上昇がフィードバックポート３０開口部に及ばない位置において、ユニオン１８の流路２０を流れる流体が偏向するように設定されている。
【００４２】
さらに、前述したフィードバックポート３０の開口部は、オリフィス２２の直近でかつユニオン１８周方向に沿って均等間隔に複数箇所に設けられており、これらのフィードバックポート３０を介してスプールバルブ２６の後端側に付与される流体圧の、ユニオン１８の流路２０を流れる流体の旋回及び偏向に起因する上昇が抑制されるようになっている。
【００４３】
なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す如く、本実施の形態においては、例えば、スプールバルブ２６及びユニオン１８の外形等は以下のように設定されている。
１）スプールバルブ２６
直径（外径）ＤS
２）ユニオン１８
外径Ｄ／ＤS  ：０．７１
内径Ｄ’／ＤS：０．３５
３）連通横穴２４
径φ／ＤS    ：０．１８
形成箇所（ユニオン１８先端からの軸方向距離）Ｌ／ＤS：０．３５
４）フィードバックポート３０
個数：周方向に等間隔（９０度毎）に４箇所
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００４４】
上記構成のパワーステアリング装置５０の流量制御弁１０では、バルブハウジング１２内にユニオン１８及びスプールバルブ２６が設けられており、ユニオン１８の流路２０はバルブハウジング１２の内腔に連通すると共にオリフィス２２によって絞られている。また、オリフィス２２よりも下流側のユニオン１８の流路２０にはフィードバックポート３０が開口しており、このフィードバックポート３０はスプールバルブ２６の後端側に連通している。さらに、オリフィス２２よりも上流側のユニオン１８には連通横穴２４が径方向に沿って形成されており、ユニオン１８の流路２０をバルブハウジング１２の内腔に連通させている。
【００４５】
油圧ポンプ５８から圧力流体（作動油）がバルブハウジング１２の内腔に供給されると、供給された流体は、ユニオン１８の先端開口部から流路２０内に流入すると共に連通横穴２４からも流路２０内に流入し、ユニオン１８の流路２０を介してギヤボックス５４のコントロールバルブに送出される。このとき、オリフィス２２の上流側の流体圧がスプールバルブ２６の先端側に付与されると共にオリフィス２２の下流側の流体圧がフィードバックポート３０を介してスプールバルブ２６の後端側に付与され、両流体圧（及びスプリング２８の付勢力）による移動力が釣り合うようにスプールバルブ２６が移動（変位）することで、バルブハウジング１２の流出孔１６がスプールバルブ２６によって開閉される。このスプールバルブ２６による流出孔１６の開閉によって、油圧ポンプ５８へ還流する流体の流量が制御され、これにより、ユニオン１８の流路２０を介してギヤボックス５４へ送出される流体の流量が一定に保たれる。
【００４６】
ここで、本実施の形態に係る流量制御弁１０では、ユニオン１８に形成された連通横穴２４は、そのユニオン１８半径方向に沿った長さが、ユニオン１８の流路２０の先端開口部及び連通横穴２４を介して流路２０内に流入して流路２０を流れる流体の旋回が抑制される長さに設定されている。例えば、前記連通横穴２４の長さを好適に長く設定すると、この連通横穴２４を介して流路２０内に流入する流体が流路２０の軸線方向に転向され(旋回しょうとする力が抑えられ)、流路２０を流れる流体の旋回が抑制される。しかも、この流量制御弁１０では、ユニオン１８に形成された連通横穴２４は、そのユニオン１８周方向に沿った形成位置、形成個数、及び径寸法のうち少なくとも何れか一つについて、同様に、ユニオン１８の流路２０の先端開口部及び連通横穴を介して流路２０内に流入して流路２０を流れる流体の旋回及び偏向が抑制されるように設定されている。例えば、ユニオン１８周方向に沿った形成位置を好適に設定すると、これらの連通横穴２４を介して流路２０内に流入する流体の流入量が、ユニオン１８周方向に沿ったそれぞれの連通横穴２４について均一化され、流路２０内に流入する流体の偏向が抑制される。
【００４７】
またしかも、この流量制御弁１０では、フィードバックポート３０の開口部が、オリフィス２２の直近でかつユニオン１８周方向に沿って均等間隔に複数箇所に設けられている。このため、ユニオン１８の流路２０を流れる流体の旋回及び偏向に起因して前記開口部付近の流体のユニオン１８周方向圧力分布が不均一となっても、フィードバックポート３０を介してスプールバルブ２６の後端側に付与される流体圧は、結果的に平均化される。
【００４８】
これらにより、オリフィス２２の下流側の流体圧、すなわちフィードバックポート３０を介してスプールバルブ２６の後端側に付与される流体圧（フィードバック圧）が、ユニオン１８の流路２０を流れる流体の旋回及び偏向に起因して不要に上昇することがなく、スプールバルブ２６を適確に移動（変位）できる。このため、バルブハウジング１２の流出孔１６の開閉度合いが本来の（理想的な）ものとなり、油圧ポンプ５８へ還流する流体の流量、すなわちユニオン１８の流路２０を介してギヤボックス５４へ送出される流体の流量を一定に保つことができる。
【００４９】
このように、本実施の形態に係る流量制御弁１０では、送出される流体の流量を一定に保つように制御することが一層確実にできる。
【００５０】
次に、前述した如きスプールバルブ２６及びユニオン１８の外形等の制御流量特性（ポンプ回転数Ｎ−制御流量Ｑ・特性）に対する影響を実験的に解析した結果について説明する。
Ａ）フィードバックポート３０の個数についての検討
以下の条件に基づいて制御流量特性（ポンプ回転数Ｎ−制御流量Ｑ・特性）を検討した結果が、図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）に示されている。
【００５１】
１）スプールバルブ２６
直径（外径）ＤS
２）ユニオン１８
外径Ｄ／ＤS  ：０．７１
内径Ｄ’／ＤS：０．３５
３）連通横穴２４
径φ／ＤS    ：０．１８
形成箇所（ユニオン１８先端からの軸方向距離）Ｌ／ＤS：０．３５
４）フィードバックポート３０
２箇所の場合は周方向に１８０度間隔、４箇所の場合は周方向に９０度毎に等間隔に形成
図３（Ａ）乃至図３（Ｃ）にて明らかなように、前記条件の基においては、フィードバックポート３０はユニオン１８周方向に沿って均等間隔に複数箇所に設けることが良いことが解る。
Ｂ）連通横穴２４の形成箇所（ユニオン１８先端からの軸方向距離Ｌ）についての検討
以下の条件に基づいて制御流量特性（ポンプ回転数Ｎ−制御流量Ｑ・特性）を検討した結果が、図４に示されている。
【００５２】
１）スプールバルブ２６
直径（外径）ＤS
２）ユニオン１８
外径Ｄ／ＤS  ：０．７１
内径Ｄ’／ＤS：０．３５
３）連通横穴２４
径φ／ＤS   ：０．１８
４）フィードバックポート３０
周方向に９０度毎に等間隔に４箇所に形成
図４にて明らかなように、前記条件の基においては、連通横穴２４の形成箇所（ユニオン１８先端からの軸方向距離Ｌ／ＤS）は、０．３５以下が良いことが解る。
Ｃ）ユニオン１８の外径Ｄについての検討
以下の条件に基づいて制御流量特性（ポンプ回転数Ｎ−制御流量Ｑ・特性）を検討した結果が、図５に示されている。
【００５３】
１）スプールバルブ２６
直径（外径）ＤS
２）ユニオン１８
内径Ｄ’／ＤS：０．３５
３）連通横穴２４
径φ／ＤS   ：０．１８
形成箇所（ユニオン１８先端からの軸方向距離）Ｌ／ＤS：０．３５
４）フィードバックポート３０
周方向に９０度毎に等間隔に４箇所に形成
図５にて明らかなように、前記条件の基においては、ユニオン１８の外径Ｄ／ＤSは、０．７７以下が良いことが解る。
Ｄ）ユニオン１８の内径Ｄ’についての検討
以下の条件に基づいて制御流量特性（ポンプ回転数Ｎ−制御流量Ｑ・特性）を検討した結果が、図６に示されている。
【００５４】
１）スプールバルブ２６
直径（外径）ＤS
２）ユニオン１８
外径Ｄ／ＤS ：０．７１
３）連通横穴２４
径φ／ＤS   ：０．１８
形成箇所（ユニオン１８先端からの軸方向距離）Ｌ／ＤS：０．３５
４）フィードバックポート３０
最も適切に選択した１箇所に形成
図６にて明らかなように、前記条件の基においては、ユニオン１８の内径Ｄ’／ＤSは、０．３５以下が良いことが解る。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明に係る流量制御弁は、送出される流体の流量を一定に保つように制御することが一層確実にできるという優れた効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る流量制御弁及びこの流量制御弁が適用された車両の油圧式パワーステアリング装置の構成を概略的に示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る流量制御弁のユニオンの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る流量制御弁におけるフィードバックポートの個数について制御流量特性（ポンプ回転数Ｎ−制御流量Ｑ・特性）を示す線図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る流量制御弁における連通横穴の形成箇所（ユニオン先端からの軸方向距離Ｌ）について制御流量特性（ポンプ回転数Ｎ−制御流量Ｑ・特性）を示す線図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る流量制御弁におけるユニオンの外径Ｄについて制御流量特性（ポンプ回転数Ｎ−制御流量Ｑ・特性）を示す線図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る流量制御弁におけるユニオンの内径Ｄ’について制御流量特性（ポンプ回転数Ｎ−制御流量Ｑ・特性）を示す線図である。
【図７】従来の流量制御弁におけるユニオン内の旋回流や偏向流を示す断面図である。
【図８】従来の流量制御弁における制御流量特性（ポンプ回転数Ｎ−制御流量Ｑ・特性）を理想的な（目標とする）制御流量特性と比較して示す線図である。
【符号の説明】
１０    流量制御弁
１２    バルブハウジング
１４    流入孔
１６    流出孔
１８    ユニオン
２０    流路
２２    オリフィス
２４    連通横穴
２６    スプールバルブ
３０    フィードバックポート
５０    パワーステアリング装置
５４    ギヤボックス
５８    油圧ポンプ
【図１】
0004130071.tif 000002
【図２】
0004130071.tif 000003
【図３】
0004130071.tif 000004
【図４】
0004130071.tif 000005
【図５】
0004130071.tif 000006
【図６】
0004130071.tif 000007
【図７】
0004130071.tif 000008
【図８】
0004130071.tif 000009