JPH01285462A - 油圧制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は回転式の油圧制御弁に関し、特に油圧式の動力
舵取装置（パワーステアリング）に適用するのに好適な
油圧制御弁に関する。

（従来技術〕 油圧式の動力舵取装置は、舵輪操作に要する力を、舵取
機構中に配設した油圧シリンダが発生する油圧力により
補助するものであり、舵輪に連なり、舵輪操作に伴って
軸心回りに回動する入力軸と、舵取機構に連なり、その
軸心回りの回動に応じて舵取りがなされるようにした出
力軸とを、トーションバーを介して同軸上に連結し、舵
輪に操舵トルクが加えられた場合に、前記入力軸と出力
軸との間に、トーションバーの捩れに伴う相対角変位を
生せしめる一方、両輪の連結部分に回転式の油圧制御弁
を構成し、該油圧制御弁の動作により、前記相対角変位
の方向、即ち舵輪に加えられる操舵トルクの方向に応じ
て、前記油圧シリンダへの圧油の送給方向を切換え、該
油圧シリンダに操舵補助力を発生させるものである。

この油圧制御弁は、前記人力軸又は出力軸のいずれか一
方の連結側端部近傍を弁体となし、その外周面に、軸長
方向に延びる長溝を周方向に等配をなして複数本形成す
ると共に、その内周面に、前記長溝と同数の軸長方向に
延びる長溝を周方向に等配をなして形成してなる円筒状
のケーシングを、他方の連結側端部に同軸的に固設し、
該ケーシングに前記弁体を内嵌せしめ、夫々の長溝が千
鳥配置され、各長溝の幅方向両側に、相隣する長溝との
等面積の連通部が生じるように相互に位置決めし、更に
、弁体側の複数の長溝を、高圧源たる油圧ポンプと低圧
源たる油タンクとに交互に接続し、またケーシング側の
複数の長溝を、前記油圧シリンダの両袖室に交互に接続
した構成となっている。

この油圧制御弁による前記切換動作は次のように行われ
る。舵輪に操舵トルクが加えられた場合、前述した如く
、入力軸と出力軸との間、即ち弁体とケーシングとの間
に、前記操舵トルクの方向への相対角変位が生じ、油圧
ポンプに接続された弁体の長溝両側の連通部の面積は、
一方が増大し他方が減少する。従って、連通部における
絞り効果により、連通面積が減少する側に該長溝に相隣
するケーシングの長溝内の油圧が、同じく増大する側に
に相隣するケーシングの長溝内の油圧よりも小となり、
これらに夫々接続された前記油圧シリンダの両袖室間に
圧力差が生じ、該油圧シリンダが、前記操舵トルクの方
向に対応する方向への操舵補助力を発生するのである。

油圧式の動力舵取装置はこのような構成となっており、
これが発生する操舵補助力の大きさは、油圧シリンダの
両袖室間に生じる圧力差に対応し、この圧力差は、油圧
制御弁における長溝間の連通面積の大小に対応する。従
って、舵輪に加えられる操舵トルクの増加に対する操舵
補助力の増加態様は、油圧制御弁における弁体とケーシ
ングとの間の相対角変位の増大に対する前記連通面積の
変化態様に対応する。

さて動力舵取装置においては、直進走行時における走行
安定性の向上のため、舵輪に適度の剛性を与えることが
要求され、逆に、停止時及び低速走行時においては、舵
輪操作に要する力を可及的に低減するため、大きい操舵
補助力の発生が要求される。従って、動力舵取装置にお
ける操舵補助力は、操舵トルクが小さい場合には略Ｏに
保たれ、所定量を超える操舵トルクに対してはこれの増
加に応じて漸増し、更に大きい操舵トルクに対してはこ
れの増加に応じて２、増するような増加特性、所謂２段
折れ特性を示すことが望ましく、このような２段折れ特
性は、油圧制御弁における前記連通面積が、弁体とケー
シングとの間の相対角変位が小さい場合にこれの増大に
応じて略比例的に緩やかに変化し、相対角変位が所定値
を超えた場合に同じく急激に変化するような変化状態を
示すことにより実現される。

そこで、弁体の長溝の側壁と該弁体の外周面との間の角
部に切欠部を形成することにより、連通部における所望
の面積変化状態を実現しようとした油圧制御弁が種々提
案されている。これらの内、所望の面積変化状態を比較
的忠実に実現できるものとして、例えば特開昭５７−９
４９号公報に開示されたものがある。第９図は、この切
欠部の形成態様を示す要部拡大軸断面図である。

図においてｌはケーシング、２はケーシング１に回動自
在に内嵌された弁体であり、ケーシングｌの内周面には
、矩形断面をなし軸長方向に延びる長溝５が、また弁体
２の外周面には、同様の長溝６が夫々形成してある。ケ
ーシングｌと弁体２とは、両者間に相対角変位が生じて
いない場合に、前記長溝５．６が夫々の幅方向両側の等
面積の連通部８．８を介して相互に連通されるように周
方向に位置決めされ、舵輪に操舵トルクが加わり、両者
間に相対角変位が生じた場合、前記連通部８゜８の面積
は、一方が増大し他方が減少するようになっている。

この連通部８の面積が前述した所望の変化状態を示すよ
うに、弁体２の外周面と長溝６の側壁との間の角部には
、長溝６の側壁の中途に連なり、前記外周面に向けてわ
ずかに傾斜する直線状をなす第１の部分６０ａと、弁体
２の外周面に連なり、前記側壁に向けて傾斜する直線状
をなす第２の部分６０ｂとからなる図示の如き切欠部６
０が形成されている。この切欠部６０が形成されている
ために、連通部８の面積は、ケーシングｌと弁体２との
間に生じる相対角変位により、ケーシングｌの内周面と
長溝５の側壁との間の角部５０が、前記長溝６の側壁と
周方向に一致した後、第１の部分６０ａと第２の部分６
０ｂとの境界線と周方向に一致するまでの間においては
、前記角部５０と第１の部分６０ａとの間の半径方向の
離隔距離に依存し、相対角変位の増大に応じて漸減する
傾向を示す一方、更に大きい相対角変位が生じた場合、
第２の部分６０ｂと弁体２の外周面との間の角部と、前
記角部５０との間の周方向の離隔距離に依存し、相対角
変位の増大に応じて急減する傾向を示すから、前述した
所望の面積変化状態が実現される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このような切欠部６０は、前記第１の部分６
０ａと第２の部分６０ｂとに夫々対応する部分を備え、
弁体２の軸心に直交する軸心回りに回転する回転砥石を
用いての研削加工により形成せざるを得す、形状精度を
高めることが困難である上、形成後に例えば特性試験の
結果に基づいて、形状の小修正を行うことが難しいとい
う加工上の難点があり、また、この切欠部６０には、前
記研削加工に伴い、弁体２の軸長方向、換言すれば切欠
部６０における圧油の通流方向に直交する方向の研削痕
が形成されることになり、この研削痕に起因する耳障り
な流動音が発生するという難点があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、連通
部における所望の面積変化状態が実現されると共に、こ
れの実現のための切欠部の形成及び形状修正が容易に行
え、更に該切欠部における圧油の流動音の低減が図れる
油圧制御弁を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る油圧制御弁は、高圧源と低圧源とに交互に
連通し、軸長方向に延びる複数本の長溝をその外周面に
等配してある円筒状の弁体を、相異なる圧油の送給先に
交互に連通し、軸長方向に延びる前記長溝と同数の長溝
をその内周面に等配してある筒状のケーシングに、相対
回動自在に内嵌してなり、この相対回動に伴う前記両長
溝間の連通面積の変化に応じて、前記送給先への送給油
圧を制御する油圧制御弁において、前記弁体の長溝の側
壁と該弁体の外周面との間の角部に切欠部が形成してあ
り、該切欠部が、前記側壁及び外周面に夫々交わり、軸
断面において円弧状をなす底面を有し、側壁及び外周面
との境界線が共に円弧状をなしていることを特徴とする
。

〔作用］ 本発明においては、軸断面において円弧状をなす筒路な
形状の切欠部により、所望の連通面積の変化状態を実現
する。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は動力舵取装置の油圧回路図と共に示す本発明
に係る油圧制御弁の正面断面図である。

本発明に係る油圧制御弁は、円筒状をなすケーシング１
と、これの内径に略等しい外径を有し、ケーシングｌに
同軸回動自在に内嵌された円筒状の弁体２とを備えてお
り、動力舵取装置に適用する場合、上端部に同軸的に固
設された舵輪の回動操作に伴って軸心回りに回動する図
示しない入力軸の下部に弁体２を構成する一方、下端部
を舵取機構に連結してあり、その回転により舵取機構を
動作させるべくなした出力軸の上端部にケーシング１を
同軸的に固設し、前記入力軸と出力軸とをトーションバ
ー４を介して同軸的に連結すると共に、この連結部にお
いてケーシングｌに弁体２を内嵌せしめ、該ケーシング
ｌの外周を、車体の適宜位置に固定され、前記両軸の外
側を囲繞する筒形のハウジング３内に回動自在に支承せ
しめて構成される。而して、前記トーションバー４は、
図示の如く弁体２の軸心上に位置し、舵輪の回動操作に
伴って該トーションバー４に生じる捩れに応じて、ケー
シング１と弁体２との間に相対角変位が生じるようにな
っている。

ケーシングｌの内周面には、軸長方向を長手方向とし矩
形断面を有する８本の長溝５，５・・・が、また弁体２
の外周面には、同様の同じく８本の長溝６，６・・・が
、周方向に等配をなして夫々形成してあり、ケーシング
ｌと弁体２とは、トーションバー４．に捩れが生じてい
ない状態（中立状態）において、第１図に示す如く、長
溝５．５・・・と長溝６．６・・・とが千鳥配置され、
これらが幅方向両側の等面積の連通部８．８（第２図参
照）を介して相互に連通ずるように、周方向に位置決め
されている。

ケーシング１の外周面には、これの全周に亘る３本の環
状溝７，７．７　（中央の一本のみ図示）が、軸長方向
に相互に適長離隔させて形成してあり、中央の環状溝７
は、油圧ポンプＰに接続され、両側の環状溝７，７は、
舵取機構の一部に構成された操舵補助用の油圧シリンダ
Ｓの両油室Ｓｌ。

Ｓｔに夫々接続してある。そして、ケーシングｌの長溝
５．５・・・の内、１つ置きに位置する４本の長溝５．
５・・・は、ケーシングｌを半径方向に貫通する態様に
て形成された第１の油導出孔１１．１１・・・により、
両側に位置する環状溝７，７の一方に、また他の４本の
長溝５，５・・・は、同様に形成された第２の油導出孔
１２．１２・・・により、前記環状溝７゜７の他方に夫
々連通させである。更に弁体２の長溝６．６・・・の内
、１つ置きに位置する４本の長溝６．６・・・は、ケー
シングｌを半径方向に貫通する態様にて形成され、これ
ら夫々の外側に開口する油導入孔１０．１０・・・によ
り、中央の環状溝７に連通させてあり、また他の４本の
長溝６．６・・・は、弁体２を半径方向に貫通する戻り
油孔１３により、弁体２の中抜き部２０に連通させであ
る。この中抜き部２０は、戻り油路としての作用をなす
ものであり、低圧状態に維持された油タンクＴに接続さ
れている。

即ち、ケーシング１の長溝５，５・・・は、油導出孔１
１及び環状溝７、又は油導出孔１２及び環状溝７を夫々
介して、油圧ポンプＰが発生する圧油の相異なる送給先
である前記油室Ｓ１、又は同Ｓ２に交互に連通されてお
り、また弁体２の長溝６，６・・・は、油導入孔１０及
び環状溝７、又は戻り油孔１３及び中抜き部２０を介し
て、高圧源たる油圧ポンプＰ又は低圧源たる油タンクＴ
に交互に連通されている。従って、油ポンプＰが発生す
る圧油は、中央の環状溝７及び油導入孔１０を介して弁
体２の長溝６に導入され、該長溝６の幅方向両側の連通
部８．８を通過して、これの両側に相隣するケーシング
の長溝５，５内に導入され、次いで、これらの長溝５．
５における前記長溝６と反対側の連通部８を通過して、
油タンクＴに連通ずる長溝６゜６内に導入され、戻り油
孔１３及び中抜き部２０を介して油タンクＴに還流する
。

而して、長溝６両側の連通部８．８の面積が等しい場合
、即ち舵輪に操舵トルクが加えられておらず、ケーシン
グ１と弁体２との間に相対角変位が生じていない場合、
前記長溝６の両側に相隣する長溝５．５間には圧力差が
発生せず、これらに油導出孔１１．１２を介して夫々連
通ずる油圧シリンダＳの両袖室Ｓｔ、Ｓｚ内の圧力は等
しく、該油圧シリンダＳは操舵補助力を発生しない一方
、舵輪に操舵トルクが加えられ、ケーシングｌと弁体２
との間に相対角変位が生じた場合、前記連通部８．８の
面積は一方が増加し他方が減少する結果、前者を介して
前記長溝６に連通する長溝５内部の圧力が、後者を介し
て前記長溝６に連通する長溝５内部の圧力よりも大とな
り、これらに夫々連通する油室Ｓ＋　、Ｓｔ間に、両長
溝５．５間に生じる圧力差、即ち、前記操舵トルクの方
向及び大きさに対応する圧力差が生じ、油圧シリンダＳ
は、この圧力差に相当する操舵補助力を発生する。

動力舵取装置において、油圧シリンダＳが発生する操舵
補助力の操舵トルクの増加に対する望ましい増加特性は
、前述した２段折れ特性であり、このような特性は、前
記連通部８，８・・・における連通面積が、ケーシング
１と弁体２との相対角変位が小さい間には、該相対角変
位の増大に応じて緩やかに変化し、相対角変位が所定値
を超えた後に急激に変化する変化状態を示すことにより
実現される。

本発明に係る油圧制御弁においては、連通部８゜８にお
けるこのような面積変化状態を実現すべく、弁体２の外
周面と長溝６の側壁との間の角部に切大部９が形成して
ある。

第２図は、切欠部９の形成態様を示す第１図の一部拡大
図であり、第３図は第２図の■−■線による矢視図であ
る。

切欠部９は、第２図に示す如く、長溝６の長手方向中央
における弁体２の軸心に直交する面内において、該長溝
６の幅方向中心線上を通る弁体２の中心線上に中心を有
する半径Ｒ，の円弧形をなし、また第３図に示す如く、
長溝６の側壁との境界線９０が、円弧に近い形状をなす
ものである。このような切欠部９は、第４図及びこれの
Ｖ−Ｖ線による矢視図である第５図に示す如く、軸長方
向の断面形状が、半径Ｒ２の２つの円弧を外向きに凸と
なるように対向させた形状をなすと共に、軸長方向中央
の軸心を含む面内における断面形状が、前記半径Ｒ３の
円形である樽形の外形を有する回転砥石２０を用い、該
砥石２０を、これの軸心が、長溝６の幅方向中心点を通
る弁体２の軸心を含む面内において弁体２の軸心に対し
平行となるように第４図に示す如く位置せしめ、これを
軸心回りに回転させつつ、弁体２の半径方向に所定量の
送りを与えることにより、長溝６の両側にて同時的に形
成される。

回転砥石２０の軸心を第４図に示す位置からＡだけ変位
させ、長溝６の側壁面の延長上に位置せしめた場合、前
記境界線９０の形状は、前記半径Ｒ２の円弧となるが、
この場合、長溝６の両側にて切欠部９，９を同時的に形
成することができない。

一方第４図に示す位置に回転砥石２０の軸心を位置せし
めた場合、前記境界線９０の形状は、半径Ｒ２の円弧で
はなく該円弧に近い円弧状をなす。前記境界線９０は、
完全な円弧であることが望ましいが、これが円弧に近い
形状をなしている場合、切欠部９の作用に殆ど影響はな
く、加工工数の削減を考慮すれば、第４図に示す状態で
切欠部９の形成を行うのが望ましい。なお、このように
形成された切欠部９の弁体２の外周面との境界線９１の
形状は、前述の境界線９０と同様、前記半径Ｒｔの円弧
に近い円弧状をなすことは明らかである。

第６図は、弁体２の外周面を平面的に展開して示す図で
あり、本図及び第２図に従っ°て、本発明に係る油圧制
御弁の連通部８における連通面積の変化態様につき次に
説明する。

第２図及び第６図に破線にて示す如く、ケーシング１と
弁体２の間に生じる相対角変位に応じて、ケーシングｌ
の内周面と長溝５の側壁との間の角部が長溝６の側壁に
一致した後においては、連通部８における連通面積は、
弁体２の半径方向における切欠部９の深さと、前記角部
と切欠部９との間に弁体２の軸長方向に生じる重なり部
分の長さ、即ち第６図にＷｌ及びＷ２として示す長さと
の積となる。ここで、切欠部９の軸断面形状が前述した
如（半径Ｒ１の円弧であるから、前記深さ寸法は、相対
角変位の増大に対して略−様に緩やかに減少する傾向を
示し、一方、境界線９１が円弧状をなすことから、相対
角変位の増大に対する前記型なり部分の長さは、例えば
第２図及び第６図に一点鎖線にて示す位置に前記角部が
達するまでの所定の範囲においては、前記ＷｌからＷ２
へ緩やかに減少し、以後は０となるまで急激に減少する
。

従って、両者の積により定まる前記連通面積は、相対変
位角度が略１．８°から略３．５°の範囲における漸減
部と、同じ＜３．５°を超えた後における急減部とを有
する第７図に示す如き変化態様を示し、本発明に係る油
圧制御弁を前述した如く動力舵取装置に適用した場合、
油圧シリンダＳの両油室Ｓ、、Ｓ、間に生じる圧力差の
操舵トルクの増大に対する増加態様は、第８図に示す如
くなり、操舵トルクが小さい範囲において、連通面積の
漸減部に対応して圧力差の漸増部が生じ、操舵トルクが
所定値を超えた後において、連通面積のや、減部に対応
して圧力差の象、僧都が生じる。前述した如く、この圧
力差の大小は、操舵補助力の大小に対応するから、本発
明に係る油圧制御弁を動力舵取装置に適用した場合、操
舵トルクの増大に対する操舵補助力の増加特性は、所望
の２段折れ特性となる。

なお本実施例においては、８個の長溝５の両側壁と弁体
２の外周面との間の計１６個の角部に切欠部９を設けて
いるが、前記角部の全てに切欠部９を形成する必要はな
く、これらの一部にのみ切欠部９を設けてなる油圧制御
弁も本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

また本実施例においては、長溝５，６の個数を各８個と
しているが、これらは、互いに同数であり、共に複数個
（偶数個であることが望ましい）であればよい。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係る油圧制御弁においては、
弁体の長溝の側壁と該弁体の外周面との間の角部に形成
され、軸断面において円弧状をなす簡略な形状の切欠部
により、連通面積の所望の変化状態を実現できるから、
これを動力舵取装置に適用した場合、操舵補助力の増加
特性が２段折れ特性となり、直進走行時においては、走
行安定性の向上が図れると共に、停止時又は低速時にお
いては、舵輪操作に要する力の大幅な低減が可能である
。また前記切欠部は、弁体の軸心に平行な軸回りに回転
する回転砥石により、容易にしかも正確に形成すること
ができ、しかも形状修正が容易であり、更に、この形成
加工により切欠部に生じる研削痕は圧油の流れ方向に平
行となるから、圧油の流動音の大幅な低減が図れる等、
本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は動力舵取装置の油圧回路図と共に示す本発明に
係る油圧制御弁の正面断面図、第２図は切欠部の形成態
様を示す第１図の一部拡大図、第３図は第２図のＩ−１
］１線による矢視図、第４図は切欠部の形成方法を示す
正面図、第５図は第４図の■−■線による矢視図、第６
図は切欠部の作用の説明図、第７図は本発明に係る油圧
制御弁における連通面積の変化態様を示すグラフ、第８
図は本発明に係る油圧制御弁を備えてなる動力舵取装置
において操舵トルクの増大に対する油圧シリンダの両袖
室間に生じる圧力差の変化状態を示す図、第９図は従来
の油圧制御弁における切欠部の形成態様を示す図である
。 ｌ・・・ケーシング　２・・・弁体　４・・・トーショ
ンバー　５，６・・・長溝　９・・・切欠部　１０・・
・油導入孔１１．１２・・・油導出孔　　２０・・・回
転砥石　９０．９１・・・境界線　　Ｐ・・・油圧ポン
プ　　Ｓ・・・油圧シリンダ特　許　出願人　　光洋精
工株式会社 代理人　弁理士　　河　野　　登　夫 第　　３　　図 第　　４　　図 第５図 第７図 漫舵トルク（ｋｇ−ｃｍ） 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高圧源と低圧源とに交互に連通し、軸長方向に延び
   る複数本の長溝をその外周面に等配してある円筒状の弁
   体を、相異なる圧油の送給先に交互に連通し、軸長方向
   に延びる前記長溝と同数の長溝をその内周面に等配して
   ある筒状のケーシングに、相対回動自在に内嵌してなり
   、この相対回動に伴う前記両長溝間の連通面積の変化に
   応じて、前記送給先への送給油圧を制御する油圧制御弁
   において、 前記弁体の長溝の側壁と該弁体の外周面との間の角部に
   切欠部が形成してあり、 該切欠部が、前記側壁及び外周面に夫々交わり、軸断面
   において円弧状をなす底面を有し、側壁及び外周面との
   境界線が共に円弧状をなしていることを特徴とする油圧
   制御弁。