JPH0194068A - 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〕 本発明は油圧制御弁に関し、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〕

自動車、特に大型の自動車においては、車輪に路面から
作用する抵抗力により、舵取りのための舵輪の操作には
相当の力が必要である。そこでこの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
り補助し、運転者の労力負担を軽減せしめ、快適な操舵
感覚を提供する油圧式の動力舵取装置が広く普及してい
る。

この動力舵取装置は、舵輪に連動連結された入力軸と車
輪側に連なる出力軸とをトーションバーを介して同軸上
に連結し、舵輪の回動操作に伴い前記トーションバーに
生じる捩れにより前記両輪間に円周方向の相対変位を生
じさせる一方、この変位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るべく、両軸の連結部に油圧制
御弁を装着して構成されている。この油圧制御弁は、軸
長方向に延びる複数本の長溝をその内周面に等配してあ
り、出力軸の前記連結部側端部にこれと同軸をなして固
着された円筒状のケーシングと、同本数の長溝をその外
周面に等配してあり、入力軸の前記連結部側端部にこれ
と同軸をなして固着され、前記ケーシングに回動自在に
内嵌せしめである円筒状の弁体とからなる。該弁体は、
これに形成しである長溝がケーシングの長溝と千鳥配置
され、相隣する長溝がその両側の互いに等しい面積を有
するわずかな間隙を介して連通せしめられるように位置
決めしてあり、舵輪の回動操作に応じて弁体とケーシン
グとが周方向に相対変位した場合に、この変位に応じて
前記間隙の面積が変化するように構成してなるものであ
り、弁体の長溝は、油圧発生源たる油圧ポンプと無圧状
態に維持された油タンクとに交互に連通せしめである一
方、ケーシングの長溝は、前記油圧シリンダの両側の油
室に交互に連通せしめである。

第４図は、従来の油圧制御弁におけるケーシングの長溝
と弁体の長溝との位置関係を示す部分拡大正面断面図で
ある。ケーシング１の長溝５と弁体２の長溝６とは、夫
々所定の幅を有する矩形断面をなしており、舵輪に操舵
トルクが加えられていない場合、即ちケーシング１と弁
体２との間に相対変位が生じていない場合、長溝５と長
講６とは、ケーシング１又は弁体２の周方向に図中にａ
として示す互いに等しいわずかな幅の間隙８．８を介し
て互いに相隣するものと連通ずる状態に保たれている（
中立状態）。また長溝６の側壁と弁体２の外周面との間
の角部には、前記間隙８．８の面積の変化状態を調節す
るための切欠部９が形成されている。

従って、ケーシング１と弁体２との間に相対変位が生じ
ていない場合、即ち弁体２のケーシング１に対する相対
位置が前記中立状態にある場合、図中に示す２つの長溝
６，６の一方に前記油圧ポンプから油導入孔１０を介し
て導入される圧油は、その両側の等しい面積の間隙８．
８を通過してこれに相隣する長溝５．５の夫々に略同量
が流入する結果、該長溝５，５内の圧力に差異が生しる
ことがな（、底面の略中央に夫々形成された油導出孔ｌ
Ｌ１２を介してこれらの長溝５，５に各別に連通させで
ある前記油圧シリンダの両油室の圧力はバランスし、該
シリンダは操舵補助力を発生しない。また舵輪に操舵ト
ルクが加えられ、ケーシング１と弁体２との間に相対変
位が生じた場合、長溝６両側の前記間隙８，８の面積に
差異が生じ、該長ａ６に油導入孔１０から導入される圧
油は、間隙８，８の面積に応じてこれに相隣する長溝５
゜５に分配される結果、該長溝５，５及びこれらに夫々
連通する油圧シリンダの両袖室間に圧力差が生じ、該シ
リンダはこの圧力差に応じて動作し、前記操舵トルクの
方向にこの大きさに応じた操舵補助力を発生する。

第５図は以上の如く動作する油圧制御弁を用いた動力舵
取装置おいて、舵輪に加えられた操舵トルクと操舵補助
用の油圧シリンダの両袖室間に生じる圧力差との関係、
換言すれば、前記操舵トルクと油圧シリンダが発生する
操舵補助力の関係を示すグラフである。本図のＡ−Ｂ間
は、ケーシング１に対する弁体２の相対変位に伴い、長
溝６と弁体２の外周面との間の角部と、ケーシング１と
長溝５との間の角部とが、周方向に一致するまでの間、
即ち前記間隙８．８の一方の幅ａが０となるまでの間に
おける前記圧力差の変化状態を示しており、この間にお
いては、間隙８．８の面積変化はわずかであるから、両
袖室間に生じる圧力差は略Ｏに保たれ、油圧シリンダは
操舵補助力を発生しない。またケーシング１と弁体２と
の間の相対変位が更に大きくなった場合、間隙８の面積
は、前記切欠部９の形状に対応する変化状態を示し、油
圧シリンダが発生する操舵補助力は、まず第５図のＢ−
Ｃ間に示す圧力差の漸増に対応して、操舵トルクの増加
に対して漸増する特性を示し、更にＣ−Ｄ間に示す圧力
差の急増に対応して、操舵トルクの増加に対して急増す
る特性を示すようになっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

さて、動力舵取装置に用いる油圧制御弁において、前記
第５図のＡ−Ｂ間に示すように圧力差が略Ｏに保たれる
部分を設けているのは、舵輪にわずかな操舵トルクが加
えられた場合に、このトルりに応じて前記油圧シリンダ
が操舵補助力を発生し、この補助力により車輪が左又は
右に舵取りされるのを防止し、舵取りに関係しない適宜
の回動範囲、所謂遊びを、舵輪に付与するためであり、
この遊びは、特に高速走行時における走行安定性の向上
に寄与するものである。

前述した如く、Ａ−Ｂ間の特性は、ケーシングｌに対す
る弁体２の相対変位が、略前記間隙８の幅ａに達するま
での間の舵輪の回動範囲において実現されるものであり
、舵輪の遊びはこの幅ａに対応する。ところが、前述し
た如き従来の油圧制御弁においては、長溝５，６の幅が
適正な寸法に加工されている場合においても、第４図に
鎖線にて示す如く、ケーシング１と弁体２との嵌合径で
ある弁体２の外径寸法が所定の外径寸法ｄよりも大きい
ｄｏである場合、前記間隙８の幅寸法は、前記所定の幅
寸法ａよりも小さいａｏとなり、逆に弁体２の外径寸法
が所定の外径寸法ｄよりも小さい場合、間隙８の幅寸法
は、所定の幅寸法ａよりも大となる。その結果、前者の
場合、圧力差の立上り点が適正な立上り点である前記Ｂ
点よりも小なる操舵トルクに対応するＢｔ点に゛ずれ、
第５図に破線にて示す如き特性を有するようになる一方
、後者の場合、圧力差の立上り点が、前記Ｂ点よりも大
なる操舵トルクに対応するＢ２点にずれ、−点鎖線にて
示す特性を有するようになる。

前述した如く、Ａ−Ｂ間の特性は高速走行時の走行安定
性に寄与するから、前記立上り点は、適正な立上り点Ｂ
点に可及的に近付けることが望ましいが、そのためには
、ケーシング１の内径及び弁体２の外径並びに長溝５．
６の幅を厳密な寸法精度を保った状態で加工する必要が
あり、多大な加工時間と熟練を有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、油
圧シリンダが発生する操舵補助力が常に適正な立上り点
を有し、高い走行安定性が実現できると共に、高い加工
精度を必要とすることなく、短時間にしかも容易に製作
可能な油圧制御弁を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る油圧制御弁は、軸長方向に延びる長溝をそ
の内周面に複数本等配してなる筒状のケーシングと、該
ケーシングにこれと同軸回動可能に内嵌され、前記長溝
と同木数の軸長方向に延びる長溝をその外周面に等配し
てなる弁体とを備え、相隣する夫々の長溝間を通流する
圧油の流れを、前記弁体の回動に応じて制御する油圧制
御弁において、前記ケーシングの長溝夫々の側壁が、弁
体が前記中立状態にある場合に、該弁体の長溝の、前記
ケーシングの長溝に連通する側の側壁と平行をなす部分
を、前記ケーシングの内周側に有していることを特徴と
する。

〔作用〕

本発明においては、ケーシングの長溝の側壁に弁体の長
溝の側壁と平行をなす部分があり、弁体が中立状態にあ
る場合に、再製溝間に形成される間隙の幅が、弁体の外
径寸法及びケーシングの内径寸法に影響されない。

〔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図は本発明に係る油圧制御弁の正面断面図である
。図において１は円筒状をなすケーシングであり、該ケ
ーシングｌには、この内径と略同径の外径を有する円筒
状の弁体２が、これと同軸をなした状態で軸心回りに回
動自在に内嵌されている。

この油圧制御弁を、例えばラックアンドビニオン式の舵
取機構を備えた自動車の動力舵取装置に適用する場合、
その上端部を舵輪に連動連結してなる入力軸（図示せず
）の下端部と、その下端部を前記運動変換機構中のピニ
オン軸に連動連結してなる出力軸（図示せず）の上端部
とを、トーションバー４を介して同軸上に連結する一方
、前記弁体２を入力軸の下端部に形成すると共に、前記
ケーシング１を出力軸の上端部にこれと同軸をなして装
着し、該ケーシングｌを、出力軸と入力軸とを囲ケする
筒状の軸体ケーシング３内に、軸心回りの回動自在に支
承せしめである。従って、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、該トーションバー
４と弁体２の内面との間に形成された環状の部分が後述
する戻り油路２０となる。

ケーシング１の内周面には、後述する如き断面形状をな
し適宜の軸長方向寸法を有する８本の長溝５，５・・・
が、周方向に等配をなした状態に形成してあり、また弁
体２の外周面には、矩形断面をなし、前記長溝５，５・
・・と略等しい軸長方向寸法を有する８本の長溝６，６
・・・が、周方向に等配をなして形成しである。ケーシ
ング１と弁体２とは、初期組立ての段階で、第１図に示
す如く、前記長溝５，５・・・と長溝６．６・・・とが
千鳥配置されるように周方向に位置決めされており、ま
た長溝５゜６は、ケーシング１と弁体２とが前述の位置
関係にある場合に、互いに相隣するものの間に所定の幅
を有するわずかな間隙８　（第２図参照）が形成される
ように夫々の幅寸法が設定しである。

ケーシング１の外周面には、軸長方向に適長離隔させて
、３本の環状溝７．　７．　７　（中央の一本のみ図示
）が形成しである。この内の中央の環状溝７には、エン
ジンによって駆動される油圧ポンプＰが発生する圧油が
導入されており、他の２本の環状溝７は、前記運動変換
機構中のラック軸７０の一部にこれと同心をなして形成
したピストン７１を有する操舵補助用の油圧シリンダＳ
の両側の油室に夫々連通せしめである。

前記中央の環状溝７は、弁体２に形成された８本の長溝
６，６・・・の内の一つ置きに位置する４木の長溝６，
６・・・の外側に夫々開口部を有し、ケーシング１を半
径方向に貫通する態様にて形成された油導入孔１０．１
０・・・により、ケーシング１の内部に連通せしめてあ
り、前記油圧ポンプＰからの圧油は、前記環状溝７及び
油導入孔１０．１０・・・を経て、前記４本の長溝６，
６・・・とケーシング１の内周面との間に形成される空
間内に導入されるようになっている。

また両側に位置する２つの環状溝７，７の内の一方の環
状溝７は、ケーシング１の内周面に形成された８本の長
溝５，５・・・の内の一つ置きに位置する４本の長溝５
，５・・・に、これらの幅方向略中央部に夫々開口部を
有し、ケーシング１を半径方向に貫通する態様にて形成
しである第１の油導出孔ＩＬＩＩ・・・により連通せし
めてあり、他方の環状溝７は、同様に形成された第２の
油導出孔１２．１２・・・により、他の４本の長溝５，
５・・・に連通せしめである。従って、前記油圧シリン
ダＳのピストン７１の両側には、互いに相隣する長溝５
，５内の圧力が夫々作用し、該油圧シリンダＳは、これ
らの長溝５，５間に生じる圧力差に応じた操舵補助力を
発生する。

更に前記長溝６．６・・・の内、油導入孔ｔｏ、ｔｏ・
・・の開口部の内側に位置していない４本の長溝６゜６
は、これらの幅方向略中央に夫々開口部を有し、弁体２
を半径方向に貫通する態様にて形成された戻り油孔１３
，１３・・・により、前記戻り油路２０に連通され、該
戻り油路２０を介して無圧状態に維持された油タンクＴ
に連通せしめである。

舵輪に操舵トルクが加えられておらず、トーションバー
４に捩りトルクが作用していない場合、ケーシング１と
弁体２との間に相対変位が生じておらず（中立状態）、
長溝６，６・・・とこれらに相隣する長溝５．５・・・
とは、夫々の幅方向両側に形成された一定幅の間隙８を
介して連通されているから、油圧ポンプＰにて昇圧され
た圧油は、中央の環状溝７及び油導入孔１０を経て、長
溝６とケーシング１の内周面との間に形成される空間内
に導入された後、これの両側に相隣する長溝５．５に等
分配されて流入する結果、これらの長溝５，５間には圧
力差が発生せず、長溝５．５内の圧油は、油圧シリンダ
Ｓのいずれの油室にも送給されることなく、前記長溝６
の反対側においてこれらと夫々相隣する長溝６．６内に
導入され、該長溝６゜６の中央に開口する戻り油孔１３
．１３及び戻り油路２０を経て油タンクＴに還流する。

その結果、前記油圧シリンダＳのピストン７１両側の圧
力はバランスし、ランク軸７０は、車輪を介してこれに
作用する路面からの抵抗によりその移動範囲の中央に移
動せしめられ、自動車は直進状態に維持される。

一方舵輪に操舵トルクが加えられ、これに伴いトーショ
ンバー４に住じる涙れに応じてケーシング１と弁体２と
が周方向に相対変位した場合、油圧ポンプＰからの圧油
が導入されている長溝６と、この両側に相隣する長溝５
．５との間の夫々の間隙８．８の面積が変化する。例え
ば、弁体２がケーシング１に対して第１図に白抜矢符に
て示す方向に相対変位した場合、前記長溝６の両側にお
いて、前記第１の油導出孔１１に連通ずる長溝５側の間
隙８の面積が増大する一方、第２の油導出孔１２に連通
する長溝５側の間隙８の面積が減少し、再製溝５，５間
に、前者内の圧力が後者内の圧力よりも大となるような
圧力差が生じる結果、油圧シリンダＳにおいては、第１
の油導出孔１１．１１・・・に連通ずる側の油室内部の
圧力が、第２の油導出孔１２、１２・・・に連通ずる側
の油室内部の圧力よりも大となるような圧力差が生じ、
油圧シリンダＳは、この圧力差にピストン７１の面積を
乗じた大きさの操舵補助力を、前記操舵トルクに対応す
る方向に発生する。

第２図は前記長溝５と長溝６との位置関係を示す第１図
の部分拡大図である。弁体２の長溝６は、本図に示す如
く、その幅方向中央における弁体２の外周面の接線方向
に所定寸法Ｎだけ離隔し、該接線に夫々直交する側壁６
ａ、６ａを有する矩形の断面形状を有しており、この長
溝６，６・・・は、前記Ｎなる加工幅を有するサイドカ
ッター等の工具により、容易にしかも高い寸法精度のも
とで加工することができる。前記側壁６ａ、６ａと弁体
２の外周面との間の角部には、切欠部９が形成されてい
る。

この切欠部９は、例えば本考案者らによる特開昭５７−
１９８１７０号公報、又は特開昭５９−１１８５７７号
公報に開示されている如き断面形状を有し、これらに開
示されている加工方法にて形成されたものであり、後述
の第３図におけるＢ−Ｄ間の特性の改善に寄与する。

一方、ケーシング１の長溝５は、ケーシング１の内周面
と同心の円弧である底面と、その両側の側壁５ａ、５ａ
にて構成され、図示の如き断面形状をなしている。即ち
、前記側壁５ａ、５ａは、その底部近傍の部分の壁面が
、長溝５の幅方向中央におけるケーシング１の内周面の
接線方向に所定寸法Ｍだけ離隔し、該接線に夫々直交す
る態様をなし、ケーシング１の内周面側にこれに連なる
部分の壁面が、前記中立状態にある場合に、該長溝５の
両側に間隙８．８を介して夫々連通する前記長溝６゜６
の側壁６ａの壁面と夫々平行な態様をなしている。

このような長溝５，５・・・は、前述の断面形状に対応
する切刃を有するブローチを用い、ブローチ盤により、
容易にしかも高い寸法精度のもとで加工することができ
る。

第３図は、以上の如く構成された本発明に係る油圧制御
弁の特性を、横軸に舵輪に加えられた操舵トルクを、ま
た縦軸に操舵補助用の油圧シリンダＳの両袖室間に生じ
る圧力差、換言すれば該シリンダＳが発生する操舵補助
力を夫々とって示すグラフである。

第２図から明らかな如く、本発明に係る油圧制御弁にお
いては、長溝５の側壁５ａのケーシング１の内周側の部
分が長溝６の側壁６ａと平行であるから、長溝５，６間
に形成される間隙８のケーシング１又は弁体２の周方向
の幅ａは、ケーシング１の内径及び弁体２の外径が夫々
の正規の寸法よりも大又は小に加工された場合において
も、これに応じて変化することがなく、長溝５及び長溝
６の幅方向の加工精度にのみ影響される。そして、長溝
５．６は、前述の如き加土方法を用いることにより容易
にしかも高い精度にて加工でき、夫々の正規の幅寸法を
容易に得ることができる。

従って本発明に係る油圧制御弁においては、前記幅寸法
ａの個体差をなくすことが容易であり、該幅寸法ａに対
応して定まる第３図の特性曲線における立上り点Ｂの位
置を、容易にその適正位置に定めることができる。

なお本実施例においては、長溝５の側壁５ａの一部に、
長溝６の側壁６ａの壁面と平行な部分を設けたが、側９
５ａの壁面全体を側壁６ａの壁面と平行としてもよいこ
とは言うまでもない。

また本実施例においては動力舵取装置に適用した場合に
ついて述べたが、本発明に係る油圧制御弁の用途はこれ
に限るものでなく、前記立上り点Ｂの位置が重視され、
これに対応して定まる油圧シリンダの動作開始位置を厳
密に定めることが要求されるあらゆる用途に適用可能で
ある。

〔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、
その中立位置における弁体の長溝とケーシングの長溝の
間の間隙の幅が、弁体の外径及びケーシングの内径の加
工精度に影響されず、前記間隙の幅寸法に製品毎の個体
差が生じることがないから、これを動力舵取装置に適用
した場合、前記幅寸法に対応して定まる操舵補助力の立
上り点を常に適正な位置に定めることができ、舵輪に常
に定量の遊びを付与せしめることができ、操舵感覚に個
体差を生せしめることなく、高速走行時における所望の
走行安定性の実現が可能となる。また、前述のことが弁
体の外径及びケーシングの内径の加工精度を過度に高め
ることなく実現できるから、加工時間及び加工に要する
手間が大幅に削減される等、本発明は優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は本
発明に係る油圧制御弁の正面断面図、第２図はケーシン
グの長溝と弁体の長溝との位置関係を示す部分拡大断面
図、第３図は本発明に係る油圧制御弁の特性を示すグラ
フ、第４図は従来の油圧制御弁におけるケーシングの長
溝と弁体の長溝との位置関係を示す部分拡大断面図、第
５図は従来の油圧制御弁の特性を示すグラフである。 １・・・ケーシング　　２・・・弁体　　４・・・トー
ションバー　　５，６・・・長溝　　８・・・間隙　　
９・・・切欠部　　１０・・・油導入孔　　ｌＬ１２・
・・油導出孔１３・・・戻り油孔　　２０・・・戻り油
路　　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 操舵トルク 第３図 操舵トルク 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軸長方向に延びる長溝をその内周面に複数本等配し
   てなる筒状のケーシングと、該ケーシングにこれと同軸
   回動可能に内嵌され、前記長溝と同本数の軸長方向に延
   びる長溝をその外周面に等配してなる弁体とを備え、相
   隣する夫々の長溝間を通流する圧油の流れを、中立状態
   からの前記弁体の回動に応じて制御する油圧制御弁にお
   いて、 前記ケーシングの長溝夫々の側壁が、弁体が前記中立状
   態にある場合に、該弁体の長溝の、前記ケーシングの長
   溝に連通する側の側壁と平行をなす部分を、前記ケーシ
   ングの内周寄りに有していることを特徴とする油圧制御
   弁。