JPH0217295A - 油圧サージ吸収装置 - 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、油圧配管系に生じるサージ波を吸収する装置
に関する。

【従来の技術］ 油圧ポンプ等の油圧源の吐出側に接続される高圧油管に
サージ波が生じると、配管系に有害な振動を生じたり騒
音発生の原因になる。このようなサージ波を吸収する装
置として、ばねピストン式アキュムレータのようにシリ
ンダ内部にピストンとこのピストンを付勢する圧縮ばね
を収容したものが知られている。上記ピストンとシリン
ダとの摺動部分には、油漏れを防ぐために０リング等の
シール材が設けられている。

油圧ポンプの脈動等が原因となって作動油中に生じるサ
ージ波は、油の弾性圧縮波（体積の変動が密度の変動と
して伝達される粗密波）としてアキュムレータ内部の油
室に伝達され、ピストンが変位し、ばねが撓むことによ
って油の変動体積分が吸収される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のばねピストン式アキュムレータのようにシリンダ
とピストンとの摺動部分に０リング等のシール材が設け
られていると、シール材がシリンダ内壁面に圧接される
ことによって大きな摩擦抵抗が生じる。このためサージ
による圧力上昇がシール材の摩擦力以下の時にはピスト
ンが動かず、サージを吸収することができない。また、
ピストンが移動する時にいわゆる油かき現象によって作
動油が少量ずつピストンの摺動部分から外部に漏れてし
まう。更にまた、従来はゴム製のシール材を使用してい
るため長期間の動的使用に耐えられないといった問題も
あった。

従って本発明の目的は、ピストン摺動部分から作動油が
僅かに外部に漏れる構造とすることにより、摺動部分に
生じる摩擦抵抗がきわめて小さいサージ吸収装置を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を果たすために本発明のサージ吸収装置は、油
圧源の吐出側と油圧によって動かされる被作動部とを結
ぶ高圧油路と、上記被作動部とリザーバタンクとを結ぶ
戻り油路と、上記高圧油路に連なるシリンダ部を有する
ハウジングと、上記シリンダ部に摺動自在に嵌合させら
れて高圧油路の油圧を受けるフリーピストンと、上記ハ
ウジング内に設けられて上記フリーピストンに加わる上
記高圧油路の圧力に対抗するばねとを具備し、かつ上記
シリンダ部とフリーピストンとの摺動部分に僅かな隙間
を設けることによりこの隙間に生じる油膜をシールおよ
び潤滑油膜とし、上記摺動部分を通って高圧油路から流
出する油膜の一部がハウジングを通って戻り油路側に流
れるようにしたものである。

［作用］ 高圧油路を流れる作動油の圧力はピストンの受圧部に作
用し、ばねの反発力と高圧油路の油圧とが釣合う位置ま
でピストンが押される。この状態でサージ波が生じると
、受圧部に作用する油圧の大きさに応じてピストンが移
動するとともに油の体積変動によって弾性圧縮波が吸収
されるため、高圧油路の下流側にサージ波が伝わること
を防止できる。シリンダ部に対するピストンの摺動部分
には作動油の一部が流れて油膜ができる。この油はリザ
ーバタンクに回収される。

［実施例］ 以下に本発明の第１実施例につき、第１図および第２図
を参照して説明する。第１図は自動車の操向系に使われ
るパワーステアリング装置１を示す。このパワーステア
リング装置１は、エンジン２によって回転駆動される油
圧源の一例としてのベーンポンプ３を有している。ベー
ンポンプ３の吐出側に設けられた流量制御弁４は、エン
ジン２の回転数に応じて作動油の流量を制御する。また
、最高油圧を制限するためにリリーフ弁５が設けられて
いる。

ベーンポンプ３の吸入側には、送油管７を介してリザー
バタンク８が接続されている。リザーバタンク８の内部
には作動油９が収容されている。

リザーバタンク８の内部の圧力はおおむね大気圧である
。

周知のマニュアル式ステアリング装置と同様に、ステア
リングシャフト１１の一端側に例えばラック・ピニオン
式の操舵力伝達機構１２が設けられている。ステアリン
グシャフト１１の他端側にはステアリングホイール１３
が設けられている。油圧によって動かされる被作動部の
一例としてのパワーシリンダ１５は、その軸線方向に貫
通するラック軸１６を有している。ラック軸１６はステ
アリングシャフト１１の回転に連動して図示左右方向に
移動することにより、図示しないステアリングリンケー
ジを駆動する。

パワーシリンダ１５の内部はラックピストン１７によっ
て第１シリンダ室１８と第２シリンダ室１９とに仕切ら
れており、各シリンダ室１８゜１９はそれぞれ油路２１
．２２とコントロールバルブ２３を介して高圧油路２５
と戻り油路２６に接続されている。高圧油路２５は、後
述するサージ吸収装置３０を介して流量制御弁４の吐出
側に接続される。

コントロールバルブ２３は、ステアリングシャフト１１
の転舵方向に応じた作動油の流路を形成するものである
。例えば、ラック軸１６が図示右側に移動するようにス
テアリングホイール１３を回転させた時には、高圧油路
２５から送られてくる作動油が一方の油路２１を介して
第１シリンダ室１８に送り込まれることによってラック
軸１６に図示右方向の軸力が生じる。逆に、ラック軸１
６が図示左側に移動するようにステアリングホイール１
３を回転させた時には、高圧油路２５からの作動油が他
方の油路２２を介して第２シリンダ室１つに送り込まれ
ることによってラック軸１６に図示左方向の軸力が生じ
る。

戻り油路２６と高圧油路２５を結ぶバイパス油路２つに
サージ吸収装置３０が設けられている。

第２図に示されるようにサージ吸収装置３０は、高圧油
路２５の一部を構成する主管路部３１を備えた円筒容器
状のハウジング３２と、このハウジング３２に収容され
るフリーピストン３３と、このピストン３３を付勢する
ばね３４等を備えて構成される。ハウジング３２の内部
には作動油が満たされる。またハウジング３２の一端側
には土’ｄ路部３１に連なるシリンダ部３６が設けられ
、ハウジング３２の他端側にはばね座を兼ねる端壁３８
が設けられている。端壁３８にあけられた孔３９はバイ
パス油路２９に連通している。

フリーピストン３３の受圧部４１は主管路部３１を流れ
る作動油の圧力を受ける。ピストン３３の一端側に位置
するピストン主部４２はシリンダ部３６に軸線方向に摺
動自在に挿入されている。ピストン３３の他端側にはば
ね座４３が設けられている。ばね座４３はハウジング３
２の軸線方向に移動自在である。受圧部４１側には油室
４４がある。

ピストン主部４２の外周部分には円周方向に連続する複
数の環状溝４５が互いに軸線方向に離間して設けられて
いる。この環状溝４５の断面形状はＶないし半円凹状で
ある。ピストン主部４２の外周面とシリンダ部３６の内
周面との間には油膜ができる程度の僅かな隙間４６があ
り、この隙間４６を通じて主管路部３１を流れる高圧の
作動油の一部がハウジング３２内に移動できる。この場
合、環状溝４５内に油が充満することによってピストン
主部４２の全周にわたり均等に油圧が作用するため、ピ
ストン主部４２が偏ってシリンダ部３６に当ることを防
止できる。なお、ピストン主部４２の摺動部分にシリン
ダ部３６の内径よりも僅かに外径が小さくかつ上記と同
様の環状溝を備えている滑りブツシュを挿入することに
より、ピストン主部４２とシリンダ部３６との摺動部分
に油が流れるようにしてもよい。

ばね座４３と端壁３８との間に設けられている圧縮コイ
ルばね３４は、ピストン３３を主管路部３１側に付勢し
ている。ばね座４３は受圧部４１の外径に比べて充分大
きくとることができるので、高い作動油圧力にも充分対
応できるような大きさのばね３４を用いることができる
。ばね３４は等ピッチコイルばねでもよいが、好ましく
は不等ピッチコイルばねを使用することにより、荷重が
増すにつれて素線同志の密着量を増加させてばね定数が
非線形的に増加するようにしてもよい。

次に上記構成のサージ吸収装置３０を備えたパワーステ
アリング装置１の作用について説明する。

エンジン２が回転し、ベーンポンプ３の回転によって吐
出された作動油は、流量＃Ｉ御弁４からサージ吸収装置
３０の主管路部３１および高圧油路２５を通ってコント
ロールバルブ２３に流れ込み、戻り油路２６を経てリザ
ーバタンク８に戻る。エンジン２が回転している間は一
部レベル以上の基準油圧（例えば５０〜１２０　／ｅ　
ｆ　／ｄ程度の圧力範囲におけるいずれかの圧力値）が
高圧油路２５に作用する。サージ吸収装置３０において
は、主管路部３１を流れる作動油の圧力が受圧部４１に
作用するため、ばね３４が撓むとともにピストン３３が
図示上方に押圧される。ピストン３３は、主管路部３１
を流れる作動油の圧力とばね３４の反力とが釣合う基準
位置で停止する。

ピストン３３の受圧部４１には作動油の圧力が常時作用
しているため、ピストン３３とシリンダ部３６との摺動
部分の隙間４６を通じて高圧側の主管路部３１から低圧
側のバイパス油路２９へと僅かず°つ池が流れる。この
油はピストン主部４２の摺動部分に油膜を形成するため
ピストン３３の摺動抵抗が大幅に低下する。このリーク
油はバイパス油路２９と戻り油路２６を経てリザーバタ
ンク８に回収される。

運転者によってステアリングホイール１３が回転操作さ
れると、高圧油路２５から送られてくる作動油がステア
リングシャフト１１の転舵方向に応じて第１シリンダ室
１８（または第２シリンダ室１９）に流れ込むことによ
り、ラック軸１６の軸力が右または左に補助軽減される
。ラックピストン１７の移動により第２シリンダ室１９
（または第１シリンダ室１８）から押出された作動油は
コントロールバルブ２３と戻り油路２６を経てリザーバ
タンク８に戻される。

ベーンポンプ３の作動により高圧油管２５等にサージ波
が生じた場合、作動油の前記基準油圧にサージ成分が合
成される。サージ波による作動油の体積変動はサージ吸
収装置３０のピストン受圧部４１に作用するため、ピス
トン３３は基準位置を境にシリンダ部３６の軸線方向に
移動する。こうして油室４４の容積が拡大または縮小す
ることにより作動油の基準圧を維持しつつサージ波が吸
収される。

ピストン３３の変位によってサージ波が吸収されると、
ピストン３３の移動により振動が低圧側（バイパス油路
２９側）の作動油に伝達されることになる。低圧の戻り
油路２６はほぼ大気圧でリザーバタンク８に接続されて
いるので、サージ吸収によって生じた戻り油路２６内の
振動はリザーバタンク８に伝達され、タンク８内の作動
油液面を上下させることにより発散させられる。このた
めサージ波がコントロールバルブ２３やパワーシリンダ
１５側に伝播することを防止できる。このサージ吸収装
置３０を備えた本実施例のパワーステアリング装置は、
サージ吸収装置をもたない従来品に比較して脈動圧力が
大幅に低下し、それに伴って配管系の振動や騒音の発生
も低下した。

第３図に本発明の第２実施例を示す。この実施例のサー
ジ吸収装置３０は、円筒容器状のハウジング３２の内側
に同心状に配置されたシリンダ部３６を有し、このシリ
ンダ部３６の外側に円筒状のフリーピストン３３が軸線
方向に摺動自在に嵌合させられている。このピストン３
３は一端側すなわち受圧部４１側が閉じており、かつ他
端側に受圧部４１よりも大径なばね座４３が設けられて
いる。シリンダ部３６に対するピストン３３の摺動部分
の内周面には前記実施例と同様の環状溝４５が設けられ
ていて、作動油の一部を流通させることにより油膜を形
成できるようになっている。

端壁３８とばね座４３との間に圧縮された状態で設けら
れているコイルばね３４は、ピストン３３を囲むように
してハウジング３２およびピストン３３と同心状に配置
されている。このためばね３４を内蔵していてもハウジ
ング３２の軸方向の寸法を比較的コンパクトにできる。

しかもピストン３３が中空であって質量が小さいから、
周期の短いサージ波に対しても追従性が良い。

第４図は本発明の第３実施例を示すものであり、このサ
ージ吸収装置１３０は、高圧油路２５に接続されるセン
タースタッドとしてのシリンダ部３６を内蔵した二重円
筒形の容器状ハウジング３２と、両端が開口している円
筒状のフリーピストン３３と、圧縮コイルばね３４等を
備えて構成される。

これらの各部材はいずれも高温に耐えるように金属製で
ある。ハウジング３２の内部には作動油が満たされる。

シリンダ部３６には、その管軸方向に互いに外径の異な
る２つの部分すなわち大径部５０と小径部５１が形成さ
れており、大径部５０と小径部５１との間に段状の異径
部分５２がある。また、シリンダ部３６の一端側に第１
のばね座５３が設けられている。

円筒状のピストン３３は上記異径部分５２を包囲するよ
うにしてシリンダ部３６に嵌合させられている。ピスト
ン３３はシリンダ部３６の軸線方向に摺動自在である。

シリンダ部３６に対するピストン３３の摺動部分の内周
面には、円周方向に連続する環状溝４５が複数条ずつ設
けられていて、ピストン３３の摺動部分に作動油が少し
ずつ流通できるようになっている。

ピストン３３の内側に位置する環状の油室４４は、流通
手段の一例としての孔５５を通じてシリンダ部３６の内
部すなわち高圧油路２５と連通している。ピストン３３
の外周部に第２のばね座５６が設けられている。第１の
ばね座５３と第２のばね座５６との間に設けられた圧縮
コイルばね３４は、油室４４の容積を減らす方向（第４
図では左方向）にピストン３３を付勢している。

上記構成の第４図のサージ吸収装置３０においては、高
圧油路２５を流れる作動油の圧力が孔５５を介して油室
４４に作用するため、ピストン３３は作動油の圧力とば
ね３４の反力とが釣合う基準位置で停止する。受圧部４
１の面積は、大径部５０の外径断面積と小径部５１の外
径断面積との差で表わされる。高圧油路２５等にサージ
波が生じると、作動油の体積変動は孔５５を通じて油室
４４に作用するため、ピストン３３が基準位置を境にシ
リンダ部３６の軸線方向に移動する。こうして油室４４
の容積が拡大または縮小することにより作動油の基準圧
を維持しつつサージ波が吸収される。

油室４４には高圧の作動油圧力が常時作用しているため
、ピストン３３とシリンダ部３６との摺動部分の隙間４
６を通じて作動油の一部がハウジング３２内に僅かずつ
漏れる。漏れた油はピストン３３の摺動部分に油膜を形
成するためピストン３３の摺動抵抗が大幅に低下する。

このリーク油はバイパス油路２９と戻り油路２６を経て
リザーバタンク８に回収される。

この第３実施例のサージ吸収装置３０は、高圧油路２５
内を流れる作動油を主管路としてのシリンダ部３６を通
じて流すことができ、しかもピストン３３が作動油の流
れ方向に移動する軸流形であるから、高圧油路２５と直
交する方向にサージ吸収装置用の分岐管を接続する必要
がなく、取付はスペースも僅かで済む。しかもコイルば
ね３４の内側にピストン３３とシリンダ部３６と環状の
油室４４が同心状に配置されているので装置全体をきわ
めてコンパクトに構成できる。

なお本発明のサージ吸収装置は、油圧ポンプの出口部や
、リリーフ弁５等の安全弁あるいはコントロールバルブ
２３と直結して使用することも可能である。油圧源はベ
ーンポンプ以外であってもかまわない。また、パワース
テアリング装置以外の油圧機器に使用できることは勿論
である。

［発明の効果］ 本発明のサージ吸収装置は、ピストン摺動部分に作動油
の一部を流すことにより、安定した厚い潤滑油膜が形成
され、ピストンの摺動部分が潤滑されるので摩擦抵抗が
きわめて少ない。このため微小なサージ波も充分吸収で
きる。また、ピストン摺動部分にゴム製等のシール材を
使用しないため長期間にわたる動的使用にも充分耐える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のｊ１１実施例を示すサージ吸収装置を
備えたパワーステアリング装置の油圧系統図、第２図は
本発明の第１実施例を示すサージ吸収装置の断面図、第
３図は本発明の第２実施例を示すサージ吸収装置の断面
図、第４図は本発明の第３実施例を示すサージ吸収装置
の断面図である。 １・・・パワーステアリング装置、３・・・ベーンポン
プ（油圧源）、８・・・リザーバタンク、１５・・・パ
ワーシリンダ（被作動部）、２５・・・高圧油路、２６
・・・戻り油路、２９・・・バイパス油路、３０・・・
サージ吸収装置、３２・・・ハウジング、３３・・・フ
リーピストン、３４・・・ばね、３６・・・シリンダ部
、４６・・・隙間。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 ｒ−”コ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）油圧源の吐出側と油圧によって動かされる被作動
   部とを結ぶ高圧油路と、上記被作動部とリザーバタンク
   とを結ぶ戻り油路と、上記高圧油路に連なるシリンダ部
   を有するハウジングと、上記シリンダ部に摺動自在に嵌
   合させられて高圧油路の油圧を受けるフリーピストンと
   、上記ハウジング内に設けられて上記フリーピストンに
   加わる上記高圧油路の圧力に対抗するばねとを具備し、
   かつ上記シリンダ部とフリーピストンとの摺動部分に僅
   かな隙間を設けることによりこの隙間に生じる油膜をシ
   ールおよび潤滑油膜とし、上記摺動部分を通って高圧油
   路から流出する油膜の一部がハウジングを通って戻り油
   路側に流れるようにしてあることを特徴とする油圧サー
   ジ吸収装置。
2. （２）上記ハウジングの内部を上記戻り油路またはリザ
   ーバタンクに連通させるバイパス油路を備えている請求
   項１記載の油圧サージ吸収装置。