JPH0320640B2 - - Google Patents

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
アキユ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ｏ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つて作動油中に
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
キユ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つて油の変動体積分
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ユムレータのように
シリンダとピストンとの摺動部分にｏ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つて大きな摩擦抵
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つて作
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
ないといつた問題もあつた。

従つて本発明の目的は、ピストン摺動部分から
作動油が僅かに漏れる構造とし、摺動部分に生じ
る摩擦抵抗がきわめて小さいタンク一体形のサー
ジ吸収装置を提供すことにある。

［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つて動かされる
被作動部とを結ぶ高圧油路と上記被作動部に戻り
油路を介して結ばれたリザーバタンクと、上記高
圧油路に連なるシリンダ部と、このシリンダ部に
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、この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備え、
かつ上記シリンダ部とフリーピストンとの摺動部
分を僅かな隙間とし、この摺動部分の隙間が上記
リザーバタンクに開放されていることを特徴とす
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
体積変動によつ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によつ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。

周知のマニユアル式ステアリング装置と同様
に、ステアリングシヤフト１１の一端側に例えば
ラツク・ピニオン式の操舵力伝達機構１２が設け
られている。ステアリングシヤフト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。油圧によつ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
するラツク軸１６を有している。ラツク軸１６は
ステアリングシヤフト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
アリングケージを駆動する。

パワーシリンダ１５の内部はラツクピストン１
７によつて第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１８，１
９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、ステアリングシヤ
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、ラツク軸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つてラツク軸１６
に図示右方向の軸力が生じる。逆に、ラツク軸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１３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１９に送り込まれることによつてラツク軸１６
に図示左方向の軸力が生じる。

リザーバタンク８と高圧油路２５との間にサー
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
に連なる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の図示下端
側には高圧油路２５に連通するシリンダ部３６が
設けられている。ハウジング３２の図示上端側す
なわちリザーバタンク８側の開口端はリザーバタ
ンク８に固定されているとともに、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
れた開口３９はリザーバタンク８の内部に開放さ
せられている。

フリーピストン３３の受圧部４１は高圧油路２
５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に軸線方向に移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３２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を通じて高圧油路２５を流れる作動油の一部
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つてピストン
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が偏つてシリンダ部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有する滑
りブツシユを挿入することによつて、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と壁端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を高圧油路
２５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
は等ピツチコイルばねでもよいが、好ましくは不
等ピツ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
よつて吐出された作動油は、流量制御弁４から高
圧油路２５を通つ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定レベル
以上の基準油圧（例えば50〜120Kgｆ／cm²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、高圧油路２５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３
３は、高圧油路２５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を通じて高圧油路
２５から低圧側のハウジング３２へと僅かずつ油
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。そしてこのリーク油はリザーバ
タンク８に回収される。

運転者によつ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ヤフト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、ラツク軸１６の
軸力が右または左に補助軽減される。ラツクピス
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の変位によつてシール材が吸収さ
れると、ピストン３３の移動分だけ低圧側（ハウ
ジング３２側）の作動油が圧縮されることにな
る。ハウジング３２の開口３９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
収によつて生じた振動はリザーバタンク８内の作
動油液面を上下させることによりエネルギーが発
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、それに伴つ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、高圧油路２５に接続
された主管路を兼ねるシリンダ部３６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、これらは
リザーバタンク８内に設けられている。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。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の一端部に第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つている。

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５
６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３
４は、油室４４の容積を減らす方向（第３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３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５
５を介して油室４４に作用するため、ピストン３
３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。ピストン３３の受圧部４１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５
５を通じて油室４４に作用するため、ピストン３
３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４６から作動油の一部が僅かずつ漏
れる。そしてピストン３３の摺動部分に油膜が形
成されるためピストン３３の摺動抵抗が大幅に低
下する。このリーク油はリザーバタンク８に回収
される。

上述した第３図のサージ吸収装置３０は、主管
路としてのシリンダ部３６に高圧油路２５内を流
れる作動油を流すことができる。つまりシリンダ
部３６が高圧油路の一部を構成するとともに、作
動油の流れ方向にピストン３３が移動する軸流形
であるからコンパクトに構成でき、リザーバタン
ク８内に収容したこととあいまつて取付けスペー
スも節約できる。

第４図は本発明の第３実施例を示すものであ
り、この実施例のサージ吸収装置３０は、シリン
ダ部３６とフリーピストン３６とばね３４がリザ
ーバタンク８に収容されているとともに、高圧油
路２５がリザーバタンク８を貫通している。ま
た、シリンダ部３６とピストン３３の摺動部分に
は前記実施例と同様の環状溝４５が設けられてお
り、ピストン摺動部分に油が流れることによつて
油膜が形成される。ピストン３３が摺動する部分
の隙間４６はリザーバタンク８内に開放されてい
る。ばね３４はリザーバタンク８の一部８ａとば
ね座５６との間に圧縮された状態で設けられてい
る。

なお油圧源はベーンポンプ以外であつてもかま
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。

そしてピストンの低圧側がリザーバタンク内に
開放されており、ピストンの摺動部分を通ること
によつて摺動部分を潤滑した油が直接リザーバタ
ンク内に環流できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１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、３０…サージ吸収装置、３３…フリ
ーピストン、３４…ばね、３６…シリンダ部、４
６…隙間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 油圧源の吐出側と油圧によつて動かされる被
   作動部とを結ぶ高圧油路と、上記被作動部に戻り
   油路を介して結ばれたリザーバタンクと、上記高
   圧油路に連なるシリンダ部と、このシリンダ部に
   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、この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備え、
   かつ上記シリンダ部とフリーピストンとの摺動部
   分を僅かな隙間とし、この摺動部分の隙間が上記
   リザーバタンクに開放されていることを特徴とす
   る油圧サージ吸収装置。 ２ 上記フリーピストンとばねは上記シリンダ部
   を有するハウジング内に収容されており、しかも
   このハウジングの一方の開口端部がリザーバタン
   クに固定されている請求項１記載の油圧サージ吸
   収装置。 ３ 上記シリンダ部とフリーピストンとばねが上
   記リザーバタンク内に収容されているとともに、
   上記高圧油路がリザーバタンクを貫通している請
   求項１記載の油圧サージ吸収装置。