JPH0446791B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プレート方式の弁機構を備えた動力
操向装置に関する。

従来から、ロータリ方式やスプール方式の弁機
構を備えた動力操向装置が広く使用されている
が、これらは弁機構自体が複雑でかつ比較的長大
となるばかりでなく、弁機構が高精度の寸法を要
するため高価となる欠点がある。

そこで、本件出願人は、弁機構の構成の簡素
化、小型化を図つた、従来のロータリ方式やスプ
ール方式の弁機構とは全く異なる、新規なプレー
ト方式の弁機構を備えた動力操向装置を提案して
いる。

ところで、このようなプレート方式の弁機構を
備えた動力操向装置は、スタブシヤフトと一体的
に回動操作されるバルブプレートの摺接面と、こ
の摺接面が相対摺接されるピニオンシヤフトの端
面との間に、特殊な形状をした、作動油の油路切
換機構部を形成する一方、シリンダ内をピストン
によつて隔成された二つの作動室と供給孔及び排
出孔との間に作動油が給排される複数の油路を、
その一端が前記油路切換機構部に開口するように
ピニオンシヤフトに形成して構成されており、前
記バルブプレートを回動操作して前記油路切換機
構部の開口面積を変えることにより、前記二つの
作動室に作動油を給排するようにしている。した
がつて、このような構成の動力操向装置において
は、油路切換機構部の形状は、作動油の流動量を
適正に制御しなければならないという特性上、高
い寸法精度をもつて加工される必要がある。

従来、このような必要性から、放電加工方法や
精密鍛造方法等によつて、前記油路切換機構部を
高精度に成形するようにしている。

ところが、放電加工方法では、加工費が高価と
なり、また精密鍛造方法では、寸法精度の管理等
が困難となる欠点があつた。

本発明は、このような従来の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、ピニオンシヤフトの、バルブプ
レートが摺接される端面側において油路切換機構
部を構成する第１，第２の各油路を円形形状をも
つて開口することにより、安価な加工、例えばド
リル加工、エンドミル加工等によつて第１，第２
の各油路を形成できるようにした動力操向装置を
提案しようとするものである。

以下本発明の実施例を図面と共に詳述する。

第１は本発明の実施例を示す動力操向装置の要
部断面図である。即ち、本発明に係る動力操向装
置は、ピストン１によつてシリンダ２内を第１作
動室３と第２作動室４の二つに隔成してなり（第
２図参照）、前記ピストン１には、図外の操縦リ
ンクを駆動するラツク１ａが設けられている。５
は前記ラツク１ａと噛合するピニオン５ａを一端
に有し、他端を前記シリンダ２外に突出されたピ
ニオンシヤフト、６はピニオンシヤフト５をシリ
ンダ２に対して耐液封止下に囲繞収容しているハ
ウジングであり、該ハウジング６には、作動油の
供給孔７と排出孔８が設けられていて、これら供
給孔７、排出孔８を介して作動油を前記第１，第
２の各作動室３，４に選択的に給排して、前記ピ
ストン１に設けたラツク１ａの操舵動作を助勢す
るようになつている。

前記ピニオンシヤフト５は、前記シリンダ２お
よびハウジング６に軸受９，１０を介して回動可
能に支承されている。また、このピニオンシヤフ
ト５の一端側頭部５ｂには、第３図ａ及び第４図
に示す如く、軸受孔５ｃと、後述するスタブシヤ
フト１３のフランジ１３ａを挿入する半径方向の
長溝５ｄが設けられている。さらに、該頭部５ｂ
の他端側端面５b′には、少なくとも一つ（本実施
例では二つの供給通路５ｅ，５ｅと、少なくとも
１組（本実施例では二つの供給通路５ｅ，５ｅに
それぞれ対応して２組）の第１，第２の各油路５
ｆ，５ｇとが開口して形成されている。この第
１，第２の各油路５ｆ，５ｇは、前記供給通路５
ｅ，５ｅの一つを挾んだ円周方向位置にそれぞれ
配設されている。また、この各油路５ｆ，５ｇ
の、ピニオンシヤフト５の他端側端面５b′におけ
る形状は、ドリル加工やエンドミル加工等の、安
価な加工方法で加工できるように、円形形状とな
つている（第３図ａ及び第４図参照）。なお、こ
の実施例では、この第１，第２の各油路５ｆ，５
ｇは、所定の直径を有する小円孔部５f₁，５g₁
と、これらよりも大形の大円孔部５f₂，５g₂とか
ら構成されている。

これら各油路５ｆ，５ｇのうち、一方の第１油
路５ｆは、ピニオンシヤフト５とハウジング６の
内周面との間に形成した環状空〓室１１，ピニオ
ンシヤフト５を回転自在に軸支する軸受１０を介
し、さらにシリンダ２内に形成された通路２ａを
それぞれ介して第１作動室３と連通しており、他
方のト第２油路５ｇは、第２作動室４に直接連通
している。また、二つの供給通路５ｅ，５ｅは、
一端をピニオンシヤフト５の外周面に開口して、
ハウジング６の内周面に形成した環状溝部１２を
介して前記供給孔７と連通している。なお、５ｈ
…は後述するカラープレート１９を連結するため
のねじ孔、５ｉは同じくカラープレート１９の位
置決めピン穴である。

１３は一端を図外の操舵輪に連結されるスタブ
シヤフトで、該スタブシヤフト１３は、前記ピニ
オンシヤフト５の軸受孔５ｃ、及び前記ハウジン
グ６の端部に取り付けられた軸受１４により回動
自在に支承されていると共に、可捩性を有するト
ーシヨンバー１５を介して前記ピニオンシヤフト
５に連結されている。１６ａ，１６ｂは前記トー
シヨンバー１５の両端をそれぞれに固定するピ
ン、１７はスタブシヤフト１３を封止する軸封シ
ールである。また、スタブシヤフト１３には、少
なくとも一つの半径方向フランジ１３ａが設けら
れ、前記ピニオンシヤフト５の長溝５ｄ内に所望
の回転方向〓間をもつて遊嵌されている。従つ
て、例えばポンプ等の故障等により前記作動室
３，４に作動油が供給されない場合にあつても、
操舵輪の回転力を僅かな遊び角度をもつてピニオ
ンシヤフト５に伝達し、所謂通常のマニユアル操
作が可能となつている。さらに、スタブシヤフト
１３には、このスタブシヤフトと後述するバルブ
プレート１８とを一体回動可能に連結する駆動ピ
ン１３ｂが半径方向に植設されている。

前記ピニオンシヤフト５の頭部５ｂの他端側端
面５b′側には、前記スタブシヤフト１３の駆動ピ
ン１３ｂによりこのスタブシヤフト１３と一体回
動されるバルブプレート１８が摺接配置されてお
り、このバルブプレート１８には、第３図ｂ及び
第５図に示すように、前記スタブシヤフト１３を
遊嵌する中心孔１８ａ及び駆動ピン１３ｂが挿入
係合される係合溝１８ｂが形成されている。ま
た、前記ピニオンシヤフト頭部５ｂの他端側端面
５b′に摺接する摺接面１８ｃには、前記ピニオン
シヤフト５に形成した供給通路５ｅのうちの一つ
と、少なくとも１組の第１，第２の各油路５ｆ，
５ｇのそれぞれ一部とを連通する、外周に開放し
ない第１凹部１８ｄと、この第１凹部１８ｄの円
周方向両側にそれぞれ配設され、前記ピニオンシ
ヤフト５の少なくとも１組の第１，第２の各油路
５ｆ，５ｇの一部にそれぞれ連通して外周に開放
する第２，第３の各凹部１８ｅ，１８ｆとが形成
されている。なお、この実施例では、この第１，
第２の各凹部１８ｄ，１８ｅの間、及び第１，第
３の各凹部１８ｄ，１８ｆの間には、第１，第２
の各油路５ｆ，５ｇを構成する大円孔部５f₂，５
g₂よりも少なくとも小形の円形部１８ｉ，１８ｊ
が形成されている。

前記第１凹部１８ｄは、第５図に示す如く、前
記第１油路５ｆ及び第２油路５ｇの各大円孔部５
f₂，５g₂の直径幅₁と略等しい半径方向幅₂を
有し、かつ、前記各大円孔部５f₂，５g₂と略同心
位置に形成された幅広の幅広扇状凹部１８d₁と、
該幅広扇状凹部１８d₁に連続し、その半径方向幅
₂よりも小さい半径方向幅₃を有する幅狭の幅
狭扇状凹部１８d₂とからなつていて、第６図ａに
示すバルブプレート１８を回動しなり標準位置の
状態において、第１油路５ｆに対する幅狭扇状凹
部１８d₂の開口面積X₁よりも、第２油路５ｇに
対する幅広扇状凹部１８d₁の開口面積Y₁の方が
大きな開口面積をもつて、第１凹部１８ｄと第
１，第２の各油路５ｆ，５ｇとは一部分連通され
ている。このように開口面積X₁，Y₁に差異をも
たせたのは、シリンダ２内におけるピストン１に
かかる有効受圧面積が第１作動室３側と第２作動
室４側とでは、ラツク１ａの断面積分だけ第１作
動室３側よりも第２作動室４側の方が小さくなる
ので、第１油路５ｆに対するる幅狭扇状凹部１８
d₂の開口面積X₁よりも、第２油路５ｇに対する
幅広扇状凹部１８d₁の開口面積Y₁の方を大きく
することこより、前者から第１作動室３に導かれ
る作動油の圧力よりも、後者から第２作動室４に
導かれる作動油の圧力の方を高め、これらの圧力
差で前記有効受圧面積の差を相殺してラツク１ａ
の左右方向の操舵助勢力を同一にするようにする
ためである。

また同様の理由により、第２凹部１８ｅの幅広
扇状凹部１８e₁の半径方向幅₄は、前記第１油
路５ｆの大円孔部５f₂の直径幅₁と略等しく、
また逆に、第３凹部１８ｆの幅狭扇状凹部１８f₁
の半径方向₅は前記第２油路５ｇの大円孔部５
g₂の直径幅₁よりも小さく形成されている。

なお、この実施例では、第４図に示すように、
大円孔部５f₂，５g₂と小円孔部５f₁，５g₁との間
には、環状の段部５f₃，５g₃が形成されている
が、この段部５f₃，５g₃は、作動油の理想的な油
圧特性に近づけるために形成されたものである。
すなわち、第７図に示すように、通常走行時にお
ける作動油の理想的な油圧特性は、同図中ａで示
すように、トーシヨンバー１７の捩り角度に対応
して所定の傾斜角度をもつて直線的に油圧が高く
なるのが望ましい。ところが、第８図ａに示すよ
うに、作動油の油圧特性は、バルブプレート１８
に形成された円形部１８ｉ，１８ｊと第１または
第２の油路５ｆ，５ｇとの間の最狭部分Ｓの開口
面積の大小で決まり、開口面積が大のときは、油
圧は低く、逆に開口面積が小のときは、油圧は高
くなる。したがつて、第８図中ａに示すように、
第１または第２の油路５ｆ，５ｇに段部が形成さ
れていない場合には、バルブプレート１８を同図
中矢印Ａ方向に徐々にS₁からS₂，S₃…と移動して
も、その移動量に対応してその開口面積はほとん
ど変わらず、円形部１８ｉ，１８ｊの外周面１８
i₁，１８j₁が第１または第２の油路５ｆ，５ｇの
大円孔部５f₂，５g₂の内周面に接近した時点か
ら、その開口面積は急激に小さくなる。そのた
め、第７図中ｂで示すように、トーシヨンバー１
７の捩り角度が大きくなつても、油圧はほとんど
高くならず、トーシヨンバー１７の最大捩り角度
付近で油圧が急激に高くなるような非理想的油圧
特性しか得ることができない。これに対し、本実
施例のように、第８図ｂに示すように、第１ある
いは第２の油路５ｆ，５ｇに段部５f₃，５g₃が形
成されている場合には、バルブプレート１８を同
図中矢印Ａ方向に移動すると、段部５f₃，５g₃に
円形部１８ｉ，１８ｊが接近した地点から最狭部
分Ｓの開口面積は急激に狭くなり、その後開口面
積はほぼ同一のまま維持される。したがつて、第
７図中Ｃで示すように、トーシヨンバーの捩り角
度に対応して理論上は急激に高くなる油圧特性を
得ることができ、したがつて、第７図中ｄで示す
ように、理想的な油圧特性ａに近い、実際上の油
圧特性を得ることができる。

１９は環状のカラープレートで、このカラープ
レート１９には、第３図Ｃに示す如く、片側面に
放射方向に設けられた複数個の溝１９ａ，ボルト
挿通孔１９ｂ…、及び位置決めピン孔１９ｃが形
成されている。また、このカラープレート１９
は、これの内周部に前記バルブプレート１８及び
このバルブプレート１８の円滑な回動を司る軸受
２０を収容した状態で、それらの収容内部を軸方
向に閉塞するシヤツトプレート２１と共に前記ピ
ニオンシヤフト５に固定されている。２２…はこ
れらカラープレート１９及びシヤツトプレート２
１をピニオンシヤフト５に固定するボルト、２３
はカラープレート１９とピニオンシヤフト５との
位置決めピンである。

なお、前記カラープレート１９及びシヤツトプ
レート２１の外周とハウジング６の内周との間に
は、排出孔８と連通する環状室２４が形成されて
いる。また、シヤツトプレート２１とハウジング
６との間には、シム２５を介してスラスト軸受２
６が配設されている。

次に、以上のような構成を有する本発明に係る
動力操向装置の作用について説明する。

まず、図示外の操舵輪を回動しない、標準位置
の状態の場合について説明すると、この場合には
スタブシヤフト１３及びこれに駆動ピン１３ｂに
より連結されたバルブプレート１８は、回動せ
ず、したがつてピニオンシヤフト５に形成した第
１，第２の各油路５ｆ，５ｇとバルブプレート１
８の第１，第２，第３の各凹部１８ｄ，１８ｅ，
１８ｆとの相対位置関係は、第６図ａに示すよう
な位置関係となる。したがつて、図示外のポンプ
から供給される作動油は、供給孔７から、順次ハ
ウジング６の内周面に形成した環状室１２、この
環状室１２に一端が開口しているピニオンシヤフ
ト５の供給通路５ｅ，５ｅ、この各供給通路５
ｅ，５ｅの他端が開口しているバルブプレート１
８の第１凹部１８ｄを通つてこの第１凹部１８ｄ
とその両側端部において開口連通しているピニオ
ンシヤフト５に形成された第１及び第２の各油路
５ｆ，５ｇに至る。これら各第１及び第２の各油
路５ｆ，５ｇは、シリンダ２内の第１，第２の各
作動室３，４と連通しているので、第１及び第２
の各油路５ｆ，５ｇに至つた作動油は、各作動室
３，４内に流入しようとするが、前記第１及び第
２の各油路５ｆ，５ｇの一部は、同時にバルブプ
レート１８に形成した第２凹部１８ｅ及び第３凹
部１８ｆの双方に開口連通しているのでこれら第
２，第３の各凹部１８ｅ，１８ｆから、カラープ
レート１９に形成した溝１９ａを通つて、このカ
ラープレート１９の外周面とハウジング６の内周
面との間に形成した環状室２４に至る。したがつ
て、作動油はこの環状室２４と連通している排出
孔８から図示外のタンク室に排出される。このた
め、第１，第２の各作動室３，４間には、油圧差
は生じない。したがつて、シリンダ２内のピスト
ン１は、軸方向に移動しない。

一方、図示外の操舵輪を回動操作してスタブシ
ヤフト１３を時計方向または反時計方向に回動さ
せると、トーシヨンバー１５を介して前記スタブ
シヤフト１３に連結されているピニオンシヤフト
５も回動しようとするが、スタブシヤフト１３の
回動初期状態にあつては、ラツク１ａが、それに
連結されている操縦リンクを介して車輪の接地抵
抗を受けているので、ピストン１及びピニオンシ
ヤフト５は不動のままで、可捩性を有するトーシ
ヨンバー１５に捩り角度が生じて、ピニオンシヤ
フト５とスタブシヤフト１３に対して、駆動ピン
１３ｂにより一体的に連結されているバルブプレ
ート１８との間に相対回動が生ずる。すると、例
えば第６図ａに示すバルブプレート１８の標準位
置から、スタブシヤフト１３を回動することによ
りバルブプレート１８を反時計方向に回動させた
場合には、ピニオンシヤフト５の第１の油路５ｆ
を構成する大円孔部５f₂に対するバルブプレート
１８に形成した第１凹部１８ｄの開口面積X₁は
徐々に減少されてゆき、最終的には、第６図ｂに
示すようにその開口面積X₁はゼロとなる。一方、
これとは逆に、ピニオンシヤフト５の第２油路５
ｇを構成する大円孔部５g₂に対する前記第１凹部
１８ｄの開口面積Y₁は増大され、供給通路７か
らの作動油は、ピニオンシヤフト５の第２油路５
ｇを通つて、第２作動室４内にのみ供給される。
これと同時に、ピニオンシヤフト５の第１油路５
ｆを構成する大円孔部５f₂に対するバルブプレー
ト１８に形成した第２凹部１８ｅの開口面積X₂
は徐々に増加されることとなるので、第１作動室
３内の作動油は、この第１作動室３に連通してい
る前記第１油路５ｆ、第２凹部１８ｅを通つて、
環状室２４に流れ、さらに排出孔８を通つて、図
示外のタンク室に排出される。

従つて、第１作動室３の油圧は、第２作動室４
の油圧よりも小となるので、この油圧差によりピ
ストン１は、シリンダ２内を左行されて、このピ
ストン１に設けられたラツク１ａに左行方向の摺
動操舵助勢力が付与される。したがつて、このラ
ツク１ａの働きにより図示外のサイドロツドを介
して操舵リンクが所定方向に回動されて、車両の
左回りの操舵操作が行われる。

なお、スタブシヤフト１３を時計方向に回動さ
せた場合も、前述の操舵操作と同様であり、この
場合は、第１作動室３内の油圧を、第２作動室４
内の油圧よりも大となし、ピストン１を右行せし
め、ラツク１ａに右行方向の摺動助勢力を付与す
る。このようにして、図示外の操舵輪の回動操作
による車輪の操舵操作の助勢を有効に行う。

このように、本発明に係る動力操向装置は作用
するものであるが、前述した通り、この発明で
は、ピニオンシヤフト５の他端側端面５b′に形成
される少なくとも１組の第１，第２の各油路５
ｆ，５ｇの形状を円形形状としているので、例え
ばドリル加工やエンドミル加工等の、安価な加工
方法により、前記各油路５ｆ，５ｇを加工形成す
ることができる。したがつて、大量生産に適した
動力操向装置を得ることができる。

本発明は、ピニオンシヤフトに、作動油供給用
の供給通路と、シリンダの各作動室に連通する第
１，第２の油路を形成し、これら供給通路と第
１，第２の各油路をピニオンシヤフトの端面に開
口させて、バルブプレートに形成された第１，第
２及び第３の各凹部と共に作動油の給排を制御す
るようにしたことで、部品点数が削減され、部品
管理工数の削減と構造の簡素化が可能になるとい
う効果が得られるうえ、第１，第２の各油路を、
従来のように扇形形状でなく、円形形状をもつて
ピニオンシヤフトの端面に開口させたために、ド
リル加工やエンドミル加工等の安価な加工方法に
よつて第１，第２の油路を迅速かつ容易に加工成
形できるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動力操向装置の一実施例
を示す断面図、第２図は第１図の−線断面
図、第３図ａはピニオンシヤフトの他端側を示す
一部省略斜視図、第３図ｂはバルブプレートを示
す斜視図、第３図Ｃはカラープレートを示す斜視
図、第３図ｄはシヤツトプレートを示す斜視図、
第４図はピニオンシヤフトの他端側の端面を示す
正面図、第５図はバルブプレートの背面図、第６
図ａは第１図における−線拡大断面図、第６
図ｂはバルブプレートをピニオンシヤフトに対し
て反時計方向に回動した状態を示す拡大断面図、
第６図Ｃはバルブプレートをピニオンシヤフトに
対して時計方向に回動した状態を示す拡大断面
図、第７図は作動油の理想的な油圧特性、第１ま
たは第２の油路に段部を形成した場合と形成しな
い場合の油圧特性を示す特性図、第８図ａは第１
または第２の油路に段部を形成しない場合の油圧
特性を説明するための要部断面図、第８図ｂは第
１または第２の油路に段部を形成した場合の油圧
特性を説明するための要部断面図である。 １……ピストン、１ａ……ラツク、２……シリ
ンダ、３……第１作動室、４……第２作動室、５
……ピニオンシヤフト、５ａ……ピニオン、６…
…ハウジング、５ｅ……供給通路、５ｆ……第１
油路、５f₁……小円孔部、５f₂……大円孔部、５
ｇ……第２油路、５g₁……小円部、５g₂……大円
孔部、６……ハウジング、７……供給孔、８……
排出孔、１８……バルブプレート、１８ｄ……第
１凹部、１８ｅ……第２凹部、１８ｆ……第３凹
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 作動油を充填したシリンダと、このシリンダ
   内を第１作動室と第２作動室とに隔成するピスト
   ンと、このピストンに形成したラツクと噛合する
   ピニオンを一端に有し他端が前記シリンダ外に突
   出するピニオンシヤフトと、このピニオンシヤフ
   トの他端を収容すると共に、作動油の供給孔及び
   排出孔を有するハウジングと、前記ピニオンシヤ
   フトの他端側に作動的に連結されたスタブシヤフ
   トと、前記ピニオンシヤフトの他端側端面に対し
   て相対摺動しながら前記スタブシヤフトと一体的
   に回動されるバルブプレートとを備え、前記ピニ
   オンシヤフトの他端側には、供給孔とこのピニオ
   ンシヤフトの端面とを連通する供給通路と、一端
   が前記第１，第２の各作動室のそれぞれに連通
   し、他端が前記ピニオンシヤフトの他端側端面に
   おいて円形形状をもつて開口する第１，第２の各
   油路とを形成し、前記バルブプレートの、前記ピ
   ニオンシヤフトの他端側端面との摺動面には、前
   記ピニオンシヤフトの供給通路と前記第１，第２
   の各油路のそれぞれとを連通する第１凹部と、前
   記ピニオンシヤフトの第１，第２の各油路と排出
   孔とをそれぞれ連通する第２，第３凹部とを形成
   し、前記ピニオンシヤフトとバルブプレートとの
   相対回動により、ピニオンシヤフトの第１，第２
   の各油路に対するバルブプレートの第１，第２，
   第３の各凹部の開口面積を変えて前記シリンダの
   二つの作動室への作動油の給排を制御するように
   したことを特徴とする動力操向装置。