JPH05301571A - サーボバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】中立位置においてスリーブ弁部材４０にロータ
弁部材３０のランド部３１とアンダラップする制御ラン
ド４１１を設けた圧力制御用ランド部分Ｚ１と、オーバ
ラップする調整ランド４１２を設けた圧力特性調整用ラ
ンド部分Ｚ２を交互に配置し、圧力制御用ランド部分Ｚ
１に第１面取り３６を、圧力特性調整用ランド部分Ｚ２
に第２面取り３７と第３面取り３８を形成して、これら
の３種の面取りの作用で２段折れの圧力特性を得るよう
にしたサーボバルブにおいて、第２面取り３７におい
て、両弁部材がいかなる相対角度をとっても、供給室Ｒ
６と排出室Ｒ３との連通が遮断されることがなくなり、
絞り通路の数を確保でき、絞り通路を通過する流量の増
大による異音の増大を防止する。 【構成】第２面取り３７の開始端を、両弁部材３０，４
０の最大相対回動角度の時に閉止するように形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の動力舵取装置
等に使用するサーボバルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の動力舵取装置に使用するロータ
リ形サーボバルブは、その圧力特性として、図８に示す
ように、ハンドルを回動する場合、ハンドルトルクＴM
が小さいうちは油圧アシストが働かない領域があり、ハ
ンドルトルクがある値ｐ以上になるとゆるやかにアシス
トが増大し、さらにハンドルトルクが増大して、ｑ以上
になると急激にアシストが増大するようにした２段折れ
特性が要求される。

【０００３】このような圧力特性を得るために、例えば
特開昭６３−２１５４６２号公報に示される技術があ
り、これは、図９及び図１０に示すように、ロータ弁部
材３０及びスリーブ弁部材４０の嵌合部に、中立位置に
おいてロータ弁部材３０のランド部３１とアンダラップ
するスリーブ弁部材４０の制御ランド４１１を有する圧
力制御用ランド部分Ｚ１と、中立位置において前記ラン
ド部３１とオーバラップするスリーブ弁部材４０の調整
ランド４１２を有する圧力特性調整用ランド部分Ｚ２を
配置した構成からなっている。

【０００４】そして、圧力制御用ランド部分Ｚ１のラン
ド部３１には、図１０（Ａ）に示すように、両弁部材の
相対回転に伴って供給孔４３が連通する供給室と排出孔
３３が連通する排出室との連通面積を漸次縮小するよう
に絞り制御する第１面取り３６が形成され、圧力特性調
整用ランド部分Ｚ２のランド部３１には、一方の端面
に、図１０（Ｂ）に示すように、両弁部材の相対回転に
伴って供給室と排出室との連通面積を漸次増大するよう
に絞り制御する第２面取り３７を、他方の端面には図１
０（Ｃ）に示すように供給室と排出室との連通面積を漸
次縮小するように絞り制御する第３面取り３８を形成し
た構成からなっている。これらの面取りの作用で供給孔
４３から導入される作動流体の圧力を、パワーシリンダ
の左右室に通じる分配孔４４，４５に、ハンドルトルク
ＴM （回転角）に応じて２段折れのアシスト特性となる
ように制御される。

【０００５】この構成により、単純な形状からなる３種
類の面取りから容易に２段折れの圧力特性を得られ、か
つ各面取りの傾斜角度を選択することによりその圧力特
性の自由度が増すので、車種や車格に応じた操舵特性に
設定できる利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
構成において、従来の３種類の面取りを設けていない構
成に比べて異音が大きく発生するという問題がある。こ
れは、圧力特性調整用ランド部分Ｚ２の第２面取り３７
部では、中立位置であるいは両弁部材が相対回転した状
態では、片側の第２面取り３７側で、供給室と排出室と
の連通が遮断されるため、その分絞り通路の数が減少し
て、絞り通路あたりの通過流量が増大することとなり、
絞り通路を流れる油の流速が大きくなってその影響で異
音が大きく発生すると考えられる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した問題
を解決するためになされたもので、互いに相対回転可能
に嵌合するスリーブ弁部材およびロータ弁部材よりな
り、これら両弁部材の嵌合部には、一方の弁部材に中立
位置において他方の弁部材のランド部とアンダラップす
る制御ランドを設けた圧力制御用ランド部分と、一方の
弁部材に中立位置において他方の弁部材のランド部とオ
ーバラップする調整ランドを設けた圧力特性調整用ラン
ド部分とを相互に配置し、前記嵌合部に複数の供給室及
び排出室とこれら両室の間に位置する複数の制御室を形
成し、前記圧力制御用ランド部分に、前記両弁部材の相
対回転に伴って前記供給室と制御室との連通面積を漸次
縮小するように絞り制御する第１面取りを形成し、前記
圧力特性調整用ランド部分に、前記両弁部材の相対回転
に伴って前記供給室と排出室との連通面積を漸次増大す
るように絞り制御する第２面取りと、この第２面取りと
直列に前記供給室と排出室との連通面積を漸次縮小する
ように絞り制御する第３面取りを形成してなるサーボバ
ルブにおいて、前記第２面取りの開始端を、前記両弁部
材の最大相対回動角度の時に閉止するように形成したこ
とを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明においては、圧力特性調整用ランド部分
の第２面取りでは、両弁部材がいかなる相対角度の位置
になっても、供給室と排出室との連通が遮断されること
がなくなる。そのため、従来の３種類の面取りを設けて
いない構成と同じ絞り通路の数を確保することができ、
絞り通路あたりの通過流量が増加することが防止でき
る。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。まず、動力舵取装置の本体の全体の構造を説明す
る。図１および図２に示すように、互いに固定されたギ
ヤハウジング１０と弁ハウジング１１内に、出力軸１２
が軸受１８、１８ａを介して回動自在に支持され、その
出力軸１２のピニオン１２ａは、これと交差する方向に
摺動可能に支持されたラック軸１５のラック歯１５ａと
噛合している。ラック軸１５にはパワーシリンダ１６の
ピストン１７が固定されるとともに、図略のリンク機構
を介して操向車輪が連結される。

【００１０】また、両ハウジング１０，１１内には、ハ
ンドル軸を介して操舵ハンドルと連結した入力軸１３
が、出力軸１２と同軸的に軸受１９，１９ａを介して支
持され、これら両軸１２，１３はトーションバー１４に
より弾性的に相対回動可能に連結されている。これら両
軸１２，１３の間には、本発明によるロータリ形サーボ
バルブ２０が設けられている。このロータリ形サーボバ
ルブ２０は、入力軸１３に形成されたロータ弁部材３０
と、その外周面と弁ハウジング１１の内周面１１ａに回
動自在に嵌合されて出力軸１２に結合ピン２５により連
結されたスリーブ弁部材４０よりなり、供給ポート５
１，排出ポート５２及び一対の給排ポート５３，５４を
有するロータリ形の４ポート絞り切換弁を形成してい
る。

【００１１】すなわち、図２に示す如く、スリーブ弁部
材４０の内周には８個の凹溝４２が形成され、これら各
凹溝４２の間にはランド部４１が形成されている。また
ロータ弁部材３０の外周にはスリーブ弁部材４０の凹溝
４２に対応する８個のランド部３１が形成され、これら
各ランド部３１の間には凹溝３２が形成されている。ま
たスリーブ弁部材４０のランド部４１には一つおきに供
給孔４３が開口され、各供給孔４３は供給ポンプ５０か
らの圧力流体が供給される供給ポート５１に連通してい
る。

【００１２】そして供給孔４３が開口されたランド部４
１のうち直径方向に対向する一対のもの（以下これを調
整ランド部４１２という）は幅広に形成され、図示の中
立状態においては、ロータ弁部材３０の２つのランド部
３１，３１に跨がってオーバラップしている。また供給
孔４３が開口された残り一対のもの（以下これを制御ラ
ンド部４１１という）及び他のランド部４１は、図示の
中立状態においては、ロータ弁部材３０の２つのランド
部３１，３１の間に位置して、いずれもオーバラップし
ないようになっている。

【００１３】そして、図３に示す如く、ロータ弁部材３
０の凹溝３２のうち供給孔４３と連通される４個は供給
室Ｒ０およびＲ６を形成し、それ以外の４個は排出室Ｒ
３およびＲ４を形成している。排出室Ｒ３およびＲ４に
はそれぞれ排出孔３３が開口して、図１、図２に示すよ
うに、これら排出孔３３は、入力軸１３とトーションバ
ー１４の間の通路５５、入力軸１３に設けられた貫通孔
５６を経てリザーバ５７に通じる排出ポート５２に連通
される。

【００１４】また、スリーブ弁部材４０の凹溝４２のう
ち制御ランド部４１１の両側に位置する２対のものは第
１制御室Ｒ１およびＲ２を形成し、第１制御室Ｒ１およ
びＲ２にはそれぞれ分配孔４４、４５が開口して、パワ
ーシリンダ１６の両室１６ａ，１６ｂにそれぞれ連通す
る給排ポート５３，５４に連通されている。またスリー
ブ弁部材４０の凹溝４２のうち調整ランド部４１２の両
側に位置する２対のものは第２制御室Ｒ５ａおよびＲ５
ｂを形成している。

【００１５】次に両弁部材３０，４０の各ランド部３
１，４１，４１１，４１２の位置関係およびランド部３
１に形成される面取りについて、図３および図４により
説明する。以下の説明においては、両弁部材３０，４０
が相対回動の中立位置にある状態における位置関係を示
している。図４（Ａ）に示すように、制御ランド部４１
１は、その両横に位置するロータ弁部材３０のランド部
３１と同一の角度θ２だけ離れている。このランド部３
１はそれぞれの外方に位置するスリーブ弁部材４０のラ
ンド部４１とも同一の角度θ２だけ離れていて、両端エ
ッジにはゆるやかに傾斜した第１面取り３６が、相対回
動角の最大値をθ１とすると、θ３（＝θ１−θ２）の
関係となるような角度範囲θ３にわたって形成されてい
る。

【００１６】また調整ランド部４１２は、図４（Ｂ）に
示すように、その両横に位置するロータ弁部材３０のラ
ンド部３１と同一の角度θ４（＞θ２）だけオーバラッ
プしていて、ランド部３１のオーバラップ側エッジには
ゆるやかに傾斜した第２面取り３７が、角度範囲θ５
（＝θ４＋θ１）にわたって形成されている。さらに、
第２面取り３７が形成されたランド部３１の他端側に
は、図４（Ｃ）に示す如く、ランド部４１と前記角度θ
４だけ離れていて、そのエッジにはゆるやかに傾斜した
第３面取り３８が、角度範囲θ６（＝θ１−θ４）にわ
たって形成されている。

【００１７】次に、ロータ弁部材３０に対してスリーブ
弁部材４０を図３に示す中立位置Ｘ０から左向きに回動
した場合の、各室間に形成される絞り部の連通面積の変
化状態を図５により説明する。供給室Ｒ０と第１制御室
Ｒ１の間の連通面積及び排出室Ｒ４と第１制御室Ｒ２の
間の連通面積は、同様に変化して、図５のａに示す如
く、スリーブ弁部材４０が中立位置Ｘ０から制御ランド
部４１１がオーバラップを開始する位置Ｘ１まで回動す
るまでは急激に減少し、それ以降は第１面取り３６の作
用によりゆるやかに減少し、停止位置Ｘ３に達すると連
通面積は０となる。一方、供給室Ｒ０と第１制御室Ｒ２
の間の連通面積及び排出室Ｒ３と第１制御室Ｒ１の間の
連通面積は、スリーブ弁部材４０が中立位置Ｘ０から停
止位置Ｘ３まで回動するにつれ急激に増大する。

【００１８】また供給室Ｒ６と右側の第２制御室Ｒ５ａ
の間の連通面積は、図５のｆに示す如く、スリーブ弁部
材４０が中立位置Ｘ０から調整ランド部４１２がオーバ
ラップを終了する位置Ｘ２に回動するまでは第２面取り
３７の作用によりゆるやかに増大し、それ以降は急激に
増大する。供給室Ｒ６と左側の第２制御室Ｒ５ｂの間の
連通面積は、図５のｉに示す如く、スリーブ弁部材４０
が中立位置Ｘ０から停止位置Ｘ３まで回動するにつれ、
第２面取り３７の作用によりゆるやかに減少し、停止位
置Ｘ３に達すると連通面積は０となる。

【００１９】一方、右側の第２制御室Ｒ５ａと排出室Ｒ
３の間の連通面積は、図５のｇに示す如く、スリーブ弁
部材４０が中立位置Ｘ０から前記位置Ｘ２まで回動する
までは急激に減少し、それ以降は第３面取り３８の作用
によりゆるやかに減少する。左側の第２制御室Ｒ５ｂと
排出室Ｒ３の間の連通面積は、スリーブ弁部材４０が中
立位置Ｘ０から回動するにつれ急激に増大する。

【００２０】したがって、供給室Ｒ６と排出室Ｒ３の間
に形成される絞り部の連通面積は、右側の第２制御室Ｒ
５ａを経由した場合は、図５のｂに示す如く、スリーブ
弁部材４０が中立位置Ｘ０から調整ランド部４１２がオ
ーバラップを終了する位置Ｘ２まで回動するまではゆる
やかに増大し、それ以降は停止位置Ｘ３までゆるやかに
減少して、停止位置Ｘ３で０になる。また左側の第２制
御室Ｒ５ｂを経由した場合は、前述の図５のｉに示す如
く変化する。

【００２１】そして、供給室Ｒ０と排出室Ｒ３の間の特
性曲線ａで示される絞り部と、供給室Ｒ６と排出室Ｒ３
の間の特性曲線ｂで示される絞り部と、供給室Ｒ６と排
出室Ｒ３の間の特性曲線ｉで示される絞り部は、互いに
並列であるので、供給ポート５１と排出ポート５２の間
に形成される絞り部の開口面積の変化特性は、図５のｃ
に示す如く、中立位置Ｘ０から制御ランド部４１１がオ
ーバラップを開始する位置Ｘ１まで回動するまでは急激
に減少し、その後調整ランド部４１２がオーバラップを
終了する位置Ｘ２までゆるやかに減少し、前記位置Ｘ２
から停止位置Ｘ３までは急激に減少する特性となる。

【００２２】供給ポンプ５０から供給ポート５１に供給
される作動流体の流量は一定であるので、排出ポート５
２との間に形成したこれら絞り部の上流側の圧力は、ロ
ータ弁部材３０に対してスリーブ弁部材４０を左向きに
回動した場合、絞り部の開口面積の特性曲線ｃに応じ
て、図６の特性曲線ｅに示されるような２段折れ特性と
なる。また、ロータ弁部材３０に対してスリーブ弁部材
４０を右向きに回動した場合も、同様に絞り部の上流側
の圧力は、図６の特性曲線ｅに示されるような２段折れ
で上昇する。

【００２３】このように、本発明において、スリーブ弁
部材４０を中立位置から左向きに回動させると、供給室
Ｒ６と右側の第２制御室Ｒ５ａの間の連通面積は、ラン
ド部３１に設けた第２面取り３７の作用によりゆるやか
に増大するとともに、供給室Ｒ６と左側の第２制御室Ｒ
５ｂの間も、第２面取り３７の作用により中立位置Ｘ０
から停止位置Ｘ３に至る全範囲において、連通面積がゆ
るやかに減少して絞り制御するようにしている。そのた
め、従来のように一方の第２面取り３７で供給室Ｒ６と
排出室Ｒ３との連通が遮断されることがなくなり、絞り
通路の数は減少しないので、絞り通路あたりの通過流量
の増大が防止され、絞り通路を流れる油の流速の増加の
影響で生じる異音の増大が防止できる。

【００２４】なお、上記実施例においては、各面取りを
傾斜面としたが、各面取り形状に変化をもたせるように
して、圧力特性の自由度を増加することができる。さら
に、上記実施例では、制御ランド部４１１及び調整ラン
ド部４１２に供給孔４３を形成し、この制御ランド部４
１１および調整ランド部４１２と対向しないロータ弁部
材３０の凹溝に排出孔３３を形成した構成であるが、こ
のような供給孔４３、排出孔４３の配置に限定されるも
のではなく、図７に示すように、供給孔４３を制御ラン
ド部４１１と調整ランド部４１２の間に位置するランド
部４１に形成し、排出孔３３を制御ランド部４１１およ
び調整ランド部４１２と対向する凹溝に形成した構成に
してもよい。そして、このような構成にすると、ロータ
弁部材３０に対してスリーブ弁部材４０を図７に示す中
立位置からどちらかに回動して、供給孔４３から供給室
Ｒ０、第３面取り３８、第２制御室Ｒ５ａ、第２面取り
３７、排出室Ｒ３、排出孔３３に至る第１流路では、第
３面取り３８の背圧となる第２制御室Ｒ５ａの圧力が第
２面取り３７を通過する分だけ高くなることにより第３
面取り３８で生じる異音が低減され、また供給孔４３か
ら供給室Ｒ６、第３面取り３８、第２制御室Ｒ５ｂ、第
２面取り３７、排出室Ｒ３、排出孔３３に至る第２流路
では、第２制御室Ｒ５ｂから排出室Ｒ３に流れる際に第
２面取り３７の緩やかな絞り面積変化によって圧力が緩
やかに低下することにより第２面取り３７で生じる異音
が低減されて、さらに異音を低減することが可能とな
る。

【００２５】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、互いに相対
回転可能に嵌合するスリーブ弁部材およびロータ弁部材
よりなり、これら両弁部材の嵌合部には、一方の弁部材
に中立位置において他方の弁部材のランド部とアンダラ
ップする制御ランドを設けた圧力制御用ランド部分と、
一方の弁部材に中立位置において他方の弁部材のランド
部とオーバラップする調整ランドを設けた圧力特性調整
用ランド部分とを相互に配置し、前記嵌合部に複数の供
給室及び排出室とこれら両室の間に位置する複数の制御
室を形成し、前記圧力制御用ランド部分に、前記両弁部
材の相対回転に伴って前記供給室と制御室との連通面積
を漸次縮小するように絞り制御する第１面取りを形成
し、前記圧力特性調整用ランド部分に、前記両弁部材の
相対回転に伴って前記供給室と排出室との連通面積を漸
次増大するように絞り制御する第２面取りと、この第２
面取りと直列に前記供給室と排出室との連通面積を漸次
縮小するように絞り制御する第３面取りを形成してなる
サーボバルブにおいて、前記第２面取りの開始端を、前
記両弁部材の最大相対回動角度の時に閉止するように形
成した構成からなり、前記第２面取りにて、両弁部材の
いかなる相対回動角度の範囲でも、供給室と排出室との
連通が遮断されることがなくなり、従来の３種類の面取
りを設けていない構成と同じ絞り通路の数を確保するこ
とができ、絞り通路あたりの通過流量の増大が防止でき
るので、その通過流量の増大による異音の増大を防ぐこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すロータリ形サーボバルブ
を備えた動力舵取装置の縦断面図である。

【図２】本発明の実施例を示すロータリ形サーボバルブ
を備えた動力舵取装置の横断面図である。

【図３】本発明の実施例を示すロータリ形サーボバルブ
の要部の断面展開図である。

【図４】本発明の実施例を示す図３の面取り部を拡大し
た詳細断面図である。

【図５】本発明の実施例を示すロータリ形サーボバルブ
におけるバルブ回動角に対する開口面積の変化を示した
図である。

【図６】本発明の実施例を示すロータリ形サーボバルブ
におけるバルブ回動角に対する圧力の特性図である。

【図７】本発明の他の実施例を示す要部の断面展開図で
ある。

【図８】サーボバルブにおけるハンドルトルクに対する
操舵圧力の特性図である。

【図９】従来技術を示すロータリ形サーボバルブの要部
の断面展開図である。

【図１０】従来技術を示す図９の面取り部を拡大した詳
細断面図である。

【符号の説明】

２０ ロータリ形サーボバルブ ３０ ロータ弁部材 ３１ ランド部 ３３ 排出孔 ３６ 第１面取り ３７ 第２面取り ３８ 第３面取り ４０ スリーブ弁部材 ４１ ランド部 ４１１ 制御ランド部 ４１２ 調整ランド部 Ｒ０，Ｒ６ 供給室 Ｒ１，Ｒ２ 第１制御室 Ｒ３，Ｒ４ 排出室 Ｒ５ａ，Ｒ５ｂ 第２制御室 Ｚ１ 圧力制御用ランド部分 Ｚ２ 圧力特性調整用ランド部分

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに相対回転可能に嵌合するスリーブ
   弁部材およびロータ弁部材よりなり、これら両弁部材の
   嵌合部には、一方の弁部材に中立位置において他方の弁
   部材のランド部とアンダラップする制御ランドを設けた
   圧力制御用ランド部分と、一方の弁部材に中立位置にお
   いて他方の弁部材のランド部とオーバラップする調整ラ
   ンドを設けた圧力特性調整用ランド部分とを相互に配置
   し、前記嵌合部に複数の供給室及び排出室とこれら両室
   の間に位置する複数の制御室を形成し、前記圧力制御用
   ランド部分に、前記両弁部材の相対回転に伴って前記供
   給室と制御室との連通面積を漸次縮小するように絞り制
   御する第１面取りを形成し、前記圧力特性調整用ランド
   部分に、前記両弁部材の相対回転に伴って前記供給室と
   排出室との連通面積を漸次増大するように絞り制御する
   第２面取りと、この第２面取りと直列に前記供給室と排
   出室との連通面積を漸次縮小するように絞り制御する第
   ３面取りを形成してなるサーボバルブにおいて、前記第
   ２面取りの開始端を、前記両弁部材の最大相対回動角度
   の時に閉止するように形成したことを特徴とするサーボ
   バルブ。