JPH06135342A - 油圧パワーステアリング装置用ロータリー式制御バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 入力軸２と出力軸３の一方と同行回転する筒
状の第１バルブ３１に、入力軸２と出力軸３の他方と同
行回転する第２バルブ３２が挿入され、その第１バルブ
３１の外周がハウジング７に覆われる。その第１バルブ
３１と第２バルブ３２との間の弁間流路２７の絞り度
が、入力軸２と出力軸３の相対回転および第１バルブ３
１と第２バルブ３２の軸方向相対移動により変化する。
そのハウジング７に筒部材２６が弾性を有するシール部
材２５を介し径方向変位可能に挿入され、その筒部材２
６に第１バルブ３１が軸方向移動可能に挿入される。そ
の第１バルブ３１を支持するベアリング８１が軸方向に
駆動される。 【効果】 油圧アクチュエータに作用する油圧を微妙に
制御して最適な操舵補助力を付与できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧パワーステアリン
グ装置において操舵補助力を制御するために用いられる
ロータリー式制御バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】図６に示
す従来の油圧パワーステアリング装置用ロータリー式制
御バルブ１００（特開昭６１‐４６７６２号、特開昭６
４‐６３４７３号参照）は、ハンドルに連動する入力軸
１０１と、この入力軸にトーションバー１０２を介し連
結されると共に操舵用車輪に連動する出力軸１０３と、
その出力軸１０３と同行回転する筒状の第１バルブ１０
４と、その入力軸１０１と同行回転すると共に第１バル
ブ１０４に挿入される第２バルブ１０５と、その第１バ
ルブ１０４の外周を覆うハウジング１０６とを備えてい
る。その第２バルブ１０５は入力軸１０１と一体成形さ
れている。そのハウジング１０６には、ポンプポート１
０８、タンクポート１０９および操舵補助力付与用の油
圧アクチュエータとの接続ポート１１０、１１１が形成
され、各ポートは第１バルブ１０４と第２バルブ１０５
との間の弁間流路１１２を介し連通する。その入力軸１
０１と出力軸１０３は、路面から操舵用車輪を介し伝達
される操舵抵抗によるトーションバー１０２の捩れによ
って相対回転する。その相対回転により弁間流路１１２
の絞り度が変化し、操舵補助力を付与する油圧アクチュ
エータに操舵方向と操舵抵抗に応じて圧油が供給され
る。

【０００３】また、低速走行時にあっては操舵の高応答
性が満足され、高速走行時にあっては操舵の安定性が満
足される。すなわち、タンクポート１０９に通じる油の
流路に絞り部材１１５が配置され、この絞り部材１１５
は車速に応じ制御されるソレノイド１１６により作動さ
れ、高速になるに従い図中左方に移動する。これによ
り、第１バルブ１０４の下面に作用する油圧は、高速に
なるに従い小さくなる。また、第１バルブ１０４は軸方
向移動可能とされ、ハウジング１０６に内蔵されたバネ
１１７の弾性力と、通孔１１８を介し作用するタンクポ
ート１０９における油圧とが、その上面に作用する。こ
れにより、第１バルブ１０４は高速走行時にあっては図
示のように最下方に位置し、車速の減少に伴い図示の状
態よりも上方に移動し、この第１バルブ１０４と第２バ
ルブ１０５との軸方向相対移動により両バルブ間の弁間
流路１１２の絞り度が変化する。すなわち、高速走行時
にあっては操舵入力トルクを大きくしない限り操舵補助
力の増加割合は小さくされて操舵の安定性が満足され、
低速走行時や停車時にあっては操舵入力トルクが小さく
ても操舵補助力の増加割合は大きくされて操舵の高応答
性が満足される。

【０００４】しかし、入出力軸１０１、１０３の軸心と
回転中心とは加工誤差や組立誤差により多少は互いに偏
心している。そのため、ハウジング１０６に第１バルブ
１０４を直接挿入すると、入出力軸１０１、１０３の振
れ回りにより第１バルブ１０４の外周面がハウジング１
０６の内周面に押し付けられ、第１バルブ１０４の動き
が阻害され、第１バルブ１０４やハウジング１０６が早
期に磨耗してしまう。そこで、第１バルブ１０４をハウ
ジング１０６に弾性を有するシール部材１１９を介し径
方向変位可能に挿入することで、入出力軸１０１、１０
３の振れを吸収している。ところが、そのようなシール
部材１１９が第１バルブ１０４とハウジング１０６との
間に介在すると、第１バルブ１０４の軸方向移動の抵抗
になり、速度に応じた最適な操舵特性を得ることができ
ない。また、操舵補助力を発生させる油圧の作用によっ
てシール部材１１９がハウジング１０６と第１バルブ１
０４とに押し付けられると、第１バルブ１０４の軸方向
移動の抵抗がさらに大きくなるという問題がある。

【０００５】また、上記従来例では、タンクにリターン
する油の圧力を車速に応じ変化させることで第１バルブ
１０４を軸方向移動させ、この第１バルブ１０４の軸方
向移動により油圧アクチュエータに作用する油圧を制御
している。そのため、第１バルブ１０４の軸方向位置が
タンクにリターンする油の圧力変動により変動し、油圧
アクチュエータに作用する油圧を微妙に制御することが
できず、最適な操舵特性を得ることが困難であった。

【０００６】そこで、その第１バルブ１０４にラックを
設け、そのラックに噛み合う歯列が設けられたスピンド
ルを有する回転アクチュエータをハウジング１０６上に
配置し、第１バルブ１０４を軸方向駆動することが開示
されている（特開昭６１‐４６７６２号公報参照）。ま
た、その第２バルブを油圧ではなくソレノイドの電磁力
により軸方向駆動させることが開示されている（特開昭
６０‐１９９７６６号公報参照）。

【０００７】しかし、第１バルブ１０４にラックを設
け、そのラックにスピンドルの歯列を噛み合わせた場
合、その噛み合いによる摩擦によって第１バルブ１０４
の第２バルブ１０５に対する円滑な相対回転が阻止され
てしまい、操舵補助力を操舵抵抗に応じ適正に制御する
ことができなくなってしまう。また、ソレノイドの電磁
力により第２バルブを軸方向駆動させる場合も、その電
磁力により第１バルブの第２バルブに対する円滑な相対
回転が阻止されてしまい、操舵補助力を操舵抵抗に応じ
適正に制御することができなくなってしまう。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題を解決する
ことのできる油圧パワーステアリング装置用ロータリー
式制御バルブを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、入力軸と、この入力軸にトーションバーを介し連
結される出力軸と、その入力軸と出力軸の一方と同行回
転する筒状の第１バルブと、その入力軸と出力軸の他方
と同行回転すると共に第１バルブに挿入される第２バル
ブと、その第１バルブの外周を覆うハウジングとを備
え、その第１バルブと第２バルブとの間の弁間流路の絞
り度が、その入力軸と出力軸の相対回転および第１バル
ブと第２バルブの軸方向相対移動により変更可能な油圧
パワーステアリング装置用ロータリー式制御バルブにお
いて、前記ハウジングに筒部材が弾性を有するシール部
材を介し径方向変位可能に挿入され、その筒部材に前記
第１バルブが軸方向移動可能に挿入され、その第１バル
ブと第２バルブとのどちらか一方を支持するベアリング
が設けられ、そのベアリングを軸方向に駆動する駆動手
段が設けられている点にある。

【００１０】

【作用】本発明の構成によれば、入出力軸の振れ回り
は、ハウジングに弾性を有するシール部材を介し挿入さ
れた筒部材の径方向変位により吸収される。その筒部材
に第１バルブが軸方向移動可能に挿入されるので、第１
バルブの軸方向移動がシール部材に阻害されることはな
い。

【００１１】また、その第１バルブと第２バルブとの一
方はベアリングにより支持され、そのベアリングを駆動
装置により軸方向駆動することで第１バルブと第２バル
ブの軸方向相対位置を制御できるので、第１バルブと第
２バルブとを円滑に相対回転させ、油圧アクチュエータ
に作用する油圧を微妙に制御することができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１３】図１に示すラックピニオン式油圧パワース
テアリング装置１は、車両のハンドル（図示省略）に連
結される入力軸２と、この入力軸２にトーションバー６
を介し同心に連結される出力軸３を備えている。そのト
ーションバー６は、ピン４を介し入力軸２に連結され、
セレーション５を介して出力軸３に連結されている。そ
の入力軸２は、バルブハウジング７によりベアリング８
を介して回転可能に支持されている。その出力軸３は、
ラックハウジング９によりベアリング１０、１１を介し
て回転可能に支持されている。その出力軸３にピニオン
１５が形成され、このピニオン１５に噛み合うラック１
６に操舵用車輪（図示省略）が連結される。これによ
り、操舵による入力軸２の回転は、トーションバー６を
介してピニオン１５に伝達され、このピニオン１５の回
転によりラック１６は車両幅方向に移動し、このラック
１６の移動により車両の操舵がなされる。なお、入出力
軸２、３とバルブハウジング７との間にはオイルシール
４２、４３が介在され、入力軸２とトーションバー６の
間にオイルシール４４が介在される。また、ラックハウ
ジング９に形成された挿入孔９ａにラック１６を支持す
るサポートヨーク４０が挿入され、そのサポートヨーク
４０はバネ４１の弾性力によりラック１６に向かって付
勢され、ラック１６とピニオン１５の噛み合いの円滑化
が図られている。

【００１４】操舵補助力を付与する油圧アクチュエータ
として油圧シリンダ２０が設けられている。この油圧シ
リンダ２０は、ラックハウジング９により構成されるシ
リンダチューブと、ラック１６に一体化されるピストン
２１を備えている。そのピストン２１により仕切られる
油室２２、２３に操舵方向と操舵抵抗に応じて圧油を供
給するため、ロータリー式制御バルブ３０が設けられて
いる。

【００１５】その制御バルブ３０は、バルブハウジング
７にＯリング等の弾性を有するシール部材２５を介し径
方向変位可能に挿入されている筒部材２６と、この筒部
材２６に軸方向移動可能かつ軸中心に相対回転可能に挿
入されている筒状の第１バルブ３１と、この第１バルブ
３１に軸方向相対移動可能かつ軸中心に相対回転可能に
挿入されている第２バルブ３２とを備えている。そのバ
ルブハウジング７の内周面と筒部材２６の外周面との間
の隙間寸法は、入出力軸２、３の振れ回りを吸収できる
ように設定する。その筒部材２６の内周面と第１バルブ
３１の外周面との間の隙間は、筒部材２６の軸方向移動
を許容できる範囲で可及的に小さくし、油の洩れを防止
できるように設定する。その第１バルブ３１は出力軸３
にピン２９を介して同行回転するよう連結されている。
なお、そのピン２９は第１バルブ３１に形成された長孔
３１ａに挿入されているので、第１バルブ３１と第２バ
ルブ３２との軸方向相対移動は阻害されない。その第２
バルブ３２は入力軸２と一体的に成形され、すなわち入
力軸２の外周部が第２バルブ３２とされ、これにより第
２バルブ３２は入力軸２と同行回転する。

【００１６】そのバルブハウジング７に、ポンプ４６に
接続される入口ポート３４と、タンク４７に接続される
出口ポート３６と、前記油圧シリンダ２０の一方の油室
２２に接続される第一ポート３７と、他方の油室２３に
接続される第二ポート３８とが設けられている。各ポー
ト３４、３６、３７、３８は、その第１バルブ３１と第
２バルブ３２との間に形成された弁間流路２７を介し互
いに連通する。その弁間流路２７の絞り度は、入力軸２
と出力軸３との相対回転により変化する。

【００１７】すなわち、図３に示すように、第１バルブ
３１の内周に軸方向に沿う第１凹部５０が周方向等間隔
に８ケ所形成され、第２バルブ３２の外周に第２凹部５
１が周方向等間隔に８ケ所形成されている。図４の
（１）、（２）は実線により第２バルブ３２の展開図を
示し、鎖線により第１凹部５０を示すもので、第１凹部
５０の周方向間に第２凹部５１が位置する。また、本実
施例では、第２凹部５１の軸方向に沿う周縁は面取部５
１ａとされ、この面取部５１ａの幅は図中下部が上部よ
りも大きくされている。その第１凹部５０は、筒部材２
６と第１バルブ３１とに形成された流路５３を介して前
記第１ポート３７に連通するものと、筒部材２６と第１
バルブ３１とに形成された流路５４を介して第２ポート
３８に連通するものとが周方向に交互に並列する。その
第２凹部５１は、筒部材２６と第１バルブ３１とに形成
された流路５５を介して前記入口ポート３４に通じるも
のと、前記出口ポート３６に通じるものとが周方向に交
互に並列する。その第２凹部５１と出口ポート３６と
は、図１に示すように、入力軸２に形成された流路５２
ａ、５２ｂ、トーションバー６と入力軸２との内外周間
の空間、第１バルブ３１の下方空間および筒部材２６に
形成された流路２６ａを介し連通する。

【００１８】図３は操舵が行なわれていない状態を示
し、入口ポート３４と出口ポート３６とが弁間流路２７
を介し連通し、ポンプ４６から制御バルブ３０に流入す
る油はタンク４７に還流し、操舵補助力は発生しない。
この状態から左右一方へ操舵することによって生じる操
舵抵抗によりトーションバー６がねじれ、入力軸２と出
力軸３とが相対回転する。この入力軸２と出力軸３との
相対回転により第１バルブ３１と第２バルブ３２とが相
対回転し、第１凹部５０と第２凹部５１との周方向相対
位置が変化し、これにより第１バルブ３１と第２バルブ
３２の弁間流路２７の絞り度が変化する。すなわち、ト
ーションバー６のねじれにより入口ポート３４と第１ポ
ート３７との間Ａにおいて絞り度が小さくなり、第１ポ
ート３７と出口ポート３６との間Ｂにおいて絞り度が大
きくなり、入口ポート３４と第２ポート３８との間Ｃに
おいて絞り度は大きくなり、第２ポート３８と出口ポー
ト３６との間Ｄにおいて絞り度は小さくなる。これによ
り、油圧シリンダ２０の一方の油室２２に操舵方向と操
舵抵抗に応じた圧力の圧油が供給され、また、他方の油
室２３からタンク３５に油が還流するので、車両の左右
一方への操舵補助力が油圧シリンダ２０からラック１６
に作用する。また、左右他方へ操舵すると入力軸２と出
力軸３とが上記とは逆方向に相対回転し、入口ポート３
４と第１ポート３７との間Ａにおいて絞り度は大きくな
り、第１ポート３７と出口ポート３６との間Ｂにおいて
絞り度は小さくなり、入口ポート３４と第２ポート３８
との間Ｃにおいて絞り度は小さくなり、第２ポート３８
と出口ポート３６との間Ｄにおいて絞り度は大きくな
る。これにより、車両の左右他方への操舵補助力が油圧
シリンダ２０からラック１６に作用する。

【００１９】その第１バルブ３１と第２バルブ３２の弁
間流路２７の絞り度は、第１バルブ３１と第２バルブ３
２との軸方向相対移動により変化する。

【００２０】すなわち、図１、図２に示すように、第１
バルブ３１の一端に筒状の周壁８０が一体化され、その
周壁８０にボールベアリング８１が嵌合されている。そ
のボールベアリング８１の外輪８１ａの外周全周で軸方
向にラック８２が形成されている。尚、このラック８２
は必要により外輪外周の全周ではなく、一部分で軸方向
に形成してもよい。そのラック８２に噛み合うピニオン
８３が、バルブハウジング７に取り付けられたステッピ
ングモータ８４の回転軸に取り付けられている。そのモ
ータ８４は車速センサを有する制御装置８５により車速
に応じ制御され、高速になるに従いピニオン８３を図１
において反時計方向に回転させ、低速になるに従い時計
方向に回転させる。これにより、高速走行時にあっては
図１、図４の（１）に示すように、第１バルブ３１は第
１凹部５０と共に最下方に位置し、弁間流路２７の絞り
度を小さくする。また、車速の減少に伴って第１バルブ
３１は第１凹部５０と共に図１の仮想線および図４の
（２）に示すように上方に移動し、弁間流路２７の絞り
度を大きくする。その弁間流路２７の絞り度の変化によ
り、図５に示すように、高速走行時にあっては操舵入力
トルクを大きくしない限り操舵補助力を発生させる油圧
の増加割合は小さいことから操舵の安定性が満足され、
低速走行時や停車時にあっては操舵入力トルクが小さく
ても操舵補助力を発生させる油圧の増加割合は大きくな
ることから操舵の高応答性が満足される。

【００２１】上記構成によれば、入出力軸２、３の振れ
回りは、ハウジング７に弾性を有するシール部材２５を
介し挿入された筒部材２６の径方向変位により吸収され
る。その筒部材２６に第１バルブ３１が軸方向移動可能
に挿入されるので、車速に応じた第１バルブ３１の軸方
向移動がシール部材２５に阻害されることはなく、車速
に応じた最適な操舵特性を得ることができる。

【００２２】また、その第１バルブ３１はベアリング８
１により支持され、そのベアリング８１を軸方向駆動す
ることで第１バルブ３１の軸方向位置を制御できるの
で、第１バルブ３１と第２バルブ３２とを円滑に相対回
転させ、油圧シリンダ２０に作用する油圧を微妙に制御
することができる。

【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、上記実施例では第２凹部５１の面
取部５１ａの幅を図中下部を上部よりも大きくしたが、
下方に向かうに従い漸次大きくしたり、均一にしてもよ
い。また、上記実施例では第１バルブ３１を支持するベ
アリング８１をラック８２とピニオン８３を介し軸方向
に駆動したが、例えば、そのベアリングにボールナット
を取り付け、そのボールナットに噛み合うボールスクリ
ューシャフトをモーターにより回転させることで、その
ベアリングを軸方向に駆動してもよく、あるいは、その
ベアリングにソレノイドの電磁力により軸方向に移動す
るロッドを取り付けることで、そのベアリングを軸方向
に駆動してもよい。また、第１バルブを出力軸に固定
し、第２バルブを入力軸に対し軸方向移動可能とすると
共にベアリングで支持し、そのベアリングを軸方向に駆
動するようにしてもよい。また、第１バルブが入力軸と
同行回転し、第１バルブに挿入される第２バルブが出力
軸と同行回転するようにしてもよい。また、上記実施例
では本発明をラックピニオン式油圧パワーステアリング
装置に適用したが、ボールスクリュー式油圧パワーステ
アリング装置にも適用することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明のパワーステアリング装置用ロー
タリー式制御バルブによれば、油圧アクチュエータに作
用する油圧を微妙に制御して最適な操舵特性を付与でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の油圧パワーステアリング装置
の断面図

【図２】本発明の実施例の油圧パワーステアリング装置
の要部の平断面図

【図３】本発明の実施例のロータリー式制御バルブの平
断面図

【図４】本発明の実施例のロータリー式制御バルブの作
用説明図

【図５】本発明の実施例の油圧パワーステアリング装置
の入力トルクと油圧との関係を示す図

【図６】従来例の油圧パワーステアリング装置の断面図

【符号の説明】

２ 入力軸 ３ 出力軸 ６ トーションバー ７ ハウジング ２５ シール部材 ２６ 筒部材 ２７ 弁間流路 ３０ 油圧制御バルブ ３１ 第１バルブ ３２ 第２バルブ ８１ ベアリング ８４ モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力軸と、この入力軸にトーションバー
   を介し連結される出力軸と、その入力軸と出力軸の一方
   と同行回転する筒状の第１バルブと、その入力軸と出力
   軸の他方と同行回転すると共に第１バルブに挿入される
   第２バルブと、その第１バルブの外周を覆うハウジング
   とを備え、その第１バルブと第２バルブとの間の弁間流
   路の絞り度が、その入力軸と出力軸の相対回転および第
   １バルブと第２バルブの軸方向相対移動により変更可能
   な油圧パワーステアリング装置用ロータリー式制御バル
   ブにおいて、前記ハウジングに筒部材が弾性を有するシ
   ール部材を介し径方向変位可能に挿入され、その筒部材
   に前記第１バルブが軸方向移動可能に挿入され、その第
   １バルブと第２バルブとのどちらか一方を支持するベア
   リングが設けられ、そのベアリングを軸方向に駆動する
   駆動手段が設けられていることを特徴とする油圧パワー
   ステアリング装置用ロータリー式制御バルブ。