JPH06507362A - 動力操向装置の回転弁 - 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】 動力操向装置の回転弁 動力操向装置の弁の又はそれに関する改良本発明は、自動車の液圧動力操向装置 、また特にそのような操向装置に使用する回転弁に関するものである。

液圧動力操向装置の回転弁は、通常、可撓性継手によって車輌の操向ハンドルに 連結された人力軸を有し、この人力軸の外周縁にランドによって分離され軸線方 向に延び端部が行き止まった複数個の溝を有する。一方、軸線方向に延び端部が 行き止まった一連の溝孔を孔の中に有するスリーブを入力軸に支承し、この溝孔 を一部はみ出して入力軸の溝に重ねる。スリーブの溝孔の幅を入力軸のランドの 幅より広くして軸線方向に延びるオリフィスの組を画成し、入力軸とスリーブと が相対的に回転する時、オリフィスか開閉するよう構成している。これ等のオリ フィスは、平行して作動する液圧ホイートストンブリッジの組を形成するような ネットワークとして開口している。

入力軸とスリーブとに穿孔して形成した通路と、スリーブの周縁の円周溝とは、 入力軸の溝と、スリーブの溝孔と、機関により駆動されるオイルポンプと、操向 装置に組込んだ右側及び左側の液圧補助シリンダ室とに液圧部を連通させる。

入力軸に組込んだ捩じり棒は、操向操作を動力で補助することが必要でない時に 、入力軸とスリーブとを中立中心位置に向は押圧する作用をする。運転者が操向 ハンドルに入力トルクを加えた時、捩じり棒か変形し、スリーブと入力軸とを中 立位置から相対回転させる。この相対角度がいわゆる「弁作動角」であって、こ の角度によって液圧ホイートストンブリッジの組の平衡を破り、右側及び左側の 液圧補助シリンダ室間に差圧を発生させる。回転弁の「ブースト特性」、即ち上 述の入力トルクと差圧との間の機能的関係は、所定の操向装置に関して、入力軸 の外径に隣接してこの入力軸に設けた溝の端縁に形成した軸線方向に延びる幾何 学的輪郭によって決定される。

このような通常の回転弁を操作する一般的な方法は、動力操向装置の設計の技術 分野においてよく知られており、ここでは詳細に説明しない。この操作に関する 優れた説明は、回転弁の概念を開示している「初期の特許」として常に援用して いる米国特許第３０２２７７２号（Ｚｅｉｇｌｅｒ）に記載されている。

弁作動角が最大０．３度である通常の中立位置での運転中、即ち高速道路での運 転のように、オンセンタでの運転中、このような弁における捩じり棒の存在は、 （動力の補助を受けない）手動部片に比較し、動力操向装置の剛性を著しく減少 させている。その理由は、捩じり棒は、操向装置の機械的な駆動系列内で最も柔 軟な素子であること、及び動力操向装置の弁のオンセンタ作動区域に関連する液 圧補助圧力の圧力レベルが低いので操向装置のサーボ作用によって発生する「液 圧部さ」が殆ど発生しないためである。回転弁で作動するラックピニオン動力操 向装置の剛さについては「動力補助ラックピニオン操向装置の剛さと感触との分 析（ＳＡＥ技術報告書Ｎｏ、８８０７０６）Ｊに詳細に報告されており、このよ うな動力操向装置のオンセンタにおける剛さは、同等の手動操向装置の剛さより 通常５〜１０倍低いことが示されている。

操向装置のオンセンタにおける全体にわたる剛さについての捩じり棒の柔軟性の 優れた作用は、動力操向装置の産業分野において認められている。従来の回転弁 では、もっと剛性の高い捩じり棒を弁に使用することは可能であるが、車輌がカ ーブを走る時や駐車する時でも、許容させる小さな操向力で済むようにするため には、弁作動角が対応して減少してしまうことは避けられない。このため、動力 操向装置の弁の構成部材の精度が高いことが要求され、特に入力軸の溝の端縁と 、スリーブの端部が行き止まった溝孔の相手端縁とに形成した上述の軸線方向に 延びる輪郭の幾何学的形状に高い精度が要求される。また、左側の入力トルクと 右側の入力トルクに対してブースト特性が対称になるよう入力軸と捩じり棒とを 高い精度の角度になるようピン止めする製作組立て操作において、弁の平衡、又 は心決めを行うことは、剛強な捩じり棒について制御することが困難である。こ のような製造上の問題は、所定の軸線方向長さを有するこのような剛強な捩じり 棒に関連する高い応力レベルと結びついて、通常の回転弁における実際の捩じり 棒の剛性を最大で約２Ｎｍｉ度に限定している。

この理由のため、過去ｌＯ半年間わたり、新しい動力操向装置の弁システムは実 際的な剛性のある捩じり棒を利用可能にするように発達して来た。しかし、この 捩じり棒は、中立位置になるように弁にプリロードを加えるよう作用する心決め 機構によって増強されている。このようなシステムでは、限界入力トルク値まで 捩じり棒の無限の剛性を少なくとも理論的に高めることができる。通常の弁にお けるように、この限界値を越えると入力軸とスリーブ素子との間に回転移動が起 こる。この限界入力トルク値は、通常、オンセンタ駆動に関連するトルクの範囲 を少なくとも包含するような範囲であり、従って、その操向システムはこのよう な条件下で、最高の精度と感触である「手動感触」を基本的に生ずる。

これ等の新しいシステムは圧力変調０決め機構と機械的６決め機構との２個のカ テゴリーに広く分類される。

圧力変調０決め機構は、車輌の速度につれて徐々に操向作用を増大させるため、 従来の速度検知弁システムに使用されており、主要な３個のタイプがある。

まず、米国特許第４８１９５４５号（Ｄｙｍａｎｄ）と米国特許第４５９３７８ ３号（Ｈｏｎａｇａ等）に記載された機構は、回転弁の２個の相対的に軸線方向 に摺動できるプランジャの対向する三角形の切欠の組の間に捕捉したボールを使 用し、プランジャに作用する液圧によってこれ等ボールを互いに押し付け（又は 釈放）している。通常、切欠形成プランジャの一方を回転できるよう剛固に入力 軸に取り付け、他方をスリーブ、又はビニオンに取り付ける。従って、この機構 は、スリーブと、入力軸との間に回転止めを有効に形成しており、この回転止め の限界トルクに相当するスリーブと入力軸との間の心決めトルクは、所定の液圧 において弁の全ての作動角に関して一定である。この一定の心決めトルクは捩じ り棒の直線的に増大する心決めトルクに代数的に加わる。制御弁に通る液圧の量 を変化させることによってこの一定の心決めトルクを変調することができる。こ のような構成は、回転弁の軸線方向の長さを通常２０ｍｍ実質的に増大させる。

また、ボールと切欠との間の相互面に本質的に点接触が存在するから、非常に高 い繰返し応力が生じ、このような装置の作動寿命が短くなる。加わるのでなく、 むしろ対向するように作用する種々の切欠によって生ずる心決め作用によって引 き起こされる応答の「デッド区域」をオンセンタ駆動時に避けるべきであるなら ば、対向するプランジャに極端に精密に切欠を位置させることが必要である。

第２に、英国特許第２１９９０００号（Ａｄａｍｓ）、及び米国特許第４５９３ ７８３号（Ｈｏｎａｇａ等）、第４６１９３３９号（Ｆｕｔａｂａ等）、第４６ ５１６２２号（Ｙｏｓｈｉｄａ）、第４７５９４２０号（Ｓｃｈｉｐｐｅｒ等） 、及び第４７９６７１５号（Ｆｕｔａｂａ等）に記載されている機構も止めを利 用しているが、この止めは、軸線方向でなく半径方向に配置されている。これ等 プランジャは、ボール、又は先端が球状のピストンから成り、これ等プランジャ はスリーブ、又はビニオンの正確な半径方向孔内で摺動し、入力軸の外径上の切 欠内に液圧によって押圧される。止め作用は上述の場合と同様であるが、相違す るのは、転動することがないため、摺動戻り止めの相互面に大きな摩擦力を発生 し、そのため弁ブースト特性に対応するヒステリヒス現象が起きることである。

この摩擦は、ボールと切欠との間の本質的な点接触の高い繰返し接触応力特性に よって更に悪化し、大きな摩耗を発生するため、接触面の状態が急速に悪くなる 。米国特許第４５９３７８３号（Ｈｏｎａｇａ等）、第４６１９３３９号（Ｆｕ ｔａｂａ等）、及び第４６５１６２２号（Ｙｏｓｈｉｄａ）の機構においては、 ピストンの先端に円筒接触表面を利用することは、実質的に不可能である。これ はピストンの軸線方向に対称な幾何学的形状は、それぞれの切欠の軸線に平行に このような円筒表面の方向を維持するのを困難にするからである。このような円 筒接触表面は（点接触でなく）線接触となり、それにつれて繰返し応力と摩耗程 度が著しく減少する。プランジャのこの半径方向の配置は、回転弁の軸線方向の 長さだけでなく、多くの場合、その直径をも増大させる。また、入力軸の外径の 切欠と、（プランジャが摺動する）スリーブ、又はビニオンの半径方向の孔とは 、止め作用の正確な運動学を達成するため、非常に正確に円周方向に配列されな ければならない。先に記載したように、この配列が狂っていると、車輌のオンセ ンタ応動に「デッド区域」を生ずる。

第３に、米国特許第４６３７４８４号（Ｉｊｉｒｉ等）、第４６８１１８４号（ Ｓｕｚｕｋｉ等）、及び第４９０５７８４号（Ｙａｍａ　ｓ　ｈ　ｉ　ｔ　ａ） に記載された機構は、対向する捕捉されたピストンの平行な２組を採用し、これ 等ピストンは、液圧を受けて、入力軸と、スリーブ又はビニオンとの間に心決め トルクを作用させ、捩じり棒を強化している。ピストンの端部の突起を入力軸上 の半径方向延長部の対向側部に接触させ、これにより心決め力を変調圧力に比例 したものにしている。この種の機構は、比較的摩擦はないが、４個のピストンを 組み込んでいるので、弁の軸線方向の長さが著しく長くなり、弁の全体としての 直径も著しく大きくなる欠点がある。このことは４個のピストンの作用を同期さ せる問題を一層困難にする。この同期が行われないと、オンセンタ駆動中に、上 述した応動の「デッド区域ｊか生ずる。

圧力変調機構めシステムの３種類の機構は全て液圧作用が複雑である欠点があり 、回転弁内に付加的なボートとシールとが必要であり、回転弁まての液圧回路に 、ソレノイド、又は段歩電動機によって駆動される変調弁を介挿することか必要 である。

成るシステムでは、プランジャに油圧を供給するために別個の液圧ポンプすら必 要になる。付加的シール等を通じて液圧変調圧力を高速で弁に供給すると、これ 等のシステムは通常の回転弁よりもオンセンタ時に高い摩擦を生ずることは避け られない。

また、車輌速度の関数として心決めトルクを変化させることが必要な速度検知弁 の成る用途では、複雑であることと、これ等システムの製造費が高いことは、多 分正当化されるであろうが、多くの速度検知の用途、及び殆ど全ての非速度検知 の用途に対しては、わざわざこのようなものを使用しなくとも、最適のオンセン タ駆動精度と感触とに関し両立し得る上述の一定限界入力トルク値を生ずる心決 め機構を理想的に役立てることができ、十分である。

従来の機械的６決め機構は、すべてオンセンタ駆動中に、捩じり棒のどんな変形 においても通常０．５〜１．ＯＮｍから零までの一定限界入力トルクを生ずるこ とを狙っており、作動のために付加的な液圧サブシステムを必要としない。これ 等機構も２個の主要なカテゴリーに分類される。

まず、英国特許第２１６５５０２号（Ａｄａｍｓ）、及び米国特許第４４２８３ ９９号（Ｍａｓｕｄａ）に記載された機構は大きなＣ字状はねて回転弁の周囲を 包囲し、このＣ字状はねによって捩じり棒を強化する。或いは代案として、実際 に捩じり棒の代わりにＣ字状ばねを使用している。ビニオン（又はスリーブ）及 び入力軸から延びる半径方向のビンは二重に捕捉されており、Ｃ字状ばねの２個 の隣接するアーム間の軸線方向に配列された位置でこの半径方向のピンにプリロ ードを加える。

従って、弁作動角か生ずる以前に、限界入力トルクを入力軸に加える必要がある 。Ｃ字状ばねの構成は、その変形が正規の全弁作動角（代表的には±４度）を包 含しなければならないだけてなく、いわゆる「破壊安全ｊ角（代表的には±７度 ）で過大応力を生じないように設計しなければならない欠点がある。この大きな 破壊安全角は通常の回転弁では、から動き駆動構成によって決定され、捩じり捧 の破損の時、又はポンプからの液圧供給か停止した時、弁作動角を機械的に制限 する。Ｃ字状ばねが、上に述へた０、５〜１．ＯＮｍの限界入力軸トルクを生ず るためには、約７度の破壊安全角での過大な応力を防止するため（回転弁の軸線 に平行に測って）軸線方向に長くすることが必要であり、従って、回転弁の軸線 方向の長さが長くなる。また、捩じり棒の代わりに使用するのでなく、強化のた めＣ字状ばねの構成を使用する場合には、上述の平衡作動に関して製造上の問題 かあり、Ｃ字状はねによって画成する作動中心に対し、捩じり棒によって画成す る弁作動中心を正確に合致させるための製造上の問題かある。このように設計製 造上の問題があることは、この技術かこの産業分野で広く採用されなかったこと を意味している。

第２に、米国特許第４７７４８４７号（Ｂ　ｒ　ｅ　ｉ　ｔｗｅ　ｇ）に記載さ れた機構は、相対的に軸線方向に摺動てきる２個のプランジャの三角形切欠の対 向する組の間に捕捉されたボールを使用しており、この場合、この構成は、米国 特許第４５９３７８３号（Ｈｏｎｄａ等）を援用して既に説明した圧力変調機構 に類似している。しかし、全体の構成は、軸線方向に小さくなっており、捩じり 欅を包囲しており、従って通常の製造作業によって平衡させることかできる捩じ り棒組立体を形成している。

移動可能のプランジャをベロースばねによって固定プランジャに向は押圧し、こ のベロースばねは、また捩じり棒組立体の適当な端部に移動可能のプランジャを 回転可能に取り付ける役割を果たしている。通常の回転弁では捩じり棒によって 入力軸の内側に全体の組立体を包み込むから、組立体の外径（通常約１６　ｍ　 ｍ　）を収容するため、入力軸は、本質的に管状である必要がある。現在までの ところ、この構成は、外径２２ｍｍの入力軸を有する弁に採用されている。外径 ２］ｍｍ以下の入力軸を採用する多数の動力操向弁に採用できる程、この組立体 を更に小形化することは困難である。また、止め作用を達成するため小形のボー ルを使用すると高い繰返し接触応力を生ずる。更に、各ボールに４点接触に対応 する「二重拘束」状態が内部捩じり棒の作動中心（即ち非変形状態）にも確実に 対応させるためには、捩じり棒組立体を別個に調整することが必要である。止め 作用を受ける捩じり棒組立体の複雑さと共にこれ等の事実は、このシステムの限 界コストが高いことを意味し、また通常の直径の回転弁には実際上「付加」の構 成として提供することができないことを意味する。ドイツ特許第３６３４２１５ 号（Ｂｒｅｉｔｗｅｇ）に示された他の機械的６決め機構では、三角形切欠の対 向する組の間に拘束されたボールの同様の原理が使用されている。しかし、この ドイツ特許では、切欠の単一の組を使用し、一方の切欠をスリーブの軸線方向端 面に機械加工して設け、対向する他方の切欠をばね鋼のカラーに形成し、このカ ラーを入力軸の外径にクランプしている。しかし、この組立体は、捩じりに対し て比較的従順であるように期待されており、従って、捩じり棒の剛性にオンセン タ時の剛性が殆ど加わらない。

この先行技術の欠点に徴して、本願の出願人は、係属中の出願において、通常約 ３７．５ｍｍである標準の外径の従来の速度検知回転弁、又は非速度検知回転弁 に組み込むことができる心決め機構を提供することを目的とした発明を開示した 。また、この装置は、回転弁に付加される長さを最小にし、他の標準型回転弁の オンセンタ時の性能を向上するよう「付加」の構成、又は随意の要旨として使用 することができる。前に説明したように、この心決め機構は、オンセンタ駆動で も両立し得る（はぼ）０．５〜１．ＯＮｍの限界入力トルクまで弁をその中立状 懸になるようプリロードを加えることを目的としている。このような状態下での 精密さと感触とは、弁の摩擦が絶対的に最小になった時に、初めて完璧なものに なる。転勤接触のみを採用する全体的に機械的な心決め機構はこの目的に合致し 、従ってこの心決め機構は、この発明の一要素である。２個又はそれ以上の止め 素子（例えば、ローラ、ボール、又は先端が球状のピストン）を採用する従来の 大部分の液圧、又は機械的に作動する心決め機構の他の欠点は、有する全ての止 め素子によって同期する止め作用を確実に実現するためには、一連の切欠を円周 に非常に正確に設置しなければならないことである。この同期作用か無いと、上 述の「デッド区域」が止め作用に存在することになり、このような心決め機構に よって得られる筈のオンセンタ時の剛性の利点の大部分は失われてしまう。本発 明の目的は、動力操向装置の弁に最終的に固着する前に、あらゆる必要な程度の 調整が可能であり、有する２個、又はそれ以上の止め素子の同期する止め作用を 確実にし、精密な弁の中心が捩じり棒の中立（非変形）状態に正確に角度的に対 応するのを確実にした心決め機構を得るにある。

本発明動力操向装置の回転弁は、全て共通の中心軸線上にある入力軸と、スリー ブと、被動部材と、全体が機械的に作動する心決め機構とを具え、この心決め機 構は、支持体と、２個、又はそれ以上の転勤素子とを具え、各転勤素子を１対の 対向する切欠形成素子間に配置し、この切欠形成素子の内の第１切欠形成素子を 前記入力軸に固着し、又は一体に形成し、他方の第２切欠形成素子を前記第１切 欠形成素子に対し接近又は離間するよう移動でき前記心決め機構の中心軸線の周 りに回転できるよう前記支持体に支持し、前記支持体を前記スリーブ又は前記被 動部材に取り付ける取付は手段を設け、それぞれ前記転勤素子を各前記第１切欠 素子と各前記第２切欠素子との間に捕捉するようこの第２切欠素子を第１切欠素 子に押圧するばね手段を設け、これにより前記入力軸と前記スリーブ又は前記被 動部材との間に止め作用を生ぜしめ、これにより所定の限界値を越える入力トル クか加わった時のみ前記入力軸と前記スリーブ又は前記被動部材との間に相対回 転を生せしめる動力操向装置の回転弁において、前記心決め機構の前記スリーブ 又は前記被動部材への組立て後、前記支持体の前記スリーブ又は前記被動部材へ の取付けを実施し、前記組立て後で前記取付は前には前記回転弁の中心軸線に垂 直な平面内で前記スリーブ又は前記被動部材に対し半径方向及び回転方向の両方 向に僅かな角度にわたり前記支持体か自由な浮動状態になるよう前記支持体と前 記取付は手段とを構成配置し、これにより各前記転勤素子とそのそれぞれの対向 する切欠形成素子との相互面に同時に二重拘束の４個の線接触、又は４個の点接 触が生ずる力平衡位置を前記支持体か前記はね手段の押圧を受けて占め、これに より前記取付は後、各前記転勤素子とそのそれぞれの対をなす対向する切欠形成 素子とによって生ずる止め作用を同期して発生することを特徴とする。

本発明の他の態様の動力操向装置の回転弁は、全て共通の中心軸線上にある入力 軸と、スリーブと、被動部材と、全体が機械的に作動する心決め機構とを具え、 この心決め機構は、支持体と、２個、又はそれ以上の転勤素子とを具え、各転勤 素子を１対の対向する切欠形成素子間に配置し、この切欠形成素子の内の第１切 欠形成素子を前記入力軸に固着し、又は一体に形成し、他方の第２切欠形成素子 を前記第１切欠形成素子に対し接近又は離間するよう移動でき前記心決め機構の 中心軸線の周りに回転できるよう前記支持体に支持し、前記支持体を前記スリー ブ又は前記被動部材に取り付ける取付は手段を設け、それぞれ前記転勤素子を各 前記第１切欠素子と各前記第２切欠素子との間に捕捉するようこの第２切欠素子 を第１切欠素子に押圧するばね手段を設け、これにより前記入力軸と前記スリー ブ又は前記被動部材との間に止め作用を生ぜしめ、これにより所定の限界値を越 える入力トルクか加わった時のみ前記入ノコ軸と前記スリーブ又は前記被動部材 との間に相対回転を生せしめる動力操向装置の回転弁において、ねじ、ボルト、 リベツｔ＝、又はその他の軸線方向固定具によって前記支持体を前記スリーブ、 又は前記被動部材に取り付けるのを容易にする取付は孔を前記支持体に設け、前 記支持体を前記スリーブ、又は前記被動部材に取り付ける以前に前記回転弁の前 記中心軸線に垂直な平面内で前記スリーブ、又は前記被動部材に対し前記支持体 が半径方向及び回転方向に僅かな角度にわたり浮動できるように前記軸線方向固 定具の直径に対する間隙を前記取付は孔に設け、これにより前記支持体を取り付 けた後、前記２個、又はそれ以上の転勤素子とそのそれぞれの対向する切欠形成 素子とによって止め作用を同期して生ずるよう前記はね手段の押圧作用を受けて 前記支持体が力平衡位置を占めることを特徴とする。

各転勤素子の形状を円筒形にし、切欠形成素子のプリズム状の切欠に線接触させ るのが好適である。これにより切欠の輪郭と所定の直径の転勤素子との間の繰返 し応力を減らし、従って、同等の応力を受ける球状素子に比較し、転勤素子の直 径を著しく減らすことができる。

回転弁の中心軸線及び円筒形の転勤素子の軸線とに対し基本的に半径方向に止め 作用が働くように、しかもこれ等の軸線に平行に切欠形成素子のプリズム状切欠 が配置されるよう心決め機構を配置するのが好適である。支持体をスリーブのい ずれかの端面に位置させることかでき、捩じり棒を強化するよう入力軸とスリー ブとの間に直接作用するよう心決め機構を配置する。

代案として、入力軸に最も近い被動部材の端面に支持体を取り付けることができ 、この被動部材をラックピニオン操向装置の場合にはピニオンの形状にし、循環 ボールナツトの場合、又はつオーム扇形歯車の操向装置の場合にはつオームの形 状にする。

また、入力軸に直接作用するよう心決め機構を配置する。いずれの場合でも、転 勤素子が好適な円筒ローラの形状である場合には、入力軸の外径に２個、又はそ れ以上の軸線方向に配列した切欠を設けて内側の切欠形成素子を構成する。一般 に、全体を−まとめにする理由から、心決め機構を２個の直径的に対向するロー ラと、これにつれて入力軸の外径に２個の軸線方向に配列し直径的に対向する切 欠とで構成する。しかし、恐らく物理的に一層大きな回転弁のような成る用途で は、入力軸の外径の周りに３個、又はそれ以上のローラを配置することができる 。

しかし、このような多数の転勤素子を有する心決め機構の設計に当たっては、本 発明による浮動支持体によって、個々の止め素子を確実に同期させ、即ち全ての 止め素子について、同時に４個の線接触（円筒転勤素子の場合）、又は４個の点 接触（ボールの場合）を生せしめることができる。また、この浮動支持体の使用 によって、この「二重拘束ｊ状態によって生ずる精密な中ノし・は弁の捩じり棒 の作動中心、即ち零度形の点に角度的に確実に対応する。また、この状態て、支 持体は、スリーブ、又は被動部材に対して強制的に平衡状態に確実になる。

第１の好適な実施例では、平坦面を有する支持体をねしによりスリーブの端面に 取り付け、２個の直径的に対向し半径方向に延びる長方形溝をこの支持体に設け る。長方形の切欠を形成したプランジャを谷溝に収容し、実質的に零の側部間隙 でこのプランジャを溝内で半径方向に摺動させる。各プランジャの切欠と、入力 軸の外径の隣接する切欠との間に転勤素子を拘束する。プランジャの半径方向最 外側面に接触する２個のＣ字状はねによって切欠形成プランジャに半径方向内方 に負荷を加える。

切欠形成プランジャと、転勤素子と、Ｃ字状ばねとをカバー板によって軸線方向 に拘束し、このカバー板を取付ねしのだめの回転防止座金、及びロック垂片とし ても作用させる。取付ねじ、又はその他の固定手段の主要外径に比較し、支持体 の取付は孔を大きくし、支持体を取り（′−Ｊける前に、スリーブの端面に対し 半径方向、及び回転方向の両方向にこの支持体を僅かな角度浮動できるようにす る。このようにして、取付は後、捩じり棒により供給される心決め力に対し、心 決め機構を精密に回転して整合させることかできる。即ち、捩じり棒の心決めｌ ・ルクか零の場合、対向する円筒ローラを止め作用の切欠に４個の線接触で掛合 させる。即ち、入力軸の外径のプリズム状の切欠と２個の線接触で掛合させ、切 欠形成プランジャの内方に向く面のプリズム状のり欠と２個の線接触で掛合させ る。

本発明の第３の好適な実施例では、支持体を金属シートのプレス成形で造り、ね じ、又はその他の取付は手段によって二の支持体をスリーブの端面に取り付ける 。支持体に設ける耳片を円筒ローラのためのケージとして形成し、円筒ローラの 移動を側方及び軸線方向に抑止する。それぞれ内方に向く表面にプリズム状の切 欠を設けた対向する蝶着止めレバーに板ばねを圧着する。支持体の一部として形 成した突部によって板ばねの端部を支持する。止めレバーの蝶着作用のため、止 め作用の際の摩擦が殆どない。また、ねじ、又はその他の取付は手段の主要外径 に比較し、支持体の取付は孔を大きくし、従って、取り付ける前に、スリーブの 端面に対し半径方向、及び回転方向の両方にこの支持体を僅かな角度浮動状態に することが可能である。

添付図面を参照して、例として本発明を説明する。

第１図は、本発明の第１実施例を組み込んだ動力操向装置の回転弁の断面図であ る。

第２図は、本発明心決め機構の構成部材を詳細に示すための第１図の動力操向装 置の回転弁の斜視図である。

第３図は本発明の第１実施例による心決め機構の第１図のＡ−Ａ線に沿う部分断 面図である。

第３ａ図は、支持体１１の孔３６の内の１個の幅を狭くして溝孔３６ａを形成し た本発明の第１実施例の変形を示す図である。

第４図は、第３図の矢印Ｃの方向に見た平面図である。

第５図は、第３図の矢印りの方向に見た図である。

第６ａ図は、弁が中立位置にある時の本発明心決め機構内の止めの構成の切欠を 形成した転勤素子の断面図である。

第６ｂ図は、弁を中立位置から角度的に移動させ、た時の第６ａ図の心決め機構 内の止め構成の切欠を形成した転勤素子の断面図である。

第７図は、３個の切欠を形成したプランジャと、３個の相互連結Ｃ字状ばねとを 採用した本発明の第２実施例を示す図である。

第８図は、本発明の第３実施例の断面図である。

第９図は、第８図の心決め機構のＦ−Ｆ平面に沿う断面図である。

第１０図は、第８図の心決め機構のＧ−Ｇ平面に沿う断面図である。

第１１図は、第１Ｏ図のＨの方向に見た図である。

（後半に続く） 第１図は、スリーブ２内に支承した入力軸１を組み込んだ弁組立体を示し、捩じ り棒４によってこの入力軸ｌをピニオン３（被動部材）に弾性的に連結する。ス リーブ駆動ビン５によって回転するようスリーブ２をピニオン３に連結すると共 に、捩じり捧４の左端を捩じり棒ビン６によって入力軸ｌに固着し、捩じり捧４ の右端を据込み連結部７によってピニオン３に固着する。従って、入力軸ｌに加 えた入力トルクにより捩じり棒４を角度的に変形させ、弁作動角として知られる 角度だけ入力軸ｌとスリーブ２との間を角度移動させる。この弁作動角によって 操向装置に液圧補助力を生ぜしめ、従ってラック８に軸線方向出力を与える。こ のことは動力操向装置の技術分野の当業者にはよく知られており、これ以上の説 明は省略する。

また、この弁組立体は、ピニオン３から遠い側のスリーブ２の端部に取り付けた 心決め機構９を組み込んでいる。この機構を第２．３．４、及び５図に一層詳細 に示す。心決め機構９を入力軸１とスリーブ２との間に直接作用するよう配置し 、これ等素子間に心決めトルクを生ぜしめる。この心決めトルクは捩じり捧４か ら生ずる直線６決めトルクを増大するものである。

入力軸ｌは、その外径上に直径的に対向し軸線方向に配列した２個のプリズム状 の切欠１０を有する。心決め機構９の支持体１１は平坦面を有し、スリーブ２の 端面に穿孔して形成したねじ孔１４に螺着した２個の六角ヘッドのねじ１３によ ってスリーブの端面１２に取り付けられている。支持体１１には、直径的に対向 し、半径方向に延びる溝１７を設ける。四角形の切欠形成プランジャ１８を谷溝 １７に収容し、溝１７の平行な側面１９に沿って実際的に零の間隙で半径方向に プランジャ１８を摺動させる。プランジャ１８の半径方向最内側の面のプリズム 状の切欠２０を弁の中心軸線２１に平行に配列する。各プランジャの切欠２０と 入力軸ｌの外径上の隣接切欠１０との間に円筒ローラ２２を拘束する。切欠形成 プランジャ１８の半径方向最内側の面に半径方向デッドストップ２５を設け、円 筒ローラ２２の方向が狂うのを修正し、円筒ローラ２２が移動するのを制限する 。切欠形成プランジャ１８の輪郭部２４に支持した２個のＣ字状はね２３によっ て切欠形成プランジャ１８に半径方向内方に負荷を加える。

プランジャ１８を中心に向は押圧することによって、プランジャ１８の切欠２０ と入力軸ｌの外径上の隣接切欠１０との間の「二重拘束ｊ転動作用止めとしての 各円筒ローラ２２に負荷を加える。この転動作用止めの限界入力トルクを超過し ない入力トルクの場合には、第６ａ図の接触点３０ａ〜３０ｄにおけるように、 各円筒ローラ２２に４個の線接触か生ずる。各接触点３０ａ〜３０ｄにおいて、 それぞれ切欠ｌＯ１又は２０の輪郭は、円筒ローラ２２の円筒表面に対し接線方 向に形成される。

また、この転動作用止めの実際の幾何学的形状と心決め機構９の残りの構成とに 関する知識により、限界入力トルクの簡単な計算が可能である。中立位置でそれ ぞれ力Ｆのプリロードを受ける２個の円筒ローラ２２と２個のＣ字状ばねとを組 み込んだ図示の実施例に関しては、限界入力トルクＴは次の式によって与えられ る。

Ｔ＝２ＦＸ半径３１ｘｔａｎ（角度３２）ここに半径３１は弁の軸線２１と円筒 ローラ２２の中心３３との間の半径距離であり、角度３２は、接触点３０ａと３ ０ｂとの中心３３に対する中心角の１／２である。

この限界を越える入力トルクが入力軸ｌに加えられた時、プランジャ１８は、Ｃ 字状はね２３によって加わる反力に抗して徐々に半径方向外方に駆動され、弁作 動角に相当する弁の回転につれて、円筒ローラ２２は、入力軸１とプランジャ１ ８との隣接する切欠間に２個の線接触で転動する。これ等２個の接触線を第６ｂ 図に接触点３０ａ、３０ｄとして示す。このようにして移動した位置においては 、上記転動作用止めから生ずる心決めトルクは、角度３２が角度３２ａに減少し たことに起因して、著しく減少してしまっていること明らかである。

円筒ローラ２２、切欠形成プランジャ１８、及びＣ字状ばね２３は、カバー板３ ４によって軸線方向に抑止されている。カバー板３４は六角ヘッドのねじ１３の 回転止め座金としても作用し、垂片３５によってこれ等ねじのロックを容易にす る。Ｃ字状はね２３は、その厚さか均一なように図示されているが、軸線方向に 測定した幅を変化させている。Ｃ字状ばねの設計における通常のブラクチスに従 って、最大の曲げモーメントを支持する中心区域を最大幅にし、切欠形成プラン ジャ１８の輪郭部２４との接触点に隣接するＣ字状はねの端部は小さな曲げモー メントを受けるので幅を狭くする。このようにして、Ｃ字状ばねを均一な幅にす る場合に比較し、曲げ応力をＣ字状はねに一層均一に分散させることができ、し かも、所定の最大応力レベルに対し、はね常数を最小にすることができる。

この実施例の特殊な要旨は、支持体１１をスリーブ２に取り付けている間に、心 決め機構を完全に配列する手段にある。捩じり棒４によって供給される心決めト ルクに心決め機構を正確に回転整合させることと、この捩じり棒による心決めト ルクが零の時、対向する円筒ローラ２２を４個の線接触で転動作用止めの切欠に 掛合（即ち各プリズム状の切欠１Ｏ１２０にそれぞれ２個の線接触で掛合）させ ることが必要であることもちろんである。このような構成部材についての通常の 技術公差にこのことを両立させるためには、最終的に取り付ける前に、支持体１ １を回転方向（即ち第３図のＥの方向）と、側方（即ちＣの方向）との両方向に 微細に調整できることが必要である。

支持体１１に２個の大きな設置孔３６を設け、ねじ１３のねし山の外径が緩く嵌 着するようにする。従って、組立て中にねじ１３をまだ締め付けていない状態で 、全体の機構をＥの方向に回転し、Ｃの方向に側方に摺動させて、この理想的な 位置を占めるようにすることができる。その後で、ねじ１３を締め付けて、支持 体１１をスリーブ２に剛固に取り付ける。次にカバー板３４の垂片３５をねじ１ ３の六角ヘッドの周りに変形させ、この操向装置の使用寿命中にわたり、これ等 ねじ１３を恒久的にロックする。この第１実施例では、この機構のＤの方向の位 置は組立て中は比較的重要でなく、この位置は例えば外部の固定具によって決定 する。代案として、支持体１１の設置孔３６の１個をＤの方向に狭くすることが でき、即ち第３ａ図に示すように溝孔３６ａを形成し、この方向に支持体が移動 する可能性をなくする。

Ｃ字状ばねを対称に構成配置することによって、溝孔１７の側面１９と切欠形成 プランジャ１８の摺動面との間の側方負荷を最小にすることかでき、摩擦と摩耗 とを最小にすることができる。成る用途では、この弾性部材を単一のＣ字状ばね で構成することができる。またＣ字状ばねをばね鋼の単一シートで製造すること ができ、又は代案として多層、即ち重ねた状態に製造することもできる。

大きな転勤止め作用を必要とする用途に対しては、入力軸の周りに約１２０度に 相互に配置した３個の切欠形成プランジャを機械的止め機構に採用することがで きる。この第２実施例では、３個のＣ字状ばねを使用してこれ等３個のプランジ ャを相互に連結し、上述の側方への負荷を防止する（第７図参照）。

代案として、入力軸の周りにほぼ９０度離間して４個の切欠形成プランジャと４ 個のＣ字状はねの適切な組を使用することもできる。しかし、一般に、プランジ ャとＣ字状はねとの数が多ければ、取付けねじのために必要なスペース、即ち「 足跡」も少なくなってしまう。今までの用途では、２個のプランジャ（及び２個 のＣ字状ばね）が最適であった。

第８．９、ｌＯ及び１１図を参照して本発明の第３実施例を説明する。

この第３実施例では、入力軸５０、プリズム状切欠５１．及び円筒ローラ５２は 上述の第１実施例における部材とほぼ同一であり、第１〜６図の符号１１１０、 及び２２の部材にそれぞれ対応している。支持体５３は、プレス成形した金属板 から成り、スリーブ５４の端面の穿孔したねじ孔５６に螺着した２個の六角ヘッ ドねじ５５によってスリーブ５４にこの支持体５３を取り付ける。支持体５３の 一部を図示のように曲げて耳片５７を設けて円筒ローラ５２のケージを形成し、 上述の第１実施例の半径方向デッドストップ２５の場合におけるように円筒ロー ラの側方、及び軸線方向の移動を抑止する。入力軸５０の各側部に通常４個設け た板はね５８を対向する止めレバー５９に圧着する。各レバー５９の内方に向く 表面にプリズム状切欠６０を設ける。この内方に向く表面を一部硬化し、円筒ロ ーラ５２との接触から生ずる高い繰返し応力を支持する。支持体５３に一体に形 成した耳片６４に形成した突部６３によって支持体５３内にはね５８を支持する 。

第８図には、入力軸５０をスリーブ５４に対して中立位置に示す。入力軸５０と スリーブ５４との間の相対回転によって生ずる心決め機構の全作用は、プランジ ャ１８の代わりに止めレバー５９を使用した以外は上述の実施例と全く同一であ る。円筒ローラ５２と止めレバー５９との間の相対回転によって両者間に生ずる 側方力は、止めレバー５９の長方形溝孔６１と耳片６４の一部として形成した舌 片６２との間の「舌片溝孔」掛合を通じて支持体５３に伝達されることに注意さ れたい。はね５８が変形した時発生する止めレバー５９の僅かな回転は、この舌 片溝孔掛合によって設けられた蝶着作用によって吸収される。

この蝶着作用は、最初に述べた第１実施例で生ずる場合に比較し、本質的に摩擦 がなく行われる。第１実施例の場合には、プランジャ１８に加わる側方力は、溝 １７の幅広の面１９との摺動掛合によって支持体１１に伝達される。

本発明においては、支持体５３をスリーブ５４に取り付けている間に、心決め機 構は完全に配列される。捩じり捧４によつて供給される心決めトルクに心決め機 構は精密に回転整合することが必要であり、更にこの捩じり棒の心決めトルクが 零である場合には、対向する円筒ローラ５２は、止め作用をする切欠に４個の線 接触（即ち各プリズム状切欠５１．６０についてそれぞれ２個の線接触）で掛合 することが必要である。このような構成部材についての通常の技術公差に対しこ のことを両立させるためには、最終的に取り付ける前に、支持体５３を回転方向 （即ち第８図のＡの方向）と、半径方向（即ちＸの方向、又はＹの方向、又はそ れ等を組み合わせた方向）との両方向に微細に調整できることが必要である。

支持体５３に２個の大きな設置孔６８を設け、ねじ５５のねし山の外径が緩く嵌 着するようにする。従って、組立て中にねじ５５をまだ締め付けていない状態で 、全体の機構にこの理想的な位置を占めさせることができる。次に、ねじ５５を 締め付けて、支持体５３をスリーブ５４に剛固に取り付けるだけでよい。ねじ５ ５を締め付けることによってこの状態を乱すことがないようにするため、スリー ブ５４の浅い孔６７に掛合する湾曲端を有する座金６５を設ける。垂片座金６５ のロック垂片６６によってねじ５５をロックし、操向装置の使用寿命中にねじ５ ５か緩むのを防止する。

従来技術の設計に成る全ての心決め装置では、捩じり棒に対する心決め装置の整 合は精密な心決め技術によって達成しなければならず、対向する（又は４個の） 別個の止めによる心決め作用を各部片の極端に精密な部片の加工によって行わな ければならなかったことに注意されたい。本発明によれば、このように極端に精 密な部片を製造する必要はない。

本発明は多数の変更を加えることかでき、それにより最も有利な効果を達成し得 ることは動力操向装置の技術の当業者には明らかである。

フロントページの続き （７２）発明者　バックスター　ジョンオーストラリア国　ニューサウスウェー ルズ　２０６７　チャッツウッド　ホーソーンアヴエニュ−４２ （７２）発明者　ダイア−ゲオフリー　フィリップオーストラリア国　ニューサ ウスウェールズ　２１６８　ミラー　ミラー　ロード　４８

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．全て共通の中心軸線上にある入力軸と、スリーブと、被動部材と、全体が機 械的に作動する心決め機構とを具え、この心決め機構は、支持体と、２個、又は それ以上の転動素子とを具え、各転動素子を１対の対向する切欠形成素子間に配 置し、この切欠形成素子の内の第１切欠形成素子を前記入力軸に固着し、又は一 体に形成し、他方の第２切欠形成素子を前記第１切欠形成素子に対し接近又は離 間するよう移動でき前記心決め機構の中心軸線の周りに回転できるよう前記支持 体に支持し、前記支持体を前記スリーブ又は前記被動部材に取り付ける取付け手 段を設け、それぞれ前記転動素子を各前記第１切欠素子と端前記第２切欠素子と の間に拘束するようこの第２切欠素子を第１切欠素子に押圧するばね手段を設け 、これにより前記入力軸と前記スリーブ又は前記被動部材との間に止め作用を生 ぜしめ、これにより所定の限界値を越える入力トルクが加わった時のみ前記入力 軸と前記スリーブ又は前記被動部材との間に相対回転を生ぜしめる動力操向装置 の回転弁において、前記心決め機構の前記スリーブ又は前記被動部材への組立て 後、前記支持体の前記スリーブ又は前記被動部材への取付けを実施し、前記組立 て後で前記取付け前には前記回転弁の中心軸線に垂直な平面内で前記スリーブ又 は前記被動部材に対し半径方向及び回転方向の両方向に僅かな角度にわたり前記 支持体が自由な浮動状態になるよう前記支持体と前記取付け手段とを構成配置し 、これにより各前記転動素子とそのそれぞれの対向する切欠形成素子との相互面 に同時に二重拘束の４個の線接触、又は４個の点接触が生ずる力平衡位置を前記 支持体が前記ばね手段の押圧を受けて占め、これにより前記取付け後、各前記転 動素子とそのそれぞれの対をなす対向する切欠形成素子とによって生ずる止め作 用を同期して発生することを特徴とする動力操向装置の回転弁。
2. ２．全て共通の中心軸線上にある入力軸と、スリーブと、被動部材と、全体が機 械的に作動する心決め機構とを具え、この心決め機構は、支持体と、２個、又は それ以上の転動素子とを具え、各転勤素子を１対の対向する切欠形成素子間に配 置し、この切欠形成素子の内の第１切欠形成素子を前記入力軸に固着し、又は一 体に形成し、他方の第２切欠形成素子を前記第１切欠形成素子に対し接近又は離 間するよう移動でき前記心決め機構の中心軸線の周りに回転できるよう前記支持 体に支持し、前記支持体を前記スリーブ又は前記被動部材に取り付ける取付け手 段を設け、それぞれ前記転動素子を各前記第１切欠素子と各前記第２切欠素子と の間に拘束するようこの第２切欠素子を第１切欠素子に押圧するばね手段を設け 、これにより前記入力軸と前記スリーブ又は前記被動部材との間に止め作用を生 ぜしめ、これにより所定の限界値を越える入力トルクが加わった時のみ前記入力 軸と前記スリーブ又は前記被動部材との間に相対回転を生ぜしめる動力操向装置 の回転弁において、ねじ、ボルト、リベット、又はその他の軸線方向固定具によ って前記支持体を前記スリーブ、又は前記被動部材に取り付けるのを容易にする 取付け孔を前記支持体に設け、前記支持体を前記スリーブ、又は前記被動部材に 取り付ける以前に前記回転弁の前記中心軸線に垂直な平面内で前記スリーブ、又 は前記被動部材に対し前記支持体が半径方向及び回転方向に僅かな角度にわたり 浮動できるように前記軸線方向固定具の直径に対する間隙を前記取付け孔に設け 、これにより前記支持体を取り付けた後、前記２個、又はそれ以上の転動素子と そのそれぞれの対向する切欠形成素子とによって止め作用を同期して生ずるよう 前記ばね手段の押圧作用を受けて前記支持体が力平衡位置を占めることを特徴と する動力操向装置の回転弁。
3. ３．前記転動素子を円筒形に構成し、前記切欠形成素子のプリズム状の輪郭に線 接触させる請求の範囲１、又は２に記載の回転弁。
4. ４．前記転動素子の軸線を前記回転弁の中心軸線に平行に配置した請求の範囲３ に記載の回転弁。
5. ５．前記ばね手段をＣ字状ばねにした前記請求の範囲のいずれか１項に記載の回 転弁。
6. ６．前記ばね手段を板ばねにした請求の範囲１〜５のいずれか１項に記載の回転 弁。
7. ７．更に前記回転弁に捩じり棒を設け、前記取付け後生ずる前記止め作用の同期 作用によって、所定の限界値を越えない入力トルクに対しては前記捩じり棒の作 用が検知されない状態に留める請求の範囲１〜６のいずれか１項に記載の回転弁 。