JPH1045009A - 油圧パワーステアリング装置の制御バルブ - Google Patents

油圧パワーステアリング装置の制御バルブ

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JPH1045009A
JPH1045009A JP21782696A JP21782696A JPH1045009A JP H1045009 A JPH1045009 A JP H1045009A JP 21782696 A JP21782696 A JP 21782696A JP 21782696 A JP21782696 A JP 21782696A JP H1045009 A JPH1045009 A JP H1045009A
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grooves
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sleeve
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Katsuhiro Suzuki
勝博 鈴木
Kozo Murayoshi
浩三 村吉
Shinichi Hagihira
慎一 萩平
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 ロータリーバルブの可変絞り部の、流体音の
小さい静粛な制御バルブを提供する。 【解決手段】 スリーブ101とロータリースプール1
02を互いに相対回転可能に嵌合させて構成される一対
の制御部を円周上に複数形成し、両者の相対回転に伴っ
て、ロータリースプール側の供給溝103Aとスリーブ
側の左右制御溝104A,105A及びロータリースプ
ール側の左右連絡溝106A,107Aとスリーブ側の
排出溝108A,109Aとの連通面積を、ロータリー
スプール側の制御凸部104B,105Bの面とり部で
絞り制御をするとともに、スリーブ側の左右制御溝とロ
ータリースプール側の左右連絡溝との嵌合部はオーバラ
ップさせることにより、ロータリースプール側の供給溝
及び左右連絡溝からスリーブ側の左右制御溝及び排出溝
への作動油の流れを、いずれもアップフローとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、自動車のパワー
ステアリング装置に使用される制御バルブに関する。
【0002】
【従来の技術】この種のパワーステアリングの操舵力制
御装置としては、例えば、本願出願人が特開平4−31
176号公報に開示したものがある。当該公報のパワー
ステアリングの操舵力制御装置は、図3〜5に示すよう
に、ケーシング1内に、ピニオンシャフト2とスタブシ
ャフト3を同軸上に挿入するとともに、これら両シャフ
ト2,3をトーションバー4を介して連係させている。
上記ピニオンシャフト2にはピニオン5を形成すると
ともに、このピニオン5を、操舵機構のロッド6に形成
したラック7にかみ合わせている。したがって、ピニオ
ンシャフト2が回転してピニオン5が回ると、それにと
もなってロッド6が移動し、図示していない車輪を転舵
させることになる。
【0003】上記スタブシャフト3は、図示していない
ステアリングホイールと一体的に回転する構成にし、し
かも、その周囲にはロータリーバルブVを設けている。
ロータリーバルブVは、スタブシャフト3と一体にした
ロータリースプール8と、このロータリースプール8に
相対回転自在に嵌合したスリーブ9とからなる。そし
て、スリーブ9はピン10を介してピニオンシャフト2
に連結し、両者が一体に回転する構成にしている。
【0004】上記のように構成されたロータリーバルブ
Vは、次のようにして切換わるものである。つまり、ス
テアリングホイールをきると、スタブシャフト3が回転
するとともに、その回転力はトーションバー4を介して
ピニオンシャフト2にも伝達される。しかし、ピニオン
シャフト2は、車輪の接地摩擦等によりその回転が妨げ
られるので、その分だけトーションバー4がねじられ
る。そのためにスタブシャフト3は、トーションバー4
のねじれ角度分だけピニオンシャフト2よりも余分に回
転することになり、両シャフト2,3が相対回転するこ
とになる。このようにして両シャフト2,3が相対回転
すれば、ロータリースプール8とスリーブ9も相対回転
して、ロータリーバルブVが切換わるのである。
【0005】上記ロータリースプール8には、図4に示
すように、凹部11,12,18を形成する。また、こ
れら凹部11,12,18の間には制御凸部19,26
が形成される一方、スリーブ9には、制御溝28,35
を形成される。そして、これらの凹部11,12,1
8、制御凸部19,26、及び制御溝28,35のそれ
ぞれが相まって、ロータリーバルブVの径方向には第1
制御部Iを構成し、これら第1制御部Iに直交する位置
には、第3制御部IIIを構成する。
【0006】第1制御部Iは、その制御凸部19,2
2,23,26の各エッジ部分に、図5に示すような面
取り加工を施している。つまり、各エッジ部分を面取り
部40とするとともに、その長さをL1としている。そ
して、ロータリーバルブVが中立位置にあるとき、面取
り部40のエッジ部分からスリーブ9の制御溝の端部ま
での距離、すなわちアンダラップ量をU1としている。
このようにした第1制御部Iは、ロータリーバルブVが
いずれかの方向に切換わると、パワーシリンダCの室3
6,37のうち、一方をタンク通路27に連通させると
ともに、他方に油圧ポンプPの圧油を導くものである。
【0007】第3制御部IIIの制御凸部20,21,2
4,25の各エッジ部分にも、図5に示すように面取り
部41を形成するとともに、この面取り部41の長さを
2としている。そして、ロータリーバルブVが中立位
置にあるとき、面取り部41のエッジ部分からスリーブ
9の制御溝の端部までの距離、すなわちアンダラップ量
をU2としている。このようにした第3制御部IIIは、ス
リーブ9に形成した固定絞り42を介してポンプPに接
続している。なお、これら固定絞り42が、第2制御部
IIを構成しているものとする。
【0008】以上述べた第1、3制御部では、面取り部
40の長さL1に対して、面取り部41の長さL2を十分
小さくするとともに、アンダラップ量U1に対してアン
ダラップ量U2を十分大きくしている。なお、図6は、
この従来例の等価回路図である。
【0009】次に、上記従来例の作用を説明する。ステ
アリングホイールを中立位置に保っていれば、ロータリ
ーバルブVも図4(A)に示す中立位置を保持するの
で、ポンプPの吐出流体は、供給ポート38から第1制
御部I及びタンク通路27を経由してタンクに戻され
る。したがって、パワーシリンダCの圧力はほとんど発
生しない。
【0010】上記の状態からステアリングホイールをき
って、ロータリーバルブVを切換えたとすると、車両の
中高速走行時のように、ロータリーバルブVの作動角が
小さいときには、第3制御部IIIの開口面積は、絞り効
果に影響しない程度にしか小さくならない。したがっ
て、このときには第1制御部Iと第2制御部IIとによっ
て圧力制御されることになる。そして、この第2制御部
IIを構成する固定絞り42からは所定の流量がタンクに
流出するので、パワーシリンダCの圧力上昇を抑えるこ
とができる。
【0011】さらに、車両の低速走行時のように、ステ
アリングホイールを大きくきると、今度は第3制御部II
Iの開度が急に小さくなるので、戻り流量が一気に少な
くなる。言い換えれば、ポンプPからの供給流量のほと
んどが第1制御部Iに導かれることになり、パワーシリ
ンダCの圧力が急上昇する。このようにした操舵力制御
装置によれば、バルブVの作動角が小さい範囲では、パ
ワーシリンダCの圧力上昇を緩やかにできるため、直進
走行時や高速走行時におけるステアリングを安定させる
ことができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の操舵力制御
装置では、図4(A)のロータリーバルブの第1制御部
Iを展開して示す図4(B)に示すように弁が形成さ
れ、スリーブ9とスプール8が図示の如く相対回転する
ことにより、BとDの可変絞り(面取り部)部が漸次絞
られ、パワーシリンダにアシスト圧力が作用する。上記
のように構成された可変絞り部の油の流れの方向は、ロ
ータリースプール側の供給溝11からスリーブ側の左制
御溝35及び右制御溝28へ流れる所謂アップフロー
と、スリーブ側の左制御溝35及び右制御溝28からロ
ータリースプール側の左右排出溝18及び12へ流れる
所謂ダウンフローとの組合せにより構成されている。
【0013】このため、スリーブ側の制御溝28,35
からロータリースプール側の排出溝12,18への流れ
が、スリーブ9側からロータリースプール8側に向かう
所謂ダウンフローとなる場合には、油はロータリースプ
ール側の制御凸部19,26の面取り部40とスリーブ
側の制御凸部12A,18Aの内壁面の双方に挾まれた
狭い通路を面取り部40に沿って流れ、面取り部40の
終端面で流れが急激に拡大して圧力が上昇するために、
流れがロータリースプール側の面取り部40の終端面と
スリーブ側の制御凸部12A,18Aの内壁面から剥離
して乱流が発生し易く、流体音の発生が増大するという
問題があることが、可視化手法によって流れを観察する
ことにより確認することができた。
【0014】そこで本発明の目的は、ロータリーバルブ
の可変絞り部の作動油の流れの方向を、ロータリースプ
ール側の供給溝及び左右連絡溝からスリーブ側の左右制
御溝及び排出溝へのいずれも、アップフローとすること
により、流体音の小さい静粛な制御バルブを提供するこ
とである。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の採った手段は「ステアリングホイールと一
体的に回転するスタブシャフトと、操舵機構に連係する
出力シャフトと、これら両シャフトを連係するトーショ
ンバーと、上記両シャフトの相対回転に応じて切換わる
ロータリースプール及びスリーブからなるロータリーバ
ルブとを備えてなり、スリーブ側には油圧ポンプからの
圧油を供給する供給ポートと、当該供給ポートの両側に
形成され圧油をパワーシリンダに供給する左右の制御溝
と、当該制御溝の外側に配設されパワーシリンダに連な
る連絡ポートが穿設されたシリンダ制御凸部と、当該シ
リンダ制御凸部の更に外側にパワーシリンダの排出油が
流入する排出溝とを形成する一方、ロータリースプール
側には、前記スリーブ側の供給ポートに対向する供給溝
と、前記制御溝に対向し左右のシリンダ制御溝への圧油
の供給を制御する面取り部を設けた供給側制御凸部と、
前記連絡ポートに対向する左右の連絡溝と、前記排出溝
に対向しタンクへの排出ポートが設けられた排出側制御
凸部とが形成され、両者を互いに相対回転可能に嵌合さ
せて構成される一対の制御部を円周上に複数形成し、ス
リーブとロータリースプールの相対回転に伴って、ロー
タリースプール側の供給溝とスリーブ側の左右制御溝及
びロータリースプール側の左右連絡溝とスリーブ側の排
出溝との連通面積を、ロータリースプール側の制御凸部
の面とり部で絞り制御をするとともに、スリーブ側の左
右制御溝とロータリースプール側の左右連絡溝との嵌合
部はオーバラップさせることにより、油の流れを遮断す
るブロック部を形成し、ロータリースプール側の供給溝
及び左右連絡溝からスリーブ側の左右制御溝及び排出溝
への作動油の流れを、いずれもアップフローとしたこ
と」である。
【0016】
【発明の実施の形態】以下本発明に係る制御弁を図1に
示す実施形態について説明する。本発明のロータリーバ
ルブは図2の一部展開図に示すように、スリーブ101
には、圧油を供給する供給ポート103と、当該供給ポ
ートの両側に形成され圧油をパワーシリンダに連なる制
御ポート104,105に供給する左右の制御溝104
A,105Aと、当該制御溝の円周上外側にあってパワ
ーシリンダに連なる連絡ポート106,107が穿設さ
れたシリンダ制御凸部106B,107Bと、当該シリ
ンダ制御凸部の円周上更に外側にパワーシリンダの排出
油が流入する排出溝108A,109Aとを形成する。
【0017】また、ロータリースプール102には、供
給ポート103に対向する供給溝103Aと、当該供給
溝103Aの両側に上記左右の制御溝104A,105
Aに対向し当該左右の制御溝への圧油の供給を制御する
面取り部(図5の40に相当)を設けた制御凸部104
B,105Bと、当該制御凸部の外側にあって上記連絡
ポート106,107に対向する左右連絡溝106A,
107Aと、当該左右連絡溝の更に外側に前記排出溝1
08A,109Aに対向してタンクへの排出ポート10
8,109が穿設された制御凸部108B,109Bと
を形成する。
【0018】この様に形成された両者を互いに相対回転
可能に嵌合させて構成される一対の制御部Xを円周上に
複数形成(図1では3組)し、スリーブ101とロータ
リースプール102の相対回転に伴って、ロータリース
プール側の供給溝103Aとスリーブ側の左右制御溝1
04A,105A及びロータリースプール側の左右連絡
溝106A,107Aとスリーブ側の排出溝108A,
109Aとの連通面積を漸次変化する様にロータリース
プール側の制御凸部の面取り部(図5の40に相当)で
絞り制御をする一方、ロータリースプール側の制御凸部
104B,105Bの端面E,Fと、スリーブ側の制御
凸部106B,107Bとは、オーバラップし油の流れ
を遮断するブロック部が形成される。
【0019】次に図2の矢印方向に、スリーブ101と
ロータリースプール102とが相対変位すると、可変絞
り部AとCは漸次拡大する一方、BとDは漸次絞られ
る。このとき油の流れ方向は、供給溝103Aから左右
制御溝104A,105Aへの流れ方向、及び左右連絡
溝106A,107Aから排出溝108A,109Aへ
の流れ方向の双方とも、ロータリースプール102側か
らスリーブ101側への所謂アップフローとなる。
【0020】図4(B)に示す従来技術の場合は、制御
溝28,35から排出溝12,18への流れが、本発明
とは逆にスリーブ側からロータリースプール側に向かう
所謂ダウンフローとなり、油はロータリースプール側の
制御凸部19,26の面取り部40とスリーブ側の制御
凸部12A,18Aの内壁面の双方に挾まれた狭い通路
を面取り部40に沿って流れ、面取り部40の終端面で
流れが急激に拡大して圧力が上昇するために、流れがロ
ータリースプール側の面取り部40の終端面とスリーブ
側の制御凸部12A,18Aの内壁面から剥離して乱流
が発生し易く、流体音の発生が増大するのであるが、本
発明の場合には油は制御凸部の面取り部に沿って広い通
路に形成された制御溝又は排出溝へ流れるために、流れ
が面取り部から剥離しにくく乱流が発生しにくいことも
あって、キャビテーションの発生が抑制され、流体音の
発生を低減することができるのである。
【0021】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明においては、
油の流れ方向を、供給溝103Aから左右制御溝104
A,105Aへの流れ方向、及び左右連絡溝106A,
107Aから排出溝108A,109Aへの流れ方向の
双方とも、ロータリースプール102側からスリーブ1
01側へのアップフローとなる。この結果、油は制御凸
部の面取り部に沿って広い通路に形成された制御溝又は
排出溝へ流れるために、流れが面取り部から剥離しにく
く乱流が発生しにくいこともあって、キャビテーション
の発生が抑制され、流体音の発生を低減することができ
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御弁の等価図である。
【図2】本発明の制御弁の一部展開図である。
【図3】従来技術に係る制御バルブとラックアンドピニ
オンの出力部の断面図である。
【図4】(A)従来技術に係る制御弁の等価図である。 (B)従来技術に係る制御弁の一部展開図である。
【図5】従来技術に係る制御弁の面取り部の拡大図であ
る。
【図6】従来技術に係る制御弁の等価回路図である。
【符号の説明】
P 油圧ポンプ V ロータリーバルブ 101 スリーブ 102 ロータリースプール 103 供給ポート 103A 供給溝 104,105 パワーシリンダの制御ポート 104A,105A 左右制御溝 104B,105B 制御凸部 106,107 パワーシリンダの連絡ポート 106A,107A 左右連絡溝 106B,107B シリンダ制御凸部 108,109 排出ポート 108A,109A 左右排出溝 108B,109B 排出側制御凸部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステアリングホイールと一体的に回転す
    るスタブシャフトと、操舵機構に連係する出力シャフト
    と、これら両シャフトを連係するトーションバーと、上
    記両シャフトの相対回転に応じて切換わるロータリース
    プール及びスリーブからなるロータリーバルブとを備え
    てなり、スリーブ側には油圧ポンプからの圧油を供給す
    る供給ポートと、当該供給ポートの両側に形成され圧油
    をパワーシリンダに供給する左右の制御溝と、当該制御
    溝の外側に配設されパワーシリンダに連なる連絡ポート
    が穿設されたシリンダ制御凸部と、当該シリンダ制御凸
    部の更に外側にパワーシリンダの排出油が流入する排出
    溝とを形成する一方、ロータリースプール側には、前記
    スリーブ側の供給ポートに対向する供給溝と、前記制御
    溝に対向し左右のシリンダ制御溝への圧油の供給を制御
    する面取り部を設けた供給側制御凸部と、前記連絡ポー
    トに対向する左右の連絡溝と、前記排出溝に対向しタン
    クへの排出ポートが設けられた排出側制御凸部とが形成
    され、両者を互いに相対回転可能に嵌合させて構成され
    る一対の制御部を円周上に複数形成し、スリーブとロー
    タリースプールの相対回転に伴って、ロータリースプー
    ル側の供給溝とスリーブ側の左右制御溝及びロータリー
    スプール側の左右連絡溝とスリーブ側の排出溝との連通
    面積を、ロータリースプール側の制御凸部の面とり部で
    絞り制御をするとともに、スリーブ側の左右制御溝とロ
    ータリースプール側の左右連絡溝との嵌合部はオーバラ
    ップさせることにより、油の流れを遮断するブロック部
    を形成し、ロータリースプール側の供給溝及び左右連絡
    溝からスリーブ側の左右制御溝及び排出溝への作動油の
    流れを、いずれもアップフローとしたことを特徴とする
    油圧パワーステアリング装置の制御バルブ。
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