JPH11165648A - 油圧制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】油圧パワーステアリング装置に利用した場合に
車両の直進走行時における安定性を、部品点数、組み立
て工数、製造コスト、装置寸法を増大させることなく向
上できる油圧制御弁を提供する。 【解決手段】ハウジングと第１シャフト２に対して相対
回転可能に嵌め合わされる筒状の弁部材31が、その第１
シャフト２にトーションバー６を介して同軸中心に弾性
的に相対回転可能に連結される第２シャフトに、軸方向
一方への変位が規制されると共に軸方向他方への変位が
許容されるように、同行回転可能に連結される。その弁
部材31の軸方向他方への変位を規制するように、その第
１シャフト２の外周に嵌め合わされる止め輪70は、その
弁部材31の第１シャフト２に対する相対回転により弾性
変形するように、その弁部材31と第１シャフト２に連結
され、その弁部材31の第１シャフト２に対する中立位置
からの相対回転を規制する方向の予圧を付与できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弁部材の回転によ
り絞り部の開度を変化させて油圧を制御する弁に関し、
油圧パワーステアリング装置において操舵補助力発生用
油圧アクチュエータに作用する油圧を制御するのに適す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】操舵により回転する入力シャフトにトー
ションバーを介して出力シャフトが同軸中心に弾性的に
相対回転可能に連結され、その出力シャフトに形成され
たピニオンにラックが噛み合わされ、その入力シャフト
の回転をトーションバー、出力シャフト、ピニオン、ラ
ックを介して車輪に伝達することで舵角を変化させるス
テアリング装置が従来から用いられている。このような
ステアリング装置において、操舵補助力を油圧アクチュ
エータにより付与するため、所謂ロータリー型の油圧制
御弁が用いられている。

【０００３】その油圧制御弁は、ハウジングの内周と入
力シャフトの外周との間に、そのハウジングと入力シャ
フトに対して相対回転可能に嵌め合わされる筒状の弁部
材を有する。その入力シャフトと弁部材の間の油路に、
その入力シャフトと弁部材の相対回転により開度が変化
するように絞り部が形成される。その弁部材は出力シャ
フトに同行回転可能に連結される。

【０００４】その油圧制御弁によれば、操舵抵抗により
トーションバーが弾性的に捩じれると、その弁部材が入
力シャフトに対して相対回転することで絞り部の開度が
変化し、その絞り部の開度に応じた油圧が上記油圧アク
チュエータに作用する。これにより、操舵抵抗に応じて
操舵補助力が付与される。

【０００５】また、操舵力の付与を解除すると、その弁
部材は、トーションバーの弾力により入力シャフトに対
して相対回転し、入力シャフトに対して中立位置に復帰
可能とされている。

【０００６】上記油圧制御弁においては、トーションバ
ーのみが、弁部材３１を入力シャフトに対して中立位置
に保持しようとする弾力を付与する。そのため、直進走
行時における安定性が低下するという問題が発生する。

【０００７】そこで、トーションバーとは別にＣ形状の
バネにより、弁部材を入力シャフトに対して中立位置に
復帰させる弾力を作用させる油圧パワーステアリング装
置が提案されている（特開平２‐１３３２８３号公報参
照）。そのＣ形状バネにより弁部材が入力シャフトに対
して中立位置から相対回転するのを規制する方向の予圧
を作用させている。これにより、ドライバーの操舵力が
大きくなっても、その予圧が解除されるまでは操舵補助
力発生用油圧アクチュエータに高圧油は供給されないの
で、直進走行時における安定性を向上できる。また、据
え切り時や低速での操舵時は、予圧の解除により油圧シ
リンダに付与される圧油の圧力を大きくし、充分な操舵
補助力を得ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例の油圧制御
弁では、Ｃ形状バネを新たに設ける必要があるため、部
品点数、組み立て工数、製造コストが増大するという問
題がある。また、そのＣ形状バネを弁部材と出力シャフ
トとの間に配置しているため、その配置スペースを確保
するために装置が大型化するという問題がある。

【０００９】本発明は、上記問題を解決することのでき
る油圧制御弁を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の油圧制御弁は、
第１シャフトと、第２シャフトと、その第１シャフトと
第２シャフトを同軸中心に弾性的に相対回転可能に連結
するトーションバーと、そのハウジングの内周と第１シ
ャフトの外周との間に、そのハウジングと第１シャフト
に対して相対回転可能に嵌め合わされる筒状の弁部材と
を備える。その第１シャフトと弁部材の間の油路に、そ
の第１シャフトと弁部材の相対回転により開度が変化す
るように絞り部が形成される。その弁部材は第２シャフ
トに、軸方向一方への変位が規制されると共に軸方向他
方への変位が許容されるように、同行回転可能に連結さ
れる。その弁部材の軸方向他方への変位を規制するよう
に、その第１シャフトの外周に止め輪が嵌め合わされ
る。その止め輪は、その弁部材の第１シャフトに対する
相対回転により弾性変形するように、その弁部材と第１
シャフトに連結される。その止め輪により、その弁部材
の第１シャフトに対する中立位置からの相対回転を規制
する方向の予圧を付与可能であることを特徴とする。本
発明の構成によれば、弁部材の軸方向変位を規制する止
め輪によって、弁部材が入力シャフトに対して中立位置
から相対回転するのを規制する方向の予圧を作用させる
ことができる。これにより、その予圧を付与するための
専用の部材が不要になるので、部品点数、組み立て工
数、製造コストの増大を防止できる。

【００１１】その止め輪は、圧油排出路の一部を構成す
る前記ハウジングの内周と第１シャフトの外周との間の
空間に配置されるのが好ましい。これにより、その予圧
を付与するために装置が大型化するのを防止できる。

【００１２】その絞り部の開度変化により、車両の油圧
パワーステアリング装置の操舵補助力発生用油圧アクチ
ュエータに作用する油圧を制御可能であるのが好まし
い。これにより、ドライバーの操舵力が大きくなって
も、その止め輪により付与される予圧が解除されるまで
は操舵補助力発生用油圧アクチュエータに高圧油は供給
されないので、その車両の直進走行時における安定性を
向上できる。また、据え切り時や低速での操舵時は、予
圧の解除により油圧シリンダ２０に付与される圧油の圧
力を大きくし、充分な操舵補助力を得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１４】図１に示す車両のラックピニオン式油圧パ
ワーステアリング装置１は、ステアリングホイールＨに
連結される筒状の入力シャフト（第１シャフト）２と、
この入力シャフト２にトーションバー６を介して同軸中
心に弾性的に相対回転可能に連結される出力シャフト３
とを備える。そのトーションバー６はピン４を介して入
力シャフト２に連結され、セレーション５を介して出力
シャフト３に連結されている。その入力シャフト２は、
バルブハウジング７にベアリング８を介して支持され、
出力シャフト３にブッシュ１２を介して支持されてい
る。その出力シャフト３は、ラックハウジング９にベア
リング１０、１１を介して支持されている。その出力シ
ャフト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１６に車輪（図示省略）が連結され
る。操舵による入力シャフト２の回転は、トーションバ
ー６、出力シャフト３、ピニオン１５に伝達され、その
ピニオン１５の回転によるラック１６の軸線方向移動に
より舵角が変化する。なお、そのラック１６は、サポー
トヨーク４０を介してラックハンジング９により支持さ
れ、そのサポートヨーク４０はバネ４１によりラック１
６に押し付けられ、そのサポートヨーク４０の変位によ
りラック１６の曲がり等を吸収することでピニオン１５
とラッック１６との噛み合いの円滑化が図られる。

【００１５】操舵補助力発生用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、操舵抵抗の大きさと方向に応じて圧油を
供給するロータリー型油圧制御弁３０が設けられてい
る。

【００１６】その油圧制御弁３０は、前記バルブハウジ
ング７の内周と入力シャフト２の外周との間に、そのバ
ルブハウジング７と入力シャフト２とに対して相対回転
可能に嵌め合わされる筒状の弁部材３１を備えている。

【００１７】図２に示すように、その弁部材３１は出力
シャフト３に、軸方向一方（図において下方）への変位
が規制されると共に軸方向他方（図において上方）への
変位が許容されるように、同行回転可能に連結される。
すなわち、その弁部材３１の一端に、図において下方側
が開放された切欠３１ａが形成され、その切欠３１ａに
挿入されるダウェルピン３２が出力シャフト３に固定さ
れている。そのピン３２に切欠３１の内面が接すること
で、弁部材３１の軸方向一方への変位が阻止される。

【００１８】その弁部材３１の軸方向他方への変位を規
制するように、その入力シャフト２の外周の周溝２ａに
止め輪７０が嵌め合わされている。その止め輪７０に弁
部材３１の他端面が接することによって、弁部材３１の
軸方向他方への変位が阻止される。

【００１９】その弁部材３１を、入力シャフト２とバル
ブハウジング７に対して円滑に相対回転させることがで
きるように、弁部材３１の外周とバルブハウジング７の
内周との間、弁部材３１の内周と入力シャフト２の外周
との間、切欠３１ａの内面とピン３２との間、および弁
部材３１の他端面と止め輪７０との間に、僅かの遊びが
設けられ、弁部材３１を入力シャフト２、出力シャフト
３、バルブハウジング７に対して径方向と軸方向に僅か
に相対変位させることが可能とされている。その遊び量
は、その遊びに基づく後述の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開
度変動が操舵特性に問題となる影響を与えない程度に設
定すればよい。

【００２０】図１に示すように、バルブハウジング７
に、ポンプ３３に接続される入口ポート３４と、タンク
３５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とが配置さ
れている。図３に示すように、各ポート３４、３６、３
７、３８は、入力シャフト２と弁部材３１との間の油路
２７を介して連通し、その油路２７に、その弁部材３１
と入力シャフト２の相対回転により開度が変化する絞り
部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが形成されている。

【００２１】すなわち、弁部材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ケ所形成されてい
る。その第１凹部５０の周方向間に対向するように入力
シャフト２の外周に第２凹部５１が周方向等間隔に８ケ
所形成されている。その第１凹部５０は、弁部材３１の
流路５３を介し前記第１ポート３７に連通するものと、
弁部材３１の流路５４を介し第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、弁部材３１の流路５５を介し前記入口ポート３４に
通じるものと、入力シャフト２の下方流路５２ａからト
ーションバー６と入力シャフト２との内外周間の流路５
２ｃを介し、入力シャフト２の上方流路５２ｂ（図２、
図３参照）から出口ポート３６に通じるものとが、周方
向に交互に並列する。その第１凹部５０と第２凹部５１
との周方向間が絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとされている。

【００２２】図１、図２に示すように、その入力シャフ
ト２の上方流路５２ｂから出口ポート３６に至る圧油排
出路の一部が、バルブハウジング７の内周と入力シャフ
ト２の外周との間の空間５９により構成され、その空間
５９に上記止め輪７０が配置される。

【００２３】その絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度変化によ
り、上記油圧シリンダ２０に作用する油圧が制御され
る。すなわち、図３は操舵が行なわれていない状態で、
この状態で弁部材３１は入力シャフト２に対して中立位
置にあり、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは全開状態で、入口
ポート３４と出口ポート３６とは連通し、ポンプ３３か
ら油圧制御弁３０に供給された油はタンク３５に還流
し、操舵補助力は発生しない。

【００２４】右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が弾性的にねじれ、弁部材３
１と入力シャフト２とが一方向に相対回転すると、第１
凹部５０と第２凹部５１との相対位置が変化し、入口ポ
ート３４と第１ポート３７との間の絞り部Ａの開度が大
きくなり、第１ポート３７と出口ポート３６との間の絞
り部Ｂの開度が小さくなり、入口ポート３４と第２ポー
ト３８との間の絞り部Ｃの開度が小さくなり、第２ポー
ト３８と出口ポート３６との間の絞り部Ｄの開度が大き
くなる。これにより、油圧シリンダ２０の一方の油室２
２に操舵抵抗の大きさと方向と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
流し、車両の右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。

【００２５】左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が弾性的にねじれると、弁部
材３１と入力シャフト２とが右方へ操舵した場合と逆方
向に相対回転し、絞り部Ａの開度が小さくなり、絞り部
Ｂの開度が大きくなり、絞り部Ｃの開度が大きくなり、
部Ｄの開度が小さくなる。これにより、油圧シリンダ２
０の他方の油室２３に操舵抵抗の大きさと方向とに応じ
た圧力の圧油が供給され、また、一方の油室２２からタ
ンク３５に油が還流し、車両の左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。

【００２６】そのトーションバー６が弾性的にねじれた
状態で、そのトーションバー６は、その弁部材３１を入
力シャフト２に対して中立位置に復帰させる弾力を付与
する。

【００２７】図２、図４に示すように、上記止め輪７０
は、その弁部材３１の入力シャフト２に対する相対回転
により弾性変形するように、その弁部材３１と入力シャ
フト２に連結されている。

【００２８】すなわち、その止め輪７０は、互いに離間
する一対の端部７０ａ、７０ｂと、各端部７０ａ、７０
ｂから内方に向かい延びる引っ掛け部７０ｃ、７０ｄ
と、各端部７０ａ、７０ｂに形成された工具挿入孔７０
ｅ、７０ｆと、各端部７０ａ、７０ｂから最も離れた位
置に形成されたピン挿通孔７０ｇとを有する。その入力
シャフト２の外周に、上記周溝２ａに通じる凹部２ｂが
形成されている。その凹部２ｂに、その周溝２ａに嵌め
合わされた止め輪７０の引っ掛け部７０ｃ、７０ｄが挿
入される。その止め輪７０の自然状態での内径は周溝２
ａの底部の外径よりも大きくされ、これにより、その周
溝２ａに嵌め合わされた止め輪７０は径方向寸法が弾性
的に縮小された状態とされ、各引っ掛け部７０ｃ、７０
ｄは凹部２ｂの内面に弾力により押し付けられる。その
周溝２ａに嵌め合わされた後に、そのピン挿通孔７０ｇ
に挿入されたピン７１が弁部材３１の上端に形成された
ピン穴３１ｂに挿入される。これにより、その止め輪７
０は、弁部材３１の入力シャフト２に対する相対回転に
より、径方向に弾性変形するように、入力シャフト２と
弁部材３１に連結される。

【００２９】その止め輪７０の各引っ掛け部７０ｃ、７
０ｄを、入力シャフト２の凹部２ｂの内面に押し付ける
弾力は、弁部材３１の入力シャフト２に対する中立位置
からの相対回転を阻止する方向に作用する。すなわち、
その止め輪７０により、その弁部材３１の入力シャフト
２に対する中立位置からの相対回転を規制する方向の予
圧が付与される。

【００３０】なお、その止め輪７０の装着は、弁部材３
１の入力シャフト２に対する中立位置の設定後に行われ
る。すなわち、先ず、入力シャフト２と出力シャフト３
とに挿通したトーションバー６をセレーション５を介し
て出力シャフト３に連結し、弁部材３１を出力シャフト
３にピン３２を介して連結し、中立位置における各絞り
部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの開度が均一になるように入力シャフ
ト２と弁部材３１との相対回転位置を調節した後に、ト
ーションバー６と入力シャフト２にピン４の挿入孔を形
成し、ピン４によりトーションバー６と入力シャフト２
とを連結する。しかる後に、周溝２ａに止め輪７０を嵌
め合わせ、中立位置における入力シャフト２と弁部材３
１の調節された相対回転位置が変化しないように上記予
圧を付与できる状態で、弁部材３１にピン挿通孔７０ｇ
を形成し、ピン７１により止め輪７０を弁部材３１に連
結する。

【００３１】図５における破線Ｑと実線Ｐは、ドライバ
ーの操舵力に対応する操舵トルクと、油圧シリンダ２０
に付与される圧油の圧力との関係を示し、その破線Ｑは
止め輪７０により予圧を付与しない場合の一例であり、
その実線Ｐは止め輪７０により予圧を付与する場合の一
例である。すなわち、止め輪７０により予圧を付与する
ことで、ドライバーの操舵力が大きくなっても、止め輪
７０により付与される予圧が解除されるまでは操舵補助
力発生用油圧シリンダ２０に高圧油は供給されないの
で、車両の高速での直進走行時における安定性を向上で
きる。また、据え切り時や低速での操舵時は、予圧の解
除により油圧シリンダ２０に付与される圧油の圧力を大
きくし、充分な操舵補助力を得ることができる。その予
圧を変更することで、任意の特性を得ることができる。

【００３２】上記構成によれば、その予圧を止め輪７０
により付与することで、その予圧を付与するための専用
の部材が不要になるので、部品点数、組み立て工数、製
造コストの増大を防止できる。また、その止め輪７０
は、圧油排出路の一部を構成するバルブハウジング７の
内周と入力シャフト２の外周との間の空間５９に配置さ
れるので、その予圧を付与するために装置が大型化する
のを防止できる。

【００３３】なお、本発明は上記実施形態に限定されな
い。例えば、上記実施形態では入力シャフトを第１シャ
フト、出力シャフトを第２シャフトとしたが、入力シャ
フトを第２シャフト、出力シャフトを第１シャフトとし
てもよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、油圧パワーステアリン
グ装置に利用した場合に車両の直進走行時における安定
性を、部品点数、組み立て工数、製造コスト、装置寸法
を増大させることなく向上できる油圧制御弁を提供でき
る。

【００３５】

【比較例】図６を参照して本発明の比較例を説明する。
なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示す。この
比較例と上記実施形態との相違は、出力シャフト３に固
定されるダウェルピン３２′の外周にローレットやセレ
ーション等が形成され、そのピン３２′は弁部材３１の
切欠３１ａの内面に食い込まされることで切欠３１ａに
圧入される。他は上記実施形態と同様とされる。この比
較例では、弁部材３１を出力シャフト３に対して相対変
位させることができないので、弁部材３１を入力シャフ
ト２とバルブハウジング７に対して円滑に相対回転させ
るには、高精度な加工が必要になり、コストが増大す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装
置の縦断面図

【図２】本発明の実施形態の油圧制御弁の要部の縦断面
図

【図３】図１のＩＩＩ‐ＩＩＩ線断面図

【図４】図２のＩＶ‐ＩＶ線断面図

【図５】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装
置の操舵トルクと操舵補助力発生用油圧との関係を示す
図

【図６】比較例の部分断面図

【符号の説明】

２ 入力シャフト ３ 出力シャフト ６ トーションバー ７ バルブハウジング ２０ 油圧シリンダ ３１ 弁部材 ５９ 空間 ７０ 止め輪 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 絞り部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、 第１シャフトと、 第２シャフトと、 その第１シャフトと第２シャフトを同軸中心に弾性的に
   相対回転可能に連結するトーションバーと、 そのハウジングの内周と第１シャフトの外周との間に、
   そのハウジングと第１シャフトに対して相対回転可能に
   嵌め合わされる筒状の弁部材とを備え、 その第１シャフトと弁部材の間の油路に、その第１シャ
   フトと弁部材の相対回転により開度が変化するように絞
   り部が形成され、 その弁部材は第２シャフトに、軸方向一方への変位が規
   制されると共に軸方向他方への変位が許容されるよう
   に、同行回転可能に連結され、 その弁部材の軸方向他方への変位を規制するように、そ
   の第１シャフトの外周に止め輪が嵌め合わされる油圧制
   御弁において、 前記止め輪は、その弁部材の第１シャフトに対する相対
   回転により弾性変形するように、その弁部材と第１シャ
   フトに連結され、 その止め輪により、その弁部材の第１シャフトに対する
   中立位置からの相対回転を規制する方向の予圧を付与可
   能であることを特徴とする油圧制御弁。
2. 【請求項２】 前記止め輪は、圧油排出路の一部を構成
   する前記ハウジングの内周と第１シャフトの外周との間
   の空間に配置される請求項１に記載の油圧制御弁。
3. 【請求項３】 その絞り部の開度変化により、車両の油
   圧パワーステアリング装置の操舵補助力発生用油圧アク
   チュエータに作用する油圧を制御可能な請求項１または
   ２に記載の油圧制御弁。