JPH11227621A - 動力舵取装置のロータリー式油圧制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】動力舵取装置のロータリー式油圧制御弁におい
て、バルブ中立時のねじり剛性を増大すると、低速での
据えきりでステアリングが重くなる。 【解決手段】入力軸２と一体回転するバー４の下端に円
板部８を形成する。出力軸３と一体回転し且つ軸方向に
移動自在な可動連結部材１０を設ける。可動連結部材１
０の半円筒状の凹溝に円板部８を嵌め合わせ、弾性部材
１８によって可動連結部材１０を円板部８側へ付勢す
る。入力軸２を回転すると、円板部８が可動連結部材１
０を押し下げつつ連れ回りさせる。軸方向に付勢する弾
性部材１８として皿ばね等の板ばねを用いることがで
き、初期荷重の設定が容易である。また、ばね定数の低
いものの初期荷重を高くして用いることにより、中立時
の剛性のみを高くすることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入・出力軸にそれ
ぞれ連結される一対のバルブ部材間の相対回転に応じて
開度を変化する絞り部を備えた動力舵取装置のロータリ
ー式油圧制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の油圧制御弁を含む動力舵取装置
では、運転者によって操作されるステアリングホイール
に連結される入力軸と、例えばラックアンドピニオン機
構を介して車輪に連結される出力軸との間をトーション
バーを介して連結している。そして、操舵時には、トー
ションバーが捩じられて生ずる入力軸と出力軸との間の
相対変位に応じて圧油の流路を切り換え、パワーシリン
ダに給排して操舵補助力を得るようにしている。

【０００３】一方、非操舵時（すなわち油圧制御弁が中
立状態にある直進走行時）には、入力軸側からの操作力
によってトーションバーが捩じられることは少ないが、
車輪からの僅かな力、例えば路面の凹凸又はタイヤのア
ンバランス等により発生する振動等による力が出力軸側
から伝わることにより、僅かにトーションバーが捩じら
れる場合がある。このようにして生じた捩じれは、サー
ボ弁である油圧制御弁を僅かに働かせることになり、走
行方向を不安定にするおそれがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、中立状態にお
ける入・出力軸間のねじり剛性を増大させるために、ト
ーションバーのねじり剛性を増大させることが考えられ
る。しかし、トーションバーのねじり剛性の調整では、
入出力軸間の相対角変位が小さい領域のみに対応して、
ねじり剛性を増大させることが非常に困難である。

【０００５】すなわち、中立状態でのねじり剛性を向上
させて高速直進走行時の走行安定性を増大させた場合、
低速での据え切り操作時で操舵角が大きいときにステア
リングホイール操作に強い力を要することになる。逆に
低速での据え切り操作がスムーズになることを優先させ
た場合には、高速直進走行時の安定性が悪くなる。そこ
で、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、バ
ルブ中立時のみに対応してねじり剛性を増大できる動力
舵取装置のロータリー式油圧制御弁を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の課題解決手段として、請求項１記載の発明の態様は、
入力軸に一体回転する第１のバルブ部材と、出力軸に一
体回転する第２のバルブ部材との間に、両バルブ部材間
の相対回転に応じて開度を変化させる絞り部を備えた動
力舵取装置のロータリー式油圧制御弁において、上記入
力軸および出力軸の一方に軸方向に移動自在で且つ一体
回転可能に連結された可動連結部材と、入力軸の回転を
可動連結部材の軸方向変位に変換する変換機構と、可動
連結部材を軸方向に付勢することにより上記変換機構を
介して両バルブ部材を中立位置に付勢する弾性部材とを
備えたことを特徴とするものである。

【０００７】上記態様では、入力軸を回転すると、例え
ば出力軸に一体回転する可動連結部材を、弾性部材に抗
して軸方向に変位させることになる。したがって、入力
軸には、可動連結部材を軸方向に付勢する弾性部材によ
って回転抵抗が与えられることになる。軸方向に付勢す
る弾性部材であれば、皿ばね等の板ばねを用いることが
でき、従来のトーションバーと比較して、初期荷重（プ
リロード，イニシャルロード）およびばね定数の設定が
容易である。例えばばね定数の低いものの初期荷重を高
くして用いることにより、バルブ中立時の剛性を増大さ
せつつ据え切り操作をスムーズに行わせることも可能と
なる。

【０００８】また、従来のトーションバーを不要にでき
るので、バルブのセンタで弾性部材の初期荷重が負荷さ
れるように変換機構を位置合わせすることも容易にな
る。請求項２記載の発明の態様は、請求項１において、
上記変換機構は、上記弾性部材に抗して上記可動連結部
材を軸方向の一方向にのみ押す継手構造を含むことを特
徴とするものである。

【０００９】上記態様では、可動連結部材を軸方向の一
方向にのみ押す継手構造であれば、継手構造を容易に分
解、組立できる構造とすることができる。請求項３記載
の発明の態様は、請求項２において、上記継手構造は、
断面半円状の凹溝と、外周面の一部で凹溝の内面に接触
する半円板とを含むことを特徴とするものである。

【００１０】上記態様では、半円板であれば、断面半円
状の凹溝内に容易に組み込むことができる。また、半円
板が凹溝に対して相対回転すると、半円板の外周面と凹
溝の内面との接触位置の高さがスムーズに変化するの
で、本油圧制御弁が適用される動力舵取装置において、
ヒステリシスの少ない操舵補助力を得ることができる。
請求項４記載の発明の態様は、請求項１，２又は３にお
いて、上記変換機構は、入力軸に一体回転し入力軸を軸
方向に貫く部材と上記可動連結部材との間に設けられ、
さらに、弾性部材の初期荷重を調整するために、上記入
力軸を軸方向に貫く部材の入力軸に対する軸方向の取付
位置を調整する手段を備えたことを特徴とするものであ
る。

【００１１】上記態様では、入力軸を貫く部材の軸方向
の取付位置を調整することにより、弾性部材の初期荷重
を容易に調整することができる。また、入力軸を貫く部
材の回転方向の取付位置を調整することにより、バルブ
のセンタで弾性部材の初期荷重が負荷されるように位置
合わせすることが容易である。なお、調整する手段とし
ては、例えば入力軸を貫く部材に締結されて入力軸の端
面に当接するナットがある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を添付図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の一
実施の形態のロータリー式油圧制御弁を備えた動力舵取
装置の全体構成を示す模式的断面図であり、図２は図１
の要部の拡大図である。図１および図２を参照して、本
油圧制御弁１では、ステアリングホイールに連なる中空
の入力軸２と、舵取機構に連なる出力軸３とが、入力軸
２を貫くバー４の下端に設けられた継手機構５を介して
同軸的に連結されると共に、ハウジング６の内部に回動
自在に支持されている。

【００１３】継手機構５は、上記バー４の下端部７に形
成された円板部８と、出力軸３の上端の円筒部９に一体
回転可能で且つ軸方向に移動自在に連結された可動連結
部材１０とを備えている。継手機構５の分解斜視図であ
る図３を参照して、可動連結部材１０は円柱状をした主
体部１１の上面に、円板板３の外周面１２と嵌め合わさ
れる断面略半円状の凹溝１３を有している。また、可動
連結部材１０の主体部１１の周側面１４の対向する部位
には、一対の係合突起１５，１５が形成されている（図
３では一方の係合突起のみ示す）。

【００１４】図４（ａ）を参照して、これらの係合突起
１５，１５は、出力軸４の円筒部９の内周面に形成され
て軸方向に延びる一対の係合溝１６，１６にそれぞれ嵌
め入れられており、これにより、可動連結部材１０は出
力軸３に対して軸方向に移動自在になっていると共に、
出力軸３に対する回転が拘束されている。再び図２を参
照して、上記円筒部９の底部１７と可動連結部材１０の
底面との間には、可動連結部材１０を軸方向上方（円板
部８側）に付勢する、例えば皿ばねからなる弾性部材１
８が介在している。

【００１５】図４（ａ）および図５（ａ）はバルブの中
立時に対応しており、図４（ｂ）および図５（ｂ）は操
舵時に対応している。バルブ中立時には、図４（ａ）お
よび図５（ａ）に示すように、凹溝１３の内面である円
筒面に対して、円板部８の外周面１２である円筒面が全
接触しており、この状態では、可動連結部材１０が最も
高い位置にあって弾性部材１８の高さが最も高くなって
いる。いわゆる弾性部材１８の初期荷重（プリロード）
が可動連結部材１０を介してバー４を押し上げるように
付与されている。この初期荷重に見合うトルクＰａ，Ｐ
ｂ（図６参照）を越えるトルクを入力軸２に負荷しない
限り、入力軸２は回転できないことになる。中立剛性に
相当する上記のトルクＰａ，Ｐｂは、弾性部材１８の初
期荷重を調整することにより、調整される。

【００１６】図４（ａ）および図５（ａ）のバルブ中立
状態から入力軸２を回転させて操舵が行われると、図４
（ｂ）および図５（ｂ）に示すように、円板部８が可動
連結部材１０に対して相対角変位を生じつつ両者が連れ
回りすることによって、弾性部材１８に抗して可動連結
部材１０が押し下げられる。すなわち、上記の継手機構
５は、入力軸２の回転を可動連結部材１０の軸方向変位
に変換する変換機構１９を兼用している。

【００１７】再び図１を参照して、出力軸３の円筒部９
の上端には、上記ハウジング６の内部に保持された第２
のバルブ部材としての筒形のバルブスリーブ２０が係合
され、このバルブスリーブ２０の内側に、第１のバルブ
部材としてのバルブロータ２１が相対回転自在に嵌め合
わされている。このバルブロータ２１は入力軸２の外周
に一体的に形成されている。

【００１８】入力軸２の上端部は、ハウジング６の上部
に所定量突出しており、この突出した上端部は、図示し
ないステアリングホイールに連結されている。ハウジン
グ６の下部にはラックハウジング２２が交差状に連結さ
れており、このラックハウジング２２の内部にラック軸
２３が軸方向にスライド自在に支持されている。このラ
ック軸２３、出力軸３の下端部に形成されたピニオン２
４と噛み合わされている。

【００１９】ステアリングホイールが回動操作された場
合、この回動が、入力軸２及び上記の継手機構５を介し
て出力軸３に伝達され、この出力軸３のピニオン２４と
噛合するラック軸２３の軸長方向の摺動に変換されて舵
取りが行われる。このとき、ステアリングホイールに加
わる操舵トルクに応じて、円板部８と可動連結部材１０
との間に生ずる相対角変位の分だけ、入力軸２と出力軸
３との間に相対角変位が生ずる。

【００２０】上記のバー４の上端部は、ハウジング６外
に突出した中空の入力軸２の端部に嵌め合わされてい
る。入力軸２の端部および上記バー４の上端部２５を径
方向に貫通するノックピンからなる係合ピン２６によっ
て、バー４の入力軸２に対する軸回りの回転及び軸方向
の移動が拘束されている。また、バー４の上端部２５に
はねじ２７が形成されており、このねじ２７にナット２
８がねじ込まれている。このナット２８は入力軸２の上
端面４０に当接して、バー４の入力軸２に対する軸方向
位置を調整する。この調整に応じて弾性部材１８の初期
荷重が調整されることになる。

【００２１】入力軸２の下端部は、出力軸３の上端部に
設けられた円筒部９の内側に支持されている。バルブス
リーブ２０の下端面に形成された例えば切欠き溝からな
る係合溝２９には、上記円筒部９に打ち込まれた例えば
ダウエルピンからなる係合ピン３０が係合されており、
これにより、バルブスリーブ２０は周方向に拘束され
て、バルブロータ２１に対する軸方向位置を保ちつつ出
力軸３とー体回転するようになっている。

【００２２】バルブスリーブ２０の内周面およびバルブ
ロータ２１の外周面のそれぞれには、軸方向に延びる複
数の油溝が、周方向に略等配をなして設けられている。
バルブスリーブ２０の油溝とバルブロータ２１の油溝と
は、周方向に交互に配置されており、相隣接する油溝間
には、入出力軸間の相対角変位に応じて絞り面積を変え
る複数の絞り部が形成されている。

【００２３】給油源となる油圧ポンプ３１は、ハウジン
グ６を内外に貫通するポンプポート３２とバルブスリー
ブ２０を貫通する給油孔とを経て上記油溝のいずれか
（給油溝）に連通させてある。この油溝の両側に相隣接
する油溝（分配溝）は、バルブスリーブ２０を貫通する
各別の送油孔、及びハウジング６を内外に貫通する各別
のシリンダポート３３，３４を介して送油先となるパワ
ーシリンダの両シリンダ室３５，３６に夫々連通させて
ある。

【００２４】さらに、これらの分配溝の他側に相隣接す
る油溝（排油溝）は、入力軸２の中空部を経てバルブス
リーブ２０の一側に形成された排油室３７に連通され、
該排油室３７の該当位置にてハウジング６を内外に貫通
するタンクポート３８を経て排油先となる油タンク３９
に連通させてある。バルブスリーブ２０とバルブロータ
２１との嵌合面の周上に並ぶ複数の絞り部は、円板部８
と可動連結部材１０とが相対角変位を生じていない中立
状態において互いに等しい絞り面積を有するように初期
調整（センタリング）されている。この中立状態で油圧
ポンプ３１からポンプポート３２を経て給油溝に供給さ
れる圧油は、両側に相隣接する分配溝に均等に導入さ
れ、更にこれらの他側に相隣接する排油溝に導入され
て、入力軸２の中空部、排油室３７、及びタンクポート
３８を経て油タンク３９に排出される。このとき、上記
分配溝に夫々連通されたシリンダ室３５，３６間に圧力
差は生じず、パワーシリンダは何らの力も発生しない。

【００２５】これに対し、ステアリングホイールに舵取
りのための回転トルク（操舵トルク）が加えられたとき
には、入力軸２と出力軸３との間、即ち、バルブロータ
２１とバルブスリーブ２０との間に、円板部８と可動連
結部材１０との間の相対角変位を伴って上記操舵トルク
の方向に相対角変位が生じ、両者の嵌合面の周上に並ぶ
絞り部の絞り面積が変化する。

【００２６】このとき、前記給油溝に供給される圧油
は、絞り面積を増した側の絞り部を経て一方の分配溝に
主として導入されるようになり、各分配溝にシリンダポ
ート３３（又は３４）を介して連通された一方のシリン
ダ室３５（又は３６）と、他方の分配溝にシリンダポー
ト３４（又は３３）を介して連通された他方のシリンダ
室３６（又は３５）との間に圧力差が生じ、パワーシリ
ンダは、この圧力差に応じた油圧力を発生する。

【００２７】他方のシリンダ室３６（又は３５）から作
動油が押し出され、対応するシリンダポート３４（又は
３３）を経て他方の分配溝に還流し、該分配溝の一側に
て絞り面積を増した絞り部を経て排油溝に導入されて、
入力軸２の中空部、排油室３７、及びタンクポート３８
を経て油タンク３９に排出される。上記パワーシリンダ
は、上記ラック軸２３の中途部に構成され、該パワーシ
リンダが前述の如く発生する油圧力は、ピニオン２４と
噛合する上記ラック軸２３に軸方向の摺動力として加え
られ舵取りが補助される。このとき得られる補助力の方
向は、バルブスリーブ２０とバルブロータ２１との相対
角変位の方向に対応し、また、補助力の大きさは、上記
相対角変位の大きさに対応する。

【００２８】本実施の形態によれば、入力軸２には、可
動連結部材１０を軸方向に付勢する弾性部材１８によっ
て負荷トルクに応じたねじり抵抗が与えられる。軸方向
に付勢する弾性部材１８であれば、初期荷重の設定が容
易な皿ばね等の板ばねを用いることができ、例えばばね
定数の低いものの初期荷重を高くして用いることによ
り、バルブ中立時のねじり剛性をのみを増大させること
が可能となる。その結果、本油圧制御弁１を適用される
動力舵取装置において、高速走行時の走行安定性と、低
速走行時のスムーズな据え切り操作とを両立することが
できる。

【００２９】また、従来のトーションバーを不要にでき
るので、バルブ中立時に弾性部材１８の初期荷重が負荷
されるように変換機構５を位置合わせすることも容易に
なる。具体的には、バー４の回転方向の位置を調整した
後に、係合ピン２６によってバー４の上端部２５を入力
軸２に固定することにより、バルブセンタで弾性部材１
８のプリセットセンタを容易に位置合わせすることがで
きる。

【００３０】また、変換機構１９を兼用する継手機構５
として、可動連結部材１０を軸方向の一方向にのみ押す
構造、半円板３を断面半円状の凹溝１３内に嵌め込む構
造としたので、容易に分解、組立することができる。ま
た、半円板３が凹溝１３に対して相対回転すると、半円
板３の外周面と凹溝１３の内面との接触位置の高さがス
ムーズに変化するので、本油圧制御弁１が適用される動
力舵取装置において、ヒステリシスの少ない操舵補助力
を得ることができる。

【００３１】また、バー４の入力軸２に対する軸方向の
取付位置を、バー４に対するナット２８の締め込み位置
の設定によって容易に調整することができ、これによ
り、弾性部材１８の初期荷重を容易に調整することがで
きる。なお、本発明は上記実施の形態に限定されるもの
ではなく、例えば、バー４の下端に可動連結部材を一体
回転可能で軸方向に移動自在に設けると共に、バー４の
下端と可動連結部材との間に弾性部材を介在させ、さら
に、可動連結部材と組み合わされる半円板を出力軸に固
定するようにしても良い。

【００３２】その他、本発明の範囲で種々の変更を施す
ことができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、入力軸には、
可動連結部材を軸方向に付勢する弾性部材によって負荷
トルクに応じたねじり抵抗が与えられる。軸方向に付勢
する弾性部材であれば、初期荷重の設定が容易な皿ばね
等の板ばねを用いることができ、例えばばね定数の低い
ものの初期荷重を高くして用いることにより、バルブ中
立時のねじり剛性をのみを増大させることが可能とな
る。その結果、本油圧制御弁を適用される動力舵取装置
において、高速走行時の走行安定性と、低速走行時のス
ムーズな据え切り操作とを両立することができる。ま
た、従来のトーションバーを不要にできるので、バルブ
のセンタで弾性部材の初期荷重が負荷されるように変換
機構を位置合わせすることも容易になる。

【００３４】請求項２記載の発明では、可動連結部材を
軸方向の一方向にのみ押す継手構造を用いたので、容易
に分解、組立できる構造とすることができる。請求項３
記載の発明では、半円板を断面半円状の凹溝内に容易に
組み込むことができる。また、半円板が凹溝に対して相
対回転すると、半円板の外周面と凹溝の内面との接触位
置の高さがスムーズに変化するので、本油圧制御弁が適
用される動力舵取装置において、ヒステリシスの少ない
操舵補助力を得ることができる。

【００３５】請求項４記載の発明では、入力軸を貫く部
材の軸方向の取付位置を調整することにより、弾性部材
の初期荷重を容易に調整することができる。また、入力
軸を貫く部材の回転方向の取付位置を調整することによ
り、バルブのセンタで弾性部材の初期荷重が負荷される
ように位置合わせすることが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロータリー式油圧制御弁を含む動力舵
取装置の要部の模式的断面図である。

【図２】図１の要部を拡大した図である。

【図３】変換機構を兼用する継手機構の分解斜視図であ
る。

【図４】図１のIV−IV線に沿う断面に相当する変換機構
の模式的断面図であり、図４（ａ）および図４（ｂ）は
バルブ中立時および操舵時にそれぞれ対応する。

【図５】変換機構の模式的縦断面図であり、図５（ａ）
は図４（ａ）のバルブ中立時に相当し、図５（ｂ）は図
４（ｂ）の操舵時に相当する。

【図６】入力軸に負荷されるトルクと入・出力軸間の相
対角変位との関係を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１ 油圧制御弁 ２ 入力軸 ３ 出力軸 ４ バー（入力軸を貫く部材） ５ 継手機構 ８ 円板部 １０ 可動連結部材 １３ 凹溝 １８ 弾性部材 １９ 変換機構 ２０ バルブスリーブ ２１ バルブロータ ２５ 上端部 ２６ 係合ピン ２８ ナット（調整する手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力軸に一体回転する第１のバルブ部材
   と、出力軸に一体回転する第２のバルブ部材との間に、
   両バルブ部材間の相対回転に応じて開度を変化させる絞
   り部を備えた動力舵取装置のロータリー式油圧制御弁に
   おいて、 上記入力軸および出力軸の一方に軸方向に移動自在で且
   つ一体回転可能に連結された可動連結部材と、 入力軸の回転を可動連結部材の軸方向変位に変換する変
   換機構と、 可動連結部材を軸方向に付勢することにより上記変換機
   構を介して両バルブ部材を中立位置に付勢する弾性部材
   とを備えたことを特徴とする動力舵取装置のロータリー
   式油圧制御弁。
2. 【請求項２】上記変換機構は、上記弾性部材に抗して上
   記可動連結部材を軸方向の一方向にのみ押す継手構造を
   含むことを特徴とする請求項１記載の動力舵取装置のロ
   ータリー式油圧制御弁。
3. 【請求項３】上記継手構造は、断面半円状の凹溝と、外
   周面の一部で凹溝の内面に接触する半円板とを含むこと
   を特徴とする請求項２記載の動力舵取装置のロータリー
   式油圧制御弁。
4. 【請求項４】上記変換機構は、入力軸に一体回転し入力
   軸を軸方向に貫く部材と上記可動連結部材との間に設け
   られ、 さらに、弾性部材の初期荷重を調整するために、上記入
   力軸を軸方向に貫く部材の入力軸に対する軸方向の取付
   位置を調整する手段を備えたことを特徴とする請求項
   １，２又は３記載の動力舵取装置のロータリー式油圧制
   御弁。