JPH11321679A - 油圧制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センタリング作業後のトーションバーと入力
軸との連結を機械加工によらずに実現し、各部に付着す
る切粉の影響による種々の不都合を解消する。 【解決手段】 トーションバー４の端部に連設された連
結軸4cを、入力軸２の軸心部に形成された連結孔2bに嵌
挿し、これらの間に形成された環状の隙間に拘束環５を
圧入し、この拘束環５の内外周に形成されたスプライン
（凸部）を連結軸4cと連結孔2bとに噛み込ませることに
よりトーションバー４と入力軸２とを相対回転不能に連
結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、油圧式の
動力舵取装置において操舵補助用の油圧アクチュエータ
への送給油圧を舵輪操作に応じて制御すべく用いられる
回転式の油圧制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧式の動力舵取装置は、自動車の舵取
機構中に配した複動式の油圧シリンダ（パワーシリン
ダ）等の油圧アクチュエータの発生力により舵取りを補
助し、舵輪（ステアリングホィール）の操作に要する運
転者の労力負担を軽減して、快適な操舵感覚を得ようと
するものであり、前記パワーシリンダの両シリンダ室
と、油圧源としての油圧ポンプ、及び排油先としての油
タンクとの間に、舵輪に加わる操舵トルクの方向及び大
きさに応じて圧油の給排制御を行う油圧制御弁を配して
構成されている。

【０００３】動力舵取装置用の油圧制御弁としては、舵
輪の回転を直接的に利用する回転式の油圧制御弁が広く
用いられている。この油圧制御弁は、舵輪に連なる入力
軸と舵取機構に連なる出力軸とをトーションバーを介し
て同軸的に連結し、これら両軸の一方の連結端に係合さ
れた円筒形のバルブボディーを他方の連結側外周に一体
的に形成されたバルブスプールを相対回転自在に嵌め合
わせ、舵取りのための回転トルクが舵輪に加えられたと
き、前記トーションバーの捩れに伴って入力軸と出力軸
との間、即ち、バルブスプールとバルブボディーとの間
に、前記回転トルクに応じた相対角変位を生ぜしめる構
成となっている。

【０００４】バルブボディーとバルブスプールとの嵌合
周上には、前記相対角変位に応じて相異なる向きに絞り
面積を変える各複数の絞り部が形成され、パワーシリン
ダの両シリンダ室と前記油圧源及び排油先との間に夫々
介在させてある。前記絞り部は、前記相対角変位が生じ
ていない中立位置において互いに等しい絞り面積を有し
ており、このときパワーシリンダの両シリンダ室間に圧
力差は生じず、パワーシリンダは何らの力も発生しな
い。

【０００５】これに対し、舵取りのための回転トルク
（操舵トルク）が舵輪に加えられ、入力軸と出力軸との
間、即ち、バルブスプールとバルブボディとの間に相対
角変位が生じた場合、両者の嵌合周上に並ぶ絞り部の絞
り面積が変化する。このとき、油圧源から供給される圧
油は、絞り面積を増した絞り部を経てパワーシリンダの
一方のシリンダ室に導入されるようになり、他方のシリ
ンダ室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し、この油圧力が操舵補助力
として舵取機構に加えられて舵取りが補助される。

【０００６】以上の動作を行う油圧制御弁においては、
バルブボディーとバルブスプールとの嵌合周上に並ぶ複
数の絞り部の夫々が、前記中立位置において正確に等し
い絞り面積を有していることが重要であり、このため
に、バルブボディーとバルブスプールとの組み立てに際
し、両者の周方向位置を調整して中立位置を確定するセ
ンタリング作業が以下の如くに行なわれている。

【０００７】図５は、従来一般的に行われているセンタ
リング作業の実施手順の説明図であり、このセンタリン
グ作業は、バルブスプール11が一体形成された中空の入
力軸２と、バルブボディー10が係合された出力軸３と、
これらを連結するトーションバー４とを、ハウジングに
対応する試験治具６の内部に仮組みして行なわれる。

【０００８】前記トーションバー４は、その両端を大径
化してなる大径部4a，4bを有し、入力軸２の中空部に挿
通されている。外周にセレーションが形成された一側の
大径部4aは、前記仮組み状態において、出力軸３の連結
側端部に同軸的に穿設された嵌合孔3aに圧入され、該嵌
合孔3aの内周に前記セレーションを噛み込ませて軸回り
の回転を拘束してある。また他側の大径部4bは、入力軸
２の他側端部に形成された略同径の嵌合孔2aに相対回転
自在に内嵌され、該入力軸２の軸端部から適長突出させ
てある。更にバルブボディー10は、その一端面に形成さ
れた係合溝12を出力軸３の外周に打設されたダウエルピ
ン31に係合せしめて周方向に拘束され、また、入力軸２
の外周に巻着された止め輪32に他端面を当接させて軸方
向に拘束されており、バルブスプール11に対する軸方向
位置を保ちつつ出力軸３と一体回転するようになしてあ
る。

【０００９】試験治具６には、油圧源からの給油孔に相
当する導圧孔60と、油圧シリンダの両シリンダ室への送
油孔に夫々相当する検圧孔61，62と、排油先に連通する
排油孔64とが夫々形成してあり、センタリング作業は、
前記導圧孔60に試験用の油圧Ｐ₀ を導入しつつ前記検圧
孔61，62に検出される圧力Ｐ₁ ，Ｐ₂ を監視しつつ、試
験治具６の外側に突出する入力軸２の軸端部を、図中に
矢符により示す如く回転操作して行なわれる。この操作
は、入力軸２の軸端部から突出するトーションバー４の
大径部4bを把持して、出力軸３及びバルブボディー10の
回転を拘束した状態でなされ、これにより、入力軸２に
一体形成されたバルブスプール11がバルブボディー10の
内側にて相対回転し、両者の嵌合周上に並ぶ絞り部の絞
り面積が変化することとなり、これらの絞り面積が等し
くなる周方向位置（中立位置）が得られたとき、前記検
圧孔61，62に検出される圧力Ｐ₁ ，Ｐ₂ が等しくなる。

【００１０】以上の如くセンタリング作業は、入力軸２
と出力軸３とを、入力軸２とトーションバー４との連結
を省略して試験治具６内にて仮組みし、入力軸２の回転
操作によりバルブボディー10とバルブスプール11との周
方向位置を調節して、前記検圧孔61，62に検出される圧
力Ｐ₁ ，Ｐ₂ の差が零となる周方向位置を定めた後、こ
の周方向位置を保って試験治具６から取り外し、図中に
破線により示す如く、入力軸２の軸端部近傍に、これの
内側に嵌合するトーションバー４の大径部4bと共に貫通
するピン孔7aを穿設して、このピン孔7aにノックピン７
を打ち込み、前記大径部4bと入力軸２とを結合せしめ、
前記中立位置を確定して完了する。なお入力軸２の軸端
からの前記大径部4bの突出部分は、該入力軸２と前記舵
輪との連結を阻害しないよう、前記ノックピン７の打設
後に切断される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上の如く
行なわれる従来のセンタリング作業においては、ノック
ピン７打設のためのノック孔7aの穿孔が必要であり、こ
の穿孔に伴って発生する切粉が入力軸２の外周面に広範
囲に付着することが避けられず、ノックピン７の打設に
よりトーションバー４を介して連結された入力軸２と出
力軸３とを図示しないハウジング内に組み込んで製品化
された油圧制御弁において、バルブボディー10とバルブ
スプール11との嵌合部に前記切粉が介入して油圧制御動
作が阻害されるという問題があり、またハウジングの内
外を封止すべく用いられる封止部材と入力軸２との摺接
部に前記切粉が介入して、この封止が損なわれるという
問題があった。

【００１２】従って従来の油圧制御弁においては、ノッ
クピン７の打ち込みのためのノック孔7aを形成した後、
入力軸２の外周面に付着した切粉を除去する作業が不可
欠であり、このために無為な工数の増加を招来するとい
う問題があり、更には、前述した除去作業を行なった場
合においても、切粉の付着に起因する前述した不都合を
完全には解消し得ず、油圧制御動作又は封止性能が低下
した不良品の発生が避けられないという問題があった。

【００１３】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、センタリング作業後の入力軸とトーションバー
との連結を機械加工によらずに実現し、切粉の付着に起
因する不都合を解消することができる油圧制御弁を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る油圧制御弁
は、トーションバーを介して同軸上に連結された入力軸
と出力軸との間に構成してあり、前記入力軸に加わる回
転トルクの作用により、該入力軸と前記出力軸との間に
前記トーションバーの捩れを伴って生じる相対角変位に
応じて圧油の給排を制御する油圧制御弁において、前記
入力軸の軸心部に形成された連結孔と、前記トーション
バーの一側端部に連設され、前記連結孔の内側に環状の
隙間を有して嵌合する連結軸と、前記隙間に圧入され、
その内外周に形成された凸部を前記連結軸の外周と前記
連結孔の内周とに夫々噛み込ませて、前記連結軸と連結
孔とを回転不能に拘束する拘束環とを具備することを特
徴とする。

【００１５】本発明においては、入力軸との連結側とな
るトーションバーの一側端部に連設された連結軸を入力
軸の該当位置に形成された連結孔の内側に嵌め合わせ、
この状態でセンタリング作業を実施した後、前記嵌合部
に形成された環状の隙間に、その内外周にスプライン等
の凸部を備える拘束環を圧入し、該拘束環の内周側の凸
部を連結軸の外周面に、同じく外周側の凸部を連結孔の
内周面に夫々噛み込ませて、連結軸と連結孔、即ち、入
力軸とトーションバーとを相対回転不能に連結する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は、動力舵取装置に適
用された本発明に係る油圧制御弁の構成例を示す縦断面
図である。

【００１７】本発明に係る油圧制御弁は、舵輪に連なる
中空の入力軸２と、舵取機構に連なる出力軸３とを、入
力軸２の中空部に挿通されたトーションバー４を介して
同軸的に連結し、これらを筒形をなすハウジングＨの内
部に同軸回りでの回動自在に支承すると共に、出力軸３
の連結側端部に、前記ハウジングＨの内部に軸回りでの
回動自在に保持された筒形のバルブボディー10を一体回
転可能に取り付け、該バルブボディー10を、入力軸２の
連結側外周に一体的に形成されたバルブスプール11の外
側に相対回転自在に嵌め合わせて構成されている。

【００１８】バルブボディー10は、その一側端面に形成
された切欠き溝12を出力軸３の外周面に打設したダウエ
ルピン31に係合せしめて周方向に拘束され、また、入力
軸２の外周に巻着された止め輪32に他側端面を当接させ
て軸方向に拘束されて、入力軸２と一体形成されたバル
ブスプール11に対する同軸性、及び軸方向位置を保ちつ
つ出力軸３と一体回転するようになしてある。

【００１９】入力軸２と出力軸３とを連結するトーショ
ンバー４は、所望の捩れ特性を得るべく外径及び長さを
定めた本体部の両側に、これよりも大径とした大径部4
a，4bを連設してなる。一側の大径部4aは、その外周面
に全周に亘って形成されたセレーションを有しており、
出力軸３の上端面の軸心位置に穿設された嵌合孔3aに前
記セレーションを噛み込ませつつ圧入され、該セレーシ
ョンの作用により軸回りの回転を拘束して、前記出力軸
３と同軸的に連結されている。

【００２０】トーションバー４の他側の大径部4bは、ハ
ウジングＨの外部への突出側において入力軸２の中空部
を小径化してなる嵌合孔2aに、その中途に巻装されたＯ
リング40により液密を保って同軸的に嵌め込まれてい
る。

【００２１】前記大径部4bの先端側には、これよりも小
径の連結軸4cが同軸的に連設されている。この連結軸4c
は、入力軸２の軸端側において前記嵌合孔2aを大径化し
て形成された連結孔2bの内側に同軸的に位置しており、
トーションバー４と入力軸２とは、前記連結軸4cと連結
孔2bとの間に形成された環状の隙間に圧入された拘束環
５を介して連結されている。

【００２２】図２は、トーションバー４と入力軸２との
連結部近傍の拡大図、図３は、拘束環５の装着手順の説
明図である。トーションバー４と入力軸２とを連結する
ための拘束環５は、連結軸4cの外径よりもやや小さい内
径と、連結孔2bの内径よりもやや大きい外径とを有し、
図３に示す如く内外周面の夫々にスプライン（凸部）が
形成された短寸の円環であり、トーションバー４及び入
力軸２よりも高硬度の材料により構成されている。

【００２３】トーションバー４先端の連結軸4cは、入力
軸２の軸端部に形成された連結孔2bの内側に同軸をなし
て位置し、該連結孔2bとの間に環状の隙間を形成してい
る。前記拘束環５は、図３中に矢符により示す如く、連
結軸4cと連結孔2bの間に形成された環状の隙間に、内周
側のスプラインを連結軸4cの外周面に、外周側のスプラ
インを連結孔2bの内周面に夫々噛み込ませつつ圧入さ
れ、連結軸4cと連結孔2bとの間に図２に示す如く介在さ
せてあり、両者の軸回りの回転を拘束する作用をなして
いる。

【００２４】前記連結軸4cは、トーションバー４の大径
部4bに連設されており、この大径部4bは、前記連結孔2b
の内側に連続するように入力軸２の軸心部に設けた嵌合
孔2aに内嵌されている。従って、前述の如く行なわれる
拘束環５の圧入に際し、これの内外周に噛合する連結軸
4cと連結孔2bとの同軸性が損なわれることはなく、トー
ションバー４と入力軸２とは、同軸上にて相対回転を拘
束された状態に連結される。

【００２５】以上の如くトーションバー４を介して連結
された入力軸２と出力軸３とは、舵輪の操作により入力
軸２に加わる回転トルクに応じて前記トーションバー４
の捩れを伴って相対角変位することができる。入力軸２
に一体形成されたバルブスプール11と、出力軸３と係合
されたバルブボディー10との嵌合周面、即ち、前者の外
周面と後者の内周面とには、軸長方向に延びる各複数の
油溝が周方向に略等配をなして並設されており、これら
は、嵌合周上にて周方向に千鳥配置されて、相隣する油
溝間に前記相対角変位に応じて絞り面積を変える複数の
絞り部を形成している。

【００２６】給油源となる油圧ポンプＰは、ハウジング
Ｈを内外に貫通するポンプポート20とバルブボディー10
を貫通する給油孔とを経て前記油溝のいずれか（給油
溝）に連通させてあり、該油溝の両側に相隣する油溝
（分配溝）は、バルブボディー10を貫通する各別の送油
孔、及びハウジングＨを内外に貫通する各別のシリンダ
ポート21，22を介して送油先となるパワーシリンダの両
シリンダ室Ｓ_L ，Ｓ_R に夫々連通させてある。更に、こ
れらの分配溝の他側に相隣する油溝（排油溝）は、入力
軸２の中空部を経てバルブボディー10の一側に形成され
た排油室23に連通され、該排油室23の該当位置にてハウ
ジングＨを内外に貫通するタンクポート24を経て排油先
となる油タンクＴに連通させてある。

【００２７】バルブボディー10とバルブスプール11との
嵌合周上に並ぶ複数の絞り部は、後述の如く行われるセ
ンタリング作業により、トーションバー４に捩れが生じ
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
るように調整してある。従って、入力軸２に回転トルク
が加えられていない場合、油圧ポンプＰからポンプポー
ト20を経て給油溝に供給される圧油は、両側に相隣する
分配溝に均等に導入されて、更にこれらの他側に相隣す
る排油溝に導入されて、入力軸２の中空部、排油室23、
及びタンクポート24を経て油タンクＴに排出される。こ
のとき、前記分配溝に夫々連通されたシリンダ室Ｓ_L ，
Ｓ_R 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。

【００２８】これに対し、舵輪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、バルブスプール11とバルブボデ
ィ10との間に、トーションバー４の捩れを伴って前記操
舵トルクの方向に相対角変位が生じ、両者の嵌合周上に
並ぶ絞り部の絞り面積が変化する。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、該
分配溝にシリンダポート21（又は22）を介して連通され
た一方のシリンダ室Ｓ_L （又はＳ_R ）と、他方の分配溝
にシリンダポート22（又は21）を介して連通された他方
のシリンダ室Ｓ_R （又はＳ_L ）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
し、この油圧力が操舵補助力として舵取機構に加えられ
て舵取りが補助される。

【００２９】このとき、他方のシリンダ室Ｓ_R （又はＳ
_L ）から作動油が押し出され、対応するシリンダポート
22（又は21）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23、及びタンクポート
24を経て油タンクＴに排出される。なお、以上の動作
中、油タンクＴへの排油の通路となる入力軸２の中空部
は、トーションバー４の大径部4bに巻装されたＯリング
40により液密に封止されており、前記排油が外部に漏れ
出す虞れはない。

【００３０】以上の如き油圧制御弁の動作を安定して行
わせるためには、トーションバー４に捩れが生じていな
い中立状態において、バルブボディー10とバルブスプー
ル11との嵌合周上に並ぶ複数の絞り部が互いに等しい絞
り面積を有するように、両者の周方向位置を調節するセ
ンタリング作業が不可欠である。

【００３１】本発明に係る油圧制御弁においては、入力
軸２とトーションバー４とが、入力軸２の軸端部から圧
入される拘束環５を介して連結されており、該拘束環５
が圧入される前の状態においては、入力軸２とトーショ
ンバー４とを相対回転させることにより、入力軸２に一
体形成されたバルブスプール11と、出力軸３と係合する
バルブボディー10とを周方向に位置調整することが可能
であり、このことを利用して前記センタリング作業が行
なわれている。

【００３２】図４は、本発明の油圧制御弁におけるセン
タリング作業の実施手順の説明図である。このセンタリ
ング作業は、図５に示す従来のセンタリング作業と同様
に、バルブスプール11が一体形成された入力軸２とバル
ブボディー10が係合された出力軸３とを、ハウジングＨ
に対応する試験治具６の内部において、入力軸２とトー
ションバー４とが連結されていない状態に仮組みし、タ
ンクポート24に対応する排油孔64を排油先に接続して、
ポンプポート20に対応する導圧孔60を経て給油溝に試験
用の油圧Ｐ₀ を導入しつつバルブボディー10とバルブス
プール11とを相対回転させて両者の嵌合周上に並ぶ絞り
部の絞り面積を調整し、シリンダポート21，22に対応す
る検圧孔61，62に取り出される圧力Ｐ₁ ，Ｐ₂ の差が零
となる周方向位置（中立位置）を定める手順にて行われ
る。

【００３３】図示の仮組み状態において、入力軸２との
連結のためにトーションバー４に設けた連結軸4cには、
先端側を更に小径化してなる把持部4dが連設され、入力
軸２の軸端部から適長突出させてある。前記センタリン
グ作業におけるバルブボディー10とバルブスプール11と
の相対回転は、前記把持部4dを把持し、トーションバー
４を介して出力軸３及びバルブボディー10の回転を拘束
しておき、図中に矢符にて示す如く入力軸２を回転操作
して行なわれる。

【００３４】本発明の油圧制御弁のセンタリング作業
は、以上の如き入力軸２の回転操作を前記検圧孔61，62
に取り出される圧力Ｐ₁ ，Ｐ₂ を監視しつつ行い、これ
らの差圧が零となる周方向位置（中立位置）を定めた
後、この周方向位置を保ち、前記連結軸4cと連結孔2bと
の間の環状隙間に、前述の如く内外周にスプラインを備
える拘束環５を圧入し、連結軸4cの外周面及び連結孔2b
の内周面に夫々噛み込ませてトーションバー４と入力軸
２とを連結し、前記中立位置を確定せしめて完了する。
なお入力軸２の軸端から突出する前記把持部4cは、セン
タリング作業の完了後に切断される。

【００３５】次いで、このようにして得られた入力軸２
と出力軸３との連結体を試験治具６から取り外し、ハウ
ジングＨの内部に組み込むことにより、図１に示す如き
油圧制御弁が構成される。このように構成された油圧制
御弁においては、中立位置確定のためのトーションバー
４と入力軸２との連結が、前記拘束環５の圧入により機
械加工を伴うことなく実現されていることから、バルブ
ボディー10とバルブスプール11との嵌合部に切粉が介入
して両者の相対角変位が阻害され、前述した如き圧油の
給排動作に支障を来す虞れがなく、また、ハウジングＨ
の内外を封止するオイルシール８（図１参照）と入力軸
２との摺接部に切粉が介入して、前記オイルシール８に
よる封止が損なわれる虞れがない等、機械加工に伴って
発生する切粉の作用による種々の不都合を回避すること
ができる。

【００３６】また前記拘束環５は、内外周に形成された
スプラインの噛合により、トーションバー４側の連結軸
4c、及び入力軸２側の連結孔2bに拘束されるから、トー
ションバー４と入力軸２との連結は周方向の位置ずれを
伴うことなく強固に実現され、更にトーションバー４と
入力軸２との同心性は、前記連結軸4c及び連結孔2bの一
側における大径部4bと嵌合孔2aとの嵌合部により確保さ
れる。

【００３７】なお以上の実施の形態においては、その内
外周に凸部としてのスプラインが形成された拘束環５を
用いてあるが、前記凸部は、スプラインに限らず、セレ
ーション、不規則な隆起部等であってもよく、また、拘
束環５の内外周に埋め込まれたボール等の別部材により
前記凸部を形成することも可能である。更に以上の実施
の形態においては、動力舵取装置への適用例について述
べたが、本発明の適用範囲はこれに限らず、圧油の給排
制御のための回転式の油圧制御弁全般への適用が可能で
あることは言うまでもない。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る油圧制御
弁においては、トーションバーの一側に連設された連結
軸を入力軸に形成された連結孔の内側に嵌め合わせ、こ
れらの間の環状隙間に拘束環を圧入して、該拘束環の内
外周に形成された凸部をを前記連結軸及び連結孔に噛み
込ませたから、センタリング作業後の入力軸とトーショ
ンバーとの連結が機械加工によらずに強固に実現され、
機械加工により発生する切粉の影響による種々の不都合
を解消することができ、動作不良品、封止不良品の発生
率を大幅に低減し、製品歩留りを向上することができる
等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】動力舵取装置に適用された本発明に係る油圧制
御弁の構成例を示す縦断面図である。

【図２】トーションバーと入力軸との連結部近傍の拡大
図である。

【図３】拘束環の装着手順の説明図である。

【図４】本発明の油圧制御弁におけるセンタリング作業
の実施手順の説明図である。

【図５】従来の油圧制御弁におけるセンタリング作業の
実施手順の説明図である。

【符号の説明】 ２ 入力軸 2b 連結孔 ３ 出力軸 ４ トーションバー 4c 連結軸 ５ 拘束環 10 バルブボディー 11 バルブスプール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トーションバーを介して同軸上に連結さ
   れた入力軸と出力軸との間に構成してあり、前記入力軸
   に加わる回転トルクの作用により、該入力軸と前記出力
   軸との間に前記トーションバーの捩れを伴って生じる相
   対角変位に応じて圧油の給排を制御する油圧制御弁にお
   いて、前記入力軸の軸心部に形成された連結孔と、前記
   トーションバーの一側端部に連設され、前記連結孔の内
   側に環状の隙間を有して嵌合する連結軸と、前記隙間に
   圧入され、その内外周に形成された凸部を前記連結軸の
   外周と前記連結孔の内周とに夫々噛み込ませて、前記連
   結軸と連結孔とを回転不能に拘束する拘束環とを具備す
   ることを特徴とする油圧制御弁。