JPS6221658B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は動力舵取装置に好適なサーボバルブに
関するものである。

本発明の目的とするところは、バルブ形状に改
良を加えることによつて圧力特性の一部にリニア
に変化する部分を有するいわゆる２段折特性に変
化させ、最適な操舵フイーリングを得ることであ
る。

本発明の他の目的とするところは、２種類のオ
リフイスを組合せることによりオリフイス構成部
材の形状を単純化し、弁部材の製作を容易にする
ことである。

本発明のさらに他の目的とするところはパワー
シリンダのパワーロスを少くするよう効率的な弁
制御を行うことである。

動力舵取装置においてその操舵範囲の一部の圧
力特性をリニアなものに近づけること、ならびに
中立状態の範囲における圧力を小さくしてハンド
ル操作力に対する動力装置の出力の割合をより低
減することによりハンドルの操舵フイーリングが
極めて良好となることが知られている。

かかる圧力特性を得るために例えば、特公昭52
−4807号公報に記載されているようにスプール弁
部材のランド部に特殊の曲線を有する凹所を形成
したものがあるが、この従来のサーボバルブは単
一の凹所でもつて必要な圧力特性を得るものであ
るためスプール弁部材のランド部に特殊の加工を
施す必要があつた。

よつて本発明は、スプール弁部材ならびにスリ
ーブ弁部材間に２種類の圧力制御用オリフイスを
形成し、この２種類のオリフイスを組合せること
により必要な圧力特性を得るとともに従来のサー
ボバルブに比較して各ランド部の側端部の形状を
単純化させ、弁部材の製作を容易にしたこと、さ
らに排出口と通じる圧力制御用オリフイスが閉止
される前に圧力流体供給口と通じる方向制御用の
オリフイスを閉止させて供給流体とパワーシリン
ダから排出される排出流体との衝突を防止し、も
つて圧力損失を効率的な弁制御を行うようにした
ことを特徴とするものである。

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第１図は本発明のサーボバルブをラツクピニ
オン形の動力舵取装置に適用した事例を示し、図
中１０は動力舵取装置の本体をなすハウジング本
体を示し、このハウジング本体１０にはピニオン
軸１１が両端をそれぞれ軸受１２，１３によつて
回転可能に軸承され、これと交差する方向に摺動
可能なラツク軸１４のラツク歯１５と噛合してい
る。このラツク軸１４の両端は所要の操縦リンク
機構を介して操向車輪に連結され、またラツク軸
１４にはパワーシリンダ１６のピストン１７（第
２図参照）が作動的に連結されている。

前記ハウジング本体１０には弁ハウジング１８
が固定され、この弁ハウジング１８の弁孔１９に
本発明のサーボバルブ２０が収納されている。こ
のサーボバルブ２０は前記ピニオン軸１１の軸線
を中心として相対回転可能なスリーブ弁部材２１
ならびにスプール弁部材２２より構成され、この
スリーブ弁部材２１は連結ピン２３によつて前記
ピニオン軸１１に連結され、またスプール弁部材
２２には操向ハンドルに連結される操舵軸２４が
一体的に形成され、この操舵軸２４は前記ピニオ
ン軸１１にトーシヨンバー２５を介して可撓的に
連結されている。

前記スリーブ弁部材２１の内周面には第２図に
示すようにその回転軸線に対してその上下ならび
に左右対象位置に第１の凹溝３１が形成され、こ
の第１の凹溝３１にはポンプより圧力流体が供給
される供給口３３がそれぞれ開口されている。さ
らにこのスリーブ弁部材２１の内周面には前記第
１の凹溝３１の中間に第２、第３の凹溝３８，７
８が形成され、この第２、第３の凹溝３８，７８
の両側には前記パワーシリンダ１６の左右室１６
ａ，１６ｂに通じる分配口３６，３７を開口させ
てなるランド部３４，３５が形成されている。

一方スプール弁部材２２の外周には中立状態に
おいて前記スリーブ弁部材２１の第１の凹溝３１
と対応する第１ランド部３９、第２の凹溝３８と
対応する第２ランド部４１および第３の凹溝７８
と対応する第３ランド部７１が凹溝４２，４３を
はさむようにして形成されている。そしてこの第
１ランド部３９とランド部３４，３５間には方向
制御用の第１のオリフイス５０が形成され、また
第２ランド部４１とランド部３４，３５間ならび
に第３ランド部７１とランド部３４，３５間には
圧力制御用の第２、第３のオリフイス６０，７０
が形成されている。なおこの第２、第３のオリフ
イス６０，７０は第２ランド部４１の場合と第３
ランド部７１の場合では左右逆配置となつてい
る。前記第２ランド部４１および第３ランド部７
１の中央には排出口４４が形成され、この排出口
４４は前記スプール弁部材２２とトーシヨンバー
２５との間に形成された通路４５、貫通穴４６、
室４７を介してリザーバへと通じている。（第１
図参照） 上記構成のサーボバルブにおいて、例えば操舵
軸２４に第２図において反時計方向の操舵トルク
が加えられると、トーシヨンバー２５がねじら
れ、スプール弁部材２２はスリーブ弁部材２１に
対して相対回転する。その結果第１ランド部３９
の一方の側端部がランド部３４にオーバラツプす
るとともに第２ランド部４１および第３ランド部
７１がランド部３５に接近する位置まで回転す
る。これによりポンプと接続された供給口３３は
第１の凹溝３１、分配口３７を介してパワーシリ
ンダ１６の左室１６ｂに通じ、他方の分配口３６
は凹溝４２および３８を介してリザーバに接続さ
れた排出口４４に接続される。この通路が形成さ
れることによつて前記シリンダ１６の左室１６ｂ
へ圧力流体が流入してピストン１７を右進させ、
前記手動操作力を補助するようになつている。

かかる構成のサーボバルブ２０において本発明
は供給口３３に通じる第１のオリフイス５０によ
つて方向制御を行い、また排出口４４に通じる第
２、第３のオリフイス６０，７０によつて圧力制
御を行うようにしたことを特徴とするものであ
る。

すなわち第３図および第４図は中立状態におけ
るスプール弁部材２２の第１ランド部３９と、ス
リーブ弁部材２１のランド部３４，３５との関係
を表わし、また第５図および第６図は中立状態に
おけるスプール弁部材２２の第２ランド部４１
と、スリーブ弁部材２１のランド部３４，３５と
の関係を表わし、さらに第７図および第８図は中
立状態におけるスプール弁部材２２の第３ランド
部７１とスリーブ弁部材２１のランド部３４，３
５との関係を表わすものであり、この図から明ら
かなように第１オリフイス５０のすきまＬ１は前
記第２のオリフイス６０ならびに第３のオリフイ
ス７０の各すきまＬ２，Ｌ３より小さく設定され
ており、例えばスプール弁部材２２を第２図にお
いて反時計方向に回転させた場合、先ず第１のオ
リフイス５０が閉じて方向制御を行い、次に第
２、第３のオリフイス６０，７０が徐々に絞られ
て圧力制御を行うようになつている。従つて第２
あるいは第３のオリフイス６０，７０が徐々に絞
られて供給口３３より凹溝３１を介してパワーシ
リンダ１６の左室１６ｂに圧力流体が供給され始
めたとき、すでに第１オリフイス５０は完全に閉
じ切つており、パワーシリンダ１６の右室１６ａ
から分配口３６および凹溝４２を介して排出され
る排出流体は供給流体と衝突することなくスムー
ズに排出口４４へ排出され、その結果排圧上昇に
よる圧力損失はなくなり、パワーシリンダ１６の
パワーを有効に発揮することができる。

さらに本発明のサーボバルブ２０の特徴とする
ところは前記第２、第３のオリフイス６０，７０
の開口面積変化度合ならびに最終閉止角度を相違
させて所要の圧力特性を得るようにしたことにあ
る。

すなわち第５図ないし第８図から明らかなよう
に第２ランド部４１の右側端部ならびに第３ラン
ド部７１の左側端部には各ランド部４１，７１の
長手方向に円弧状をなし、かつ角度α１で傾斜す
る作用面５３ならびに角度α２で傾斜する作用面
５４が連続して形成されており、前記スプール弁
部材２２の回転に伴い第３のオリフイス７０の開
口面積Ａ１を最初は序々に小さくし、そして最後
に急激に小さくするようになつている。これに対
して第２ランド部４０の左側端部ならびに第３ラ
ンド部７１の右側端部は各ランド部４１，７１の
長手方向にゆるやかに屈曲するのみで作用面は形
成されておらず、前記スプール弁部材２２の回転
に伴う第２のオリフイス６０の開口面積Ａ２の減
少度合は前記第３のオリフイス７０より大であ
る。しかもこの第２ランド部４１がランド部３４
とオーバラツプするまでの距離すなわち第３のオ
リフイス７０のすきまＬ３は第３ランド部７１が
ランド部３４とオーバラツプするまでの距離すな
わち第２のオリフイス６０のすきまＬ２より大き
くなるように設定されており、第２、第３のオリ
フイス６０および７０の最終閉止角度が相違する
ようになつている。

第９図はかかる第２、第３のオリフイス６０，
７０の開口面積Ａ２，Ａ１の変化状態を示したも
ので横軸にスプール弁部材２２の操舵角度θをと
り、また縦軸にオリフイス６０，７０の開口面積
をとつたもので、図中イは前記第３のオリフイス
７０の開口面積Ａ１の変化を示し、またロは前記
第２のオリフイス６０の開口面積Ａ２の変化を示
している。この図から明らかなように第３のオリ
フイス７０の開口面積Ａ１の変化は第２のオリフ
イス６０の開口面積Ａ２の変化よりゆるやかであ
り、かつ第２のオリフイス６０の閉止されたのち
に第３のオリフイス７０が閉止されることを示し
ている。本実施例では前記したように２組のオリ
フイス６０，７０を有しているため、この２組の
オリフイス６０，７０の開口面積Ａ１，Ａ２の合
計の２倍すなわち２（A1＋A2）が全開口面積Ａ
となる。従つてこの全開口面積Ａは第９図ハで示
すごとく変化する。

第１０図は開口面積の変化比率（Ao／Ａ）^２
を示すもので、横軸にスプール弁部材２２の操舵
角度θをとり、また縦軸に開口面積の変化比率
（Ao／Ａ）^２をとつたものである。なおサーボバ
ルブ２０の出力圧はこの開口面積変化比率
（Ao／Ａ）^２とほぼ同じ割合で変化するため、こ
の線図がサーボバルブ２０の圧力特性と考えてよ
い。またAoは中立時における第２、第３のオリ
フイス６０，７０の全開口面積を表す。この図か
らも明らかなように中立状態に近い範囲内での圧
力変化は極めて少く、また途中に操舵角に応じて
圧力がほぼリニアに変化する部分があり、このリ
ニア部分をすぎると急激に圧力上昇するいわゆる
２段折れ特性になつているため、動力舵取装置の
サーボバルブとして極めて好適な圧力特性とな
り、すぐれた操舵フイーリングを得ることができ
る。

なお、前記実施例については、スプール弁部材
２２側の第２、第３ランド部４１，７１に作用面
５３，５４を形成するものについて説明したが、
この実施例に限定されるものではなく、例えば第
１１図に示すようにスリーブ弁部材２１のランド
部３４，３４側に作用面を形成して第２、第３の
オリフイス６０，７０の開口面積変化度合ならび
に最終閉止角度を相違させてもよい。

また第１２図はスリーブ弁部材２１ならびにス
プール弁部材２２に対して凹溝およびランド部を
前記実施例とは逆の関係に形成したサーボバルブ
であるがこのサーボバルブにおいても中立状態に
おける第１、第２、第３のオリフイス５０，６
０，７０のすきまをL1＜L2＜L3の関係に設定
し、かつ第３のオリフイス７０を構成するランド
部に作用面を形成することにより前記実施例と同
様の効果を達成することができる。

前記したように本発明のサーボバルブは、スプ
ール弁部材ならびにスリーブ弁部材との間に２種
類の圧力制御用のオリフイスを形成し、前記スプ
ール弁部材の相対回転に伴い、この２種類のオリ
フイスを同時に作用させるようにしたものである
ため、リニアな部分を有するいわゆる２段折れ特
性を備えた動力舵取装置のサーボバルブとして優
れた圧力特性を得ることができる。

また本発明は２種類のオリフイスの組合せによ
つて必要な圧力特性を得るものであるから、各ラ
ンド部の側端部を従来装置のように複雑な形状に
加工する必要はなくなり、単純な直線あるいは円
弧の組合せでもつて構成することができ、弁部材
を簡単かつ高精度に加工できる利点がある。

さらに本発明は供給口に通じるオリフイスによ
つて方向制御を行い、また排出口に通じるオリフ
イスによつて圧力制御を行うようにしたものであ
るため、供給流体とパワーシリンダからの排出流
体との衝突が防止でき、パワーシリンダのパワー
を有効に発揮させることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は本発明
のサーボバルブを内蔵する動力舵取装置の要部断
面図、第２図は本発明のサーボバルブとパワーシ
リンダとの関係を示す第１図の−線断面矢視
図、第３図および第４図は第１ランド部と第１凹
溝との関係を示す要部断面図ならびに平面図、第
５図および第６図は第２ランド部と第２凹溝との
関係を示す要部断面図ならびに平面図、第７図お
よび第８図は第３ランド部と第３凹溝との関係を
示す要部断面図ならびに平面図、第９図は最適圧
力特性を得るためのオリフイスの開口面積の変化
を示す図、第１０図は最適な圧力特性を示す図、
第１１図および第１２図の本発明の他の実施例を
示すサーボバルブの一部断面図である。 ２１……スリーブ弁部材、２２……スプール弁
部材、１６……パワーシリンダ、３３……供給
口、３６，３７……分配口、４４……排出口、５
０……第１のオリフイス、６０……第２のオリフ
イス、７０……第３のオリフイス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 互いに相対回転可能なスリーブ弁部材ならび
   にスプール弁部材よりなり、このスリーブ弁部材
   ならびにスプール弁部材間には、圧力流体の供給
   口とパワーシリンダの左右室に通じる一対の分配
   口との連通を制御する方向制御用の第１のオリフ
   イスと、前記一対の分配口と排出口との連通を制
   御する圧力制御用の第２、第３のオリフイスとを
   形成し、この第２のオリフイスは前記スリーブ弁
   部材に対するスプール弁部材の相対回転に伴う開
   口面積変化度合が第３のオリフイスより大きく、
   かつ開口面積変化度合が大きい第２のオリフイス
   が閉止したのち開口面積変化度合が小さい第３の
   オリフイスが閉止するようにしたことを特徴とす
   るサーボバルブ。