JPS6310034B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特に、自動車用動力操向系統に用いら
れる複動型の流体駆動装置の作動を制御するのに
用いられる制御弁に関するものである。

ある型のこのような周知の制御弁は、ステータ
によつて限界され、軸線方向の長さが直径に比べ
て小さい平円形又は円筒形の室と、平円形の室内
で中央休止位置の両側へ同軸的に回転することが
できるロータとを包含し、ロータはこれと室との
間に複数の隔離された空間を限界する半径方向の
腕を具えており、空間はそれぞれ圧力流体源及び
流体貯蔵器に交互に連結される口に組み合わさ
れ、制御弁を介して駆動される複動型流体駆動装
置又はシリンダのそれぞれの室に連結される。

休止位置から一方の側又は他方の側へのロータ
の回転は回転方向に応じた側の空間の一方の口を
遮断し、同時に反対側の口と空間との間で最大限
の連通を生じさせ、その結果所望の切換作用が行
われて複動型流体シリンダの一方の室に出力作動
圧力を供給し、同時に反対側の室を排出させる。
閉鎖作用を行う腕の端縁と口の端縁は、ロータの
回転変位あるいはロータに適用される回転偶力
（入力駆動トルク）に対する出力作動圧力に関し
所望の制御弁の特性を得るように適宜設計でき
る。しかし、例えば車両が略直進走行状態にある
場合には制御弁の中央作動区域において小さい勾
配の入力駆動トルク―出力作動圧力特性を、また
急カーブを通り抜けたり駐車操作を行う時には操
向操作を軽くするために制御弁の行程の２つの最
端部において大きい勾配の入力駆動トルク―出力
作動圧力特性を得るようにすることが望ましい
が、上記構成ではこのような２つの異なるトルク
―圧力特性を得ることはできない。

本発明は、作動範囲において異なる入力駆動ト
ルク―出力作動圧力特性を備えることができるよ
うに、上記型の制御弁を改良することを目的とす
るものである。

この目的のため、本発明は、ステータによつて
形成され、平行な端部壁を有する平円形の室と、
上記室内で角方向休止位置から移動するように回
転可能であり、同室内に流体的に隔離された空間
を限定する実質的に半径方向の腕を有する星形の
ロータとを包含し、上記腕が、流体圧力源に連結
された供給通路と貯蔵器に連結された排出通路か
ら成る可変断面積の通路を有する口をそれぞれ限
定するように配置された供給腕と排出腕を含み、
上記ステータが流体駆動装置の両室に連結される
通路を含んでいる装置において、上記ロータが隣
接する上記供給腕と排出腕間に対応する上記空間
を２つの空所に分ける中間腕を具え、上記空所の
一方が上記供給腕と上記中間腕との間に形成され
て上記通路の一方に開口し流体駆動装置に圧力を
供給し、上記空所の他方が上記中間腕と上記排出
腕との間に形成されて圧力調整を行い、上記中間
腕が上記２つの空所を連結するように上記端部壁
に設けられた中間凹所に対向して配置されると共
に可変断面積の通路を限定し、同通路の断面積が
上記休止位置から上記ロータとステータとの間の
所定の角方向相対回転位置までは上記排出通路の
断面積に等しいかあるいは同断面積よりも大き
く、上記所定の角方向相対回転位置からさらに相
対回転が行われた場合には上記排出通路の断面積
よりも小さくなることを特徴とする流体駆動装置
用制御弁を提案するものである。

上記構成によると、ロータとステータとの角方
向相対回転位置に対応して、中間腕によつて形成
される通路の断面積を排出通路の断面積よりも大
きくあるいは小さくするようになつているので、
流体駆動装置の室に連通された空所内での圧力の
発生を上記角方向相対回転位置に対応して変化さ
せることができ、従つてロータに適用される入力
駆動トルクに対する制御弁の出力作動圧力特性を
可変のものとすることができるのである。

本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説
明する。

第１図ないし第３図において、制御弁は３つの
平円形の部材１，２と３によつて形成されたステ
ータを含み、これらの部材は縦方向の固定装置４
によつて堅固に固定され、壁６として示されてい
る流体サーボ機構を備えた自動車用操向箱のよう
な作動ハウジング内に流体密封的に嵌装されるよ
うに密封体５を備えている。部材１と３は例えば
操向箱の作動軸のようなロータ８のための作動本
体を貫通させるため広い同軸の通路７を有してい
る。ロータ８は部材１と３の対向する面に対して
密封され、また周辺に配置された密封体９を用い
て中間の部材２の内面に対して密封されている。

中間の平円形の部材２の内面形状は小さい半径
を有する３つの円筒面１０と、これらの面と交互
に配置された大きい半径を有する３つの円筒面１
１とを有する。星形のロータ８は、小さい半径の
円筒面１０と共に完全密封部を形成する端部を具
え、流体供給開口に対向するため「供給腕」と称
する３つの短かい腕１２と、大きい半径の円筒面
１１と共に完全密封部を形成する端部を具え、流
体排出開口に対向するため「排出腕」と称する３
つの長い腕１３とを有する。部材１，２と３によ
つて形成された平円形の室の平行な軸方向の端部
壁を形成する部材１と３の対向する面は供給腕１
２に対応する位置に配置された同腕と同様な形状
の３つの凹所１４を具え、その結果供給腕と凹所
の対応する最端縁は第３図に明瞭に示されている
ように隣接し、さらに上方の部材１の凹所１４は
盲通路１５によつて延長され、盲通路は部材１の
上方の２つの密封体５間に設けられた環状通路１
７に半径方向通路１６を介して連通している。凹
所１４と供給腕１２は互いに協働して「供給通
路」と称する可変断面積の通路１４ａを有する口
を限界する（第４図参照）。同様に、ロータの排
出腕１３に対向する部材１と３の面は腕１２に関
して説明したと同一の関係で腕１３に対して配置
された凹所１８を有する。下方の部材３の凹所１
８は部材３の外部に通じる通路１９によつて延長
されている。凹所１８と排出腕１３は互いに協働
して「排出通路」と称する可変断面積の通路１８
ａを有する口を限界する（第４図参照）。各供給
腕１２の一方の側において、上方の部材１は弁の
対応する空間を中間の２つの密封体５間に形成さ
れた環状通路２１に連通する半径方向通路２０を
有し、上記各腕の他方の側において、下方の部材
３は下方の２つの密封体５によつて密封された環
状通路２３に連通する半径方向通路２２を有す
る。

上述した構造は実質的に従来のものであり、異
なつた半径を有する腕は発生する作用力に比例す
る反力を制御弁に与え、通路２４はロータの腕の
２つの面間の圧力を補整するため設けられてい
る。環状通路１７は導管２５によつて圧力流体を
給送する流体圧力源Ｂに連結され、環状通路２１
と２３は複動型流体駆動装置又はシリンダＣのそ
れぞれの室に導管２６を用いて連結され、通路１
９は流体貯蔵器に連結されている。後述する中間
の腕を無視しながら作動について説明すると、第
３図及び第４図に示されている制御弁の休止位置
において、凹所１４に流入する圧力流体は短かい
供給腕１２の両側の空間に等しく分配され、凹所
１８を介して流体貯蔵器に排出され、その結果上
記空間に連結された駆動シリンダＣの２つの室に
存在する出力作動圧力は略等しく、動力操向系統
は静止状態に保たれる。ロータ８が図示の位置か
ら一方又は他方の側へ変位されると、変位方向に
関し下流に位置された空間は凹所１４に流入する
流体に直接連通されると共に隣接する排出腕１３
によつて流体貯蔵器から遮断され、一方上流に位
置された空間は供給腕１２によつて流体の流入を
遮断されると共に対応する凹所１８を介して流体
貯蔵器に直接連通される。ロータが反対方向に変
位されると、上述したのと対称の態様で作動が行
われる。

第７図のグラフは供給圧力流体の所望の圧力に
おいて制御弁のロータ８に適用される入力駆動ト
ルクＦの関数として出力導管２６に存在する出力
作動圧力Ｐを示しており、上記作動モードはこの
グラフの線２７で表わすことができる。線２７の
勾配は操向機構に所望の力を与えるため制御弁に
適用されるに必要な力の強さの理想を示し、車両
の通常走行状態時あるいは大きいカーブを曲る時
には十分であると考えられる。しかし、急カーブ
を曲る時あるいは駐車操作時車両の旋回を容易に
するために、入力駆動トルク―出力作動圧力特性
を変化させる、即ち入力駆動トルクＦに対する出
力作動圧力Ｐを増大させる装置を備えることが今
日では慣習となつている。この特性がより急な勾
配を有する線２８で示されており、この線は、両
変位方向においてある作動モードから他の作動モ
ードへの遷移が自動的に行われる点２９で線２７
に交わつている。

従来では、例えばロータ自体あるいはロータを
駆動する軸によつて駆動される補助弁を用いるこ
とによつて上記のような作用を行わせていたが、
本発明は上記装置を簡素化し且つ補助弁に生じ得
る故障を無くすことを意図している。

このため、ステータの平円形の部材２の内周に
は、円筒面１０と１１と同軸に配置された６つの
同様な円筒面３０が各々の組の円筒面１０と１１
の間に設けられている。また、ロータ８は密封体
９を備えた円筒面３０と共に完全密封部を形成す
る端部を有する６つの中間腕３１を具えており、
その結果各組の供給腕１２と排出腕１３とによつ
て限界された空間は一対の空所３２と３３に分け
られ、駆動シリンダＣの一方の室に出力作動圧力
を供給する圧力空所３２が短かい供給腕１２に隣
接し、通路１４ａを介して流体圧力源に連通し、
圧力調整を行う排出空所３３が長い排出腕１３に
隣接し、通路１８ａを介して流体貯蔵器に連結さ
れる。また、環状通路２１と２３及び導管２６に
よつて駆動シリンダＣのそれぞれの室に連結され
た通路２０と２２は各供給腕１２の休止位置に隣
接する位置に設けられ、上記腕の両側の圧力空所
３２にそれぞれ開口している。さらに、ステータ
を形成する２つの部材１と３の対向する面の一方
又は両方には６つの凹所３４が設けられ、凹所は
制御弁の休止位置において対応する中間腕３１に
対向し且つ同腕と協働して可変断面積の通路３４
ａを有する中間口を限界するように配置される
（第４図参照）。上記構成は第４図ないし第６図に
示されている制御弁の多数の作動位置を示す概略
図から明瞭となるであろう。中間口は空所３２と
３３を連結している。さらに、供給通路１４ａは
凹所１４の端縁と供給腕１２の面取り部３６とに
よつて限界され、排出通路１８ａは凹所１８の端
縁と排出腕１３の面取り部３８によつて限界さ
れ、そして可変断面積の通路３４ａは凹所３４の
端縁と中間腕３１の面取り部３７によつて限界さ
れている。

第４図は第７図のグラフの点３５に相当する制
御弁の休止位置を示している。排出腕１３と中間
腕３１は供給腕１２の両側で対称に配置されてお
り、流体圧力源Ｂから凹所１４に流入する圧力流
体は休止位置において腕１２の両側に等しく分配
され、腕３１と１３及び通路３４ａと１８ａを通
つて通路１９から流体貯蔵器へ流れるので、各腕
１２の両側の圧力空所３２は同一の流体圧力を受
け、駆動シリンダＣは第４図に示されている中央
休止位置に保たれる。

供給及び排出腕１２と１３の面取り部３６と３
８は第７図の線２７で示す特性を与えるように形
成されており、中間腕３１の面取り部３７は、排
出腕１３の面取り部３８に対し第４図の作動方向
に関して後退した位置にあるように配置されてい
る。さらに、この面取り部３７は第７図の線２８
で示す特性を与えるように形成されている。換言
すると、通路３４ａの断面積は上記休止位置から
ロータとステータとの間の所定の角方向相対回転
位置（第５図参照）までは排出通路１８ａの断面
積に等しいかあるいは同断面積よりも大きく、上
記所定の角方向相対回転位置からさらに相対回転
が行われた場合（第６図参照）には上記排出通路
の断面積よりも小さくなる。

この結果、制御弁がロータ８を第５図の矢印で
示す方向に変位されるように作動された時、点３
５から始まる線２７上のあらゆる点に一致する作
動状態が得られる。最初、面取り部３７によつて
与えられる流路の断面積は面取り部３８によつて
与えられる流路の断面積よりも大きいので、面取
り部３７は圧力流体の流れの状態に影響を及ぼす
ことはなく、操向系統はあたかも中間腕３１が存
在していないかのように第７図のグラフの線２７
に応じて作動する。これは、休止位置において面
取り部３７の最外端縁と対応する凹所３４の対向
する端縁との間の間隔ｄが面取り部３８の最外端
縁と対応する凹所１８の対向する端縁との間の間
隔（実質的に零）よりも大きいことによる。

面取り部３７が流路を閉じ始めると入力駆動ト
ルク―出力作動圧力特性が点２９に達し、この点
から制御弁のロータに適用される入力駆動トルク
がさらに増大し続けると、圧力流体の流れが面取
り部３７によつて調整され、圧力空所３２内の圧
力は第７図のグラフの線２８で示す特性に応じ
て、操向系統の定格供給圧力に相当する点３９に
達するまで急速に増大する。上記空所３２に連結
されている駆動シリンダＣは線２８で示す特性に
応じて作動する。これは、第４図ないし第６図の
実施例において中間腕３１の面取り部３７が実質
的に単一の傾斜面から成り、一方排出腕１３の面
取り部３８が傾斜部分３８ａとロータ８のハウジ
ングを形成する平円形の室の端部壁に平行な部分
３８ｂから成つていることによる。従つて、点２
９に相当する第５図の位置からさらに相対回転が
行われると、排出通路１８ａの断面積は実質的に
一定に保たれるので、排出空所３３内の圧力は実
質的に一定に保たれる一方、圧力空所３２内の圧
力は上昇し続け、線２８で示す作動特性が得られ
る。第５図において、供給腕１２の左側に関して
は自由な流体流路が与えられている。

ロータ８が第５図の矢印とは反対の方向へ変位
された時には、上述の作動とは対称ではあるが同
様な態様の作動が行われる。

第８図ないし第１２図に示されている本発明の
他の実施例は面取り部を改良したものを示してい
る。第８図において、ロータとステータが第４図
と同様に休止位置で拡大して示されており、同一
符号が制御弁の同一部品を示している。この改良
によれば、中間腕３１の面取り部３７は傾斜部分
３７ａとロータ８のハウジングを形成する平円形
の室の端部壁に実質的に平行な部分３７ｂから成
り、一方排出腕１３の面取り部３８は上記端部壁
に実質的に平行な部分３８ｂによつて分離されて
いる２つの傾斜部分３８ａと３８ｃから成つてい
る。この構成による作動が第９図及び第１０図に
示されており、例えば第１１図の特性が得られ
る。第１１図の線２７に相当する第８図及び第９
図に示された位置間の作動状態において、初期の
間隔ｄが減少するが、通路３４ａの断面積は実質
的に一定に保たれ、一方排出通路１８ａの断面積
は減少して第９図のロータの位置に相当する点２
９まで線２７で表わされている所望の入力駆動ト
ルク―出力作動圧力特性が得られる。さらに相対
回転が行われると（第９図及び第１０図）、通路
３４ａの断面積が傾斜部分３７ａにより減少さ
れ、一方排出通路１８ａの断面積は部分３８ｂに
より実質的に一定に保たれる。従つて、圧力空所
３２内の圧力が上昇し続ける一方、排出空所３３
内の圧力は実質的に一定に保たれるので、空所３
３内に発生する反力は空所３２内で発生する程に
は上昇せず、入力駆動トルク−出力作動圧力特性
は第１０図に示されているロータ８の位置に相当
する点３９ａに達するまで第１１図の線２８で示
す特性となり、点３９ａにおいて制御弁は、圧力
P_aが例えば図示しない圧力調整装置によつて制
限された操向系統の最大圧力P_naxよりも小さくな
るように設計されている。線２８は、例えば駐車
操作のためのより大きい動力援助に相当する。第
１０図に示されているロータの位置からさらに相
対回転が行われると、上昇した圧力は排出通路１
８ａの断面積の減少によつてさらに制御されるの
で、排出空所３３内の圧力及び同空所内に発生さ
れる反力が上昇する。この結果、点３９ａと最大
圧力P_naxに一致する点３９ｂとの間の第１１図の
曲線の勾配が緩やかになる。入力駆動トルク―出
力作動圧力特性におけるこの曲線の部分即ち線４
０は２つの利点を有する。第１に、駆動車輪の反
力の増大のため操向系統が最大作動状態に近づい
ていることを運転者に警告することができる。第
２に、面取り部の改良により不安定な作動の危険
性を無くしているので、この最大作動状態の範囲
での制御弁の作動が遥かに向上する。もし第１０
図に示されている位置で実質的に最大圧力P_naxが
発生するように制御弁が設計されている場合、入
力駆動トルク―出力作動圧力特性は第１２図に示
したものとなり、線４０の勾配は零である。この
場合、作動の不安定を排除できるという第２の利
点のみが存在する。

腕１２，１３と３１の組の数は特定の使用要求
に応じて変えることができることは明らかであ
る。もし単動型駆動装置を作動させる場合には、
上述した弁構造の対称な半部分の一方を削除する
ことができる。また、グラフの線２７と２８で示
す作動特性に加えさらに他の作動特性を得るた
め、各組の供給腕１２と排出腕１３との間に１つ
以上の中間腕３１及び対応する中間の凹所３４を
設け、閉止作用を行う多数の組の傾斜した面取り
部を寸法づけることが可能である。さらに、排出
腕１３と中間腕３１の半径方向の長さを等しくし
て圧力空所３２内の流体反力を無くし、駐車操作
のため動力操向系統に極めて大きい援助力を与え
る、即ち線２８が実質的に垂直となるようにする
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す制御弁の第２
図の線―に沿つた断面図、第２図は第１図の
線―に沿つた軸方向断面図、第３図は第１図
の一部を拡大した断面図、第４図は第３図の線
―に沿つた概略断面図で、制御弁を休止位置で
示したもの、第５図と第６図はそれぞれ制御弁を
２つの角方向作動位置で示す第４図と同様な概略
断面図、第７図は第４図の制御弁の作動における
入力駆動トルク―出力作動圧力特性を示すグラ
フ、第８図は本発明の他の実施例を示す第４図と
同様な部分的に拡大した概略断面図、第９図と第
１０図はそれぞれ制御弁を２つの角方向作動位置
で示す第８図と同様な概略断面図、第１１図と第
１２図は第８図の実施例の作動における入力駆動
トルク―出力作動圧力特性を示すグラフである。 １，２，３…平円形の部材、６…壁、８…ロー
タ、１２…供給腕、１３…排出腕、１４，１８，
３４…凹所、１４ａ…供給通路、１８ａ…排出通
路、２０，２２…半径方向通路、２１，２３…環
状通路、３１…中間腕、３２…圧力空所、３３…
排出空所、３４ａ…可変断面積の通路、３６，３
７，３８…面取り部、３７ａ，３８ａ，３８ｃ…
傾斜部分、３７ｂ，３８ｂ…平行な部分、Ｂ…流
体圧力源、Ｃ…流体駆動シリンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステータ１，２，３によつて形成され、平行
   な端部壁を有する平円形の室と、上記室内で角方
   向休止位置から移動するように回転可能であり、
   同室内に流体的に隔離された空間を限定する実質
   的に半径方向の腕を有する星形のロータ８とを包
   含し、上記腕が、流体圧力源Ｂに連結された供給
   通路１４ａと流体貯蔵器に連結された排出通路１
   ８ａから成る可変断面積の通路を有する口をそれ
   ぞれ限定するように配置された供給腕１２と排出
   腕１３を含み、上記ステータが流体駆動装置Ｃの
   両室に連結される通路２０，２１；２２，２３を
   含んでいる装置において、上記ロータ８が隣接す
   る上記供給腕と排出腕間に対応する上記空間を２
   つの空所に分ける中間腕３１を具え、上記空所の
   一方３２が上記供給腕と上記中間腕との間に形成
   されて上記通路２０，２１；２２，２３の一方に
   開口し流体駆動装置Ｃに圧力を供給し、上記空所
   の他方３３が上記中間腕と上記排出腕との間に形
   成されて圧力調整を行い、上記中間腕が上記２つ
   の空所を連結するように上記端部壁に設けられた
   中間凹所３４に対向して配置されると共に可変断
   面積の通路３４ａを限定し、同通路の断面積が上
   記休止位置から上記ロータとステータとの間の所
   定の角方向相対回転位置までは上記排出通路１８
   ａの断面積に等しいかあるいは同断面積よりも大
   きく、上記所定の角方向相対回転位置からさらに
   相対回転が行われた場合には上記排出通路の断面
   積よりも小さくなることを特徴とする流体駆動装
   置用制御弁。 ２ 上記供給腕１２と排出腕１３によつて限定さ
   れた上記可変断面積の通路を有する口が上記平円
   形の室の端部壁に設けられた凹所１４，１８を含
   み、上記口の可変断面積の通路１４ａ，１８ａが
   同凹所の端縁と上記供給及び排出腕の対応する面
   取り部３６，３８とによつて限定され、上記各中
   間腕３１が対応する上記中間凹所３４の一端縁と
   協働して上記中間凹所の可変断面積の通路３４ａ
   を限定する面取り部３７を含み、上記休止位置に
   おいて上記中間腕の面取り部の最外端縁と対応す
   る上記中間凹所３４の端縁との間の間隔ｄが上記
   排出腕１３の面取り部３８の最外端縁と対応する
   上記凹所１８の端縁との間の間隔よりも大きいこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の制御
   弁。 ３ 上記中間腕の面取り部３７が実質的に単一の
   傾斜面であり、上記排出腕の面取り部３８が傾斜
   部分３８ａと上記平円形の室の端部壁に平行な部
   分３８ｂから成つていることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の制御弁。 ４ 上記中間腕の面取り部３７が傾斜部分３７ａ
   と上記平円形の室の端部壁に実質的に平行な部分
   ３７ｂから成り、上記排出腕の面取り部３８が上
   記平円形の室の端部壁に実質的に平行な部分３８
   ｂによつて分離されている２つの傾斜部分３８
   ａ，３８ｃから成つていることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の制御弁。