JP2001138935A - パワーステアリング装置用油圧制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】キャビテーションおよび異常音の発生を抑制
し、不良率を低減して性能を向上できるパワーステアリ
ング装置用油圧制御弁を提供する。 【解決手段】第１バルブ部材２４の内周と第２バルブ部
材２５の外周とに、各バルブ部材２４、２５の軸方向に
沿って、圧油供給用凹部と操舵用凹部と圧油排出用凹部
３０とを含む複数の溝状凹部が、周方向に間隔をおいて
形成される。その第１バルブ部材側凹部の軸方向に沿う
縁と第２バルブ部材２５側凹部の軸方向に沿う縁との間
の絞り部の開度が、両バルブ部材２４、２５の相対回転
により変化することで、操舵補助力発生用油圧アクチュ
エータに作用する油圧が制御される。その圧油排出用凹
部３０は排出油路３８を介してタンクに通じる。一つの
圧油排出用凹部３０につき複数の排出油路３８が、それ
ぞれその圧油排出用凹部３０の底部において、その圧油
排出用凹部３０の軸方向における間隔をおいて開口す
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、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ロータリー式の油圧制御弁に関
する。

【０００２】

【従来の技術】パワーステアリング装置用のロータリー
式油圧制御弁は、筒状の第１バルブ部材と、その第１バ
ルブ部材に同軸中心に相対回転可能に挿入される第２バ
ルブ部材とを備えている。その第１バルブ部材の内周と
第２バルブ部材の外周とに、各バルブ部材の軸方向に沿
う複数の溝状凹部が周方向に間隔をおいて形成されてい
る。それら凹部として、圧油供給用ポンプに通じる圧油
供給用凹部と、操舵補助力発生用油圧アクチュエータに
通じる操舵用凹部と、タンクに通じる圧油排出用凹部と
が含まれている。その第１バルブ部材側凹部の軸方向に
沿う縁と第２バルブ部材側凹部の軸方向に沿う縁との間
が絞り部とされている。両バルブ部材は、操舵抵抗に応
じて弾性的に相対回転するように連結されている。その
相対回転による絞り部の開度変化により、その操舵補助
力発生用油圧アクチュエータに作用する油圧が制御され
る。その圧油排出用凹部は、その底部において開口する
排出油路を介して上記タンクに通じるものとされてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の油圧制御弁にお
いては、キャビテーションや、キャビテーションに基づ
く異常音の発生が問題となっているが、そのキャビテー
ションや異常音を十分に抑制することはできなかった。

【０００４】本発明は上記問題を解決することのできる
パワーステアリング装置用油圧制御弁を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、筒状の第１バ
ルブ部材と、その第１バルブ部材に同軸中心に相対回転
可能に挿入される第２バルブ部材とを備え、その第１バ
ルブ部材の内周と第２バルブ部材の外周とに、各バルブ
部材の軸方向に沿う複数の溝状凹部が周方向に間隔をお
いて形成され、それら凹部として、圧油供給用ポンプに
通じる圧油供給用凹部と、操舵補助力発生用油圧アクチ
ュエータに通じる操舵用凹部と、タンクに排出油路を介
して通じる圧油排出用凹部とが含まれ、その第１バルブ
部材側凹部の軸方向に沿う縁と第２バルブ部材側凹部の
軸方向に沿う縁との間が絞り部とされ、両バルブ部材の
相対回転による絞り部の開度変化により、その操舵補助
力発生用油圧アクチュエータに作用する油圧が制御され
るパワーステアリング装置において、一つの圧油排出用
凹部につき複数の排出油路が、それぞれその圧油排出用
凹部の底部において開口するように設けられ、その圧油
排出用凹部の底部において、その複数の排出油路の開口
は、その圧油排出用凹部の軸方向における間隔をおいて
配列されていることを特徴とする。本発明は以下の知見
に基づくものである。まず、透明部材により従来の油圧
制御弁を再現することで、キャビテーション発生状況を
可視化して観察した。すなわち、図５に示す第１バルブ
部材１００における圧油排出用凹部１０１の軸方向（図
において上下方向）に沿う一方の縁１０１′により構成
される絞り部の開度を小さくすると、図において矢印Ｐ
方向に流動する圧油は、絞り部の通過時に流速が増大す
ると共に圧力が低下することから、その圧油内に気泡が
発生する。その気泡は流れに乗って圧油排出用凹部１０
１に至り、油圧の上昇により消滅することでキャビテー
ションが発生する。その気泡の存在領域を図５において
２点鎖線のハッチングで示す。その気泡の存在領域の上
流縁Ｑは、その圧油排出用凹部１０１の軸方向に沿う
が、その気泡の存在領域の下流縁Ｒは、その圧油供給用
凹部１０１の軸方向における中央部から端部に向かうに
従い（図において上下に向かうに従い）下流に延び、圧
油排出用凹部１０１の軸方向に沿う他方の縁１０１″を
超えて第２バルブ部材１００のランド部１００′にまで
達する。これは、従来の油圧制御弁においては、一つの
圧油排出用凹部１０１は単一の排出油路を介してタンク
に通じ、その排出油路は圧油排出用凹部１０１の底部に
おいて開口し、その開口１０２はその圧油排出用凹部１
０１の軸方向における中央部に位置することに基づく。
すなわち、その圧油排出用凹部１０１の軸方向における
端部の圧油流速は、その排出油路の開口１０２から遠い
ために減速されず、中央部における圧油流速よりも大き
くなる。そのため圧油流速の分布が不均一になり、圧油
排出用凹部１０１の軸方向における端部では圧油流速の
増大によりキャビテーションの原因となる気泡の成長が
促進される。また、圧油流速の分布が不均一であると、
その気泡の流動に基づき発生する異常音にばらつきが生
じる。これに対して本発明の構成によれば、一つの圧油
排出用凹部の底部において、複数の排出油路の開口が、
その圧油排出用凹部の軸方向における間隔をおいて配列
されるので、その圧油排出用凹部の軸方向における圧油
の流速分布を均一化できる。これにより、キャビテーシ
ョンの原因となる気泡の成長を抑制し、気泡の流動に基
づく異常音を低減できる。さらに、その気泡の流動に基
づき発生する異常音のばらつきを抑制できるので、異常
音の有無に基づく不良品のチェック等の管理が容易にな
り、製品の不良率を低減して性能を向上できる。

【０００６】その圧油供給用凹部の軸方向における端部
側の深さは中央部側の深さよりも浅くされ、その圧油排
出用凹部の軸方向において、その端部側で開口する排出
油路の流路面積は、その中央部側で開口する排出油路の
流路面積よりも大きくされているのが好ましい。その圧
油供給用凹部は、通常はフライスによって切削加工され
ることから、その深さは軸方向における中央部側よりも
端部側において浅くなる。そのため圧油排出用凹部にお
いては、深さの浅い端部側では深い中央部側よりも圧油
流速が大きくなろうとする。これに対して上記構成によ
れば、その圧油排出用凹部の軸方向において、端部側に
位置する排出油路の流路面積を中央部側に位置する排出
油路の流路面積よりも大きくすることで、圧油排出用凹
部における圧油の流速分布をより均一化できる。これに
より、キャビテーションの原因となる気泡の成長と異常
音のばらつきを、より抑制することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１に示す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に
連結される入力シャフト２と、この入力シャフト２にト
ーションバー３を介して連結される出力シャフト４とを
備えている。そのトーションバー３はピン５を介して入
力シャフト２に連結され、また、セレーション６を介し
て出力シャフト４に連結されている。その出力シャフト
４にピニオン７が形成され、このピニオン７に噛み合う
ラック８が車輪（図示省略）に連結されている。その入
力シャフト２はベアリング９を介してバルブハウジング
１０ａにより支持され、また、ブッシュ１１を介して出
力シャフト４により支持されている。その出力シャフト
４はベアリング１２、１３を介してラックハウジング１
０ｂにより支持されている。これにより、操舵による入
力シャフト２の回転がトーションバー３を介してピニオ
ン７に伝達されることでラック８が車両幅方向に移動
し、このラック８の移動により車輪のトー角が変化して
操舵がなされる。なお、その入出力シャフト２、４とバ
ルブハウジング１０ａとの間にオイルシール１４、１５
が設けられている。また、そのラック８を支持するサポ
ートヨーク１６が設けられ、このサポートヨーク１６は
バネ１７の弾力によりラック８に押し付けられている。

【０００８】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１８が設けられている。その油圧シリン
ダ１８はラックハウジング１０ｂにより構成されるシリ
ンダチューブと、ラック８に一体に形成されたピストン
２０とを備える。そのピストン２０により仕切られる一
対の油室２１、２２に、ロータリー式油圧制御弁２３が
接続されている。

【０００９】その制御弁２３は、円筒状の第１バルブ部
材２４と、この第１バルブ部材２４に同軸中心に相対回
転可能に挿入される第２バルブ部材２５とを備えてい
る。その第１バルブ部材２４は、出力シャフト４にピン
２６を介して同行回転可能に連結されている。その第２
バルブ部材２５は入力シャフト２の外周に一体的に形成
され、その外周は円筒面に沿う。

【００１０】図２に示すように、その第１バルブ部材２
４の内周と第２バルブ部材２５の外周とに、各バルブ部
材２４、２５の軸方向に沿う複数の溝状凹部が、周方向
に等間隔をおいて形成されている。

【００１１】その第１バルブ部材側凹部は、互いに周方
向等間隔に位置する４つの右操舵用凹部２７と、互いに
周方向等間隔に位置する４つの左操舵用凹部２８とで構
成されている。その右操舵用凹部２７と左操舵用凹部２
８とは周方向に交互に配置される。各右操舵用凹部２７
は、第１バルブ部材２４に形成された第１流路３１およ
びバルブハウジング１０ａに形成された第１ポート３２
を介して、上記油圧シリンダ１８の一方の油室２１に通
じる。各左操舵用凹部２８は、第１バルブ部材２４に形
成された第２流路３３およびバルブハウジング１０ａに
形成された第２ポート３４を介して、その油圧シリンダ
１８の他方の油室２２に通じる。

【００１２】その第２バルブ部材側凹部は、互いに周方
向等間隔に位置する４つの圧油供給用凹部２９と、互い
に周方向等間隔に位置する４つの圧油排出用凹部３０と
で構成されている。その圧油供給用凹部２９と圧油排出
用凹部３０とは周方向に交互に配置される。各圧油供給
用凹部２９は、第１バルブ部材２４に形成された第３流
路３５およびバルブハウジング１０ａに形成された入口
ポート３６を介して、圧油供給用ポンプ３７に通じる。
各圧油排出用凹部３０は、第２バルブ部材２５に形成さ
れた第１排出油路３８、入力シャフト２の内周とトーシ
ョンバー３の外周との間の油路４７、入力シャフト２に
形成された第２排出油路３９、及びバルブハウジング１
０ａに形成された排出ポート４０を介して、タンク４１
に通じる。その圧油供給用凹部２９と圧油排出用凹部３
０の軸方向に沿う縁は面取り部とされている。

【００１３】これにより、そのポンプ３７、タンク４
１、及び油圧シリンダ１８の各油室２１、２２は、第１
バルブ部材２４の内周と第２バルブ部材２５の外周との
間の流路４２を介して連通する。その流路４２におい
て、第１バルブ部材側凹部の軸方向に沿う縁と第２バル
ブ部材側凹部の軸方向に沿う縁との間は、両バルブ部材
２４、２５の相対回転により開度が変化する絞り部Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄとされている。その絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの
開度変化により油圧シリンダ１８に作用する油圧が制御
される。

【００１４】図２は、操舵していない状態での両バルブ
部材２４、２５の相対位置を示し、この状態においては
各圧油供給用凹部２９と各圧油排出用凹部３０とは全て
の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを介して連通する。そのため、
ポンプ３７から供給された圧油は直接タンク４１へ還流
するので操舵補助力は発生しない。

【００１５】右方へ操舵すると、車輪が路面から受ける
操舵抵抗に応じてトーションバー３は捩じれ、両バルブ
部材２４、２５が弾性的に相対回転する。その結果、右
操舵用凹部２７と圧油供給用凹部２９との間の絞り部Ａ
の開度および左操舵用凹部２８と圧油排出用凹部３０と
の間の絞り部Ｂの開度が大きくなり、左操舵用凹部２８
と圧油供給用凹部２９との間の絞り部Ｃの開度および右
操舵用凹部２７と圧油排出用凹部３０との間の絞り部Ｄ
の開度が小さくなる。これにより、ポンプ３７から油圧
シリンダ１８の一方の油室２１へ圧油が供給され、油圧
シリンダ１８の他方の油室２２よりタンク４１へ圧油が
還流され、車両の右方への操舵補助力が操舵抵抗に応じ
てラック８に作用する。

【００１６】左方へ操舵すると、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄの開度は右方へ操舵した場合と逆に変化するので、車
両の左方への操舵補助力が操舵抵抗に応じてラック８に
作用する。

【００１７】図３、図４に示すように、一つの圧油排出
用凹部３０につき複数の第１排出油路３８が、それぞれ
その圧油排出用凹部３０の底部において開口するように
設けられている。各圧油排出用凹部３０それぞれの底部
において、その複数の第１排出油路３８の開口３８ａ
は、その圧油排出用凹部３０の軸方向（図において上下
方向）における間隔Ｌをおいて配列されている。本実施
形態では、各圧油排出用凹部３０それぞれにつき３つの
第１排出油路３８が設けられている。

【００１８】各圧油排出用凹部３０は、第２バルブ部材
２５の外周をフライスカッターにより切削加工すること
で成形され、その底部３０ａはフライスカッターの外周
に沿う円弧形状を有する。これにより、各圧油排出用凹
部３０の軸方向における端部側の深さは中央部側の深さ
よりも浅くされている。その圧油排出用凹部３０の軸方
向において、その端部側で開口する第１排出油路３８の
流路面積は、その中央部側で開口する第１排出油路３８
の流路面積よりも大きくされている。

【００１９】上記構成によれば、各圧油排出用凹部３０
それぞれの底部３０ａにおいて、複数の第１排出油路３
８の開口３８ａが、その圧油排出用凹部３０の軸方向に
おける間隔Ｌをおいて配列される。よって、圧油排出用
凹部３０の軸方向に沿う一方の縁３０′により構成され
る絞り部の開度を小さくすることで、図４において矢印
で示すように流動する圧油の流速分布を、圧油排出用凹
部３０の軸方向において均一化できる。これにより、キ
ャビテーションの原因となる気泡の成長を抑制し、気泡
の流動に基づく異常音を低減できる。さらに、その気泡
の流動に基づき発生する異常音のばらつきを抑制できる
ので、異常音の有無に基づく不良品のチェック等の管理
が容易になり、製品の不良率を低減して性能を向上でき
る。また、その圧油排出用凹部３０は、通常はフライス
によって切削加工されることから、その深さは軸方向に
おける中央部側よりも端部側において浅くなる。そのた
め圧油排出用凹部３０においては、深さの浅い端部側で
は深い中央部側よりも圧油流速が大きくなろうとする。
これに対して上記構成では、圧油排出用凹部３０の軸方
向において、端部側に位置する第１排出油路３８の流路
面積を中央部側に位置する第１排出油路３８の流路面積
よりも大きくしているので、圧油排出用凹部３０におけ
る圧油の流速分布をより均一化できる。これにより、キ
ャビテーションの原因となる気泡の成長と異常音のばら
つきを、より抑制することができる。

【００２０】本発明は上記実施形態に限定されるもので
はない。例えば、一つの圧油排出用凹部につき設ける排
出油路の数は複数であれば特に限定されない。また、各
バルブ部材における軸方向に沿う溝状凹部の数も特に限
定されない。上記実施形態では、本発明をラックピニオ
ン式油圧パワーステアリング装置に適用したが、ボール
スクリュー式油圧パワーステアリング装置にも適用でき
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、キャビテーションおよ
び異常音の発生を抑制し、不良率を低減して性能を向上
できるパワーステアリング装置用油圧制御弁を提供でき
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】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図

【図３】本発明の実施形態の要部の拡大断面図

【図４】本発明の実施形態の油圧制御弁の要部の作用説
明図

【図５】従来例の油圧制御弁の作用説明図

【符号の説明】

１８ 油圧シリンダ ２４ 第１バルブ部材 ２５ 第２バルブ部材 ２７、２８ 操舵用凹部 ２９ 圧油供給用凹部 ３０ 圧油排出用凹部 ３７ ポンプ ３８ 第１排出油路 ３８ａ 開口 ４１ タンク Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 絞り部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状の第１バルブ部材と、その第１バルブ
   部材に同軸中心に相対回転可能に挿入される第２バルブ
   部材とを備え、その第１バルブ部材の内周と第２バルブ
   部材の外周とに、各バルブ部材の軸方向に沿う複数の溝
   状凹部が周方向に間隔をおいて形成され、それら凹部と
   して、圧油供給用ポンプに通じる圧油供給用凹部と、操
   舵補助力発生用油圧アクチュエータに通じる操舵用凹部
   と、タンクに排出油路を介して通じる圧油排出用凹部と
   が含まれ、その第１バルブ部材側凹部の軸方向に沿う縁
   と第２バルブ部材側凹部の軸方向に沿う縁との間が絞り
   部とされ、両バルブ部材の相対回転による絞り部の開度
   変化により、その操舵補助力発生用油圧アクチュエータ
   に作用する油圧が制御されるパワーステアリング装置に
   おいて、一つの圧油排出用凹部につき複数の排出油路
   が、それぞれその圧油排出用凹部の底部において開口す
   るように設けられ、その圧油排出用凹部の底部におい
   て、その複数の排出油路の開口は、その圧油排出用凹部
   の軸方向における間隔をおいて配列されていることを特
   徴とするパワーステアリング装置用油圧制御弁。
2. 【請求項２】その圧油供給用凹部の軸方向における端部
   側の深さは中央部側の深さよりも浅くされ、その圧油排
   出用凹部の軸方向において、その端部側で開口する排出
   油路の流路面積は、その中央部側で開口する排出油路の
   流路面積よりも大きくされている請求項１に記載のパワ
   ーステアリング装置用油圧制御弁。