JP2006056304A - パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 操舵速度が小さいときはポペット弁の軸心位置の連通孔のみを通過していた作動油の流れが、操舵速度が大きくなると、急激にバルブシートのフランジ部と段部端面との間から半径方向外側へ向かう流れとなるため、作動油の流路が大きく変化し、ノイズが発生する。
【解決手段】 段部端面２７ｆとフランジ部３０ａとの間に連通路３５を形成することにより、作動油の流れが少ない場合も多い場合も、いずれの場合も段部端面２７ｆとフランジ部３０ａとの間のほぼ同じ流路を作動油が流れるようにし、ノイズの発生を防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パワーステアリング装置に関し、パワーシリンダからコントロールパルブへ向かう作動油の流速が急に大きくなっても、ノイズが発生しないようにしたものである。

自動車には、ハンドルの操作に伴い流路切換弁を制御することによりパワーシリンダを作動させてパワーアシスト力（操舵補助力）を得るパワーステアリング装置が設けられている。

従来のパワーステアリング装置は、特許文献１に記載のようになっている。キックバック等のように操舵輪に外力が加わって、操舵輪側から本来とは逆方向の入力があった場合は、ハンドルに加わる衝撃を緩和させるために、パワーシリンダの油圧室とコントロールバルブとを接続するシリンダ通路に、ステアリングダンパを設けている。

ステアリングダンパは、非操舵時においては、有底円筒形状のポペット弁の底部がバルブシートのフランジ側の内周端に当接した状態で作動油の流路を遮断している。操舵速度が小さい場合は、パワーシリンダからコントロールバルブへ流れる作動油は、ポペット弁の内部を通り底部中央に設けられた連通孔を通過してコントロールバルブへ流入する。一方、操舵速度が大きい場合は、パワーシリンダからコントロールバルブへ流れる作動油は、一部が前記連通孔を通過しつつ、残りの大部分がバルブシートを押し上げながらバルブシートのフランジ部と段部端面との間を通ってコントロールバルブへ流入する。
特開２００２−３４７６３６号公報

ところが、操舵速度が大きい場合に、最初はポペット弁の連通孔のみを通過していた作動油の流れが急激にバルブシートのフランジ部と段部端面との間から半径方向外側へ向かう流れとなるため、作動油の流れる流路が変更されることになり、ノイズが発生するという問題がある。

そこで本発明は、上記の課題を解決したパワーステアリング装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、ピストンにより隔成された第１油圧室と第２油圧室とを有するパワーシリンダと、該パワーシリンダに作動油を供給するオイルポンプと、該オイルポンプから供給される作動油を操舵状態に応じて前記第１油圧室または前記第２油圧室に選択的に供給するコントロールバルブと、該コントロールバルブに接続されて作動油を貯留するタンクと、前記コントロールバルブと前記第１油圧室とを接続する第１油路と、前記コントロールバルブと前記第２油圧室とを接続する第２油路と、前記第１油路と前記第２油路との夫々に設けられて操舵輪側からの逆入力による衝撃を緩和する第１・第２ステアリングダンパとを設け、前記第１・第２ステアリングダンパは、前記コントロールバルブに接続される大径部と前記パワーシリンダに接続される小径部とを有すると共に両者間の前記大径部側に段部端面を有するバルブ収容孔と、前記小径部に収容されると共に有底筒形状に形成されて内部と外部とを連通させる貫通孔を有するポペット弁体と、前記大径部に収容されると共に前記段部端面に当接するフランジ部と内部流路を形成する筒部とを有し、該フランジ部内周に前記ポペット弁体の底部が当接して前記内部流路を遮断するバルブシートと、前記ポペット弁体を前記バルブシートへ向かって付勢する第１付勢手段と、該第１付勢手段よりも付勢力が大きく前記バルブシートを前記段部端面へ向かって付勢する第２付勢手段と、前記段部端面と前記フランジ部との間に形成され、前記大径部と前記小径部とを常時連通させる連通路と、により構成したことを特徴とする。

このようなパワーステアリング装置では、パワーシリンダからコントロールバルブへ流れる作動油の速度が小さい場合は、段部端面とバルブシートのフランジ部との間の連通路を通過し、速度が大きい場合は作動油がフランジ部を押し上げ、段部端面とフランジ部との間を作動油が通過する。いずれの場合も段部端面とフランジ部との間を通過するので、作動油の流路がほとんど変化せず、ノイズの発生が抑制される。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のパワーステアリング装置において、前記連通路は、前記フランジ部の前記段部端面側に連通溝を設けて形成したことを特徴とする。

このようなパワーステアリング装置では、バルブシートの成形時に前記フランジ部の前記段部端面側に連通溝を形成できるので、連通溝の加工が容易である。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のパワーステアリング装置において、前記連通溝はプレス成形により形成したことを特徴とする。

このようなパワーステアリング装置では、プレス成形により連通溝を加工するので、切削加工に比べて切り屑が発生せず、金属粉等のコンタミの原因とならない。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載のパワーステアリング装置において、前記連通路は、前記フランジ部と前記段部端面との間に円環板状部材を介在させ、該円環板状部材に連通溝を設けて形成したことを特徴とする。

このようなパワーステアリング装置では、新たに介在させる円環板状部材に連通溝を形成するので、段部端面とフランジ部とについては加工を加えることなく従来のままで使用でき、設計変更を最小限に抑えることができる。

以下、本発明によるパワーステアリング装置の実施の形態を説明する。
（ａ）実施の形態１
まず、パワーステアリング装置の全体構成について説明する。図４はパワーステアリング装置の油圧回路図である。

パワーステアリング装置１は、ポンプＰから供給通路２を介して供給される作動油を、コントロールバルブ（流路切換弁）ＣＶを介してパワーシリンダＰ／Ｃの左右室（第１，第２油圧室）ＣＬ，ＣＲの一方に供給すると共に他方から排出される作動油を戻り流路５を介してタンクＴに還流させるように構成されている。パワーステアリング装置１とパワーシリンダＰ／Ｃとを繋ぐシリンダ通路３ａ，３ｂとシリンダ通路４ａ，４ｂとにはステアリングダンパ１０が介在している。

コントロールバルブＣＶは、図示しないステアリングハンドルの操舵方向，操舵角度，操舵速度に応じて、いずれの室に作動油を送り込むかの切換を制御する。この切換により、ポンプＰから吐出された作動油がパワーシリンダＰ／Ｃの左右室ＣＬ，ＣＲのいずれか一方に選択的に供給され、他方からの作動油が排出されてタンクＴに還流されることにより、パワーシリンダＰ／Ｃが操作され、これによりハンドルの操作力を補助するパワーアシスト力が得られる。

前記ステアリングダンパ１０は一対のダンパ部１０ａ，１０ｂにより構成される。ダンパ部１０ａ，１０ｂには、チェック弁８，９と、可変絞り弁６，７と、リーク通路１１，１２とが設けられている。チェック弁８，９は、作動油をポンプＰからコントロールバルブＣＶを介してパワーシリンダＰ／Ｃの左右室ＣＬ，ＣＲへ流す一方、パワーシリンダＰ／ＣからタンクＴに還流する戻り側の流れを阻止するものである。可変絞り弁６，７は、操舵輪側から逆入力されるキックバック等があったときに、パワーシリンダＰ／Ｃの左右室ＣＬ，ＣＲからコントロールバルブＣＶを介してタンクＴに還流される作動油の戻り側の流れに対応して開口面積が変化し流路抵抗による衝撃緩和をおこなうものであり、ダンパとしての機能を果たす。リーク通路１１，１２は、パワーシリンダＰ／Ｃからの流量が少なく可変絞り弁６，７が開放しないときでもコントロールバルブＣＶへの戻りを許容するためのものである。

このほか、パワーシリンダＰ／Ｃの左右室ＣＬ，ＣＲとタンクＴとを直接に連通させるために、シリンダ通路３ｂ，４ｂは、第２チェック弁１３，１４を介してタンクＴに接続されている。第２チェック弁１３，１４は、シリンダ通路３ｂ，４ｂの内部が高圧のときには閉じており、負圧が発生すると開放してタンクＴに連通し、負圧の発生を防ぐものである
前記コントロールバルブＣＶ，前記ステアリングダンパ１０，前記パワーシリンダＰ／Ｃの具体的な構造を図５に示す。車体の左右にのびるとともに左右へ動くことにより前輪を操舵するためのタイロッド１９が、支持部材２０にスライド自在に支持されている。タイロッド１９にはピストン１８が固定され、ピストン１８は支持部材２０と一体に形成されたシリンダ１７の内部において左右方向へ移動自在になってパワーシリンダＰ／Ｃを構成している。パワーシリンダＰ／Ｃの左室ＣＬ，右室ＣＲはシリンダ通路３ｂ，４ｂを介してダンパ部１０ａ，１０ａに接続され、ダンパ部１０ａ，１０ａはコントロールバルブＣＶに接続されている。

図５のＡ−Ａ矢視図，Ｂ−Ｂ矢視図は同一であり、これらを図５（ｂ）に示し、図５（ｂ）の拡大図を図１に示す。図１のように、バルブハウジング２６の内部には前記ダンパ部１０ａの構成部品が収容されている。図４のチェック弁８，９と、可変絞り弁６，７と、リーク通路１１，１２とのうちの一方であるチェック弁８，可変絞り弁６，リーク通路１１について説明する。

バルブハウジング２６にはバルブ収容孔２７が形成され、バルブ収容孔孔２７は小径部２７ａと大径部２７ｂとにより構成されている。小径部２７ａと連通する左側の孔３４ａ，３４ｂは、シリンダ通路３ｂを有する配管を介してパワーシリンダＰ／Ｃに接続されている。一方、大径部２７ｂと連通する開口部２７ｃには外周にシール部材２８を巻回したプラグ２９が螺合され密封されている。そして、大径部２７ｂは、孔３７を介してシリンダ通路３ａに接続されている。

大径部２７ｂには、可変絞り弁６を構成するバルブシート３０が収容されている。バルブシート３０は、図２のように内部流路３０ｃを有する筒部３０ｂと、フランジ部３０ａとにより構成されており、フランジ部３０ａが小径部２７ａと大径部２７ｂとの間の段部端面２７ｆに当接すると、可変絞り弁６が閉じた状態となる。フランジ部３０ａの右面とプラグ２９の左面との間にコイルスプリング（第２付勢手段）３１が配置され、コイルスプリング３１によりバルブシート３０は左方の段部端面２７ｆへ常時押圧されている。

小径部２７ａには、一方向のみ作動油を通過させるチェック弁８を構成するための有底円筒形のポペット弁体３２が収容され、ポペット弁体３２はコイルスプリング（第１付勢手段）３３によって右方へ付勢されている。ポペット弁体３２には、内外を貫通する貫通孔３２ａが形成され、右端の底部にはテーパ面３２ｂが形成されている。テーパ面３２ｂが、前記フランジ部３０ａの内周部に当接して前記内部流路３０ｃを閉塞する（チェック弁８が閉じる）ように、バルブシート３０には前記テーパ面３２ｂと対応するテーパ面３０ｄが形成されている。バルブシート３０を左方へ付勢するコイルスプリング３１の付勢力は、ポペット弁体３２を右方へ付勢するコイルスプリング３３の付勢力よりも大きく、これによりフランジ部３０ａは段部端面２７ｆに当接している。

本発明では、段部端面２７ｆとフランジ部３０ａとの間に連通路（リーク通路）１１が形成されている。この連通路１１は、前記小径部２７ａと前記大径部２７ｂとを常時連通させるものであり、パワーシリンダＰ／Ｃからの流量が少ないときでも流路切換弁ＣＶ側へ作動油を流すことができる。この連通路１１を形成するため、本実施の形態では、図２のようにフランジ部３０ａの段部端面２７ｆ側に円周方向に沿って１２０度ごとに３つの連通溝３５が形成されている。連通溝３５はフランジ部３０ａの内周側へ貫通することなく途中位置までとなっている。本実施の形態ではポペット弁体３２の底部に連通路を設けていないが、低部には連通路を設けても設けなくてもどちらでも良い。

次に、パワーステアリング装置の作用を説明する。作動油がコントロールバルブＣＶからパワーシリンダＰ／Ｃへ流れるときは、図３（ａ）に示すようにコイルスプリング３３の付勢力に抗してポペット弁体３２が左方へ押され、ほとんど抵抗なく作動油が流れる。一方、パワーシリンダＰ／ＣからコントロールバルブＣＶへ作動油が流れる場合については、作動油の速度が小さい場合は、図１の状態で作動油は連通溝３５を通過して流れる。次に、作動油の速度が大きくなると、図３（ｂ）に示すようにコイルスプリング３３の付勢力と作動油の圧力がコイルスプリング３１の付勢力に抗してバルブシート３０を右方へ押し上げ、作動油は段部端面２７ｆとフランジ部３０ａとの間を通過する。作動油の速度が小さい場合でも大きい場合でもいずれも作動油は段部端面２７ｆとフランジ部３０ａとの間を通過するので、作動油の流路はほとんど変化することはなく同じ流路を流れ、従ってノイズの発生が抑制される。

なお、この実施の形態の場合は、バルブシート３０のフランジ部３０ａに連通溝３５を形成するが、図６に示すようにフランジ部３０ａを貫通するスリット３６を形成しても良い。連通溝３５とスリット３６とのいずれも、バルブシートの成形時に形成されるので、連通溝またはスリットの加工が容易である。また、プレス成形により形成されるので、切削加工しなくて済み切り屑が発生せず、金属粉等のコンタミの原因とならない。
（ｂ）実施の形態２
次に、実施の形態２について説明する。この実施の形態はフランジ部３０ａの段部端面２７ｆ側に連通溝３５を形成するのに代えて、図７に示すように、反対面である段部端面２７ｆに連通溝３９を形成して連通路１１を設けたものである。連通溝３９は、連通溝３５と同様に放射方向に沿う溝を円周方向に沿って１２０度ごとに形成したものである。

この場合は、パワーシリンダＰ／ＣからコントロールバルブＣＶへ作動油が流れる際に、作動油の速度が小さいと、作動油は連通溝３９を通過して流れる。

その他の構成，作用は実施の形態１と同じなので説明を省略する。
（ｃ）実施の形態３
次に、実施の形態３について説明する。この実施の形態は段部端面２７ｆとフランジ部３０ａとの間に新たな部材を介在させることにより連通路１１を形成したものである。

図８に示すように、段部端面２７ｆとフランジ部３０ａとの間にワッシャー（円環板状部材）３８が設けられる。ワッシャー３８の段部端面２７ｆ側の面には、図２の連通溝３５とほぼ同じ連通溝３８ａが形成されている。

パワーシリンダＰ／ＣからコントロールバルブＣＶへの作動油の流速が小さいときは作動油は連通溝３８ａの内部を介して小径部２７ａから大径部２７ｂへと流れる。次に、作動油の速度が大きくなると、作動油がコイルスプリング３１の付勢力に抗してワッシャー３８およびバルブシート３０を右方へ押し上げ、作動油は段部端面２７ｆとワッシャー３８との間を通過することになる。段部端面２７ｆとフランジ部３０ａとについては、加工を加えることなく従来のままで使用でき、設計変更を最小限に抑えることができる。

なお、連通溝３８ａに代えて、図６と同様にワッシャー３８に軸方向へ貫通するスリットを形成しても良い。また、連通溝やスリットは３本としたが、１本，２本あるいは４本以上でも良い。更に、連通溝やスリットの形状も、実施例の形状に限定されず、例えば三角形状としてもよい。

前記実施の形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について、以下に説明する。
（１）請求項１に記載のパワーステアリング装置において、前記段部端面に連通溝を形成したことを特徴とするパワーステアリング装置。
（２）請求項２または４に記載のパワーステアリング装置において、前記連通溝は、円周方向に１または２以上設けたことを特徴とするパワーステアリング装置。

この発明によれば、連通溝の数を増やすことにより、より多くの作動油を流すことができる。
（３）請求項２または４に記載のパワーステアリング装置において、前記連通溝に代えてスリットを形成したことを特徴とするパワーステアリング装置。

パワーステアリング装置のステアリングダンパを示す断面図（実施の形態１）。 ステアリングダンパのバルブシートに係り、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図（実施の形態１）。 ステアリングダンパの作用説明図（実施の形態１）。 パワーステアリング装置の油圧回路図（実施の形態１）。 パワーステアリング装置に係り、（ａ）は全体構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図およびＢ−Ｂ矢視図。（実施の形態１）。 バルブシートのフランジ部に、連通溝に代えてスリットを形成した場合に係り、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図（実施の形態１）。 パワーステアリング装置のステアリングダンパを示す断面図（実施の形態２）。 パワーステアリング装置のステアリングダンパを示す断面図（実施の形態３）。

符号の説明

１…パワーステアリング装置
３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ…シリンダ通路
１０…ステアリングダンパ
１０ａ…ダンパ部
１１…連通路
１８…ピストン
２７ａ…小径部
２７ｂ…大径部
２７ｆ…段部端面
３０…バルブシート
３０ａ…フランジ部
３０ｂ…筒部
３０ｃ…内部流路
３１…コイルスプリング（第２付勢手段）
３２…ポペット弁体
３２ａ…貫通孔
３３…コイルスプリング（第１付勢手段）
３５，３８ａ，３９…連通溝
３８…ワッシャ
Ｐ／Ｃ…パワーシリンダ
ＣＬ…左室（第１油圧室）
ＣＲ…右室（第２油圧室）
Ｐ…ポンプ
Ｔ…タンク

Claims (4)

1. ピストンにより隔成された第１油圧室と第２油圧室とを有するパワーシリンダと、該パワーシリンダに作動油を供給するオイルポンプと、該オイルポンプから供給される作動油を操舵状態に応じて前記第１油圧室または前記第２油圧室に選択的に供給するコントロールバルブと、該コントロールバルブに接続されて作動油を貯留するタンクと、前記コントロールバルブと前記第１油圧室とを接続する第１油路と、前記コントロールバルブと前記第２油圧室とを接続する第２油路と、前記第１油路と前記第２油路との夫々に設けられて操舵輪側からの逆入力による衝撃を緩和する第１・第２ステアリングダンパとを設け、
   前記第１・第２ステアリングダンパは、
   前記コントロールバルブに接続される大径部と前記パワーシリンダに接続される小径部とを有すると共に両者間の前記大径部側に段部端面を有するバルブ収容孔と、
   前記小径部に収容されると共に有底筒形状に形成されて内部と外部とを連通させる貫通孔を有するポペット弁体と、
   前記大径部に収容されると共に前記段部端面に当接するフランジ部と内部流路を形成する筒部とを有し、該フランジ部内周に前記ポペット弁体の底部が当接して前記内部流路を遮断するバルブシートと、
   前記ポペット弁体を前記バルブシートへ向かって付勢する第１付勢手段と、
   該第１付勢手段よりも付勢力が大きく前記バルブシートを前記段部端面へ向かって付勢する第２付勢手段と、
   前記段部端面と前記フランジ部との間に形成され、前記大径部と前記小径部とを常時連通させる連通路と、
   により構成したことを特徴とするパワーステアリング装置。
2. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、前記連通路は、前記フランジ部の前記段部端面側に連通溝を設けて形成したことを特徴とするパワーステアリング装置。
3. 請求項２に記載のパワーステアリング装置において、前記連通溝はプレス成形により形成したことを特徴とするパワーステアリング装置。
4. 請求項１に記載のパワーステアリング装置において、前記連通路は、前記フランジ部と前記段部端面との間に円環板状部材を介在させ、該円環板状部材に連通溝を設けて形成したことを特徴とするパワーステアリング装置。
   

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