JP2533183Y2

JP2533183Y2 - 流体制御弁装置

Info

Publication number: JP2533183Y2
Application number: JP1990067884U
Authority: JP
Inventors: 靖芳江森
Original assignee: 自動車機器株式会社
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2005-06-28
Also published as: US5097869A; JPH0426180U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案はたとえば自動車のハンドル操作力を軽減する
ための油圧式等による動力舵取装置において回転型流路
切換弁として用いて好適な流体制御弁装置に関し、特に
ロータおよびスリーブの相対的な回転変位により流体圧
を分配制御する回転型の流体制御弁装置の改良に関す
る。

〔従来の技術〕

この種の流体制御弁装置は、動力舵取装置などにおい
て可動部であるパワーシリンダをハンドル操作に応じて
動作させ、舵取操作時の操舵補助力を生じさせるための
流路切換弁等として用いられるものであって、従来から
特開昭57−178971号公報、実公昭63−30613号公報等を
始めとして種々提案されている。すなわち、この流路切
換弁は、舵取ハンドル側の入力軸（スタブ軸）に一体的
に設けられるロータと操舵輪側の出力軸（ピニオン軸）
に一体的に設けられるスリーブとを、相対的に回転変位
し得る状態で組合わせてバルブハウジング内に内設する
とともに、これらロータ外周部およびスリーブ内周部に
おいて周方向に形成された複数の通路溝を、流体圧発生
源であるオイルポンプ、オイルタンクおよびパワーシリ
ンダを構成する左、右シリンダ室に連通する通路を接続
することによって、流体圧回路（油圧回路）の流路切換
えを簡単かつ適切に行なえ、しかも構成が簡単である等
の利点をもつものであった。

ここで、上述したロータ外周部とスリーブ内周部に形
成される複数の通路溝は、流路切換え用の流体制御弁装
置において、ロータとスリーブとの間に圧力室を形成す
るとともにこの種の回転型の弁装置での流路切換え用の
溝として機能するところである。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、上述した回転型の流体制御弁装置を、動力
舵取装置において流路切換弁などとして用いるにあたっ
て問題とされることの一つに、ポンプから流路切換弁内
の圧油通路を経て左、右シリンダ室やタンクに至る油圧
回路において、該制御弁におけるロータおよびスリーブ
に形成される通路溝やランド部、さらにこれらに開口し
て形成される通路孔等からなる圧油通路内での圧油の流
れが、急激な流路断面積の拡大や縮小によって、乱流、
渦流等が生じ、これにより流体音（いわゆるシュー音）
を生じるという騒音問題がある。すなわち、上述した圧
油の流れる流路途中に拡狭部分や曲り部、分岐部等が存
在すると、圧力変動を生じ、乱流、渦流等によって、流
体音の発生はある程度は避けられない事項であるが、こ
れを可能な限り軽減することは、この種の流路切換弁に
おいて望まれる問題点の一つである。

特に、上述した動力舵取装置などに用いられる回転型
の流路切換弁にあっては、スリーブ内周部とロータ外周
部とに形成した通路溝およびランド部を、これらの相対
的な回転変位によって選択的に組合わせ、流路を連通し
たり遮断したりすることで、流路の切換えを行っている
が、この流路の連通、遮断を制御するランド部の側縁部
間に形成される絞り部が、該側縁部が尖形状の角部等と
して形成されていることにより、流路断面積が急激に変
化し、ポンプ側の入りポートから通路溝に流入する圧油
の流れに乱流や渦流を発生することを避けられない。こ
のため、たとえば実公昭63−38138号公報などに示され
るように、入りポートに連通する通路溝両側縁やランド
部の両側縁による絞り部を、該側縁部分の形状を、傾斜
面形状などとして形成することにより、流路断面積変化
の少ない構造とし、これにより騒音問題を除去しようと
したものも提案されているが、圧油の流れによる流体音
の発生を防止するうえでは、まだまだ不充分であり、こ
のような騒音問題を、比較的簡単でしかも安価な構成に
よって達成し得る何らかの対策を講じることが望まれて
いる。

また、このような騒音問題は、上述した回転型の流路
切換弁においてタンク側への戻りポートに連通する通路
溝や流体排出孔部分などにおいても同様に生じるもので
あり、このような点をも配慮することが必要とされてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

このような要請に応えるために本考案に係る流体制御
装置は、相対的に回動可能な状態で組み合わせられかつ
それぞれの摺接面に入りポート、戻りポートまたは出力
ポートに連通される複数の通路溝が選択的に連通、遮断
されるようにして周方向に形成されているロータおよび
スリーブを備え、前記スリーブ内周部に形成した入りポ
ート側通路溝と対向するロータ外周部のランド部であっ
て前記入りポート側通路溝に入りポートから流体を導入
するように開口している流体供給孔に対向する位置に、
この入りポート側通路溝内での流体の流れの整流機能を
もつように周方向の幅よりも軸方向に長い凹溝を形成し
たものである。

また、本考案による流体制御弁装置は、スリーブ内周
部の戻りポート側通路溝と対向するロータ外周部で戻り
ポート側に連通する流体排出口が開口されるランド部
に、出力ポート側通路溝から戻りポート側通路溝を介し
て流入する流体の流れを整流する機能をもつように周方
向の幅よりも軸方向に長い凹溝を、前記スリーブ内周部
の戻りポート側通路溝に対向するように形成するととも
に、この凹溝の底面部分に前記流体排出孔を開口させた
ものである。

〔作用〕本考案によれば、入りポートから流体供給孔を介して
スリーブ内周部に形成された入りポート側通路溝内に導
入される流体は、この通路溝に対向するロータ側のラン
ド部であって前記流体供給孔に対向する位置に形成した
周方向の幅よりも軸方向に長い凹溝の存在によって整流
されて、乱流、渦流等を生じることなく円滑に流れると
ともに、このランド部の両側縁とこれに対向すく前記入
りポート側通路溝を形成するランド部の側縁部との間の
絞り部を通って出力ポート側の通路溝、さらには戻りポ
ート側の通路溝に流れ、従来のような流体音等といった
騒音問題を軽減することができる。

また、本考案によれば、戻りポート側への流体排出孔
に流入する流体の流れも、この排出孔が開口するロータ
のランド部に前記スリーブ内周部の戻りポート側通路溝
に対向する位置に周方向の幅よりも軸方向に長い凹溝を
形成することにより、この凹溝の存在によって整流して
円滑に流すことができるから、上述した同様に流体音等
といった騒音問題を軽減することができる。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に示した実施例を用いて詳細に説
明する。

第１図ないし第４図は本考案に係る流体制御弁装置の
一実施例を示し、これらの図において、本実施例では第
４図に例示した動力舵取装置のパワーステアリング本体
部において回転型の流路切換弁10として用いた場合を説
明する。

まず、本考案を適用する動力舵取装置のパワーステア
リング本体部の概略構成を第４図を用いて簡単に説明す
ると、符号１は図示しない舵取りハンドル側に連結され
る入力軸としてのスタブ軸、２はこのスタブ軸１の内方
端（左端）側にトーションバー３を介して連結されると
ともに図示しない舵取りリンク機構を構成するラック４
上のラック歯4aと噛合するピニオン2aを有する出力軸で
あるピニオン軸で、これら両軸1,2間にはトーションバ
ー３のねじれにより所定角度範囲内での相対的な回動変
位を許容するフェイルセーフ機構として突部および溝部
からなるセーフティスプライン部５が介在して設けられ
る。なお、トーションバー３は、内方端がピニオン軸２
側に圧入固定されるとともに、外方端はスタブ軸１内を
貫通し軸１外方端（右端）側にまで延設されてこのスタ
ブ軸１の舵取りハンドル側とのカップリング用セレーシ
ョン部1a部分でトーションバー３と共合わせで穿設され
るピン挿通孔に打込まれる連結ピン3aによって連結され
ている。

また、パワーステアリング本体部を構成するボディ
（ハウジング）６内で上述した両軸1,2の内方端側に
は、前述した回転型流路切換弁10を構成するロータ11お
よびスリーブ12がそれぞれ一体的に設けられ、相対的な
回転変位で図示しないオイルポンプＰ、オイルタンクＴ
とパワーシリンダ左、右室CL,CRとの間の流路切換えを
行なうように構成されている。なお、前記ロータ11はス
タブ軸１側に一体に形成され、スリーブ12はピニオン軸
２側とピン結合により一体的に連結され、トーションバ
ー３により相対的に回転変位可能な状態で組合わされて
ボディ６のバルブハウジング部分に内設されている。

ここで、この回転型流路切換弁10を構成するロータ11
およびスリーブ12、さらにはバルブハウジング（ボディ
６）における油圧回路構成は周知の通りであり、互いに
対向して摺接するロータ11の外周面とスリーブ12の内周
面には、第１図ないし第３図等から明らかなように、そ
れぞれ周方向に所定間隔おいて複数の通路溝11a,11b;12
a,12bが凹設して形成されるとともに、複数の通路孔
（流体供給孔13および流体排出孔14）が適宜の個所に穿
設して形成され、これら通路溝11a,11b;12a,12b等の選
択的な連通、遮断により油圧回路が必要に応じて切換え
制御される。

また、第４図中15,16はオイルポンプＰからの圧油が
流入する入りポートおよびオイルタンクＴに圧油を還流
させる戻りポート、17A,17Bは前記パワーシリンダの
左、右シリンダ室CL,CRに接続される左、右出力ポート
である。さらに、前記スリーブ12の外周部には、前記各
ポートに連通される供給側環状溝20、還流側環状溝21お
よび左、右出力側環状溝22,23が軸線方向にずれた位置
に適宜形成され、これら各環状溝20,21;22,23は入りポ
ート15を構成するポート孔15a、戻りポート16を構成す
るポート孔16aおよび各出力側のポート孔に接続されて
いる。そして、前記入りポート15からの圧油は供給側環
状溝20を通り、スリーブ12に穿設された流体供給孔13を
介してスリーブ12側の入りポート側通路溝12aに開口さ
れる。また、この通路溝12aからロータ11側の左、右出
力側の通路溝11a,11bを介して周方向に連通する戻りポ
ート側通路溝12bに至る圧油は、ロータ11に形成された
流体排出孔14、ロータ11内空間を介して、このロータ11
の軸線方向にずれた位置に穿設されている流体排出孔2
4、ロータ11およびスリーブ12間の環状空間25およびス
リーブ12に穿設されている流体排出孔26を経て前記還流
側環状溝21に導かれ、前記戻りポート16からタンクＴ側
に還流される。さらに、ロータ11とスリーブ12との相対
位置がいずれかに回転変位したときには、上述した還流
路が遮断され、左、右出力側通路溝から通路孔27（一方
のみを図示している）から出力側環状溝22,23、出力ポ
ート17A,17Bを経てパワーシリンダ左、右室の一方に圧
油が供給されるとともに、他方の通路系が還流路側に接
続されるような構成とされている。

さて、本考案によれば、上述したような動力舵取装置
に用いられる回転型流路切換弁10としての流体制御弁装
置において、相対的に回動可能な状態で組み合わせられ
かつそれぞれの摺接面に入りポート15、戻りポート16ま
たは出力ポート17A,17Bに連通される複数の通路溝12a,1
2b;11a,11bが選択的に連通、遮断されるようにして周方
向に形成されているスリーブ12およびロータ11を備えて
なり、前記スリーブ12の内周部に形成した入りポート側
通路溝12aと対向するロータ12の外周部におけるランド
部11cであって前記入りポート側通路溝12aに対して入り
ポート15側から圧油（流体）を導入するように開口して
いる流体供給孔13に対向する位置に、この入りポート側
通路溝12a内での圧油の流れを整流する機能をもつ凹溝3
0を周方向の幅よりも軸方向に長くなるように形成した
ところに特徴を有している。

ここで、本実施例では、上述した凹溝30を形成したラ
ンド部11cの両側縁部分を、該ランド部11cに隣接する通
路溝11a,11b側に傾斜して臨み、入りポート側の通路溝1
2aとこれらの通路溝11a,11bとの間を選択的に連通、遮
断する絞り部31,32における圧油の流れが円滑となるよ
うにたとえば二段構成による傾斜面部分として形成した
場合を示している。勿論、これに限定されず、円弧面等
で形成してもよいことは言うまでもない。

なお、図中11dはタンクＴへの戻りポート16に連通さ
れる流体排出孔14が開口して形成されるロータ11の別の
ランド部である。また、図中12c,12dは前記出力ポート1
7A,17Bに至る通路孔27,27が開口して形成されるスリー
ブ12側のランド部である。

そして、このような構成によれば、入りポート15から
流体供給孔13を介してスリーブ12内周部に形成される通
路溝12a内に導入される圧油は、該通路溝12aに対向する
ロータ11側のランド部11cにおいて前記流体供給孔13に
対向する位置に形成した周方向の幅よりも軸方向に長い
凹溝30の存在によって整流され、従来のような乱流、渦
流等を生じることなく、円滑に流れるとともに、該ラン
ド部11c両側縁とこれに対向する前記入りポート側通路
溝12aを形成しかつ通路孔27,27が開口されているランド
部12c,12dの側縁部との間の絞り部31,32を通って出力ポ
ート17A,17B側の通路溝11a,11b、さらには戻りポート16
側の流体排出孔14が連通される通路溝12b,12bに流れる
もので、従来のような流体音等といった騒音問題を軽減
し得るものである。特に、本考案によれば、流体供給孔
13に通路溝12aを介して対向する部分に凹溝30を形成し
ており、該凹溝30の存在によって供給孔13から流入する
圧油を、流路面積の急激な拡大などによる乱流、渦流等
の発生を防ぎ、スムーズな拡散の少ない流れとすること
が可能となる。これは、上述した構成では、流路を入り
ポート側通路溝12a内での圧油の流路を第２図、第３図
に示すように、軸方向および周方向において徐々に拡大
または縮小させることが可能であることから、容易に理
解されよう。

また、このような構成では、スリーブ12側の流体供給
孔13が臨む流路溝12aに対向してロータ11側に形成した
ランド部11cに、凹溝30を形成するだけでよく、これが
ロータ11外周部への加工であることから、加工性に優
れ、コスト的に安価である等の利点がある。

第５図および第６図は本考案の別の実施例を示し、こ
の実施例では、前記凹溝30の溝底を円弧面にて形成し、
上述した実施例よりも圧油のより一層円滑な流れをえら
れるように構成した場合を示している。ここで、上述し
た凹溝30としては、その軸線方向の両端側をも含めて円
弧面で形成してもよく、さらにこれに合わせて他の通路
溝11a,11b側も円弧面形状で形成するなどの変形例も考
えられる。

また、この実施例では、本考案を特徴づける凹溝40
を、第５図および第７図（ａ），（ｂ）から明らかなよ
うに、戻りポート16に連通する流体排出孔14が開口する
ロータ11のランド部11dの開口端部分に、スリーブ12側
での戻りポート側通路溝12bに対向するように形成した
場合を示している。そして、このような構成を採用する
と、前述した入りポート15からの供給孔13が開口する入
りポート側通路溝12a内での圧油の流れと同様に、戻り
ポート16への流体排出孔14が開口する戻りポート側通路
溝12b内でも、圧油の円滑な流れを得ることが可能とな
るもので、その利点は明らかであろう。ここで、この戻
りポート16側での凹溝40としては、図示したように、入
りポート15側での凹溝30を形成したものに併用すると、
より効果を発揮し得るが、これのみを独立して設けて
も、圧油の流れの円滑さを得るうえでの効果を発揮し得
ることは言うまでもない。また、図中41,42はこの戻り
ポート側通路溝12bと出力ポート側通路溝11a,11bとを連
通する絞り部、43はその絞り部41,42での流れが円滑と
なるように二段構成等によって形成した傾斜面部分であ
る。

なお、本考案は上述した実施例構造に限定されず、流
体制御弁装置としての回転型流路切換弁10各部の形状、
構造等を、適宜変形、変更することは自由で、種々の変
形例が考えられよう。また、上述した実施例では、本考
案を動力舵取装置における回転型流路切換弁10として用
いた場合を説明したが、本考案はこれに限定されず、種
々の分野における回転型の流体制御弁装置として用いて
よいことも容易に理解されよう。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案に係る流体制御装置によれ
ば、相対的に回動可能な状態で組み合わせられかつそれ
ぞれの摺接面に入りポート、戻りポートまたは出力ポー
トに連通される複数の通路溝が選択的に連通、遮断され
るように周方向に形成しているロータおよびスリーブを
備え、前記スリーブ内周部に形成した入りポート側通路
溝と対向するロータ外周部のランド部であって入りポー
ト側通路溝に入りポートから流体を導入するように開口
している流体供給孔に対向する位置に、この入りポート
側通路溝内での流体の流れの整流機能をもつ凹溝を周方
向の幅よりも軸方向に長くなるように形成したので、簡
単かつ安価な構成にもかかわらず、以下に述べる優れた
効果を奏する。

すなわち、本考案によれば、入りポートから流体供給
孔を介してスリーブ内周部の入りポート側通路溝内に導
入される流体を、この通路溝に対向するロータ側のラン
ド部において流体供給孔に対向する位置に形成した周方
向の幅よりも軸方向に長い凹溝の存在にて整流すること
ができ、従来のような乱流、渦流等を生じることなく円
滑に流すことが可能である。さらに、このランド部両側
縁とこれに対向する前記入りポート側通路溝を形成する
ランド部の側縁部との間の絞り部を通って出力ポート側
の通路溝、さらには戻りポート側の通路溝に流すことも
でき、従来のような流体音等といった騒音問題を軽減す
ることができる。

また、本考案によれば、戻りポート側の通路溝に対向
するロータのランド部にも、この戻りポート側通路溝内
での出力ポート側の通路溝からの流体の流れを整流する
機能をもつ凹溝を周方向の幅よりも軸方向に長くなるよ
うに形成し、この凹溝の底面部分に流体排出孔を開口さ
せるようにしたので、簡単な構成にもかかわらず、上述
した場合と同様に、流体制御弁装置内での流体の流れの
円滑さを得ることが可能で、このような構成によっても
従来の騒音問題を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本考案に係る流体制御弁装置の一実施例を示す
要部断面図、第２図はその要部を軸線方向において拡大
して示す概略断面図、第３図は本考案を特徴づけるロー
タ外周部のランド部における凹溝を説明するための概略
図、第４図は本考案装置を適用して好適な動力舵取装置
におけるパワーステアリング本体部を示す概略断面図、
第５図および第６図は本考案の別の実施例を示す概略断
面図およびその要部側面図、第７図（ａ），（ｂ）は本
考案の他の実施例を説明するための弁装置の要部を軸線
方向において拡大して示す概略断面図およびそのロータ
外周部の凹溝形状を説明するための概略図である。１……スタブ軸（入力軸）、２……ピニオン軸（出力
軸）、2a……ピニオン歯、３……トーションバー、４…
…ラック、10……回転型流路切換弁（流体制御弁装
置）、11……ロータ、12……スリーブ、11a,11b;12a,12
b……通路溝、11c,11d;12c,12d……ランド部、13……流
体供給孔、14……流体排出孔、15……入りポート、16…
…戻りポート、20……供給側環状溝、21……還流側環状
溝、24,26……流体排出孔、30……凹溝、31,32……絞り
部、33……傾斜面部分、40……凹溝、41,42……絞り
部、43……傾斜面部分、Ｐ……オイルポンプ、Ｔ……オ
イルタンク、CL,CR……パワーシリンダ左、右室。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】入りポートと戻りポートに連通する二種類
の通路溝を内周部に周方向に沿って形成するとともにこ
れらの通路溝間のランド部に出力ポートを開口させてい
るスリーブと、このスリーブの内周部に嵌挿されて相対
的に回転可能に保持されかつ前記スリーブ側の出力ポー
トが開口するランド部に対向する位置に前記スリーブ側
の各通路溝と選択的に連通する通路溝を外周部に周方向
に沿って形成するとともに前記スリーブ側の各通路溝に
対向するランド部を形成しているロータとによって構成
されている回転型の流体制御弁装置において、前記スリーブ内周部の入りポートが連通する入りポート
側通路溝と対向するように前記ロータ外周部に形成した
ランド部であって前記入りポート側通路溝に入りポート
から流体を導入するように開口している流体供給孔に対
向する位置に、周方向の幅よりも軸方向に長い凹溝を形
成したことを特徴とする流体制御弁装置。
【請求項２】入りポートと戻りポートに連通する二種類
の通路溝を内周部に周方向に沿って形成するとともにこ
れらの通路溝間のランド部に出力ポートを開口させてい
るスリーブと、このスリーブの内周部に嵌挿されて相対
的に回転可能に保持されかつ前記スリーブ側の出力ポー
トが開口するランド部に対向する位置に前記スリーブ側
の各通路溝と選択的に連通する通路溝を外周部に周方向
に沿って形成するとともに前記スリーブ側の各通路溝に
対向するランド部を形成しているロータとによって構成
されている回転型の流体制御弁装置において、前記スリーブ内周部の戻りポート側通路溝と対向する前
記ロータ外周部で前記戻りポート側に連通する流体排出
口が開口されるランド部に、前記出力ポート側の通路溝
から前記戻りポート側通路溝を介して流体が流入する周
方向の幅よりも軸方向に長い凹溝を、前記スリーブ内周
部の戻りポート側通路溝に対向するように形成するとと
もに、この凹溝の底面部分に前記流体排出孔を開口させ
たことを特徴とする流体制御弁装置。