JP2989266B2 - 動力操向装置用弁の製造装置 - Google Patents

動力操向装置用弁の製造装置

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JP2989266B2 JP3517607A JP51760791A JP2989266B2 JP 2989266 B2 JP2989266 B2 JP 2989266B2 JP 3517607 A JP3517607 A JP 3517607A JP 51760791 A JP51760791 A JP 51760791A JP 2989266 B2 JP2989266 B2 JP 2989266B2
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、車両の液圧操向歯車等回転式弁の流路を制
御する面の輪郭を形成するための製造装置に関する。
本発明の背景 上述の回転式弁は、外側表面にランドによって分割さ
れた、行き止まりになる、軸方向に沿った一連の溝孔を
形成した入力軸を備える。この入力軸には、入力軸の溝
孔に対応してその空腔内面に行き止まりになる、軸方向
に沿った一連の溝孔を持つスリーブが嵌められるが、互
いに重ね合わされた関係では、一方の溝孔が他方のラン
ドより広幅であり、入力軸がスリーブ内で中立位置から
回転する時、一組の軸方向に延びるオリフィスが両者の
相対的回転に伴い開いたり閉じたりする。これからこの
回転の度合いが弁の操作角度になる。入力軸の溝孔の縁
部はしばしば調整をするために、特殊なオリフィス形状
となるよう輪郭が決められる。これらのオリフィスは、
それらが入力軸の溝孔とスリーブ内壁のスロットとの
間、及びエンジン駆動油圧ポンプと右手又は左手方向油
圧補助シリンダ室との間の油を連絡するために、平行に
働く一組の油圧のホイートストーン橋を形成するように
そのネットワークが構成され、それによって油圧特性が
決められる。
上記のような回転弁の一般的な操作方法は動力操向装
置関連の技術分野で良く知られており、本明細書ではこ
れ以上詳細に述べることはしない。この種の操作の詳細
は、通称回転弁機構の基本特許と言われる米国特許第3,
022,772号（ジーグラー）明細書に記載されている。
今日上記の回転弁は通常耐火壁構造のラック・ピニオ
ン操向歯車機構になっており、この場合、弁から出るヒ
ス音等の雑音は運転者によく聞こえる。このヒス音は、
特に車両の駐停車時のような高圧操作時に、入力軸の調
整縁部の輪郭とそれに隣合うスリーブのスロットの縁部
で構成されるオリフィス内を流れる液圧油のキャビテー
ションの結果である。動力操向弁の技術分野では、もし
入力軸の調整縁部の輪郭が幅と深さのアスペクト比が高
ければ、油がどの調整縁部の輪郭にそっても定常的な深
さで流れるようにするので、それだけオリフィスはキャ
ビテーションを起こす率が少なくなることが良く知られ
ている。同様に、油の流れが前述の流路のネットワーク
に均一に分けられるように、前述のアスペクト比を効果
的に増加させることが重要である。
以上の事から、入力軸の調整縁部の輪郭の間隔が高精
度の角度で形成されると共に、各調整縁部の輪郭をより
正確に製造することによって、その延長部に沿っての深
さが均一になることが要求される。その中でもとりわけ
車両の駐車操作時の回転弁の高圧制御を行うよう調整縁
部の輪郭を精確に工作することが要求される。この場
合、概して8MPaの圧力が現出されるのに対し、調整縁部
輪郭の深さは僅か0.012mmである。この部分は直接入力
軸の外径部分に隣接し、弁の操作角度の極大値に関連し
ている。しかし、調整縁部の輪郭が受ける圧力が概して
2MPaに下がり、輪郭深さが約0.024mmになっても、ヒス
雑音を除去するためには同様に工作の精確さが要求され
る。回転弁の中央部分に至る調整縁部輪郭の残りの部分
は弁の圧力を決めるのには重要な箇所であるが、弁の騒
音に関しては概して重要ではない。
更に、もし調整縁部の輪郭が、入力軸の外側直径に対
し１対12より大きくない傾斜部を持った刃状に形成され
ていれば、キャビテーション現象は起こりにくいことが
良く知られている。調整縁部のスロープが緩やかな時に
は、上述した高精度の調整縁部の輪郭の角距離保持が困
難になる。この距離は弁の操作角度を左右するので、弁
による騒音のみならず駐車時の操向操作そのものに影響
する。
数多くの製造者が特殊目的の面取り研削機を用いて、
上述の調整縁部の輪郭の精密工作を行ってきた。その研
削機は入力軸がその外側直径を円筒状に最終研削する前
に、中央に据えつけられて行われる。このような機械
は、調整縁部の輪郭の軸方向幅と等しい幅を持ち、連続
して各入力軸の溝孔の縁部を横断することにより一連の
平滑な面取りを行う、大直径の研削砥石ホイールを備え
る。ある場合には各調整縁部輪郭は数多くの平滑な面取
りから形成され、例えば１、２又は３箇所の平滑面取り
の場合、通常６個のスロットをもつ入力軸に調整縁部輪
郭を形成するために、36回に達する砥石ホイールの分離
トラバースが必要になる。この様な製造方法は従って時
間を浪費し、且つ製造費が高くなる。
他の製造業者はこのため、車両のエンジンのカムシャ
フトの製造に用いるのと同様のカム砥石ホイール、ねじ
切りタップ、及び溝切りカッターを用い、被加工物が中
央で支持され連続回転している間に、マスターカムの作
用により周期的に砥石ホイールの方に近づけたり遠ざけ
たりする方法を採用している。被加工物が多数回転する
間に、砥石ホイールを挿入して行くことにより、必要な
量のストックが順次取り去られる。面取り研削機の場合
は大径の砥石ホイールが用いられるので、調整縁部輪郭
の中心線に近い部分を研削することは、溝孔が次第に深
くなり、砥石が同一溝孔の反対側の縁部に掛かり、これ
を擦ることになるので、実施不可能である。この急勾配
の、又比較的深い入力軸調整縁部の輪郭は、以後「内
側」調整縁部輪郭と称し、その面形状は弁の圧力特性の
中心部分に影響を与える。この部分は上記の理由により
一般に、「外側」調整縁部輪郭の研削のみが可能な面取
り機又はカム研削機以外の工作手段によって製作され
る。既述した調整縁部輪郭の緩やかな傾斜のくさび状部
分は、中高圧操作時の弁の圧力特性を決定するととも
に、弁の騒音発生をも決定する。
既述した面取り及びカム研削方法において、硬化した
入力軸の外径面は、外側調整縁部輪郭の研削の直前に、
その同じ中心線に沿い円筒状に研削されるのが普通であ
る。何故なら入力軸の硬化前は、これら中心軸は必然的
に入力軸工作具の端に入り込むが、硬化後は金属歪みの
ために同心円となることは無いためである。しかし、上
と同じ理由で、硬化前に同じ軸中心に研削又はホブ切り
によって工作した入力軸の溝孔列は、硬化後は入力軸の
外径面に関し偏心することになる。
今日上に述べた方法で調整縁部輪郭の面取り研削を行
う作業者は、軸方向に伸びる入力軸溝孔の側面を絶え
ず、各溝孔の半径方向に貫入する小径の高速回転研削ホ
イールによって矯正している。しかしこの様な矯正作業
はカム研削機では実施することが出来ない。他の方法と
してしばしば硬化後の溝孔の歪みを、硬化の直後に溝孔
が隣接している入力軸の外径の固定具内で、入力軸の中
心線を矯正する矯正方法が採用される。このような再矯
正された芯は、それに続く入力軸の外径面の円筒研削と
調整縁部輪郭の研削に際し、それに依存して作業するこ
とができる。しかしながら、入力軸溝孔のどんな矯正方
法も、工作時間の著しい増加と、従って工作費用を増大
させる結果となる。
しかし入力軸の外径面と芯上の調整縁部輪郭を加工す
ることの主たる欠点は、２段階の最初に入力軸を芯上で
円筒状に研削することが、通常の芯無しの円筒面研削よ
り遙かに非能率である事である。一般的に芯無し円筒面
研削は中心線上円筒面研削より遙かに精確に工作するこ
とが出来、且つ据え付けから取り出しまでの循環時間を
短縮しながら、「供給を通して」又は連続した工程で容
易に実施する事が出来る。更に、入力軸の外側直径と中
心線上の調整縁部輪郭双方の工程に於いて、期待される
精密さが必ずしも得られず、調整縁部輪郭は依然として
入力軸の外側直径に関して偏心していることもある。こ
の副次的な偏心状態は、典型的に硬化していない入力軸
工具の壊れやすい雌型の中心線の損傷によって起こり得
る。
硬化した入力軸を中心線上で加工することの種々の不
利益は、硬化後に以下の芯無し工程を全部行うことによ
って克服される。即ち調整縁部の輪郭の芯無し研削に引
き続いて入力軸外側直径の芯無し円筒状研削を行うこと
である。調整縁部の輪郭の芯無し研削工程において、い
わゆる制御ホイールは研削工程中、入力軸の回転に呼応
して内側及び外側へと移動し、入力軸の外周面周りの全
ての輪郭を漸進的に研削する。しかしながら、前に述べ
たように弁の操作角度は緊密に制御する必要があり、又
調整縁部輪郭の交点の角度位置と、入力軸の外側直径も
精密に維持する必要がある。入力軸調整縁部輪郭に芯無
し研削方法を用いることにより、研削される各輪郭の深
さはこれら輪郭と入力軸外周直径の正反対の部分（制御
ホイールの接触点に対応する）との間の距離によって定
められる。研削された調整縁部輪郭の深さは、輪郭研削
作業時のミスばかりでなく、入力軸外周直径上に施され
る芯無し研削による円筒形成前作業によっても変化する
ことになる。以上のような調整縁部輪郭の芯無し研削作
業は、恐らくこのように誤差が重なる問題のために、業
として実施されたことが無かった。
本発明の概要 本発明は前記調整縁部の輪郭を芯無し研削する間、入
力軸を支持し、調整縁部輪郭が入力軸の外周直径の正反
対の位置ではなく、面上に直接精確に配列されるように
する方法に関する。従って調整縁部輪郭の絶対深度と角
度配列は前述した様な誤差の重なり無しに維持すること
が出来る。そうして入力軸の芯無し研削の利点を十分に
活かすことが出来る。
本発明は動力操向装置用弁の入力軸の、軸方向に延び
る複数の溝孔上に調整縁部輪郭を研削により形成する研
削機であって、前記入力軸を回転自在に支持する支持装
置と、作業面が前記入力軸の中心線と平行に配置された
実質円筒状の研削ホィールと、前記入力軸を回転させる
駆動装置と、前記複数の調整縁部輪郭を研削するため前
記入力軸を旋回させる間に前記入力軸の中心線と前記研
削ホィールとの間の距離を複数回周期的に増減させる装
置とを備え、前記調整縁部輪郭の夫々は前記入力軸の外
周に形成される少なくとも１個の他の調整縁部輪郭と鏡
像対称な輪郭を持つように研削され、時計回り及び反時
計回りの双方向に左右対称な複数組の調整縁部輪郭を形
成する研削機に於いて、前記支持装置は、前記入力軸の
外周直径を接線方向に支持する支持面と、前記支持面の
内の第１の２面は前記溝孔の端の一側に軸方向に位置す
ると共に前記研削ホィールと隣接する入力軸の側面上で
前記研削ホィールの側面の各側に配置され、前記支持面
の内の第２面又は複数の支持面は前記第１の２支持面と
実質的に直角をなすように配列され入力軸が前記第１の
２支持面と平行な方向に移動しないように規制し、入力
軸の前記外周直径に接している一対の加圧部材が、該部
材の各１個は前記溝孔の端部の側面を軸方向に向けて配
置され、前記入力軸を実質的に前記第１の２支持面に対
して加圧するようにし、上記構成により、調整縁部輪郭
を研削する間入力軸を芯無し支持することを特徴とす
る。
上述した研削機を用いることにより、動力操向調整弁
の制作に於いて広範囲の部品の組み合わせに即応しうる
利点がある。すなわち入力軸とそれを囲むスリーブ部材
との直径方向の嵌め合いが極めて精密な間隔を保つ必要
があるので（典型的な場合直径方向で0.007から0.012mm
間隔）、通常は約0.025mmの領域のやや大きめのスリー
ブ及び入力軸を制作し、弁組み立て作業に於いて部品を
選択しながら両者の嵌め合い度合いを試験している。こ
れに対し本発明による芯無し研削機を用いれば、研削対
象の入力軸の絶対直径の値に関係なく、調整縁部輪郭の
精確な配列が達成される。この事は、前述した従来法の
調整縁部輪郭の精確な角度配置を達成するために連続的
に深度を調整する必要があった従来工法では達成不可能
である。又、入力軸の外周直径と調整縁部輪郭との間の
偏心誤差は本発明方法により除去される。
図面の簡単な説明 本発明を表示するために、以下の図面は本発明の望ま
しい実施例を示す。
図１は本発明による研削機の全体の見取り図を示す。
図２は図１のDD線を切断した、研削機内での入力軸の
支持方法を示す、入力軸を含む拡大断面図である。
図３は図１のDD線で切断した、研削機の断面図。
図４は図１内に示すカムを軸方向から見た図。
図５は入力軸の１つの溝孔の調整縁部輪郭の拡大図。
図１は又、研削ホイール１が、本機の基礎６の部分を
成す側路５上を滑動するスライド４が支持するジャーナ
ル３により軸受された枢動軸２に取り付けられていると
いう、本発明の研削機の基本的な構造を、図式的に示し
ている。
実施例の説明 図２及び図３を参照すると、入力軸７は二対の耐磨耗
支持パッドにより、回転可能に支持されている。第一対
８及び8aは研削ホイールの端部の各面側に、入力軸７の
溝孔部分の端の前後に軸方向に離して配置され、第二対
９及び9a（図１では明瞭でない）は入力軸７の下側に置
かれ、第一対８及び8aと平行な方向の支持を行う。ロー
ラ10及び11はヨーク13のピン12上に枢着され、ヨーク13
自身は支持パッド８、8a、９及び9aを支えているフォー
ク状支持ブロック15内のピン14によって枢支されてい
る。バネ16はローラ10及び11と入力軸７の外周直径面と
の間の圧力を維持しながら、研削完了後の入力軸７の取
り出しの際、ヨーク13が引込むことが出来るようになっ
ている。フォーク状支持ブロック15は揺動台52に固着さ
れ、台52は枢軸17及び18、即ち同一軸19周りを揺動する
ように枢支される。枢軸17及び18は機械の基礎６の一部
となるペデスタル20及び21によって支持されている。
入力軸７は機械加工された２個の平面22を有し、該平
面はオルダム継手の円盤24の前面に丁着されたチャック
23の２個のジョーによって把持されている。継手の後部
は主動スピンドル26のフランジ25を形成する。チャック
23の開閉方法は通常使用されているものを用いる。手動
スピンドル26は揺動台52の部分をペデスタル27により枢
支され、軸に固着されたウォーム歯車により回転され
る。ウォーム軸30と一体形成されたウォーム29は緩い自
由な方法でウォーム歯車28と噛み合い、揺動台52から垂
直に立ち上がっているジャーナル板31及び32内で回転す
るが、軸方向に滑動しないように枢支されている。ウォ
ーム軸30はジャーナル板31の前方（図１に於いて）に延
長しており、該延長部にピニオン歯車33が切削加工され
ると共に、ジャーナル板32の後方にも延長され、モータ
36のピニオン35に噛み合う歯車34を支持している。モー
タ36は揺動台52の一部分として一体形成されたブラケッ
ト37上に取り付けられ、従って枢軸17、18の周りを揺動
する。歯車38は軸39に支持され、ウォーム軸30のピニオ
ン歯車33と噛み合う。軸39はジャーナル板31、32に回転
自在に、但し軸方向には滑動しないように取り付けられ
る。
ピニオン歯車33、歯車38、ウォーム29及びウォーム歯
車28の歯車比は、６個の溝孔を持つ入力軸を研削するよ
うに定められ、主動スピンドル26の１回転につき軸39は
６回転する。
カム42はスライダ41内の軸受に支持された追従ピン40
と接し、スライダ41は揺動台52から延長しているボス43
内を滑動する。スライダ41の下端は機械の基礎６上に植
設されたピン44の上に載置されている。バネ45も同様に
一方を頭付きピン53によって基礎６に固着され、カム42
を追従ピン40に接するようにし、且つスライダ41がピン
44に接するように保持し、カム42の耳たぶ状プロフィル
（図４に詳細に示す）に従って揺動台52が積極的な、た
るみ無しの揺動運動を行うようにしている。
いまモータ36を始動させると、主動スピンドル26及び
入力軸７は図中矢印方向に回転しはじめ、スライド４は
直ちに入力軸７の研削のために小距離だけ移動する。研
削ホィール１の幅は調整縁部輪郭の全幅を同時研削する
大きさになっている。
図５は前に図２で示した、既に機械加工された軸方向
に伸びる溝孔46の一つを研削ホィール１の軸２と整列さ
せた部分を拡大して示す。カム42のプロフィルは、研削
ホィール１が点47と点48との間は平滑な、点48と点49と
の間は渦巻き型の調整縁部輪郭を研削し形成するような
形状となっている。点50は弁が駐車時の操作の最大圧力
を実現するように、調整縁部輪郭の深さが0.012mmとな
る点に対応している。
カム42は（図示のように）６個の溝孔を持つ入力軸の
合計12個の調整縁部輪郭の全てを形成するために６回転
し、又（図示しないが）８個の溝孔を持つ入力軸の合計
16個の調整縁部輪郭の全てを形成するために８回転す
る。
当該技術分野に精通した者であれば、概説された本発
明の精神又はその範囲を逸脱しない程度で、種々の変形
及び／又は改良が可能である。従って、本発明の実施例
は全て例示されたものであって、これらに限定されるも
のではない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−22651（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−15857（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4651551（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B24B 9/00 B24B 19/00 B24B 19/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】動力操向装置用弁の入力軸の、軸方向に延
    びる複数の溝孔上に調整縁部輪郭を研削により形成する
    研削機であって、前記入力軸を回転自在に支持する支持
    装置と、作業面が前記入力軸の中心線と平行に配置され
    た実質円筒状の研削ホィールと、前記入力軸を回転させ
    る駆動装置と、前記複数の調整縁部輪郭を研削するため
    前記入力軸を旋回させる間に前記入力軸の中心線と前記
    研削ホィールとの間の距離を複数回周期的に増減させる
    装置とを備え、前記調整縁部輪郭の夫々は前記入力軸の
    外周に形成される少なくとも１個の他の調整縁部輪郭と
    鏡像対称な輪郭を持つように研削され、時計回り及び反
    時計回りの双方向に左右対称な複数組の調整縁部輪郭を
    形成する研削機に於いて、前記支持装置は、前記入力軸
    の外周直径を接線方向に支持する支持面と、前記支持面
    の内の第１の２面は前記溝孔の端の一側に軸方向に位置
    すると共に前記研削ホィールと隣接する入力軸の側面上
    で前記研削ホィールの側面の各側に配置され、前記支持
    面の内の第２面又は複数の支持面は前記第１の２支持面
    と実質的に直角をなすように配列され入力軸が前記第１
    の第２支持面と平行な方向に移動しないように規制し、
    入力軸の前記外周直径に接している一対の加圧部材が、
    該部材の各１個は前記溝孔の端部の側面を軸方向に向け
    て配置され、前記入力軸を実質的に前記第１の２支持面
    に対して加圧するようにし、上記構成により、調整縁部
    輪郭を研削する間入力軸を芯無し支持することを特徴と
    する、動力操向装置用弁の入力軸の調整縁部輪郭を研削
    する製造装置。
  2. 【請求項２】前記加圧部材が前記入力軸の中心線に平行
    な長手方向軸に枢着された２個のローラである、請求項
    １に記載の研削装置。
  3. 【請求項３】前記入力軸と前記研削ホィールとの間の距
    離を周期的に増減させる装置が前記支持面を形成する揺
    動台から構成され、前記揺動台は前記入力軸の中心線と
    平行な長手方向軸の回りに枢支され、前記入力軸の中心
    線及び前記研削ホィールの回転軸を含む平面に対し直角
    になるように配置され、回転可能なカム装置が前記駆動
    装置と同期して回転し、前記カムに追従する追従装置が
    前記揺動台を前記入力軸の回転に同期して周期的に揺動
    するように前記揺動台に取り付けられていることを特徴
    とする、請求項１又は請求項２に記載の研削装置。
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