JP3004956B2 - 背圧を付与したパワーステアリング制御弁 - Google Patents
背圧を付与したパワーステアリング制御弁Info
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- B62D5/0837—Rotary valves characterised by the shape of the control edges, e.g. to reduce noise
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Description
グ装置用油圧流体制御弁に関する。
体制御弁は、弁スリーブ内で回転自在の弁コアを有す
る。コア及びスリーブは、ポンプと、リザーバと、油圧
モータの両側の一対の流体チャンバとの間で弁を通って
流れる油圧流体の圧力を制御する。コア及びスリーブが
中立位置にあるとき、両側の流体チャンバ内の油圧流体
の圧力は等しい。コア及びスリーブを中立位置から回転
させると、コア及びスリーブの複数のランド及び溝が協
働し、両側の流体チャンバのうちの一方のチャンバ内の
油圧流体の圧力を上昇し、これによってステアリング装
置で油圧式パワーステアリング補助を提供する。
及びスリーブのランド及び溝が構成するオリフィスを通
る油圧流体が発生するステアリング装置のノイズを減少
することである。
は、相対的に回転自在の第1及び第2の弁部材を有し、
これらの弁部材は、これらの弁部材の間に油圧流体を差
し向けてこれを入口ポートから出口ポートまで流す。弁
部材は、これらの弁部材が中立位置から相対的に回転し
たときに拡大するオリフィス及び制限するオリフィスを
構成する半径方向に向き合ったランド及び溝を有する。
ポートとの間に並列に配置されており、これらの並列の
制限オリフィスの各々は、ランドのうちの対応する一つ
のランドの面取りを施した隅部によって構成されてい
る。更に、弁部材は、並列の制限オリフィスのうちの一
方だけに背圧を加えるための手段を有する。
は、ピストンの低圧側の流体チャンバと連通した制限オ
リフィスに背圧を加えることによってピストンを安定化
し、及びかくして弁内のコア及びスリーブを安定化す
る。これは、操舵「感覚」を改善するのに役立つととも
にノイズを減少するのにも役立つ。
付図面を参照して読むことにより、本発明が属する技術
分野の当業者に更に明らかになるであろう。
圧式パワーステアリング装置10を図1に示す。ステア
リング装置10は、ハウジング12、細長いステアリン
グラック14、及び入力シャフト16含む油圧補助ラッ
クアンドピニオンステアリング装置である。図1に概略
に示すように、ステアリング装置10は、ハウジング1
2内に収容された油圧流体制御弁18を更に有する。
0を通って長さ方向に水平方向軸線21に沿って延びて
おり、ハウジング12に対して軸線21に沿って移動す
るように支持されている。ステアリング装置10を車輛
に設置するとき、ステアリング装置10を車輛の一対の
操舵可能なホイールに連結するステアリングリンクにラ
ックの両端(図示せず)を連結する。
部分22から別の軸線23に沿って外方に突出してお
り、車輛のハンドルの回転に応じて軸線23を中心とし
て回転できる。ステアリング装置10は、軸線23を中
心とした入力シャフトの回転に応じてラック14を軸線
21に沿って移動するように作動する。かくして、ステ
アリング装置は、ハンドルの回転に応じてステアリング
リンクを動かし、車輛のホイールの操舵を行う。
は、ピニオンギヤ24及びピストン26が含まれる。ピ
ニオンギヤ24は、トーションバー28によって入力シ
ャフト16に連結されており、ラック14の一列のラッ
ク歯30と噛み合い係合した状態で軸線23を中心とし
て回転するように支持されている。下ハウジング部分2
0の管状区分32はパワーシリンダとして機能する。ピ
ストン26は、パワーシリンダ32内のラック14に固
定されている。一対の可変容積油圧流体チャンバ34及
び36がパワーシリンダ32内でピストン26の両側に
配置されている。
ワーシリンダ32の第1チャンバ34と連通している。
弁18は、更に、第2二方向導管42を通してパワーシ
リンダ32の第2チャンバ36と連通している。図1に
概略に示すように、弁18は、油圧流体を入口導管48
を通してリザーバ44及びポンプ46から受け入れる。
ポンプ46は、流れを変化させる(flow-varying)ポン
プでよく、電動モータ又は車輛のエンジンで駆動でき
る。出口導管50は、油圧流体を弁18からリザーバ4
4に排出する。
フト16の回転に応じて作動する。入力シャフト16を
ハンドルで軸線23を中心として第1方向に回転させた
とき、入力シャフトはピニオンギヤ24に対して僅かに
回転する。トーションバー28が撓み、ピニオンギヤ2
4に対する入力シャフト16のこのような回転が可能と
なる。弁18は、結果的な回転変位に対し、この弁18
を通って入力導管48から第1二方向流れ導管40まで
延びる油圧流体流路を開放することによって、応答す
る。弁18は、これと同時に、第2二方向流れ導管42
から弁18を通って出口導管50まで延びる油圧流体流
路を閉鎖する。この結果発生したポンプ46からの油圧
流体の流れ、及びピストン26の前後に作用する油圧流
体圧力差により、ピストン26及びラック14を軸線2
1に沿って図1で見て右方に移動する。これにより、ス
テアリングリンクが車輛のホイールを第1方向に操舵す
る。
沿って移動するとき、ピニオンギヤ24がラック歯30
と噛み合い係合した状態で回転する。かくして、ピニオ
ンギヤ24は入力シャフト16に対して軸線23を中心
として追従的に回転し、ピニオンギヤ24と入力シャフ
ト16との間の回転変位を相殺する。弁18は、前に開
放していた油圧流体流路を閉鎖することによって応答す
る。これにより、ピストン26に作用するパワーシリン
ダ32の第1及び第2のチャンバ34及び36内の油圧
流体圧力が均衡し、軸線21に沿ったピストン26及び
ラック14の移動が停止する。
する場合には、入力シャフト16をハンドルで軸線23
を中心として反対方向に回転する。この場合も、トーシ
ョンバー36が撓んだときに入力シャフト16がピニオ
ンギヤ24に対して僅かに回転する。弁18は、第2チ
ャンバ36を加圧すると同時に第1チャンバ34を排液
することによって応答する。この場合、ピストン26及
びラック14は、図1で見て左方に軸線方向に移動す
る。その結果、ピニオンギヤ24が入力シャフト16に
対して追従的に回転することによって、弁18が、この
場合も、パワーシリンダ32の二つのチャンバ34及び
36内の油圧流体の圧力を均衡させる。かくして、ステ
アリング装置10は、ハンドル及び入力シャフト16の
回転方向及び回転量と対応する方向及び量で車輛のホイ
ールを操舵する。
び弁スリーブ62を有する。コア60及びスリーブ62
は、両方とも、軸線23上に中心を持つ全体に円筒形形
状を有する。コア60は、入力シャフト16(図1参
照)の一区分によって構成される。スリーブ62は、ピ
ニオンギヤ24(図1参照)の上端に連結されている。
従って、コア60及びスリーブ62は、入力シャフト1
6及びピニオンギヤ24を互いに対して回転したとき、
互いに対して回転する。以下に詳細に説明するように、
コア60及びスリーブ62は、このとき、弁18を通過
する流路を特定の流路が相対的に制限されるように変化
させる。これによって、図1を参照して上文中に説明し
たように、加圧油圧流体の流れを、弁18を通して、ポ
ンプ46とパワーシリンダ32の流体チャンバ34及び
36との間に差し向ける。
に延びる半径方向内周64を有する。スリーブ62の内
周64は、周方向に間隔が隔てられた複数のランド及び
溝が構成する凹凸のある輪郭を有する。詳細に述べる
と、スリーブ62は、軸線23を中心として周方向に間
隔が隔てられた9個のランド71、72、73、74、
75、76、77、78、及び79を有する。スリーブ
62は、更に、9個の溝81、82、83、84、8
5、86、87、88、及び89を有する。これらの溝
の各々は、一対の隣接したランド間で周方向に配置され
ている。
第4ランド74、及び第7ランド77の位置でスリーブ
62を通して半径方向内方に延びている。図2に概略に
示すように、入口ポート90は油圧流体をポンプ46か
ら受け取る。
溝のうちの幾つかがパワーシリンダ32(図1参照)の
流体チャンバ34及び36と連通しており、溝のうちの
幾つかがリザーバ44と連通している。特定的には、第
1溝81、第4溝84、及び第7溝87がピストン26
の右側のチャンバ36と連通している。第3溝83、第
6溝86、及び第9溝89がピストン26の左側のチャ
ンバ34と連通している。第2溝82、第5溝85、及
び第8溝88は、これらの溝の端部に設けられた出口ポ
ート92(概略に示す)を通してリザーバ44と連通し
ている。
たランド及び溝が構成する凹凸のある輪郭を有する。こ
れらには、9個のランド101−109及び9個の溝1
21−129が含まれる。コア60のランド101−1
09は、スリーブ62の溝81−89と半径方向に向き
合って配置されている。コア60の溝121−129
は、スリーブ62のランド71−79と半径方向に向き
合って配置されている。従って、ランド71−79及び
101−109の隣接した隅部は、溝81−89と12
1−129との間に18個のオリフィス130を構成す
る。
60及びスリーブ62は図2に示す中立位置に配置され
ている。この場合、油圧流体は入口ポート90から出口
ポート92まで、溝121−129、オリフィス13
0、及び溝81−89を通って流れる。この流れによ
り、ポンプ46とリザーバ44との間で圧力降下が生じ
る。しかしながら、操舵操作が行われていない場合に
は、パワーシリンダ32の流体チャンバ34と36との
間に圧力差が存在しない。従って、右チャンバ36と連
通した溝81、84、及び87からなる組と、左チャン
バ34と連通した溝83、86、及び89からなる組と
の間に圧力差が存在しない。
1参照)を左に廻すと、コア60がスリーブ62に対し
て図2及び図3で見て反時計廻り方向に回転する。この
とき、18個のオリフィス130のうちの9個のオリフ
ィスが拡大し、他の9個のオリフィス130が制限され
る。これにより、パワーシリンダ32の左チャンバ34
と連通した溝83、86、及び89からなる組内の油圧
流体圧力を上昇させると同時に、右チャンバ36と連通
した溝81、84、及び87からなる組内の油圧流体圧
力を少ない量だけ上昇させる。かくして、入口ポート9
0から出口ポート92まで延びる油圧流体流れの小さな
部分が溝83、86、及び89を通して左チャンバ34
に変向される。これと等しい油圧流体の流れが、これと
同時に右チャンバ36から対応する溝81、84、及び
87へ排液される。このとき、ピストン26及びラック
14が図1で見て右方に移動する。これによりステアリ
ングリンクが車輛の操舵可能なホイールを左に廻す。
2の中立位置から図3のシフト位置まで回転したときに
拡大する一つのオリフィス130は、制限を行う三つの
オリフィス130とは異なる。詳細には、一つの拡大オ
リフィス130には、図4で参照番号130aが附して
ある。このオリフィスと隣接した対をなした制限オリフ
ィス130には、参照番号130b及び130cが附し
てある。これらの制限オリフィス130b及び130c
は、ポンプ46と左側流体チャンバ34との間で弁18
内に配置された高圧領域140の周方向両端を構成す
る。別の制限オリフィス130には参照番号130dが
附してある。制限オリフィス130d及び130cは、
右側流体チャンバ36とリザーバ44との間で弁18内
に配置された低圧領域142の周方向両端を構成する。
口ポート90から出口ポート92までコア60とスリー
ブ62との間を連続的に流れる。従って、図4の制限オ
リフィス130dは、制限オリフィス130cの下流に
配置される。かくして、制限オリフィス130dは、コ
ア60を図2の中立位置から図3のシフト位置まで回転
したとき、制限オリフィス130cのところに背圧を加
える。しかしながら、高圧領域140の周方向反対端の
制限オリフィス130bのところには背圧が加えらな
い。これは、次の隣接した下流オリフィス130eが制
限されずに拡大するためである。制限オリフィス130
cのところで背圧を流れに加えることによって、安定化
背圧力が低圧流体チャンバ36でピストン26に加えら
れる。この際、制限オリフィス130bのところでは流
れに背圧がこのように加えられない。これは、オリフィ
ス130b、130c、及び130dの夫々の側方にあ
るランド109、101、及び102の隅部分が面取り
を施した形状をしているためである。
及び130dの夫々のところにあるランド109、10
1、及び102の面取りが施された隅部分を、互いに比
較する目的で重ねた関係で示す。ランド109は、回転
軸線23上に中心を持つ円形の半径方向輪郭を持つ円筒
形表面150を有する。ランド109は、円筒形表面1
50からランド109の隣接した隅部154まで半径方
向内方に傾斜したエッジ面152を更に有する。エッジ
面152は、平らな第1切子面156、平らな第2切子
面158、及び円弧状中間区分160を有する。第1切
子面156は、円筒形表面150から中間区分160ま
で延びている。第2切子面158は第1切子面156に
対して半径方向内方に傾斜しており、中間区分160に
向け隅部154から反対方向に延びる。エッジ面152
の中間区分160は、切子面156及び158の各々と
接している。
面150と同心の円筒形表面170を有する。ランド1
01は、円筒形表面170からランド101の隣接した
隅部174まで半径方向内方にテーパしたエッジ面17
2を更に有する。エッジ面172は、平らな第1切子面
176、平らな第2切子面178、及びこれらの切子面
176と178との間を延びる円弧状中間区分180を
有する。
すると、エッジ面172の第1切子面176は、対応す
る隅部174から周方向に大きく間隔が隔てられた位置
で、対応する円筒形表面170と交差する。更に、切子
面176は、切子面156よりも大きく傾斜しており且
つ半径方向内方に間隔が隔てられている。エッジ面17
2の第2切子面178は、エッジ面152の第2切子面
158と比較すると、半径方向内方への傾斜角度が小さ
い。しかしながら、第2切子面178は第2切子面15
8よりも大きく、半径方向内方に大きく間隔が隔てられ
ている。エッジ面172の中間区分180は、エッジ面
152の中間区分160よりも小さいが、これもまた対
応する切子面176及び178と接する。
の円筒形表面150及び170のような円筒形表面を備
えていない。その代わりに、ランド102は、面取りを
施したその両隅部分間に亘って延びる大きな平らな切子
面190を有する。切子面190は、軸線23を通って
直径方向に延びる線191に対して垂直である。図5に
示すランド102の面取りを施した隅部分のところにあ
るエッジ面192は、対応する隅部196から切子面1
90に向かって延びる単一の平らな切子面194を有す
る。エッジ面192は、更に、円弧状端区分198を有
し、この区分に切子面190及び194が接する。ラン
ド102の隅部196は、ランド109及び101の隅
部154と174との間で半径方向に配置されている。
切子面194は、図5に示すように、切子面178を横
切って半径方向内方に延びており、切子面190は、他
方の切子面156、158、176、178、及び19
4の各々から半径方向内方に傾斜しており且つ間隔が隔
てられている。
て左方に回転したとき、オリフィス130b、130
c、及び130dは、図3及び図4を参照して上文中に
説明した方法で制限される。特定的には、オリフィス1
30b、130c、及び130dは、ランド109、1
01、及び102の隅部154、174、及び196
が、図5で右から左まで延びる方向で、スリーブ62の
対向した隅部に向かって移動するときに最初の制限を行
う。図5には、円筒形表面150及び170と同心の円
形の線199もまた示してある。隅部154、174、
及び196の全てが、円形の線199から半径方向内方
に間隔が隔てられているため、オリフィス130b、1
30c、及び130dのうち、対応する隅部154、1
74、又は196がスリーブ62の対向した隅部の側方
に移動するときに完全に制限するものはない。その代わ
りに、各オリフィス130b、130c、及び130d
は、対応するエッジ面152、172、又は192がス
リーブ62の対向した隅部を越えて移動するときに制限
し続ける。
法で制限を行う場合、図4を参照して上文中に説明した
ように、オリフィス130cをそのとき通る油圧流体の
流れに背圧が加わる。そのときオリフィス130bを通
る油圧流体の流れは、このような背圧を加えられること
なく、オリフィス130bを通過し続ける。これもま
た、図4を参照して上文中に説明してある。
き合ったスリーブ62の隅部に達し、その側方に移動す
るとき、オリフィス130bが完全に制限される。オリ
フィス130cは、同心の円筒形表面170がスリーブ
62の対応する隅部に達し、その側方に移動するとき、
完全に且つ等しく制限される。しかしながら、切子面1
94がスリーブ62の対応する隅部に達し、その側方に
移動するとき、オリフィス130dはかなり早期に完全
に制限された状態になり、その完全制限状態での大きさ
は、オリフィス130b及び130cの完全制限状態で
の大きさよりもはるかに大きい。これにより、オリフィ
ス130dの制限により加えられる背圧は、所定のレベ
ルを越えることがない。
bの側方にあるランド109の面取りを施した隅部輪郭
には参照符号Bが附してある。オリフィス130cの側
方にあるランド101の面取りを施した隅部輪郭には参
照符号Cが附してある。オリフィス130dの側方にあ
るランド102の面取りを施した輪郭には参照符号Dが
附してある。図6は、B、C、及びDの輪郭が繰り返さ
れる好ましい場所をコア60の周囲に亘って示す。B及
びCの輪郭は、好ましくは、図5に示すように互いに異
なっているが、これらの輪郭は、変形例では、互いに同
じであってもよい。
0とスリーブ62との間の高圧領域の両端にある制限オ
リフィスからなる任意の対には、この対の一方のオリフ
ィスのところに背圧が加えられるが、他方のオリフィス
には加えられない。背圧は、背圧を受けオリフィスの下
流に配置された次の制限オリフィスによって加えられ
る。換言すると、B及びCの輪郭を持つ一対の隅部が、
図4の高圧領域140のような高圧領域を構成する場
合、C輪郭を持つ隅部のところにある制限オリフィスに
は、D輪郭を持つ次の隣接した下流隅部のところにある
オリフィスから背圧が加えられる。コア60を反対方向
に回転させた場合には逆の効果が得られる。
施例では、図5のランド109は、参照符号Eを附した
別の輪郭を有する。図5のB輪郭とは異なり、図7のE
輪郭には面取りが施してない。かくして、E輪郭は、ラ
ンド109の隅部202まで一杯に延びるランド109
の円筒形表面200によって構成される。図5のオリフ
ィス130bとは異なり、図7のE輪郭の側方のオリフ
ィスは、隅部202及び円筒形表面200がスリーブ6
2(図示せず)の対向する隅部の側方を移動し、これを
越えるとき完全に制限される。このようなオリフィスは
比較的早期に完全制限状態になる。本発明のこの特徴に
より、弁18は、入力シャフト16(図1参照)とピス
トン26の前後に作用する圧力差との間の関係を、図8
に示すように線型にできる。これは、このような線型関
係が望ましい場合に行われる。
良、変形、及び変更を思いつくであろう。例えば、本発
明は、ランド及び溝の数が9個以上又はこれ以下の相対
的に回転自在の弁部品にも適用できる。当該技術分野の
通常の技術の範囲内のこのような改良、変形、及び変更
は、添付の特許請求の範囲によってカバーされる。
る。
てあり且つ他の部品が概略に示してある図である。
る。
である。
す図5と同様の図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 相対的に回転自在の第1の弁部材及び第
2の弁部材を有し、これらの弁部材は、これらの弁部材
の間に油圧流体を差し向けてこれを入口ポートから出口
ポートまで流し、 前記弁部材は、これらの弁部材が中立位置から相対的に
回転したときに拡大するオリフィス及び制限するオリフ
ィスを構成する半径方向に向き合ったランド及び溝を有
し、 一対の制限オリフィスが前記入口ポートと前記出口ポー
トとの間に前記両弁部材の円周方向に沿って並べて配置
されており、前記対をなした制限オリフィスの各々は、
前記ランドのうちの対応する一つのランドの面取りを施
した隅部によって構成されており、 前記両弁部材は、前記出口ポートと前記入口ポートとの
間の選択された制限オリフィスに背圧を加えるための手
段を有し、前記選択された制限オリフィスは、前記対を
なした制限オリフィスのうちの一方だけを含み、前記背圧を加えるための手段は、前記対をなした制限オ
リフィスのうちの前記一方と直列に配置された別の制限
オリフィスを構成する、ランドの面取りを施した隅部を
備えている、 ことを特徴とするパワーステアリング制御
弁。 - 【請求項2】 前記ランドは、面取りを施した一対の隅
部及びこれらの面取りを施した隅部の間に亘って延びる
平らな切子面を有する、請求項1に記載の制御弁。 - 【請求項3】 前記第1及び第2の弁部材は、軸線上に
中心を持つ弁スリーブ及びこの弁スリーブ内に同心に配
置された弁コアからなる、請求項2に記載の制御弁。 - 【請求項4】 ピストンの両側に可変容積油圧流体チャ
ンバを有するパワーシリンダと、 相対的に回転自在の第1の弁部材及び第2の弁部材を有
する油圧流体制御弁であって、これらの弁部材は、これ
らの弁部材の間に油圧流体を差し向けてこれを入口ポー
トから出口ポートまで流し、かつ前記両弁部材は、前記
両弁部材が中立位置から相対的に回転したときに拡大す
るオリフィス及び制限するオリフィスを構成する半径方
向に向き合ったランド及び溝を有する、油圧流体制御弁
とを有し、 一対の制限オリフィスが前記入口ポートと前記出口ポー
トとの間に前記両弁部材の円周方向に沿って並べて配置
されており、前記対をなした制限オリフィスの各々は、
前記ランドのうちの対応する一つのランドの面取りを施
した隅部によって構成されており、 前記両弁部材は、前記出口ポートと前記入口ポートとの
間の選択された制限オリフィスに背圧を加えることによ
って前記ピストンの低圧側に背圧を加えるための安定化
手段を有し、前記選択された制限オリフィスは、前記対
をなした制限オリフィスのうちの一方だけを含み、前記ピストンの低圧側に背圧を加えるための安定化手段
は、前記対をなした制限オリフィスのうちの前記一方と
直列に配置された別の制限オリフィスを構成する、ラン
ドの面取りを施した隅部を備えている、 ことを特徴とす
るパワーステアリング装置。 - 【請求項5】 前記ランドは、面取りを施した一対の隅
部及びこれらの面取りを施した隅部の間に亘って延びる
平らな切子面を有する、請求項4に記載の装置。 - 【請求項6】 前記第1及び第2の弁部材は、軸線上に
中心を持つ弁スリーブ及びこの弁スリーブ内に同心に配
置された弁コアからなる、請求項5に記載の装置。 - 【請求項7】 相対的に回転自在の第1の弁部材及び第
2の弁部材を有し、これらの弁部材は、これらの弁部材
の間に油圧流体を差し向けてこれを入口ポートから出口
ポートまで流し、これらの 弁部材は、これらの弁部材が中立位置から相対
的に回転したときに拡大するオリフィス及び制限するオ
リフィスを構成する半径方向に向き合ったランド及び溝
を有し、一対の制限オリフィスが前記入口ポートと前記
出口ポートとの間に前記両弁部材の円周方向に沿って並
べて配置されており、 前記両弁部材は、前記出口ポートと前記入口ポートとの
間の選択された制限オリフィスに背圧を加えるための手
段を有し、前記選択された制限オリフィスは、前記対を
なした制限オリフィスのうちの一方だけを含み、 前記背圧を加えるための手段は、前記対をなした制限オ
リフィスのうちの前記一方と直列に配置された別の制限
オリフィスを構成するランドの面取りを施した隅部を含
み、前記ランドは、面取りを施した一対の隅部及びこれ
らの面取りを施した隅部の間に亘って延びる平らな切子
面を有する、ことを特徴とするパワーステアリング制御
弁。 - 【請求項8】 前記対をなした制限オリフィスのうちの
他方は、前記弁部材の面取りが施してない向き合った隅
部によってこれらの隅部間に構成される、請求項7に記
載の制御弁。 - 【請求項9】 前記第1及び第2の弁部材は、軸線上に
中心を持つ弁スリーブ及びこの弁スリーブ内に同心に配
置された弁コアからなる、請求項8に記載の制御弁。
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