JP3125999B2

JP3125999B2 - 閉鎖中央部を備えたかじ取弁

Info

Publication number: JP3125999B2
Application number: JP52163097A
Authority: JP
Inventors: スピルナー，ロバート; ビレ，デビッド; プリッチャード，ジョフレー
Original assignee: テーエルヴェーファールヴェルクシステメゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツングウントコンパニーコマンデイトゲゼルシャフト
Priority date: 1995-12-09
Filing date: 1995-12-09
Publication date: 2001-01-22
Anticipated expiration: 2015-12-09
Also published as: EP0807048B1; JPH11500391A; EP0807048A1; US6016837A; WO1997021579A1; BR9510553A; CZ230397A3; DE59509786D1; ES2169164T3

Description

【発明の詳細な説明】本発明は制御部材でもあるアクチュエータに液圧を供
給するための、中央部を備えたかじ取（即ち、操舵用）
弁であって、入力軸、出力軸、第１端部において入力軸
に連結され且つ第２端部において出力軸に連結された捩
り弾性部材である捩り管、制御圧力切換装置、および回
転モーメント・軸力変換ユニットを有するかじ取弁に関
するものである。

前記の形式のかじ取弁は、特にサーボかじ取システム
に使用される。このようなサーボかじ取システムの構造
自体は公知である。かじ取棒と連結された入力軸は、ピ
ニオンを有する出力軸に連結される。周知のようにこれ
ら両軸の間には、捩り弾性部材、たとえば捩り棒を連接
することができる。ピニオンはかじ取装置のラックに作
用する。このようなかじ取システムに対して、かじ取弁
が使用されることは周知である。このためには制御圧力
切換装置が設けられ、該切換装置は、たとえば出力軸と
係合し、かつ入力軸を囲繞する弁ケーシングとすること
ができる。圧力液体は、ポンプからシステムを通して供
給される。入力軸が弁ケーシングに対して回転する時
に、液圧モーターに液圧が供給され、該液圧モーターは
ラックを、移動可能方向の一つに動かす。

回転モーメント・軸力変換器ユニットを有しない弁
は、DE 3731258 A1によって公知であり、この場合は
入力軸内に、液体供給管が形成される。

サーボかじ取システム内に挿入されるかじ取弁には、
大別して二つのグループがある。サーボかじ取システム
内に挿入される形式のかじ取弁は、いわゆる開放中央部
を有するかじ取弁である。中央部の開放されたかじ取弁
の中立位置においては、ポンプから低圧の圧力液体が、
開放弁を通してタンク内に導かれる。弁ケーシングに対
する入力軸の相対的回転は、圧力を上昇せしめ、次いで
この圧力はサーボモーターに導かれる。中央部を有する
かじ取弁の欠点は、中立位置においても、一定の液体流
動を保持せねばならぬことである。したがってこれは圧
力ヘッドおよび体積流れに基づく、駆動モーターの出力
損失を発生させる。

開放中央部は別としても、このような特徴を有する、
すべてのこの形式のかじ取弁は、DE 4317818 C1に記
載されている。回転モーメント・軸力変換器ユニットと
しては、電油式変換器EHWを備えた反動ピストンが使用
される。

サーボかじ取システム内に使用される他の形式のかじ
取弁は、いわゆる閉鎖中央部を有するものである。中央
位置を閉鎖することによって、かじ取弁の中立位置にお
ける、シリンダの両側に対する液圧流動は中断される。
したがって中立位置においては、液体流動は生じない。
一つのポンプおよびタンクから、実際的に閉鎖された弁
に作動圧力が到達し、該弁はその開放時には、この時作
動を開始したポンプだけによって所定限度に保持される
ようになっている必要がある。開放中央部を備えたかじ
取弁の、かじ取が行われないために生じる出力損失は、
この出力が観察された時に、中央部の閉鎖されたかじ取
弁力を、かじ取弁の中立位置に動かす。しかしながらこ
の方法は、シリンダに対する入力モーメントと、作動圧
力の間に実際的に直接的配分が生じないと言う欠点があ
る。したがって、在来技術においては、運転者が供給す
べきかじ取力と、発生する液圧の間の関係を知るための
補助手段が設けられる。通常のシート弁装置において
は、問題は生じない。その理由はシート弁は或程度の摩
滅が生じ、そのために大きな製造費、および組立費が必
要とされるからである。さらにまた、在来のシート弁の
場合は、運転者は、開始モーメントを必要とする。

前記の形式のかじ取弁の、すべての実施例における基
本的問題は、液圧導管の配置と、液圧流体の導入に起因
するものである。モジュールとして形成されるかじ取弁
はケーシング内に、外部から近づき得るように、先ず液
圧導管に対する半径方向接続孔を有している。ハウジン
グの内壁には、対応する管路、溝等が形成され、これら
部材は液圧流体を、制御溝、回転モーメント・軸力変換
器ユニットピストンの作用面等に導く。たとえば通常液
圧流体は環状溝に導かれ、この溝は回転位置に応じて、
対応する案内管路に連接され、液圧流体を所要の個所に
導き、または流動を阻止するようになっている。何れの
場合においても、各液圧流体導入領域を相互に分離する
ためには、大直径の密封部材を使用する必要がある。こ
のことは制御溝配置、特に大直径密封部材によって、周
囲空間から密封せねばならぬ回転モーメント／軸力変換
器ユニットピストンの作用面に対しても当てはまる。

さらにモジュール式サーボかじ取弁に連結される複数
の液圧導管に対しても、複数の密封部材が必要である。
したがって別の液圧導管の連結を必要とする各補助機能
も、原則として同時に、導入管路を隣接領域に対して密
封するための、少なくとも二つの密封部材を必要とす
る。

自動車に対するサーボかじ取は、DE 2426201 A1に
よって公知であり、この場合は構造を最小限にとどめる
ことはできるが、捩り部材内の密封連結部分の摩耗を考
えなければ、液圧動入管を設ける必要はない。

挿入すべき大直径密封部材は、必然的に密封すべきハ
ウジング領域に、大きな接触面を有し、したがって大き
な摩擦が生じる。このような摩擦は、サーボかじ取弁の
使用中に摩耗を発生せしめ、周知のサーボかじ取弁の耐
用期間は、所要の密封部材によって制限を受ける。その
理由は、高い液圧を受ける密封部材の耐用期間は、比較
的短いからである。

密封部材の交換には弁の完全分解と、調整を伴う再組
立が必要であり、これも経済的ではない。

大直径密封部材に伴う、摩擦のような欠点の他に、不
適当な応答動作および短い耐用期間に起因して、在来の
中央部の閉鎖されたかじ取弁には、多数の構造部材を設
ける必要があった。回転モーメント・軸力変換器ユニッ
トに、復帰液圧を作用させるためには、制御部材に対す
る液圧導管の領域に、切換弁を配置し、該切換弁が液圧
導管を通して、反動ピストンに高い圧力を復帰させるよ
うにする必要がある。さらにまた切換弁の領域に漏洩損
失が生じ、切換行程において切換騒音およびむだ時間を
発生させることがしばしばある。

したがって本発明の課題は、前記の形式のかじ取弁を
改良し、大直径密封部材の数を少なくすると共に、小直
径密封部材を使用し得るようにし、かつ構造部材の数を
少なくすると共に、回転モーメント・軸力変換器ユニッ
トの機能を改良することである。

この課題を技術的に解決するには、復帰液圧を導くた
めに、少なくとも一つの液圧導管を有する前記形式のか
じ取弁を形成する。

本発明の構造によれば、ハウジングの領域において、
復帰液圧、すなわち反動圧に対する液圧的接続部分を他
の領域に対して密封する必要がなくなる。したがって、
入力軸を通して液圧を内方領域、たとえば入力軸および
回転モーメント・軸力変換器ユニット間の領域内に導
き、該領域を小直径密封部材だけによって密封し得るよ
うになる。このようにして大直径密封部材は省略され、
摩擦および密封部材の摩耗は減少し、応答動作は改善さ
れ、かつ耐用期間は大となる。同様に、特に切換弁に生
じる切換騒音および漏洩が阻止される。

液圧導管は入力軸内に、弁ケーシングによって被覆さ
れる入力軸領域が、回転モーメント・軸力変換器ユニッ
トによって被覆される入力軸領域に結合されるように形
成し得るという利点が得られる。したがって反動圧力は
入力軸内に導かれ、この時該反動圧力が、直接制御縁結
合を通して反動ピストンに導かれるようになる。したが
ってまた別の外部接続が省略され、特に簡単な制御縁装
置によって形成し得る切換弁の配置が可能となる。この
ためには、弁ケーシングと、反動ピストン領域内の軸線
方向孔を、半径方向孔によって入力軸の外側に導くこと
が重要である。したがって入力軸に、その長さの中央軸
線方向領域に、軸線方向孔を形成し、該長さの中央軸線
方向領域に捩り棒を挿入するようになすことができる。
前記孔はその内壁と、捩り棒の外側の間に、環状空間が
残るようにし、この環状空間が液圧導管として使用され
るようにする。この場合は下方領域だけに密封部材を設
ければ良い。捩り部材自体を中空に形成することも可能
である。

回転モーメント・軸力変換器ユニットは、直接入力軸
に挿入された反動ピストンとして、有利に形成すること
ができる。入力軸の方に向いた作用面を有する反動ピス
トンは特別の利点を有している。

液圧供給管の領域に半径方向孔を配置することによっ
て、この液圧供給管の外方開口領域を制御溝として形成
し、切換弁の機能を制御縁被覆によって行なわせるよう
にすることができる。

本発明のサーボかじ取弁は、出力軸の領域に、第２の
軸線方向孔を有利に形成することができる。この第２軸
線方向孔は、液圧供給管として役立つ。

前述のような本発明の構造によれば、先ず大直径密封
部材の数を減らすことができる。これは内方から導かれ
る導管を、外方から導かれる導管に対して簡単な態様で
密封し得るからである。必要な密封部材は比較的小直径
の領域だけに配置され、摩擦面を相当小さくすることが
できる。したがってサーボかじ取弁の耐用期間および応
答動作は改良される。

本発明の構造によれば先ず、内方に位置する作用面を
備えた反動ピストン装置を使用することができる。この
ような手段によれば、反動ピストン装置が、軸線方向に
移動するから、大きな応力を受ける大直径密封部材の数
を、大幅に減らすことができる。

本発明の他の利点および特徴は、添付図面による次の
説明によって明らかとなる：図１はかじ取弁の出力軸領域の部分的略線図；図２はかじ取弁の入力軸領域の部分的略線図；図３は図２の線Ａ−Ａに沿って取られた、入力軸およ
び弁ケーシングの断面図；図４は図２の線Ｂ−Ｂに沿って取られた、入力軸およ
び弁ケーシングの断面図。

図１および２図に示されたかじ取弁１は、入力軸２を
囲繞し、該入力軸２はその自由端において、かじ取棒
（図示せず）に連結されている。さらにこのかじ取弁１
は、出力軸３を囲繞し、該出力軸３は入力軸２を囲繞す
る弁ケーシング４に結合されている。弁ケーシング４は
液圧供給孔および制御溝を有し、密封部材５によって相
互に分離された領域を形成するようになっている。密封
部材５は密封領域内に大直径と、大接触面を有し、ここ
に対応する摩擦を発生させるようになっている。

出力軸３はピニオン６を有し、該ピニオン６は走行装
置（図示せず）のラック７に連結されている。この軸は
軸受８によって、ハウジング内に挿入されている。

図１に示されるように、出力軸３内には軸線方向孔９
が形成され、該孔９は下方閉鎖領域内において有底孔と
なり、かつ半径方向孔12によって外側と結合されてい
る。半径方向孔12を備えた領域は、環状導管13を有する
継手管内に挿入され、この継手管自体は液圧導管14に連
結されている。この図はなお、入力軸２内に、軸線方向
孔10が形成されていることを示している。入力軸２およ
び出力軸３は、軸線方向孔９、10内に挿入された捩り管
11によって結合され、該捩り管は一連の特殊機能を有し
ている。一つの機能を発揮するために、貫通管としての
捩り管11が軸線方向孔内を、出力軸３の下端から入力軸
２まで延びている。さらに捩り管が、出力軸３に対する
入力軸２の回転に、捩り剛性を与える。図１に示される
ように、軸線方向孔９は、下方領域に達するまで、捩り
管11の下方挿入領域より大直径を有するように形成され
ている。したがって、捩り管の自由長さが確保される。
図１の実施例が示すように、軸線方向孔10を配置するこ
とによって、小直径の簡単に密封し得る領域が形成され
る。図示の実施例においては、下方摩擦領域と、出力軸
３の下端の間に、密封部材27が配置される。言うまでも
なく、捩り管は長く延び、かつ有底孔に対しては、半径
方向孔12の上方において密封される。非常に直径の大き
な密封部材５の代わりに、小直径の密封部材27を使用す
ることができ、それによって摩擦が減少し、かつ摩耗の
低下によって耐用期間の増加することが重要である。

図２に示されるように、入力軸２内の孔10は、有底孔
として終わっている。図示の実施例においては、第２の
孔15が入力軸内に形成され、該孔は他の自由端におい
て、軸線方向孔10のわずか手前まで延びている。なおこ
の孔も有底孔として形成されている。軸線方向孔10は半
径方向孔18を通り、かつ軸線方向孔15は半径方向孔16、
17を通って、入力軸２の外表面と連通している。図３お
よび図４の断面によって示されるように、半径方向孔
は、開口領域に制御溝として形成された複数の星形の孔
（即ち、全体として星形状に配置された孔）と関連す
る。

ケーシングの自由端において軸受８によって挿入さ
れ、かつ液圧的に密封された入力軸の上方領域には、反
動ピストン19が配置され、該ピストンは図示の実施例に
おいては、コイルばねとして示されたばね20によって軸
線方向に引張られている。下方領域において、入力軸内
に形成された軸線方向溝22内に、球21が配置され、該球
は環状部材を軸線方向に案内し、この環状部材は、弁ケ
ーシングに配置された球形キャップ23と共に、球継手を
形成する。ばね20によって負荷された反動ピストン19に
より、リング（即ち、環状部材）内を案内される球（図
示せず）が、球形キャップ内に形成された凹所内に押圧
される。入力軸２に回転モーメントが生じれば、球は球
形キャップ23のＶ形凹所内に移動する。その理由は球形
キャップ23が弁ケーシング４に対し、回転しないように
結合されているからである。沈下するように形成されて
いるために球は回転モーメントによってキャップから、
軸線方向に押出され、かつ反動ピストン19を、ばねの力
に逆らって上方に押動する。このような方法によって、
心決めおよび（または）力調節を行うことができる。こ
のような中央部心決めは、各形式のかじ取弁に対して有
利である。なお反動ピストンは、ばね部材等の金属蛇腹
と共働するようにすることができる。

図示の実施例においては、軸線方向孔15を通った復帰
液圧は、制御溝24により、半径方向孔17、18を通して、
反動ピストン19の内方作用面26に導かれ、該復帰液圧は
反動ピストンをばね20と同じ方向に負荷する。したがっ
て球には再び軸線方向の力が働き、この力は運転者と反
対の回転モーメントを発生させる。

環状導管部材13に配置された液圧導管14を通して、半
径方向孔12には、出力軸およびその中に挿入された捩り
ばね11内の、軸線方向孔９の中に液圧が導かれる。導入
された液圧は捩りばねを通して、入力軸内の軸線方向孔
10に導かれる。次いで液圧は、図２および図４に示され
るように、半径方向孔18を通して、入力軸２と弁ケーシ
ング４の間の重なり領域に導かれる。特に図４によって
明らかなように、前記重なりは導入される液圧が漏洩損
失を発生させることなく、導管を完全に満たすように形
成することができる。これは液圧供給管内に、バイパス
の配置を必要としないことを特徴とする。弁ケーシング
の小さな給湿面を縮小し、ケーシングを変形させる静圧
を最小限に止めようとする場合には特に有利である。し
たがって小さな動き嵌め（即ち、少々の遊びをもたせた
嵌合であるすきま嵌め）が可能となり、これによってか
じ取の総合効率は向上する。弁ケーシング４に対する入
力軸２の相対的回転によって、半径方向孔18の制御溝形
の開口は、制御溝24と重なり、液圧は液圧モーター（図
示せず）の各側に導かれるようになる。同時に圧力は、
制御溝24を通してさらに、図３に示された断面Ａ−Ａに
導かれる。

以上の説明から、軸線方向孔９、10を配置することに
より、弁ケーシング４の領域において、ハウジングを通
る液圧供給管を省略し得ることがわかる。したがって、
少なくとも大直径の密封部材５を省略することができ
る。これら密封部材は出力軸３の下端の、小直径領域に
設けられた小直径の密封部材27によって代替される。し
たがってまた、これに対応して弁ケーシングを短く形成
し、サーボかじ取弁１全体を短くすることができる。

前述のように、液圧は制御溝24を通して、開口領域に
おいて同様に制御溝形に形成された半径方向孔17の面に
導かれ、この孔はさらに液圧を軸線方向孔15に導く。入
力軸２の自由端において閉鎖された軸線方向孔15は、圧
力を反動圧力として、半径方向孔16の面に導き、該半径
方向孔はこの圧力を環状管と、反動ピストン19の作用面
26の側に導く。反動圧力管が普通の態様で、ハウジング
の壁を通って反動ピストンの後側に達する時には、反動
ピストンと、ハウジング壁の間にも、同様に大直径の環
状密封部材が必要である。しかしながらこの環状密封部
材も、完全に省略することができる。その理由は、反動
ピストンの作用領域が、小直径の密封部材28によって完
全に密封されるからである。さらに必要とされた切換弁
の使用も省略できる。したがって特に弁のノッキング
と、切換行程における漏洩、および切換弁の切換時にお
けるむだ時間も避けることができる。さらに入力軸に対
する、軸受による反動ピストンの案内も改良される。

本発明の実施例によれば、多数の大直径密封部材を省
略することができる。単数（または）複数の軸線方向孔
を使用することにより、摩擦の減少、したがって耐用期
間の増大、構造の簡易化、機能、特に応答動作の改善
と、（孔の配置に起因する）各構造部材および、サーボ
弁全体の短縮と言う利点が得られる。捩り部材内の軸線
方向孔の配置は、弁ケーシングを短縮させる。出力軸の
領域に挿入される捩り管11の配置により、在来技術にお
いて、通常捩り棒の担持部材として形成された入力軸領
域は短くなる。捩り部材の、所要のばね特性に起因し
て、入力軸領域の最短長さは限定されていた。この長さ
も同様に短縮される。

前述の実施例は本発明を明らかにするためのものであ
って、直接相互に連結されない二つの軸線方向孔の、前
記構造によって制限されるものではない。

参照数字の表１サーボかじ取り弁 18 半径方向穴２入力軸 19 反動ピストン３出力軸 20 ばね４弁ケーシング 21 球５密封部材 22 軸線方向溝６ピニオン 23 球形キャップ７ラック 24 制御溝８軸受 25 液圧穴９軸線方向孔 26 作用面 10 軸線方向孔 27 密封部材 11 捩り管 28 密封部材 12 半径方向孔 13 環状導管部材 14 液圧導管 15 軸線方向穴 16 半径方向穴 17 半径方向穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ビレ，デビッドドイツ連邦共和国ディー−41366 シュバルムタル−アマーン，ゲシュヴィステル−スクール−シュトラーセ９ (72)発明者プリッチャード，ジョフレーイギリス国ビーエス18 ７ピーアールブリストル，ウリントン，ウリントンヒルファーム (56)参考文献特開平６−247327（ＪＰ，Ａ) 特開平２−106467（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−155058（ＪＰ，Ａ) 実開昭56−141874（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 5/06 - 5/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アクチュエータに液圧を供給するための、
閉鎖中央部を有するかじ取弁であって、入力軸（２）、
出力軸（３）、第１端部において前記入力軸（２）に連
結され且つ第２端部において前記出力軸（３）に連結さ
れた捩り弾性部材（11）、制御圧力切換装置（４）、お
よび回転モーメント・軸力変換器ユニット（19−23）を
有し、前記入力軸（２）内に少なくとも１つの液圧導管
（15）を形成して前記回転モーメント・軸力変換器ユニ
ット（19−23）へ制御圧力を供給するようになっている
かじ取弁において、前記捩り弾性部材（11）内に軸線方向孔（10）が形成さ
れて該孔（10）が前記出力軸（３）内を延在して該出力
軸（３）内で終端し、液圧導管（14）が半径方向孔（12）を介して軸線方向孔
（10）に連通せしめられ、および前記軸線方向孔（10）と前記制御圧力切換装置（４）を
連通すべく前記入力軸（２）内に第１導管（18）が形成
されると共に該液圧導管（15）と該制御圧力切換装置
（４）を連通すべく該入力軸（２）内に第２導管（17）
が形成されており、これにより液圧流体が前記液圧導管（14）から前記半径
方向孔（12）を通って前記軸線方向孔（10）中へ導か
れ、そして前記第１導管（18）を介して前記制御圧力切
換装置（４）へ導かれ、そして該制御圧力切換装置
（４）の作動によって前記第２導管（17）を経て前記液
圧導管（15）中へ導かれることを特徴とする、前記かじ
取弁
【請求項２】前記液圧導管（15）が、前記入力軸（２）
と前記制御圧力切換装置（４）が協働する該入力軸
（２）上の領域と、前記入力軸（２）と前記回転モーメ
ント・軸力変換器ユニット（19−23）が協働する該入力
軸（２）上の領域とを連通させることを特徴とする、請
求項１に記載されたかじ取弁。
【請求項３】半径方向孔（16、17）を有する前記液圧導
管（15）が、前記入力軸（２）の外側に導かれているこ
とを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された
かじ取弁。
【請求項４】前記回転モーメント・軸力変換器ユニット
（19−23）が、前記入力軸（２）上を軸線方向に導かれ
る反動ピストン（19）であることを特徴とする、請求項
１から請求項３までのいずれか１項に記載されたかじ取
弁。
【請求項５】前記反動ピストン（19）が、前記かじ取弁
の内方に位置する作用面（26）を有することを特徴とす
る、請求項４に記載されたかじ取弁。
【請求項６】前記軸線方向孔（９）が、前記出力軸
（３）を貫通して軸線方向に導かれていることを特徴と
する、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載
されたかじ取弁。
【請求項７】前記入力軸（２）がすきま嵌めによって前
記出力軸（３）に嵌挿されていることを特徴とする、請
求項１から請求項６までのいずれか１項に記載されたか
じ取弁。