JP3382943B2 - 特にパワーステアリング装置の回転弁 - Google Patents

特にパワーステアリング装置の回転弁

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    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ハウジングの中に支持され回転スライダを
包囲している弁ブッシュを持った特にパワーステアリン
グ装置の回転弁に関する。これらの弁要素は相対回転可
能に配置され、その弁ブッシュは従動軸に、また回転ス
ライダは舵取りハンドルを有する舵取りハンドル軸にそ
れぞれ接続されている。弁ブッシュと回転スライダとの
間にねじり棒が設けられている。更に弁ブッシュと回転
スライダとの間に心出し装置が設けられている。この心
出し装置は、回転弁を正確に中央に調整して置くため
に、心出し体が中間に置かれている傾斜面とばねとから
成っている。心出し体に作用するばねの力は反作用室内
における変動する圧力によって重畳させられる。その圧
力はパワーステアリング装置において例えば速度に関係
した信号によって変化する。このようにして舵取りハン
ドルに低速走行の際には僅かな反力が、高速走行の際に
は非常に大きな反力が生ずる。この処置によって特に高
速走行の際に良好な走行軌道接触、従って良好な舵取り
感覚が仲介して決定させられる。
1990年発行のTRW社の説明書、題名「Rack and Pinion
Steering(ラック・ピニオン形舵取り装置)」の第10
頁および第11頁において、舵取りハンドル軸と従動軸と
を結合するねじり棒と並んで回転弁を正確な中央位置に
戻す心出し装置も利用していることが既に知られてい
る。このようなパワーステアリング装置において、回転
スライダは舵取りハンドル軸の構造部品を形成し、弁ブ
ッシュは従動軸の構造部品を形成している。舵取りハン
ドル軸に結合さればねで付勢されている反動ディスクお
よび弁ブッシュの互いに向かい合っている端面は、傾斜
面を形成する互いにぴったり合う凹所を係止球を受ける
ために備えている。舵取りハンドル軸の反動ディスク
は、運転者が舵取りハンドルに与えたトルクがばねバイ
アス圧を克服するのに十分な大きさであるときに初めて
弁ブッシュに対して相対回転される。そのときサーボモ
ータに圧力を制御して形成するために回転弁が変位させ
られる。係止球の側において反動ディスクの前に、その
還流断面積が制御できる出口流路を持った圧力室が存在
している。従って、油圧の調整によって、舵取りハンド
ルにおいて補助力を活動するために必要なばねバイアス
圧を変化することができる。反動ディスクの後における
油圧の調整は、速度信号に反応する電子制御装置を介し
て指令を受ける電磁弁によって行われる。
非常に強いばね力を減少するために十分に大きな液圧
が対抗力として働くようにするために、反動ディスクの
直径を相応して大きく選択しなければならない。これ
は、弁ハウジングが反動ディスクおよびばねの範囲にお
いて大きく構成されることを意味する。
本発明の目的は、心出し装置が半径方向に追加的な構
造空間を必要としないような非常にコンパクトな構造の
回転弁を作ることにある。更に反力を発生する液圧を減
少しようとするものである。
この目的は請求の範囲第1項の特徴部分に記載の手段
によって達成される。有利な実施態様は請求の範囲第2
項から第6項に記載されている。本発明の主要な特徴事
項に基づいて、ばねと心出し体との間に反作用ピストン
が組み込まれ、その場合、回転スライダに対して相対回
転不能に装着された反作用ピストンとハウジングに対し
て不動の蓋との間に反作用室が存在している。反作用ピ
ストンは弁ハウジング内および蓋内において容易に密封
させられる。また、ばねはニードル軸受を介して反作用
ピストンに接触支持される。この構造配置において、反
作用室は同時にバネ室の機能をも負っているので、液圧
はばね力を支援する。従って、ばねは弱く寸法づけるこ
とができ、これによってばねは小さな組込空間しか必要
としない。また、反作用ピストンが蓋に対して摩擦なく
スムーズな応答が可能である。
請求の範囲第2項に基づいて、反作用ピストン(32)
が、アキシャルガイド(33)内の球(34)によって、前
記回転スライダ(5)に対して、軸方向に相対移動可能
かつ周方向に相対回転不能に装着されている。これによ
って、心出し装置装置のほとんど摩擦がなく、従って正
確な応答が達成される。
請求の範囲第3項に基づいて回転スライダと共働する
傾斜面は、液圧的中心に整列後に反作用ピストンに固く
結合された心出し部材に加工して設けられている。これ
は、ねじり棒を液圧的中心において回転スライダに取り
付けた後で心出し装置の傾斜面も互いに正確に液圧的中
心に合わされるという利点を有する。従って、回転弁と
心出し装置との間の角度誤差および別の製造公差も確実
に回避できる。
請求の範囲第4項に基づいて、心出し部材をレーザー
溶接によって反作用ピストンに取り付けることが有利で
ある。この結合方式によれば、非常に小さな構造部品の
機械的な特性が維持され、即ち、熱の遅滞は生じない。
請求の範囲第5項に基づいて、反作用室は絞りを介し
て戻り路に接続されている。この処置によってポンプ圧
に比べて下げられた中間圧が反作用室内における反作用
圧として形成される、 請求の範囲第6項に基づいて、反作用室は、高速走行
時に開となり低速走行時に閉となる弁を介して高圧液圧
源に接続されており、反作用室は筒状の空間からなり、
ばねはこの筒状の反作用室の空間に配設されたコイルス
プリングである。この構成によって、走行速度に応じて
液圧をばねの付勢力と同一方向に加えることができ、従
ってばね自体を小型にすることができる。また、ばねを
コイルスプリングとすることによって、舵取りハンドル
軸と弁ハウジングとの間の狭隘な空間に形成された反作
用室にばねを収納して装置全体を小型化できる。
以下図に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明
する。
第1図は回転弁の拡大縦断面図、 第2図は第3図の矢印IIの方向から見た球保持器を省
略した状態の心出し装置の部分図、および 第3図は第1図における部分IIIの第1図に比べて拡
大した詳細図である。
第1図における縦断面図において、弁ハウジング1の
中に支持されている舵取りハンドル軸2はねじり棒3を
介して従動軸4に接続されている。この従動軸4は例え
ばラック形舵取り伝動装置のピニオンを有している。舵
取りハンドル軸2の下側部分は回転スライダ5として形
成されている。この回転スライダ5は従動軸4に結合さ
れている弁ブッシュ6の中に延びている。回転スライダ
5および弁ブッシュ6は公知のように共働する制御溝と
対応した孔とを持った回転弁を形成している。舵取りハ
ンドル軸2と従動軸4との間に見えていないストッパが
設けられている。このストッパは回転弁5,6を制御する
ための限られたひねり遊びを許している。
タンク7に接続されている高圧ポンプ8は圧力配管9
および環状溝10を介して弁ブッシュ6の孔11に接続され
ている。
孔11は回転スライダ5の軸方向入口溝12に開口してい
る。回転弁5,6がひねられた際、入口溝12は環状溝13,14
につながっている弁ブッシュ6の見えていない軸方向円
筒状溝に接続される。これらの環状溝13,14は圧力配管1
5,16を介してサーボモータ17の圧力室に通じている。更
に回転スライダ5に孔20を介して内部室21に開口してい
る軸方向戻り溝18も存在している。内部室21は弁ブッシ
ュ6の孔22および室23を介してタンク7につながってい
る。
弁ブッシュ6と舵取りハンドル軸2に固く結合されて
いる心出し部材24との間に心出し装置25が設けられてい
る。心出し装置25は弁ブッシュ6の端面における傾斜面
26,26Aおよびこれに対応して形成された心出し部材24に
おける傾斜面27,27Aから成っている(第2図参照)。こ
れらの傾斜面の間において保持器28の中に転がり体30が
保持されている。
第2図は保持器28を省略した状態で心出し装置25を中
央位置(中立位置)および破線で示した作動位置(励起
位置)において示している。
第3図からよく理解できるように、本発明に基づいて
ばね31と心出し装置25との間に反作用ピストン32を嵌め
込んでいる。この反作用ピストン32はアキシャルガイド
33を介して相対回転不能に舵取りハンドル軸2上に保持
されている。すなわち、アキシャルガイド33は、図3に
示すように、反作用ピストン32の内周面に形成された軸
方向溝と、これに対向する回転スライダ5の外周面に形
成された軸方向溝と、これら両溝に係合しかつ軸方向に
転動する球34とを有している。従って、反作用ピストン
32は、回転スライダ5に対して、軸方向に低摩擦で相対
移動可能であるとともに周方向には相対回転不能に装着
されている。心出し部材24は有利にはレーザー溶接によ
って反作用ピストン32に結合されている。ばね31は一方
では弁ハウジング1内においてパッキン保持体として形
成された不動の蓋35に、他方ではニードル軸受36を介し
て反作用ピストン32に接触支持されている。反作用ピス
トン32と蓋35との間にばね室でもある反作用室37が存在
している。蓋35に絞り29が存在している。この絞り29は
反作用室37を舵取りハンドル軸2の孔39を介して内部室
21に、従ってタンク7にも接続している。反作用室37は
ピストン32におけるパッキン43および蓋35におけるパッ
キン44によって密封されている。
第1図に示されている圧力配管9は環状溝10の他に電
磁弁38および配管40を介して反作用室37に接続されてい
る。低い走行速度の場合、電磁弁38は閉じられている。
回転スライダ5が弁ブッシュ6に対して相対回転する
際、サーボモータ17を制御するためにねじり棒3は必然
的にひねられ、そのために傾斜面26,26Aおよび27,27Aを
転動する転がり体30(第2図における破線参照)によっ
て発生される軸方向力が生ずる。この軸方向力によって
反作用ピストン32は僅かな距離だけばね31に向けて変位
する。しかしこの軸方向力は、例えば駐車の際に舵取り
ハンドルにおける僅かなひねり力で回転弁5,6が応答で
きねばならないので、非常に小さい。
大きな速度で走行するとき、電磁弁は開き、速度に応
じた油流が配管40を介して反作用室37に流れる。絞り29
によって発生された圧力水頭が反作用圧として反作用ピ
ストン32の端面41に作用する。この反作用圧はばね31の
力に加算される。心出し装置25を克服するためおよび回
転弁5,6を制御するために、運転者はいまや大きな操作
力を必要とする。この追加的に克服すべき走行速度に関
係するひねり力が高速走行の場合にいわゆる舵取り感覚
を仲介して決定する。パワーステアリング装置はいわゆ
る硬くなる。
所定の速度から反作用圧を制限するために遮断弁42を
設けることができる(第1図参照)。
符号の説明 1 弁ハウジング 2 舵取りハンドル軸 3 ねじり棒 4 従動軸 5 回転スライダ 6 弁ブッシュ 7 タンク(油溜め) 8 高圧ポンプ 9 圧力配管 10 環状溝 11 孔 12 入口溝 13,14 環状溝 15、16 圧力配管 17 サーボモータ 18 戻り溝 20 孔 21 内部室 22 孔 23 室 24 心出し部材 25 心出し装置 26,26A 傾斜面 27,27A 傾斜面 28 保持器 29 絞り 30 転がり体 31 ばね 32 反作用ピストン 33 アキシャルガイド 34 球 35 蓋 36 ニードル軸受 37 反作用室 38 電磁弁 39 孔 40 配管 41 反作用ピストン32の端面 42 遮断弁 43,44 パッキン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−34473(JP,A) 特開 昭62−1671(JP,A) 特開 昭60−110572(JP,A) 特開 昭57−15065(JP,A) 特開 平5−246344(JP,A) 実開 昭63−16976(JP,U) 欧州特許出願公開468659(EP,A 2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62D 5/00 - 5/32

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハウジングの中に支持されている弁ブッシ
    ュ(6)が回転スライダ(5)を包囲し、 弁ブッシュ(6)が従動軸(4)に、回転スライダ
    (5)が舵取りハンドルを有する舵取りハンドル軸
    (2)にそれぞれ接続され、 弁ブッシュ(6)と回転スライダ(5)との間にねじり
    棒(3)が設けられ、 弁ブッシュ(6)と回転スライダ(5)との間に転がり
    装置(25)が設けられ、この転がり装置(25)が、回転
    弁(5,6)を正確に中央に調整して置くための転がり体
    (30)が中間に位置している傾斜面(26,26A;27,27A)
    およびばね(31)から成っており、 転がり体(30)に作用するばね(31)の力が反作用室
    (37)内における変動する圧力によって重畳させられ、 ばね(31)と転がり体(30)との間に反作用ピストン
    (32)が組み込まれるような、特に液圧式パワーステア
    リング装置の回転弁において、 反作用室(37)が、回転スライダ(5)に対して相対回
    転不能に装着された反作用ピストン(32)とハウジング
    (1)に対して不動の蓋(35)との間に位置し、反作用
    室(37)が同時にばね(31)を収容しており、 ばね(31)がニードル軸受(36)を介して反作用ピスト
    ン(32)に接触支持されていることを特徴とする特に液
    圧式パワーステアリング装置の回転弁。
  2. 【請求項2】反作用ピストン(32)が、アキシャルガイ
    ド(32)内の球(34)によって、前記回転スライダ
    (5)に対して、軸方向に相対移動可能かつ周方向に相
    対回転不能に装着されていることを特徴とする請求の範
    囲第1項記載の回転弁。
  3. 【請求項3】回転スライダ(5)と共働する傾斜面(2
    7,27A)が液圧的中心への整列後に反作用ピストン(3
    2)に固く結合された心出し部材(24)に加工して設け
    られていることを特徴とする請求の範囲第1項記載の回
    転弁。
  4. 【請求項4】心出し部材(24)がレーザー溶接によって
    反作用ピストン(32)に取り付けられていることを特徴
    とする請求の範囲第3項記載の回転弁。
  5. 【請求項5】反作用室(37)が絞り(29)を介して戻り
    路に接続されていることを特徴とする請求の範囲第1項
    記載の回転弁。
  6. 【請求項6】前記反作用室(37)は、高速走行時に開と
    なり低速走行時に閉となる弁を介して高圧液圧源(8)
    に接続されており、前記反作用室(37)は筒状の空間か
    らなり、前記ばね(31)はこの筒状の反作用室(37)の
    空間に配設されたコイルスプリングであることを特徴と
    する請求の範囲第1項記載の回転弁。
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PCT/EP1993/001570 WO1994000329A1 (de) 1992-06-24 1993-06-21 Drehschieberventil, insbesondere für hilfskraftlenkungen

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