JP3655696B2 - 可変絞り弁および油圧パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプールの軸方向変位に伴い開度が変化する絞り部を備える可変絞り弁と、その可変絞り弁を用いた油圧パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧パワーステアリング装置においては、操舵抵抗に応じ開度が変化する複数の絞り部を有する油圧制御弁を用い、その絞り部の開度を操舵抵抗に応じ変化させることで、操舵補助力発生用油圧アクチュエータに作用する油圧を制御している。
【０００３】
そのアクチュエータに作用する油圧に対する操舵抵抗の関係を、車速や操舵角等の運転条件に応じて変化させ、高速になる程に操舵の安定性を向上すると共に低速になる程に操舵の応答性を向上することを図っている。そのため、その油圧制御弁における複数の絞り部を第１の組と第２の組とに組分けし、第１の組に属する絞り部では第２の組に属する絞り部よりも操舵抵抗の変化に対する油圧変化割合を大きくし、第１の組に属する絞り部により制御される圧油流量の第２の組に属する絞り部により制御される圧油流量に対する割合を、車速や操舵角等の運転条件に応じ変化させている。その割合を変化させるため、運転条件に応じ開度が変化する可変絞り弁を、その油圧制御弁に接続している。
【０００４】
そのような可変絞り弁として、ハウジングと、このハウジングに軸方向移動可能に挿入されるスプールと、このスプールに径方向の隙間を介してねじ合わされるネジ部材と、このネジ部材を回転駆動するアクチュエータと、そのネジ部材の回転によるスプールの軸方向移動によって開度が変化する絞り部とを備えたもの（実公平３‐９５７２号公報参照）を用いることができる。すなわち、そのネジ部材の回転角度をステッピングモータ等のアクチュエータにより、車速や操舵角等に応じて変化させることで、その絞り部の開度を変化させ、その絞り部を通過する流体の流量や圧力を制御できる。
【０００５】
上記従来の可変絞り弁においては、そのネジ部材とアクチュエータの出力シャフトとは、ピンを圧入することで固定されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ネジ部材とアクチュエータの出力シャフトとを、ピンの圧入等により固定した場合、そのネジ部材と出力シャフトは径方向に相対変位することができない。
そのため、その出力シャフトの軸心に対し、そのネジ部材にねじ合わされるスプールの雌ねじ孔の軸心の位置精度や、そのスプールが挿入されるハウジングの挿入孔の軸心の位置精度が非常に高くないと、スプールの外周とハウジングの挿入孔の内周とがこじれてしまい、作動不良の原因になる。しかし、そのような位置精度を高くするには、部品加工精度や組み立て精度を高くする必要があるため、製造コストが上昇する。
【０００７】
そこで、スプールとネジ部材とを径方向の隙間を介してねじ合わせ、また、出力シャフトとネジ部材を径方向の隙間を介して回転伝達可能に連結することが考えられる。
これにより、スプールとネジ部材と出力シャフトは径方向に相対変位でき、径方向の遊びを確保できるので、上記位置精度がそれ程高くない場合でも、スプールの外周とハウジングの挿入孔の内周とがこじれるのを防止できる。
【０００８】
しかし、アクチュエータの出力シャフトとネジ部材との間に径方向の隙間があると、ネジ部材の軸心が出力シャフトの軸心に対し傾斜してしまう。
すなわち、ネジ部材の軸心とスプールの軸心とは少なくとも公差分だけは偏心するため、ネジ部材の回転によりスプールを軸方向移動させる際に、ネジ部材に径方向力が作用する。その径方向力が作用すると、ネジ部材と出力シャフトとスプールとの間に径方向の隙間があることにより、ネジ部材の軸心は出力シャフトの軸心に対し傾斜する。そのように軸心が傾斜した状態でネジ部材が回転すると、ネジ部材が揺動するため、スプールの外周とハウジングの挿入孔の内周とがこじれて作動状態が不安定になり、所望の絞り特性を得ることができなくなる。そのため、上記のように可変絞り弁を油圧パワーステアリング装置に適用した場合、所望の操舵特性を得ることができなくなる。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決することのできる可変絞り弁と油圧パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハウジングと、このハウジングに軸方向移動可能に挿入されるスプールと、このスプールに径方向の隙間を介してねじ合わされるネジ部材と、このネジ部材を回転駆動するアクチュエータと、そのネジ部材の回転によるスプールの軸方向移動によって開度が変化する絞り部とを備える可変絞り弁において、その出力シャフトに、そのネジ部材が、径方向の隙間を介して回転伝達可能に連結され、そのネジ部材に、一端面において開口する第１支持孔が軸心に沿って形成され、その第１支持孔に、その出力シャフトが、その第１支持孔の内周の円柱面が出力シャフトの外周の円柱面によって支持されるように挿入され、そのハウジング側に、その出力シャフトと軸方向に間隔をおいた位置で、そのネジ部材の軸心に沿い第２支持孔が形成され、その第２支持孔に、そのネジ部材が、そのネジ部材の外周の円柱面が第２支持孔の内周の円柱面によって支持されるように挿入されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の構成によれば、スプールとネジ部材とのねじ合わせ部に径方向の隙間があり、アクチュエータの出力シャフトにネジ部材を、径方向の隙間を介して回転伝達可能に連結しているので、スプールとネジ部材と出力シャフトは径方向に相対変位できる。これにより、出力シャフトの軸心に対し、そのネジ部材にねじ合わされるスプールの雌ねじ孔の軸心の位置精度や、そのスプールが挿入されるハウジングの挿入孔の軸心の位置精度がそれ程高くなくても、スプールの外周とハウジングの挿入孔の内周とがこじれることはない。
【００１２】
また、出力シャフトとネジ部材とスプールとの間に径方向の隙間があり、ネジ部材の軸心とスプールの軸心との偏心に基づきネジ部材に径方向力が作用したとしても、本発明の構成によれば、ネジ部材の軸心が出力シャフトの軸心に対し傾斜するのを抑制できる。
これは、ネジ部材における第１支持孔の内周の円柱面が出力シャフトの外周の円柱面によって支持され、この支持位置から軸方向に離れた位置において、ネジ部材における外周の円柱面がハウジング側の第２支持孔の内周の円柱面によって支持されることによる。
すなわち、ネジ部材は２点支持されるので、径方向力が作用したとしても出力シャフトの軸心に対し傾斜するのが抑制される。これにより、ネジ部材の回転時の揺動を抑制し、スプールの外周とハウジングの挿入孔の内周とがこじれるのを防止でき、作動状態が安定して所望の絞り特性を得ることができる。
【００１３】
さらに、ネジ部材の端面において開口する第１支持孔の内周の円柱面を、出力シャフトの外周の円柱面により支持することで、ネジ部材の軸方向寸法を大きくすることなく、ネジ部材の２点支持を可能にしている。これにより、可変絞り弁の大型化を防止できる。
【００１４】
本発明の可変絞り弁において、その第１支持孔の内周の円柱面と出力シャフトの外周の円柱面との間の径方向の隙間と、その第２支持孔の内周の円柱面とネジ部材の外周の円柱面との間の径方向の隙間とは、そのスプールとネジ部材とのねじ合わせ部における径方向の隙間と、その出力シャフトとネジ部材との回転伝達部における径方向の隙間よりも小さくされているのが好ましい。
これにより、径方向力が作用した場合のネジ部材の軸心の出力シャフトの軸心に対する傾斜を小さくし、ネジ部材の回転時の揺動をより抑制し、スプールの外周とハウジングの挿入孔の内周とがこじれるのをより確実に防止でき、作動状態をより安定させて所望の絞り特性を得ることができる。
【００１５】
本発明の可変絞り弁においては、そのスプールの軸心とネジ部材の軸心とが、スプールとネジ部材との連れ回りを防止できるように偏心しているのが好ましい。
その偏心によりスプールとネジ部材との連れ回りを防止することで、その連れ回りを防止するための専用の部品や加工が不要になる。よって、部品点数が多くなることはなく、構造および組立が簡単になり、コストおよび工数を低減できる。また、その偏心により、ネジ部材に作用する径方向力は大きくなるが、ネジ部材の回転時の揺動を抑制しているので、スプールの外周とハウジングの挿入孔の内周とがこじれるのを防止でき、作動状態が安定して所望の絞り特性を得ることができる。
【００１６】
本発明の油圧パワーステアリング装置は、操舵抵抗に応じ開度が変化する複数の絞り部を有する油圧制御弁を備え、その絞り部の開度を操舵抵抗に応じ変化させることで操舵補助力発生用油圧アクチュエータに作用する油圧が制御され、その油圧制御弁における複数の絞り部は第１の組と第２の組とに組分けされ、第１の組に属する絞り部では第２の組に属する絞り部よりも操舵抵抗の変化に対する油圧変化割合が大きくされ、第１の組に属する絞り部により制御される圧油流量の第２の組に属する絞り部により制御される圧油流量に対する割合を変化させることができるように、本発明の可変絞り弁が油圧制御弁に接続され、その可変絞り弁のネジ部材を回転駆動するアクチュエータを運転条件に応じ制御する手段が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の油圧パワーステアリング装置によれば、本発明による可変絞り弁のスプールを運転条件に応じ軸方向に変位させることで、第１の組に属する絞り部により制御される圧油流量の第２の組に属する絞り部により制御される圧油流量に対する割合を変化させることができる。その割合の変化により、高速になる程に操舵の安定性を向上し、低速になるほどに操舵の応答性を向上することができる。そのスプールの軸方向変位により、可変絞り弁の絞り部の開度制御を精密に安定して行なうことで、所望の操舵特性を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
図１に示すラックピニオン式油圧パワーステアリング装置１は、車両のハンドル（図示省略）に連結される入力軸２と、この入力軸２にトーションバー６を介し連結される出力軸３とを備えている。そのトーションバー６は、ピン４により入力軸２に連結され、セレーション５により出力軸３に連結されている。その入力軸２は、ベアリング８を介しバルブハウジング７により支持され、また、ベアリング１２を介し出力軸３により支持されている。その出力軸３はベアリング１０、１１を介しラックハウジング９により支持されている。その出力軸３にピニオン１５が形成され、このピニオン１５に噛み合うラック１６に操舵用車輪（図示省略）が連結される。これにより、操舵による入力軸２の回転は、トーションバー６を介してピニオン１５に伝達される。そのピニオン１５の回転により、ラック１６は車両幅方向に移動し、このラック１６の移動により車両の操舵がなされる。なお、入出力軸２、３とハウジング７との間にはオイルシール４２、４３が介在する。また、ラック１６を支持するサポートヨーク４０が、バネ４１の弾力によりラック１６に押し付けられている。
【００２０】
操舵補助力発生用油圧アクチュエータとして油圧シリンダ２０が設けられている。この油圧シリンダ２０は、ラックハウジング９により構成されるシリンダチューブと、ラック１６に一体化されるピストン２１とを備えている。そのピストン２１により仕切られる油室２２、２３に、操舵方向と操舵抵抗とに応じて圧油を供給するため、ロータリー式油圧制御弁３０が設けられている。
【００２１】
その制御弁３０は、バルブハウジング７に相対回転可能に挿入されている筒状の第１バルブ部材３１と、この第１バルブ部材３１に同軸中心に相対回転可能に挿入されている第２バルブ部材３２とを備えている。その第１バルブ部材３１は出力軸３に、ピン２９により同行回転するよう連結されている。その第２バルブ部材３２は、入力軸２と一体的に成形されている。すなわち、入力軸２の外周部により第２バルブ部材３２が構成され、第２バルブ部材３２は入力軸２と同行回転する。よって、第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２とは、操舵抵抗に応じ前記トーションバー６がねじれることで、同軸中心に相対回転する。
【００２２】
そのバルブハウジング７に、ポンプ７０に接続される入口ポート３４と、前記油圧シリンダ２０の一方の油室２２に接続される第１ポート３７と、他方の油室２３に接続される第２ポート３８と、直接にタンク７１に接続される第１出口ポート３６と、後述の可変絞り弁６０を介しタンク７１に接続される第２出口ポート６１とが設けられている。各ポート３４、３６、３７、３８、６１は、その第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２との内外周間の弁間流路２７を介し互いに接続される。
【００２３】
すなわち、図３、図４に示すように、第１バルブ部材３１の内周に８ケの凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃが周方向に関し互いに等間隔に形成され、第２バルブ部材３２の外周に８ケの凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃが周方向に関し互いに等間隔に形成されている。図４は実線により第２バルブ部材３２の展開図を示し、鎖線により第１バルブ部材３１に形成された凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃを示す。第１バルブ部材３１に形成された凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの間に第２バルブ部材３２に形成された凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃが位置する。
【００２４】
その第１バルブ部材３１に形成された凹部は、２ケの右操舵用凹部５０ａと、２ケの左操舵用凹部５０ｂと、４ケの連絡用凹部５０ｃとを構成する。その２ケの右操舵用凹部５０ａは、第１バルブ部材３１に形成された流路５３と前記第１ポート３７とを介し油圧シリンダ２０の右操舵補助力発生用油室２２に接続され、互いに周方向に１８０°離れて配置される。その２ケの左操舵用凹部５０ｂは、第１バルブ部材３１に形成された流路５４と前記第２ポート３８とを介し油圧シリンダ２０の左操舵補助力発生用油室２３に接続され、互いに周方向に１８０°離れて配置される。
【００２５】
その第２バルブ部材３２に形成された凹部は、４ケの圧油供給用凹部５１ａと、２ケの第１圧油排出用凹部５１ｂと、２ケの第２圧油排出用凹部５１ｃとを構成する。その４ケの圧油供給用凹部５１ａは、第１バルブ部材３１に形成された圧油供給路５５と前記入口ポート３４とを介しポンプ７０に接続され、互いに周方向に９０°離れて配置される。その２ケの第１圧油排出用凹部５１ｂは、入力軸２に形成された流路５２ａから入力軸２とトーションバー６との間を通り、入力軸２に形成された流路５２ｂ（図１参照）と第１出口ポート３６とを介しタンク７１に接続され、互いに周方向に１８０°離れて配置される。その２ケの第２圧油排出用凹部５１ｃは、第１バルブ部材３１に形成された流路５９と第２出口ポート６１とを介し可変絞り弁６０に接続され、互いに周方向に１８０°離れて配置されている。
【００２６】
各第１圧油排出用凹部５１ｂは右操舵用凹部５０ａと左操舵用凹部５０ｂとの間に配置され、各第２圧油排出用凹部５１ｃは連絡用凹部５０ｃの間に配置され、右操舵用凹部５０ａと連絡用凹部５０ｃとの間および左操舵用凹部５０ｂと連絡用凹部５０ｃとの間に圧油供給用凹部５１ａは配置される。
【００２７】
その第１バルブ部材３１に形成された凹部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの軸方向に沿う縁と第２バルブ部材３２に形成された凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃの軸方向に沿う縁との間が絞り部Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′を構成する。これにより、各絞り部Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′はポンプ７０とタンク７１と油圧シリンダ２０とを接続する弁間流路２７に配置されている。
【００２８】
図５に示すように、その第２バルブ部材３２に形成された凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃの軸方向に沿う縁は面取り部とされている。その連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′における第２圧油排出用凹部５１ｃの軸方向に沿う縁（図３において△で囲む）の面取り部の幅をＷ、圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′における圧油供給用凹部５１ａの軸方向に沿う縁（図３において□で囲む）の面取り部の幅をＷ′、その他の第２バルブ部材３２に形成された凹部の軸方向に沿う縁（図３において○で囲む）の面取り部の幅をＷ″として、図４、図５に示すように、Ｗ＞Ｗ′＞Ｗ″とされている。操舵抵抗のない状態（図４、図５の状態）にある各絞り部Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′を全閉するのに要する両バルブ部材３１、３２の相対回転角度（以下、「閉鎖角度」という）を互いに比較すると、連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′の閉鎖角度θｒは、圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′の閉鎖角度θｓよりも大きく、両閉鎖角度θｒ、θｓは、他の各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの閉鎖角度θｔよりも大きい。これにより、第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２との間の各絞り部は、複数の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなる第１の組と、第１の組に属する各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄよりも閉鎖角度の大きな複数の絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′からなる第２の組とに組分けされる。また、第２の組に属する絞り部は、圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′と、この絞り部Ａ′、Ｃ′よりも閉鎖角度の大きな連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′の２種類とされる。
【００２９】
その入力軸２と出力軸３は、路面から操舵用車輪を介し伝達される抵抗によるトーションバー６のねじれによって相対回転する。その相対回転により第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２とが相対回転することで、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積が変化し、油圧シリンダ２０が操舵方向と操舵抵抗に応じた操舵補助力を発生する。第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′よりも、閉鎖角度が小さいので、その操舵抵抗の変化に対する油圧変化割合は大きくなる。
【００３０】
すなわち、図４は操舵が行なわれていない状態を示し、両バルブ部材３１、３２の間の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′は全て開かれ、入口ポート３４と各出口ポート３６、６１とは弁間流路２７を介し連通し、ポンプ７０から制御バルブ３０に流入する油はタンク７１に還流し、操舵補助力は発生しない。
【００３１】
この状態から右方へ操舵することによって生じる操舵抵抗により両バルブ部材３１、３２が相対回転すると、図３に示すように、圧油供給用凹部５１ａと右操舵用凹部５０ａとの間の絞り部Ａおよび左操舵用凹部５０ｂに隣接する圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′の流路面積が大きくなり、右操舵用凹部５０ａと第１圧油排出用凹部５１ｂとの間の絞り部Ｂおよび左操舵用凹部５０ｂに隣接する圧油供給用凹部５１ａに隣接する連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′の流路面積が小さくなり、圧油供給用凹部５１ａと左操舵用凹部５０ｂとの間の絞り部Ｃおよび右操舵用凹部５０ａに隣接する圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ｃ′の流路面積が小さくなり、左操舵用凹部５０ｂと第１圧油排出用凹部５１ｂとの間の絞り部Ｄおよび右操舵用凹部５０ａに隣接する圧油供給用凹部５１ａに隣接する連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｄ′の流路面積が大きくなる。これにより、図中矢印で示す圧油の流れにより油圧シリンダ２０の右操舵補助力発生用油室２２に操舵方向と操舵抵抗に応じた圧力の圧油が供給され、また、左操舵補助力発生用油室２３からタンク７１に油が還流し、車両の右方への操舵補助力が油圧シリンダ２０からラック１６に作用する。
【００３２】
左方へ操舵すると、第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２とは、右方に操舵した場合と逆方向に相対回転し、絞り部Ａ、Ａ′の流路面積が小さくなり、絞り部Ｂ、Ｂ′の流路面積が大きくなり、絞り部Ｃ、Ｃ′の流路面積が大きくなり、絞り部Ｄ、Ｄ′の流路面積が小さくなるの。よって、車両の左方への操舵補助力が油圧シリンダ２０からラック１６に作用する。
【００３３】
図１、図８に示すように、その第２出口ポート６１に連通する可変絞り弁６０は、バルブハウジング７に接続された第２バルブハウジング７′と、この第２バルブハウジング７′に形成された挿入孔６６に軸方向（図１、図８において上下方向）に移動可能に挿入されたスプール６２とを有する。その挿入孔６６の内周面とスプール６２の外周面は円柱面とされている。
【００３４】
そのスプール６２に、そのスプール６２の軸心６２ｏと偏心した軸を有する通孔６２ｄが形成されている。その通孔６２ｄの内周下部に雌ねじ孔６２ｄ′が形成され、その雌ねじ孔６２ｄ′にねじ合わされるネジ部材６４が設けられている。これにより、そのスプール６２の軸心６２ｏとネジ部材６４の軸心６４ｏとは、図中Ｅだけ偏心する。
図９に示すように、そのネジ部材６４のねじ山の谷径ｄａは、雌ねじ孔６２ｄ′のねじ山の内径Ｄａよりも小さく、そのネジ部材６４のねじ山の外径ｄｂは、雌ねじ孔６２ｄ′のねじ山の谷径Ｄｂよりも小さくされている。これにより、そのネジ部材６４はスプール６２に、遊びを構成する径方向の隙間を介してねじ合わされる。
なお、ネジ部材６４と雌ねじ孔６２ｄ′は台形ネジにより構成され、各ねじ山断面の台形部の非平行２辺のなす角度は３０°とされている。
【００３５】
その挿入孔６６の一端は、プラグ（基準位置設定部材）６８がシールを介しねじ込まれることで閉鎖され、そのプラグ６８の回転はロックナット６９によりロック可能である。その挿入孔６６の他端は、その第２バルブハウジング７′に形成されたアクチュエータ室７２に、後述の第２支持孔７３を介して連絡する。その第２支持孔７３に、上記ネジ部材６４が挿通されている。
【００３６】
そのアクチュエータ室７２に、そのネジ部材６４を回転駆動するステッピングモータ（アクチュエータ）８０が内蔵されている。図８、図１０の（１）、（２）に示すように、そのステッピングモータ８０の出力シャフト８０ａにブロック９１が圧入され、そのブロック９１にネジ部材６４の端部が凹部６４ａを介して嵌め合わされている。その凹部６４ａは、その出力シャフト８０ａの径方向に関し相対向する一対の平行面６４ａ′、６４ａ″を有し、両平行面６４ａ′、６４ａ″の間隔Ｇは、そのブロック９１の幅よりも僅かに大きくされている。これにより、その出力シャフト８０ａにネジ部材６４が、その間隔Ｇとブロック９１の幅との差に相当する径方向の隙間を介して回転伝達可能に連結されている。
【００３７】
そのネジ部材６４に、上記両平行面６４ａ′、６４ａ″の間の一端面において開口する第１支持孔６４ｂが、軸心に沿って形成されている。その第１支持孔６４ｂに、そのモータ８０の出力シャフト８０ａが、その第１支持孔６４ｂの内周の円柱面が出力シャフト８０ａの外周の円柱面８０ａ′によって支持されるように、径方向の隙間を介して挿入されている。
その第１支持孔６４ｂの内周の円柱面と出力シャフト８０ａの外周の円柱面８０ａ′との間の径方向の隙間は、そのスプール６２とネジ部材６４とのねじ合わせ部における径方向の隙間と、その出力シャフト８０ａとネジ部材６４との回転伝達部における径方向の隙間よりも小さくされている。
【００３８】
また、その出力シャフト８０ａと軸方向に間隔をおいた位置で、第２バルブハウジング７′に第２支持孔７３が、ネジ部材６４の軸心に沿い形成されている。その第２支持孔７３に、そのネジ部材６４が、そのネジ部材６４の外周の円柱面６４′が第２支持孔７３の内周の円柱面によって支持されるように、径方向の隙間を介して挿入されている。
その第２支持孔７３の内周の円柱面とネジ部材６４の外周の円柱面６４′との間の径方向の隙間は、上記スプール６２とネジ部材６４とのねじ合わせ部における径方向の隙間と、上記出力シャフト８０ａとネジ部材６４との回転伝達部における径方向の隙間よりも小さくされている。
【００３９】
そのネジ部材６４の外周とアクチュエータ室７２の内周との間にリング状のシール部材９２と、そのシール部材９２の保持リング９３とが配置されている。
【００４０】
そのステッピングモータ８０は、そのアクチュエータ室７２の開口７２ａを閉鎖するカバー９４に溶接されている。そのカバー９４は第２バルブハウジング７′に、防水シール用パッキン９５を介して複数のネジ９６によって取り付けられている。その防水シール用部材はパッキン９５に限定されず、例えばＯリングを用いてもよい。そのステッピングモータ８０は、リード線８０ａ″を介し車載コントローラ６３に接続される。図１０（１）に示すように、そのリード線８０ａ″は、そのカバー９４に形成された通孔９４ａに嵌め込まれたゴム製の防水シール用筒状部材９７を介して、アクチュエータ室７２の外部に導出されている。
【００４１】
そのコントローラ６３は車速センサ（図示省略）に接続され、そのステッピングモータ８０を車速に応じ制御する。すなわち、高速になるとネジ部材６４は一方向に回転してスプール６２は図中下方に変位し、低速になるとネジ部材６４は他方向に回転してスプール６２は図中上方に変位する。
【００４２】
そのスプール６２の外周に周溝６２ａが形成され、その挿入孔６６の内周に周溝６６ａが形成され、両周溝６２ａ、６６ａの間が絞り部６７とされている。その絞り部６７の開度は、高速になってスプール６２が図中下方に変位すると大きくなり、低速になってスプール６２が上方に変位すると小さくなる。
【００４３】
その挿入孔６６の内周の周溝６６ａと第２出口ポート６１とを連通する連絡流路５８が、バルブハウジング７と第２バルブハウジング７′とに亘り形成され、その連絡流路５８からの圧油の漏れを防止するため、そのバルブハウジング７と第２バルブハウジング７′との間にリング状のシール部材９８ａが配置されている。そのスプール６２の外周の周溝６２ａとスプール６２の通孔６２ｄとを連通する径方向孔６２ｃがスプール６２に形成されている。そのスプール６２の通孔６２ｄはスプール６２の上方空間に連絡する。そのスプール６２の上方空間と第１出口ポート３６とを連通する流路７６が、バルブハウジング７と第２バルブハウジング７′とに亘り形成され、その連絡流路７６からの圧油の漏れを防止するため、そのバルブハウジング７と第２バルブハウジング７′との間にリング状のシール部材９８ｂが配置されている。これにより、ポンプ７０から供給される圧油は、前記弁間流路２７および第２出口ポート６１から連絡流路５８に導かれ、この連絡流路５８から絞り部６７に至り、この絞り部６７から第１出口ポート３６を介しタンク７１に至る。なお、スプール６２には通孔６２ｄと平行にドレン流路６２ｈが形成され、スプール６２の上方空間と下方空間とを接続する。
【００４４】
上記プラグ６８の端面とスプール６２の端面との当接位置を基準位置として、そのネジ部材６４の軸方向移動距離に対応するネジ部材６４の回転角度に応じて、その絞り部６７の開度が制御されている。そのプラグ６８の第２ハウジング７′に対するねじ込み量を変化させることで、その基準位置は調節可能とされている。
【００４５】
そのプラグ６８とスプール６２の一端との間に、圧縮コイルバネ９０が配置され、そのバネ９０によってスプール６２に軸方向の弾力が付与されている。
【００４６】
その絞り部６７の流路面積の最大値は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の最大値（両バルブ部材３１、３２の相対回転角が大きくなる程に流路面積が小さくなる特性における最大値である。すなわち、右操舵時は絞り部Ｂ′、Ｃ′の全流路面積の最大値をいい、左操舵時は絞り部Ａ′、Ｄ′の全流路面積の最大値をいう。以下「全流路面積の最大値」という場合は同旨）以上、若しくは絞り機能を奏さなくなるまで大きくされている。その絞り部６７の流路面積の最小値は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の最小値（両バルブ部材３１、３２の相対回転角が大きくなる程に流路面積が小さくなる特性における最小値である。すなわち、右操舵時は絞り部Ｂ′、Ｃ′の全流路面積の最小値をいい、左操舵時は絞り部Ａ′、Ｄ′の全流路面積の最小値をいい、全閉状態を含む。以下「全流路面積の最小値」という場合は同旨）以下とされる。
【００４７】
これにより、図２に示す油圧回路が構成され、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′とタンク７１との間の油路の流路面積が、車速に応じた可変絞り弁６０の作動により変化する。すなわち、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにより制御される圧油流量の、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′により制御される圧油流量に対する割合が、可変絞り弁６０の作動により変化する。
【００４８】
図７において、実線Ｘは、両バルブ部材３１、３２の相対回転角に対する第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積の変化特性を示す。１点鎖線Ｕは、その相対回転角に対する第２の組に属する連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′の流路面積の変化特性を示す。１点鎖線Ｖは、その相対回転角に対する第２の組に属する圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′の流路面積の変化特性を示す。実線Ｙは、その相対回転角に対する第２の組に属する全ての絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積の合成した変化特性を示す。破線Ｒは、可変絞り弁６０により設定される可変絞り弁自身の絞り部６７ａ、６７ｂの中速走行時における流路面積を示す。
【００４９】
上記構成によれば、低速走行時においては、スプール６２は図１、図８において上方に変位し、このスプール６２の変位により可変絞り弁６０の絞り部６７は全閉状態になる。よって、油圧シリンダ２０に作用する油圧は、第１の組の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積の変化特性線Ｘに応じ制御される。この場合、図６において一点鎖線で示すように、操舵入力トルクが小さく、両バルブ部材３１、３２の相対回転角が小さくても、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積を小さくし、操舵補助力を発生させる油圧の増加割合を大きくし、低速走行時における操舵の高応答性を満足させることができる。
【００５０】
高速走行時においては、スプール６２は図１、図８において下方に変位し、このスプール６２の変位によって可変絞り弁６０の絞り部６７の流路面積は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の最大値以上になる。よって、油圧シリンダ２０に作用する油圧は、第２の組の絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積の変化特性線Ｙ及び第１の組の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積の変化特性線Ｘの合成特性に応じ制御される。この場合、図６において実線で示すように、操舵入力トルクを大きくし、両バルブ部材３１、３２の相対回転角を大きくしない限り、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積は小さくなることなく大きく保持され、操舵補助力を発生させる油圧の増加割合は小さいので、高速走行時における操舵の安定性を満足させることができる。
【００５１】
中速走行時においては、スプール６２の変位により可変絞り弁６０の絞り部６７の流路面積は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の最小値よりも大きく最大値よりも小さくなる。これにより、図７に示すように、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが最小値（本実施形態では全閉状態）になるまでの間（図７において両バルブ部材の相対回転角がθａになるまでの間）は、その第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの全流路面積の変化特性線Ｘに絞り部６７の流路面積の特性線Ｒを合成した特性に応じた操舵補助力が付与される。第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが全閉状態になった時点から、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積が可変絞り弁６０の絞り部６７の流路面積よりも小さくなるまでの間（図７において両バルブ部材の相対回転角がθａとθｂとの間）では、操舵補助力は絞り部６７の流路面積により定まる一定値になる。しかる後に、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積が可変絞り弁６０の絞り部６７の流路面積よりも小さくなると、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の変化特性線Ｙに応じた操舵補助力が付与される。
【００５２】
その第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが全閉状態になった後に、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積が可変絞り弁６０の絞り部６７の流路面積よりも小さくなるまでの間（θａ〜θｂの間）は、その第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′が全閉状態になる点と、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが全閉状態になる点との差（θｃ−θａ）を小さくすることなく、小さくされている。すなわち、仮に、第２の組に属する圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′が、連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′と同様に図中１点鎖線Ｕで示す相対回転角に対する流路面積変化特性を有すると仮定すると、相対回転角に対する第２の組に属する全ての絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の合成変化特性は、図７において２点鎖線Ｍで示すものになる。そうすると、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積が、可変絞り弁６０の自身の絞り部６７ａ、６７ｂの流路面積よりも小さくなるまでの間（両バルブ部材の相対回転角がθａとθｄとの間）は大きくなるので、図６において２点鎖線で示すように、操舵補助力を操舵抵抗に応じ制御できない領域Ｌが大きくなる。これに対し、上記実施形態では、第２の組に属する圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′の閉鎖角度θｓは、連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′の閉鎖角度θｒよりも小さいので、中速走行時において操舵補助力を操舵抵抗に応じ制御できない領域を小さくできる。しかも、圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′が全閉状態になる点（図７において両バルブ部材の相対回転角がθｅの点）では、連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′は未だ閉じていないので、操舵補助力を操舵抵抗に応じ制御できる領域は小さくなることはない。
【００５３】
上記可変絞り弁６０によれば、スプール６２とネジ部材６４とのねじ合わせ部に径方向の隙間があり、出力シャフト８０ａにネジ部材６４を、径方向の隙間を介して回転伝達可能に連結しているので、スプール６２とネジ部材６４と出力シャフト８０ａは径方向に相対変位できる。これにより、出力シャフト８０ａの軸心に対し、そのネジ部材６４にねじ合わされるスプール６２の雌ねじ孔６２ｄ′の軸心の位置精度や、そのスプール６２が挿入される第２バルブハウジング７′の挿入孔６６の軸心の位置精度がそれ程高くなくても、スプール６２の外周と第２バルブハウジング７′の挿入孔６６の内周とがこじれることはない。
【００５４】
また、出力シャフト８０ａとネジ部材６４とスプール６２との間に径方向の隙間があり、ネジ部材６４の軸心６４ｏとスプール６２の軸心６２ｏとの偏心に基づきネジ部材６４に径方向力が作用したとしても、ネジ部材６４の軸心６４ｏが出力シャフト８０ａの軸心に対し傾斜するのを抑制できる。
これは、ネジ部材６４は第１支持孔６４ｂの内周の円柱面が、出力シャフト８０ａの外周の円柱面８０ａ′によって支持され、この支持位置から軸方向に離れた位置において、ネジ部材６４の外周の円柱面６４′が、第２バルブハウジング７′に形成された第２支持孔７３の内周の円柱面によって支持されることによる。
すなわち、ネジ部材６４は出力シャフト８０ａと第２バルブハウジング７′とによって２点支持されているので、径方向力が作用したとしても出力シャフト８０ａの軸心に対し傾斜することはない。これにより、ネジ部材６４の回転時の揺動を抑制できる。
【００５５】
さらに、ネジ部材６４の端面において開口する第１支持孔６４ｂの内周の円柱面を、出力シャフト８０ａの外周の円柱面８０ａ′により支持することで、ネジ部材６４の軸方向寸法を大きくすることなく、ネジ部材６４の２点支持を可能にしている。これにより、可変絞り弁６０の大型化を防止できる。
【００５６】
また、第１支持孔６４ｂの内周の円柱面と出力シャフト８０ａの外周の円柱面８０ａ′との間の径方向の隙間と、第２支持孔７３の内周の円柱面とネジ部材６４の外周の円柱面６４′との間の径方向の隙間は、スプール６２とネジ部材６４とのねじ合わせ部における径方向の隙間と、その出力シャフト８０ａとネジ部材６４との回転伝達部における径方向の隙間よりも小さくされている。
これにより、径方向力が作用した場合のネジ部材６４の軸心６４ｏの出力シャフト８０ａの軸心に対する傾斜を小さくし、ネジ部材６４の回転時の揺動をより抑制できる。
【００５７】
また、スプール６２の軸心とネジ部材６４の軸心とが偏心することで、スプール６２とネジ部材６４との連れ回りが防止される。これにより、その連れ回りを防止するための専用の部品や加工が不要で、部品点数が多くなることはなく、構造および組立が簡単で、コストおよび工数を低減できる。その偏心により、ネジ部材６４に作用する径方向力は大きくなるが、ネジ部材６４の回転時の揺動を抑制しているので、スプール６２の外周と第２バルブハウジング７′の挿入孔６６の内周とがこじれるのをより確実に防止でき、作動状態が安定して所望の絞り機能を奏することができ、所望の操舵特性を得ることができる。
【００５８】
また、そのスプール６２にバネ９０により軸方向の弾力を作用させることで、ネジ部材６４のネジ山とスプール６２の通孔６２ｄに形成された雌ねじ６２ｄ′のネジ山との間に径方向の遊びを設けてネジ部材６４を円滑に回転させ、且つ、その遊びによるスプール６２の軸方向の変位を防止できる。これにより、その可変絞り弁６０の絞り部６７の開度制御を精密に行ない、所望の操舵特性を得ることができる。
【００５９】
図１１は可変絞り弁６０の変形例を示す。上記実施形態との相違は、ネジ部材６４と第２バルブハウジング７′との間にスペーサ１５０を介在させ、このスペーサ１５０に第２支持孔７３を形成することで、ネジ部材６４を第２バルブハウジング７′側により支持している点にある。なお、そのスペーサ１５０と第２バルブハウジング７′との間にはシールリング１５１を介在させている。他は上記実施形態と同様で、同一部分は同一符号で示す。
【００６０】
なお、本発明の可変絞り弁は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、スプールの軸心とネジ部材の軸心とが、スプールとネジ部材との連れ回りを防止できるように偏心しているが、そのような偏心をしていない場合にも、スプールの軸心とネジ部材の軸心とは少なくとも公差の範囲で偏心するため、本発明を適用できる。また、ネジ部材とアクチュエータの出力シャフトとは、例えばセレーションやスプライン等を介して回転伝達可能に連結されてもよい。また、上記実施形態では本発明をラックピニオン式油圧パワーステアリング装置に適用したが、例えばボールスクリュー式油圧パワーステアリング装置にも適用することができる。また、本発明の可変絞り弁は、パワーステアリング装置以外の油圧装置にも適用できる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の可変絞り弁によれば、特性を安定化させ、製造コストを低減し、小型化を図ることができ、本発明の油圧パワーステアリング装置によれば、所望の操舵特性を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の油圧パワーステアリング装置の縦断面図
【図２】その油圧パワーステアリング装置の油圧回路を示す図
【図３】その油圧パワーステアリング装置の制御弁の横断面構造の説明図
【図４】その制御弁の展開図
【図５】その制御弁の要部の拡大図
【図６】その油圧パワーステアリング装置における入力トルクと油圧との関係及び両バルブ部材の相対回転角と油圧との関係を示す図
【図７】その制御弁の絞り部の流路面積とバルブ部材の相対回転角との関係を示す図
【図８】その油圧パワーステアリング装置の可変絞り弁の縦断面図
【図９】ネジ部材と雌ねじ孔のねじ山を示す図
【図１０】（１）は図８のＸ‐Ｘ線断面図、（２）は（１）の（２）‐（２）線断面図
【図１１】可変絞り弁の変形例の縦断面図
【符号の説明】
７′ 第２バルブハウジング
６０ 可変絞り弁
６２ スプール
６４ ネジ部材
６４′ 外周円柱面
６４ｂ 第１支持孔
６７ 絞り部
７３ 第２支持孔
８０ ステッピングモータ（アクチュエータ）
８０ａ 出力シャフト
８０ａ′ 外周円柱面

Claims (3)

1. ハウジングと、このハウジングに軸方向移動可能に挿入されるスプールと、このスプールに径方向の隙間を介してねじ合わされるネジ部材と、このネジ部材を回転駆動するアクチュエータと、そのネジ部材の回転によるスプールの軸方向移動によって開度が変化する絞り部とを備える可変絞り弁において、
   その出力シャフトに、そのネジ部材が、径方向の隙間を介して回転伝達可能に連結され、そのネジ部材に、一端面において開口する第１支持孔が軸心に沿って形成され、
   その第１支持孔に、その出力シャフトが、その第１支持孔の内周の円柱面が出力シャフトの外周の円柱面によって支持されるように挿入され、
   そのハウジング側に、その出力シャフトと軸方向に間隔をおいた位置で、そのネジ部材の軸心に沿い第２支持孔が形成され、
   その第２支持孔に、そのネジ部材が、そのネジ部材の外周の円柱面が第２支持孔の内周の円柱面によって支持されるように挿入され、
   その第１支持孔の内周の円柱面と出力シャフトの外周の円柱面との間の径方向の隙間と、その第２支持孔の内周の円柱面とネジ部材の外周の円柱面との間の径方向の隙間とは、そのスプールとネジ部材とのねじ合わせ部における径方向の隙間と、その出力シャフトとネジ部材との連結部における径方向の隙間よりも小さくされていることを特徴とする可変絞り弁。
2. そのスプールの軸心とネジ部材の軸心とが、スプールとネジ部材との連れ回りを防止できるように偏心している請求項１に記載の可変絞り弁。
3. 操舵抵抗に応じ開度が変化する複数の絞り部を有する油圧制御弁を備え、その絞り部の開度を操舵抵抗に応じ変化させることで操舵補助力発生用油圧アクチュエータに作用する油圧が制御され、その油圧制御弁における複数の絞り部は第１の組と第２の組とに組分けされ、第１の組に属する絞り部では第２の組に属する絞り部よりも操舵抵抗の変化に対する油圧変化割合が大きくされ、第１の組に属する絞り部により制御される圧油流量の第２の組に属する絞り部により制御される圧油流量に対する割合を変化させることができるように、請求項１または２に記載の可変絞り弁が油圧制御弁に接続され、その可変絞り弁のネジ部材を回転駆動するアクチュエータを運転条件に応じ制御する手段が設けられていることを特徴とする油圧パワーステアリング装置。

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