JP3752318B2

JP3752318B2 - 油圧パワーステアリング装置の制御バルブ

Info

Publication number: JP3752318B2
Application number: JP21782696A
Authority: JP
Inventors: 勝博鈴木; 浩三村吉; 慎一萩平
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: JPH1045009A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車のパワーステアリング装置に使用される制御バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のパワーステアリングの操舵力制御装置としては、例えば、本願出願人が特開平４−３１１７６号公報に開示したものがある。
当該公報のパワーステアリングの操舵力制御装置は、図３〜５に示すように、ケーシング１内に、ピニオンシャフト２とスタブシャフト３を同軸上に挿入するとともに、これら両シャフト２，３をトーションバー４を介して連係させている。上記ピニオンシャフト２にはピニオン５を形成するとともに、このピニオン５を、操舵機構のロッド６に形成したラック７にかみ合わせている。したがって、ピニオンシャフト２が回転してピニオン５が回ると、それにともなってロッド６が移動し、図示していない車輪を転舵させることになる。
【０００３】
上記スタブシャフト３は、図示していないステアリングホイールと一体的に回転する構成にし、しかも、その周囲にはロータリーバルブＶを設けている。
ロータリーバルブＶは、スタブシャフト３と一体にしたロータリースプール８と、このロータリースプール８に相対回転自在に嵌合したスリーブ９とからなる。そして、スリーブ９はピン１０を介してピニオンシャフト２に連結し、両者が一体に回転する構成にしている。
【０００４】
上記のように構成されたロータリーバルブＶは、次のようにして切換わるものである。つまり、ステアリングホイールをきると、スタブシャフト３が回転するとともに、その回転力はトーションバー４を介してピニオンシャフト２にも伝達される。しかし、ピニオンシャフト２は、車輪の接地摩擦等によりその回転が妨げられるので、その分だけトーションバー４がねじられる。そのためにスタブシャフト３は、トーションバー４のねじれ角度分だけピニオンシャフト２よりも余分に回転することになり、両シャフト２，３が相対回転することになる。
このようにして両シャフト２，３が相対回転すれば、ロータリースプール８とスリーブ９も相対回転して、ロータリーバルブＶが切換わるのである。
【０００５】
上記ロータリースプール８には、図４に示すように、凹部１１，１２，１８を形成する。また、これら凹部１１，１２，１８の間には制御凸部１９，２６が形成される一方、スリーブ９には、制御溝２８，３５を形成される。
そして、これらの凹部１１，１２，１８、制御凸部１９，２６、及び制御溝２８，３５のそれぞれが相まって、ロータリーバルブＶの径方向には第１制御部Ｉを構成し、これら第１制御部Ｉに直交する位置には、第３制御部IIIを構成する。
【０００６】
第１制御部Ｉは、その制御凸部１９，２２，２３，２６の各エッジ部分に、図５に示すような面取り加工を施している。つまり、各エッジ部分を面取り部４０とするとともに、その長さをＬ₁としている。そして、ロータリーバルブＶが中立位置にあるとき、面取り部４０のエッジ部分からスリーブ９の制御溝の端部までの距離、すなわちアンダラップ量をＵ₁としている。
このようにした第１制御部Ｉは、ロータリーバルブＶがいずれかの方向に切換わると、パワーシリンダＣの室３６，３７のうち、一方をタンク通路２７に連通させるとともに、他方に油圧ポンプＰの圧油を導くものである。
【０００７】
第３制御部IIIの制御凸部２０，２１，２４，２５の各エッジ部分にも、図５に示すように面取り部４１を形成するとともに、この面取り部４１の長さをＬ₂としている。そして、ロータリーバルブＶが中立位置にあるとき、面取り部４１のエッジ部分からスリーブ９の制御溝の端部までの距離、すなわちアンダラップ量をＵ₂としている。
このようにした第３制御部IIIは、スリーブ９に形成した固定絞り４２を介してポンプＰに接続している。なお、これら固定絞り４２が、第２制御部IIを構成しているものとする。
【０００８】
以上述べた第１、３制御部では、面取り部４０の長さＬ₁に対して、面取り部４１の長さＬ₂を十分小さくするとともに、アンダラップ量Ｕ₁に対してアンダラップ量Ｕ₂を十分大きくしている。
なお、図６は、この従来例の等価回路図である。
【０００９】
次に、上記従来例の作用を説明する。
ステアリングホイールを中立位置に保っていれば、ロータリーバルブＶも図４（Ａ）に示す中立位置を保持するので、ポンプＰの吐出流体は、供給ポート３８から第１制御部Ｉ及びタンク通路２７を経由してタンクに戻される。したがって、パワーシリンダＣの圧力はほとんど発生しない。
【００１０】
上記の状態からステアリングホイールをきって、ロータリーバルブＶを切換えたとすると、車両の中高速走行時のように、ロータリーバルブＶの作動角が小さいときには、第３制御部IIIの開口面積は、絞り効果に影響しない程度にしか小さくならない。したがって、このときには第１制御部Ｉと第２制御部IIとによって圧力制御されることになる。そして、この第２制御部IIを構成する固定絞り４２からは所定の流量がタンクに流出するので、パワーシリンダＣの圧力上昇を抑えることができる。
【００１１】
さらに、車両の低速走行時のように、ステアリングホイールを大きくきると、今度は第３制御部IIIの開度が急に小さくなるので、戻り流量が一気に少なくなる。言い換えれば、ポンプＰからの供給流量のほとんどが第１制御部Ｉに導かれることになり、パワーシリンダＣの圧力が急上昇する。
このようにした操舵力制御装置によれば、バルブＶの作動角が小さい範囲では、パワーシリンダＣの圧力上昇を緩やかにできるため、直進走行時や高速走行時におけるステアリングを安定させることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の操舵力制御装置では、図４（Ａ）のロータリーバルブの第１制御部Ｉを展開して示す図４（Ｂ）に示すように弁が形成され、スリーブ９とスプール８が図示の如く相対回転することにより、ＢとＤの可変絞り（面取り部）部が漸次絞られ、パワーシリンダにアシスト圧力が作用する。
上記のように構成された可変絞り部の油の流れの方向は、ロータリースプール側の供給溝１１からスリーブ側の左制御溝３５及び右制御溝２８へ流れる所謂アップフローと、スリーブ側の左制御溝３５及び右制御溝２８からロータリースプール側の左右排出溝１８及び１２へ流れる所謂ダウンフローとの組合せにより構成されている。
【００１３】
このため、スリーブ側の制御溝２８，３５からロータリースプール側の排出溝１２，１８への流れが、スリーブ９側からロータリースプール８側に向かう所謂ダウンフローとなる場合には、油はロータリースプール側の制御凸部１９，２６の面取り部４０とスリーブ側の制御凸部１２Ａ，１８Ａの内壁面の双方に挾まれた狭い通路を面取り部４０に沿って流れ、面取り部４０の終端面で流れが急激に拡大して圧力が上昇するために、流れがロータリースプール側の面取り部４０の終端面とスリーブ側の制御凸部１２Ａ，１８Ａの内壁面から剥離して乱流が発生し易く、流体音の発生が増大するという問題があることが、可視化手法によって流れを観察することにより確認することができた。
【００１４】
そこで本発明の目的は、ロータリーバルブの可変絞り部の作動油の流れの方向を、ロータリースプール側の供給溝及び左右連絡溝からスリーブ側の左右制御溝及び排出溝へのいずれも、アップフローとすることにより、流体音の小さい静粛な制御バルブを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の採った手段は「ステアリングホイールと一体的に回転するスタブシャフトと、操舵機構に連係する出力シャフトと、これら両シャフトを連係するトーションバーと、上記両シャフトの相対回転に応じて切換わるロータリースプール及びスリーブからなるロータリーバルブとを備えてなり、スリーブ側には油圧ポンプからの圧油を供給する供給ポートと、当該供給ポートの両側に形成され圧油をパワーシリンダに供給する左右の制御溝と、当該制御溝の外側に配設されパワーシリンダに連なる連絡ポートが穿設されたシリンダ制御凸部と、当該シリンダ制御凸部の更に外側にパワーシリンダの排出油が流入する排出溝とを形成する一方、ロータリースプール側には、前記スリーブ側の供給ポートに対向する供給溝と、前記制御溝に対向し左右のシリンダ制御溝への圧油の供給を制御する面取り部を設けた供給側制御凸部と、前記連絡ポートに対向する左右の連絡溝と、前記排出溝に対向しタンクへの排出ポートが設けられた排出側制御凸部とが形成され、両者を互いに相対回転可能に嵌合させて構成される一対の制御部を円周上に複数形成し、スリーブとロータリースプールの相対回転に伴って、ロータリースプール側の供給溝とスリーブ側の左右制御溝及びロータリースプール側の左右連絡溝とスリーブ側の排出溝との連通面積を、ロータリースプール側の供給側制御凸部及び排出側制御凸部の面とり部で絞り制御をするとともに、スリーブ側の左右制御溝とロータリースプール側の左右連絡溝との嵌合部はオーバラップさせることにより、油の流れを遮断するブロック部を形成し、ロータリースプール側の供給溝及び左右連絡溝からスリーブ側の左右制御溝及び排出溝への作動油の流れを、いずれもアップフローとしたこと」である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る制御弁を図１に示す実施形態について説明する。
本発明のロータリーバルブは図２の一部展開図に示すように、スリーブ１０１には、圧油を供給する供給ポート１０３と、当該供給ポートの両側に形成され圧油をパワーシリンダに連なる制御ポート１０４，１０５に供給する左右の制御溝１０４Ａ，１０５Ａと、当該制御溝の円周上外側にあってパワーシリンダに連なる連絡ポート１０６，１０７が穿設されたシリンダ制御凸部１０６Ｂ，１０７Ｂと、当該シリンダ制御凸部の円周上更に外側にパワーシリンダの排出油が流入する排出溝１０８Ａ，１０９Ａとを形成する。
【００１７】
また、ロータリースプール１０２には、供給ポート１０３に対向する供給溝１０３Ａと、当該供給溝１０３Ａの両側に上記左右の制御溝１０４Ａ，１０５Ａに対向し当該左右の制御溝への圧油の供給を制御する面取り部（図５の４０に相当）を設けた制御凸部１０４Ｂ，１０５Ｂと、当該制御凸部の外側にあって上記連絡ポート１０６，１０７に対向する左右連絡溝１０６Ａ，１０７Ａと、当該左右連絡溝の更に外側に前記排出溝１０８Ａ，１０９Ａに対向してタンクへの排出ポート１０８，１０９が穿設された制御凸部１０８Ｂ，１０９Ｂとを形成する。
【００１８】
この様に形成された両者を互いに相対回転可能に嵌合させて構成される一対の制御部Ｘを円周上に複数形成（図１では３組）し、スリーブ１０１とロータリースプール１０２の相対回転に伴って、ロータリースプール側の供給溝１０３Ａとスリーブ側の左右制御溝１０４Ａ，１０５Ａ及びロータリースプール側の左右連絡溝１０６Ａ，１０７Ａとスリーブ側の排出溝１０８Ａ，１０９Ａとの連通面積を漸次変化する様にロータリースプール側の制御凸部の面取り部（図５の４０に相当）で絞り制御をする一方、ロータリースプール側の制御凸部１０４Ｂ，１０５Ｂの端面Ｅ，Ｆと、スリーブ側の制御凸部１０６Ｂ，１０７Ｂとは、オーバラップし油の流れを遮断するブロック部が形成される。
【００１９】
次に図２の矢印方向に、スリーブ１０１とロータリースプール１０２とが相対変位すると、可変絞り部ＡとＣは漸次拡大する一方、ＢとＤは漸次絞られる。このとき油の流れ方向は、供給溝１０３Ａから左右制御溝１０４Ａ，１０５Ａへの流れ方向、及び左右連絡溝１０６Ａ，１０７Ａから排出溝１０８Ａ，１０９Ａへの流れ方向の双方とも、ロータリースプール１０２側からスリーブ１０１側への所謂アップフローとなる。
【００２０】
図４（Ｂ）に示す従来技術の場合は、制御溝２８，３５から排出溝１２，１８への流れが、本発明とは逆にスリーブ側からロータリースプール側に向かう所謂ダウンフローとなり、油はロータリースプール側の制御凸部１９，２６の面取り部４０とスリーブ側の制御凸部１２Ａ，１８Ａの内壁面の双方に挾まれた狭い通路を面取り部４０に沿って流れ、面取り部４０の終端面で流れが急激に拡大して圧力が上昇するために、流れがロータリースプール側の面取り部４０の終端面とスリーブ側の制御凸部１２Ａ，１８Ａの内壁面から剥離して乱流が発生し易く、流体音の発生が増大するのであるが、本発明の場合には油は制御凸部の面取り部に沿って広い通路に形成された制御溝又は排出溝へ流れるために、流れが面取り部から剥離しにくく乱流が発生しにくいこともあって、キャビテーションの発生が抑制され、流体音の発生を低減することができるのである。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明においては、油の流れ方向を、供給溝１０３Ａから左右制御溝１０４Ａ，１０５Ａへの流れ方向、及び左右連絡溝１０６Ａ，１０７Ａから排出溝１０８Ａ，１０９Ａへの流れ方向の双方とも、ロータリースプール１０２側からスリーブ１０１側へのアップフローとなる。この結果、油は制御凸部の面取り部に沿って広い通路に形成された制御溝又は排出溝へ流れるために、流れが面取り部から剥離しにくく乱流が発生しにくいこともあって、キャビテーションの発生が抑制され、流体音の発生を低減することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御弁の等価図である。
【図２】本発明の制御弁の一部展開図である。
【図３】従来技術に係る制御バルブとラックアンドピニオンの出力部の断面図である。
【図４】（Ａ）従来技術に係る制御弁の等価図である。
（Ｂ）従来技術に係る制御弁の一部展開図である。
【図５】従来技術に係る制御弁の面取り部の拡大図である。
【図６】従来技術に係る制御弁の等価回路図である。
【符号の説明】
Ｐ油圧ポンプ
Ｖロータリーバルブ
１０１スリーブ
１０２ロータリースプール
１０３供給ポート
１０３Ａ供給溝
１０４，１０５パワーシリンダの制御ポート
１０４Ａ，１０５Ａ左右制御溝
１０４Ｂ，１０５Ｂ制御凸部
１０６，１０７パワーシリンダの連絡ポート
１０６Ａ，１０７Ａ左右連絡溝
１０６Ｂ，１０７Ｂシリンダ制御凸部
１０８，１０９排出ポート
１０８Ａ，１０９Ａ左右排出溝
１０８Ｂ，１０９Ｂ排出側制御凸部

Claims

ステアリングホイールと一体的に回転するスタブシャフトと、操舵機構に連係する出力シャフトと、これら両シャフトを連係するトーションバーと、上記両シャフトの相対回転に応じて切換わるロータリースプール及びスリーブからなるロータリーバルブとを備えてなり、スリーブ側には油圧ポンプからの圧油を供給する供給ポートと、当該供給ポートの両側に形成され圧油をパワーシリンダに供給する左右の制御溝と、当該制御溝の外側に配設されパワーシリンダに連なる連絡ポートが穿設されたシリンダ制御凸部と、当該シリンダ制御凸部の更に外側にパワーシリンダの排出油が流入する排出溝とを形成する一方、ロータリースプール側には、前記スリーブ側の供給ポートに対向する供給溝と、前記制御溝に対向し左右のシリンダ制御溝への圧油の供給を制御する面取り部を設けた供給側制御凸部と、前記連絡ポートに対向する左右の連絡溝と、前記排出溝に対向しタンクへの排出ポートが設けられた排出側制御凸部とが形成され、両者を互いに相対回転可能に嵌合させて構成される一対の制御部を円周上に複数形成し、スリーブとロータリースプールの相対回転に伴って、ロータリースプール側の供給溝とスリーブ側の左右制御溝及びロータリースプール側の左右連絡溝とスリーブ側の排出溝との連通面積を、ロータリースプール側の供給側制御凸部及び排出側制御凸部の面とり部で絞り制御をするとともに、スリーブ側の左右制御溝とロータリースプール側の左右連絡溝との嵌合部はオーバラップさせることにより、油の流れを遮断するブロック部を形成し、ロータリースプール側の供給溝及び左右連絡溝からスリーブ側の左右制御溝及び排出溝への作動油の流れを、いずれもアップフローとしたことを特徴とする油圧パワーステアリング装置の制御バルブ。