JP3773768B2 - ダンパーバルブ及びそれを用いた油圧式パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等の車両に搭載され、油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間の油圧回路に設けられるダンパーバルブ及びそれを用いた油圧式パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両用の舵取装置として、油圧によって操舵力を補助する油圧式パワーステアリング装置が多用されている。この油圧式パワーステアリング装置は、油圧ポンプから吐出される作動油を、油圧シリンダや油圧モータ等の油圧アクチュエータに供給することにより、操舵補助力を出力するものであり、前記油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間には、操舵方向及び操舵抵抗に応じて油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御する油圧コントロールバルブを介在している。
【0003】
この種の油圧式パワーステアリング装置においては、操舵系の部品精度等に起因して走行中に操舵輪が過剰に振動し、この振動が例えば油圧シリンダのピストンロッド(ラック軸)を介してステアリングホイールに伝達されるいわゆるシミー現象が生じることがある。このようなシミー現象を抑制するために、例えば油圧コントロールバルブ内に逆止弁を設けて油圧シリンダを封止した状態とすることにより、当該油圧シリンダを前記の振動に対するダンパーとして機能させることが行われている。
しかしながら、前記のように油圧シリンダをダンパーとして機能させた場合、特に危険回避等のために急転舵を行った際に、一方の油室から油圧コントロールバルブに戻ろうとする作動油の流れが、逆止弁によって妨げられて操舵補助力が低下し、ステアリングホイールが異常に重くなる等の不具合を発生するという問題点があった。
【0004】
このような問題点を解決するために、油圧コントロールバルブと油圧シリンダの左右の油室とを個別に接続する油圧回路のそれぞれに、ダンパーバルブを介在することが行われている。
このダンパーバルブ100は、例えば図8に示すように、中空のケーシング101の内部に、油路に沿って移動自在に可動弁102を設け、この可動弁102の内部にボール103を備える逆止弁104を構成し、前記可動弁102をスプリング105によって図において上方に付勢して、その上面をケーシング101の絞り段部106に密接させているものであり、前記可動弁102には、スプリング105の付勢力に抗して可動弁102が絞り段部106から離反した状態で、図示しない油圧シリンダ側から油圧コントロールバルブ107側へ作動油が流通するのを許容する複数の連通孔108が形成されている。
【0005】
前記ダンパーバルブ100によれば、操舵輪の振動に伴って油圧シリンダのピストンロッドが左右に振動して、その振幅に応じた微量の作動油が、油圧シリンダから油圧コントロールバルブ107に還流しようとすると、ボール103によって逆止弁104の内部の油路が閉塞されるとともに、可動弁102がスプリング105の付勢力に抗して絞り段部106から僅かに離反する。これにより、前記作動油が逆止弁104の上面と絞り段部106との間の微少隙間109及び連通孔108を通して油圧コントロールバルブ107に還流される(図9参照)。この際、前記作動油が前記微少隙間109によって絞られることから、ダンパー効果が発揮され、操舵輪からの振動が油圧シリンダのピストンロッドを介してステアリングホイールに伝達されるのが抑制される。
【0006】
また、ドライバーが急転舵を行った場合には、油圧シリンダの左右何れかの油室から油圧コントロールバルブ107に還流される作動油が所定圧以上となって、可動弁102がスプリング105の付勢力に抗して絞り段部106から大きく離反する。これにより、前記作動油が逆止弁104の上面と絞り段部106との間の広い隙間110及び連通孔108を通して油圧コントロールバルブ107に還流されるので(図10参照)ステアリングホイールが異常に重くなる等の不具合が発生するのが防止される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の油圧式パワーステアリング装置は、作動油が油圧シリンダ側から微少隙間109を通して油圧コントロールバルブ107に還流される場合において、管路111を下方に向かって流れる作動油が微少隙間109に導入される際に一旦左右方向へ屈折され、さらに微少隙間109から連通孔108に導入される際に、鋭角にて斜め下方向に屈折されることになる。このため、流路抵抗が大きくなって作動油がスムーズに流れ難く、特に操舵輪が高い振動数で異常振動することにより油圧シリンダ内の油圧が高速且つ微少に振動(変動)した場合に、当該油圧振動に対する応答性が悪くダンパー効果を効果的に発揮させ難いという問題があった。
前記のような従来の問題点に鑑み、この発明は、油圧アクチュエータの油圧が高速且つ微少に振動した場合であってもダンパー効果を効果的に発揮させることができるダンパーバルブ及びそれを用いた油圧式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するためのこの発明のダンパーバルブは、油圧ポンプとこの油圧ポンプから供給される作動油によって動作する油圧アクチュエータとの間の油圧回路に設けられるダンパーバルブであって、前記油圧ポンプ側に接続される第1ポートと、前記油圧アクチュエータ側に接続される第2ポートとを有する中空のケーシングと、前記ケーシングの内部に油路に沿って移動可能に配置された筒状の可動弁と、前記ケーシングの内部に配置され、前記可動弁の一部が内部に挿入されると共に、その一端面を着座させる弁座を有する弁スリーブと、前記可動弁を付勢して、その一端面を弁スリーブの弁座に密接させるスプリングと、前記弁スリーブの内部に設けられ、油圧ポンプから供給される作動油が前記第1ポートから可動弁及び弁スリーブの内部を通して第2ポートへ流通するのを許容し、その逆方向へ流通するのを規制する逆止弁と、前記弁スリーブに設けられ、一端が前記弁座に開口し、可動弁が当該弁座から離反した状態で作動油を前記第2ポートから可動弁の内部へ滑らかに流通させる連通路とを備えることを特徴としている(請求項1)。
【0009】
このように構成されたダンパーバルブによれば、油圧ポンプ側から油圧アクチュエータに向かう作動油は、前記逆止弁によって前記第1ポートから可動弁及び弁スリーブの内部を通して第2ポートへ流通するのが許容されて、油圧アクチュエータに供給される。
一方、油圧アクチュエータから油圧ポンプ側に向かう作動油は、前記逆止弁によって弁スリーブの内部を流通するのが規制され、連通路を通して弁スリーブの弁座に導かれ、その圧力によって可動弁を押圧してこれを弁座から離反させる。この結果、前記第2ポート、連通路、可動弁の一端面と弁座との間の隙間及び第1ポートを通して油圧アクチュエータ側から油圧ポンプ側へ作動油が還流される。この際、前記連通路が作動油を第2ポートから可動弁の内部へ滑らかに流通させるので、油圧アクチュエータの油圧が高速且つ微少に振動した場合でも、当該油圧振動に対して良好な応答性を確保することができる。
【0010】
前記逆止弁は、前記弁スリーブの内部に固定されるケースと、このケース内に配置された可動弁体と、前記ケースに取り付けられ、前記可動弁体が着座する弁座部材とをユニット化したものであってもよく(請求項2)、この場合には、弁スリーブへの逆止弁の組み付けが容易となる。
【0011】
さらに、前記逆止弁は、前記弁スリーブの内部を閉塞するボールと、このボールを弁スリーブの内部に保持するとともに、作動油を流通させる透孔を有する係止板とを備えるものであってもよく(請求項3)、この場合には逆止弁の部品点数を少なくすることができる。
【0012】
また、この発明の油圧式パワーステアリング装置は、油圧ポンプと、この油圧ポンプから供給される作動油によって操舵補助力を出力する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータと油圧ポンプとの間に介在し、操舵に応じて前記油圧アクチュエータに対する作動油の給排をコントロールする油圧コントロールバルブとを備える油圧式パワーステアリング装置であって、
前記油圧コントロールバルブの出力ポートと油圧アクチュエータとの間の油圧回路の所定部に、請求項1から請求項3の何れかに記載のダンパーバルブを設けていることを特徴としている(請求項4)。
【0013】
このように構成された油圧式パワーステアリング装置によれば、油圧コントロールバルブから油圧アクチュエータに向かう作動油は、前記逆止弁によって前記第1ポートから可動弁及び弁スリーブの内部を通して第2ポートへ流通するのが許容されて、油圧アクチュエータに供給される。
また、油圧アクチュエータから油圧コントロールバルブに向かう作動油は、前記逆止弁によって弁スリーブの内部を流通するのが規制され、連通路を通して弁スリーブの弁座に導かれ、その圧力によって可動弁を押圧してこれを弁座から離反させる。この結果、前記第2ポート、連通路、可動弁の一端面と弁座との間の隙間及び第1ポートを通して油圧アクチュエータ側から油圧コントロールバルブ側へ作動油が還流される。この際、前記連通路が作動油を第2ポートから可動弁の内部へ滑らかに流通させるので、操舵輪が高い振動数で異常振動して油圧アクチュエータの油圧が高速且つ微少に振動した場合でも、当該油圧振動に対して良好な応答性を確保することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のダンパーバルブ及びそれを用いた油圧式パワーステアリング装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る油圧式パワーステアリング装置を示す概略図である。同図において、この油圧式パワーステアリング装置Aは、図示しないステアリングホイールに連結される入力軸Sと、この入力軸Sの回転に伴って回転するピニオン1と、このピニオン1に噛み合うラック軸2と、このラック軸2を覆うハウジング5と、このハウジング5の内部に設けられた油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ6と、この油圧シリンダ6に作動油を供給する油圧ポンプ7と、前記ステアリングホイールに連動して油圧シリンダ6に対する作動油の給排を制御する油圧コントロールバルブ8とによって主要部が構成されている。
【0015】
前記ラック軸2の両端部は、ハウジング5の両端開口部5a,5bから突出しており、その突出端には、ボールジョイント10,11が一体化されている。各ボールジョイント10,11には、タイロッド12,13が取り付けられており、このタイロッド12,13を介して前記ラック軸2の両端部が操舵輪に連結されている。したがって、前記ステアリングホイールの回転操作により、入力軸Sを介してピニオン1を回転させ、ラック軸2を軸方向(車幅方向)へ移動させて、車両の操舵を行うことができる。
【0016】
前記油圧シリンダ6は、ハウジング5によって構成されたシリンダチューブ6aと、ラック軸2で構成されたピストンロッド6bと、ラック軸2に一体化されたピストン6cとからなり、このピストン6cを挟んだ両側空間が、第1油室6d及び第2油室6eとして構成されている。
油圧コントロールバルブ8は、ロータリーバルブによって構成されており、そのバルブハウジング8aには、入力ポート8b、リターンポート8c、第1出力ポート8d及び第2出力ポート8eがそれぞれ突出形成されている。前記入力ポート8bは、第1油圧配管P1を介して前記油圧ポンプ7の出力ポート7aに接続されており、リターンポート8cは、第2油圧配管P2を介してリザーブタンクTに接続されている。また、第1出力ポート8dは、第3油圧配管P3を介して油圧シリンダ6の第1油室6dに接続されており、第2出力ポート8eは、第4油圧配管P4を介して油圧シリンダ6の第2油室6eに接続されている。この油圧コントロールバルブ8は、操舵方向と操舵抵抗に応じて、各油室6d,6eの何れか一方に操舵力補助用の作動油を供給すると同時に、他方の油室から作動油をリザーブタンクTに還流させる。
【0017】
前記第3油圧配管P3及び第4油圧配管P4は、それぞれ金属管4によって構成されており、これら各配管P3,P4はこの発明の一実施形態に係るダンパーバルブ20を介して、油圧シリンダ6に接続されている。具体的には、第3油圧配管P3はコネクター14a及びダンパーバルブ20を介して油圧シリンダ6の第1油室6dに連通する第1入力ポート6fに接続されている。同様に、第4油圧配管P4は、コネクター14a及びダンパーバルブ20を介して油圧シリンダ6の第2油室6eに連通する第2入力ポート6gに接続されている。
【0018】
各ダンパーバルブ20は、油圧コントロールバルブ8から油圧シリンダ6側への作動油の流れを許容するチェック弁としての機能と、これと逆向きの作動油の流れを、所定の抵抗を有して許容する絞りチェック弁としての機能とを有するものである。
図2を参照して、前記ダンパーバルブ20は、中空のケーシング21と、このケーシング21の内部に配置された筒状の可動弁22と、この可動弁22を付勢するコイル状のスプリング25と、前記可動弁22を着座させる弁スリーブ23と、この弁スリーブ23の内部に設けられた逆止弁24とを備えている。なお、同図に示すダンパーバルブ20は、可動弁22と弁スリーブ23、及び逆止弁24によってケーシング21の内部が閉塞された状態である。
【0019】
前記ケーシング21は、カップ状の本体部21aと、この本体部21aの内部に先端側がねじ込まれたキャップ21bとからなり、これら本体部21aとキャップ21bとによって中空部21cが構成されている。前記本体部21aの底部には、中空部21cを油圧シリンダ6の第1油室6d(又は第2油室6e)に連通させる第2ポート21eが形成されており、この第2ポート21eの周囲は油圧シリンダ6のシリンダチューブ6aに溶接されている。また、キャップ21bの上半部には前記コネクター14aが接続されているとともに、このコネクター14a及び金属管4を介して中空部21cを油圧コントロールバルブ8に連通させる第1ポート21dが形成されている。
【0020】
前記コネクター14aはキャップ21bの上半部を包囲する環状部14bの内周に沿って油路14cを形成したものであり、この油路14cに対応させて前記第1ポート21dが例えば4等配に形成されている。このコネクター14aは、環状のパッキン14dを介して本体部21aの上端面とキャップ21bのフランジ部21fとの間に挟み込まれている。
可動弁22は、ケーシング21の中空部21cに油路に沿って(図において上下方向に沿って)移動可能に配置されており、その上部側には薄肉円筒部22aが、下部側には厚肉円筒部22bがそれぞれ形成されている。前記可動弁22の薄肉円筒部22aには、前記スプリング25が導入されている。
【0021】
弁スリーブ23は、上部側に薄肉円筒部23aが、下部側に厚肉円筒部23bがそれぞれ形成されているものであり、前記薄肉円筒部23aに可動弁22の厚肉円筒部22bを摺動自在に導入することにより、当該可動弁22の移動がガイドされている。また、前記厚肉円筒部23bの内側段部は弁座23cとして構成されており、この弁座23cに対して前記可動弁22の下端面が密着している。なお、前記弁スリーブ23の下面とケーシング21の内底面との間には、所定の隙間Kが設けられている。
さらに、前記弁スリーブ23の厚肉円筒部23bには、一端が弁座23cに開口し他端が前記隙間Kに開口する連通路23dが形成されている。この連通路23dは円周等配に複数個形成されており、その弁座23cに開口する上端部分と可動弁22の内周とは可能な限り接近させてある。
【0022】
逆止弁24は、弁スリーブ23の内部に設けられた筒状のケース24aと、このケース24a内に配置された可動弁体24bと、ケース24a内に収納され、可動弁体24bを付勢するためのコイルばね24cと、ケース24aに取り付けられ、可動弁体24bが着座するリング状の弁座部材24dとを備えている。この逆止弁24は、これらの構成部材を一体的に組み立ててユニット化したものであり、弁スリーブ23の内周に圧入されて固定されている。このように、逆止弁24としてユニット化したものを使用することにより、当該逆止弁24を弁スリーブ23に対して容易に組み付けることができる。
【0023】
前記ケース24aの下端部には、コイルばね24cを保持するための突片24eが内側に折り曲げられた状態で設けられている。また、前記弁座部材24dは、前記ケース24aの上側開口部に例えばかしめによって取り付けられている。前記可動弁体24bは、油路に沿って移動可能に配置されており、通常はコイルばね24cの付勢力で弁座部材24dに密接して、弁座部材24dの中央部分に設けられた開口を塞いでいる。これにより、逆止弁24は、可動弁22の内部を閉塞状態として、油圧シリンダ6から油圧コントロールバルブ8側に還流しようとする作動油の流れを阻止する。また、この可動弁体24bの周囲の複数箇所には、ケース24aの内周面に係合して、当該可動弁体24bの姿勢を維持するための係合部24fが設けられている。
【0024】
前記逆止弁24は、図3に示すように、その可動弁体24bが油圧コントロールバルブ8から油圧シリンダ6側に流れようとする作動油の圧力により、コイルばね24cの付勢力に抗して弁座部材24dから離れてケーシング21の下端部側に押圧移動される。これにより、弁スリーブ23の内部が開放されて、その作動油は同図の矢印F1に示すように、ケーシング21の第1ポート21d、可動弁22の内部、弁スリーブ23の内部及びケーシング21の第2ポート21eを順次通過する。この結果、油圧コントロールバルブ8からの作動油がステアリングホイールの操舵方向に対応する側の油室に供給されて、ステアリングホイールの回転操作をアシストすることができる。
【0025】
スプリング25は、可動弁22を所定圧にて第2ポート21e側へ付勢して、当該可動弁22の下端面を弁スリーブ23の弁座23cに密接させている。このスプリング25は、油圧シリンダ6から油圧コントロールバルブ8側へ還流しようとする作動油の圧力に応じて伸縮するように、可動弁22の厚肉円筒部22bの上端面とキャップ21bの天井部との間に弾性収縮させた状態で介在してある。前記スプリング25の付勢力は、操舵輪の振動に伴って油圧シリンダ6のピストンロッド6bが振動すると、可動弁22を弁座23cから僅かに離反させて両者間に微少隙間S1(図4参照)を形成できる値に設定されている。
【0026】
以上の構成のダンパーバルブ20において、操舵輪の振動に伴って油圧シリンダ6のピストンロッド6bが左右に振動すると、油圧シリンダ6からの作動油が、図4の矢印F2に示すように、ケーシング21の第2ポート21e、連通路23d、微少隙間S1、可動弁22の内部及び第1ポート21dを通して油圧コントロールバルブ8に還流される。この際、前記作動油が微少隙間S1によって絞られることから、ダンパー効果が発揮され、操舵輪からの振動が油圧シリンダ6のピストンロッド6bを介してステアリングホイールに伝達されるのが抑制される。しかも、連通路23dの弁座23c側の開口と可動弁22の内周とが接近しているので、油圧シリンダ6からの作動油は、第2ポート21eから連通路23dを通して可動弁22の内部に少ない流路抵抗でもって滑らかに導かれることになる。このため、操舵輪が高い振動数で異常振動することによって油圧シリンダ6のピストンロッド6bが左右に高速且つ微少に振動し、その油圧が高速且つ微少に振動した場合でも、微少隙間S1によるダンパー効果を効果的に発揮させることができる。したがって、シミー現象等の車両の部品精度や走行環境等に起因する外乱の影響を確実且つ効果的に抑制することができる。
【0027】
一方、ステアリングホイールが急転舵された場合等、油圧コントロールバルブ8側へ戻ろうとする作動油の圧力が所定圧以上になった場合には、当該作動油によって可動弁22が弁座23cから大きく離反されて両者間に広い隙間S2が形成される(図5参照)。これにより、油圧シリンダ6からの作動油は、矢印F3に示すように、ケーシング21の第2ポート21e、連通路23d、広い隙間S2、可動弁22の内部及び第1ポート21dを通して油圧コントロールバルブ8に還流される。この結果、操舵補助力の低下を防いでステアリングホイールが異常に重くなる等の不具合が発生するのを防止することができる。
【0028】
図6はダンパーバルブ20の他の実施の形態を示す断面図である。この実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、ボール31を用いて逆止弁24を構成している点である。
具体的には、同図に示すように、ダンパーバルブ20は弁スリーブ23内部を閉塞するための前記ボール31と、弁スリーブ23の内周端部に取り付けられた係止板32とを備えている。また、弁スリーブ23の内部には、ボール31と密接する弁座33が設けられている。このダンパーバルブ20においては、ボール31がケーシング21の第2ポート21eから第1ポート21dへ向かって流れようとする作動油の圧力によって押圧されて、弁座33に着座することにより、弁スリーブ23の内部が閉塞される。
【0029】
前記係止板32は、図7に示すように、複数の透孔32a,32bを有する円板により構成されており、この係止板32によってボール31を弁スリーブ23の内部に常に保持している。この係止板32は、作動油の圧力によってボール31が密接した場合でも、その作動油の流れを阻害しないように、透孔32a,32bの数及び直径(つまり、トータルの開口面積)が選択されている。
この実施の形態においては、ボール31と係止板32とを用いて逆止弁24を構成しているので、部品点数が少なく構造の簡素なダンパーバルブ20となる。
【0030】
なお、前記した実施形態においては、ダンパーバルブ20を第3油圧配管P3及び第4油圧配管P4の先端部分に取り付けた場合について説明したが、このダンパーバルブ20は、油圧コントロールバルブ8の第1出力ポート8d及び第2出力ポート8eの内部等、油圧コントロールバルブ8の出力ポート8d、8eと油圧シリンダ6との間の油圧回路の何れかの位置に設けておけばよい。
【0031】
【発明の効果】
以上のように、この発明のダンパーバルブ及びそれを用いた油圧式パワーステアリング装置によれば、操舵輪の異常振動に伴ってケーシングの第2ポート、連通路、可動弁の一端面と弁座との間の隙間及び第1ポートを通して油圧アクチュエータ側から油圧ポンプ側へ作動油が還流される際に、前記連通路が作動油を第2ポートから可動弁の内部へ滑らかに流通させるので、油圧アクチュエータにおける高速且つ微少な油圧振動に対しても良好なダンパー効果を発揮することができる。このため、シミー現象やキックバック現象等の車両の部品精度や走行環境等に起因する外乱の影響を確実且つ効果的に抑制することができる。
【0032】
特に、前記逆止弁がユニット化されている場合には(請求項2)、弁スリーブに対して逆止弁を容易に組み付けることができる。
さらに、前記逆止弁がボール係止板とを備えるものである場合には(請求項3)、逆止弁の部品点数を少なくすることができ、ダンパーバルブの構成をより簡素にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係る油圧式パワーステアリング装置を示す概略図である。
【図2】この発明の一実施形態に係るダンパーバルブ示す断面図である。
【図3】図2に示した逆止弁の動作を示す説明図である。
【図4】図2に示したダンパーバルブの動作を示す説明図である。
【図5】図2に示したダンパーバルブの他の動作を示す説明図である。
【図6】他の実施の形態を示す断面図である。
【図7】前図に示した係止板の平面図である。
【図8】ダンパーバルブの従来例を示す断面図である。
【図9】図8に示したダンパーバルブの動作を示す説明図である。
【図10】図8に示したダンパーバルブの他の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
6 油圧シリンダ(油圧アクチュエータ)
7 油圧ポンプ
8 油圧コントロールバルブ
8d 第1出力ポート
8e 第2出力ポート
20 ダンパーバルブ
21 ケーシング
21d 第1ポート
21e 第2ポート
22 可動弁
23 弁スリーブ
23d 連通路
23c 弁座
24 逆止弁
24b 可動弁体
25 スプリング
31 ボール
32 係止板
A 油圧式パワーステアリング装置
S1 微少隙間
S2 広い隙間
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等の車両に搭載され、油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間の油圧回路に設けられるダンパーバルブ及びそれを用いた油圧式パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両用の舵取装置として、油圧によって操舵力を補助する油圧式パワーステアリング装置が多用されている。この油圧式パワーステアリング装置は、油圧ポンプから吐出される作動油を、油圧シリンダや油圧モータ等の油圧アクチュエータに供給することにより、操舵補助力を出力するものであり、前記油圧ポンプと油圧アクチュエータとの間には、操舵方向及び操舵抵抗に応じて油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御する油圧コントロールバルブを介在している。
【0003】
この種の油圧式パワーステアリング装置においては、操舵系の部品精度等に起因して走行中に操舵輪が過剰に振動し、この振動が例えば油圧シリンダのピストンロッド(ラック軸)を介してステアリングホイールに伝達されるいわゆるシミー現象が生じることがある。このようなシミー現象を抑制するために、例えば油圧コントロールバルブ内に逆止弁を設けて油圧シリンダを封止した状態とすることにより、当該油圧シリンダを前記の振動に対するダンパーとして機能させることが行われている。
しかしながら、前記のように油圧シリンダをダンパーとして機能させた場合、特に危険回避等のために急転舵を行った際に、一方の油室から油圧コントロールバルブに戻ろうとする作動油の流れが、逆止弁によって妨げられて操舵補助力が低下し、ステアリングホイールが異常に重くなる等の不具合を発生するという問題点があった。
【0004】
このような問題点を解決するために、油圧コントロールバルブと油圧シリンダの左右の油室とを個別に接続する油圧回路のそれぞれに、ダンパーバルブを介在することが行われている。
このダンパーバルブ100は、例えば図8に示すように、中空のケーシング101の内部に、油路に沿って移動自在に可動弁102を設け、この可動弁102の内部にボール103を備える逆止弁104を構成し、前記可動弁102をスプリング105によって図において上方に付勢して、その上面をケーシング101の絞り段部106に密接させているものであり、前記可動弁102には、スプリング105の付勢力に抗して可動弁102が絞り段部106から離反した状態で、図示しない油圧シリンダ側から油圧コントロールバルブ107側へ作動油が流通するのを許容する複数の連通孔108が形成されている。
【0005】
前記ダンパーバルブ100によれば、操舵輪の振動に伴って油圧シリンダのピストンロッドが左右に振動して、その振幅に応じた微量の作動油が、油圧シリンダから油圧コントロールバルブ107に還流しようとすると、ボール103によって逆止弁104の内部の油路が閉塞されるとともに、可動弁102がスプリング105の付勢力に抗して絞り段部106から僅かに離反する。これにより、前記作動油が逆止弁104の上面と絞り段部106との間の微少隙間109及び連通孔108を通して油圧コントロールバルブ107に還流される(図9参照)。この際、前記作動油が前記微少隙間109によって絞られることから、ダンパー効果が発揮され、操舵輪からの振動が油圧シリンダのピストンロッドを介してステアリングホイールに伝達されるのが抑制される。
【0006】
また、ドライバーが急転舵を行った場合には、油圧シリンダの左右何れかの油室から油圧コントロールバルブ107に還流される作動油が所定圧以上となって、可動弁102がスプリング105の付勢力に抗して絞り段部106から大きく離反する。これにより、前記作動油が逆止弁104の上面と絞り段部106との間の広い隙間110及び連通孔108を通して油圧コントロールバルブ107に還流されるので(図10参照)ステアリングホイールが異常に重くなる等の不具合が発生するのが防止される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の油圧式パワーステアリング装置は、作動油が油圧シリンダ側から微少隙間109を通して油圧コントロールバルブ107に還流される場合において、管路111を下方に向かって流れる作動油が微少隙間109に導入される際に一旦左右方向へ屈折され、さらに微少隙間109から連通孔108に導入される際に、鋭角にて斜め下方向に屈折されることになる。このため、流路抵抗が大きくなって作動油がスムーズに流れ難く、特に操舵輪が高い振動数で異常振動することにより油圧シリンダ内の油圧が高速且つ微少に振動(変動)した場合に、当該油圧振動に対する応答性が悪くダンパー効果を効果的に発揮させ難いという問題があった。
前記のような従来の問題点に鑑み、この発明は、油圧アクチュエータの油圧が高速且つ微少に振動した場合であってもダンパー効果を効果的に発揮させることができるダンパーバルブ及びそれを用いた油圧式パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するためのこの発明のダンパーバルブは、油圧ポンプとこの油圧ポンプから供給される作動油によって動作する油圧アクチュエータとの間の油圧回路に設けられるダンパーバルブであって、前記油圧ポンプ側に接続される第1ポートと、前記油圧アクチュエータ側に接続される第2ポートとを有する中空のケーシングと、前記ケーシングの内部に油路に沿って移動可能に配置された筒状の可動弁と、前記ケーシングの内部に配置され、前記可動弁の一部が内部に挿入されると共に、その一端面を着座させる弁座を有する弁スリーブと、前記可動弁を付勢して、その一端面を弁スリーブの弁座に密接させるスプリングと、前記弁スリーブの内部に設けられ、油圧ポンプから供給される作動油が前記第1ポートから可動弁及び弁スリーブの内部を通して第2ポートへ流通するのを許容し、その逆方向へ流通するのを規制する逆止弁と、前記弁スリーブに設けられ、一端が前記弁座に開口し、可動弁が当該弁座から離反した状態で作動油を前記第2ポートから可動弁の内部へ滑らかに流通させる連通路とを備えることを特徴としている(請求項1)。
【0009】
このように構成されたダンパーバルブによれば、油圧ポンプ側から油圧アクチュエータに向かう作動油は、前記逆止弁によって前記第1ポートから可動弁及び弁スリーブの内部を通して第2ポートへ流通するのが許容されて、油圧アクチュエータに供給される。
一方、油圧アクチュエータから油圧ポンプ側に向かう作動油は、前記逆止弁によって弁スリーブの内部を流通するのが規制され、連通路を通して弁スリーブの弁座に導かれ、その圧力によって可動弁を押圧してこれを弁座から離反させる。この結果、前記第2ポート、連通路、可動弁の一端面と弁座との間の隙間及び第1ポートを通して油圧アクチュエータ側から油圧ポンプ側へ作動油が還流される。この際、前記連通路が作動油を第2ポートから可動弁の内部へ滑らかに流通させるので、油圧アクチュエータの油圧が高速且つ微少に振動した場合でも、当該油圧振動に対して良好な応答性を確保することができる。
【0010】
前記逆止弁は、前記弁スリーブの内部に固定されるケースと、このケース内に配置された可動弁体と、前記ケースに取り付けられ、前記可動弁体が着座する弁座部材とをユニット化したものであってもよく(請求項2)、この場合には、弁スリーブへの逆止弁の組み付けが容易となる。
【0011】
さらに、前記逆止弁は、前記弁スリーブの内部を閉塞するボールと、このボールを弁スリーブの内部に保持するとともに、作動油を流通させる透孔を有する係止板とを備えるものであってもよく(請求項3)、この場合には逆止弁の部品点数を少なくすることができる。
【0012】
また、この発明の油圧式パワーステアリング装置は、油圧ポンプと、この油圧ポンプから供給される作動油によって操舵補助力を出力する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータと油圧ポンプとの間に介在し、操舵に応じて前記油圧アクチュエータに対する作動油の給排をコントロールする油圧コントロールバルブとを備える油圧式パワーステアリング装置であって、
前記油圧コントロールバルブの出力ポートと油圧アクチュエータとの間の油圧回路の所定部に、請求項1から請求項3の何れかに記載のダンパーバルブを設けていることを特徴としている(請求項4)。
【0013】
このように構成された油圧式パワーステアリング装置によれば、油圧コントロールバルブから油圧アクチュエータに向かう作動油は、前記逆止弁によって前記第1ポートから可動弁及び弁スリーブの内部を通して第2ポートへ流通するのが許容されて、油圧アクチュエータに供給される。
また、油圧アクチュエータから油圧コントロールバルブに向かう作動油は、前記逆止弁によって弁スリーブの内部を流通するのが規制され、連通路を通して弁スリーブの弁座に導かれ、その圧力によって可動弁を押圧してこれを弁座から離反させる。この結果、前記第2ポート、連通路、可動弁の一端面と弁座との間の隙間及び第1ポートを通して油圧アクチュエータ側から油圧コントロールバルブ側へ作動油が還流される。この際、前記連通路が作動油を第2ポートから可動弁の内部へ滑らかに流通させるので、操舵輪が高い振動数で異常振動して油圧アクチュエータの油圧が高速且つ微少に振動した場合でも、当該油圧振動に対して良好な応答性を確保することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のダンパーバルブ及びそれを用いた油圧式パワーステアリング装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る油圧式パワーステアリング装置を示す概略図である。同図において、この油圧式パワーステアリング装置Aは、図示しないステアリングホイールに連結される入力軸Sと、この入力軸Sの回転に伴って回転するピニオン1と、このピニオン1に噛み合うラック軸2と、このラック軸2を覆うハウジング5と、このハウジング5の内部に設けられた油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ6と、この油圧シリンダ6に作動油を供給する油圧ポンプ7と、前記ステアリングホイールに連動して油圧シリンダ6に対する作動油の給排を制御する油圧コントロールバルブ8とによって主要部が構成されている。
【0015】
前記ラック軸2の両端部は、ハウジング5の両端開口部5a,5bから突出しており、その突出端には、ボールジョイント10,11が一体化されている。各ボールジョイント10,11には、タイロッド12,13が取り付けられており、このタイロッド12,13を介して前記ラック軸2の両端部が操舵輪に連結されている。したがって、前記ステアリングホイールの回転操作により、入力軸Sを介してピニオン1を回転させ、ラック軸2を軸方向(車幅方向)へ移動させて、車両の操舵を行うことができる。
【0016】
前記油圧シリンダ6は、ハウジング5によって構成されたシリンダチューブ6aと、ラック軸2で構成されたピストンロッド6bと、ラック軸2に一体化されたピストン6cとからなり、このピストン6cを挟んだ両側空間が、第1油室6d及び第2油室6eとして構成されている。
油圧コントロールバルブ8は、ロータリーバルブによって構成されており、そのバルブハウジング8aには、入力ポート8b、リターンポート8c、第1出力ポート8d及び第2出力ポート8eがそれぞれ突出形成されている。前記入力ポート8bは、第1油圧配管P1を介して前記油圧ポンプ7の出力ポート7aに接続されており、リターンポート8cは、第2油圧配管P2を介してリザーブタンクTに接続されている。また、第1出力ポート8dは、第3油圧配管P3を介して油圧シリンダ6の第1油室6dに接続されており、第2出力ポート8eは、第4油圧配管P4を介して油圧シリンダ6の第2油室6eに接続されている。この油圧コントロールバルブ8は、操舵方向と操舵抵抗に応じて、各油室6d,6eの何れか一方に操舵力補助用の作動油を供給すると同時に、他方の油室から作動油をリザーブタンクTに還流させる。
【0017】
前記第3油圧配管P3及び第4油圧配管P4は、それぞれ金属管4によって構成されており、これら各配管P3,P4はこの発明の一実施形態に係るダンパーバルブ20を介して、油圧シリンダ6に接続されている。具体的には、第3油圧配管P3はコネクター14a及びダンパーバルブ20を介して油圧シリンダ6の第1油室6dに連通する第1入力ポート6fに接続されている。同様に、第4油圧配管P4は、コネクター14a及びダンパーバルブ20を介して油圧シリンダ6の第2油室6eに連通する第2入力ポート6gに接続されている。
【0018】
各ダンパーバルブ20は、油圧コントロールバルブ8から油圧シリンダ6側への作動油の流れを許容するチェック弁としての機能と、これと逆向きの作動油の流れを、所定の抵抗を有して許容する絞りチェック弁としての機能とを有するものである。
図2を参照して、前記ダンパーバルブ20は、中空のケーシング21と、このケーシング21の内部に配置された筒状の可動弁22と、この可動弁22を付勢するコイル状のスプリング25と、前記可動弁22を着座させる弁スリーブ23と、この弁スリーブ23の内部に設けられた逆止弁24とを備えている。なお、同図に示すダンパーバルブ20は、可動弁22と弁スリーブ23、及び逆止弁24によってケーシング21の内部が閉塞された状態である。
【0019】
前記ケーシング21は、カップ状の本体部21aと、この本体部21aの内部に先端側がねじ込まれたキャップ21bとからなり、これら本体部21aとキャップ21bとによって中空部21cが構成されている。前記本体部21aの底部には、中空部21cを油圧シリンダ6の第1油室6d(又は第2油室6e)に連通させる第2ポート21eが形成されており、この第2ポート21eの周囲は油圧シリンダ6のシリンダチューブ6aに溶接されている。また、キャップ21bの上半部には前記コネクター14aが接続されているとともに、このコネクター14a及び金属管4を介して中空部21cを油圧コントロールバルブ8に連通させる第1ポート21dが形成されている。
【0020】
前記コネクター14aはキャップ21bの上半部を包囲する環状部14bの内周に沿って油路14cを形成したものであり、この油路14cに対応させて前記第1ポート21dが例えば4等配に形成されている。このコネクター14aは、環状のパッキン14dを介して本体部21aの上端面とキャップ21bのフランジ部21fとの間に挟み込まれている。
可動弁22は、ケーシング21の中空部21cに油路に沿って(図において上下方向に沿って)移動可能に配置されており、その上部側には薄肉円筒部22aが、下部側には厚肉円筒部22bがそれぞれ形成されている。前記可動弁22の薄肉円筒部22aには、前記スプリング25が導入されている。
【0021】
弁スリーブ23は、上部側に薄肉円筒部23aが、下部側に厚肉円筒部23bがそれぞれ形成されているものであり、前記薄肉円筒部23aに可動弁22の厚肉円筒部22bを摺動自在に導入することにより、当該可動弁22の移動がガイドされている。また、前記厚肉円筒部23bの内側段部は弁座23cとして構成されており、この弁座23cに対して前記可動弁22の下端面が密着している。なお、前記弁スリーブ23の下面とケーシング21の内底面との間には、所定の隙間Kが設けられている。
さらに、前記弁スリーブ23の厚肉円筒部23bには、一端が弁座23cに開口し他端が前記隙間Kに開口する連通路23dが形成されている。この連通路23dは円周等配に複数個形成されており、その弁座23cに開口する上端部分と可動弁22の内周とは可能な限り接近させてある。
【0022】
逆止弁24は、弁スリーブ23の内部に設けられた筒状のケース24aと、このケース24a内に配置された可動弁体24bと、ケース24a内に収納され、可動弁体24bを付勢するためのコイルばね24cと、ケース24aに取り付けられ、可動弁体24bが着座するリング状の弁座部材24dとを備えている。この逆止弁24は、これらの構成部材を一体的に組み立ててユニット化したものであり、弁スリーブ23の内周に圧入されて固定されている。このように、逆止弁24としてユニット化したものを使用することにより、当該逆止弁24を弁スリーブ23に対して容易に組み付けることができる。
【0023】
前記ケース24aの下端部には、コイルばね24cを保持するための突片24eが内側に折り曲げられた状態で設けられている。また、前記弁座部材24dは、前記ケース24aの上側開口部に例えばかしめによって取り付けられている。前記可動弁体24bは、油路に沿って移動可能に配置されており、通常はコイルばね24cの付勢力で弁座部材24dに密接して、弁座部材24dの中央部分に設けられた開口を塞いでいる。これにより、逆止弁24は、可動弁22の内部を閉塞状態として、油圧シリンダ6から油圧コントロールバルブ8側に還流しようとする作動油の流れを阻止する。また、この可動弁体24bの周囲の複数箇所には、ケース24aの内周面に係合して、当該可動弁体24bの姿勢を維持するための係合部24fが設けられている。
【0024】
前記逆止弁24は、図3に示すように、その可動弁体24bが油圧コントロールバルブ8から油圧シリンダ6側に流れようとする作動油の圧力により、コイルばね24cの付勢力に抗して弁座部材24dから離れてケーシング21の下端部側に押圧移動される。これにより、弁スリーブ23の内部が開放されて、その作動油は同図の矢印F1に示すように、ケーシング21の第1ポート21d、可動弁22の内部、弁スリーブ23の内部及びケーシング21の第2ポート21eを順次通過する。この結果、油圧コントロールバルブ8からの作動油がステアリングホイールの操舵方向に対応する側の油室に供給されて、ステアリングホイールの回転操作をアシストすることができる。
【0025】
スプリング25は、可動弁22を所定圧にて第2ポート21e側へ付勢して、当該可動弁22の下端面を弁スリーブ23の弁座23cに密接させている。このスプリング25は、油圧シリンダ6から油圧コントロールバルブ8側へ還流しようとする作動油の圧力に応じて伸縮するように、可動弁22の厚肉円筒部22bの上端面とキャップ21bの天井部との間に弾性収縮させた状態で介在してある。前記スプリング25の付勢力は、操舵輪の振動に伴って油圧シリンダ6のピストンロッド6bが振動すると、可動弁22を弁座23cから僅かに離反させて両者間に微少隙間S1(図4参照)を形成できる値に設定されている。
【0026】
以上の構成のダンパーバルブ20において、操舵輪の振動に伴って油圧シリンダ6のピストンロッド6bが左右に振動すると、油圧シリンダ6からの作動油が、図4の矢印F2に示すように、ケーシング21の第2ポート21e、連通路23d、微少隙間S1、可動弁22の内部及び第1ポート21dを通して油圧コントロールバルブ8に還流される。この際、前記作動油が微少隙間S1によって絞られることから、ダンパー効果が発揮され、操舵輪からの振動が油圧シリンダ6のピストンロッド6bを介してステアリングホイールに伝達されるのが抑制される。しかも、連通路23dの弁座23c側の開口と可動弁22の内周とが接近しているので、油圧シリンダ6からの作動油は、第2ポート21eから連通路23dを通して可動弁22の内部に少ない流路抵抗でもって滑らかに導かれることになる。このため、操舵輪が高い振動数で異常振動することによって油圧シリンダ6のピストンロッド6bが左右に高速且つ微少に振動し、その油圧が高速且つ微少に振動した場合でも、微少隙間S1によるダンパー効果を効果的に発揮させることができる。したがって、シミー現象等の車両の部品精度や走行環境等に起因する外乱の影響を確実且つ効果的に抑制することができる。
【0027】
一方、ステアリングホイールが急転舵された場合等、油圧コントロールバルブ8側へ戻ろうとする作動油の圧力が所定圧以上になった場合には、当該作動油によって可動弁22が弁座23cから大きく離反されて両者間に広い隙間S2が形成される(図5参照)。これにより、油圧シリンダ6からの作動油は、矢印F3に示すように、ケーシング21の第2ポート21e、連通路23d、広い隙間S2、可動弁22の内部及び第1ポート21dを通して油圧コントロールバルブ8に還流される。この結果、操舵補助力の低下を防いでステアリングホイールが異常に重くなる等の不具合が発生するのを防止することができる。
【0028】
図6はダンパーバルブ20の他の実施の形態を示す断面図である。この実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、ボール31を用いて逆止弁24を構成している点である。
具体的には、同図に示すように、ダンパーバルブ20は弁スリーブ23内部を閉塞するための前記ボール31と、弁スリーブ23の内周端部に取り付けられた係止板32とを備えている。また、弁スリーブ23の内部には、ボール31と密接する弁座33が設けられている。このダンパーバルブ20においては、ボール31がケーシング21の第2ポート21eから第1ポート21dへ向かって流れようとする作動油の圧力によって押圧されて、弁座33に着座することにより、弁スリーブ23の内部が閉塞される。
【0029】
前記係止板32は、図7に示すように、複数の透孔32a,32bを有する円板により構成されており、この係止板32によってボール31を弁スリーブ23の内部に常に保持している。この係止板32は、作動油の圧力によってボール31が密接した場合でも、その作動油の流れを阻害しないように、透孔32a,32bの数及び直径(つまり、トータルの開口面積)が選択されている。
この実施の形態においては、ボール31と係止板32とを用いて逆止弁24を構成しているので、部品点数が少なく構造の簡素なダンパーバルブ20となる。
【0030】
なお、前記した実施形態においては、ダンパーバルブ20を第3油圧配管P3及び第4油圧配管P4の先端部分に取り付けた場合について説明したが、このダンパーバルブ20は、油圧コントロールバルブ8の第1出力ポート8d及び第2出力ポート8eの内部等、油圧コントロールバルブ8の出力ポート8d、8eと油圧シリンダ6との間の油圧回路の何れかの位置に設けておけばよい。
【0031】
【発明の効果】
以上のように、この発明のダンパーバルブ及びそれを用いた油圧式パワーステアリング装置によれば、操舵輪の異常振動に伴ってケーシングの第2ポート、連通路、可動弁の一端面と弁座との間の隙間及び第1ポートを通して油圧アクチュエータ側から油圧ポンプ側へ作動油が還流される際に、前記連通路が作動油を第2ポートから可動弁の内部へ滑らかに流通させるので、油圧アクチュエータにおける高速且つ微少な油圧振動に対しても良好なダンパー効果を発揮することができる。このため、シミー現象やキックバック現象等の車両の部品精度や走行環境等に起因する外乱の影響を確実且つ効果的に抑制することができる。
【0032】
特に、前記逆止弁がユニット化されている場合には(請求項2)、弁スリーブに対して逆止弁を容易に組み付けることができる。
さらに、前記逆止弁がボール係止板とを備えるものである場合には(請求項3)、逆止弁の部品点数を少なくすることができ、ダンパーバルブの構成をより簡素にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係る油圧式パワーステアリング装置を示す概略図である。
【図2】この発明の一実施形態に係るダンパーバルブ示す断面図である。
【図3】図2に示した逆止弁の動作を示す説明図である。
【図4】図2に示したダンパーバルブの動作を示す説明図である。
【図5】図2に示したダンパーバルブの他の動作を示す説明図である。
【図6】他の実施の形態を示す断面図である。
【図7】前図に示した係止板の平面図である。
【図8】ダンパーバルブの従来例を示す断面図である。
【図9】図8に示したダンパーバルブの動作を示す説明図である。
【図10】図8に示したダンパーバルブの他の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
6 油圧シリンダ(油圧アクチュエータ)
7 油圧ポンプ
8 油圧コントロールバルブ
8d 第1出力ポート
8e 第2出力ポート
20 ダンパーバルブ
21 ケーシング
21d 第1ポート
21e 第2ポート
22 可動弁
23 弁スリーブ
23d 連通路
23c 弁座
24 逆止弁
24b 可動弁体
25 スプリング
31 ボール
32 係止板
A 油圧式パワーステアリング装置
S1 微少隙間
S2 広い隙間
Claims (4)
- 油圧ポンプとこの油圧ポンプから供給される作動油によって動作する油圧アクチュエータとの間の油圧回路に設けられるダンパーバルブであって、
前記油圧ポンプ側に接続される第1ポートと、前記油圧アクチュエータ側に接続される第2ポートとを有する中空のケーシングと、
前記ケーシングの内部に油路に沿って移動可能に配置された筒状の可動弁と、
前記ケーシングの内部に配置され、前記可動弁の一端面を着座させる弁座を有する弁スリーブと、
前記可動弁を付勢して、その一端面を弁スリーブの弁座に密接させるスプリングと、
前記弁スリーブの内部に設けられ、油圧ポンプから供給される作動油が前記第1ポートから可動弁及び弁スリーブの内部を通して第2ポートへ流通するのを許容し、その逆方向へ流通するのを規制する逆止弁と、
前記弁スリーブに設けられ、一端が前記弁座に開口し、可動弁が当該弁座から離反した状態で作動油を前記第2ポートから可動弁の内部へ滑らかに流通させる連通路とを備えることを特徴とするダンパーバルブ。 - 前記逆止弁が、前記弁スリーブの内部に固定されるケースと、このケース内に配置された可動弁体と、前記ケースに取り付けられ、前記可動弁体が着座する弁座部材とをユニット化したものである請求項1記載のダンパーバルブ。
- 前記逆止弁が、前記弁スリーブの内部を閉塞するボールと、このボールを弁スリーブの内部に保持するとともに、作動油を流通させる透孔を有する係止板とを備える請求項1記載のダンパーバルブ。
- 油圧ポンプと、この油圧ポンプから供給される作動油によって操舵補助力を出力する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータと油圧ポンプとの間に介在し、操舵に応じて前記油圧アクチュエータに対する作動油の給排をコントロールする油圧コントロールバルブとを備える油圧式パワーステアリング装置であって、
前記油圧コントロールバルブの出力ポートと油圧アクチュエータとの間の油圧回路の所定部に、請求項1から請求項3の何れかに記載のダンパーバルブを設けていることを特徴とする油圧式パワーステアリング装置。
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