JP4185101B2 - チェックバルブ用スプリング - Google Patents

Description

本発明は、ハンドルの回転を操向車輪に伝達する自動車の動力舵取装置に用いられるチェックバルブに用いられるチェックバルブ用スプリングに関する。

従来のチェックバルブが用いられる動力舵取装置としては、例えば図４に示すようなものがある。

図４において、１０１は制御弁であり、制御弁１０１は図示しないハンドルの操作によりポンプ１０２から作動油をパワーシリンダ１０３に導入する。制御弁１０１の弁本体１０４は内部が中空に形成され、弁本体１０４の内部にはトーションバー１０５が挿入され、ピン１０６で固定されている。

弁本体１０４の外周には複数個の溝１０７，１０８，１０９が形成され、これらの溝１０７，１０８，１０９を介してハンドルを一方向に操作したときは、ポンプ１０２からの作動油がパワーシリンダ１０３の一方のシリンダ室１１０に導入されるようになっているとともに、他方のシリンダ１１１の作動油がリザーバタンク１１２に戻り、また、ハンドルを他方向に操作したときは、ポンプ１０２からの作動油がパワーシリンダ１０３の他方のシリンダ室１１１に導入されるようになっているとともに、一方のシリンダ室１１０の作動油がリザーバタンク１１２に戻るようになっている。

弁本体１０４は、ハンドルの操作によりシリンダ１１３内に上下動自在に収納され、シリンダ１１３と弁本体１０４との間はオイルシール１１４で作動油が外部にもれないようにシールされている。シリンダ１１３はボルト１１５によりギヤハウジング１１６に固定されている。

シリンダ１１３の外周には外筒１１７が取り付けられ、外筒１１７には４つのポート１１８，１１９，１２０，１２１がそれぞれ形成されている。

ポート１１８はポンプ１０２から導入油路１２９を介して作動油を導入するために設けられたプレッシャポートである。このポート１１８の上部には作動油をリザーバタンク１１２に戻すためのポート１１９が設けられ、これらのポート１１８，１１９には溝１０７，１０８，１０９に連通可能なチェックバルブ１２２が設けられている。

ポート１１９は排出油路１２３を介してリザーバタンク１１２に連通している。また、ポート１２０はハンドルが一方向に操作されたときパワーシリンダ１０３の一方のシリンダ室１１０に作動油を導入するとともに、ハンドルが他の方向に操作されたときシリンダ室１１０内の作動油を戻すための入出力ポートであり、入出力油路１２４を介してパワーシリンダ１１３の一方のシリンダ室１１０に連通している。

このポート１２０の上部に設けられたポート１２１は、パワーシリンダ１０３における他端のシリンダ室１１１の作動油をリザーバタンク１１２に戻すとともにパワーシリンダ１０３の他方のシリンダ室１１１に作動油を導入するための入出力ポートであり、入出力油路１２５を介してパワーシリンダ１０３の他方のシリンダ室１１１に連通している。

パワーシリンダ１０３内には左右方向に移動自在にラック軸１２６が収納され、ラック軸１２６の大径部１２７によりシリンダ室１２８内を一方のシリンダ室１１０と他方のシリンダ室１１１に画成している。一方のシリンダ室１１０に作動油が挿入され、他方のシリンダ室１１１から作動油が排出されると、ラック軸１２６は図中左方向に移動し、他方のシリンダ室１１１に作動油が導入され、一方のシリンダ室１１０から作動油が排出されると、ラック軸１２６は図中右方向に移動する。

ハンドルを一方向、例えば右方向に操作すると、図示しないリンクによってハンドルの動きがトーションバー１０５に伝えられ、弁本体１０４が移動し、弁本体１０４に設けられた図示しないオイル流路によってポート１１８とポート１２０が連通されるので、ポンプ１０２からの作動油は導入油路１２９を経てプレッシャポートとしてのポート１１８に入り、チェックバルブ１２２を通ってポート１２０、入出力油路１２４からパワーシリンダ１０３の一方のシリンダ室１１０に入る。

このときポート１２１は弁本体１０４の図示しないオイル流路によってポート１１９と連通するように構成されており、パワーシリンダ１０３における他方のシリンダ室１１１の作動油は入出力油路１２５、ポート１２１、ポート１１９を経て排出油路１２３からリザーバタンク１１２に戻る。こうして、図外の操向車輪につながれたラック軸１２６は左方向に移動する。

ハンドルを他の方向、例えば左方向に操作すると、図示しないリンクによってハンドルの動きがトーションバー１０５に伝えられ、弁本体１０１がシリンダ１１３内でハンドルを右方向に操作したときと反対方向に移動する。このとき弁本体１０１の図示しない流路によってポート１１８とポート１２１が連通し、ポート１１９とポート１２０が連通するようになっている。このため、ポンプ１０２からの作動油は導入油路１２９、プレッシャポートとしてのポート１１８、チェックバルブ１２２を経て、ポート１２１、入出力油路１２５を通ってパワーシリンダ１０３の他方のシリンダ室１１１に導入される。一方、パワーシリンダ１０３における一方のシリンダ室１１０の作動油は、入出力油路１２４、ポート１２０、ポート１１９を経て排出油路１２３からリザーバタンク１１２に戻る。こうして、図外の操向車輪につながれたラック軸１２６は右方向に移動する。

これらの作用により操舵力がアシストされる。しかし凹凸路面を走行している場合などは、操向車輪からの所謂キックバックと言われる逆入力により作動油が逆流し、パワーシリンダ１０３が作動し、ハンドルとられ現象が発生するので、その防止のためにチェックバルブ１２２を設けている。

従来のチェックバルブを図５に示す。

図５において、筒状ケース１３０の底部には立上部１３１が形成され、立上部１３１の先端部は内側に向って折り曲げられている。図５において、立上部１３１は１カ所しか記載していないが、１２０度間隔で３カ所に設けられている。また筒状ケース１３０の底部に、作動油が通る油圧通路となる開口部１３２が形成されている。筒状ケース１３０の上部にも開口部が形成され、その開口部付近の筒状ケース内側には溝１３３が形成されている。

溝１３３にはバルブシート１３４の外周部が嵌入され、筒状ケース１３０の上側開口部にはバルブシート１３４が溝１３３にはめ込まれた後、かしめ固定される。バルブシート１３４には作動油が導入される開口部１３５が形成されている。バルブシート１３４の内側にポペットバルブ１３６が設けられており、ポペットバルブ１３６の中央には作動油の一部が逆流することを許容するオリフィス１３７が形成される。ポペットバルブ１３６の内側には下方に突出される立下部１３８が１２０度間隔で３カ所形成されている。

また、ポペットバルブ１３６の内側であってオリフィス１３７から外れた位置に、開口部１３５方向に突出する周状の凹部１３９が形成され、凹部１３９と筒状ケース１３０の底部との間にはスプリング１４０が介装され、スプリング１４０の小径部が凹部１３９に、大径部が筒状ケース１３０の底部に当接しており、ポペットバルブ１３６はスプリング１４０によりバルブシート１３４に当接している。

スプリング１４０は大径部が図６のように巻き終わり部分であるスプリング端１３１ａが円周部より外側に位置するように構成され、図７のように筒状ケース１３０の底部に収容されたとき、スプリング端１３１ａが筒状ケース１３０の内壁に当接すると共に、大径部が３カ所の立上部１３１の内側に収容され、スプリング１４０の巻き終わり部分の弾力によって固定されている。

作動時にはポンプからの作動油は、バルブシート１３４の開口部１３５を通り、ポペットバルブ１３６をスプリング１４０の弾力に抗して押し下げ、ポペットバルブ１３６と筒状ケース１３０の隙間を通り、筒状ケース１３０の底部に設けられた開口部１３２を経てパワーシリンダに導入される。またキックバックが発生し、作動油が開口部１３２を通って逆流してきたときは、ポペットバルブ１３６がバルブシート１３４の内側に密着し、バルブシート１３４の開口部１３５を閉止して逆流を阻止する。この場合、ポペットバルブ１３６のオリフィス１３７により作動油の一部が逆流するのを許容している。

このように、キックバックする作動油の逆流を阻止し、ハンドルがとられないようにしている。
特開２０００−１９９５７６

しかしながら、このような従来のチェックバルブにあっては、ポペットバルブがスプリングの弾力によって支えられているため、軸周り方向には固定されておらず、ポペットバルブが筒状ケースの底部まで押圧されたときはポペットバルブが軸周り方向に移動することがあり、ポペットバルブの側面がスプリングコイル部との巻き終わり部分の空間に食い込んでしまうことがあり、またスプリングはポペットバルブを押圧する弾力を確保するため粗巻きになっているので、ポペットバルブの立下部下端部がスプリング食い込み、その場合はキックバックが発生したときもポペットバルブがスプリングから外れないことがあり、弁の動作が不安定になるという不具合がある。また食い込みを防止するためにスプリング大径を小さくしていくとスプリング大径がケース底穴よりも小さくなり、外力によってスプリングが軸周りに回転することがあるとスプリング端がケース底穴より飛び出す場合もあり、このような状態になると所望のスプリング反発力が得られなくなると言う不具合があった。

本発明は、このような従来の不具合点に鑑みてなされたものであって、動作が安定し、弁の開閉が確実なチェックバルブを構成するスプリングを提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明は次のように構成する。

ハンドルにより制御弁を操作してポンプからの作動油をパワーシリンダの一方のシリンダ室に導入し他方のシリンダ室の作動油をリザーバタンクに戻してラック軸を移動させる動力舵取装置に用いられるチェックバルブに於いて、
開口部を下端及び上端に有し、開口部を有するバルブシートが上端の開口部部分にかしめ止めされ油圧通路となる下端の開口部内周部から立ち上げられた複数の立上部を有する筒状ケースと、
底部がバルブシート方向へ位置するように形成された周状の凹部と筒状ケース底部方向に屈曲する複数の立下部を有し、筒状ケース内壁に沿って移動自在に形成されたポペットバルブと、
小径部が凹部に位置し、大径部が立下部内壁と立上部で形成される部分に位置するように構成され前記ポペットバルブをバルブシート方向に押圧するスプリングを有し、
スプリングは大径部の巻き終わりが大径部外側に折り曲げられた放射状部を有し、折り曲げられた屈曲部は大径部内周部分より内側に位置し、かつ大径部及び小径部は２巻以上の部分が密着巻きされていることを特徴とする。

また本発明において、スプリングの放射状部はスプリング円周部から直角に折り曲げられた上で屈曲部を起点としてプラスマイナス３０度以内であることを特徴とする。

また屈曲部はスプリング大径部巻き終わり部分が大径部内側に折り曲げられて構成されるストレート部の先端に設けられることを特徴とする。

スプリングは大径部が筒状ケースの立上部内壁とポペットバルブの立下部内壁で形成される部分に位置し、大径部の巻き終わり部分である端部が大径部より外側へ折り曲げられた放射状部を有し、折り曲げられた屈曲部は大径部内周より内側に位置しているので、ポペットバルブが大径部の巻き終わり部分と接する位置まで回転した場合でもスプリング端部は大径部より外側に折り曲げられているので、従来のようにポペットバルブがスプリング端部に食い込むことがない。また大径部及び内径部は２巻以上の部分が密着巻きされているため、ポペットバルブの立下部の下端部がスプリングに食い込むことがない。

また本発明は、スプリングの屈曲部から先端部までの部分がスプリング直径方向に対して屈曲部を基点としてプラスマイナス３０度以内の角度を有するように構成されているので、折り曲げ角度精度を厳密に管理しなくて済む。

また本発明において、屈曲部はスプリング大径部巻き終わり部分が大径部内側に折り曲げられて構成される直線状のストレート部の先端に設けられているので、屈曲部を大径部内側に位置させることが容易になる。

更に放射状部を設けることにより、スプリング大径がケース底穴よりも小さくなった場合でもスプリング巻端がケース底穴から飛び出すことがないので、所望のスプリング反発力を維持できるという効果を有する。

図１（Ａ）は本発明を適用したチェックバルブの断面図、図１（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ断面図である。

図１において、筒状ケース１は、例えば板金により形成され、底部２は平面状に形成され、中央部には大きな開口部３が形成され、この開口部が油圧通路を構成している。開口部３の周縁部から立上部４が図１（Ｂ）に示すように１２０度の間隔で内側に立ち上げられている。また筒状ケース１の上部にも開口部５が形成されている。

筒状ケース１の上部開口部５付近の内側には溝６が形成され、その溝６にバルブシート７の周縁部が嵌合された上でかしめ止めされており、バルブシート７は筒状ケース１の上方向に突出する皿状に形成され、作動油が導入される開口部８を有している。バルブシート７の内側に板金等でバルブシート７の内側に接する形状に構成されたポペットバルブ９が設けられている。

ポペットバルブ９は中央部付近に作動油の一部が逆流することを許容する丸穴状のオリフィス１０が設けられており、オリフィス１０の周囲にバルブシート７の方向に突出し、外側部分がバルブシート７の開口部８の内周に接することでバルブシート７の開口部８を閉止するように形成された周状の凸部１２が設けられ、凸部１２の反対側は周状の凹部１４を形成している。またポペットバルブ９は筒状ケース１の底部２の方向に立ち下がる立下部１６が１２０度間隔で３カ所設けられている。この立下部１６の外周は筒状ケース１の内周よりも小さく作られ、ポペットバルブ９が筒状ケース１の内側で移動自在となるように構成されている。立下部１６の下端部内周は曲線状に加工されている。

このように構成されたポペットバルブ９はスプリング１８の小径部が凹部１４に、大径部が底部２に位置するように介装され、スプリング１８の弾力によってポペットバルブ９がバルブシート７に押圧されている。スプリング１８の大径部は立上部４の内壁とポペットバルブ９の立下部１６の内壁との間に位置するように構成されている。

スプリング１８の小径部及び大径部端部は少なくとも２巻分を密巻きとし、それ以外の部分は粗巻きとしている。このため、粗巻き部で弾力による反発力を維持しながら密巻き部の剛性によって底部２および凹部１４への位置安定性を確保している。ポペットバルブ９はスプリング１８によって支えられているので更に位置安定性を増すためには小径部を３巻き程度密巻きにすることも有効である。

スプリング１８は図１（Ｂ）及び図２（Ａ）に示すように、大径部の巻き終わりがコイル部から内側に折り曲げられたストレート部２０を有し、ストレート部２０の先端部からコイル外側方向に折り曲げられる屈曲部２２を有し、屈曲部２２から先端部までは放射状部２４を形成している。屈曲部２２はスプリング１８の大径部内径よりも内側に位置するようにし、放射状部２４の先端部は筒状ケース１の内壁に接するように構成されている。また放射状部２４はスプリング１８の円周に対して直角状態に折り曲げられるのが理想的であるが、ポペットバルブの端部がスプリング１８の端部に食い込まないためには屈曲部２２を基点としてプラスマイナス３０度の範囲内まで許容できる。またストレート部２０を設けることで屈曲部２２をスプリング１８の大径部内周より内側に位置させることが容易になる。

ポペットバルブ９の外径は、筒状ケース１の内径よりわずかに小さく、また、筒状ケース１の内側深さは立下部１６の高さの３倍以下になるように形成されている。ポペットバルブ９は、立下部１６が筒状ケース１の内側内壁に沿って移動するため、その傾きおよび左右の動きは規制される。したがって、弁の動作は安定しており、弁の開閉は確実に行われる。

作動油が流れる通常の作動時、ポンプからの作動油はバルブシート７の開口部８、筒状ケース１とポペットバルブ９の隙間を通り、筒状ケース１の油圧通路である開口部３を経てパワーシリンダに供給され、操向車輪につながれたラック軸を移動させ、操作力がアシストされる。

一方、凹凸路面を走行している場合など、操向車輪からのキックバックによる作動油が逆流したときは、筒状ケース１の開口部３とポペットバルブ９との間隙を通った作動油はポペットバルブ９を上方向に押圧する。ポペットバルブ９はこのキックバック時の油圧の流れに応答し、立下部１６が筒状ケース１の内側内壁に沿って上側へ移動し、凸部１２がバルブシート７の開口部８を閉止する。こうして、キックバックが入力された場合の作動油の逆流を阻止し、ハンドルがとられることがない。

キックバックがないとき、ポペットバルブ９はスプリング１８によって上方向に押圧されると共に、立下部１６が筒状ケース１の内壁で規制されているだけであるから、軸周りには位置が規制されていないことから、動作状態によっては回転力が生ずることがある。

図３は実線で示されるポペットバルブ９が作動油によって押圧されたときに点線で示される位置まで移動したときの状態を示しており、図３に示すようにスプリング１８の大径部は立上部４の内壁とポペットバルブ９の内壁の間に位置するように配置されている。ポペットバルブ９が作動油により下方向に押圧され、かつ回転力が生じた場合、立下部１６の側面は図１（Ｂ）に示すスプリング大径部から外側に位置する放射状部２４に当接することもあるが、スプリング１８の屈曲部２２はスプリング１８の内径部より内側に位置しているため、立下部１６がスプリング１８の端部に挟み込まれることはない。

またポペットバルブ９における立下部１６の下端部が筒状ケース１の底部２まで押圧されたときでも、スプリング１８の大径部は立下部１６の内壁よりも内側に位置するように配置されているので、従来のようにスプリング巻き終わり部とスプリングの円周部の間に隙間がないことから、立下部１６がスプリング１８のコイル部に挟み込まれることがない。スプリング１８が押圧されたとしても、大径部は２巻き以上の密巻き部を有するので剛性が確保されており、変形が少ないことから立下部１６がスプリング１８に食い込むことがない。更に立下部の下端部内壁は曲線部を有する状態に加工されていることからも立下部１６がスプリング１８に食い込むことがない。

本発明の実施形態を示す断面図 スプリングを示す図１の正面図及び側面図 正常時の動作を示す断面図 従来のチェックバルブが用いられる動力舵取装置を示す図 従来のチェックバルブの断面図 従来のスプリングを示す図 図５のＡ−Ａ断面図

符号の説明

１，１３０：筒状ケース
２：底部
３，５，８：開口部
４，１３１：立上部
６，１０７，１０８，１０９，１３３：溝
７：バルブシート
９，１３６：ポペットバルブ
１０，１３７：オリフィス
１２：凸部
１４，１３９：凹部
１６，１３８：立下部
１８，１４０：スプリング
２０：ストレート部
２２：屈曲部
２４：放射状部
１０１：制御弁
１０２：ポンプ
１０４：弁本体
１１２：リザーバタンク
１１８，１１９，１２０，１２１：ポート
１２２：チェックバルブ
１３４：バルブシート

Claims (3)

1. ハンドルにより制御弁を操作してポンプからの作動油をパワーシリンダの一方のシリンダ室に導入し他方のシリンダ室の作動油をリザーバタンクに戻してラック軸を移動させる動力舵取装置に用いられるチェックバルブに於いて、
   開口部を下端及び上端に有し、開口部を有するバルブシートが前記上端の開口部部分にかしめ止めされ、油圧通路となる前記下端の開口部内周から立ち上げられた複数の立上部を有する筒状ケースと、
   底部が位置するように前記バルブシート方向へ形成された周状の凹部と前記筒状ケース底部方向に屈曲する複数の立下部を有し、前記筒状ケース内壁に沿って移動自在に形成されたポペットバルブと、
   小径部が前記凹部に位置し、大径部が前記立下部内壁と前記立上部で形成する部分に位置するように構成され前記ポペットバルブを前記バルブシート方向に押圧するスプリングを有し、
   該スプリングは大径部の巻き終わりが大径部外側に折り曲げられた放射状部を有し、該折り曲げられた屈曲部は大径部内周部分より内側に位置し、かつ大径部及び小径部は２巻以上の部分が密着巻きされていることを特徴とするチェックバルブ。
   
2. 請求項1記載のチェックバルブにおいて、前記スプリングの放射状部はスプリング円周部から直角に折り曲げられた上で屈曲部を起点としてプラスマイナス３０度以内であることを特徴とするチェックバルブ。
   
3. 請求項１記載のチェックバルブにおいて、前記屈曲部は前記スプリング大径部巻き終わり部分が大径部内側に折り曲げられて構成されるストレート部の先端に設けられることを特徴とするチェックバルブ。

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