JP4604721B2

JP4604721B2 - 油圧パワーステアリング装置

Info

Publication number: JP4604721B2
Application number: JP2005003137A
Authority: JP
Inventors: 修宮崎
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2025-01-07
Also published as: EP1679247A1; ES2300950T3; DE602005004883D1; US7434652B2; KR20060081348A; CN100475625C; DE602005004883T2; US20060169520A1; EP1679247B1; CN1799916A; JP2006188196A; TW200631839A

Description

本発明は、操舵補助用のパワーシリンダへの作動油の給排を制御する油圧制御弁を、ステアリング軸を支持する筒形のハウジングの内部に備える油圧パワーステアリング装置に関する。

油圧パワーステアリング装置は、舵取機構中に配した複動式の油圧シリンダ（パワーシリンダ）が発生する油圧力により操舵を補助し、運転者の労力負担を軽減して快適な操舵感覚を得ようとするものであり、前記パワーシリンダの両シリンダ室と、油圧発生源としての油圧ポンプ及び排油先としての油タンクとの間に、ステアリングホイール等の操舵部材に加わる操舵トルクの方向及び大きさに応じて油圧の給排動作をなす油圧制御弁を配して構成されている（例えば、特許文献１参照）。

前記油圧制御弁としては、前記操舵部材の操作を舵取機構に伝えるステアリング軸の回転を利用するロータリ式の油圧制御弁が一般的に用いられており、具体的には、前記ステアリング軸を、操舵部材に連なる入力軸と舵取機構に連なる出力軸とに分割し、トーションバーを介して同軸に連結して、一方の連結端に係合された筒形のバルブボディーの内側に、他方の連結端部に一体に形成されたバルブスプールを相対回転自在に嵌め合わせ、ステアリング軸に操舵トルクが加えられたとき、トーションバーの捩れに伴ってバルブボディーとバルブスプールとの間に相対角変位を生ぜしめる構成となっている。

バルブボディーとバルブスプールとの嵌合周（前者の内周と後者の外周）上には、軸長方向に延びる各複数の油溝が周方向に並設してある。バルブボディーとバルブスプールとは、夫々の油溝が周方向に千鳥配置され、相隣する油溝間に前記相対角変位に応じて絞り面積を変える複数の絞り部を形成するように組み付けられており、前記油溝の夫々は、油圧源及び排油先に夫々連なる給油溝及び排油溝と、給油溝の両側にて排油溝との間に夫々位置し、送油先となるパワーシリンダの両シリンダ室に各別に連なる一対の送油溝とを構成している。

バルブボディー及びバルブスプールの嵌合周上に並ぶ絞り部は、操舵部材に操舵トルクが加えられておらず、トーションバーに捩れが生じていない中立状態において互いに等しい絞り面積を有しており、このとき油圧発生源から給油溝に供給される圧油は、両側に相隣する送油溝に均等に分配導入され、更にこれらの他側に相隣する排油溝に導入されて排油先に排出される。このとき、前記送油溝に夫々連通されたシリンダ室間に圧力差は生じず、パワーシリンダは何らの力も発生しない。

一方、操舵部材に操舵トルクが加えられた場合、入力軸と出力軸との間にトーションバーの捩れを伴って相対角変位が生じ、嵌合周上に並ぶ複数の絞り部の絞り面積が変化することとなる。このとき、油圧発生源から給油溝に供給される高圧の作動油は、絞り面積を増した側の絞り部を経て一方の送油溝に導入され、該送油溝に連通された一方のシリンダ室と他方の送油溝に連通された他方のシリンダ室との間に圧力差が生じ、この圧力差に応じてパワーシリンダが発生する油圧力が舵取機構に加えられて操舵が補助される。
特開平１０−３２４２５９号公報

さて、以上の如く構成された油圧パワーステアリング装置においては、前記油圧制御弁の内部を高圧の作動油が流れる際に耳障りな流動音が発生するという問題がある。この流動音は、バルブボディー及びバルブスプールの嵌合周上に並ぶ複数の絞り部を通流する際に主として発生することから、従来においては、前記特許文献１等に開示されているように、各絞り部の形状の適正化、絞り部の並設域への作動油の供給孔のサイズ等、絞り部の周辺の形状変更により流動音の低減を図るようにしている。

ところが、絞り部の通過時に発生する流動音、所謂、シュー音に着目した従来の構成により、所定の流動音の低減効果が得られることは確かめられているが、油圧制御弁においては、前記シュー音以外の種々の原因によって発生する流動音が存在している。

本願発明者は、他の原因による流動音の発生メカニズムについて種々の考察を行った結果、油圧発生源からの油圧制御弁への作動油の供給部において、高レベルの流動音が発生することを知見した。即ち、前述した構成を有する油圧制御弁のバルブボディーは、ステアリング軸を支持する筒形のハウジングの内部に回転自在に保持されており、油圧発生源から送給される圧油は、前記ハウジングの周壁を貫通する給油ポートを経てバルブボディーの外周に形成された周溝に供給され、この周溝の所定か所に開口する複数の給油孔を経て内周側に導かれ、バルブスプールとの嵌合周上に並ぶ前記給油溝に供給されるようになしてあり、この供給部における流動音は、給油ポートを経てハウジング内に流入する高圧の作動油が、バルブボディー外周の周溝の底面に衝突して発生する衝突音である。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、油圧発生源から送給される圧油がハウジング内部の油圧制御弁に供給される際に発生する流動音を有効に低減することができ、静粛な動作が可能な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。

本発明に係る油圧パワーステアリング装置は、ステアリング軸を支持する筒形のハウジングの内部に、操舵に応じて同軸上にて相対回転するバルブボディー及びバルブスプールを備え、油圧発生源から送給される圧油を操舵補助用のパワーシリンダに給排するロータリ式の油圧制御弁を構成してある油圧パワーステアリング装置において、前記圧油を前記油圧制御弁に供給すべく、前記ハウジングの中心軸に対して一側にオフセットした位置に前記中心軸と略平行をなして外向きに突設されたポンプ座と、該ポンプ座の中心を貫通し、オフセットの方向に長い長孔形状を有して形成された給油ポートとを備え、該給油ポートは、前記ハウジングの内側において、前記バルブボディーに設けた複数の給油孔の間に臨ませてあることを特徴とする。

本発明に係る油圧パワーステアリング装置においては、ハウジングの内部に構成された油圧制御弁に圧油を供給する給油ポートが、ハウジングの中心軸からオフセットした位置に形成され、更に、オフセットの方向に長い長孔形状を有し、バルブボディーに設けた複数の給油孔の間に臨ませてあるから、ハウジング内に流れ込む圧油が、バルブボディーの外周面に対し、前記給油孔と干渉しない位置で広範囲に亘って斜めに衝突するようになり、この衝突に起因して発生する流動音、即ち、圧油の供給に伴って発生する流動音を有効に低減することができ、静粛な動作が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る油圧パワーステアリング装置の要部の構成を示す縦断面図である。

図中２は入力軸、３は出力軸であり、これらは、夫々の一端部を突き合わせ、筒形をなすハウジングＨの内部に同軸回りでの回動自在に支承されている。中空軸として構成された入力軸２の突き合わせ端部（下端部）は、出力軸３の突き合わせ端部（上端部）に連設された円筒部30に適長内嵌され相対回転自在に支持してあり、入力軸２と出力軸３とは、入力軸２の中空部に挿通されたトーションバー４を介して同軸上に連結されている。

入力軸２の上部は、ハウジングＨの外側に突出され、ステアリングホイール等の図示しない操舵部材に連結されている。また出力軸３の下半部には、ピニオン31が形成されており、該ピニオン31は、ハウジングＨの下部に出力軸３と交叉する態様に支承されたラック軸32に噛合され、ピニオン31の回転をラック軸32の軸長方向の移動に変換して舵取りを行わせるラックピニオン式の舵取機構が構成されている。このように入力軸２及び出力軸３は、操舵部材の操作を舵取機構に伝達するステアリング軸を構成している。

以上の如き入力軸２と出力軸３との連結部には、バルブボディー10及びバルブスプール11を備える油圧制御弁１が構成されている。バルブボディー10は、ハウジングＨの該当部位に同軸上での回転自在に保持された円筒形の部材であり、出力軸３の上端の前記円筒部30に打設されたダウエルピン33により、該出力軸３と一体に連結されている。またバルブスプール11は、バルブボディー10の内側に相対回転自在に嵌め合わされた入力軸２の連結側外周に一体に形成されている。

バルブボディー10の内周面とバルブスプール11の外周面とには、公知の如く、軸長方向に延びる各複数の油溝が周方向に略等配をなして並設されており、これらは、嵌合周上にて周方向に千鳥配置されて、相隣する油溝間に前記相対角変位に応じて絞り面積を変える複数の絞り部を形成している。

バルブスプール11外周の油溝のうち、１つ置きに位置する半数の油溝（給油溝）は、ハウジングＨを内外に貫通する給油ポート20を介して、油圧発生源としての油圧ポンプＰに連通させてある。本発明に係る油圧パワーステアリング装置の特徴は、この給油ポート20の構成にあり、この構成については後述する。

これらの給油溝の両側に相隣するバルブボディー10内周の油溝（送油溝）は、ハウジングＨを内外に貫通する各別のシリンダポート21，22を介して、ラック軸33の中途に構成された図示しないパワーシリンダの左右のシリンダ室Ｓ_L，Ｓ_Rに夫々連通させてある。

これらの送油溝の他側に相隣するバルブスプール11外周の残りの半数の油溝は、図１の右半部に示す如く、バルブボディー10の嵌合域を超えて延設され、バルブボディー10の上側のハウジングＨの内部に形成された排油室23に連通されており、該排油室23の該当位置にてハウジングＨを内外に貫通する排油ポート24を介して排油先となる油タンクＴに連通させてある。

図２は、バルブスプール11外周の油溝の形成態様を示す斜視図である。図示の如くバルブスプール11の外周面には、軸長方向に延びる複数の油溝が周方向に略等配をなして並設されている。これらのうち、１つ置きに位置する半数は、図中に２点鎖線により示すバルブボディー10の嵌合域内に収まる長さを有して形成されており、前述の如く油圧ポンプＰに連通された給油溝12，12…としてある。

一方残りの半数は、給油溝12，12…よりも長く、バルブボディー10の嵌合域を一側に超えて延設されており、前述の如く、排油室23を経て油タンクＴに連通された排油溝13，13…とされている。

バルブボディー10とバルブスプール11とは、トーションバー４に捩れが生じていない中立状態において、嵌合周上の各油溝間の絞り部が互いに略等しい絞り面積を有するように周方向に位置調整（センタリング調整）されている。この状態において、油圧ポンプＰから給油ポート20を経て供給される圧油は、給油溝の両側の等面積の絞り部を経て相隣する送油溝に均等に導入され、更にこれらの他側の等面積の絞り部を経て相隣する排油溝に導入されて、排油室23及び排油ポート24を経て油タンクＴに排出される。このとき、前記送油溝に夫々連通されたシリンダ室Ｓ_L，Ｓ_R間に圧力差は生じず、パワーシリンダは何らの力も発生しない。

これに対し、図示しない操舵部材に操舵トルクが加えられた場合、この操舵トルクが入力軸２に伝わり、更に、トーションバー４を介して出力軸３に伝達されて、下半部のピニオン31と噛合するラック軸32の軸長方向の移動に変換されて操舵が行われる。このとき、入力軸２と出力軸３との間、即ち、バルブスプール11とバルブボディー10との間には、トーションバー４の捩れを伴って前記操舵トルクに応じた相対角変位が生じ、バルブボディー10とバルブスプール11との嵌合周上に並ぶ絞り部の絞り面積が変化する。

この絞り面積の変化は、各油溝の両側において、一側の絞り面積を減じ、他側の絞り面積を増すように生じ、給油溝に供給される圧油は、絞り面積を増した側の絞り部を通過して一方の送油溝に主として導入されるようになり、この送油溝にシリンダポート21（又は22）を介して連通された一方のシリンダ室Ｓ_L（又はＳ_R）と、他方の送油溝にシリンダポート22（又は21）を介して連通された他方のシリンダ室Ｓ_R（又はＳ_L）との間に圧力差が生じ、パワーシリンダは、この圧力差に応じた油圧力を発生し、この油圧力が操舵補助力としてラック軸32に加えられる。

またこのとき、他方のシリンダ室Ｓ_R（又はＳ_L）から作動油が押し出され、対応するシリンダポート22（又は21）を経て他方の送油溝に還流し、この送油溝の一側にて絞り面積を増した絞り部を経て排油溝に導入されて、排油室23及び排油ポート24を経て油タンクＴに排出される。

図３は、図１の III−III 線による拡大横断面図、図４は、図１のIV−IV線による矢視図であり、本発明に係る油圧パワーステアリング装置の特徴部分である給油ポート20の形成態様が示されている。図３に示す如くハウジングＨの外周には、該ハウジングＨ及びこれに内嵌支持されたバルブボディー10の軸心を通る中心線Ａの一側に適長オフセットされた位置に、該中心線Ａと略平行をなして外向きにポンプ座25が突設されており、このポンプ座25の中心位置に給油ポート20が貫通形成されている。

図３に示す如く給油ポート20は、ポンプ座25の端面に開口を有し、内周にねじが形成されて、油圧ポンプＰからの送油配管のコネクタ接続が可能に構成された固定孔 20aと、該固定孔 20aの内奥側に連設され、ハウジングＨの内部に連通する連通孔 20bとを備えており、この連通孔 20bは、図４に示す如く、ポンプ座25のオフセット方向を長軸とする長円形の断面を有する長孔としてある。

ハウジングＨの内周側の連通孔 20bの開口位置は、図１に示す如く、バルブボディー10の外周面に周設された周溝14に臨ませてあり、この周溝14は、底面の該当位置に貫通形成された給油孔15，15…により、バルブボディー10の内側に面して位置するバルブスプール11の外周面の前記給油溝12，12…に連通させてある。

以上の如く構成された給油ポート20は、油圧発生源としての油圧ポンプＰから送給される高圧の作動油を、バルブボディー10及びバルブスプール11を備える油圧制御弁１にハウジングＨの外側から供給すべく用いられる。ここで給油ポート20は、前述した如く、ハウジングＨ、及びこれの内部のバルブボディー10のの中心線Ａに対してオフセット配置されており、このオフセットの方向に長い長孔として形成された連通孔 20bによりバルブボディー10の外周面に臨ませてあるから、給油ポート20を経て供給される高圧の作動油は、図３中に矢符により示す如く、バルブボディー10の外周に周設された周溝14の底面に広範囲に亘って斜めに衝突し、該底面の湾曲に沿って一側に向けて流れる。

これにより、給油ポート20を経てハウジングＨ内に供給される作動油が、バルブボディー10の外周面、より詳しくは、バルブボディー10の外周に周設された周溝14の底面に衝突することによって発生する流動音を大幅に低減することが可能となる。

このように供給される作動油は、前記給油孔15，15…の夫々を経てバルブボディー10の内側に流入し、バルブスプール11の外周に並設された給油溝12，12…に各別に導入され、前述した如く、夫々の給油溝12，12…の両側に並ぶ絞り部を経てバルブスプール11の外周に形成された残りの排油溝13，13に流れ込み、更に、排油室23及び排油ポート24を経て外部の油タンクＴに排出される。

ここで実施の形態に示す排油溝13，13…は、バルブボディー10の嵌合域を超えて延設され、排油室23の内部に直接連通させてあるから、前述した排油の流れが単純化され、この流れに伴う流動音を低減することができる。更に、バルブボディー10及びバルブスプール11の嵌合周上に並ぶ絞り部の通流に伴う流動音は、従来から種々提案されている構成により低減することができ、本発明に係る油圧パワーステアリング装置においては、油圧制御弁１における流動音を全般に亘っ低減し、静粛な動作が可能となる。

本発明に係る油圧パワーステアリング装置の要部の構成を示す縦断面図である。バルブスプール外周の油溝の形成態様を示す斜視図である。図１の III−III 線による拡大横断面図である。図１のIV−IV線による矢視図である。

符号の説明

１油圧制御弁
２入力軸（ステアリング軸）
３出力軸（ステアリング軸）
20 給油ポート
20b 連通孔（長孔）
Ａ中心軸
Ｈハウジング
Ｐ油圧ポンプ（油圧発生源）

Claims

ステアリング軸を支持する筒形のハウジングの内部に、操舵に応じて同軸上にて相対回転するバルブボディー及びバルブスプールを備え、油圧発生源から送給される圧油を操舵補助用のパワーシリンダに給排するロータリ式の油圧制御弁を構成してある油圧パワーステアリング装置において、
前記圧油を前記油圧制御弁に供給すべく、前記ハウジングの中心軸に対して一側にオフセットした位置に前記中心軸と略平行をなして外向きに突設されたポンプ座と、該ポンプ座の中心を貫通し、オフセットの方向に長い長孔形状を有して形成された給油ポートとを備え、該給油ポートは、前記ハウジングの内側において、前記バルブボディーに設けた複数の給油孔の間に臨ませてあることを特徴とする油圧パワーステアリング装置。