JP4641948B2 - ダンパーバルブ - Google Patents

Description

この発明は、パワーステアリング装置におけるシミーの発生を防止するダンパーバルブに関する。

この種のダンパーバルブとして、例えば、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。この従来から知られているダンパーバルブは、ボディ内に、弁ハウジングを設けるとともに、この弁ハウジング内に可動弁体を設けている。そして、可動弁体と弁ハウジングとの間にスプリングを介在させるとともに、弁ハウジングとボディとの間にもスプリングを介在させているが、これら両スプリングは、直列に配置されている。

また、弁ハウジングが開弁したときに開かれる流路と、可動弁体が開弁したときに開かれる流路とが、全く別のルートを通る構成になっている。すなわち、弁ハウジングが開弁したときには、この弁ハウジングの外周を通る通路が開かれ、可動弁体が開弁したときには、上記弁ハウジング内を通る通路が開かれるようにしている。
特開２００２−３７１０７号公報

上記従来のダンパーバルブでは、二つの流路を、ハウジングと可動弁体とで、別々に開閉するようにしているので、部品点数が多くなり、全体の構成が複雑にならざるを得ない。このように全体構成が複雑になればなるほど、それがコストアップの要因になるという問題があった。また、上記のように通路を別々に設けなければならないので、その通路分だけ、ダンパーバルブ自体が大型化するという問題もあった。

さらに、上記従来のダンパーバルブは、弁ハウジングに作用させるスプリングと、可動弁体に作用させるスプリングとを、直列に配置しているので、その分、その直列方向におけるダンパーバルブの長さが長くなり、全体としても大型化するという問題があった。特に、パワーステアリング装置においては、自動車のエンジンルームのスペースがかなり限られているので、ダンパーバルブの大型化は、商品価値を損なうことにもなりかねない。

この発明の第１の目的は、部品点数を少なくしたダンパーバルブを提供することである。
また、第２の目的は、弁部材に作用させる第１スプリングと、有底筒部材に作用させる第２スプリングとを、並列に配置して、小型化を達成できるダンパーバルブを提供することである。

第１の発明は、切換弁を介してポンプあるいはタンクに連通する第１流出入ポートおよびパワーシリンダに連通させた第２流出入ポートを形成したボディに、一端開口を第１流出入ポートに常時連通させかつ周壁に連通孔を形成した有底筒部材を摺動可能に設けるとともに、この有底筒部材の外周に弁部材を摺動自在に設け、この弁部材は、ボディとの間に第１スプリングを介在させ、この第１スプリングのバネ力の作用で、弁部材が、通常は、ボディに形成したシート部に圧接する一方、上記有底筒部材は、弁部材との間に、第１スプリングよりもばね力を小さくした第２スプリングを介在させ、弁部材がシート部に圧接しているとき、上記第２スプリングのバネ力の作用で、通常は、有底筒部材の連通孔が弁部材でふさがれるか、あるいはわずかに開口する構成にし、第１流出入ポートから流体が流入したとき、その流体の圧力作用で、有底筒部材が第２スプリングのばね力に抗して弁部材と相対移動し、連通孔を第２流出入ポート側に開口して、第１流出入ポートと第２流出入ポートとを連通させる一方、第２流出入ポートから流体が流入したとき、その流体の圧力作用で、弁部材が第１スプリングのばね力に抗して有底筒部材と相対移動してシート部を開くとともに、連通孔を第２流出ポート側に開口して、第２流出入ポートと第１流出入ポートとを連通させる構成にした点に特徴を有する。

第２の発明は、有底筒部材の外周にばね受け部を設け、このばね受け部と弁部材との間に第２スプリングを介在させる一方、この第２スプリングの外方に第１スプリングを設け、第１スプリングと第２スプリングとを並列に配置した点に特徴を有する。

第３の発明は、第１流出入ポートから第２流出入ポートに流体が流れるとき、弁部材がボディに当たってその移動が阻止され、かつ、第２流出入ポートからの流体の圧力が作用したとき、有底筒部材がボディに当たってその移動が阻止される構成にした点に特徴を有する。

第１の発明によれば、有底筒部材と弁部材との相対移動によって、連通孔を共用しながら、第１流出入ポートから第２流出入ポートに流れる流路と、第２流出入ポートから第１流出入ポートに流れる流路とを開閉するようにしたので、弁構造を構成する部品点数が有底筒部材と弁部材との二つで足りることになる。したがって、従来のダンパーバルブに比べて、その部品点数を少なくすることができ、その分、コストダウンを図ることができる。

また、第２流出入ポートから第１流出入ポートへ流れる排出流体に対しては、第１スプリングのばね力によって流動抵抗が決まることになるので、車両が一定速度以上になると、ステアリングホィールに細かな振動を感じるいわゆるシミーの発生を防止することができる。しかも、この第１スプリングのばね力や連通孔等による流路抵抗によっては、路面のうねりや凸凹を乗り越えるときにタイヤに作用する外乱等の影響もなくすことができる。なお、上記シミーは、ドライバーの操舵意図とは関係なく、車両が一定速度以上になったときに、タイヤ側からの外乱によって、パワーシリンダ側にわずかな流れが発生し、それがパワーステアリングギアを介してステアリングホィール側に伝わる。
さらに、第２スプリングのばね力を第１スプリングのばね力よりも小さくしたので、第１流出入ポートから第２流出入ポートを経由してパワーシリンダに圧力流体を供給するときは、第２スプリングのばね力によって流動抵抗が決まることになる。したがって、パワーシリンダに圧力流体を供給するときには、その流動抵抗を小さくすることができる。

第２の発明によれば、第１スプリングと第２スプリングとを、並列に設けたので、それら両スプリングを直列に設ける場合よりも、スプリングの伸縮方向の長さを短くすることができる。

第３の発明によれば、第２流出入ポートから第１流出入ポートに流体が流れるとき、有底筒部材を停止させて、弁部材のみを移動させることができるので、有底筒部材と弁部材とを相対移動させるための構成を簡単にできる。

図１〜４は、第１の実施形態を示すものであるが、図１は、一対のダンパーバルブＤ１，Ｄ２を、パワーステアリング装置のパワーシリンダＣに設けたものである。すなわち、パワーシリンダＣには、圧力室１，２を設けるとともに、これら各圧力室１，２に通路３，４を接続している。このようにした通路３，４のそれぞれには、この発明のダンパーバルブＤ１，Ｄ２を設けているが、このダンパーバルブＤ１，Ｄ２は、圧力室１，２に流体が流入するとき、そのダンピング力はほとんど発揮されず、圧力室１，２から流体が流出するときには、ある程度のダンピング力が得られるようにしている。

なお、上記パワーシリンダＣにはピストン５を設け、このピストン５によって、上記圧力室１，２を区画するとともに、ピストン５の両側にピストンロッド６を設けている。そして、このピストンロッド６の両端は、図示していないナックルアームを介してタイヤに連係している。

そして、今、通路３から圧力室１に圧力流体が供給されたとすると、その圧力流体は、ほとんど自由流れに近い状態でダンパーバルブＤ１を通過し、圧力室１に流入する。したがって、ピストン５は図面右方向に移動するとともに、圧力室２の流体を通路４から排出する。このとき、排出側となる通路４に設けたダンパーバルブＤ２が機能して所定のダンピング力を発揮するが、そのダンピング力はそれほど大きなものではない。なぜなら、必要以上の大きなダンピング力を発揮させると、パワーシリンダＣのスムーズな作動が損なわれるからである。

このような状況の中で、ダンパーバルブＤ１，Ｄ２を必要とするのは、次の理由からである。例えば、車両が一定速度以上になると、ステアリングホィールに細かな振動を感じるいわゆるシミーがドライバーの意図とは関係なく発生するが、このシミーは、ピストン５の軸方向の細かな振動によってステアリングホィールに伝達される。そこで、上記のようにダンパーバルブＤ１，Ｄ２を設けて、ピストン５の軸方向の細かな振動を抑えるようにし、上記シミーの発生を防止している。

また、両通路３，４にダンパーバルブＤ１，Ｄ２がない場合には、上記タイヤの外側からのキックバック等の外乱が作用すると、パワーシリンダＣのピストン５が簡単に移動してしまい、走行安定性が損なわれてしまう。そこで、上記のようにダンパーバルブＤ１，Ｄ２を設けて、圧力室１，２から排出される流れに抵抗を付与し、上記外乱の弊害を最小限に抑えるようにしている。

したがって、上記ダンパーバルブＤ１，Ｄ２は、圧力室１，２に流入する流体には、なるべく自由流れを実現し、圧力室１，２から流出する流体に対しては、外乱の影響を受けず、しかもシミーが発生しない程度のダンピング力、言い換えると、それほど大きくないダンピング力を発揮させる必要がある。
そして、以下に説明する実施形態は、上記パワーステアリング装置のパワーシリンダに最適なダンパーバルブに関するものである。

上記ダンパーバルブは、通常、キャップ８の下部が、パワーシリンダＣの外周における圧力室１，２と連通する位置に溶接等で固定されるもので、このキャップ８に本体７を組み付けることによって、この発明のボディＢを構成する。このボディＢを構成する本体７は、その先端における筒部９の外周に雄ねじ１０を形成するとともに、この先端筒部９とは反対端に配管接続孔１１を形成している。そして、上記筒部９と配管接続孔１１との境界部分に仕切り壁１２を設け、この仕切り壁１２に第１流入出入ポート１３を形成している。一方、上記キャップ８には、上記雄ねじ１０とねじ結合する雌ねじ１４を形成するとともに、上記第１流出入ポート１３と対向する第２流出入ポート１５を形成しているが、この第２流出入ポート１５を前記パワーシリンダＣの圧力室１あるいは２に連通させている。

また、上記仕切り壁１２には、第１流出入ポート１３と連続する支持孔１６を形成しているが、上記第１流出入ポート１３を配管接続孔１１側に位置させ、支持孔１６を筒部９側に位置させている。このようにした支持孔１６には、有底筒部材１７の一端を摺動自在にはめるとともに、この有底筒部材１７の外周にはフランジ状のばね受け部１８を設けている。

そして、上記ばね受け部１８が、図２に示すように、仕切り壁１２に接触している状態で、上記有底筒部材１７の底側とは反対端部分が支持孔１６内に納まるとともに、有底筒部材１７の一端開口１９が、第１流出入ポート１３に連通する構成にしている。さらに、上記有底筒部１７であって、ばね受け部１８よりも底側における周壁に、その円周方向に間隔を保持して複数の連通孔２０を形成している。

上記のようにした有底筒部材１７のばね受け部１８よりも下方外周に弁部材２１を摺動自在にはめているが、この弁部材２１は、円筒部２２とフランジ部２３とからなり、その円筒部２２を有底円筒部材１７に摺動自在にはめている。また、上記ボディＢの筒部９の開口端には、弁部材２１のシート部２４を構成するリング２５を圧入している。

そして、ボディＢの仕切り壁１２と弁部材２１のフランジ部２３との間に第１スプリング２６を介在させ、有底筒部材１７のばね受け部１８と上記フランジ部２３との間に第２スプリング２７を介在させている。このようにした第１，２スプリング２６，２７は、図面からも明らかなように、第１スプリング２６が外側に位置し、この第１スプリング２６の内側に第２スプリング２７が位置するもので、これら両スプリング２６，２７は、並列に配置されている。また、第１スプリング２６のばね力は、第２スプリング２７のばね力よりも強くしている。

上記のようにした構成において、第１，２流出入ポート１３，１５から圧力流体が流入していないときには、有底円筒部材１７および弁部材２１は、図２に示す関係位置を保つ。すなわち、有底円筒部材１７は、そのばね受け部１８を仕切り壁１２に圧接させるとともに、弁部材２１もシート部２４に圧接する。この状態において、有底筒部材１７に形成した連通孔２０は、そのほとんどが弁部材２１の円筒部２２でふさがれるが、連通孔２０の一部が第２流出入ポート１５側にわずかに開口するようにしている。なお、上記の状態で連通孔２０の一部が第２流出入ポート１５側にわずかに開口するようにしたのは、有底筒部材１７や弁部材２１等の可動部材が、何らかの原因でロックしたときでも、パワーシリンダＣへの作動流体の給排を確保するためである。したがって、このような配慮を必要としない場合には、上記の状態で弁部材２１によって連通孔２０が完全に閉じられるようにしてもよい。

そして、第１流出入ポート１３から圧力流体が供給されると、その圧力流体の圧力が、有底筒部材１７に作用するので、有底筒部材１７は、図３に示すように、第２スプリング２７に抗して移動する。このとき、弁部材２１には圧力が作用せず、第１スプリング２６のばね力の作用で、フランジ部２３をシート部２４に圧接した状態を保つ。したがって、有底筒部材１７と弁部材２１とが相対的に移動し、有底筒部材１７の連通孔２０を第２流出入ポート１５側に大きく開口させる。このように連通孔２０を第２流出入ポート１５側に大きく開口させれば、第１流出入ポート１３から流入した圧力流体は、有底筒部材１７および大きく開口した連通孔２０を経由して、第２流出入ポート１５からパワーシリンダＣに供給される。

上記のように第１流出入ポート１３から第２流出入ポート１５に圧力流体が流れるときのクラッキング圧力は、第２スプリング２７の弱いばね力で決まるので、この場合には、ほとんど自由流れに近い状態になる。

一方、第２流出入ポート１５から、パワーシリンダＣからの戻り流体が流入すると、そのときの圧力が有底筒部材１７に作用する。しかし、このときには、有底筒部材１７のばね受け部１８が仕切り壁１２に圧接してストッパーとして機能するので、有底筒部材１７は移動しない。また、上記戻り流体の圧力は、弁部材２１にも作用するので、弁部材２１は、図４に示すように、第１，２スプリング２６，２７のばね力に抗して移動し、有底筒部材１７と相対移動することになる。このように弁部材２１が移動すると、それにともなって上記連通孔２０も開口するので、第２流出入ポート１５に流入した戻り流体は、第１流出入ポート１３から流出することになる。

そして、上記のように第２流出入ポート１５から第１流出入ポート１３へ流体が流れるときのクラッキング圧力は、第１スプリング２６の強いばね力で決まるので、このクラッキング圧力は、相対的に高くなる。このようにクラッキング圧力が相対的に高くなることによって、前記した外乱による影響をなくし、シミーの発生も防止できる。

なお、上記第１の実施形態では、複数の連通孔２０の軸方向位置を同じにしているが、例えば、複数の連通孔２０のうち、いくつかの連通孔２０の形成位置を軸方向にずらしてもよい。また、連通孔２０の軸方向位置をずらした場合には、その開口径を下から徐々に大きくするようにしてもよい。また、連通孔２０は必ずしも円形でなくてもよく、例えば、逆三角形あるいは楕円形状などでもよく、この場合には、弁部材２１がわずかに移動したときの連通孔２０の開度を小さくすることができる。そして、弁部材２１が大きく移動したときには、連通孔２０の開度を大きくすることができる。したがって、外乱やシミーのように作動流体の移動量が少ない場合には、上記弁部材２１の移動もわずかなので、連通孔２０の開度を小さくでき、シミーや外乱の発生を防止するのに有効になる。また、ドライバーの意図に基づく通常操舵の場合には、作動流体の移動量も多くなって弁部材２１が大きく移動するので、このときには圧力損失も小さくでき、エネルギーロスも少なくできる。
また、第１，２スプリング２６，２７を組み込んだ室は、そこに圧力がこもるのを防止するために、上記室と第１流出入ポート１３と連通する通路を設けるようにしてもよい。そして、この通路は、本体７に孔を形成したものでもよいし、有底筒部材１７にスリットを形成したものでもよい。

図５に示した第２の実施形態は、ボディＢに第１流出入ポート２８を形成するとともに、このボディＢ内に有底筒部材２９を設けているが、この有底筒部材２９は、ボディＢの仕切り壁３０に形成した支持孔３１に摺動自在に組み入れている。なお、図中符号３２は、有底筒部材２９に形成したスリットで、第１，２スプリング２６，２７を組み入れた室に圧力がこもらないようにするためのものである。このようにした有底筒部材２９の周壁には円周方向に所定の間隔を保持した連通孔３３を形成している。そして、この連通孔３３は、第１，２流出入ポート２８，４３から圧力流体が流入していないときには、有底筒部材２９に形成した連通孔３３は、第１の実施形態と同様に、そのほとんどが弁部材３４の円筒部３５でふさがれるが、連通孔３３の一部が第２流出ポート４３側にわずかに開口するようにしている。また、この開口を必要としないときには、上記の状態で連通孔を完全に閉じる構成にしてもよいこと、第１の実施形態と同様である。

一方、上記有底筒部材２９には、弁部材３４を摺動自在に設けているが、この弁部材３４は、円筒部３５とこの円筒部３５よりも大径にした袋部３６とからなり、円筒部３５と袋部３６との境界部分外周に段部を形成し、この段部をばね受け部３７としている。そして、この段部３７と仕切り壁３０との間に第１スプリング３８を介在させている。さらに、上記弁部材３４の袋部３６には、内側に折り曲げた弁部３９を設け、この弁部３９と有底筒部材２９との間に第２スプリング４０を介在させている。そして、上記ボディＢの下端には、シート部４１を構成するリング４２を圧入している。さらに、このリング４２の中央を第２流出入ポート４３としている。

今、第１流出入ポート２８から圧力流体が供給されると、有底筒部材２９が第２スプリング４０に抗して移動し、その連通孔３３を開口する。また、第２流出入ポート４３から戻り流れの圧力が作用すると、弁部材３４が第１スプリング３８に抗して移動し、連通孔３３を開口するもので、その作用は、前記第１の実施形態と同様である。
ただし、この第２の実施形態では、第１，２スプリング３８，４０がほぼ直列に配置される点が、第１の実施形態と異なるところである。

ダンパーバルブをパワーステアリング装置に用いた場合の回路図である。 第１の実施形態におけるノーマル状態の断面図である。 第１の実施形態において有底円筒部材が移動した状態の断面図である。 第１の実施形態において弁部材が移動した状態の断面図である。 第２の実施形態におけるノーマル状態の断面図である。

符号の説明

Ｂ ボディ
１３，２８ 第１流出入ポート
１５，４３ 第２流出入ポート
１７，２９ 有底筒部材
１８，３７ ばね受け部
１９ 開口
２０，３３ 連通孔
２１，３４ 弁部材
２４，４１ シート部
２６，３８ 第１スプリング
２７，４０ 第２スプリング

Claims (3)

1. 切換弁を介してポンプあるいはタンクに連通する第１流出入ポートおよびパワーシリンダに連通させた第２流出入ポートを形成したボディに、一端開口を第１流出入ポートに常時連通させかつ周壁に連通孔を形成した有底筒部材を摺動可能に設けるとともに、この有底筒部材の外周に弁部材を摺動自在に設け、この弁部材は、ボディとの間に第１スプリングを介在させ、この第１スプリングのバネ力の作用で、弁部材が、通常は、ボディに形成したシート部に圧接する一方、上記有底筒部材は、弁部材との間に、上記第１スプリングよりもばね力を小さくした第２スプリングを介在させ、弁部材がシート部に圧接しているとき、上記第２スプリングのバネ力の作用で、通常は、有底筒部材の連通孔が弁部材でふさがれるか、あるいはわずかに開口する構成にしてなり、第１流出入ポートから流体が流入したとき、その流体の圧力作用で、有底筒部材が第２スプリングのばね力に抗して弁部材と相対移動し、連通孔を第２流出入ポート側に開口して、第１流出入ポートと第２流出入ポートとを連通させる一方、第２流出入ポートから流体が流入したとき、その流体の圧力作用で、弁部材が第１スプリングのばね力に抗して有底筒部材と相対移動してシート部を開くとともに、連通孔を第２流出ポート側に開口して、第２流出入ポートと第１流出入ポートとを連通させる構成にしたダンパーバルブ。
2. 有底筒部材の外周にばね受け部を設け、このばね受け部と弁部材との間に第２スプリングを介在させる一方、この第２スプリングの外方に第１スプリングを設け、第１スプリングと第２スプリングとを並列に配置した請求項１記載のダンパーバルブ。
3. 第１流出入ポートから第２流出入ポートに流体が流れるとき、弁部材がボディに当たってその移動が阻止され、かつ、第２流出入ポートからの流体の圧力が作用したとき、有底筒部材がボディに当たってその移動が阻止される構成にした請求項１または２記載のダンパーバルブ。

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