JPH01240370A - 油圧制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転式の油圧制御弁に関し、特に油圧式の動力
舵取装置（パワーステアリング）に適用するのに好適な
油圧制御弁に関する。

〔従来技術〕

ステアリング操作に要する力を、舵取機構中に配設した
油圧シリンダが発生する油圧力により補助する油圧式の
動力舵取装置は、運転者の労力負担を軽減し得るものと
して、特に大型の自動車において床机に使用されている
。

これは、舵輪に連なり、舵輪操作に伴ってその軸心回り
に回動する入力軸と、舵取機構に連なり、その軸心回り
の回動に応じて舵取りがなされるようにした出力軸とを
、トーションバーを介して同軸上に連結し、該トーショ
ンバーに舵輪に加えられた操舵トルクに応じた捩れが生
じるようになし、この捩れに応じて、前記両輪間に相対
角変位が生するようになす一方、両軸の連結部分に回転
式の油圧制御弁を構成し、該油圧制御弁の動作により、
操舵補助用の油圧シリンダへの圧油の送給方向を、前記
相対角変位の方向及び大きさ、即ち舵輪に加えられる操
舵トルクの方向及び大きさに応じて切換えるものである
。

この油圧制御弁は、軸長方向に延びる複数本の長溝を、
その内周面に等配に形成してある円筒状のケーシングを
、前記入力軸又は出力軸のいずれか一方の連結端部に同
軸的に固設すると共に、他方の連結端部近傍の外周面に
、前記長溝と同本数の長溝を等配に形成して弁体を構成
し、該弁体を前記ケーシングに、夫々の長溝が千鳥配置
され、幅方向両側のわずかな間隙を介して相互に連通ず
るように位置決めした状態で内嵌せしめ、舵輪の回動操
作に伴って弁体とケーシングとの間に生じる相対角変位
に応じて、夫々の長溝両側における連通面積の増減が生
じるようになす一方、弁体側の複数の長溝を、高圧源た
る油圧ポンプと低圧源たる油タンクとに交互に接続せし
め、またケーシング側の複数の長溝を、夫々の内部に開
口する圧油送給孔を介して、前記油圧シリンダの再抽室
に交互に接続せしめて構成されている。このような油圧
制御弁においては、舵輪に操舵トルクが加えられた場合
、該操舵トルクにより生じる相対角変位の方向に応じて
、ケーシングの長溝両側の連通面積は一方が増大し他方
が減少するから、前記相対変位により高圧源に連通ずる
弁体の長溝側の連通面積が増大したケーシングの長溝と
、同じく減少したケーシングの長溝とが、ケーシングの
周方向に交互に生じ、前者内の油圧が後者内の油圧より
も大となる結果、これらに夫々接続された油圧シリンダ
の再抽室間に、前記相対角変位の大きさ、即ち操舵トル
クの大きさに対応する圧力差が生じ、この圧力差に応じ
た油圧シリンダの動作により、舵輪への操舵トルクの印
加方向及び大きさに応した操舵補助力が得られるのであ
る。

さて舵輪操作に要する力の大小は、車輪に作用する路面
からの反力の大小に対応し、この反力の大小は走行速度
の遅速に対応する。即ち、停止中又は低速走行中におい
ては、舵輪操作に大きい力を要するのに対し、高速走行
中においては、わずかな舵輪操作力により舵取りが可能
である。従って動力舵取装置は、低速走行中及び停止中
においては、運転者の労力負担を可及的に低減せしめる
べく大きい操舵補助力を発生し、高速走行中においては
、舵輪に適度な剛性を付与し走行安定性を高めるべく、
操舵補助力を発生しないと共に、両者の中間部において
は、路面反力に対応する操舵補助力を発生する特性を有
することが望まれる。

このような特性は、前記油圧制御弁が、これの弁体とケ
ーシングとの間に舵輪操作に応じて生じる相対角変位が
所定値に達するまでは、油圧シリンダの再抽室間に生じ
る圧力差を略Ｏに保ち、その後は、前記圧力差を相対角
変位の増大に応じて比例的に漸増させ、更に相対角変位
がが他の所定値に達した後において、これの増大に応じ
て前記圧力差が急増せしめるような油圧制御特性を有す
ることにより実現される。

油圧制御弁は前述した如き切換動作を行うから、油圧シ
リンダにおける圧力差の変化態様は、弁体及びケーシン
グの長溝間の連通面積の変化態様に対応する。従って油
圧制御弁の前述の特性は、前記連通面積が、弁体とケー
シングとの相対角変位が小さい場合には、これの増大に
対して緩やかに変化し、相対角変位が所定値に達した後
に、これの増大に対して急激な変化状態を示すことによ
り実現される。

そこで、弁体の長溝の両側壁と弁体の外周面との間の角
部に切欠部を形成することにより、前述の連通面積の変
化状態を実現した油圧制御弁が、従来から種々提案され
ている。これらの内で、前述の所望特性に近い特性を実
現できるものとして特公昭５２−４８０７号公報に開示
されたものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながらこの油圧制御弁の切欠部は、弁体の軸長方
向に対して非一様な形状を有しており、該切欠部の形成
に、前記公報中に開示されているように、ロールダイを
利用する特殊な専用工作機械を必要とするという難点が
ある上、前記切欠部と弁体の外周面及び長溝の側壁との
間の境界にロールダイの押付けに伴って隆起部が生じ、
切欠部形成の後に、この隆起部を除去するためのグライ
ンダ処理を要し、所望の形状を実現するまでに多大の加
工時間を要するという難点があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、特殊
な工作機械を必要とせず、短時間にて形成可能な切欠部
により、弁体とケーシングとの相対角変位に対する所望
の連通面積変化特性を得ることができ、動力舵取装置に
好適な油圧制御特性を実現する油圧制御弁を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段〕 本発明に係る油圧制御弁は、高圧源と低圧源とに交互に
連通ずる複数本の軸長方向の長溝を、その外周面に等配
してある円筒状の弁体と、前記長溝と同数であり異なる
２方向への圧油送給孔に交互に連通ずる軸長方向の長溝
を、その内周面に等配してある筒状のケーシングとを回
動自在に嵌合させてなり、該回動に伴って前記両長溝間
に生じる連通面積の変化に応じて、前記両圧油送給孔を
介しての送給油圧を制御する油圧制御弁において、前記
ケーシングの長溝の側壁と該ケーシングの内周円との間
の角部に、軸長方向に一様な断面形状を有する切欠部が
形成してあり、該切欠部は、前記側壁の中途に交叉し、
該側壁に対し前記内周内側に傾斜する第１の部分と、前
記内周円に交叉し、交叉点における該内周円の接線に対
し前記側壁側に傾斜する第２の部分とを具備することを
特徴とする。

［作用］ 本発明においては、弁体とケーシングとの相対角変位に
伴い、前記第１の部分により連通面積の緩やかな変化状
態を、また前記第２の部分により急激な変化状態を実現
する。

［実施例］ 以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は動力舵取装置の油圧回路図と共に示す本発明
に係る油圧制御弁の正面断面図である。

本発明に係る油圧制御弁は、円筒状をなすケーシング１
と、これの内径に略等しい外径を有し、ケーシング１に
同軸回動自在に内嵌された円筒状の弁体２とを備えてお
り、動力舵取装置に適用する場合、その上端部に同軸的
に固設された舵輪の回動操作に伴って軸心回りに回動す
る図示しない入力軸の下部に弁体２を構成する一方、そ
の下端部を舵取機構に連結され、その回転により舵取機
構を動作させるべくなした出力軸の上端部にケーシング
ｌを同軸的に固設し、前記入力軸と出力軸とをトーショ
ンバー４を介して同軸的に連結すると共に、この連結部
においてケーシング１に弁体２を内嵌せしめ、該ケーシ
ング１の外周を、車体の適宜位置に固定され、前記両軸
の外側を囲「。する筒形のハウジング３内に回動自在に
支承せしめて構成される。而して、前記トーションバー
４は、図示の如く弁体２の軸心上に位置し、舵輪の回動
操作に伴って該トーションバー４に生じる捩れに応じて
、ケーシング１と弁体２との間に相対角変位が生じるよ
うになっている。

ケーシング１の内周面及び弁体２の外周面には、軸長方
向を長手方向とし、矩形断面を存する８本の長溝５．５
・・・、及び同じく８本の長溝６．６・・・が、周方向
に等配をなして夫々形成してあり、ケーシング１と弁体
２とは、トーションバー４に捩れが生じていない状態（
中立状態）にある場合に、第１図に示す如く、長溝５，
５・・・と長溝６，６・・・とが千鳥配置され、これら
が幅方向両側の等幅の間隙８．８（第２図参照）を介し
て相互に連通ずるように、周方向に位置決めされている
。

弁体２の長溝６．６・・・は、これらの幅に等しい幅と
適宜の外径とを有し、弁体２の軸心に直交する軸回りに
回転する回転砥石を用い、これを弁体２の外周に当接せ
しめた後、該回転砥石に弁体２の軸心に向かう方向への
送りを与えることにより、軸長方向に適宜の長手寸法を
有して形成され、また、ケーシング１の長溝５，５・・
・は、ケーシング１の仕上げ内径に等しい円形の外周に
長溝５の形状に対応する８個所の凸部を有するブローチ
を用い、これをケーシングＩの内部に挿通せしめること
により、ケーシング１の内面仕上と同時に一括的に形成
される。

ケーシング１の外周面には、これの全周に亘る３本の環
状溝７，７．７　（中央の一本のみ図示）が、軸長方向
に相互に適長離隔させて形成してあり、中央の環状溝７
には、油圧ポンプＰが発生する圧油が導入され、両側の
環状溝７，７は、舵取機構の一部に構成された操舵補助
用の油圧シリンダＳの両袖室Ｓ、、Ｓ、に夫々接続して
ある。そして、ケーシング１の長溝５，５・・・の内、
１つ置きに位置する４本の長溝５，５・・・は、ケーシ
ング１を半径方向に貫通する態様にて形成された第１の
油導出孔ＩＬＩＩ・・・により、両側に位置する環状溝
７の一方に、また他の４本の長溝５，５・・・は、同様
に形成された第２の油導出孔１２．１２・・・により、
前記環状溝７．７の他方に夫々連通させてあり、更に弁
体２の長溝６．６・・・の内、１つ置きに位置する４本
の長溝６．６・・・は、ケーシング１を半径方向に貫通
する態様にて形成され、これら夫々の外側に開口する油
導入孔１０．１０・・・により、中央の環状溝７に連通
させてあり、また他の４本の長溝６．６・・・は、弁体
２を半径方向に貫通する態様にて形成された戻り油孔１
３により、弁体２の中抜き部２０に連通させである。こ
の中抜き部２０は、戻り油路としての作用をなすもので
あり、低圧状態に維持された油タンクＴに接続されてい
る。

即ち、油ポンプＰが発生する圧油は、中央の環状溝７及
び油導入孔ｌＯを介して弁体２の長溝６に導入され、該
長溝６両側の間隙８．８を通流して、これに相隣するケ
ーシングの長溝５．５内に導入され、次いで、これらの
長溝５，５における前記長溝６と反対側の間隙８を通過
して、戻り油孔１３が形成してある長溝６，６内に導入
され、更に前記戻り油孔１３及び中抜き部２０を介して
油タンクＴに還流する。圧油が導入される長溝６両側の
間隙が８．８の面積が等しい場合、即ち、舵輪に操舵ト
ルクが加えられておらず、ケーシング１と弁体２との位
置関係が前記中立状態にある場合、これらの間隙８．８
を介して前記長溝６に連通している長溝５，５間には圧
力差が発生せず、これらに油導出孔１１又は油導出孔１
２を介して夫々連通する油圧シリンダＳの両袖室Ｓｔ、
Ｓｔ内の圧力は等しく、該油圧シリンダＳは操舵補助力
を発生しない一方、舵輪に操舵トルクが加えられ、ケー
シング１と弁体２との間に相対角変位が生じた場合、前
記間隙８．８の面積は一方が増加し他方が減少する結果
、前者を介して前記長溝６に連通ずるケーシングの長溝
５内部の圧力が、後者を介して前記長溝６に連通ずるケ
ーシングの長溝５内部の圧力よりも大となり、これらに
夫々連通する油室Ｓ１゜Ｓ２間に、再製溝５，５間に生
じる圧力差、即ち、前記操舵トルクの方向及び大きさに
対応する圧力差が生じ、油圧シリンダＳが、前記圧力差
に相当する操舵補助力を発生する。

動力舵取装置において、舵輪に加えられる操舵トルクの
増大に対する油圧シリンダＳが発生する操舵補助力の望
ましい増加特性は、前述した如く、操舵トルクが小さい
場合には操舵補助力が略Ｏに保たれ、所定以上の操舵ト
ルクに対しては、操舵トルクの増大に対して急増する操
舵補助力が得られ、両者の中間においては操舵トルクの
増加に対して比例的に漸増する操舵補助力が得られるも
のであり、このような特性は、油圧シリンダＳの両袖室
Ｓ、及び同Ｓ２に連通する長溝５両側の間隙８．８の内
、幅が減少する側の間隙８における連通面積が、ケーシ
ング１と弁体２との相対角変位が小さい間には、該相対
角変位の増大に対して漸減し、相対角変位が所定値を超
えた後に急減することにより実現される。

本発明に係る油圧制御弁においては、ケーシング１の長
溝５．５・・・夫々の両側壁と、ケーシング１の内周円
との間の角部に、切欠部を形成することにより、間隙８
，８における前述の如き面積の変化状態を実現している
。

第２図は、第１図の一部拡大図であり、前記角部の夫々
に形成される切欠部９は、本図に示す如く、長溝５の側
壁に交叉し、軸断面において直角よりも小さい角度αを
有してケーシング１の内周内側に傾斜する直線部である
第１の部分９ａと、ケーシング１の内周円に交叉し、交
叉点における前記内周円の接線に対して、軸断面におい
て直角よりも小さい角度βを有して長溝５側に傾斜する
直線部である第１の部分９ｂとを備えたものである。

この切欠部９，９・・・は、ケーシング１の内周面の仕
上げ及び長溝５，５・・・の形成に用いるブローチとし
て、これの前記角部に夫々相当する部分に、前述の如き
第１の部分９ａと第２の部分９ｂとからなる切欠部９の
断面形状に対応する凸部を設けであるものを用い、該ブ
ローチをケーシング１の内部に挿通せしめることにより
、ケーシング１の内面仕上及び長溝５，５・・・の形成
の際に、ケーシング１の軸長方向全長に亘って、各角部
において同時的に形成することが可能である上、ブロー
チを用いての加工は切削加工であり、このようにして形
成された切欠部９，９にはグラインダ処理等の後処理を
要しないから、切欠部９，９・・・形成のための時間は
基本的に不要であり、油圧制御弁の製作に要する時間が
従来のものに比較して大幅に短縮できる。

第３図は、以上の如く構成された本発明に係る油圧制御
弁におけるケーシング１と弁体２との間の相対変位角度
と、これにより面積が減少する側の間隙８の面積の変化
状態との関係を示すグラフである。

本図に示す如く、本発明に係る油圧制御弁においては、
相対変位角度が１．５°〜３．５°なる範囲にある場合
、即ち、弁体２の外周面と長溝６の側壁との間の角部位
置が、第２図中に破線にて示す如く長溝６の側壁に対応
する周方向位置に達した後、同じく一点鎖線にて示す如
く、切欠部９の第１、第２の部分９ａ、９ｂの境界線に
対応する周方向位置に達するまでの間においては、間隙
８における面積は、第１の部分９ａにより形成される面
と弁体２の外周面との間の半径方向の離隔距離に略対応
し、図示の如く、相対変位角度の増大に対して漸減する
一方、相対変位角度が３．５″′を超えた後、即ち前記
角部が一点鎖線にて示す位置から更に変位した後におい
ては、間隙８の面積は、第２の部分９ｂにより形成され
る面と弁体２の外周面との間の半径方向の離隔距離に略
対応し、図示の如く、相対変位角度の増大に応して急減
することになる。

面積の漸減部におけるグラフの傾きは、第１の部分９ａ
における交叉角度αが直角に近付くに従って減少し、面
積の急減部におけるグラフの傾きは、第２の部分９ｂに
おける交叉角度βが直角に近付くに従って増大する。

第４回は、本発明に係る油圧制御弁を用いてなる動力舵
取装置において、舵輪に加わる操舵トルクと、操舵補助
用の油圧シリンダＳの再抽室ＳＩ。

３２間に生じる圧力差、即ち該油圧シリンダＳが発生す
る操舵補助力との関係を示すグラフである。

本図に示す如く、舵輪に加わる操舵トルクが図中にＴ、
として示す所定値以下である場合、前記圧力差は略０に
維持され、前記Ｔ１とこれより大きい他の所定値Ｔ２と
の間の操舵トルクが舵輪に加えられた場合、操舵トルク
の増大に対して比例的に漸増する圧力差が得られ、更に
前記所定値Ｔ２を超える操舵トルクに対しては、該トル
クの増大に対し急、増する圧力差が生じており、本発明
に係る油圧制御弁を備えた動力舵取装置においては、操
舵トルクの増大に対する操舵補助力の増加特性が、前述
した望ましい特性となっており、高速直進走行時におけ
る走行安定性の向上、及び低速走行中又は停止中におけ
る舵輪操作力の軽減を共に実現することができる。なお
第４図中のＴ１は、ケーシング１と弁体２との間の相対
変位角度が略１．５’となる操舵トルクに相当し、また
Ｔ２は、同じり３．５°となる操舵トルクに相当するこ
とは言うまでもない。

なお本実施例においては、第１の部分９ａ及び第２の部
分９ｂが共に直線状をなすとしたが、これらの一方又は
両方が適宜の曲率を有する円弧状をなしていてもよく、
特に第１の部分９ａにより、間隙８の正確な漸減特性を
実現するためには、該部分９ａを、ケーシング１の内周
円よりも若干大きい曲率の円弧とするのが望ましい。

また切欠部９は、ケーシング１の内周円と各長溝５の側
壁との間の角部の全てに形成してもよく、一部の角部に
形成してもよい。

〔効果〕

以上詳述した如く、本発明に係る油圧制御弁においては
、ケーシングの長溝の側壁と該ケーシングの内周円との
間の角部に、第１の部分と第２の部分を備えた切欠部を
形成することにより、ケーシングの長溝と弁体の長溝と
の間において、ケーシングと弁体との相対角変位が小さ
い場合にこれの増加に応して略比例的に緩やかに変化し
、また相対角変位が所定値を超えた場合に同じく象、激
に変化するという連通面積の変化状態を得ることができ
、これを動力舵取装置に適用した場合、舵輪に加わる操
舵トルクが小さい場合には、操舵補助力が発生されず、
舵輪に適度の剛性が付与され走行安定性の向上が図れる
と共に、所定値を超える操舵トルクが加えられた場合に
は、可及的に大きい操舵補助力が得られ、舵輪操作に要
する力の大幅な低減が図れる。また前記切欠部は、ケー
シングの内面仕上げの際に、これと同時的に形成するこ
とができ、切欠部形成に特別な加工工程及び工作機械を
必要とせず、しかも形成後の後処理も不要であるから、
所望の形状を有する切欠部を短時間にて形成可能であり
、加工時間の大幅な短縮が可能である等、本発明は優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は動力舵取装置の油圧回路図と共に示す本発明に
係る油圧制御弁の正面断面図、第２図は切欠部の形成状
態を示す第１図の一部拡大図、第３図はケーシングと弁
体との間の相対変位に対する間隙面積の変化状態を示す
グラフ、第４図は本発明に係る油圧制御弁を備えた動力
舵取装置における操舵トルクと操舵補助用の油圧シリン
ダの再抽室間に生じる圧力差との関係を示すグラフであ
る。 １・・・ケーシング　　２・・・弁体　　４・・・トー
ションバー　　５．６・・・長溝　　９・・・切欠部１
０・・・油導入孔　１１．１２・・・油導出孔　　Ｐ・
・・油圧ポンプ　　Ｓ・・・油圧シリンダ 特　許　出願人　　光洋精工株式会社 代理人　弁理士　　河　野　　登　夫 ＴＩ　　　　　　　　Ｔ２ 棧舵トルク 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高圧源と低圧源とに交互に連通する複数本の軸長方
   向の長溝を、その外周面に等配してある円筒状の弁体と
   、前記長溝と同数であり異なる２方向への圧油送給孔に
   交互に連通する軸長方向の長溝を、その内周面に等配し
   てある筒状のケーシングとを回動自在に嵌合させてなり
   、該回動に伴って前記両長溝間に生じる連通面積の変化
   に応じて、前記両圧油送給孔を介しての送給油圧を制御
   する油圧制御弁において、 前記ケーシングの長溝の側壁と該ケーシングの内周円と
   の間の角部に、軸長方向に一様な断面形状を有する切欠
   部が形成してあり、該切欠部は、前記側壁の中途に交叉
   し、該側壁に対し前記内周内側に傾斜する第１の部分と
   、前記内周円に交叉し、交叉点における該内周円の接線
   に対し前記側壁側に傾斜する第２の部分とを具備するこ
   とを特徴とする油圧制御弁。