JPH0127907B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体サーボ機構用分配装置、特に自動
車の動力操向機構用分配弁に関するものである。

本発明は、キヤビテーシヨン現象から生じる口
笛のような作動騒音を防止することを目的として
いる。

第１にポンプのような流体源と貯蔵器又はタン
クとの間に、また第２に車両の操向装置に機械的
に連結された流体モータの２つの圧力室間に連結
されている分配弁を介して流体が永久的に循環し
ているオープンセンサ型のサーボ動力操向装置に
おいては、不快な口笛のような騒音を感じ、これ
は車両の操向車輪がある度合以上に方向変位され
た時に起る。この口笛のような音はある作動圧力
臨界値において始まるキヤビテーシヨン現象によ
ることは周知であり、この臨界値は上記分配弁に
形成されている開口断面積を変化される通路の区
域、特にステアリングコラムの一方向への回転に
応じて車輪の方向変位量を増大させるにつれて
（上記流体モータの対応する圧力室内の圧力を増
大させるため）漸次閉止される通路において生じ
る。比較的低い圧力が流入している場合には、キ
ヤビテーシヨン現象によつて分配弁の構成要素に
生じさせ得る浸食は完全に無視できる程度のもの
であり、いかなる場合でも危険のない程度に生じ
るため、このキヤビテーシヨン現象自在は害がな
い。しかし、発生する口笛のような音は運転者を
不快にさせ、また専門家ではない人にはこの音が
操向装置の故障によるものであつて安全ではない
ような感じを与える。

上記キヤビテーシヨン現象の研究から、断面積
を漸次減少されている非常に制限された通路を介
して流体が流れることにより、この通路内での圧
力降下又は圧力損失がある臨界値を超えた時キヤ
ビテーシヨンが生じ、またこの通路の下流側の残
留圧力の値が大きくなるにつれてこの臨界値が増
大することが判明した。従つて、本発明は、キヤ
ビテーシヨンを防止するに十分大きい残留圧力を
生起するため通路に流量流限部を具えた分配装置
を提供するものである。

従つて、本発明は、同軸に配置され、相対中立
位置及びその両側の位置において復元装置の力に
抗して共通の軸線を中心として制限された相対回
転を受ける２つの円筒形の流体分配要素を包含
し、上記分配要素が流体源と流体貯蔵器との間で
流体を循環させる回路を形成する開口及び空所を
含み、上記流体循環回路が互いに接触している上
記分配要素の円筒面の重なりによつて開口断面積
を変化される通路を具えた２つの並列なブランチ
を含み、上記通路が、各ブランチにおいて上記相
対中立位置から開始される所定の方向への上記相
対回転に応じて反比例的に開口断面積を変化され
上記流体源と上記流体貯蔵器との間で直列に配置
された２種類の通路を有し、上記各ブランチの作
動圧力出口が上記２種類の通路間に連通している
分配装置において、最初に閉止される主通路とそ
の後に閉止される副通路との同一種類の２つの通
路が上記圧力出口と上記流体貯蔵器との間で上記
各ブランチ内に配置され、上記副通路が流量制限
部と直列に配置され、上記副通路と上記制限部が
上記主通路のバイパスとして連結されていること
を特徴とするサーボ機構用分配装置を提供してい
る。

以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。

第１図において、本発明による分配装置１１は
連結口１３及び同軸の２つの円筒形の流体分配要
素１４と１５を収容する孔１６を具えた固定ケー
シング１２を含み、各分配要素はスリーブ形の部
分を含む。従来と同様に、内側の分配要素１５は
外側の分配要素１４によつて形成されたスリーブ
の内部に回転自在に案内され、分配要素１５によ
つて形成されたスリーブの内面はトーシヨンバー
１８を収容し、トーシヨンバーは一端部をキー１
９によつて分配要素１５に連結され、他端部をキ
ー２０によつて分配要素１４に連結されている。
従つて、当業技術者には周知のように、このトー
シヨンバーは、相対中立位置からこの位置の一方
又は他方の側へ一方の分配要素が他方の分配要素
に対しそれらの共通軸線（実質的にはトーシヨン
バー１８の軸線）を中心として数度の制限された
角度を回転することを許容する復元装置を構成す
る。また、分配要素１４と１５はポンプ２７のよ
うな流体源と流体貯蔵器２８との間の流体循環回
路２６（第２図参照）を限界する開口及び空所を
含み、この開口及び空所の複雑な配置については
第２図ないし第４図を参照して詳細に説明する。
開口及び空所は協働して通路を限界し、この通路
の開口断面積は、上記制限された相対回転が生じ
た時に分配要素１４と１５の互いに接触する円筒
面３０と３１が重なることにより変化される。分
配装置１１は特に動力操向装置に用いられるもの
であるので、分配要素１４によつて形成された外
側のスリーブはその延長部として、例えば車輪を
操向する機構のラツク及びピニオン装置３６（第
２図参照）に連結される出力軸３５を支持してい
る。ステータとも称するこの分配要素１４は孔１
６内に回転自在に案内され、その外面に互いに隣
接する環状の溝３７，３８，３９と４０を含み、
環状密封体４４を設けている溝の端縁は孔１６の
面と密封態様で協働して流体循環回路の部分、特
にラツク及びピニオン装置３６に連接された複動
シリンダ４５（第２図参照）のような操向装置を
援助する流体モータの２つの圧力室に連結され且
つ実質的には溝３７と３９である２つの作動圧力
出口を区分する。溝３７と３９は、第１図には明
確には図示しないが４６と４７の鎖線で示すケー
シング１２上のコネクタを介してシリンダ４５に
連通する。同様に、溝３８は４８の鎖線で示すケ
ーシング１２上のコネクタによつてポンプ２７の
出口に連結される。密封体４９によつて一端部を
閉鎖されている溝４０は貯蔵器２８への戻り出口
を構成する連結口１３に連通している。分配要素
１４の半径方向の穴５０は溝４０をトーシヨンバ
ー１８を収容している分配要素１５の内部空間５
１に連結する。内側の分配要素１５は一端部５５
を図示しない車両のステアリングコラムに連結さ
れるのでロータとも称される。

流体循環回路２６について第２図ないし第４図
を参照して説明する。従来と同様に、この回路は
基本的に上記開口断面積が変化する通路を具えた
２つの平行なブランチ５６と５７から成る。この
通路は２種類に分けることができ、２つの分配要
素１４と１５に関する相対中立位置から始まる所
望の一方向への上記相対回転に応じて開口断面積
を反比例的に変化される。この中立位置におい
て、トーシヨンバー１８は拘束されていない。下
記説明において、１つの特定の種類の通路は同一
符号に「ａ」又は「ｂ」を付すことによつて区別
されている。第２図において、流体供給溝３８と
圧力出口溝３７との間で連結されたブランチ５６
の通路６０ａと、圧力出口溝３９と貯蔵器への戻
し溝４０との間で連結されたブランチ５７の通路
６１ａが示されている。同様に、ブランチ５７の
通路６０ｂは溝３８と圧力出口溝３９との間で連
結され、ブランチ５６の通路６１ｂは圧力出口溝
３７と溝４０との間で連結されている。４つの通
路６０ａ，６０ｂ，６１ａと６１ｂの配置はオー
プンセンタ型のすべての操向装置において従来と
同様の配置である。各ブランチ５６，５７は流体
源（ポンプ２７）と貯蔵器２８との間で直列に配
置された２種類（ａとｂで示す）の通路、及びブ
ランチ５６，５７の圧力出口溝３７，３９に連通
する２種類の通路間の回路の部分を含んでいる。
本発明によると、同一種類の２つの通路６１ａと
６２ａ及び６１ｂと６２ｂがそれぞれ対応する圧
力出口溝３９と３７及び流体貯蔵器２８又は実際
には連結溝４０間でブランチ５７と５６に設けら
れている。また、通路６２ａと６２ｂはそれぞれ
一定の流通断面積を有する流量制限部６３と直列
に配置されている。さらに、この同一種類の２つ
の通路は各ブランチにおいて最初に閉止される主
通路６１ａ又は６１ｂ及びその後に閉止される副
通路６２ａ又は６２ｂとに分けられている。この
副通路は対応する流量制限部６３と直列に連結さ
れ、上記副通路と流量制限部から成る組立体は上
記主通路と並列に連結され、バイパスを形成す
る。「最初に閉止される通路」及び「後に閉止さ
れる通路」は、上記最初に閉止される通路が上記
後に閉止される通路の閉止時点における相対回転
角よりも小さい２つの分配要素の相対回転角にお
いて閉止されるようにこれらの通路が配置されて
いることを意味している。さらに、本発明の詳細
において、最初に閉止される通路６１ａと６１ｂ
はその閉止に関し同一種類の通路６０ａと６０ｂ
と実質的に同様に上記相対回転角の関数として法
則に従うので、通路６０ａと６１ａ又は６０ｂと
６１ｂは実質的に同時に閉止され、その結果上記
閉止が生じる相対回転角を越えると、ポンプ２７
（実質的に一定の給送能力を有する）によつて給
送される全流体は通路６２ａ又は６２ｂと対応す
る流量制限部６３を介して流通される。この状態
から、流量制限部６３の端部において相当の圧力
損失が起り、圧力出口溝３９又は３７と貯蔵器２
８との間での圧力損失は通路６２ａ又は６２ｂと
制限部６３との間で分配され、ある圧力レベル以
上においてのみ生じるキヤビテーシヨン現象の発
生を導びく状態が上記通路及び上記制限部におい
て生じることはない。このようにして、分配装置
の作動はシリンダ４５を作動させるために用いら
れる全圧力範囲にわたつて静粛に維持される。

流体循環回路２６を構成する多数の通路及び流
量制限部の実際の配置が第３図及び第４図に示さ
れている。

ステータを形成する分配要素１４は溝３７，３
８と３９の底部に形成された口を具え、ロータを
形成する分配要素１５は２組の６つの長手方向の
溝７０を具え、溝７０は同一組において互いに角
方向に60゜離れて配置され、２つの組間では30゜オ
フセツトされている。上述したようにすべての通
路の開口断面積を変化できるようにするため、溝
の端縁は上記口の端縁と協働し、上記通路には第
２図と同一符号を付してある。第３図及び第４図
において、２組の溝７０は２列に配置され、各列
は流体循環回路２６の一方のブランチ５６又は５
７に相当する。さらに、一部の溝７０ａは閉鎖さ
れ、他の溝７０ｂと７０ｃは穴を有し、従つてト
ーシヨンバー１８を収容している内部空間５１そ
して貯蔵器２８に連通している。閉鎖された溝７
０ａは分配要素１４の溝３８に形成された口７１
に永久的に対向し、ポンプ２７に連通している。
この同一の溝７０ａは溝３７と３９の一方に連通
するステータ又は分配要素１４の矩形の口７２に
対向する一端縁を有し、ブランチ５６の通路６０
ａ及びブランチ５７の通路６０ｂを限界する。さ
らに、溝７０ｂは貯蔵器２８と実質的に自由に連
通する大きいオリフイス７５を具え、溝７０ｃは
非常に小さいオリフイスのみを具え、この小さい
オリフイスは上記流量制限部６３を構成する。通
路６１ａと６１ｂは溝７０ｂによつて部分的に限
界され、通路６２ａと６２ｂは溝７０ｃによつて
部分的に限界されている。各矩形の口７２はその
２つの両側の直線状の端縁において閉鎖された溝
７０ａの端縁及びオリフイスを具えた溝７０ｂの
端縁とそれぞれ協働することにより、開口断面積
を反比例的に変化される２つの通路６０ａ，６１
ｂ又は６０ｂ，６１ａに共通している。従つて、
口７２の幅は溝７０ａと７０ｂの２つの対向する
端縁を離している距離よりも大きく、オープンセ
ンタ型の動力操向装置の分配装置の作動態様に具
合良く一致している。

後に閉止される副通路６２ａと６２ｂについて
説明すると、この副通路は、溝３９と３７にそれ
ぞれ形成され且つ溝７０ｃと協働する円形の他の
口７６によつて限界されている。第３図及び第４
図に示すように、流体循環回路２６は、通路６
０，６１と６２及び流量制限部６３が第３図に示
す基本的な略図に関し二重となるように構成され
ている。これは、分配装置に静的平衡を与え且つ
分配装置の製造を簡素化するためである。第３図
及び第４図に示す配置により、口７２と７６は分
配要素１５の面と直径方向に対向して対となつて
いる。この配置はブローチ作業により口を所定の
大きさにすることを可能にしている。最後に、第
３図及び第４図に示す実施例は１つの同一種類の
開口断面積を変化される通路（ａ又はｂを付して
ある）を明確に区別しており、（ステータに属す
る）通路の口はこれと協働する（ロータに属す
る）溝に関し常に同一側にある。従つて、第３図
において、１つの同一種類の通路６０ａ，６１ａ
と６２ａは溝の右側にあるすべての口を有し、他
の同一種類の通路６０ｂ，６１ｂと６２ｂは溝の
左側にあるすべての口を有する。上述した分配装
置の作動は次のとおりである。

分配要素１４と１５は（車両の直進操向状態に
一致する）休止位置において第３図及び第４図に
示す相対位置にある。ポンプ２７によつて給送さ
れた流体は溝３８に流入して口７１及び溝７０ａ
を通り、オリフイスを具えた溝７０ｂと７０ｃを
介して貯蔵器２８に戻る。溝３７と３９によつて
形成された圧力出口間で圧力差が生起されないの
で、シリンダ４５は作動されない。もし運転者が
時計方向にステアリングホイール（図示しない）
を回転させる場合、即ち分配要素１５によつて形
成されたロータが第３図及び第４図において右方
へ移動する場合、最初に車両の操向車輪からの反
力が分配要素１４によつて形成されたステータを
定位置に保持しているのでトーシヨンバー１８に
よつて与えられる力に抗して２つの分配要素間に
相対回転が生じる。通路６０ｂ，６１ｂと６２ｂ
が閉止されるようになり、溝３７内の圧力が増大
し、シリンダ４５が所望の操向車輪の方向変位に
一致する方向に作動される。周知の態様でシリン
ダの作動圧力が上記相対回転の度合即ち通路６１
ｂと６２ｂの閉止の度合に応じて増大する。相対
回転角度が比較的小さい場合、流体の大部分は通
路６１ｂを介して流れる。しかし、この通路は上
記相対回転の限度以前即ち相対回転の中間の角度
において完全に閉止され、上記中間の角度以上に
おいては通路６１ｂのみを介する圧力降下は非常
に大きくなり、キヤビテーシヨン現象の発生を導
びくこととなるであろう。実際にポンプ２７から
の一定給送能力が毎分７リツトルである場合、臨
界圧力降下は８〜10バールの範囲にある。通路６
１ｂが完全に閉止されると、その後流体は通路６
２ｂ及び流量制限部６３を介して流れ、制限部６
３の上流側に実質的に逆圧が発生することにより
圧力降下はこの通路と制限部との間で分配される
こととなる。従つて、シリンダ４５の作動圧力
は、通路６２ｂあるいは制限部６３での圧力降下
を上記危険な臨界値に到達させることなく、ロー
タとステータとの間の相対回転角度の増大に応じ
て増大し続けることができ、この危険な臨界値は
逆圧によるものであるので、数バールの逆圧は騒
音を発生させる臨界値を、制限部を具えた対応す
る通路の上流側の圧力で数10バールまで上昇させ
るに十分である。従つて、作動騒音を防止でき
る。さらに、対称な配置により、通路６１ｂの完
全閉止は通路６０ｂの完全閉止と同時に行われ、
その結果ポンプからの全給送流体は通路６２ｂ及
び対応する制限部６３を流れて制限部における逆
圧の値をさらに増大させる。ロータの逆方向への
回転による作動は通路６０ａ，６１ａと６２ａの
閉止により同一の態様で行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動車の動力操向装置用
の分配装置の断面図、第２図は第１図の分配装置
を用いた動力操向装置の流体回路図、第３図は第
１図の分配装置の２つの分配要素の展開図、第４
図は第３図の線−に沿つた断面図である。 １１……分配装置、１２……ケーシング、１
４，１５……分配要素、１６……孔、１８……ト
ーシヨンバー、２６……流体循環回路、２７……
ポンプ、２８……流体貯蔵器、３５……出力軸、
３７，３８，３９，４０……溝、４４……密封
体、５１……内部空間、５６，５７……ブラン
チ、６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂ，６２ａ，
６２ｂ……通路、６３……流量制限部、７５……
オリフイス、７０ａ，７０ｂ，７０ｃ……長手方
向の溝、７１，７２，７６……口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同軸に配置され、相対中立位置及びその両側
   の位置において復元装置１８の力に抗して共通の
   軸線を中心として制限された相対回転を受ける２
   つの円筒形の流体分配要素１４，１５を包含し、
   上記分配要素が流体源２７と流体貯蔵器２８との
   間で流体を循環させる回路２６を形成する開口及
   び空所を含み、上記流体循環回路が互いに接触し
   ている上記分配要素の円筒面の重なりによつて開
   口断面積を変化される通路を具えた２つの並列な
   ブランチ５６，５７を含み、上記通路が、各ブラ
   ンチにおいて上記相対中立位置から開始される所
   定の方向への上記相対回転に応じて反比例的に開
   口断面積を変化され上記流体源と上記流体貯蔵器
   との間で直列に配置された２種類の通路を有し、
   上記各ブランチの作動圧力出口３７，３９が上記
   ２種類の通路間に連通している分配装置におい
   て、最初に閉止される主通路６１ａ，６１ｂとそ
   の後に閉止される副通路６２ａ，６２ｂとの同一
   種類の２つの通路が上記圧力出口と上記流体貯蔵
   器との間で上記各ブランチ内に配置され、上記副
   通路が流量制限部６３と直列に配置され、上記副
   通路と上記制限部が上記主通路のバイパスとして
   連結されていることを特徴とするサーボ機構用分
   配装置。 ２ 上記２つの分配要素がトーシヨンバー１８に
   よつて機械的に連結された２つのスリーブから成
   り、出力軸３５に連結された外側のスリーブによ
   つて形成されているステータがケーシング１２の
   孔１６内に回転自在に案内され、環状密封体４４
   によつて限定される溝を外面に具え、上記密封体
   の端縁が上記ケーシングの内面と密封的に協働し
   て上記流体循環回路の部分を区分し、上記ステー
   タの第１の溝３８が上記流体源に連通するととも
   に第２と第３の溝３７，３９が上記２つの圧力出
   口に連通し、上記内側スリーブによつて形成され
   ているロータが、上記トーシヨンバーを収容し且
   つ上記流体貯蔵器に連通する内部空間５１を有
   し、上記流体循環回路が上記溝の底部に形成され
   た口７１，７２，７６及び上記ロータの外面に対
   称的に分配された長手方向の溝７０ａ，７０ｂ，
   ７０ｃによつて形成され、上記ロータの第１の長
   手方向の溝７０ａが上記ステータの第１の溝３８
   に形成された第１の口７１に対向し、上記ステー
   タの第２と第３の溝３７，３９に形成された第２
   の口７２に対向する端縁を有し、上記ロータの内
   部空間５１に連通する穴７５，６３を有する第２
   と第３の長手方向の溝７０ｂ，７０ｃが上記ステ
   ータの第２と第３の溝３７，３９に形成された第
   ２と第３の口７２，７６の端縁に対向し、上記通
   路が上記端縁と上記長手方向の溝との協働により
   形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の分配装置。 ３ 上記ステータの第２の口７２がその両側の端
   縁において上記ロータの第１と第２の長手方向の
   溝７０ａ，７０ｂの端縁とそれぞれ協働して、反
   比例的に開口断面積を変化させる上記２種類の通
   路６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂに共通してい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   分配装置。 ４ 上記ステータの第２の口７２の一方の端縁と
   上記ロータの第２の長手方向の溝７０ｂの一方の
   端縁との協働によつて形成された上記２種類の通
   路の一方６１ａ，６１ｂが、上記最初に閉止する
   主通路であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載の分配装置。 ５ 上記後に閉止する副通路６２ａ，６２ｂが上
   記ステータの第３の口７６と上記ロータの第３の
   長手方向の溝７０ｃとの協働により形成され、上
   記第３の長手方向の溝が上記流量制限部６３を形
   成する小径の穴を介して上記内部空間５１に連通
   していることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   又は第４項記載の分配装置。 ６ 上記ステータの第３の口７６が実質的に円形
   であることを特徴とする特許請求の範囲第５項記
   載の分配装置。 ７ 上記ステータの第２の口７２が実質的に矩形
   であることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
   載の分配装置。