JPH032113B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車等車両のパワーステアリングに
コントロールバルブとして用いるロータリ型作動
弁装置、特にその感度変更機構に関するものであ
る。

この種作動弁装置としては例えば特開昭55−
160664号公報に示された如きものが知られてい
る。これに代表される従来のロータリ型作動弁装
置は、操舵負荷（操舵力伝達系中に設けたトーシ
ヨンバーの捩れ）に応じ相対回転するよう相互に
嵌合したアウタスリーブ及びインナスリーブを具
え、これらアウタスリーブ及びインナスリーブの
内外周面に夫々設けた窪み及び溝のオーバーラツ
プにより構成されるオリフイスの開度を上記相対
回転により減じて、該オリフイスの上流側にアシ
スト圧を生ぜしめると共に、このアシスト圧をア
シスト力発生用パワーシリンダの対応シリンダ室
に供給し、該パワーシリンダにより舵取操作をパ
ワーアシストして軽快な動力操向を可能にする。

しかして、従来のロータリ型作動弁装置は、上
記両スリーブの相対回転（弁作動角）に対する上
記オリフイスの開度変化割合が上記窪み及び溝の
形状のみにより決定されるため、アシスト圧の変
化特性は、例えば車速毎にその好適特性を示す
と、据切り時第５図中ａで示すようにして軽快な
据切りを可能とし、車速が上昇するにつれ第５図
中ａからｂ、ｂからｃへ変化して操縦安定性を確
保できるようにするのが好ましい。

ところでアシスト圧変化特性が上述の如く固定
されている従来のロータリ型作動弁装置は、これ
らの要求を全て満足することができず、高車速時
の操縦安定性を重視して第５図中の特性ｃが得ら
れるよう設計すると、据切り操舵が重くなり、据
切り力の軽減を重視して第５図中の特性ａが得ら
れるよう設計すると、高車速時の操縦安全性が悪
くなるものであつた。

本発明は、上記アウタスリーブ及びインナスリ
ーブを軸方向へ相対移動可能とし、この相対移動
によつても上記オリフイスの開度が変化するよう
前記窪み及び溝の形状を決定して、上記相対移動
により上記相対回転に対するオリフイスの開度変
化割合を変更可能とすれば、前記アシスト圧変化
特性を前記要求が全て満足されるよう可変にで
き、又上記相対移動の制御因子が前記車速以外の
ものであつても、該因子に応じアシスト圧変化特
性を要求通り変更することができるとの観点か
ら、上記の構成に徴づけられるパワーステアリン
グのロータリ型作動弁装置を提供しようとするも
のである。

以下、図示の実施例により本発明を詳細に説明
する。

第１図及び第２図は本発明作動弁装置の一実施
例で、図中１はその弁箱を示す。弁箱１はその一
端にステアリングギヤボツクス２を一体に有し、
他端開口を端蓋３で閉塞する。ギヤボツクス２内
には、ピニオン４を軸受５，６により回転自在に
支持して設けると共に、該ピニオンに噛合するラ
ツク７をその長手方向へ摺動自在に貫通して設
け、これらでラツクアンドピニオン型ステアリン
グギヤを構成する。ラツク７はばね８によりリテ
ーナ９を介してピニオン４に押付け、これらピニ
オン４及びラツク７間に噛み合い予圧を与える。
ラツク７の両端は夫々図示しないが両操舵輪（通
常前２輪）にナツクルアームを介して連節し、ラ
ツク７の長手方向移動時両操舵輪を対応方向に転
舵可能とする。ラツク７には更に、これから分離
して第１図の上部に示す如くピストン１０を固設
し、該ピストンを固定のパワーシリンダ１１に摺
動自在に嵌合してピストン１０の両側に夫々シリ
ンダ室１２，１３を画成する。

ピニオン４はその一端をシール１４により液密
封止して弁箱１内に突出させ、このピニオン突出
端部にスタブシヤフト１５を同軸に対設する。ス
タブシヤフト１５の一端を軸受１６によりピニオ
ン４の上記突出端部上に回転自在に支持し、他端
を軸受１７により端蓋３に回転自在に支持すると
共に、該端蓋よりシール１８で液密封止して突出
させる。なお、このスタブシヤフト突出端部には
セレーシヨン１５ａを形成し、これを介してスタ
ブシヤフト１５に図示せざるステアリングホイー
ルと一体回転可能なステアリングシヤフトを結合
可能となる。又、スタブシヤフト１５は中空と
し、その中空孔にトーシヨンバー１９を挿通して
連絡室２０を設定し、トーシヨンバー１９の一端
をピン２１によりスタブシヤフト１５の突出端部
にかんぬき結合すると共に、トーシヨンバー１９
の他端をピニオン４の盲孔４ａ内に貫入した後ピ
ン２２によりピニオン４にかんぬき結合する。

弁箱１内にアウタスリーブ２３を回転自在に嵌
合し、これを軸受１７及びスタブシヤフト１５の
内端フランジ１５ｂ間に挾んで軸方向に位置決め
すると共に、ピニオン４に植設した半径方向突出
ピン２４によりピニオン４に回転方向駆動結合す
る。スタブシヤフト１５及びアウタスリーブ２３
間の環状空所にインナスリーブ２５及びリング２
６を摺動自在に密嵌してインナスリーブ２５及び
リング２６間に制御室２７を画成すると共に、ア
ウタスリーブ２３及びリング２６と端蓋３との間
にドレン室２８を画成する。リング２６はスタブ
シヤフト１５に係着したスナツプリング２９によ
り第１図中右方への移動を制限し、このリング２
６から遠いインナスリーブ２５の端部をスタブシ
ヤフト１５に植設した半径方向突出ピン３０によ
りスタブシヤフト１５に軸方向移動可能にして回
転方向駆動結合すると共に、当該インナスリーブ
端部にばね３１を着座させてインナスリーブ２５
をリング２６に向け付勢する。なお、アウタスリ
ーブ２３及びスタブシヤフト内端フランジ１５ｂ
とシール１４との間に存在する室３２は軸受１６
を経て連絡室２０に通じており、スタブシヤフト
内端フランジ１５ｂに設けた透孔１５ｃを経て該
フランジ及びインナスリーブ２５間に生ずる室３
３を室３２に、従つて連絡室２０に通じさせ、こ
の連絡室はスタブシヤフト１５に設けた半径方向
孔１５ｄを経てドレン室２８に連通させる。

アウタスリーブ２３の内周面には第２図の如
く、偶数個（図示例では４個）の窪み２３ａ，２
３ｂ，２３ｃ，２３ｄを好ましくは円周方向等間
隔に配して形成し、これら窪みとインナスリーブ
２５との間に室３４〜３７を設ける。これら室の
うち直径方向に対向する一対の室３４，３５は
夫々、アウタスリーブ２３に設けた半径方向孔３
８，３９を経てアウタスリーブ２３の外周面に設
けた条溝２３ｅに通じさせ、他方の室３６，３７
は夫々、スタブシヤフト１５及びインナスリーブ
２５に設けた半径方向孔４０，４１を経て連絡室
２０に通じさせる。インナスリーブ２５の外周面
に窪み２３ａ〜２３ｄのうち相隣れる窪み同士を
連通させる溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄを
形成し、窪み２３ａ〜２３ｄと溝２５ａ〜２５ｄ
とのオーバーラツプによりオリフイス４２〜４９
を構成する。溝２５ａ〜２５ｄのうち、直径方向
に対向する一対の溝２５ａ，２５ｂは夫々、アウ
タスリーブ２３に設けた半径方向孔５０，５１を
経てアウタスリーブ２３の外周面に設けた条溝２
３ｆに通じさせ、他の対の溝２５ｃ，２５ｄは
夫々、アウタスリーブに設けた半径方向孔５２，
５３を経てアウタスリーブ２３の外周面に設けた
条溝２３ｇに通じさせる。

各窪み２３ａ〜２３ｄ及び各溝２５ａ〜２５ｄ
は、窪み２３ａとこれにかかわる溝２５ａ，２５
ｄにつき代表的に説明すると、第３図ａの如き形
状とする。即ち、窪み２３ａはその開口縁形状が
スリーブ軸線方向において同幅を持つも、スリー
ブ円周方向においてはシール１４に向かうにつれ
幅狭となる台形であるようなものとし、該窪み２
３ａと共にオリフイス４２，４９を構成する溝２
５ａ，２５ｄの端部開口縁が窪み２３ａの対応開
口縁と平行となるよう溝２５ａ，２５ｄの形状を
決定する。そして、当該溝２５ａ，２５ｄの端部
開口縁には窪み２３ａの幅狭側端部と重なると共
にインナスリーブ外周面から溝２５ａ，２５ｄに
連なる斜面として形成されたチヤンフア面２５
a′，２５d′を形成する。

アウタスリーブ２３の外周面には別の条溝２３
ｈを形成し、その底部に穿つた半径方向孔５４を
経て条溝２３ｈを制御室２７に通じさせる。弁箱
１には条溝２３ｅに開口する入口ポート５５と、
ドレン室２８に開口するドレンポート５６と、条
溝２３ｈに開口する入口ポート５７と、条溝２３
ｆ，２３ｇに開口する連絡ポート５８，５９とを
形成する。

ポート５５に作動流体源ポンプ６０を接続し、
このポンプはリザーバ６１内の作動流体を吸入し
てポート５５に供給すると共に絞り６２，６３を
持つた分岐路６４に供給する。分岐路６４には絞
り６２，６３間において定圧弁６５を接続し、こ
れにより絞り６２，６３間の分岐路６４内を一定
圧に保つ、絞り６３の下流側をポート５７及び制
御圧発生ポンプ６６の吸入側に接続し、ポンプ６
６に並列に逆止弁６７を設ける。ポンプ６６は車
速に応じた速度で回転し、車速零（停車）の時上
記一定圧を分岐路６４からポート５７にそのまま
供給可能とするが、車速の上昇につれこのポート
５７に向う一定圧を一部分リザーバ６１に逃がす
ものとする。かくて、ポート５７に向う圧力は車
速の上昇につれ低下するような車速対応の制御圧
となるが、一定以上の高車速になると、ポンプ６
６がポート５７に向う圧力を負圧にしてしまい、
作動流体中に泡を発生する不都合があるが、これ
を逆止弁６７の開動作によつて防止する。

なお、ポート５６はリザーバ６１に接続し、ポ
ート５８，５９は夫々パワーシリンダ１１の対応
シリンダ室１３，１２に接続する。

上述の構成とした本発明ロータリ型作動弁装置
の作用を次に説明する。

車速が或る値以上の高車速時、上述の如く低く
なるポート５７への制御圧は条溝２３ｈ及び半径
方向孔５４を経て制御室２７内に至つても、イン
ナスリーブ２５をばね３１に抗し第１図中左行し
得ない。従つてインナスリーブ２５はリング２６
に押付けられた位置を保ち、溝２５ａ〜２５ｄを
窪み２３ａ〜２３ｄに対し第３図ａの軸方向相対
位置にしている。

第１図、第２図及び第３図ａはかかる高車速時
における作動弁装置の非舵取（中立）状態を示
す。この状態では第２図及び第３図ａから明らか
なように、各オリフイス４２〜４９が全て等し
く、ポンプ６０からの作動流体はインレツトポー
ト５５、条溝２３ｅ、孔３８，３９、室３４，３
５、オリフイス４２，４９及び４７，４４、溝２
５ａ，２５ｄ及び２５ｃ，２５ｂ、オリフイス４
６，４５及び４３，４８、室３６，３７、孔４
０，４１、室２０、孔１５ｄ、ドレン室２８及び
ドレンポート５６を経てリザーバ６１に全て排除
される。従つて、これら作動流体路の一部をなす
溝２５ａ，２５ｂ及び２５ｃ，２５ｂに夫々孔５
０，５１及び５２，５３、条溝２３ｆ，２３ｇ、
ポート５８，５９を経てパワーシリンダ室１３，
１２が通じていることから、これらパワーシリン
ダ室は無圧状態に保たれ、パワーシリンダ１１を
貫通するラツク７が自由に動ける状態にあつて、
後述の舵取操作が可能である。

ここで、ステアリングホイールを回転して舵取
操作すると、その舵取操作力がスタブシヤフト１
５、ピン２１、トーシヨンバー１９、ピン２２を
経てピニオン４に伝わり、ラツク４を舵取方向に
応じた長手方向に移動させて両操舵輪を舵取方向
へ転舵可能である。ところでこの時、トーシヨン
バー１９は操舵負荷に応じ捩られ、ピニオン４と
一体回転するアウタスリーブ２３と、スタブシヤ
フト１５と一体回転するインナスリーブ２５とが
トーシヨンバー１９の捩れ角相当分、即ち操舵負
荷に応じ相対回転し、本発明作動弁装置は以下の
作用により上記舵取操作をパワーアシストする。

即ち、左に舵取操作すると、インナスリーブ２
５はアウタスリーブ２３に対し第２図中反時計方
向に相対回転する。この時同相対回転方向遅れ側
におけるオリフイス４２〜４５は開度を減少さ
れ、同相対回転方向進み側におけるオリフイス４
６〜４９は開度を増大される。これにより、室３
４，３５内に夫々アシスト圧が発生し、これらア
シスト圧は夫々オリフイス４９，４７、溝２５
ｄ，２５ｃ、孔５３，５２、条溝２３ｇ、ポート
５９を経てパワーシリンダ室１２に供給され、他
方パワーシリンダ室１３はオリフイス４６，４８
の上記開度増大で一層大きくドレン室２８に通ず
る。従つて、パワーシリンダ１１は室１２内に供
給されるアシスト圧によりラツク７の舵取方向移
動をパワーアシストし、軽快な動力操向を可能に
する。

又、右に舵取操作すると、インナスリーブ２５
はアウタスリーブ２３に対し第２図中時計方向に
相対回転する。この時同相対回転方向遅れ側にお
けるオリフイス４６〜４９は開度を減じられ、同
相対回転方向進み側におけるオリフイス４２〜４
５は開度を増大される。これにより、室３４，３
５内に夫々アシスト圧が発生し、これらアシスト
圧は夫々オリフイス４２，４４、溝２５ａ，２５
ｂ、孔５０，５１、条溝２３ｆ、ポート５８を経
てパワーシリンダ室１３に供給され、他方パワー
シリンダ室１２はオリフイス４３，４５の上記開
度増大で一層大きくドレン室２８に通じる。従つ
て、パワーシリンダ１１は室１３内に供給される
アシスト圧によりラツク７の舵取方向移動をパワ
ーアシストし、軽快な動力操向を可能にする。

かかる高車速時の動力操向中第５図にｃで示す
如き所望のアシスト圧変化特性が得られるよう、
各オリフイス４２〜４９の初期開度（窪み２３ａ
〜２３ｄと溝２５ａ〜２５ｄとの初期オーバーラ
ツプ量）を第３図ａの如く比較的大きくしておけ
ば、アウタスリーブ２３及びインナスリーブ２５
の相対回転（弁作動角）に対するオリフイス４２
〜４９の開度変化割合が小さくなつて、高車速時
の動力操向が比較的重くなり、この時の操縦安定
性を向上させることができる。

ところで、車速が低下すると、それにつれポー
ト５７から室２７に達する制御圧が上昇し、この
制御圧はインナスリーブ２５をばね３１に抗し第
１図中左行させる。中車速程度では、インナスリ
ーブ２５はこれに形成した溝２５ａ〜２５ｄをア
ウタスリーブ２３に形成した窪み２３ａ〜２３ｄ
に対し第３図ｂの相対位置となし、これら溝及び
窪みの前記形状に基因して両者のオーバーラツプ
量（オリフイス４２〜４９の初期開度）は減少す
る。かくて、前記と同様の動力操向中弁作動角に
対するオリフイス４２〜４９の開度変化割合は大
きくなり（弁の感度が高くなり）、これによつて
決定されるアシスト圧の変化特性は当該中車速で
要求される第５図中ｂの特性となつて丁度良い操
縦感を運転者に与えることができる。

そして、車速零の停車時は、室２７に達する制
御圧が上限値（前記一定圧）となつて、インナス
リーブ２５を第１図中左限位置となし、溝２５ａ
〜２５ｄは窪み２３ａ〜２３ｄに対し第３図ｃの
相対位置となる。従つて、前記動力操向中弁作動
角に対するオリフイス４２〜４９の開度変化割合
は更に大きくなり（弁の感度が最高となり）、ア
シスト圧の変化特性は当該停車中に要求される第
５図中ａの特性となつて、軽快な据切りを可能に
する。

なお、第３図に示すチヤンフア２５a′，２５
d′はこれを適切に選定することにより、第５図中
各特性ａ〜ｃにおける傾斜部分a′〜c′の勾配を要
求特性にマツチさせることができる。

かくして本発明の作動弁装置は上述の如く、ア
ウタスリーブ２３及びインナスリーブ２５を軸線
方向へ相対移動可能とし、この相対移動によつて
もオリフイス４２〜４９の開度が変化するよう窪
み２３ａ〜２３ｄ及び溝２５ａ〜２５ｄの形状を
決定したから、弁作動角に対するオリフイス４２
〜４９の開度変化割合を上記相対移動により自由
に変更でき、この変更を例えば図示例の如く車速
に応じ行なうようにすれば、各車速毎に要求され
るアシスト圧変化特性（操舵力変化特性）を全て
満足させることができる。

なお、上述した例では窪み２３ａ〜２３ｄ及び
溝２５ａ〜２５ｄを夫々第３図の如くオーバーラ
ツプ端部において傾斜させる構成としたが、これ
ら窪み及び溝の開口縁形状は前記の要求を満足す
る限りにおいて任意に選定でき、例えば窪み２３
ａ及びこれに係わる溝２５ａ，２５ｄについての
み示す第４図の如く、窪み２３ａ〜２３ｄ及び溝
２５ａ〜２５ｄを全て矩形とし、溝２５ａ〜２５
ｄの両端に夫々三角形状のチヤンフア面６０，６
１を形成しても、前記したと同様の作用効果が得
られる。

又、上述した例では車速に応じインナスリーブ
２５を軸線方向へ移動させるようにしたが、その
制御因子は車速に限らず、車体に加わる横加速
度、路面状態等に置換えてもよいし、或いは運転
者の好みに応じインナスリーブ２５を軸方向移動
させるようにしてもよい。

更に、インナスリーブ２５を軸方向移動させる
のに上述の例では圧力を用いたが、これを電磁力
で行なつてもよい。しかし、図示例の如く圧力で
インナスリーブ２５を軸方向移動させると共に、
この圧力が低下するにつれ前記オリフイス４２〜
４９の開度変化割合が小さくなるように構成する
場合、制御圧発生系統６２〜６７の破損で制御圧
が得られなくなつた故障時、操舵力が軽くなり過
ぎて運転に危険が及ぶのを防止でき、フエールセ
ース機能を果たし得る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のロータリ型作動弁装置の一例
を示す縦断側面図、第２図は第１図の−断面
図、第３図ａ〜ｃは夫々第１図及び第２図に示す
本発明作動弁装置の作動説明図、第４図は本発明
の他の例を示す第３図と同様部分の説明図、第５
図は本発明装置によるアシスト圧変化特性図であ
る。 １……弁箱、１１……パワーシリンダ、１２，
１３……パワーシリンダ室、１５……スタブシヤ
フト、１９……トーシヨンバー、２１，２２……
結合ピン、２３……アウタスリーブ、２３ａ〜２
３ｄ……窪み、２３ｅ〜２３ｈ……条溝、２４…
…駆動結合ピン、２５……インナスリーブ、２５
ａ〜２５ｄ……溝、２６……リング、２７……制
御室、２８……ドレン室、２９……スナツプリン
グ、３０……駆動結合ピン、３１……ばね、３８
〜４１……半径方向孔、４２〜４９……オリフイ
ス、５５，５７……入口ポート、５６……ドレン
ポート、５８，５９……連絡ポート、６０……作
動流体源ポンプ、６１……リザーバ、６２，６３
……絞り、６４……分岐路、６５……定圧弁、６
６……制御圧発生ポンプ、６７……逆止弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 操舵負荷に応じ相対回転するよう相互に嵌合
   したアウタスリーブ及びインナスリーブを具え、
   これらアウタスリーブ及びインナスリーブの内外
   周面に夫々設けた窪み及び溝のオーバーラツプに
   より構成されるオリフイスの開度を前記相対回転
   により減じて、該オリフイスの上流側にアシスト
   圧を生ぜしめると共に、このアシスト圧をアシス
   ト力発生用パワーシリンダの対応シリンダ室に供
   給するようにしたパワーステアリングのロータリ
   型作動弁装置において、前記アウタスリーブ及び
   インナスリーブを軸線方向へ相対移動可能とし、
   この相対移動によつても前記オリフイスの開度が
   変化するよう前記窪み及び溝の形状を決定して、
   前記相対移動により前記相対回転に対する前記オ
   リフイスの開度変化割合を変更可能に構成したこ
   とを特徴とするパワーステアリングのロータリ型
   作動弁装置。 ２ 前記相対移動が制御因子に対応した圧力によ
   つて生ずるものである特許請求の範囲第１項記載
   のパワーステアリングのロータリ型作動弁装置。 ３ 前記圧力が低下するにつれ、前記オリフイス
   の開度変化割合が小さくなるものである特許請求
   の範囲第２項記載のパワーステアリングのロータ
   リ型作動弁装置。