JPH0355349B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は動力舵取装置に用いるロータリ形サー
ボバルブに関するものである。

動力舵取装置に用いられるロータリ形サーボバ
ルブは、互いに相対回転可能に嵌合するスリーブ
弁部材とスプール弁部材とからなり、ハンドル操
作によりスプール弁部材を回転させることにより
スリーブ弁部材との間で絞り部を形成させ、この
絞り部の絞り開度に応じた操舵圧力を発生させる
ようになつている。

この種のロータリ形サーボバルブにおいては、
第１図に示すようにスリーブ弁部材１のランド部
２との間で、絞り部３を形成するスプール弁部材
４のランド部５のエツジに、傾斜角の異なる２つ
の作用面をもつ面取り６を施すことによつて、ス
プール弁部材の回転角に対する操舵圧力に第７図
に示すような２段折れ特性を与えることができ、
操舵フイーリングを良好に保つことができるよう
になる。

しかしながら、絞り開度の縮小に伴つて圧力が
上昇すると、その絞り部を通過する圧油の流速が
大きくなるため、上述した面取りの切上がり部分
で流体が絞りランドの周壁から剥離してキヤビテ
ーシヨンを起こし、いわゆるシユー音と称せられ
る絞り音を発生する。

よつて本発明の目的は、ランド部に形成した作
用面の切上がり部にゆるやかな傾斜面を付与する
ことにより、キヤビテーシヨンを防止し、絞り音
を低減させることである。

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第２図は本発明のサーボバルブをラツクピニ
オン形の動力舵取装置に適用した例を示し、図中
１０は動力舵取装置の本体をなすギヤハウジング
を示し、このギヤハウジング１０にはピニオン軸
１１が両端をそれぞれ軸受１２，１３によつて回
転可能に軸承され、これと交差する方向に摺動可
能なラツク軸１４のラツク歯１５と噛合してい
る。このラツク軸１４の両端は所要の操縦リンク
機構を介して操向車輪に連結され、またラツク軸
１４にはパワーシリンダ１６のピストン１７（第
３図参照）が作動的に連結されている。

前記ギヤハウジング１０には弁ハウジング１８
が固定され、この弁ハウジング１８の弁孔１９に
本発明のサーボバルブ２０が収納されている。こ
のサーボバルブ２０は前記ピニオン軸１１の軸線
を中心として相対回転可能なスリーブ弁部材２１
ならびにスプール弁部材２２より構成され、この
スリーブ弁部材２１は連結ピン２３によつて前記
ピニオン軸１１に連結され、またスプール弁部材
２２には操向ハンドルに連結される操舵軸２４が
一体的に形成され、この操舵軸２４は前記ピニオ
ン軸１１にトーシヨンバー２５を介して可撓的に
連結されている。

前記スリーブ弁部材２１の内周には第３図に示
すように、複数（実施例においては８個）の凹溝
２７が円周上等角度間隔に形成され、これら凹溝
２７の各間にランド部２８が形成されている。ラ
ンド部２８の１つとびには供給孔２９が開口さ
れ、これら供給孔２９は供給ポンプに通ずる供給
ポート３０に連通されている。供給孔２９が開口
されたランド部２８（以下これを第１のランド部
と称し、残りを第２のランド部と称す）の両横に
連設された凹溝２７，２７には一対の分配孔３
１，３２が開口され、これら一対の分配孔３１，
３２は前記パワーシリンダ１６の左右室１６ａ，
１６ｂに通ずる給排ポート３３，３４にそれぞれ
連通されている。

またスプール弁部材２２の外周には前記スリー
ブ弁部材２１の各凹溝２７にそれぞれ対応する複
数のランド部３５が円周上等角度間隔に形成さ
れ、これらランド部３５の各間に凹溝３６が形成
されている。各凹溝３６のうち前記第２のランド
部２８に対応する１つとびの凹溝３６には前記一
対の分配孔３１，３２の両側に位置して排出孔３
７が開口され、これら排出孔３７はスプール弁部
材２２とトーシヨンバー２５との間に形成された
通路３９、貫通穴４０および排出ポート４１を介
してリザーバに連通されている。かかる排出孔３
７は第２図に示すようにスプール弁部材２２の軸
線方向に沿つて複数列形成され、これによつてス
プール弁部材２２の外径寸法を大きくすることな
く、所要の流路面積を確保できるようにしてい
る。

ここで前記スプール弁部材２２に形成された複
数のランド部３５は、その両端エツジに後述する
形状の面取り４３が施され、すべて同一の形状、
大きさに成形されている。また前記スリーブ弁部
材２１に形成された複数のランド部２８もすべて
同一の形状、大きさに成形され、前記各ランド部
３５にアンダラツプして対応する。これにより両
弁部材２１，２２のランド部２８，３５の対応関
係はを円周上すべての位置で同一となる。

従つて例えば操舵軸２４に第３図の時計まわり
の操舵トルクが加えられ、トーシヨンバー２５が
捩られてスプール弁部材２２がスリーブ弁部材２
１に対して相対回転すると、供給孔２９と一方の
分配孔３２との間の開口面積が増大し、供給孔２
９と他方の分配孔３１との間の開口面積が減少し
て絞り部４５が形成される。同様に前記他方の分
配孔３１と排出孔３７との間の開口面積が増大
し、前記一方の分配孔３２と排出孔３７との間の
開口面積が減少して絞り部４６が形成される。か
かる２つの絞り部４５，４６は両弁部材２１，２
２の各ランド部２８，３５がそれぞれ同一形状に
成形されていることから同一の開口面積となり、
かつこの関係はスプール弁部材２２のすべての回
転角において保持される。従つて供給孔２９より
供給された圧油の大部分は前記２つの絞り部４
５，４６を介して各排出孔３７，３７より等分的
に排出され、その絞り抵抗に応じて両絞り部４
５，４６で区画された供給孔２９および一方の分
配孔３２中の圧油が圧力上昇し、パワーシリンダ
１６を作動する。

このように排出孔３７への圧油の流れを２つの
絞り部４５，４６に分散させることにより、個々
の絞り部４５，４６を通過する流量を減少でき、
キヤビテーシヨンの発生を抑えるうえで有効とな
る。

前記スプール弁部材２２の各ランド部３５に
は、第４図に詳細図示する形状の面取り４３が施
されている。すなわち、ランド部３５の両端エツ
ジには異なる角度で傾斜する第１および第２の作
用面４７，４８が形成され、傾斜角の大きな第２
の作用面４８の切上がり部分にゆるやかな角度で
傾斜する傾斜面４９が形成されている。かかる面
取り４３の形成によつて、両弁部材２１，２２の
各ランド部２８，３５間に形成される絞り部４５
の開口面積は、スプール弁部材２２がスリーブ弁
部材２１に対してX1からX0まで回転するアンダ
ラツプの区間では急激に減少し、X2からX1の区
間では前記第１の作用面４７の作用によりその減
少割合が小さななめらかな変化となり、さらに
X3からX2の区間では前記第２の作用面４８の作
用により減少割合が大きくなる。この結果スプー
ル弁部材２２の作動角に対して絞り部４５の開口
面積は第６図に示すように変化し、これによつて
中立状態に近い範囲では圧力変化が少なく、途中
に操舵角に応じて圧力がリニアに変化する部分が
あり、このリニア部分をすぎると急激に圧力上昇
する、動力舵取装置のサーボバルブとして好適な
２段折れの圧力特性（第７図参照）とすることが
できる。

しかも第５図に示すように絞り部４５の開口面
積の減少に伴う圧力上昇によつてその絞り部４５
を通過する圧油の流速が高くなつても、ゆるやか
な角度で傾斜する傾斜面４９の形成により、流体
がランド部３５の周壁より剥離することなくなめ
らかに流れ、キヤビテーシヨンの発生を抑制して
絞り音を低減できるようになる。第８図および第
９図は実験データを示すものである。なお、この
実験データは、ランド部３５に第１０図に示す面
取り形状を形成したスプール弁部材２２を用いて
行つたデータを示している。

すなわち、第１０図Ａは、前記第１の作用面４
７を円周長さ0.2mm、角度3゜30′、前記第２の作用
面４８を円周長さ0.2mm、角度5゜30′とした従来例
を示すもので、同図Ｂは、その第２の作用面４８
の切上がり部分に、２段折れ特性に影響を及ぼさ
ないゆるやかな角度の傾斜面４９、具体的には直
径線と一致するランド部３５の側端に直角な垂線
と平行に傾斜面４９を形成した本発明の実施例を
示すものである。

しかしてこれら面取り形状のスプール弁部材２
２を用いてマニアルトルクに対する操舵圧力をと
つた操舵特性をそれぞれ第８図Ａ，Ｂに示す。第
８図より前記傾斜面４９を形成した場合にも操舵
特性にはほとんど変化がないことが認められ、傾
斜面４９が２段折れ特性に影響を及ぼさないこと
が理解できる。

また前記各面取り形状のスプール弁部材２２を
用いてバルブの音圧を測定した絞り音特性を第９
図に示す。なお、同図Ａは左切り時、Ｂは右切り
時の特性を示し、図中点線は従来例を、実線は本
発明を示す。この絞り音はキヤビテーシヨンの発
生を抑えることで低減できるものであり、音圧が
低いほどよいものである。この図から明らかなよ
うに従来例においては46〜49dBの音圧であつた
ものが、本発明においては39〜40dBに低減して
いることが分かる。なお、この絞り音特性は、サ
ーボバルブの中心から120mm離れた位置にマイク
ロフオンを設置して操舵圧力を０から80Kg／cm²ま
で連続的に上昇させたときの音圧を測定したもの
である。

以上述べたように本発明は、スプール弁部材に
形成されたランド部の両端エツジに、２段折れ特
性を得るために異なる角度で傾斜する第１、第２
の作用面を形成し、傾斜角の大きな第２の作用面
の切上がり部に前記２段折れ特性に影響を及ぼさ
ないごくゆるやかな角度で傾斜する傾斜面を形成
し、前記スプール弁部材の円周上複数のランド部
を、すべて同一の形状、大きさにそれぞれ成形し
た構成であるので、両弁部材の各ランド間の絞り
部の縮小に伴つてその絞り部を通過する流速が高
くなつても、従来みられたような作用面の切上が
り部における流体の剥離がなくなつて傾斜面に沿
いなめらかに流れるようになり、２段折れ特性に
影響を及ぼすことなく、キヤビテーシヨンの発生
を抑制できる効果がある。

しかも本発明によれば、円周上複数のランド部
をすべて同一の形状、大きさに成形したことによ
り、供給孔から供給された圧力流体が２つの絞り
部に２分されて排出孔より排出されるため、前記
した傾斜面の作用とあいまつてキヤビテーシヨン
の発生を効果的に抑制できる効果も併せて奏せら
れる。

従つて本発明によれば、絞り音の低減を図りつ
つ２つの作用面による操舵圧力の２段折れ特性を
有効に実現できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はロータリ形サーボバルブの一例を示す
断面図、第２図から第７図は本発明の実施例を示
すもので、第２図は本発明のサーボバルブを備え
た動力舵取装置の断面図、第３図は第２図の−
線矢視拡大断面図、第４図は第３図の一部を拡
大した断面図、第５図は第４図の作動状態図、第
６図はバルブ回転角に対する絞り開口面積の関係
線図、第７図はバルブ回転角に対する操舵圧力の
関係線図、第８図および第９図は実験データを示
すもので、第８図は本発明と従来例とを比較した
操舵特性図、第９図は本発明と従来例とを比較し
た絞り音特性図、第１０図は第８図および第９図
の実験に用いたランド部の面取り形状を示す図で
ある。 ２１……スリーブ弁部材、２２……スプール弁
部材、２７……凹溝、２８……ランド部、２９…
…供給孔、３１，３２……分配孔、３５……ラン
ド部、３６……凹溝、３７……排出孔、４５，４
６……絞り部、４７，４８……作用面、４９……
傾斜面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 互いに相対回転可能に嵌合するスリーブ弁部
   材およびスプール弁部材よりなり、これら両弁部
   材の嵌合部に、少なくとも１個の供給孔、この供
   給孔の回転方向両側に位置する一対の分配孔およ
   びこの一対の分配孔の回転方向両側に位置する排
   出孔をそれぞれ開口させ、前記スプール弁部材に
   形成されたランド部の両端エツジに、前記スプー
   ル弁部材の回転角に対する操舵圧力の関係を２段
   折れ特性とするために異なる角度で傾斜する第
   １、第２の作用面を形成し、傾斜角の大きな第２
   の作用面の切上がり部に前記２段折れ特性に影響
   を及ぼさないごくゆるやかな角度で傾斜する傾斜
   面を形成し、前記スプール弁部材の円周上複数の
   ランド部を、すべて同一の形状、大きさにそれぞ
   れ成形したことを特徴とするサーボバルブ。