JPH07269737A

JPH07269737A - 可変絞り弁

Info

Publication number: JPH07269737A
Application number: JP8255894A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Hamano; 賢一濱野
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 1995-10-20
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: JP4003889B2

Abstract

(57)【要約】【構成】ハウジング７に軸方向変位可能に挿入される
スプール６２の外周とハウジング７の内周との間に、軸
方向に振動可能とされたスプール６２の軸方向変位に伴
い開度が変化するように複数の絞り部６７ａ、６７ｂが
形成されている。一つの流体流れを分流して各絞り部６
７ａ、６７ｂに分配する流路７２を備える。そのスプー
ル６２の外周に各絞り部６７ａ、６７ｂの上流側におけ
る流体圧力を受ける受圧面６７ａ′、６７ｂ′が形成さ
れ、そのスプール６２を軸方向一方に変位させる推力と
他方に変位させる推力とが等しくされる。【効果】可変絞り弁を大型化することなく絞り部にお
ける流動音を低減することができ、自励振動を防止して
流体圧力を適正に制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スプールの軸方向変位
に伴い開度が変化する絞り部を備える可変絞り弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１２の（１）に示す可変絞り弁１０１
は、ハウジング１０２と、このハウジング１０２に軸方
向変位可能に挿入されるスプール１０３とを備える。そ
のスプール１０３の外周に形成される周溝１０３ａとハ
ウジング１０２の内周に形成される周溝１０２ａとの間
が、スプール１０３の軸方向変位に伴い開度が変化する
絞り部１０４とされている。そのスプール１０３の周溝
１０３ａの内側面は軸方向に対し傾斜され、その内側面
の一方が絞り部１０４における受圧面１０３ａ′とされ
ている。そのハウジング１０２の内周の周溝１０２ａを
高圧側に接続する流路１０５と、そのスプール１０３の
外周の周溝１０３ａを低圧側に接続する流路１０６と
が、そのハウジング１０２に形成されている。これによ
り、その高圧側から可変絞り弁１０１に流入する流体は
絞り部１０４において絞られて低圧側に流出する。その
スプール１０３を軸方向変位させる電磁力を制御装置１
０７からの電磁力発生信号に応じ発生するソレノイド１
０８と、その電磁力に釣り合う弾性力をスプール１０３
に作用させるバネ１０９とが設けられている。その絞り
部１０４の開度をソレノイド１０８が発生する電磁力に
より制御することで、流体の圧力制御がなされる。その
制御装置１０７からソレノイド１０８に送られる電磁力
発生信号はスプール１０３を微小振動させるためのディ
ザを含み、静摩擦を防止してスプール１０３の動きの円
滑化を図っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の可変絞り弁
１０１では、絞り部１０４において高い流動音が発生
し、静粛性を得るための対策が必要とされている。

【０００４】また、上記従来の可変絞り弁１０１におい
ては、スプール１０３に作用する電磁力とバネ１０９の
弾性力と流体圧力に基づくスプール１０３の推力とが釣
り合った状態では、スプール１０３は振動可能な状態に
ある。この場合において、絞り部１０４に流入する流体
に圧力変動があるとスプール１０３が自励振動し、流体
を適正に圧力制御できないおそれがあることが判明し
た。すなわち、図１２の（２）に示すように、スプール
１０３の最大外径をＤ、絞り部１０４において流路面積
が最小となる部分におけるスプール１０３の受圧面１０
３ａ′でのスプール外径をｄ、絞り部１０４の上流側流
体圧力の変動分をΔＰとすると、その圧力変動分ΔＰに
基づいてスプール１０３を軸方向一方（図において下
方）に変位させる推力Ｆは以下の式で表される。

【０００５】Ｆ＝（Ｄ²−ｄ²）×π×ΔＰ／４

【０００６】よって、流体圧力が大きくなると、推力Ｆ
が増加してスプール１０３が図において下方に変位す
る。すると、絞り部１０４の流路面積が大きくなってΔ
Ｐが小さくなるため推力Ｆが低下し、スプール１０３が
図において上方に変位する。すると、絞り部１０４の流
路面積が小さくなってΔＰが大きくなるため推力Ｆが増
加し、スプール１０３が下方に変位する。これが繰り返
されることでスプール１０３の自励振動が発生し、適正
な流体の圧力制御ができなくなる。特に、その自励振動
の振動数がディザによるスプール１０３の振動数と一致
する場合、振幅が大きくなってしまう。

【０００７】本発明は、上記課題を解決することのでき
る可変絞り弁を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の可変絞り弁は、
ハウジングと、このハウジングに軸方向変位可能に挿入
されるスプールと、そのスプールの外周とハウジングの
内周との間にスプールの軸方向変位に伴い開度が変化す
るように形成される複数の絞り部と、一つの流体流れを
分流して各絞り部の上流側に分配する流路とを備える。
そのスプールは軸方向に振動可能とされ、そのスプール
の外周に、そのスプールを軸方向一方に変位させる推力
と他方に変位させる推力とが等しくなるように、各絞り
部の上流側における流体圧力を受ける受圧面が形成され
ているのが好ましい。

【０００９】

【作用】本発明は、絞り部における流動音は、その絞り
部における単位ぬれ口長さ（すなわち絞り部におけるス
プール外周及びハウジング内周の単位長さ）あたりの流
量を少なくすることにより低減されることに着目したこ
とに基づく。その単位ぬれ口長さあたりの流量は、スプ
ールの外径とハウジングの内径を大きくすることでも少
なくできるが、その場合は可変絞り弁が大型化してしま
う。これに対し本発明の可変絞り弁によれば、スプール
の外周とハウジングの内周との間に形成される複数の絞
り部において、一つの流れから分配された流体を絞るこ
とができるので、スプールの外径とハウジングの内径を
大きくすることなく、絞り部における単位ぬれ口長さあ
たりの流量を少なくすることができる。

【００１０】また、スプールが軸方向に振動可能とされ
る場合に、そのスプールの外周に各絞り部の上流側圧力
を受ける受圧面を、そのスプールを軸方向一方に変位さ
せる推力と他方に変位させる推力とが等しくなるように
形成することで、流体圧力の変動があってもスプールが
自励振動するのを防止できる。

【００１１】

【実施例】以下、図１〜図８を参照して第１実施例を説
明する。

【００１２】図１に示すラックピニオン式油圧パワース
テアリング装置１は、車両のハンドル（図示省略）に連
結される入力軸２と、この入力軸２にトーションバー６
を介し連結される出力軸３を備えている。そのトーショ
ンバー６は、ピン４により入力軸２に連結され、セレー
ション５により出力軸３に連結されている。その入力軸
２は、ベアリング８を介しバルブハウジング７により支
持され、また、ベアリング１２を介し出力軸３により支
持されている。その出力軸３はベアリング１０、１１を
介しラックハウジング９により支持されている。その出
力軸３にピニオン１５が形成され、このピニオン１５に
噛み合うラック１６に操舵用車輪（図示省略）が連結さ
れる。これにより、操舵による入力軸２の回転は、トー
ションバー６を介してピニオン１５に伝達され、このピ
ニオン１５の回転によりラック１６は車両幅方向に移動
し、このラック１６の移動により車両の操舵がなされ
る。なお、入出力軸２、３とハウジング７との間にはオ
イルシール４２、４３が介在する。また、ラック１６を
支持するサポートヨーク４０がバネ４１の弾性力により
ラック１６に押し付けられている。

【００１３】操舵補助力発生用油圧アクチュエータとし
て油圧シリンダ２０が設けられている。この油圧シリン
ダ２０は、ラックハウジング９により構成されるシリン
ダチューブと、ラック１６に一体化されるピストン２１
を備えている。そのピストン２１により仕切られる油室
２２、２３に操舵方向と操舵抵抗に応じて圧油を供給す
るため、ロータリー式油圧制御弁３０が設けられてい
る。

【００１４】その制御弁３０は、バルブハウジング７に
相対回転可能に挿入されている筒状の第１バルブ部材３
１と、この第１バルブ部材３１に同軸中心に相対回転可
能に挿入されている第２バルブ部材３２とを備えてい
る。その第１バルブ部材３１は出力軸３にピン２９によ
り同行回転するよう連結されている。その第２バルブ部
材３２は入力軸２と一体的に成形されている。すなわち
入力軸２の外周部により第２バルブ部材３２が構成さ
れ、第２バルブ部材３２は入力軸２と同行回転する。よ
って、第１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２は、操
舵抵抗に応じ前記トーションバー６がねじれることで同
軸中心に相対回転する。

【００１５】そのバルブハウジング７に、ポンプ７０に
接続される入口ポート３４と、前記油圧シリンダ２０の
一方の油室２２に接続される第１ポート３７と、他方の
油室２３に接続される第２ポート３８と、直接にタンク
７１に接続される第１出口ポート３６と、後述の可変絞
り弁６０を介しタンク７１に接続される第２出口ポート
６１とが設けられている。各ポート３４、３６、３７、
３８、６１は、その第１バルブ部材３１と第２バルブ部
材３２との内外周間の弁間流路２７を介し互いに接続さ
れている。

【００１６】すなわち、図３、図４に示すように、第１
バルブ部材３１の内周に８ケの凹部５０ａ、５０ｂ、５
０ｃが周方向に関し互いに等間隔に形成され、第２バル
ブ部材３２の外周に８ケの凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃ
が周方向に関し互いに等間隔に形成されている。図４は
実線により第２バルブ部材３２の展開図を示し、鎖線に
より第１バルブ部材３１に形成された凹部５０ａ、５０
ｂ、５０ｃを示す。第１バルブ部材３１に形成された凹
部５０ａ、５０ｂ、５０ｃの間に第２バルブ部材３２に
形成された凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃが位置する。

【００１７】その第１バルブ部材３１に形成された凹部
は、２ケの右操舵用凹部５０ａと、２ケの左操舵用凹部
５０ｂと、４ケの連絡用凹部５０ｃとを構成する。その
２ケの右操舵用凹部５０ａは、第１バルブ部材３１に形
成された流路５３と前記第１ポート３７とを介し油圧シ
リンダ２０の右操舵補助力発生用油室２２に接続され、
互いに周方向に１８０°離れて配置される。その２ケの
左操舵用凹部５０ｂは、第１バルブ部材３１に形成され
た流路５４と前記第２ポート３８とを介し油圧シリンダ
２０の左操舵補助力発生用油室２３に接続され、互いに
周方向に１８０°離れて配置される。

【００１８】その第２バルブ部材３２に形成された凹部
は、４ケの圧油供給用凹部５１ａと、２ケの第１圧油排
出用凹部５１ｂと、２ケの第２圧油排出用凹部５１ｃと
を構成する。その４ケの圧油供給用凹部５１ａは、第１
バルブ部材３１に形成された圧油供給路５５と前記入口
ポート３４とを介しポンプ７０に接続され、互いに周方
向に９０°離れて配置される。その２ケの第１圧油排出
用凹部５１ｂは、入力軸２に形成された流路５２ａから
入力軸２とトーションバー６との間を通り、入力軸２に
形成された流路５２ｂ（図１参照）と第１出口ポート３
６とを介しタンク７１に接続され、互いに周方向に１８
０°離れて配置される。その２ケの第２圧油排出用凹部
５１ｃは、第１バルブ部材３１に形成された流路５９と
第２出口ポート６１とを介し可変絞り弁６０に接続さ
れ、互いに周方向に１８０°離れて配置されている。

【００１９】各第１圧油排出用凹部５１ｂは右操舵用凹
部５０ａと左操舵用凹部５０ｂの間に配置され、各第２
圧油排出用凹部５１ｃは連絡用凹部５０ｃの間に配置さ
れ、右操舵用凹部５０ａと連絡用凹部５０ｃとの間およ
び左操舵用凹部５０ｂと連絡用凹部５０ｃとの間に圧油
供給用凹部５１ａは配置される。

【００２０】その第１バルブ部材３１に形成された凹部
５０ａ、５０ｂ、５０ｃの軸方向に沿う縁と第２バルブ
部材３２に形成された凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃの軸
方向に沿う縁との間が絞り部Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、
Ｃ′、Ｄ、Ｄ′を構成する。これにより、各絞り部Ａ、
Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、Ｄ、Ｄ′はポンプ７０とタ
ンク７１と油圧シリンダ２０とを接続する油路２７に配
置されている。

【００２１】図５に示すように、その第２バルブ部材３
２に形成された凹部５１ａ、５１ｂ、５１ｃの軸方向に
沿う縁は面取り部とされている。その連絡用凹部５０ｃ
と第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′
における第２圧油排出用凹部５１ｃの軸方向に沿う縁
（図３において△で囲む）の面取り部の幅をＷ、圧油供
給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部
Ａ′、Ｃ′における圧油供給用凹部５１ａの軸方向に沿
う縁（図３において□で囲む）の面取り部の幅をＷ′、
その他の第２バルブ部材３２に形成された凹部の軸方向
に沿う縁（図３において○で囲む）の面取り部の幅を
Ｗ″として、図４、図５に示すように、Ｗ＞Ｗ′＞Ｗ″
とされている。操舵抵抗のない状態（図４、図５の状
態）にある各絞り部Ａ、Ａ′、Ｂ、Ｂ′、Ｃ、Ｃ′、
Ｄ、Ｄ′を全閉するのに要する両バルブ部材３１、３２
の相対回転角度（以下、「閉鎖角度」という）を互いに
比較すると、連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５
１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′の閉鎖角度θｒは圧油供
給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部
Ａ′、Ｃ′の閉鎖角度θｓよりも大きく、両閉鎖角度θ
ｒ、θｓは、他の各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの閉鎖角度θ
ｔよりも大きい。これにより、第１バルブ部材３１と第
２バルブ部材３２との間の各絞り部は、複数の絞り部
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなる第１の組と、第１の組に属する
各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄよりも閉鎖角度の大きな複数の
絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′からなる第２の組とに組
分けされる。また、第２の組に属する絞り部は、圧油供
給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部
Ａ′、Ｃ′と、この絞り部Ａ′、Ｃ′よりも閉鎖角度の
大きな連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃと
の間の絞り部Ｂ′、Ｄ′の２種類とされる。

【００２２】その入力軸２と出力軸３は、路面から操舵
用車輪を介し伝達される抵抗によるトーションバー６の
ねじれによって相対回転する。その相対回転により第１
バルブ部材３１と第２バルブ部材３２とが相対回転する
ことで、各絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、
Ｄ′の流路面積が変化し、油圧シリンダ２０が操舵方向
と操舵抵抗に応じた操舵補助力を発生する。

【００２３】すなわち、図４は操舵が行なわれていない
状態を示し、両バルブ部材３１、３２の間の絞り部Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′は全て開かれ、入
口ポート３４と各出口ポート３６、６１とは弁間流路２
７を介し連通し、ポンプ７０から制御バルブ３０に流入
する油はタンク７１に還流し、操舵補助力は発生しな
い。

【００２４】この状態から右方へ操舵することによって
生じる操舵抵抗により両バルブ部材３１、３２が相対回
転すると、図３に示すように、圧油供給用凹部５１ａと
右操舵用凹部５０ａとの間の絞り部Ａおよび左操舵用凹
部５０ｂに隣接する圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部
５０ｃとの間の絞り部Ａ′の流路面積が大きくなり、右
操舵用凹部５０ａと第１圧油排出用凹部５１ｂとの間の
絞り部Ｂおよび左操舵用凹部５０ｂに隣接する圧油供給
用凹部５１ａに隣接する連絡用凹部５０ｃと第２圧油排
出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′の流路面積が小さく
なり、圧油供給用凹部５１ａと左操舵用凹部５０ｂとの
間の絞り部Ｃおよび右操舵用凹部５０ａに隣接する圧油
供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部
Ｃ′の流路面積が小さくなり、左操舵用凹部５０ｂと第
１圧油排出用凹部５１ｂとの間の絞り部Ｄおよび右操舵
用凹部５０ａに隣接する圧油供給用凹部５１ａに隣接す
る連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間
の絞り部Ｄ′の流路面積が大きくなる。これにより、図
中矢印で示す圧油の流れにより油圧シリンダ２０の右操
舵補助力発生用油室２２に操舵方向と操舵抵抗に応じた
圧力の圧油が供給され、また、左操舵補助力発生用油室
２３からタンク７１に油が還流し、車両の右方への操向
補助力が油圧シリンダ２０からラック１６に作用する。

【００２５】左方へ操舵すると第１バルブ部材３１と第
２バルブ部材３２とが右方に操舵した場合と逆方向に相
対回転し、絞り部Ａ、Ａ′の流路面積が小さくなり、絞
り部Ｂ、Ｂ′の流路面積が大きくなり、絞り部Ｃ、Ｃ′
の流路面積が大きくなり、絞り部Ｄ、Ｄ′の流路面積が
小さくなるので、車両の左方への操舵補助力が油圧シリ
ンダ２０からラック１６に作用する。

【００２６】図１に示すように、その第２出口ポート６
１に連通する可変絞り弁６０は、バルブハウジング７に
形成された挿入孔６６に図中上下方向に変位可能に挿入
された筒状のスプール６２を有する。その挿入孔６６の
各端はプラグ６８ａ、６８ｂにより閉鎖され、一方のプ
ラグ６８ａにねじ込まれたバネ圧調節ネジ７９とスプー
ル６２の上端との間に圧縮コイルバネ６９が挿入されて
いる。そのスプール６２に電磁力を作用させるソレノイ
ド６４と、このソレノイド６４の電磁力を車速に応じ制
御する車速センサを有するコントローラ６３が設けられ
ている。これにより、高速になるとスプール６２に作用
する電磁力が小さくなりスプール６２は図中下方に変位
し、低速になるとスプール６２に作用する電磁力が大き
くなりスプール６２は図中上方に変位する。そのスプー
ル６２に作用する電磁力とバネ６９の弾性力とが釣り合
った状態で、スプール６２は軸方向に振動可能な状態に
なる。なお、そのコントローラ６３からソレノイド６４
に送られる電磁力発生信号はスプール６２を微小振動さ
せるためのディザを含み、静摩擦を防止してスプール６
２の動きの円滑化を図っている。

【００２７】そのスプール６２の外周に軸方向に間隔を
おいて第１周溝６２ａと第２周溝６２ｂが形成され、そ
の挿入孔６６の内周に軸方向に間隔をおいて第３周溝６
６ａと第４周溝６６ｂが形成され、その第３周溝６６ａ
は第１周溝６２ａと第２周溝６２ｂとの軸方向間に配置
され、第４周溝６６ｂは第２周溝６２ｂの図中下方に配
置されている。図８に示すように、その第１周溝６２ａ
と第３周溝６６ａとの間が第１絞り部６７ａとされ、そ
の第２周溝６２ｂと第４周溝６６ｂとの間が第２絞り部
６７ｂとされている。この可変絞り弁６０自身の絞り部
である第１絞り部６７ａと第２絞り部６７ｂの開度は、
高速になってスプール６２が図中下方に変位すると大き
くなり、低速になってスプール６２が上方に変位すると
小さくなる。また、第１絞り部６７ａと第２絞り部６７
ｂとは同一形状とされ、スプール６２の位置に拘らず開
度は等しくされている。その第１絞り部６７ａと第２絞
り部６７ｂの流路面積の和の最大値は、第２の組に属す
る絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の最大値
（両バルブ部材３１、３２の相対回転角が大きくなる程
に流路面積が小さくなる特性における最大値であり、右
操舵時は絞り部Ｂ′、Ｃ′の全流路面積の最大値をい
い、左操舵時は絞り部Ａ′、Ｄ′の全流路面積の最大値
をいう。以下「全流路面積の最大値」という場合は同
旨）以上、若しくは絞り機能を奏さなくなるまで大きく
され、その最小値は、第２の組に属する絞り部Ａ′、
Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の最小値（両バルブ部材
３１、３２の相対回転角が大きくなる程に流路面積が小
さくなる特性における最小値であり、右操舵時は絞り部
Ｂ′、Ｃ′の全流路面積の最小値をいい、左操舵時は絞
り部Ａ′、Ｄ′の全流路面積の最小値をいい、全閉状態
を含む。以下「全流路面積の最小値」という場合は同
旨）以下とされる。

【００２８】その可変絞り弁６０の第１絞り部６７ａと
第２絞り部６７ｂとの軸方向間において、スプール６２
の外周とバルブハウジング７の内周との間は第２周溝６
２ｂと第３周溝６６ａとから構成される圧油導入用流路
７２とされている。この圧油導入用流路７２はバルブハ
ウジング７に形成される連絡流路５８を介し前記第２出
口ポート６１に接続されている。これにより、可変絞り
弁６０の第１絞り部６７ａと第２絞り部６７ｂは高圧側
に接続され、ポンプ７０から供給される圧油は前記弁間
流路２７および第２出口ポート６１から連絡流路５８に
導かれ、この連絡流路５８における一つの圧油流れは図
８において矢印で示すように圧油導入用流路７２におい
て分流され、第１絞り部６７ａと第２絞り部６７ｂとに
分配される。

【００２９】その第１絞り部６７ａの下流側においてス
プール６２の内周孔７５と第１周溝６２ａとを連絡する
通孔６２ｃと、その第２絞り部６７ｂの下流側において
スプール６２の内周孔７５と第４周溝６６ｂとを連絡す
る通孔６２ｄとが形成され、そのスプール６２の内周孔
７５は、図１に示すように、そのスプール６２の上方空
間と前記第１出口ポート３６とを連絡するバルブハウジ
ング７に形成された流路７６を介しタンク７１に通じ
る。これにより、可変絞り弁６０の第１絞り部６７ａと
第２絞り部６７ｂは低圧側に接続され、図２に示す油圧
回路が構成され、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、
Ｃ′、Ｄ′とタンク７１との間の油路の流路面積が、車
速に応じた可変絞り弁６０の作動により変化する。な
お、スプール６２の下方空間と内周孔７５とを連絡する
流路７８がスプール６２に形成され、そのスプール６２
の下方空間と前記ロータリー式油圧制御弁３０の下方空
間とを連絡するドレン流路７７がバルブハウジング７に
形成されている。

【００３０】図８に示すように、その可変絞り弁６０の
第１周溝６２ａの一方の内側面は軸方向に対し傾斜さ
れ、その傾斜面により第１絞り部６７ａの上流側におけ
る油圧を受ける第１受圧面６７ａ′が構成され、また、
第２周溝６２ｂの一方の内側面は軸方向に対し傾斜さ
れ、その傾斜面により第２絞り部６７ｂの上流側におけ
る油圧を受ける第２受圧面６７ｂ′が構成され、両受圧
面６７ａ′、６７ｂ′は同一形状とされている。これに
より、油圧の変動があっても、その油圧変動によりスプ
ール６２を軸方向一方に変位させる推力と他方に変位さ
せる推力とが等しくされる。すなわち、スプール６２の
最大外径をＤ、第１絞り部６７ａにおいて流路面積が最
小となる部分における第１受圧面６７ａ′と第２絞り部
６７ｂにおいて流路面積が最小となる部分における第２
受圧面６７ｂ′とでのスプール外径をｄ１、第２周溝６
２ｂの底面６２ｂ′におけるスプール外径をｄ２、第１
絞り部６７ａと第２絞り部６７ｂの上流側流体圧力の変
動分をΔＰとすると、その圧力変動分ΔＰに基づいてス
プール６２を軸方向一方（図において下方）に変位させ
る第１受圧面６７ａ′における推力Ｆ１と第２受圧面６
７ｂ′における推力Ｆ２はそれぞれ以下の式で表され
る。

【００３１】Ｆ１＝（Ｄ²−ｄ１²）×π×ΔＰ／４Ｆ２＝（ｄ１²−ｄ２²）×π×ΔＰ／４

【００３２】また、スプール６２の第２周溝６２ｂの他
方の内側面６２ｂ″にも第１絞り部６７ａと第２絞り部
６７ｂの上流側流体圧力の変動分ΔＰが作用し、その圧
力変動分ΔＰに基づいてスプール６２を軸方向他方（図
において上方）に変位させる推力が発生する。その推力
Ｆ３は以下の式で表される。

【００３３】Ｆ３＝（Ｄ²−ｄ２²）×π×ΔＰ／４

【００３４】すなわち、スプール６２を軸方向一方に変
位させる推力（Ｆ１＋Ｆ２）と他方に変位させる推力Ｆ
３とは等しくされている。

【００３５】図７において、実線Ｘは両バルブ部材３
１、３２の相対回転角に対する第１の組に属する絞り部
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積の変化特性を示す。１点鎖線
Ｕはその相対回転角に対する第２の組に属する連絡用凹
部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部
Ｂ′、Ｄ′の流路面積の変化特性を示す。１点鎖線Ｖは
その相対回転角に対する第２の組に属する圧油供給用凹
部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′
の流路面積の変化特性を示す。実線Ｙはその相対回転角
に対する第２の組に属する全ての絞り部Ａ′、Ｂ′、
Ｃ′、Ｄ′の流路面積の合成した変化特性を示す。破線
Ｒは可変絞り弁６０により設定される自身の絞り部６７
ａ、６７ｂの中速走行時における流路面積を示す。

【００３６】上記構成によれば、低速走行時において
は、スプール６２は図１において上方に変位し、このス
プール６２の変位により可変絞り弁６０の自身の絞り部
６７ａ、６７ｂは全閉状態になるので、油圧シリンダ２
０に作用する油圧は、第１の組の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
の流路面積の変化特性線Ｘに応じ制御される。よって、
図６において一点鎖線で示すように、操舵入力トルクが
小さく両バルブ部材３１、３２の相対回転角が小さくて
も、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積
を小さくし、操舵補助力を発生させる油圧の増加割合を
大きくし、低速走行時における操舵の高応答性を満足さ
せることができる。

【００３７】高速走行時においては、スプール６２は図
１において下方に変位し、このスプール６２の変位によ
り可変絞り弁６０の自身の絞り部６７ａ、６７ｂの流路
面積は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、
Ｄ′の全流路面積の最大値以上になるので、油圧シリン
ダ２０に作用する油圧は、第２の組の絞り部Ａ′、
Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積の変化特性線Ｙ及び第１の
組の絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの流路面積の変化特性線Ｘの
合成特性に応じ制御される。よって、図６において実線
で示すように、操舵入力トルクを大きくして両バルブ部
材３１、３２の相対回転角を大きくしない限り、第２の
組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の流路面積は
小さくなることなく大きく保持され、操舵補助力を発生
させる油圧の増加割合は小さいので、高速走行時におけ
る操舵の安定性を満足させることができる。

【００３８】中速走行時においては、スプール６２の変
位により可変絞り弁６０の自身の絞り部６７ａ、６７ｂ
の流路面積は、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、
Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の最小値よりも大きく最大値よ
りも小さくなる。これにより、図７に示すように、第１
の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが最小値（本実施例
では全閉状態）になるまでの間（図７において両バルブ
部材の相対回転角がθａになるまでの間）は、その第１
の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの全流路面積の変化
特性線Ｘに絞り部６７の流路面積の特性線Ｒを合成した
特性に応じた操舵補助力が付与される。第１の組に属す
る絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが全閉状態になった時点から、
第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流
路面積が可変絞り弁６０の自身の絞り部６７ａ、６７ｂ
の流路面積よりも小さくなるまでの間（図７において両
バルブ部材の相対回転角がθａとθｂとの間）では、操
舵補助力は絞り部６７ａ、６７ｂの流路面積により定ま
る一定値になる。しかる後に、第２の組に属する絞り部
Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積が可変絞り弁６０
の自身の絞り部６７ａ、６７ｂの流路面積よりも小さく
なると、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、
Ｄ′の全流路面積の変化特性線Ｙに応じた操舵補助力が
付与される。

【００３９】その第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄが全閉状態になった後に、第２の組に属する絞り部
Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積が可変絞り弁６０
の自身の絞り部６７ａ、６７ｂの流路面積よりも小さく
なるまでの間（θａ〜θｂの間）は、その第２の組に属
する絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′が全閉状態になる点
と、第１の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが全閉状態
になる点との差（θｃ−θａ）を小さくすることなく、
小さくされている。すなわち、仮に、第２の組に属する
圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の絞り
部Ａ′、Ｃ′が、連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹
部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′と同様に図中１点鎖
線Ｕで示す相対回転角に対する流路面積変化特性を有す
ると仮定すると、相対回転角に対する第２の組に属する
全ての絞り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′の全流路面積の合
成変化特性は、図７において２点鎖線Ｍで示すものにな
る。そうすると、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、
Ｃ′、Ｄ′の流路面積が可変絞り弁６０の自身の絞り部
６７ａ、６７ｂの流路面積よりも小さくなるまでの間
（両バルブ部材の相対回転角がθａとθｄとの間）は大
きくなるので、図６において２点鎖線で示すように、操
舵補助力を操舵抵抗に応じ制御できない領域Ｌが大きく
なる。これに対し、上記第１実施例では、第２の組に属
する圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間の
絞り部Ａ′、Ｃ′の閉鎖角度θｓは、連絡用凹部５０ｃ
と第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部Ｂ′、Ｄ′
の閉鎖角度θｒよりも小さいので、中速走行時において
操舵補助力を操舵抵抗に応じ制御できない領域を小さく
できる。しかも、圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５
０ｃとの間の絞り部Ａ′、Ｃ′が全閉状態になる点（図
７において両バルブ部材の相対回転角がθｅの点）で
は、連絡用凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの
間の絞り部Ｂ′、Ｄ′は未だ閉じていないので、操舵補
助力を操舵抵抗に応じ制御できる領域は大きくなる。

【００４０】上記可変絞り弁６０によれば、第１絞り部
６７ａと第２絞り部６７ｂにおいて一つの流れから分配
された圧油を絞ることができるので、単一の絞り部にお
いて圧油を絞る従来の可変絞り弁に比べ、単位ぬれ口長
さあたりの流量を少なくすることができる。これによっ
て、絞り部６７ａ、６７ｂにおいて発生する流動音を低
減できる。また、スプール６２の外周に各絞り部６７
ａ、６７ｂの上流側圧力を受ける受圧面６７ａ′、６７
ｂ′を、そのスプール６２を軸方向一方に変位させる推
力と他方に変位させる推力とが等しくなるように形成す
ることで、油圧の変動があってもスプール６２の自励振
動を防止でき、操舵補助力を発生させるための油圧を適
正に制御することができる。

【００４１】さらに、上記第１実施例によれば、車速等
の運転条件に応じ自身の絞り部６７ａ、６７ｂの流路面
積を変化させる可変絞り弁６０を、第２の組に属する絞
り部Ａ′、Ｂ′、Ｃ′、Ｄ′とタンク７１との間の油路
に設けることで、第２の組に属する絞り部Ａ′、Ｂ′、
Ｃ′、Ｄ′が設けられている油路における油圧と、第１
の組に属する絞り部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが設けられている油
路における油圧との差が大きくなることはないので、第
１バルブ部材３１と第２バルブ部材３２が横断面が楕円
形状に変形するのを防止できる。この場合に、第１バル
ブ部材３１と第２バルブ部材３２に形成する凹部はそれ
ぞれ８ケでよい。これにより、作動不良を防止し、加工
コストを低減し、バルブ部材３１、３２の径と軸方向寸
法を小さくして装置を小型化できる。また、４つの圧油
供給用凹部５１ａと各２つの左右操舵用凹部５０ａ、５
０ｂとを等間隔に配置し、圧油供給用凹部５１ａを左操
舵用凹部５０ｂおよび右操舵用凹部５０ａに隣接して配
置することで、操舵補助力発生用の高圧油を第１バルブ
部材３１と第２バルブ部材３２とに周方向に等間隔に離
れた２位置から作用させることができる。これにより、
第２バルブ部材３２が第１バルブ部材３１に偏った油圧
の作用により押し付けられるのを防止でき、両バルブ部
材３１、３２のこじれによる作動不良を防止できる。さ
らに、圧油供給用凹部５１ａと連絡用凹部５０ｃとの間
の絞り部Ａ′、Ｃ′が全閉状態になる点（図７において
両バルブ部材の相対回転角がθｅの時点）では、連絡用
凹部５０ｃと第２圧油排出用凹部５１ｃとの間の絞り部
Ｂ′、Ｄ′は未だ閉じていないので、圧油の流量が急激
に変化することはなく、圧油の流動音を低減することが
できる。

【００４２】図９は第２実施例の可変絞り弁６０′を示
し、上記第１実施例と対応する部分は同一符号で示す。
上記第１実施例との相違は、まず、第１周溝６２ａが第
３周溝６６ａと第４周溝６６ｂとの軸方向間に配置さ
れ、第２周溝６２ｂが第４周溝６６ｂの図中下方に配置
される。また、第１絞り部６７ａと第２絞り部６７ｂの
開度は、高速になってスプール６２が図中上方に変位す
ると大きくなり、低速になってスプール６２が下方に変
位すると小さくなる。また、連絡流路５８を介し第２出
口ポート６１に接続される圧油導入用流路７２は、第１
周溝６２ａと第４周溝６６ｂとから構成されている。そ
の第１絞り部６７ａの下流側においてスプール６２の内
周孔７５は通孔６２ｃを介し第３周溝６６ａに連絡さ
れ、その第２絞り部６７ｂの下流側においてスプール６
２の内周孔７５は通孔６２ｄを介し第２周溝６２ｂに連
絡される。また、スプール６２の最大外径をＤ、第１絞
り部６７ａにおいて流路面積が最小となる部分における
第１受圧面６７ａ′と第２絞り部６７ｂにおいて流路面
積が最小となる部分における第２受圧面６７ｂ′とでの
スプール外径をｄ１、第１周溝６２ａの底面６２ａ′に
おけるスプール外径をｄ２、第１絞り部６７ａと第２絞
り部６７ｂの上流側流体圧力の変動分をΔＰとすると、
その圧力変動分ΔＰに基づいてスプール６２を軸方向一
方（図において上方）に変位させる第１受圧面６７ａ′
における推力Ｆ１と第２受圧面６７ｂ′における推力Ｆ
２はそれぞれ以下の式で表される。

【００４３】Ｆ１＝（ｄ１²−ｄ２²）×π×ΔＰ／４Ｆ２＝（Ｄ²−ｄ１²）×π×ΔＰ／４

【００４４】また、スプール６２の第１周溝６２ａの他
方の内側面６２ａ″に第１絞り部６７ａと第２絞り部６
７ｂの上流側流体圧力の変動分ΔＰが作用し、その圧力
変動分ΔＰに基づいてスプール６２を軸方向他方（図に
おいて下方）に変位させる推力が発生する。その推力Ｆ
３は以下の式で表される。

【００４５】Ｆ３＝（Ｄ²−ｄ２²）×π×ΔＰ／４

【００４６】すなわち、この変形例においてもスプール
６２を軸方向一方に変位させる推力（Ｆ１＋Ｆ２）と他
方に変位させる推力Ｆ３とは等しくされている。他の構
成は上記第１実施例と同様で、第１実施例と同様の効果
を奏することができる。

【００４７】図１０、図１１は第３実施例の可変絞り弁
６０″を示し、上記第１実施例と対応する部分は同一符
号で示す。上記第１実施例との相違は、まず、スプール
６２をソレノイドではなくステッピングモータ８０によ
り変位させる点にある。そのステッピングモータ８０は
減速機構を介しバルブハウジング７に取り付けられてい
る。すなわち、そのステッピングモータ８０の出力軸に
取り付けられるピニオンギヤ８１に第１減速ギヤ８２が
噛み合い、その第１減速ギヤ８２と一体かつ同心の第２
減速ギヤ８３に第３減速ギヤ８４が噛み合う。その第３
減速ギヤ８４に、回転中心から偏心した位置においてピ
ン８５が取り付けられている。そのピン８５は、バルブ
ハウジング７に形成された通孔８６を介しバルブハウジ
ング７の内部に挿入され、スプール６２の外周に形成さ
れた周溝８７に嵌合されている。その通孔８６は、第３
減速ギヤ８４の回転によるピン８５の動きを許容する大
きさとされている。これにより、ステッピングモータ８
０の回転によりピン８５は第３減速ギヤ８４の回転中心
まわりの円弧軌跡上を変位し、この変位によりスプール
６２はバネ８８の弾性力に抗し軸方向変位する。またス
テッピングモータ８０は制御装置９０により車速に応じ
制御され、車速に応じたステップ信号の数に対応する角
度だけステッピングモータ８０の出力軸は回転し、その
回転によりスプール６２が軸方向に変位する。また、ス
プール６２はステッピングモータ８０により変位させら
れることから振動することはない。また、バネ圧調節ネ
ジ７９は設けられていない。他の構成は第１実施例と同
様で、スプール６２の自励振動防止効果は必要がないの
で奏することはないが、それ以外は第１実施例と同様の
効果を奏することができる。

【００４８】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ものではない。例えば、上記実施例では本発明をラック
ピニオン式油圧パワーステアリング装置に適用したが、
例えばボールスクリュー式油圧パワーステアリング装置
にも適用することができ、また、パワーステアリング装
置以外の油圧装置にも適用できる。また、上記実施例で
は可変絞り弁の開度を車速に応じ変化させたが、例えば
操舵角のような他の条件に応じ変化させてもよい。ま
た、上記実施例では可変絞り弁の絞り部の数は２つとさ
れたが、複数であれば特に限定されない。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、可変絞り弁を大型化す
ることなく絞り部における流動音を低減することがで
き、自励振動を防止して流体圧力を適正に制御すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の油圧パワーステアリング装置の縦
断面図

【図２】第１実施例の油圧パワーステアリング装置の油
圧回路を示す図

【図３】第１実施例の制御弁の横断面構造の説明図

【図４】第１実施例の制御弁の展開図

【図５】第１実施例の制御弁の要部の拡大図

【図６】第１実施例の油圧パワーステアリング装置にお
ける入力トルクと油圧との関係及び両バルブ部材の相対
回転角と油圧との関係を示す図

【図７】第１実施例の制御弁の絞り部の流路面積とバル
ブ部材の相対回転角との関係を示す図

【図８】第１実施例の可変絞り弁の要部の縦断面図

【図９】第２実施例の可変絞り弁の縦断面図

【図１０】第３実施例の油圧パワーステアリング装置の
縦断面図

【図１１】第３実施例の油圧パワーステアリング装置の
部分側面図

【図１２】従来の可変絞り弁の（１）は構成説明図、
（２）は作用説明図

【符号の説明】

７バルブハウジング６０可変絞り弁６２スプール６７ａ、６７ｂ絞り部６７ａ′、６７ｂ′ 受圧面７２圧油導入用流路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングと、このハウジングに軸方向
変位可能に挿入されるスプールと、そのスプールの外周
とハウジングの内周との間にスプールの軸方向変位に伴
い開度が変化するように形成される複数の絞り部と、一
つの流体流れを分流して各絞り部に分配する流路とを備
える可変絞り弁。
【請求項２】そのスプールは軸方向に振動可能とさ
れ、そのスプールの外周に、そのスプールを軸方向一方
に変位させる推力と他方に変位させる推力とが等しくな
るように、各絞り部の上流側における流体圧力を受ける
受圧面が形成されている請求項１に記載の可変絞り弁。