JPH085394B2 - ロ−タリ形サ−ボバルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車の動力蛇取装置等に使用するロータ
リ形サーボバルブに関する。

（従来技術） 自動車の動力蛇取装置に使用するロータリ形サーボバ
ルブは、第３図及び第４図に示す如く、相対回動可能に
互いに嵌合するロータリ弁部材30とスリーブ弁部材40よ
りなり、その分配孔44,45から出力される油圧の差圧
（操舵圧力）の圧力特性としては、第６図に示すような
２段折れ特性が要求される。これは操舵ハンドルを回動
していった場合、手動操舵トルクが小さいうちはアシス
ト力が生じないようにし、手動操舵トルクがある値ｐ以
上にあるとゆるやかにアシスト力が増大し、更に手動操
舵トルクが増大して値ｑ以上になると急激にアシスト力
が増大するようにして、操舵中立位置付近においては操
舵ハンドルの復元力を保ち、操舵ハンドルを大きく回動
した場合にはその回動角に応じてアシスト力の比率を増
大させて、手動操舵トルクの増大を防ぐためである。

このような圧力特性を得るためには例えば特開昭60−
15265号公報に示す技術があり、この技術においては第
７図及び第８図に示す如く、両弁部材30,40の嵌合部
に、一方の弁部材に設けられて中立位置において他方の
弁部材のランド部31とオーバーラップしない制御ランド
411を有する圧力制御用ランド対部分Z1と、一方の弁部
材に設けられて中立位置において他方の弁部材のランド
部31とオーバラップする調整ランド部412を有する圧力
特性調整用ランド対部分Z2とを交互に配置して、同嵌合
部に複数の供給室R0,R6及び排出室R3,R4と此等両室の間
に位置する複数の制御室R1,R2を形成し、前記圧力制御
用ランド対部分Z1には前記両弁部材30,40の相対回動に
伴って前記供給室R0と制御室R1の間の連通面積を次第に
縮小するように絞り制御する第１面取り36を形成し、前
記圧力特性調整用ランド対部分Z2には前記両弁部材30,4
0の前記相対回動に伴って前記供給室R6と排出室R3の間
の連通面積を次第に増大するように絞り制御する第２面
取り１及びこの第２面取りの作用に引き続いて同連通面
積を次第に縮小するように絞り制御する第３面取り38を
形成しており、第２面取り１の作用開始位置は、第８図
に示す如く、両部材30,40が中立位置X0から相対回動し
て制御ランド部411がランド部31とオーバラップを開始
する位置X2と一致させている。

この従来技術によれば、第７図に示す中立位置からス
リーブ弁部材40を左向きに回動した場合は、供給室R0と
制御室R1の間の連通面積および排出室R4と制御室R2の間
の連通面積は第１面取り36の作用により第９図の特性曲
線ａに示す如く減少し、一方、供給室R6と排出室R3の間
の連通面積は第２及び第３面取り1,38の作用により第９
図の特性曲線ｈに示す如く最初は閉じており一旦増大し
た後に減少する。これにより、供給ポート51と排出ポー
ト52の間の絞り部による開口面積の変化特性は、全体と
して第９図のｉに示すような特性曲線でもって減少する
ものとなる。一方、供給ポンプ50からは一定流量の作動
流体が供給されるので、絞り部上流側（供給孔43、供給
室R0,R6及び制御室R2）の圧力は、第１面取り36のみに
よる場合は第９図のｄに示す如く１段折れ特性で上昇す
るが、第２面取り１が作用を開始する位置X2を越えれば
第２及び第３面取り1,38の作用も受けるのでｊに示すよ
うな２段折れ特性で上昇するものとなる。一方、絞り部
下流側（排出孔33、排出室R3,R4及び制御室R1）の圧力
は０のままである。しかして、この絞り部上流及び下流
側の圧力が分配孔44,45より出力されてパワーシリンダ1
6の両室16a,16bに印加されるので、操舵圧力の特性曲線
は、第９図のｊに示す如く、中立位置X0からオーバラッ
プ開始位置X2までの間はあまり変化しない圧力不感帯域
を有する２段折れ特性となる。

（発明が解決しようとする問題点） かかる従来技術においては、制御室R1,R2と供給室R0
及び排出室R3,R4の間の連通面積は、オーバラップ開始
位置X2に達するまでは急激ではあるが連続して変化する
ので、前記操舵圧力の特性曲線ｊは前記圧力不感帯域内
においても多少の圧力上昇を伴い、このため多少のアシ
スト力が生ずるので操舵中立位置付近において操舵ハン
ドルの復元力が減少し操舵安定性の低下をまねくという
問題がある。本発明は第２面取りを改良してこのような
問題を解決しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） このために、本発明によるロータリ形サーボ弁は、第
１図〜第５図に例示する如く、相対回動可能に互いに嵌
合するロータ弁部材30とスリーブ弁部材40よりなり、此
等両弁部材の嵌合部には、一方の弁部材に設けられて中
立位置において他方の弁部材のランド部31とオーバーラ
ップしない制御ランド411を有する圧力制御用ランド対
部分Z1と、一方の弁部材に設けられて中立位置において
他方の弁部材のランド部31とオーバラップする調整ラン
ド部412を有する圧力特性調整用ランド対部分Z2とを交
互に配置して、同嵌合部に複数の供給室R0,R6及び排出
室R3,R4と此等両室の間に位置する複数の制御室R1,R2を
形成し、前記圧力制御用ランド対部分Z1には前記両弁部
材30,40の相対回動に伴って前記供給室R0と制御室R1の
間の連通面積を次第に縮小するように絞り制御する第１
面取り36を形成し、前記圧力特性調整用ランド対部分Z2
には前記両弁部材30,40の前記相対回動に伴って前記供
給室R6と排出室R3の間の連通面積を次第に増大するよう
に絞り制御する第２面取り37及びこの第２面取りの作用
に引き続いて同連通面積を次第に縮小するように絞り制
御する第３面取り38を形成してなり、前記両弁部材30,4
0が中立位置から相対回動して前記制御ランド部411が前
記他方の弁部材のランド部31とオーバラップするまでの
間は同制御ランド部411の両側に位置する前記制御室R1,
R2の間の差圧がほぼ一定となる圧力不感帯域を備えてな
るロータリ形サーボバルブにおいて、前記第２面取り37
は前記制御ランド部411が前記他方の弁部材のランド部3
1とオーバラップを開始する以前より前記供給室R6と排
出室R3の間の連通面積の増大を開始するよう形成したこ
とを特徴とするものである。

（作用） かかる本発明においては、ロータ弁部材30とスリーブ
弁部材40が中立位置から相対回動すれば、供給室R0,R6
と排出室R3,R4の間に形成される絞り部の開口面積は、
第５図（Ａ）の特性曲線ｃに示す如く次第に減少する。
これにより供給室R0,R6内の圧力は第１面取り36の作用
により第５図（Ｂ）の特性曲線ｅに示す如く２段折れで
次第に増大するものとなる。しかして、第２面取り37は
制御ランド部411とランド部31のオーバラップ開始位置X
2よりも手前の位置X1から作用を開始するので、位置X2
以後において第２面取りが作用を開始するようにした従
来技術に比して、位置X2以前の圧力不感帯域における圧
力上昇が減少する。一方、排出室R3,R4内の圧力は、ロ
ータ弁部材30とスリーブ弁部材40が相対回動してもほぼ
０のままである。従って、本発明を動力舵取装置に使用
した場合の操舵圧力の特性曲線は、第５図（Ｂ）のｅに
示す如く、オーバラップ開始位置に達するまでの圧力上
昇が少ない圧力不感帯域部分と、オーバラップ開始位置
以後の２段折れで上昇する部分とからなるものとなる。

（発明の効果） 上述の如く、本発明によれば、供給室内の圧力の特性
曲線は圧力不感帯域においては圧力上昇が減少し、それ
以後において２段折れで上昇するものとなるので、本発
明を動力舵取装置に使用すれば操舵中立位置付近におい
てアシスト力が生ずることが少なくなり、従ってハンド
ルの復元力が確保されて操舵安定性を高めることがで
き、また操舵ハンドルを大きく回動した場合にはその回
動角に応じてアシスト力の比率が増大して手動操舵トル
クの増大を防ぐことができる。

（実施例） 先ず本実施例による動力舵取装置の本体の全体構造を
説明する。第３図に示す如く、互いに固定されたギヤハ
ウジング10と弁ハウジング11内に軸受18,18aを介して回
動自在に支持された出力軸12のピニオン12aは、これと
交差する方向に摺動可能に支持されたラック軸15のラッ
ク歯15aと噛合し、ラック軸15にはパワーシリンダ16の
ピストン17が固定される（第４図参照）と共に図略のリ
ンク機構を介して操向車輪が連結されている。両ハウジ
ング10,11内には、また、ハンドル軸を介して操舵ハン
ドルに連結される入力軸13が、出力軸12と同軸的に軸受
19,19aを介して支持され、この両軸12,13はトーション
バー14により弾性的に相対回動可能に互いに連結されて
いる。この両軸12,13の間には本発明によるロータリ形
サーボバルブ20が設けられ、このロータリ形サーボバル
ブ20は入力軸13に形成されたロータ弁部材30と、その外
周面及び弁ハウジング11の内周面11aに回動自在に嵌合
されて結合ピン25により出力軸12に連結されたスリーブ
弁部材40よりなり、供給ポート51,排出ポート52及び一
対の給排ポート53,54を有するロータリ型の４ポート絞
り切換弁を形成している。

第４図に示す如く、スリーブ弁部材40の内周には８個
の凹溝42が形成され、此等各凹溝42の間にはランド部41
（411,412）が形成されている。またロータ弁部材30の
外周には、スリーブ弁部材40の各凹溝42に対応する８個
のランド部31が形成され、此等各ランド部31の間には凹
溝32が形成されている。スリーブ弁部材40のランド部41
（411,412）には、ひとつおきに供給孔43が開口され、
各供給孔43は供給ポンプ50からの圧力流体が供給される
供給ポート51に連通されている。此等供給孔43が開口さ
れたランド部41のうち直径方向に対向する一対のもの
（以下これを調整ランド部412という）は幅広に形成さ
れ、図示の中立状態においては、ロータ弁部材30の２つ
のランド部31,31に跨ってオーバラップしている。また
供給孔43が開口された残りの一対のランド部41（以下こ
れを制御ランド部411という）及び他のランド部41は、
図示の中立状態においては、ロータ弁部材30の２つのラ
ンド部31,31の間に位置して何れもオーバラップしてい
ない。第１図に示す如く、ロータ弁部材30の凹溝32のう
ち供給孔43が連通される４個は供給室R0及びR6を形成
し、それ以外の４個は排出室R3及びR4を形成し、各排出
室R3,R4はそれぞれに対応する凹溝32に開口された排出
孔33、入力軸13とトーションバー14の間の通路55及び入
力軸13に設けられた貫通孔56を経てリザーバ56に通じる
排出ポート52に連通されている。スリーブ弁部材40の凹
溝42のうち制御ランド部411の両側に位置する２対のも
のは制御室R1及びR2を形成し、各制御室R1,R2に開口さ
れた２対の分配孔44,45はパワーシリンダ16の両室16a,1
6bにそれぞれ連通する一対の給排ポート53,54に連通さ
れている。また、スリーブ弁部材40の凹溝42のうち調整
ランド部412の両側に位置する２対のものは調整室R5,R5
を形成している。

次に両弁部材30,40の各ランド部31,41（411,412）の
位置関係及びランド部31に形成された面取りにつき、第
１図及び第２図により説明する。なお、以下の説明にお
いては、両弁部材30,40が相対回動の中立位置にある状
態における位置関係を述べることとし、相対回動角の最
大値をθ１で示す。

第１図及び第２図（Ａ）に示す如く、制御ランド部41
1は、その両横に対峙するロータ弁部材30の２つのラン
ド部31とオーバラップすることなく同一の角度θ２をお
いて離れている。この２つのランド部31はそれぞれの外
方に位置するスリーブ弁部材40のランド部41とも同一の
角度θ２をおいて離れており、それぞれの両端エッジに
はゆるやかに傾斜した第１面取り36が角度範囲θ３（＝
θ１−θ２）に亘って形成されている。また、調整ラン
ド部412は、第１図及び第２図（Ｂ）に示す如く、その
両横に対峙するロータ弁部材30の２つのランド部31と同
一角度θ４（＞θ２）だけオーバラップしており、この
２つのランド部31のオーバラップ側エッジにはゆるやか
に傾斜した第２面取り37が角度範囲θ５（＞θ４−θ
２）に亘って形成されている。更に第２面取り37が形成
されたランド部31の各他端は、第２図（Ｃ）に示す如く
ランド部41から前記角度θ４をおいて離れており、その
エッジにはゆるやかに傾斜した第３面取り38が角度範囲
θ６（θ１−θ４）に亘って形成されている。すなわち
第２及び第３面取り37,38が形成されたランド部31の角
度幅は、調整ランド部412の両側の調整室R5を形成する
凹溝42の角度幅と等しくなっており、このランド部31と
凹溝42が完全に一致したとき、第２及び第３面取り37,3
8による開口面積は互いにほぼ等しくなるように定めら
れている。

このように両弁部材30,40の間には、第１図に示す如
く、中立状態においては両横に対峙するランド部31とオ
ーバラップしない制御ランド部411を中心とする圧力制
御用ランド対部分Z1と、中立位置においては両横に対峙
するランド31とオーバラップする調整ランド部412を中
心とする圧力特性調整用ランド対部分Z2が交互に配置さ
れ、この両ランド対部分Z1,Z2により各複数の供給室R0,
R6、排出室R3,R4、制御室R1,R2及び調整室R5が形成さ
れ、圧力制御用ランド対部分Z1には第１面取り36が形成
され、圧力特性調整用ランド対部分Z2には第２及び第３
面取り37,38が形成されている。

次に、ロータ弁部材30に対しスリーブ弁部材40を第２
図に示す如く中立位置X0から左向に回動した場合におけ
る、各室の間に形成される絞り部の連通面積の変化状態
を第５図（Ａ）により説明する。供給室R0と制御室R1の
間の連通面積及び排出室R4と制御室R2の間の連通面積は
同様に変化し、その和は第５図（Ａ）の特性曲線ａに示
す如く、スリーブ弁部材40が中立位置X0から、制御ラン
ド部411がオーバラップを開始する位置X2（相対回動角
はθ２）まで回動するまでは急激に減少するが、それ以
後は第１面取り36の作用によりゆるやかに減少し、位置
X4（相対回動角は最大値θ１）に達すれば連通面積は０
となって回動を停止する。すなわち、供給室R0と排出室
R3の間に形成される絞り部の連通面積は特性曲線ａに示
す如く変化するものとなる。一方、供給室R0と制御室R2
の間の連通面積及び排出室R3と制御室R1の間の連通面積
は、スリーブ弁部材40が中立位置X0から停止位置X4まで
回動するにつれてほぼ一様に急激に増大する。また、供
給室R6と調整室R5の間の連通面積は第２面取り37が作動
を開始する位置X1を過ぎればスリーブ弁部材40の回動に
つれて第５図（Ａ）の特性曲線ｆの如く１段折れで増大
し、一方、調整室R5と排出室R3の間の連通面積は第３面
取り38の作用によりスリーブ弁部材40の回動につれて特
性曲線ｇの如く１段折れで減少する。従って、供給室R6
と排内室R3の間に形成される絞り部の連通面積は特性曲
線ｂに示す如く、スリーブ弁部材40が位置X1まで回動す
る間は０であるが、それ以後は次第に増大して調整室R5
を形成する凹溝42がランド部31と完全に一致する位置X3
（相対回動角はθ４）に達し、それ以後は再び減少して
位置X4に達すれば連通面積は０となる。

しかして、供給室R0と排出室R3の間の絞り部（特性曲
線ａ）と、供給室R6と排出室R3の間の絞り部（特性曲線
ｂ）は互いに並列であるので、供給ポート51と排出ポー
ト52の間に形成される絞り部の開口面積の変化特性は、
第５図（Ａ）のｃに示す如く、中立位置X0から位置X1ま
での間及び位置X4においては特性曲線ａと一致し、位置
X1から位置X3までの間では第２面取り37の作用により特
性曲線ａから次第に増大側に離れ、位置X3から位置X4ま
での間では第３面取り38の作用により特性曲線ａに次第
に接近してこれと一致するものとなる。

供給ポンプ50から供給ポート51に供給される作動流体
は流量が一定であるので、排出ポート52との間に形成さ
れる前記絞り部の上流側、すなわち供給孔43、供給室R
0,R6及び制御室R2内の圧力は、ローラ弁部材30に対して
スリーブ弁部材40が左向に回動すれば、前記絞り部の開
口面積の特性曲線ｃに応じて、第５図（Ｂ）の特性曲線
ｅに示す如く変化する。すなわち、特性曲線ｅは、中立
位置X0から位置X1までの間及び位置X4においては第１面
取り36のみの場合の特性曲線ｄと一致するが、位置X1か
ら位置X2までの間では特性曲線ｄよりも圧力の上昇が減
少して次第に下方に離れ、位置X2から位置X3までの間で
は圧力上昇の割合は増大するが特性曲線ｄよりは次第に
下方へ離れ、位置X3を過ぎれば圧力上昇の割合が急激に
なって位置X4に達する２段折れ特性となる。このように
制御ランド部411がランド部31とオーバラップを開始す
る位置X2以前より、第２面取り37は供給ポート51と排出
ポート52との間の連通を開始するので、位置X2までの圧
力不感帯域における圧力上昇は第２面取り37による連通
面積の増大分だけ減少する。一方、前記絞り部の下流
側、すなわち排出孔33、排出室R3,R4及び制御室R1内の
圧力は両弁部材30,40が前記方向に相対回動してもほぼ
０のままである。スリーブ弁部材40がロータ弁部材30に
対し右向に回動した場合は、供給孔43、供給室R0,R6及
び制御室R1内の圧力が特性曲線ｅに示す如く上昇し、排
出孔33、排出室R3,R4及び制御室R2内の圧力がほぼ０の
ままとなる。

この制御室R1,R2は第４図に示す如く、分配孔44,45及
び給排ポート53,54を経て動力舵取装置のパワーシリン
ダ16の左右室16a,16bに連通されるので、本実施例によ
れば、操舵中立位置を中心とする圧力不感帯域において
はアシスト力の上昇が減少し、従ってハンドルの復元力
が確保されて操舵中立位置付近における操舵安定性を高
めることができ、また操舵ハンドルを大きく回動した場
合にはその回動角に応じてアシスト力の比率を増大し
て、手動操舵トルクの増大を防ぐことができる。

なお、上記実施例においては、各面取り36,37,38は全
てロータ弁部材30のランド部31に形成したが、その一部
または全部をスリーブ弁部材40のランド部41に形成して
もよい。また、第２面取り37を形成する角度範囲θ５は
角度範囲θ４以下には限らず、圧力制御ランド対部分Z1
の特性曲線ｄに応じて角度範囲θ４以上としてもよい
し、また面取り形状に変化を与えることにより圧力の変
化特性を自由に調整することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明によるロータリ形サーボバルブ
の一実施例を示し、第１図は要部の断面展開図、第２図
は第１図の各部を拡大した詳細断面図、第３図はロータ
リ形サーボバルブを備えた動力舵取装置の縦断面図、第
４図はロータリ形サーボバルブの横断面図、第５図はバ
ルブ回動角に対する連通面積及び圧力の特性図、第６図
は手動操舵トルクに対する操舵圧力の特性図、第７図〜
第９図はそれぞれ従来技術の第１図，第２図及び第５図
相当図である。 符号の説明 20……ロータリ形サーボバルブ、30……ロータ弁部材、
31……ランド部、36……第１面取り、37……第２面取
り、38……第３面取り、40……スリーブ弁部材、41……
ランド部、411……制御ランド部、412……調整ランド
部、R0,R6……供給室、R1,R2……制御室、R3,R4……排
出室、Z1……圧力制御用ランド対部分、Z2……圧力特性
調整用ランド対部分。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−33572（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−49555（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−121767（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対回動可能に互いに嵌合するロータ弁部
   材とスリーブ弁部材よりなり、此等両弁部材の嵌合部に
   は、一方の弁部材に設けられて中立位置において他方の
   弁部材のランド部とオーバーラップしない制御ランドを
   有する圧力制御用ランド対部分と、一方の弁部材に設け
   られて中立位置において他方の弁部材のランド部とオー
   バラップする調整ランド部を有する圧力特性調整用ラン
   ド対部分とを交互に配置して、同嵌合部に複数の供給室
   及び排出室と此等両室の間に位置する複数の制御室を形
   成し、前記圧力制御用ランド対部分には前記両弁部材の
   相対回動に伴って前記供給室と制御室の間の連通面積を
   次第に縮小するように絞り制御する第１面取りを形成
   し、前記圧力特性調整用ランド対部分には前記両弁部材
   の前記相対回動に伴って前記供給室と排出室の間の連通
   面積を次第に増大するように絞り制御する第２面取り及
   びこの第２面取りの作用に引き続いて同連通面積を次第
   に縮小するように絞り制御する第３面取りを形成してな
   り、前記両弁部材が中立位置から相対回動して前記制御
   ランド部が前記他方の弁部材のランド部とオーバラップ
   するまでの間は同制御ランド部の両側に位置する前記制
   御室の間の差圧がほぼ一定となる圧力不感帯域を備えて
   なるロータリ形サーボバルブにおいて、前記第２面取り
   は前記制御ランド部が前記他方の弁部材のランド部とオ
   ーバラップを開始する以前より前記供給室と排出室の間
   の連通面積の増大を開始するよう形成したことを特徴と
   するロータリ形サーボバルブ。