JPH11500391A - 閉鎖中央部を備えたかじ取弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 所要構造部材を減少せしめ、かつ大直径密封部材に起因する摩擦を避けることによって耐用期間を増加させるために、制御部材に液圧を供給するための閉鎖中央部を有するかじ取弁であって、入力軸（２）、出力軸（３）、一端において入力軸（２）に連結され、かつ他端において出力軸（３）に連結された捩り弾性部材（１１）、制御圧切換装置（４）、および回転モーメント・軸力変換器ユニット装置（１９−２３）からなるかじ取弁を改良し、入力軸（２）に反動圧力を供給するために、少なくとも一つの液圧導管（１５）を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】 閉鎖中央部を備えたかじ取弁 本発明は制御部材に液圧を供給するための、中央部を備えたかじ取弁であって 、入力軸、出力軸、一端において入力軸に連結され、かつ他端において出力軸に 連結された捩り弾性部材、制御圧力切換装置、および回転モーメント・軸力変換 ユニットを有するかじ取弁に関するものである。 前記の形式のかじ取弁は、特にサーボかじ取システムに使用される。このよう なサーボかじ取システムの構造自体は公知である。かじ取棒と連結された入力軸 は、ピニオンを有する出力軸に連結される。周知のようにこれら両軸の間には、 捩り弾性部材、たとえば捩り棒を連接することができる。ピニオンはかじ取装置 のラックに作用する。このようなかじ取システムに対して、かじ取弁が使用され ることは周知である。このためには制御圧力切換装置が設けられ、該切換装置は 、たとえば出力軸と係合し、かつ入力軸を囲繞する弁ケーシングとすることがで きる。圧力液体は、ポンプからシステムを通して供給される。入力軸が弁ケーシ ングに対して回転する時に、液圧モーターに液圧が供給され、該液圧モーターは ラックを、移動可能方向の一つに動かす。 回転モーメント・軸力変換器ユニットを有しない弁は、ＤＥ ３７３１２５８ Ａ１によって公知であり、この場合は入力軸内に、液体供給管が形成される。 サーボかじ取システム内に挿入されるかじ取弁には、大別して二つのグループ がある。サーボかじ取システム内に挿入される形式のかじ取弁は、いわゆる開放 中央部を有するかじ取弁である。中央部の開放されたかじ取弁の中立位置におい ては、ポンプから低圧の圧力液体が、開放弁を通してタンク内に導かれる。弁ケ ーシングに対する入力軸の相対的回転は、圧力を上昇せしめ、次いでこの圧力は サーボモーターに導かれる。中央部を有するかじ取弁の欠点は、中立位置におい ても、一定の液体流動を保持せねばならぬことである。したがってこれは圧力ヘ ッドおよび体積流れに基づく、駆動モーターの出力損失を発生させる。 開放中央部は別としても、このような特徴を有する、すべてのこの形式のかじ 取弁は、ＤＥ ４３１７８１８ Ｃ１に記載されている。回転モーメント・軸力 変換器ユニットとしては、電油式変換器ＥＨＷを備えた反動ピストンが使用され る。 サーボかじ取システム内に使用される他の形式のかじ取弁は、いわゆる閉鎖中 央部を有するものである。中央位置を閉鎖することによって、かじ取弁の中立位 置における、シリンダの両側に対する液圧流動は中断される。したがって中立位 置においては、液体流動は生じない。一つのポンプおよびタンクから、実際的に 閉鎖された弁に作動圧力が到達し、該弁はその開放時には、この時作動を開始し たポンプだけによって所定限度に保持されるようになっている必要がある。開放 中央部を備えたかじ取弁の、かじ取が行われないために生じる出力損失は、この 出力が観察された時に、中央部の閉鎖されたかじ取弁力を、かじ取弁の中立位置 に動かす。しかしながらこの方法は、シリンダに対する入力モーメントと、作動 圧力の間に実際的に直接的配分が生じないと言う欠点がある。したがって、在来 技術においては、運転者が供給すべきかじ取力と、発生する液圧の間の関係を知 るための補助手段が設けられる。通常のシート弁装置においては、問題は生じな い。その理由はシート弁は或程度の摩滅が生じ、そのために大きな製造費、およ び組立費が必要とされるからである。さらにまた、在来のシート弁の場合は、運 転者は、開始モーメントを必要とする。 前記の形式のかじ取弁の、すべての実施例における基本的問題は、液圧導管の 配置と、液圧流体の導入に起因するものである。モジュールとして形成されるか じ取弁はケーシング内に、外部から近づき得るように、先ず液圧導管に対する半 径方向接続孔を有している。ハウシングの内壁には、対応する管路、溝等が形成 され、これら部材は液圧流体を、制御溝、回転モーメント・軸力変換器ユニット ピストンの作用面等に導く。たとえば通常液圧流体は環状溝に導かれ、この溝は 回転位置に応じて、対応する案内管路に連接され、液圧流体を所要の個所に導き 、または流動を阻止するようになっている。何れの場合においても、各液圧流体 導入領域を相互に分離するためには、大直径の密封部材を使用する必要がある。 このことは制御溝配置、特に大直径密封部材によって、周囲空間から密封せねば ならぬ回転モーメント／軸力変換器ユニットピストンの作用面に対しても当ては ま る。 さらにモジュール式サーボかじ取弁に連結される複数の液圧導管に対しても、 複数の密封部材が必要である。したがって別の液圧導管の連結を必要とする各補 助機能も、原則として同時に、導入管路を隣接領域に対して密封するための、少 なくとも二つの密封部材を必要とする。 自動車に対するサーボかじ取は、ＤＥ ２４２６２０１ Ａ１によって公知で あり、この場合は構造を最小限にとどめることはできるが、捩り部材内の密封連 結部分の摩耗を考えなければ、液圧動入管を設ける必要はない。 挿入すべき大直径密封部材は、必然的に密封すべきハウジング領域に、大きな 接触面を有し、したがって大きな摩擦が生じる。このような摩擦は、サーボかじ 取弁の使用中に摩耗を発生せしめ、周知のサーボかじ取弁の耐用期間は、所要の 密封部材によって制限を受ける。その理由は、高い液圧を受ける密封部材の耐用 期間は、比較的短いからである。 密封部材の交換には弁の完全分解と、調整を伴う再組立が必要であり、これも 経済的ではない。 大直径密封部材に伴う、摩擦のような欠点の他に、不適当な応答動作および短 い耐用期間に起因して、在来の中央部の閉鎖されたかじ取弁には、多数の構造部 材を設ける必要があった。回転モーメント・軸力変換器ユニットに、復帰液圧を 作用させるためには、制御部材に対する液圧導管の領域に、切換弁を配置し、該 切換弁が液圧導管を通して、反動ピストンに高い圧力を復帰させるようにする必 要がある。さらにまた切換弁の領域に漏洩損失が生じ、切換行程において切換騒 音およびむだ時間を発生させることがしばしばある。 したがって本発明の課題は、前記の形式のかじ取弁を改良し、大直径密封部材 の数を少なくすると共に、小直径密封部材を使用し得るようにし、かつ構造部材 の数を少なくすると共に、回転モーメント・軸力変換器ユニットの機能を改良す ることである。 この課題を技術的に解決するには、復帰液圧を導くために、少なくとも一つの 液圧導管を有する前記形式のかじ取弁を形成する。 本発明の構造によれば、ハウシングの領域において、復帰液圧、すなわち反動 圧に対する液圧的接続部分を他の領域に対して密封する必要がなくなる。したが って、入力軸を通して液圧を内方領域、たとえば入力軸および回転モーメント・ 軸力変換器ユニット間の領域内に導き、該領域を小直径密封部材だけによって密 封し得るようになる。このようにして大直径密封部材は省略され、摩擦および密 封部材の摩耗は減少し、応答動作は改善され、かつ耐用期間は大となる。同様に 、特に切換弁に生じる切換騒音および漏洩が阻止される。 液圧導管は入力軸内に、弁ケーシングによって被覆される入力軸領域が、回転 モーメント・軸力変換器ユニットによって被覆される入力軸領域に結合されるよ うに形成し得るという利点が得られる。したがって反動圧力は入力軸内に導かれ 、この時該反動圧力が、直接制御縁結合を通して反動ピストンに導かれるように なる。したがってまた別の外部接続が省略され、特に簡単な制御縁装置によって 形成し得る切換弁の配置が可能となる。このためには、弁ケーシングと、反動ピ ストン領域内の軸線方向孔を、半径方向孔によって入力軸の外側に導くことが重 要である。したがって入力軸に、その長さの中央軸線方向領域に、軸線方向孔を 形成し、該長さの中央軸線方向領域に捩り棒を挿入するようになすことができる 。前記孔はその内壁と、捩り棒の外側の間に、環状空間が残るようにし、この環 状空間が液圧導管として使用されるようにする。この場合は下方領域だけに密封 部材を設ければ良い。捩り部材自体を中空に形成することも可能である。 回転モーメント・軸力変換器ユニットは、直接入力軸に挿入された反動ピスト ンとして、有利に形成することができる。入力軸の方に向いた作用面を有する反 動ピストンは特別の利点を有している。 液圧供給管の領域に半径方向孔を配置することによって、この液圧供給管の外 方開口領域を制御溝として形成し、切換弁の機能を制御縁被覆によって行わせる とうにすることができる。 本発明のサーボかじ取弁は、出力軸の領域に、第２の軸線方向孔を有利に形成 することができる。この第２軸線方向孔は、液圧供給管として役立つ。 前述のような本発明の構造によれば、先ず大直径密封部材の数を減らすことが できる。これは内方から導かれる導管を、外方から導かれる導管に対して簡単な 態様で密封し得るからである。必要な密封部材は比較的小直径の領域だけに配置 され、摩擦面を相当小さくすることができる。したがってサーボかじ取弁の耐用 期間および応答動作は改良される。 本発明の構造によれば先ず、内方に位置する作用面を備えた反動ピストン装置 を使用することができる。このような手段によれば、反動ピストン装置が、軸線 方向に移動するから、大きな応力を受ける大直径密封部材の数を、大幅に減らす ことができる。 本発明の他の利点および特徴は、添付図面による次の説明によって明らかとな る： 図１はかじ取弁の出力軸領域の部分的略線図； 図２はかじ取弁の入力軸領域の部分的略線図； 図３は図２の線Ａ−Ａに沿って取られた、入力軸および弁ケーシングの断面図 ； 図４は図２の線Ｂ−Ｂに沿って取られた、入力軸および弁ケーシングの断面図 。 図１および２図に示されたかじ取弁１は、入力軸２を囲繞し、該入力軸２はそ の自由端において、かじ取棒（図示せず）に連結されている。さらのこのかじ取 弁１は、出力軸３を囲繞し、該出力軸３は入力軸２を囲繞する弁ケーシング４に 結合されている。弁ケーシング４は液圧供給孔および制御溝を有し、密封部材５ によって相互に分離された領域を形成するようになっている。密封部材５は密封 領域内に大直径と、大接触面を有し、ここに対応する摩擦を発生させるようにな っている。 出力軸３はピニオン６を有し、該ピニオン６は走行装置（図示せず）のラック ７に連結されている。この軸は軸受８によって、ハウジング内に挿入されている 。図１に示されるように、出力軸３内には軸線方向孔９が形成され、該孔９は下 方閉鎖領域内において有底孔となり、かつ半径方向孔１２によって外側と結合さ れている。半径方向孔１２を備えた領域は、環状導管１３を有する継手管内に挿 入され、この継手管自体は液圧導管１４に連結されている。この図はなお、入力 軸２内に、軸線方向孔１０が形成されていることを示している。入力軸２および 出力軸３は、軸線方向孔９、１０内に挿入された捩り管１１によって結合され、 該捩り管は一連の特殊機能を有している。一つの機能を発揮するために、貫通管 が軸線方向孔内を、出力軸３の下端から入力軸２まで延びている。さらに捩り管 が、出力軸３に対する入力軸２の回転に、捩り剛性を与える。図１に示されるよ うに、軸線方向孔９は、下方領域に達するまで、捩り管１１の下方挿入領域より 大直径を有するように形成されている。したがって、捩り管の自由長さが確保さ れる。図１の実施例が示すように、軸線方向孔１０を配置することによって、小 直径の簡単に密封し得る領域が形成される。図示の実施例においては、下方摩擦 領域と、出力軸３の下端の間に、密封部材２７が配置される。言うまでもなく、 捩り管は長く延び、かつ有底孔に対しては、半径方向孔１２の上方において密封 される。非常に直径の大きな密封部材５の代わりに、小直径の密封部材２７を使 用することができ、それによって摩擦が減少し、かつ摩耗の低下によって耐用期 間の増加することが重要である。 図２に示されるように、入力軸２内の孔１０は、有底孔として終わっている。 図示の実施例においては、第２の孔１５が入力軸内に形成され、該孔は他の自由 端において、軸線方向孔１０のわずか手前まで延びている。なおこの孔も有底孔 として形成されている。軸線方向孔１０は半径方向孔１８を通り、かつ軸線方向 孔１５は半径方向孔１６、１７を通って、入力軸２の外表面と連通している。図 ３および図４の断面によって示されるように、半径方向孔は、開口領域に制御溝 として形成された複数の星形の孔と関連する。 ケージングの自由端において軸受８によって挿入され、かつ液圧的に密封され た入力軸の上方領域には、反動ピストン１９が配置され、該ピストンは図示の実 施例においては、コイルばねとして示されたばね２０によって軸線方向に引張ら れている。下方領域において、入力軸内に形成された軸線方向溝２２内に、球２ １が配置され、該球は環状部材を軸線方向に案内し、この環状部材は、弁ケーシ ングに配置された球形キャップ２３と共に、球継手を形成する。ばね２０によっ て負荷された反動ピストン１９により、リング内を案内される球（図示せず）が 、球形キャップ内に形成された凹所内に押圧される。入力軸２に回転モーメント が生じれば、球は球形キャップ２３のＶ形凹所内に移動する。その理由は球形キ ャップ２３が弁ケーシング４に対し、回転しないように結合されているからであ る。沈下するように形成されているために球は回転モーメントによってキャップ から、 軸線方向に押出され、かつ反動ピストン１９を、ばねの力に逆らって上方に押動 する。このような方法によって、心決めおよび（または）力調節を行うことがで きる。このような中央部心決めは、各形式のかじ取弁に対して有利である。なお 反動ピストンは、ばね部材等の金属蛇腹と共働するようにすることができる。 図示の実施例においては、軸線方向孔１５を通った復帰液圧は、制御溝２４に より、半径方向孔１７、１８を通して、反動ピストン１９の内方作用面２６に導 かれ、該復帰液圧は反動ピストンをばね２０と同じ方向に負荷する。したがって 球には再び軸線方向の力が働き、この力は運転者と反対の回転モーメントを発生 させる。 環状導管部材１３に配置された液圧導管１４を通して、半径方向孔１２には、 出力軸およびその中に挿入された捩りばね１１内の、軸線方向孔９の中に液圧が 導かれる。導入された液圧は捩りばねを通して、入力軸内の軸線方向孔１０に導 かれる。次いで液圧は、図２および図４に示されるように、半径方向孔１８を通 して、入力軸２と弁ケーシング４の間の重なり領域に導かれる。特に図４によっ て明らかなように、前記重なりは導入される液圧が漏洩損失を発生させることな く、導管を完全に満たすように形成することができる。これは液圧供給管内に、 バイパスの配置を必要としないことを意味する。弁ケーシングの小さな給湿面を 縮小し、ケーシングを変形させる静圧を最小限に止めようとする場合には特に有 利である。したがって小さな動き嵌めが可能となり、これによってかじ取の総合 効率は大となる。弁ケーシング４に対する入力軸２の相対的回転によって、半径 方向孔１８の制御溝形の開口は、制御溝２４と重なり、液圧は液圧モーター（図 示せず）の各側に導かれるようになる。同時に圧力は、制御溝２４を通してさら に、図３に示された断面Ａ−Ａに導かれる。 以上の説明から、軸線方向孔９、１０を配置することにより、弁ケーシング４ の領域において、ハウジングを通る液圧供給管を省略し得ることがわかる。した がって、少なくとも大直径の密封部材５を省略することができる。これら密封部 材は出力軸３の下端の、小直径領域に設けられた小直径の密封部材２７によって 代替される。したがってまた、これに対応して弁ケーシングを短く形成し、サー ボかじ取弁１全体を短くすることができる。 前述のように、液圧は制御溝２４を通して、開口領域において同様に制御溝形 に形成された半径方向孔１７の面に導かれ、この孔はさらに液圧を軸線方向孔１ ５に導く。入力軸２の自由端において閉鎖された軸線方向孔１５は、圧力を反動 圧力として、半径方向孔１６の面に導き、該半径方向孔はこの圧力を環状管と、 反動ピストン１９の作用面２６の側に導く。反動圧力管が普通の態様で、ハウジ ングの壁を通って反動ピストンの後側に達する時には、反動ピストンと、ハウジ ング壁の間にも、同様に大直径の環状密封部材が必要である。しかしながらこの 環状密封部材も、完全に省略することができる。その理由は、反動ピストンの作 用領域が、小直径の密封部材２８によって完全に密封されるからである。さらに 必要とされた切換弁の使用も省略できる。したがって特に弁のノッキングと、切 換行程における漏洩、および切換弁の切換時におけるむだ時間も避けることがで きる。さらに入力軸に対する、軸受による反動ピストンの案内も改良される。 本発明の実施例によれば、多数の大直径密封部材を省略することができる。単 数（または）複数の軸線方向孔を使用することにより、摩擦の減少、したがって 耐用期間の増大、構造の簡易化、機能、特に応答動作の改善と、（孔の配置に起 因する）各構造部材および、サーボ弁全体の短縮と言う利点が得られる。捩り部 材内の軸線方向孔の配置は、弁ケーシングを短縮させる。出力軸の領域に挿入さ れる捩り管１１の配置により、在来技術において、通常捩り棒の担持部材として 形成された入力軸領域は短くなる。捩り部材の、所要のばね特性に起因して、入 力軸領域の最短長さは限定されていた。この長さも同様に短縮される。 前述の実施例は本発明を明らかにするためのものであって、直接相互に連結さ れない二つの軸線方向孔の、前記構造によって制限されるものではない。参照数字の表 １ サーボかじ取り弁 １８ 半径方向穴 ２ 入力軸 １９ 反動ピストン ３ 出力軸 ２０ ばね ４ 弁ケーシング ２１ 球 ５ 密封部材 ２２ 軸線方向溝 ６ ピニオン ２３ 球形キャップ ７ ラック ２４ 制御溝 ８ 軸受 ２５ 液圧穴 ９ 軸線方向孔 ２６ 作用面 １０ 軸線方向孔 ２７ 密封部材 １１ 捩り管 ２８ 密封部材 １２ 半径方向孔 １３ 環状導管部材 １４ 液圧導管 １５ 軸線方向穴 １６ 半径方向穴 １７ 半径方向穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ビレ，デビッド ドイツ連邦共和国 ディー−41366 シュ バルムタル−アマーン，ゲシュヴィステル −スクール−シュトラーセ ９ (72)発明者 プリッチャード，ジョフレー イギリス国 ビーエス18 ７ピーアール ブリストル，ウリントン，ウリントン ヒ ル ファーム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．制御部材に液圧を供給するための、閉鎖中央部を有するかじ取弁であって 、入力軸（２）、出力軸（３）、一端において前記入力軸に結合され、かつ他端 において前記出力軸に結合された捩り弾性部材（１１）、制御圧力切換装置（４ ）、および回転モーメント・軸力変換器ユニット（１９、２３）を有するかじ取 弁において、前記入力軸内に少なくとも一つの液圧導管（１５）を有し、制御圧 力を供給するようになっていることを特徴とするかじ取弁。 ２．前記液圧導管（１５）が、制御圧切換装置（２３）と共働する前記入力軸 （２）の領域を、前記回転モーメント・軸力変換器ユニット（１９−２３）と共 働する該入力軸（２）の領域に結合するようになっていることを特徴とする請求 項１に記載されたかじ取弁。 ３．半径方向孔（１６、１７）を有する軸線方向孔（１５）が、前記入力軸の 外側に導かれている前記請求項の何れか一つの項に記載されていることを特徴と するかじ取弁。 ４．前記回転モーメント・軸力変換器ユニット（１９−２３）が、前記入力軸 上を軸線方向に導かれる反動ピストン（１９）であることを特徴とする前記請求 項の何れか一つの項に記載されているかじ取弁。 ５．前記反動ピストン（１９）が、内方に位置する作用面（２６）を有するこ とを特徴とする請求項４に記載されたかじ取弁。 ６．軸線方向孔（１０）が、前記出力軸（３）を通して、軸線方向に導かれて いることを特徴とする前記請求項の何れか一つの項に記載されているかじ取弁。 ７．軸線方向孔（１０）が、前記捩り部材（１１）を通して導かれていること を特徴とする前記請求項の何れか一つの項に記載されているかじ取弁。 ８．前記入力軸（２）が、動き嵌めによって前記出力軸（３）に挿入されてい ることを特徴とする前記請求項の何れか一つの項に記載されているかじ取弁。