JPS6234582B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧力流体を分配制御するために用い
られるロータリバルブに関する。

この種のロータリバルブは、外周部に等配され
その軸方向に延びた複数の通路溝を有するロータ
と、このロータの周囲でこれを回転自在に保持し
前記通路溝に選択的に連通する通路を有するスリ
ーブからなり、前記ロータの回転によりこのロー
タの通路溝に対応するスリーブの通路を選択して
流体路を切替えるように構成されている。そし
て、この種のロータリバルブは、たとえば自動車
のハンドル操作力を軽減するための動力舵取装
置、いわゆるパワーステアリング装置において制
御部として用いられる。

その一例を、第１図を用いて簡単に説明する
と、図中符号１，２はパワーステアリング本体を
構成するステアリングボデイおよびその蓋体を兼
ねるハウジングで、これによつて形成される空間
部にはその出力部となるパワーシリンダ３と制御
部としてのロータリバルブ４とが配設されてい
る。

５は前記ハウジング２の軸孔２ａ中に貫通配置
されたスタブシヤフトで、その右端は図示しない
ハンドルに連結され、その操作方向に回転され
る。６は前記スタブシヤフト５の左端に同軸的に
配置されたウオームシヤフト、７はこのウオーム
シヤフト６およびスタブシヤフト５の内部に同軸
的に配設されその右端がスタブシヤフト５に、ま
た左端がウオームシヤフト６にそれぞれ固定され
ているトーシヨンバーで、このトーシヨンバー７
の働きにより前記スタブシヤフト５とウオームシ
ヤフト６とは所定角度範囲内において互いに独立
して回転し、この角度を超えると一体に回転す
る。

１０は前記ロータリバルブ４を構成するロー
タ、１１はこのロータ１０の周囲に配設される円
筒状スリーブで、前記ロータ１０は前記スタブシ
ヤフト５に、スリーブ１１は前記ウオームシヤフ
ト６に一体化され、それぞれの回転に伴つて相対
的に回転し流体路の切替え動作を行なう。すなわ
ち、前記ロータ１０の外周部には、第２図から明
らかなように、軸方向に延びた通路溝１２が６個
所に等配して形成され、これらの通路溝１２のう
ちの３個所はロータ１０の半径方向に穿設された
通路１３によりロータ１０の内部通路１４と連通
している。また、前記スリーブ１１には前記通路
溝１２に選択的に連通する通路１５ａ，１５ｂ，
１５ｃが半径方向に穿設され、さらにこのスリー
ブ１１の外周面に対向するハウジング２の内周面
には環状通路１６，１７が形成されている。な
お、１８は前記スリーブ１１の内周部で前記ロー
タ１０の通路溝１２に対応して形成された溝部
で、この溝部１８はロータ１０の回転に伴い前記
通路溝１２と対向するように構成されている。

なお、図においては、ロータ１０とスタブシヤ
フト５とを一体に形成し、またスリーブ１１とウ
オームシヤフト６とをピン１９によつて一体化し
た場合を例示している。

２０は前記パワーシリンダ３を構成するピスト
ンで、このピストン２０は前記ウオームシヤフト
６の左端側の周囲に配置されボール２１により連
結されている。そして、ウオームシヤフト６が回
転しその回転がボール２１を介してピストン２０
に伝達されると、ピストン２０はステアリングボ
デイ１内を軸方向に移動する。また、ピストン２
０の外周の一部にはラツク２２が形成され、この
ラツク２２にピツトマンアーム（図示せず）と連
結するセクタシヤフト２３のセクタギヤ２３ａが
噛合している。２４，２５は前記ステアリングボ
デイ１内でピストン２０により画成される左、右
シリンダ室で、これらのシリンダ室２４，２５に
は前記ロータリバルブ４からの圧油が導びかれ
る。すなわち、左シリンダ室２４はステアリング
ボデイ１およびハウジング２に形成された通路２
６，２７によりスリーブ１１外周の環状通路１７
と連通しており、また右シリンダ室２５はウオー
ムシヤフト６を軸支するベアリング２８の隙間等
を介して前記スリーブ１１の通路１５ｃと連通し
ている。なお、２９ａはスリーブ１１外周の環状
通路１６に連通する流入口、２９ｂはロータ１０
の内部通路１４に連通する流出口である。

そして、このような構成において、ハンドルが
中立位置にあるときは、オイルポンプ（図示せ
ず）からの圧油は流入口２９ａ、環状通路１６お
よびスリーブ通路１５ｂを通り、左、右シリンダ
室２４，２５への通路１５ａ，１５ｃに流れると
同時にロータ通路１３を介してその内部通路１４
から流出口２９ｂを通つてタンクに戻る。このと
きには、両シリンダ室２４，２５間に圧力差が生
じないため、ピストン２０は軸方向の作動力を受
けず中立位置を保たれる。

次に、たとえばハンドルを右に廻した場合、ス
タブシヤフト５はこれと同方向に回転するが、ウ
オームシヤフト６にはタイヤの接地抵抗が負荷と
して作用しているため直には回転せず停止してお
り、その結果両シヤフト５，６を連結するトーシ
ヨンバー７が捩られる。一方、スタブシヤフト５
の回転によりロータリバルブ４を構成するロータ
１０がスリーブ１１に対して相対的に回転しその
流路が切替えられ、流入口２９ａからの圧油は左
シリンダ室２４に導びかれ、また右シリンダ室２
５内の圧油は流出口２９ｂからタンクに戻され
る。その結果、両シリンダ室２４，２５間には圧
力差が生じ、ピストン２０は右方向の作動力を受
ける。また、スタブシヤフト５が所定角度以上廻
つたところでその回転がウオームシヤフト６に伝
達されるため、ウオームシヤフト６はその時点か
らスタブシヤフト５と一体に回転しピストン２０
をさらに右方向に移動させ、これによりピストン
２０のラツク２２と噛合するセクタシヤフト２３
は図中時計方向に回動される。そして、このとき
に前記オイル圧力による作動力がピストン２０に
同方向に付与されているので、軽い操作力で舵取
りがなされる。

この場合、ハンドルを廻し終つてスタブシヤフ
ト５の回転が停止すると、ピストン２０のオイル
圧力による作動力によつてウオームシヤフト６の
負荷は軽くなつているので、捩られていたトーシ
ヨンバー７は中立位置に戻り、その結果スリーブ
１１もロータ１０に対し中立位置に復帰し初期状
態となり、両シリンダ室２４，２５間の圧力差は
なくなる。また、ハンドルを左に廻した場合に
は、前述したと逆にロータリバルブ４が切替えら
れ、逆の作動力がピストン２０に付与される。

さて、上述したような動力舵取装置に用いられ
るロータリバルブ４には、流路の切替え動作が確
実に行なえ、制御部としての信頼性が高いことが
望まれ、これを満足するためには、ロータ１０の
外周部に形成される通路溝１２、特にこの通路溝
１２の周方向の側縁部分に高い加工精度が要求さ
れる。すなわち、この種のロータリバルブ４は、
ロータ１０とスリーブ１１との相対的な回転変位
を利用して流路の切替えを行なうが、この場合に
ロータ１０の通路溝１２とスリーブ１１側の通路
１５ａ，１５ｂ，１５ｃがロータ１０の回転によ
り断続的に切替わると、圧油の流れに支障をきた
し、急激な流体圧が切替え側の通路に流れること
になり、これが衝撃荷重となつてバルブの震動や
騒音の発生原因となる。したがつて、この通路溝
１２の側縁部分にオリフイス型やチヨーク型のチ
ヤンフアを設けてロータの回転により圧油を切替
え側の通路に流すことが従来から行なわれている
が、この場合オリフイス型のものでは流速が大き
くなることから騒音が生じるという問題がある。
このため、従来から第３図に示すようなチヨーク
型チヤンフア１２ａが採用され、このチヨーク型
チヤンフア１２ａでは上述したオリフイス型にお
ける問題はないが、流量などの問題から微妙な曲
線を描く厳密な精度を要求され、これが塑性加工
する場合の障害となつている。

すなわち、ロータリバルブにおいて、ロータ１
０とスリーブ１１とはその動作に伴つて常時摺動
する部分があり、その耐久性の面からロータ１０
の外周部には通常焼入れなどの表面加工が施こさ
れる。しかし、ロータの外周部に焼入れを行なつ
た後に、チヤンフア１２ａを含む通路溝１２をプ
レスなどにより塑性加工することはその硬度上の
問題から行なえず、またロータ１０に通路溝１２
を塑性加工した後に焼入れを行なうと研摩などの
後工程の必要性が生じ、所望のバルブ特性精度を
得ることができない。このために、ロータ１０の
外周部に焼入れ焼戻しを行ない通路溝１２を塑性
加工することが行なわれるが、その硬度が低くな
るためバルブの耐久性の面で問題である。このた
め、通路溝１２を焼入れ後に研削加工により形成
することが従来から行なわれているが、加工精度
は保障される一方、その加工作業が面倒で、コス
ト的に高価であるという問題が生じてしまう。

本発明は上述した事情に鑑み、ロータの通路溝
両端側の外周部のみを高周波焼入れなどにより高
硬度に形成するという簡易な構成によつて、スリ
ーブの内周部に接するロータの外周部の硬度を高
めてその耐久性を向上させるとともに、厳密な加
工精度を要求されるロータ外周部の通路溝を簡単
かつ確実に形成することができる安価なロータリ
バルブを提供するものである。

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第４図ないし第６図は本発明に係るロータリバ
ルブの一実施例を示し、これらの図において、第
１図と同一部分あるいは相当する部分には同一符
号を付してその説明は省略する。

さて、本発明において、その特徴とすべき点
は、ロータ１０の外周部でスリーブ１１の内周部
に接する通路溝１２の軸方向の両端側の部分にの
み、高周波焼入れを施こし、この高周波焼入れ部
分４０に挾まれた通路溝形成部分４１には焼入
れ、焼戻しを施こして通路溝１２、特に音の出な
いチヨーク型のチヤンフア１２ａをプレスなどの
塑性加工で簡単かつ確実に形成し、要求されるバ
ルブ特性精度を得ることができるように構成した
ことである。

すなわち、ロータリバルブにおいて、ロータ１
０とこれを回転自在に保持するスリーブ１１との
間の摺動部分の耐久性を高めるためには、ロータ
１０の外周部およびスリーブ１１の内周部に焼入
れなどの表面加工を施こし、その硬度を所望のも
のとする必要があるが、この場合ロータ１０とス
リーブ１１との摺動部分を全面にわたつて硬化さ
せる必要はなく、ロータ外周部の軸方向に所定間
隔をおいて少なくとも２個所を周方向に硬化させ
るとよい。そして、このような点を考慮すると、
ロータ１０の外周部で厳密な加工精度を要求され
る通路溝形成部分４１を焼入れ、焼戻しのみとす
ることができ、これによりこの部分４１に形成さ
れる通路溝１２を簡単なプレスなどにより塑性加
工することができ、しかも高い加工精度を得るこ
とが可能となる。

なお、上述した実施例では、ロータ外周部両端
の硬度を高めるために高周波焼入れを施こした場
合を説明したが、本発明はこれに限定されず、本
願の目的を達成する硬度が得られれば、他の工
法、たとえば浸炭焼入れ、表面窒化処理などで実
施してもよい。

また、前述した実施例では、本発明に係るロー
タリバルブを自動車の動力舵取装置に用いた場合
について説明したが、本発明はこれに限定され
ず、ロータリバルブを用いた各種の油圧機器等に
適用することができ、要するにロータの外周部に
形成される通路溝に厳密な加工精度が要求され、
かつ耐久性およびコストの面で問題があるロータ
リバルブであれば適用可能である。

以上説明したように、本発明によれば、ロータ
の外周部でその周囲のスリーブ内周部に接する通
路溝両端部近傍を、高周波焼入れなどにより高硬
度に形成するようにしたので、ロータ外周部の通
路溝を簡単なプレスなどの塑性加工により精度よ
く形成することができ、しかもロータの回転に伴
うスリーブとの間の耐久性は充分に保障され、ま
たコスト的にも安価である等の優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はロータリバルブを用いた動力舵取装置
の概略構成を示す縦断面図、第２図はロータを兼
ねるスタブシヤフトを拡大して示す一部省略側面
図、第３図はロータ外周部の通路溝側縁に形成さ
れるチヨーク型チヤンフアを拡大して示す拡大
図、第４図は本発明に係るロータリバルブの一実
施例を示す要部拡大図、第５図および第６図は第
４図における−線、−線断面図である。 ４……ロータリバルブ、１０……ロータ、１１
……スリーブ、１２……通路溝、１２ａ……チヤ
ンフア、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ……通路、４０
……高周波焼入れ部分、４１……通路溝形成部
分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外周部に複数の通路溝を有し回転駆動される
   ロータと、このロータの周囲に配置されてこれを
   回転自在に保持し前記通路溝に選択的に連通する
   通路を有するスリーブを備え、前記ロータの外周
   部で前記スリーブの内周部に接する前記通路溝の
   両端部近傍を、高周波焼入れなどにより高硬度に
   形成したことを特徴とするロータリバルブ。