JPS6310033B2 - - Google Patents

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JPS6310033B2
JPS6310033B2 JP55073607A JP7360780A JPS6310033B2 JP S6310033 B2 JPS6310033 B2 JP S6310033B2 JP 55073607 A JP55073607 A JP 55073607A JP 7360780 A JP7360780 A JP 7360780A JP S6310033 B2 JPS6310033 B2 JP S6310033B2
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pair
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holes
spool valve
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JP55073607A
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Kyosuke Haga
Tsuneo Tanaka
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Toyoda Koki KK
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/08Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by type of steering valve used
    • B62D5/083Rotary valves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/8593Systems
    • Y10T137/86493Multi-way valve unit
    • Y10T137/86574Supply and exhaust
    • Y10T137/86638Rotary valve
    • Y10T137/86646Plug type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

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。
一般に動力舵取装置に用いられるロータリ形サ
ーボバルブは第1図に示すように、互いに相対回
転可能に嵌合するスリーブ弁部材1とスプール弁
部材2とからなり、これら両弁部材の嵌合部に方
向制御を行うランド部3と圧力制御を行うランド
部4とが円周上交互に複数組配列されており、ハ
ンドルを右または左に操舵したとき、まず方向制
御ランド部3により一方の排出流路を閉じて供給
孔5より供給された圧力流体をシリンダ室に通ず
る一対の分配孔6A,6Bに分配する方向を決定
し、ついで圧力制御ランド部4により絞り部7を
絞縮して圧力上昇せしめるようになつている。
すなわち従来一般のロータリバルブは、スプー
ル弁部材2の中立状態において同図イに示すよう
に、供給孔5より供給された圧力流体が2分され
て2つの排出孔8A,8Bより等分的に排出され
るが、スプール弁部材2が例えば反時計回りに回
転された場合には同図ロに示すように、方向制御
ランド部3により一方の排出孔8Aと供給孔5と
の連通が完全に遮断されるとともに、圧力制御ラ
ンド部4により他方の排出孔8Bと供給孔5とが
絞り部7を介して連通される。従つて供給孔5よ
り供給された圧力流体は1つの絞り部7を介して
のみ排出孔8Bより排出される。この結果スプー
ル弁部材2の回転角に対して絞り部7を通過する
流量が多くなり、その絞り部7を高圧の圧力流体
が通過する際にキヤビテーシヨンを発生して絞り
部特有の音(シユー音)を発生しやすい。かかる
キヤビテーシヨンは絞り部を通過する流量が少な
い程発生しにくいことが知られている。
よつて本発明の第1の目的は、サーボバルブの
いかなる作動状態においても供給流量を複数の絞
り部に分散して排出させるようになし、以つて
個々の絞り部を通過する流量を減少させてキヤビ
テーシヨンの発生を抑制し、絞り音を低減させる
ことである。
本発明の他の目的は、バルブ形状に改良を加え
て最適な圧力特性とし、操舵のフイーリングを高
めることである。
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。凹
溝27の1つとびには供給ポンプに通ずる供給孔
29が開口され、これら供給孔29が開口された
凹溝27a(以下これを第1の凹溝と称す)の両
横に連設されたランド部28a,28bには前記
パワーシリンダ16の左右室16a,16bに通
ずる分配孔30,31が開口されている。
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33が円周上等角度間隔に形成さ
れ、これらランド部33の各間に凹溝34が形成
されている。各ランド部33のうち前記第1の凹
溝27aに対応するランド部33a(以下これを
第1のランド部と称す)の両側に位置するランド
部33b,33cには排出孔35,36が開口さ
れ、これら排出孔35,36はスプール弁部材2
2とトーシヨンバー25との間に形成された通路
37、貫通穴38および室39を介してリザーバ
に連通されている。(第2図参照) ここで前記スリーブ弁部材21に形成された複
数の凹溝27を全て同一の形状に成形し、同様に
前記スプール弁部材22に形成された複数のラン
ド部33も全て同一の形状に成形すると、凹溝2
7とランド部33との対応関係は円周上全ての位
置で同一となり、以下に述べる作用を生ずる。
すなわち、例えば操舵軸24に第3図の反時計
まわりの操舵トルクが加えられると、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21に対して相対回転する。(第3図ロ
参照)これにより第1のランド部33aと分配孔
30が開口された一方のランド部28aとの開口
面積が増大し、分配孔31が開口された他方のラ
ンド部28bと第1のランド部33aとの開口面
積が減少して絞り部41が形成される。同様に前
記他方のランド部28bと排出孔36が開口され
たランド部33cとの開口面積が増大し、排出孔
35が開口されたランド部33bと前記一方のラ
ンド部28aとの開口面積が減少して絞り部42
が形成される。かかる2つの絞り部41,42は
ランド部33が同一形状に形成されていることか
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の全ての回転角において保持され
る。従つて供給孔29より第1凹溝27aに供給
された圧力流体の大部分は前記2つの絞り部4
1,42を介して排出孔35,36より等分的に
排出され、その絞り抵抗に応じて両絞り部41,
42で区画された第1凹溝27aおよび一方の分
配孔30中の圧力流体が圧力上昇し、パワーシリ
ンダ16を作動する。
このように供給孔29より供給された圧力流体
が2つの絞り部41,42より分散して排出され
ることにより、ある圧力を発生するに必要な全絞
り面積Aに対する各絞り部41,42の絞り面積
aがa=A/n(担しnはランド部33の数)と
なり、これは第4図に示すように従来一般のロー
タリバルブの絞り面積(2A/n)に対して1/2に
減少されることになる。従つて個々の絞り部4
1,42を通過する流量が半減され、キヤビテー
シヨンの発生が抑制されて絞り音が低減される。
次に上述した如き絞り部41,42を通過する
流量を減少させる機能を生かしながら、サーボバ
ルブの2段折れの圧力特性の制御自由度を増す本
発明の要部について説明する。これは例えば、第
4図に示すように2つの供給孔29a,29bに
対応するスプール弁部材22側の第1および第2
のランド部48,49の側端部50,51を異な
る形状に形成し、これら側端部50,51とスリ
ーブ弁部材21側のランド部28との間で絞り面
積の変化度合が相違する2種類の絞り部を形成す
ることによつて得られる。
すなわち第5図および第6図は中立状態におけ
るスプール弁部材22の第1ランド部48と、ス
リーブ弁部材21のランド部28との関係を表わ
し、また第7図および第8図は中立状態における
スプール弁部材22の第2ランド部49とスリー
ブ部材21のランド部28との関係を表わすもの
であり、この図から明らかなように第1ランド部
48の側端部50には第1ランド部48の長手方
向に円弧状をなし、かつ角度α1で傾斜する作用
面53ならびに角度α2で傾斜する作用面54が
連続して形成されており、前記スプール弁部材2
2の回転に伴い絞り部55の開口面積A1を最初
は序々に小さくし、そして最後に急激に小さくす
るようになつている。これに対して第2ランド部
49の側端部51は第2ランド部49の長手方向
にゆるやかに屈曲するのみで作用面は形成されて
おらず、前記スプール弁部材22の回転に伴う絞
り部56の開口面積A2の減少度合は前記絞り部
55より大である。しかもこの第1ランド部48
がランド部28とオーバラツプして絞り部55を
完全に閉じるまでの距離L1は第2ランド部49
がランド部28とオーバラツプして絞り部56を
閉じるまでの距離L2より大きくなるように設定
されており、絞り部55および56の最終閉止角
度が相違するようになつている。
第9図はかかる絞り部55,56の開口面積A
1,A2の変化状態を示したもので横軸にスプー
ル弁部材22の回転角θをとり、また縦軸に絞り
部55,56の開口面積をとつたもので、図中イ
は前記絞り部55の開口面積A1の変化を示し、
またロは前記絞り部56の開口面積A2の変化を
示している。この図から明らかなように絞り部5
5の開口面積A1の変化は絞り部56の開口面積
A2の変化よりゆるやかであり、かつ絞り部56
が閉止されたのちにおいても絞り部55が開口状
態にあることを示している。本実施例では前記し
たように2組の絞り部55,56を有しているた
め、この2組の絞り部55,56の開口面積A
1,A2の合計の2倍すなわち2(A1+A2)
が全開口面積Aとなる。従つてこの全開口面積A
は第9図ハで示すごとく変化する。従つて前述し
たと同様に、中立状態に近い範囲内での圧力変化
は極めて少く、また途中に操舵角に応じて圧力が
ほぼ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2段折れ特性が
得られ、動力舵取装置のサーボバルブとして極め
て好適な圧力特性となり、すぐれた操舵フイーリ
ングを得ることができる。
ところで前記スプール弁部材22の第1および
第2のランド部48,49の各間に位置する第3
のランド部58の側端部59は、前記第1のラン
ド部48の側端部50と同一形状に形成され、こ
れにより第1および第3のランド部48,49と
スリーブ弁部材21のランド部28との間の開口
面積は、互いに同一の面積に保たれながら変化す
る。
従つて第4図イに示す中立の状態からスプール
弁部材22が回転され、これによつて同図ロに示
すように第2のランド部49により供給孔29b
と一方の排出孔35との連通が遮断された状態に
おいても、ある圧力を発生するに必要な絞り開度
は、第1および第3のランド部48,58とスリ
ーブ弁部材21のランド部28との各間に形成さ
れる互いに同一絞り面積の3組の絞り部55,5
5a,55bに分散されることになり、その結果
個々の絞り部55,55a,55bを通過する流
量は、従来一般のロータリバルブに比してほぼ2/
3に減少され、キヤビテーシヨンを抑制できる効
果がある。
このように本実施例においては、絞り部を通過
する流量を減少させることにより絞り音を低減さ
せる効果を損うことなく、スプール弁部材22の
回転に対する圧力特性を2段折れにして中立近辺
における圧力を小さくし、ハンドル操作力に対す
る動力補助の割合を低くして操舵のフイーリング
を良好に保つことができる。
なお上記実施例においては、2段折れ特性を得
るためにスプール弁部材22側のランド形状を変
更した例について述べたが、これはスリーブ弁部
材21側のランド形状を変更することによつても
行い得るものであることは勿論である。
以上述べたように本発明は、スリーブ弁部材と
スプール弁部材とのいかなる位相状態において
も、供給孔より供給された圧力流体を常に2組の
絞り部を介して排出するように構成するととも
に、2つの供給孔に対応する第1、第2ランド部
に絞り部の開口面積変化度合ならびに絞り部の最
終閉止角度を相違させるべく相互に形状の相違す
る側端部を形成した構成であるので、個々の絞り
部を通過する流量を減少でき、キヤビテーシヨン
の発生を抑制して絞り音を低減できると同時に、
互いに形状の異なる2種類の絞り部の組合わせに
より、動力舵取装置のサーボバルブに好適な2段
折れの圧力特性の制御自由度を増大できる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来一般のロータリバルブを示す要部
断面図、第2図は本発明の実施例を示すサーボバ
ルブを内蔵した動力舵取装置の断面図、第3図は
絞り音の低減の原理を示す第2図の−線断面
図、第4図は本発明の要部を示す第3図に相応す
る断面図、第5図および第6図は第1ランド部と
第1凹溝との関係を示す第4図部の拡大図およ
びその平面図、第7図および第8図は第2ランド
部と第2凹溝との関係を示す第4図部の拡大図
およびその平面図、第9図はバルブ回転角に対す
る絞り開口面積の関係を示す線図、第10図はバ
ルブ回転角に対する絞り開口面積の関係線図であ
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,
29a,29b……供給孔、30,31……分配
孔、33,48,49……ランド部、35,36
……排出孔、41,42,55,55a,55b
……絞り部。

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2個の供給孔、この供
    給孔の回転方向両側に位置する各一対の分配孔お
    よびこの一対の分配孔の回転方向両側に位置する
    各一対の排出孔をそれぞれ開口させ、前記一対の
    供給孔と一対の分配孔と一対の排出孔との関係に
    おける前記スリーブ弁部材とスプール弁部材との
    間のバルブ形状を、前記スプール弁部材が中立状
    態よりスリーブ弁部材に対して相対回転されたと
    き、前記供給孔と一方の分配孔との間に形成され
    る第1の絞り部および他方の分配孔と一方の排出
    孔との間に形成される第2の絞り部を前記スプー
    ル弁部材の回転角の全てに亘つて互いにほぼ同一
    の絞り開度に保ちながら変化せしめるべく設定し
    また前記他方の供給孔と一対の分配孔と一対の排
    出孔との関係における前記スリーブ弁部材とスプ
    ール弁部材との間のバルブ形状を、前記スプール
    弁部材が中立状態よりスリーブ弁部材に対して相
    対回転されたとき、前記供給孔と一方の分配孔と
    の間に形成される第3の絞り部を、前記スプール
    弁部材の単位回転角に伴う絞り面積変化度合が前
    記第1の絞り部よりも大きく、かつ第1の絞り部
    よりも先行して閉止される関係に設定するととも
    に、前記他方の分配孔と一方の排出孔との間に形
    成される第4の絞り部を、前記第2の絞り部とほ
    ぼ同一の関係に設定したことを特徴とするサーボ
    バルブ。
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