JPS63215462A - ロ−タリ形サ−ボバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車の動力舵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） 自動車の動力舵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３゜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以上にな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８０−
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とオーバーラツプしない制
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４
１２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ＲＯ，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ＲＯ。

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
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１０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
動じて制御ランド部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ＲＯ
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１，３
８の作用により第９図の特性曲線り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
ボート５１と排出ボート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ＲＯ，Ｒ６及び制御室Ｒ
２）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面取リ
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１６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ｘＯ
からオーバラップ開始位置ｘ２までの問はあまり変化し
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） かか名従来技術においては、制御室Ｒ１，Ｒ２と供給室
ＲＯ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
不惑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
ーラツ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２１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
ＲＯ，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ＲＯ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゜４０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
ップするまでの問は同制御ランド部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３１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ＲＯ
，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ＲＯ，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段折れて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Ｘ２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ｘ
２以前の圧力不惑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１Ｂ、１８ａを
介して回動自在に支持された出力軸１２のピニオン１２
ａ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）と共に回路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１
３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、】３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、供給ボート５１．排
出ボート５２及び一対の給排水−）５３．５４を有する
ロータリ型の４ボ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
各うンド部３１０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４
３は供給ポンプδＯからの圧力流体が供給される供給ボ
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４
１（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３００２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ＲＯ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
る排出ボート５２に連通されている。スリーブ弁部材４
０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に間口された２対の分配孔４４．４５はパワ
ーシリンダ１６の両室１６ａ、１６ｂにそれぞれ連通す
る一対の給排水−）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，Ｒ
５を形成している。

次に両弁部材３０，４０の各ランド部３１，４１　（４
１１，４１２）の位置関係及びランド部３１に形成され
る面取りにつき、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０１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
端エツジにはゆるやかに傾斜した第１面取り３６が角度
範囲θ３（＝０１−０２）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
側エツ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−θ２）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θ
４をおいて離れており、そのエツジにはゆるやかに傾斜
した第３面取り３８が角度範囲θ６（＝０１−０４）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３７．３８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、この両うンド対部分Ｚｌ、Ｚ２ｊｍ
より各複数の供給室ＲＯ，Ｒ６、排出室Ｒ３，Ｒ４、制
御室Ｒｊ、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３
７．３８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ＸＯ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ＲＯ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Ｘ
Ｏ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ＲＯ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ＲＯ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ＸＯ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と排出室Ｒ３の間に形成される絞り部の連通面
積は特性曲線すに示す如く、スリーブ弁部材４０が位置
ｘ１まで回動する問は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
Ｏとなる。

しかして、供給室ＲＯ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、供給ボート５１と
排出ボート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ＸＯ
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２Ｗ
ｉ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３
８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から供給ボート５１に供給される作動流
体は流量が一定であるので、排出ボート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ＲＯ，Ｒ６及び制御室Ｒ２内の圧力は、ロータ弁部
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ｘＯ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まて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ｘ
３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４
１１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は供給ボート５１と排出ボー
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Ｏ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４
３、供給室ＲＯ，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Ｏ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及び給排ボート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、１８ｂ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゜３７．３
８は全てロータ弁部材３ｏ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ｇ
Ｂ４１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０４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０
４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図は要部の断面展間図、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争・・第２面取り、３８Φ・・第３面取り、４ｏ・
・・スリーブ弁部材、４１・・・ランド部、４１１・・
・制御ランド部、４１　　　２・・・調整ランド部、Ｒ
Ｏ，Ｒ６・・・供給室、Ｒ１，Ｒ２Φ１制御室、Ｒ３，
Ｒ４，、拳排出室、Ｚｌ・・・圧カ制御用ランド対部分
、Ｚ２・・・圧力特性、調整用ランド対部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   ド部とオーバーラツ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問は
   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惑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。