(57)【要約】      （修正有）【課題】  通路の軸方向幅および軸方向範囲周方向幅の規制範囲内であって、通路の断面積を確保することができるバルブ装置を提供する。【解決手段】  内部に軸方向収容孔を有するハウジング４と、ハウジングの軸方向孔に回転自在に収容され、円筒状に形成されたアウタバルブ４と、アウタバルブの外周側であって軸方向に複数形成された周方向溝１２０と、アウタバルブ内に相対回転可能に設けられたインナバルブ１１と、アウタバルブの内周面またはインナバルブの外周面であって、周方向に複数形成された軸方向溝１１０と、アウタバルブの外周側と内周側とを連通するように形成された第１貫通孔と、インナバルブの外周側と内周側とを連通するように形成された第２貫通孔１１１と、を備え、アウタバルブとインナバルブの相対回転によって、第１貫通孔と第２貫通孔との連通状態を切り替えることにより、作動油の供給方向および供給量を制御する。【選択図】図２
2008051310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に軸方向収容孔を有するハウジングと、
前記ハウジングの軸方向孔に回転自在に収容され、円筒状に形成されたアウタバルブと、
前記アウタバルブの外周側であって軸方向に複数形成された周方向溝と、
前記アウタバルブ内に相対回転可能に設けられたインナバルブと、
前記アウタバルブの内周面または前記インナバルブの外周面であって、周方向に複数形成された軸方向溝と、
前記アウタバルブの外周側と内周側とを連通するように形成された第１貫通孔と、
前記インナバルブの外周側と内周側とを連通するように形成された第２貫通孔と、
を備え、前記アウタバルブと前記インナバルブの相対回転によって、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との連通状態を切り替えることにより、作動油の供給方向および供給量を制御するバルブ装置において、
前記周方向溝の軸方向断面において、前記周方向溝を形成する軸方向に離間して設けたシール部材位置のうち、一方を始点とし他方を終点としたときに、
前記第１貫通孔は、軸方向に対して斜めに複数形成された貫通孔であって、
前記複数の第１貫通孔の外周側端部は、前記始点から終点までの前記周方向溝の面内に形成され、１つの第１貫通孔の内周側端部の開口部の中心と、他の第１貫通孔の内周側端部の開口部の中心とが、軸方向に一致するように形成されることを特徴とするバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵用パワーシリンダへの供給油圧を制御するバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術としては、特許文献１に記載の技術が開示されている。
【０００３】
この公報では、出力側シャフトと入力軸との相対回転によって、オイルポンプから供給される圧油のパワーシリンダへの供給量を制御しているものが開示されている。出力側シャフトの有底円筒部の外周側に周方向に環状溝が形成され、この環状溝の底部分に有底円筒部の内外周円筒部を連通する通路が形成されている。また入力軸には軸方向溝が形成される。出力側シャフトと入力軸との相対回転によって、通路の内周側開口部と軸方向溝との位置関係によって、圧油の供給量が制御されている。
【特許文献１】特開２００３−１８２２６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術にあっては、オイルポンプから供給される圧油は、通路を通過するため、オイルポンプからの供給油量に対して通路断面積が十分でない場合、所望の出力特性が得られない、コントロールバルブから異音が発生する等の問題が生じる虞がある。
【０００５】
上記の問題は、通路断面積をオイルポンプからの供給油路量に対して十分確保することで解消される。しかし、通路の軸方向幅は環状溝の軸方向範囲によって制限され、かつ通路の周方向幅は、入力軸に形成された軸方向溝や他の通路との周方向位置によって規制される。そのため、単純に通路の孔径の拡大といった方法では、必要な通路断面積を確保することができない。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、通路の軸方向幅および軸方向範囲周方向幅の規制範囲内で、通路の断面積を確保することができるバルブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明においては、内部に軸方向収容孔を有するハウジングと、ハウジングの軸方向孔に回転自在に収容され、円筒状に形成されたアウタバルブと、アウタバルブの外周側であって軸方向に複数形成された周方向溝と、アウタバルブ内に相対回転可能に設けられたインナバルブと、アウタバルブの内周面またはインナバルブの外周面であって、周方向に複数形成された軸方向溝と、アウタバルブの外周側と内周側とを連通するように形成された第１貫通孔と、インナバルブの外周側と内周側とを連通するように形成された第２貫通孔と、を備え、アウタバルブとインナバルブの相対回転によって、第１貫通孔と第２貫通孔との連通状態を切り替えることにより、作動油の供給方向および供給量を制御するバルブ装置において、周方向溝の軸方向断面において、周方向溝を形成する軸方向に離間して設けたシール部材位置のうち、一方を始点とし他方を終点としたときに、第１貫通孔は、軸方向に対して斜めに複数形成された貫通孔であって、複数の第１貫通孔の外周側端部は、始点から終点までの周方向溝の面内に形成され、１つの第１貫通孔の内周側端部の開口部の中心と、他の第１貫通孔の内周側端部の開口部の中心とが、軸方向に一致するように形成した。
【発明の効果】
【０００８】
よって、本願発明のバルブ装置にあっては、第１貫通孔は第１周方向溝に斜めに接続しているため、平行に接続した場合に比べて第１貫通孔の通路面積を大きく設定できる。したがって、オイルポンプから供給される圧油に対して、第１貫通孔の通路面積を確保することができ、出力特性を確保し、また異音の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明のバルブ装置を実現する最良の形態を、実施例１において説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、実施例１のバルブ装置１の構成について述べる。
【００１１】
図１は、本発明のバルブ装置１を有するラック&ピニオン式ステアリング装置２を示す図である。
【００１２】
このラック&ピニオン式ステアリング装置２は、ステアリングホイール（図示せず）の回転が伝達されるピニオン３と、ハウジング４に収装されたラック５のラック歯５ａとが噛み合い、ピニオン３の回転運動をハウジング４の軸方向に沿ったラック５の直線運動に変換している。
【００１３】
ハウジング４は内部に軸方向収容孔４ａを有し、この軸方向収容孔４ａにラック５を収容する。
【００１４】
このラック５は、ボールジョイント６を介してタイロッド７と連結されている。また、このラック５は、ハウジング４内に形成されたパワーシリンダ８を貫通している。
【００１５】
ハウジング４と一体に形成されたバルブハウジング９は軸方向孔９ａを有し、この軸方向孔９ａにバルブ装置１が収容されている。バルブ装置１において、パワーシリンダ８の左シリンダ室８Ｌ、右シリンダ室８Ｒへ供給するオイルポンプ１０（図２参照）からの圧油の供給量を調節して、ステアリングホイール操舵のアシストトルクを発生させる。
【００１６】
図２はバルブ装置１の軸方向断面図、図３はバルブ装置１の径方向断面図である。バルブ装置１は、アウタバルブ１２とインナバルブ１１とから構成される。
【００１７】
インナバルブ１１は、ステアリングホイールに接続される入力軸１３と連結され、一体に回転する。
【００１８】
アウタバルブ１２は、ピニオン３と連結され、一体に回転する。またアウタバルブ１２の内部にインナバルブ１１が収装される。
【００１９】
インナバルブ１１およびピニオン３の内部にはトーションバー１４が挿入され、トーションバー１４の一端はインナバルブ１１に固定され、他端はピニオン３に固定される。そのため、インナバルブ１１と、ピニオン３と一体に回転するアウタバルブ１２とは、トーションバー１４のねじりの範囲内で、相対回転を行うことが可能となる。
【００２０】
［インナバルブの構成］
図４はアウタバルブ１２に挿入されたインナバルブ１１を示す図である。
【００２１】
インナバルブ１１の外周側には、複数の軸方向溝110が周方向に離間して形成される。またインナバルブ１１には、外周側と内周側とを連通する第２貫通孔111が形成される。
【００２２】
［アウタバルブの構成］
図５はアウタバルブ１２の断面図である。
【００２３】
アウタバルブ１２の外周側には、３つの周方向溝、第１周方向溝120、第２周方向溝121、第３周方向溝122が軸方向に離間して形成される。第１周方向溝120、第２周方向溝121、第３周方向溝122の内側面には、アウタバルブ１２の軸方向に対して傾斜した傾斜面120a,121a,122aが形成される。
【００２４】
第１周方向溝120には、アウタバルブ１２の外周側と内周側とを連通する第１貫通孔123が形成される。また第２周方向溝121には、アウタバルブ１２の外周側と内周側とを連通する第３貫通孔124が形成される。また第３周方向溝122には、アウタバルブ１２の外周側と内周側とを連通する第３貫通孔125が形成される。
【００２５】
第１貫通孔123，第３貫通孔124，第４貫通孔125のアウタバルブ１２の外周側端部は、第１周方向溝120、第２周方向溝121、第３周方向溝122の傾斜面120a,121a,122aに開口している。また第１貫通孔123，第３貫通孔124，第４貫通孔125の軸方向は、傾斜面120a,121a,122aに対して略直角に、つまりアウタバルブ１２の軸方向に対して斜めに形成される。
【００２６】
図６は、第１周方向溝120付近の拡大斜視図である。
【００２７】
この第１周方向溝120には、２つの第１貫通孔123が開口している。この２つの第１貫通孔123は、第１周方向溝120を形成する第１周方向溝120の軸方向に離間した２つのシール部材126a，126bのうちシール部材126aを始点、シール部材126bを終点とすると、２つの第１貫通孔123は始点から終点までの第１周方向溝120の面内に形成される。すなわち、２つの第１貫通孔123は、アウタバルブ１２の軸方向に対して、第１周方向溝120の範囲内に開口するように形成される。
【００２８】
２つの第１貫通孔123が開口するそれぞれの傾斜面120aの間には平面部120bが形成される。また、２つの第１貫通孔123は、アウタバルブ１２の軸方向にオフセットした位置に形成され、２つの第１貫通孔123は、互いにオーバラップしないように形成される。
【００２９】
２つの第１貫通孔123のアウタバルブ１２の内周側端部は、２つの開口部の中心が軸方向に一致するように形成される。
【００３０】
［圧油の流れ］
図２にオイルポンプ１０から供給された圧油の流れを矢印で示す。
【００３１】
オイルポンプ１０から供給された圧油は、第１周方向溝120→第１貫通孔123→軸方向溝110→第２貫通孔111を通って、インナバルブ１１内周側に供給される。その後、インナバルブ内周側に供給された圧油は、インナバルブ１１とアウタバルブ１２との相対位置によって、バルブ装置１外に排出、またはパワーシリンダ８の左シリンダ室８Ｌや右シリンダ室８Ｒに供給される。
【００３２】
すなわち、オイルポンプ１０から供給された圧油は第１貫通孔121を通過する。そのため、オイルポンプ１０からの供給油量に対して第１貫通孔121の通路面積が十分でないと、所望の出力特性が得られない、またバルブ装置１から異音が発生するといった問題が生じる虞がある。
【００３３】
［第１貫通孔の通路面積の制限］
所望の出力特性が得られない、またバルブ装置１から異音が発生するといった問題は、第１貫通孔123の通路面積を大きくすることによって解決することができる。しかしながら、第１貫通孔123の通路面積は、インナバルブ１１の軸方向溝110の幅と、アウタバルブ１２の第１周方向溝120の幅によって規制される。
【００３４】
図７は従来のアウタバルブ200の構成を示す断面図、図８は、第１周方向溝201付近の拡大斜視図である。実施例１のアウタバルブ１２の構成と同じものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
アウタバルブ200の外周側には、第１周方向溝201が形成され、この第１周方向溝201の底部に第１貫通孔204が形成される。第１貫通孔204の軸方向は、アウタバルブ200の軸方向に対して直角に形成される。
【００３６】
従来のアウタバルブ200では、第１貫通孔204の軸方向は、アウタバルブ200の軸方向に対して直角に形成されるため、第１貫通孔204の通路面積を拡大することが困難であった。
【００３７】
従来のアウタバルブ200では、第１貫通孔204の通路面積を拡大することが困難である理由を以下に説明する。
【００３８】
図９は、第１貫通孔の通路面積の制限を説明するための模式図あり、インナバルブ１１の軸方向溝110とアウタバルブ１２(200)の第１周方向溝120(201)を示す。
【００３９】
第１貫通孔202のアウタバルブ200の外周側は、開口部が第１周方向溝201の幅H内において開口していなければならない。また、第１貫通孔202のアウタバルブ200の内周側は、開口部が軸方向溝110の幅M内において開口していなければならない。すなわち、第１貫通孔202の通路面積は図中のAに示す面積よりも拡大することができない。
【００４０】
［第１貫通孔の通路面積の拡大方法］
そこで実施例１では、第１貫通孔123の軸方向をアウタバルブ１２の軸方向に対して斜め複数形成した。また、第１貫通孔の外周側端部は、シール部材126a，126bのうちシール部材126aを始点、シール部材126bを終点とすると、２つの第１貫通孔123は始点から終点までの第１周方向溝120の面内、すなわち図９に示す第１周方向溝201の幅H内に開口するようにした。また、複数形成した第１貫通孔123のうち、１つの第１貫通孔123のアウタバルブ１２の内周側端部の開口部の中心と、他の第１貫通孔123の内周側端部の開口部の中心とが、アウタバルブ１２の軸方向に一致するように形成した。
【００４１】
図１０（ａ）は従来の第１周方向溝201と第１貫通孔202の接続部付近の拡大断面図、図１０（ｂ）は実施例１の第１周方向溝120と第１貫通孔123の接続部付近の拡大断面図である。
【００４２】
従来では、第１貫通孔202は第１周方向溝201に平行に接続している接続しているのに対して、実施例１では第１貫通孔123は第１周方向溝120に斜めに接続しているため、第１貫通孔123の通路面積が大きくなる。
【００４３】
図１１は、従来の第１貫通孔202、実施例１の第１貫通孔123に圧油を供給したときの、オイルの流量(L/min)に対して、発生した振動(dB)の関係を示す実験結果である。図１１のグラフAは、従来の第１貫通孔202に80℃の圧油を供給したときを示し、グラフBは、従来の第１貫通孔202に55℃の圧油を供給したときを示す。また、図１１のグラフCは、実施例１の第１貫通孔123に80℃の圧油を供給したときを示し、グラフDは、実施例１の第１貫通孔123に55℃の圧油を供給したときを示す。
【００４４】
図１１に示すように、実施例１の第１貫通孔123は、従来の第１貫通孔202よりも振動が抑制されていることがわかる。
【００４５】
さらに実施例１では、第１貫通孔123のアウタバルブ１２の外周側の端部が、第１周方向溝120に開口し、かつ軸方向にオフセットした位置に複数個形成した。
【００４６】
よって、第１貫通孔123をアウタバルブ１２の周方向に拡大することなく、それぞれの第１貫通孔123の面積を大きくすることができる。
【００４７】
また実施例１では、第１貫通孔123は、アウタバルブ１２の径方向外側から内側に向かって、軸方向に離間するように形成した。
【００４８】
よって、他の第１貫通孔123と交差することなく、第１貫通孔123を形成することができる。
【００４９】
また実施例１では、第１貫通孔123を他の第１貫通孔123とオーバラップしないように形成した。
【００５０】
第１貫通孔123同士がオーバラップしてしまうと、オーバラップ量に応じて第１貫通孔123の通路面積が変化してしまう。第１貫通孔123同士がオーバラップしてしまっても、第１通路面積を一定に保つ加工を行うことができるが、高精度な加工を要求される。一方、実施例１のように、第１貫通孔123を他の第１貫通孔123とオーバラップしないように形成した場合、各第１貫通孔123の通路面積と、第１貫通孔の数に応じて通路面積の合計は一律に決まるため、通路面積の管理を容易にすることができる。
【００５１】
また、第１周方向溝120の内側面に軸方向に対して傾斜した傾斜面120aを形成し、第１貫通孔123を、傾斜面120aに対して略直角に形成した。
【００５２】
よって、第１周方向溝120の内側面を矩形に形成し、第１貫通孔123を矩形の第１周方向溝120の底面にのみ形成した場合に比べて、第１貫通孔123の通路面積を大きく形成することができる。
【００５３】
また、第１周方向溝120に形成した傾斜面120aを、アウタバルブ１２の軸方向に対向するように１対に形成し、１対の傾斜面120aの間に、アウタバルブ１２の軸方向と略平行な面を有するように形成した。
【００５４】
よって、第１貫通孔123の加工位置を特定することが容易となるため、第１貫通孔123を加工するドリルがシール部や、他方の傾斜面120aと干渉することを防止することができる。
【００５５】
次に、実施例１の効果について述べる
【００５６】
（１）内部に軸方向収容孔４ａを有するハウジング４と、バルブハウジング９の軸方向孔９ａに回転自在に収容され、円筒状に形成されたアウタバルブ１２と、アウタバルブ１２の外周側であって軸方向に複数形成された周方向溝（第１周方向溝120，第２周方向溝121，第３周方向溝122）と、アウタバルブ１２内に相対回転可能に設けられたインナバルブ１１と、インナバルブ１１の外周面であって、周方向に複数形成された軸方向溝110と、アウタバルブ１２の外周側と内周側とを連通するように形成された第１貫通孔123と、インナバルブ１１の外周側と内周側とを連通するように形成された第２貫通孔111と、を備え、アウタバルブ１２とインナバルブ１１の相対回転によって、第１貫通孔123と第２貫通孔111との連通状態を切り替えることにより、作動油の供給方向および供給量を制御するバルブ装置１において、第１周方向溝120の軸方向断面において、第１周方向溝120を形成する軸方向に離間して設けたシール部材126a，126bの位置のうち、一方を始点とし他方を終点としたときに、第１貫通孔123は、軸方向に対して斜めに複数形成された貫通孔であって、複数の第１貫通孔123の外周側端部は、始点から終点までの第１周方向溝120の面内に形成され、１つの第１貫通孔123の内周側端部の開口部の中心と、他の第１貫通孔123の内周側端部の開口部の中心とが、軸方向に一致するように形成した。
【００５７】
よって、第１貫通孔123は第１周方向溝120に斜めに接続しているため、平行に接続した場合に比べて第１貫通孔123の通路面積を大きく設定できる。したがって、オイルポンプ１０から供給される圧油に対して、第１貫通孔123の通路面積を確保することができ、出力特性を確保し、また異音の発生を抑えることができる。
【００５８】
次に、バルブ装置１の変形例を説明する。
【００５９】
（変形例１）
図１２は、変形例１のアウタバルブ１２の断面図である。また図１３は、変形例１の第１周方向溝120付近の拡大斜視図である。
【００６０】
図１２および図１３に示すように、実施例１のように第１周方向溝120に傾斜面120aを形成せず、第１貫通孔123は、第１周方向溝120の矩形の断面の底部120cおよび内側面部120dに開口するようにしても良い。
【００６１】
この構成により実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
（変形例２）
図１４は、変形例２のアウタバルブ１２の断面図である。また図１５は、変形例１の第１周方向溝120付近の拡大斜視図である。
【００６３】
図１４および図１５に示すように、実施例１のように第１周方向溝120に平面部120bを形成せず、また２つの第１貫通孔123の開口部が一体になるように形成しても良い。
【００６４】
この構成により実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
（変形例３）
図１６は、変形例３のアウタバルブ１２の第１周方向溝120付近の拡大図である。
【００６６】
実施例１では、第１貫通孔123のアウタバルブ１２の外周側の開口部は、アウタバルブ１２の軸方向にオフセットした位置に形成していたが、図１６に示すように周方向にオフセットした位置に形成しても良い。
【００６７】
この構成によって、実施例１に比べて第１貫通孔123の通路面積を大きく確保することができる。
【００６８】
［他の実施例］
以上、本願発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
【００６９】
実施例１では、軸方向溝110はインナバルブ１１の外周面に形成していたが、アウタバルブ１２の内周面に形成しても良い。
【００７０】
更に、上記実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００７１】
（イ）請求項１に記載のバルブ装置において、
前記複数の第１貫通孔は、外周側端部が前記周方向溝に開口し、かつ軸方向にオフセットした位置に複数個形成されることを特徴とするバルブ装置。
【００７２】
よって、第１貫通孔をアウタバルブの周方向に拡大することなく、それぞれの第１貫通孔の面積を大きくすることができる。
【００７３】
（ロ）請求項１に記載のバルブ装置において、
前記複数の第１貫通孔の夫々は、径方向外側から内側に向かって、軸方向に離間するように形成されることを特徴とするバルブ装置。
【００７４】
よって、他の第１貫通孔と交差することなく、第１貫通孔を形成することができる。
【００７５】
（ハ）請求項１に記載のバルブ装置において、
前記複数の第１貫通孔の夫々は互いにオーバラップしないように形成されることを特徴とするバルブ装置。
【００７６】
第１貫通孔同士がオーバラップしてしまうと、オーバラップ量に応じて第１貫通孔の通路面積が変化してしまう。第１貫通孔同士がオーバラップしてしまっても、第１通路面積を一定に保つ加工を行うことができるが、高精度な加工を要求される。一方、第１貫通孔を他の第１貫通孔とオーバラップしないように形成した場合、各第１貫通孔の通路面積と、第１貫通孔の数に応じて通路面積の合計は一律に決まるため、通路面積の管理を容易にすることができる。
【００７７】
（ニ）請求項１に記載のバルブ装置において、
前記周方向溝の内側面は、軸方向に対して傾斜した傾斜面で構成され、
前記第１貫通孔は、前記傾斜面に対して略直角に形成されることを特徴とするバルブ装置。
【００７８】
よって、第１周方向溝の内側面を矩形に形成し、第１貫通孔を矩形の第１周方向溝の底面にのみ形成した場合に比べて、第１貫通孔の通路面積を大きく形成することができる。
【００７９】
（ホ）請求項１に記載のバルブ装置において、
前記傾斜面は軸方向に対向するように１対に形成され、
前記１対の傾斜面の間に軸方向と略平行な面をさらに有することを特徴とする特徴とするバルブ装置。
【００８０】
よって、第１貫通孔の加工位置を特定することが容易となるため、第１貫通孔を加工するドリルがシール部や、他方の傾斜面120aと干渉することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】実施例１のバルブ装置を有するラック&ピニオン式ステアリング装置を示す図である。
【図２】実施例１のバルブ装置の軸方向断面図である。
【図３】実施例１のバルブ装置の径方向断面図である。
【図４】実施例１のアウタバルブに挿入されたインナバルブを示す図である。
【図５】実施例１のアウタバルブの断面図である。
【図６】実施例１の第１周方向溝付近の拡大斜視図である。
【図７】従来のアウタバルブの構成を示す断面図である。
【図８】従来の第１周方向溝付近の拡大斜視図である。
【図９】実施例１の第１貫通孔の通路面積の制限を説明するための模式図である。
【図１０】実施例１および従来の第１周方向溝と第１貫通孔の接続部付近の拡大断面図である。
【図１１】実施例１の実験結果のグラフである。
【図１２】変形例１のアウタバルブの断面図である。
【図１３】変形例１の第１周方向溝付近の拡大斜視図である。
【図１４】変形例２のアウタバルブの断面図である。
【図１５】変形例１の第１周方向溝付近の拡大斜視図である。
【図１６】変形例３のアウタバルブの第１周方向溝付近の拡大図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  バルブ装置
４  ハウジング
４ａ  軸方向収容孔
９  バルブハウジング
９ａ  軸方向孔
１０  オイルポンプ
１１  インナバルブ
１２  アウタバルブ
110  軸方向溝
111  第２貫通孔
120  第１周方向溝
120a  傾斜面
120b  平面部
【図１】
2008051310.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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