(57)【要約】【課題】油圧アクチュエータの出力発生の応答性が良好で、かつ流動音の低減およびコストの削減が可能な油圧制御弁を提供する。【解決手段】油圧制御弁は、スプールと、油圧ポンプに連通する入口ポートから作動油が流入する供給油路５０が形成されたスリーブ３２と、スプールとスリーブ３２との相対移動量に応じて、流入油路５３を介して供給油路５０に連通する入力油路から油圧アクチュエータの作動油室に連通する出力油路への作動油の供給を制御する可変絞り部とを備える。供給油路５０での流入油路５３の入口５３ａの周辺部には、入口５３ａに流入する作動油の流速を低下させる流路拡大部５０ａが形成され、流路拡大部５０ａの流路面積は、流路拡大部５０ａよりも上流部分５０ｂの流路面積よりも大きい。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプールと、該スプールを内側に収容すると共に高圧油圧源に連通する入口ポートから作動油が流入する供給油路が形成されたスリーブと、前記スプールと前記スリーブとの相対移動量に応じて、前記供給油路に開口する入口を有する流入油路を介して前記供給油路に連通する入力油路から油圧アクチュエータの作動油室に連通する出力油路への作動油の供給を制御する可変絞り部とを備える油圧制御弁において、
前記供給油路での前記入口の周辺部には、前記入口に流入する作動油の流速を低下させる流路拡大部が形成され、前記流路拡大部の流路面積は、前記供給油路の、前記流路拡大部よりも上流部分の流路面積よりも大きいことを特徴とする油圧制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプールとスリーブとの相対移動により油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御する油圧制御弁に関し、該油圧制御弁は、例えば車両用の油圧式パワーステアリング装置に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
この種の油圧制御弁として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。パワーステアリング装置に使用される油圧制御弁は、操舵補助力を発生する油圧シリンダへの圧油の給排を制御するもので、そのバルブボディの外周面に形成された環状溝に形成された複数の油路の開口部には、その一部を塞ぐ細線または網体からなる流入抵抗体が設けられる。そして、流入ポートから環状溝に流入した圧油が油路に流れ込む際、流入抵抗体により流入抵抗が生じ、流入抵抗体を通過した圧油は乱流となって、その流れが拡散される結果、油路への流入時に発生する高周波音が低減される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−８６４２６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術では、流入抵抗体が必要になるため、部品点数が増加し、それに伴って組付工数も増加するので、コストが高くなる。また、流入抵抗体が油路の開口部の一部を塞ぐことから、開口部が絞られる結果、開口部での圧油の流速が増加して、開口部から流入する圧油の流動音が増加することがあり、さらに油圧シリンダへの圧油の供給量が減少して、油圧シリンダの出力である操舵補助力の発生の応答性が低下することがある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、油圧アクチュエータの出力発生の応答性が良好で、かつ流動音の低減が可能な油圧制御弁を提供することを目的とするほか、さらにコストの削減が可能な油圧制御弁を提供することも目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、スプールと、該スプールを内側に収容すると共に高圧油圧源に連通する入口ポートから作動油が流入する供給油路が形成されたスリーブと、前記スプールと前記スリーブとの相対移動量に応じて、前記供給油路に開口する入口を有する流入油路を介して前記供給油路に連通する入力油路から油圧アクチュエータの作動油室に連通する出力油路への作動油の供給を制御する可変絞り部とを備える油圧制御弁において、前記供給油路での前記入口の周辺部には、前記入口に流入する作動油の流速を低下させる流路拡大部が形成され、前記流路拡大部の流路面積は、前記供給油路の、前記流路拡大部よりも上流部分の流路面積よりも大きい油圧制御弁である。
【０００７】
これによれば、入口ポートから供給油路に流入する高圧の作動油が、供給油路から流入油路に流入して入力油路に至り、その後可変絞り部を経て油圧アクチュエータの作動油室に連通する出力油路に供給されるとき、供給油路での流入油路の入口の周辺部では、流路拡大部により流入油路の入口に流れ込む作動油の流速が低下して、作動油の乱流状態が抑制される。また、流速を低下させる手段は、供給油路における流路面積を拡大する流路拡大部であることから、部品点数および組付工数が増加することはなく、さらに入口で作動油が絞られることがないので、流入油路を流れる作動油の流量が減少することはないうえ、流路拡大部では流速が低下して静圧が高まる。
【０００８】
この結果、請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、流入油路の入口に流れ込む作動油の流速が低下して、作動油の乱流状態が抑制されるので、供給油路を流れる作動油が流入油路の入口に流入する際に発生する流動音が低減する。また、部品点数および組付工数が増加することはないので、油圧制御弁のコストが削減される。さらに、流入油路を流れる作動油の流量が減少することがないうえ、流路拡大部では流速が低下して静圧が高まるので、油圧制御弁の作動に対応する油圧アクチュエータでの出力発生の応答性が良好である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１ないし図４を参照して説明する。
図１は、本発明に係る油圧制御弁が使用された車両用の油圧式パワーステアリング装置のラック軸の軸方向に沿った部分断面図である。ラック・ピニオン型のパワーステアリング装置１は、作動油を貯留する低油圧部としてのリザーバ２と、高油圧源としての油圧ポンプ３と、ギヤボックス１０と、リザーバ２と油圧ポンプ３とを接続する吸入管４と、油圧ポンプ３とギヤボックス１０とを接続する供給管５と、ギヤボックス１０とリザーバ２とを接続する還流管６とを備える。
【００１０】
車両に搭載された内燃機関により駆動される油圧ポンプ３は、リザーバ２から吸入管４を通って吸入されて高圧となった作動油を、供給管５からギヤボックス１０の後述する油圧制御弁３０を経てパワーシリンダ機構１６に供給する。リザーバ２には、パワーシリンダ機構１６から排出された作動油が、油圧制御弁３０を経て還流管６を通って流入する。
【００１１】
ギヤボックス１０は、ラック軸１３をその軸方向Ａ１（この実施例では、前記車両の左右方向に一致する。）に移動自在に収容する筒状のハウジング１１と、ハウジング１１の端部寄りに設けられて油圧制御弁３０を収容する弁ハウジング１２とを備える。ラック軸１３の両端部には、１対のボールジョイント１４を介して１対のタイロッド１５の一端部がそれぞれ連結され、さらに各タイロッド１５の他端部は、連動機構（図示されず）を介して転舵輪に連結される。ここで、ラック軸１３、１対のタイロッド１５および前記連動機構は左右の前記転舵輪の転舵を行う転舵機構を構成する。
【００１２】
なお、以下の実施例の説明においては、特に断らない限り、「左右」は、前記車両における左右を意味するものとする。
【００１３】
ハウジング１１の中間部には、油圧アクチュエータとしてのパワーシリンダ機構１６が設けられる。パワーシリンダ機構１６は、ハウジング１１の一部分から構成されるパワーシリンダ１７と、ラック軸１３に固定されてパワーシリンダ１７内にラック軸１３の軸方向Ａ１に摺動自在に嵌合されるパワーピストン１８と、パワーピストン１８の両側にそれぞれ形成された第１作動油室１９および第２作動油室２０とを備える。
【００１４】
図２を併せて参照すると、弁ハウジング１２には、ステアリングホイール（図示されず）にステアリングコラム（図示されず）を介して連動連結される入力軸２１と、入力軸２１にトーションバー２３を介して連結された出力軸２２とが、それぞれ回転可能に収容される。したがって、入力軸２１と出力軸２２とは、トーションバー２３の捩れの範囲で、回転方向の相対移動が可能である。また、出力軸２２の端部には、ハウジング１１内において、ラック軸１３に形成されたラック歯と噛合するピニオン２２ａが形成されている。
【００１５】
弁ハウジング１２には、第１，第２作動油室１９，２０に対する作動油の供給および排出を制御するロータリ弁からなる油圧制御弁３０が収容される。油圧制御弁３０は、入力軸２１に一体成形されて入力軸２１と一体に回転するスプール３１と、内側にスプール３１が回転可能かつ摺動可能に嵌合したスリーブ３２とを備え、スプール３１とスリーブ３２との相対回転量に応じてパワーシリンダ機構１６への作動油の供給を制御する。スリーブ３２は、出力軸２２と一体的に回転するように結合され、弁ハウジング１２に形成された収容孔１２ａに回転可能かつ摺動自在に嵌合している。
【００１６】
さらに、弁ハウジング１２には、供給管５が接続されると共に油圧ポンプ３からの作動油が流入する入口ポート３４が形成された入口ポート部３３と、第１，第２作動油室１９，２０にそれぞれ連通する第１，第２油管７，８がそれぞれ接続されると共に油圧制御弁３０に連通する第１，第２出力ポート３６，３８がそれぞれ形成された第１，第２出力ポート部３５，３７と、還流管６が接続されると共に油圧制御弁３０に連通する出口ポート４０（図３参照）が形成された出口ポート部３９とが設けられる。
【００１７】
図２，図３を参照すると、スプール３１の外周面には、スプール３１の軸方向Ａ２に延びた単数または複数の所定数、ここでは４つの流入溝４１および４つの戻り溝４２が、交互に周方向に等間隔に設けられ、隣接する戻り溝４２の間には第１，第２ランド４３，４４からなる１対のランドが設けられる。入力油路を形成する流入溝４１は、第１，第２ランド４３，４４の間に位置する。また、各戻り溝４２は、スプール３１の回転中心線の方向（軸方向Ａ２）に沿って設けられてトーションバー２３が挿通されている中心孔４６に４つの戻り油路４５を介して連通し、中心孔４６は、スプール３１の端部に形成された油路４７およびスリーブ３２の収容孔１２ａの空間部により構成される油路４８を介して出口ポート４０に連通する。
【００１８】
図４を併せて参照すると、スリーブ３２の外周面には、そのスリーブ３２の軸方向Ａ２に間隔をおいて、弁ハウジング１２の入口ポート３４、第１出力ポート３６および第２出力ポート３８にそれぞれ連通する供給油路５０、第１出力油路５１および第２出力油路５２が形成される。第１出力油路５１と、第２出力油路５２と、軸方向Ａ２での両出力油路５１，５２の間に位置する供給油路５０とは、いずれも周方向に延びた円環状の環状溝により構成される。
【００１９】
さらに、スリーブ３２には、入力軸２１と出力軸２２との間に相対回転がない状態でのスプール３１およびスリーブ３２の相互の位置、すなわち油圧制御弁３０の中立位置において、一端で流入溝４１に開口し、他端で供給油路５０に開口する流入油路５３が、流入溝４１の位置に対応して前記所定数だけ設けられる。そのため、この実施例では、４つの流入溝４１に対応して、４つの流入油路５３が周方向に等間隔に設けられる。
【００２０】
図４を参照すると、供給油路５０において、環状溝６０の底面６３ｂに開口する流入油路５３の入口５３ａの周辺部には、流入油路５３に流入する作動油の流速を低下させるための流路拡大部５０ａが設けられる。この流路拡大部５０ａの流路面積は、供給油路５０において、流路拡大部５０ａよりも上流に位置する上流部分５０ｂの流路面積よりも大きくなるように設定される。
【００２１】
具体的には、軸方向Ａ２で対向する１対の鍔状の側壁６１，６２および底壁６３により形成される環状溝６０からなる供給油路５０において、円形の入口５３ａよりも大径であり、かつ円柱状の流入油路５３と同軸の円柱面の一部分からなる側面と、環状溝６０の底面６３ｂとほぼ同一平面上にある底面６３ａとにより規定される流路拡大部５０ａが、座ぐり加工等の機械加工により形成される。
【００２２】
このため、流路拡大部５０ａの軸方向Ａ２での範囲は、入口５３ａを含んで底面６３ｂの軸方向Ａ２での幅よりも広く、その周方向での範囲は、入口５３ａを含んで入口５３ａの周方向での幅よりも広い。そして、この実施例では、流路拡大部５０ａにより、側面６１ａ，６２ａにより規定される凹部６４，６５が両側壁６１，６２にそれぞれ形成されることになり、実質的にこれら凹部６４，６５により定まる分だけ供給油路５０の流路面積が拡大する。
【００２３】
図２，図３を参照すると、スリーブ３２の内周面には、前記中立位置において、スリーブ３２の軸方向Ａ２に延びた第１制御溝７１が第１ランド４３に対向して、またスリーブ３２の軸方向Ａ２に延びた第２制御溝７２が第２ランド４４に対向して、それぞれ設けられる。さらに、スリーブ３２には、一端で第１制御溝７１に開口し、他端で第１出力油路５１に開口する第１接続油路８１（図４も参照）が、そして一端で第２制御溝７２に開口し、他端で第２出力油路５２に開口する第２接続油路８２（図４も参照）が、それぞれ、第１制御溝７１および第２制御溝７２の位置に対応して周方向に等間隔に設けられる。
【００２４】
そして、スプール３１とスリーブ３２との相対移動量に応じて開口面積が変化する第１可変絞り部Ｃ１が第１ランド４３と第１制御溝７１とにより、同様にスプール３１とスリーブ３２との相対移動量に応じて開口面積が変化する第２可変絞り部Ｃ２が第２ランド４４と第２制御溝７２とにより、それぞれ構成される。
【００２５】
次に、前述のように構成された実施例の作用および効果について説明する。
前記内燃機関が運転されて、油圧ポンプ３が作動状態にあるとき、前記ステアリングホイールが操作されていない状態では、油圧制御弁３０は前記中立位置にあり、流入溝４１に流入した作動油は、第１，第２可変絞り部Ｃ１，Ｃ２を経て、戻り溝４２、戻り油路４５、中心孔４６、油路４７，４８、出口ポート４０、さらには還流管６を通ってリザーバ２に還流する。そのため、第１作動油室１９および第２作動油室２０はいずれも低油圧状態にあり、パワーピストン１８に作用する差圧も殆どないので、操舵補助力は発生しない。
【００２６】
前記ステアリングホイールが左回転（右回転）（以下、括弧内の記載は前記ステアリングホイールが右回転されたときの動きを示すものである。）されると、ピニオン２２ａが前記ラック歯と噛み合い、ラック軸１３が右動（左動）し、タイロッド１５がラック軸１３と一体に右動（左動）して、左右の前記転舵輪の転舵を行なう。
【００２７】
そこのとき、路面抵抗などによる路面からの反力に基づいて生じる入力軸２１と出力軸２２との回転差によるトーションバー２３の捩れ量、すなわち操舵トルクに対応して油圧制御弁３０が作動する。すなわち、油圧制御弁３０では、供給管５から入口ポート３４、供給油路５０、流入油路５３、流入溝４１、第１可変絞り部Ｃ１（第２可変絞り部Ｃ２）、第１制御溝７１（第２制御溝７２）、第１接続油路８１（第２接続油路８２）、第１出力油路５１（第２出力油路５２）、さらに第１出力ポート３６を経た作動油が、第１油管７（第２油管８）を介して第１作動油室１９（第２作動油室２０）に供給される。このとき、第２可変絞り部Ｃ２（第１可変絞り部Ｃ１）は絞られて、その開口面積が減少し、第１作動油室１９（第２作動油室２０）への作動油量は、この第２可変絞り部Ｃ２（第１可変絞り部Ｃ１）の絞りの状態、すなわちその開口面積の減少状態により決定される。
【００２８】
同時に、第２作動油室２０（第１作動油室１９）からの作動油が、第２油管８（第１油管７）を通って、第２出力ポート３８（第１出力ポート３６）、第２出力油路５２（第１出力油路５１）、第２制御溝７２（第１制御溝７１）、戻り溝４２、戻り油路４５、中心孔４６、油路４７，４８、出口ポート４０を経て、さらに還流管６を介してリザーバ２に還流する。
【００２９】
このようにして、操舵トルクに対応して油圧制御弁３０が作動することにより、油圧ポンプ３からの作動油が、前記ステアリングホイールの操作方向に応じて、操舵トルクに応じた油圧がパワーシリンダ機構１６の第１作動油室１９および第２作動油室２０に生じ、両油室の差圧に基づいて発生した操舵補助力がラック軸１３に付加されて、運転者の操舵力が軽減される。
【００３０】
そして、油圧ポンプ３が作動状態にあるとき、スリーブ３２の供給油路５０に開口する入口５３ａを有する流入油路５３を介して供給油路５０に連通する流入溝４１からパワーシリンダ機構１６の第１，第２作動油室１９，２０に連通する第１，第２出力油路５１，５２への作動油の供給を、スプール３１とスリーブ３２との相対移動量に応じて制御する第１，第２可変絞り部Ｃ１，Ｃ２を備える油圧制御弁３０において、油圧ポンプ３から吐出されて入口ポート３４から供給油路５０に流入した作動油は、入口ポート３４に対向していない流入油路５３については、環状溝６０の底面６３ｂに当たって分岐流になって、図４（Ａ）に示されるように、入口５３ａの周方向の両側から入口５３ａに向かう流れＦとなって、入口５３ａに流れ込む。
【００３１】
ここで、供給油路５０での入口５３ａの前記周辺部には、入口５３ａに流入する作動油の流速を低下させる流路拡大部５０ａが形成され、流路拡大部５０ａの流路面積は、上流部分５０ｂの流路面積よりも大きいことにより、入口ポート３４から供給油路５０に流入する高圧の作動油が、供給油路５０から流入油路５３に流入して流入溝４１に至り、その後第１，第２可変絞り部Ｃ１，Ｃ２を経てパワーシリンダ機構１６の第１，第２作動油室１９，２０にそれぞれ連通する第１，第２出力油路５１，５２に供給されるとき、供給油路５０での流入油路５３の入口５３ａの前記周辺部では、流路拡大部５０ａにより入口５３ａに流れ込む作動油の流速が低下して、作動油の乱流状態が抑制されるので、供給油路５０を流れる作動油が入口５３ａに流入する際に発生する流動音が低減する。また、流速を低下させる手段は、供給油路５０における流路面積を拡大する流路拡大部５０ａであることから、部品点数および組付工数が増加することはないので、油圧制御弁３０のコストが削減される。さらに、入口５３ａで作動油が絞られることがないので、流入油路５３を流れる作動油の流量が減少することがないうえ、流路拡大部５０ａでは流速が低下して静圧が高まるので、油圧制御弁３０の作動に対応するパワーシリンダ機構１６での操舵補助力発生の応答性が良好である。
【００３２】
このため、この流動音が、油圧制御弁３０、ギヤボックス１０および前記ステアリングコアラムを経て前記ステアリングホイールに伝達されて、車室内に入り込むことが防止または抑制されるので、前記転舵輪が大きく操作されてパワーステアリング装置１が作動した場合にも、車室内の静粛性の確保または維持に寄与できる。
【００３３】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
前記実施例では、凹部６４，６５が両側壁６１，６２に形成されることにより流路拡大部が形成されたが、凹部は、いずれか一方の側壁６１，６２のみに形成されてもよく、また底壁６３に形成されてもよい。さらに、凹部が、側壁６１，６２および底壁６３に形成されてもよい。
【００３４】
油圧制御弁３０は、パワーステアリング装置１以外に、油圧アクチュエータを備える油圧装置に使用されてもよい。また、油圧制御弁は、ロータリ弁以外の、例えばスライド型式の弁であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧制御弁が使用された車両用の油圧式パワーステアリング装置のラック軸の軸方向に沿った部分断面図である。
【図２】図１のパワーステアリング装置の弁ハウジングおよび油圧制御弁の、図３の概ねＩＩ−ＩＩ矢視での要部の部分断面図である。
【図３】図２の概ねＩＩＩ−ＩＩＩ矢視での部分断面図である
【図４】（Ａ）は、油圧制御弁のスリーブ３２の、図３のＩＶ矢視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ矢視での断面図である。
【符号の説明】
１…パワーステアリング装置、２…リザーバ、３…油圧ポンプ、４…吸入管、５…供給管、６…還流管、７，８…油管、
１０…ギヤボックス、１１…ハウジング、１２…弁ハウジング、１３…ラック軸、１４…ボールジョイント、１５…タイロッド、１６…パワーシリンダ機構、１７…パワーシリンダ、１８…パワーピストン、１９，２０作動油室、２１…入力軸、２２…出力軸、２３…トーションバー、
３０…油圧制御弁、３１…スプール、３２…スリーブ、３３…入口ポート部、３４…入口ポート、３５，３７…出力ポート部、３６，３８…出力ポート、３９…出口ポート部、４０…出口ポート、４１…流入溝、４２…戻り溝、４３，４４…ランド、４５…戻り油路、４６…中心孔、４７，４８…油路、５０…供給油路、５０ａ…流路拡大部、５０ｂ…上流部分、５１，５２…出力油路、５３…流入油路、５３ａ…入口、
６０…環状溝、６１，６２…側壁、６３…底壁、６４，６５…凹部、
７１，７２…制御溝、８１，８２…接続油路、
Ａ１，Ａ２…軸方向、Ｆ…流れ、Ｃ１，Ｃ２…可変絞り部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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