(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形をなすバルブボディーの内側に同軸上での相対角変位可能にバルブスプールを嵌め合わせ、両者の嵌合周上に等配された各複数の油溝を千鳥配置して、バルブスプール側の油溝を油圧源と排油先とに交互に連通させる一方、これらの間のバルブボディー側の油溝を相異なる送油先に交互に連通させて、周方向に相隣する夫々の油溝間に前記相対角変位に応じて絞り面積を変える絞り部を構成してなり、各絞り部を臨むバルブスプール側の角部に絞り面積調整用の面取り部を備える油圧制御弁において、前記油圧源に連なる油溝の両側の絞り部が前記排油先に連なる油溝の両側の絞り部よりも大なる絞り面積を有するように、前記面取り部の夫々の周方向幅を相互に異ならせてあることを特徴とする油圧制御弁。
【請求項２】
筒形をなすバルブボディーの内側に同軸上での相対角変位可能にバルブスプールを嵌め合わせ、両者の嵌合周上に等配された各複数の油溝を千鳥配置して、バルブスプール側の油溝を油圧源と排油先とに交互に連通させる一方、これらの間のバルブボディー側の油溝を相異なる送油先に交互に連通させて、周方向に相隣する夫々の油溝間に前記相対角変位に応じて絞り面積を変える絞り部を構成してなり、各絞り部を臨むバルブボディー側の角部に絞り面積調整用の面取り部を備える油圧制御弁において、前記排油先に連なる油溝の両側の絞り部が前記油圧源に連なる油溝の両側の絞り部よりも大なる絞り面積を有するように、前記面取り部の夫々の周方向幅を相互に異ならせてあることを特徴とする油圧制御弁。
【請求項３】
筒形をなすバルブボディーの内側に同軸上での相対角変位可能にバルブスプールを嵌め合わせ、両者の嵌合周上に等配された各複数の油溝を千鳥配置して、バルブボディー側の油溝を油圧源と排油先とに交互に連通させる一方、これらの間のバルブスプール側の油溝を相異なる送油先に交互に連通させて、周方向に相隣する夫々の油溝間に前記相対角変位に応じて絞り面積を変える絞り部を構成してなり、各絞り部を臨むバルブスプール側の角部に絞り面積調整用の面取り部を備える油圧制御弁において、前記排油先に連なる油溝の両側の絞り部が前記油圧源に連なる油溝の両側の絞り部よりも大なる絞り面積を有するように、前記面取り部の夫々の周方向幅を相互に異ならせてあることを特徴とする油圧制御弁。
【請求項４】
筒形をなすバルブボディーの内側に同軸上での相対角変位可能にバルブスプールを嵌め合わせ、両者の嵌合周上に等配された各複数の油溝を千鳥配置して、バルブボディー側の油溝を油圧源と排油先とに交互に連通させる一方、これらの間のバルブスプール側の油溝を相異なる送油先に交互に連通させて、周方向に相隣する夫々の油溝間に前記相対角変位に応じて絞り面積を変える絞り部を構成してなり、各絞り部を臨むバルブボディー側の角部に絞り面積調整用の面取り部を備える油圧制御弁において、前記油圧源に連なる油溝の両側の絞り部が前記排油先に連なる油溝の両側の絞り部よりも大なる絞り面積を有するように、前記面取り部の夫々の周方向幅を相互に異ならせてある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、バルブボディーとバルブスプールとの同軸上での相対角変位により油圧の制御動作をなす回転式の油圧制御弁に関し、特に、油圧式の動力舵取装置において、操舵補助用のパワーシリンダへの送給油圧を舵輪操作に応じて制御すべく用いられる油圧制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧式の動力舵取装置は、舵取機構中に配した複動式の油圧シリンダ（パワーシリンダ）が発生する油圧力により舵取りを補助し、舵輪（ステアリングホィール）の操作に要する労力負担を軽減して、快適な操舵感覚を得ようとするものであり、前記パワーシリンダの両シリンダ室（送油先）と、エンジンにて駆動される油圧ポンプ（油圧源）及び作動油を収納する油タンク（排油先）との間に、舵輪に加わる操舵トルクの方向及び大きさに応じて油圧の給排制御を行う油圧制御弁を介装してなる。
【０００３】
前記油圧制御弁としては、一般的に、舵輪の回転を直接的に利用する回転式の油圧制御弁が用いられている。これは、舵輪に連なる入力軸と舵取機構に連なる出力軸とをトーションバーを介して同軸的に連結し、一方の連結端に係合された筒形のバルブボディーの内側に、他方の連結端に一体的に形成したバルブスプールを同軸上での相対回転自在に嵌め合わせてなり、舵輪に操舵トルクが加えられたとき、前記トーションバーの捩れに伴ってバルブボディーとバルブスプールとの間に相対角変位を生ぜしめ、この相対角変位に応じて油圧の給排動作を行う構成となっている。
【０００４】
バルブボディーとバルブスプールとの嵌合周上（前者の内周と後者の外周）には、軸長方向に延びる各複数の油溝が、周方向に等配をなして並設してあり、バルブボディーとバルブスプールとは、夫々の油溝が周方向に千鳥配置され、両側に相隣するもの同士が相互に連通するように位置決めされており、これらの油溝の夫々は、油圧源及び排油先に夫々連なる給油室及び排油室と、給油室の両側にて排油室との間に夫々位置し、送油先となるパワーシリンダの両シリンダ室に各別に連なる一対の送油室とを構成している。
【０００５】
図７は、この種の油圧制御弁の動作説明図である。本図は、バルブボディー１及びバルブスプール２の嵌合部を直線展開したものであり、バルブボディー１の内周に並ぶ油溝４，４…は、パワーシリンダの両シリンダ室ＳR ，ＳL に各別の送油孔を介して接続され、一対の送油室12，13を交互に構成しており、またバルブスプール２の外周に並ぶ油溝５，５…は、油圧源たる油圧ポンプＰに導油孔を介して接続された給油室10と、排油先たる油タンクＴに排油孔を介して接続された排油室11とを交互に構成している。なお、図とは逆の構成、即ち、バルブボディー１側の油溝４，４…を給油室10及び排油室11とし、バルブスプール２側の油溝５，５…を送油室12，13とした構成もまた可能である。
【０００６】
バルブボディー１側の油溝４，４…と、バルブスプール２側の油溝５，５…とは、夫々の両側にて等しい面積を有して連通しており、これらの連通部が前記相対角変位に応じて絞り面積を変える絞り部６，６…として作用し、この絞り面積の変化により、前記送油室12，13を経てシリンダ室ＳR ，ＳL に送給される油圧が制御される。
【０００７】
図７（ａ）は、バルブボディー１とバルブスプール２との間に相対角変位が生じていない状態を示している。このとき、油圧ポンプＰから給油室10に供給される油圧は、該給油室10の両側の絞り部６，６が等面積を有することから、相隣する送油室12，13に均等に振り分けられ、他側の絞り部６，６を経て排油室11，11に導かれて、これらに連なる油タンクＴに還流する経路を辿ることになり、給油室10への供給油圧は、前記シリンダ室ＳR ，ＳL のいずれにも送給されず、パワーシリンダは何らの力も発生しない。
【０００８】
図７（ｂ）は、舵輪に操舵トルクが加わり、バルブボディー１とバルブスプール２との間に相対角変位が生じた状態を示している。このとき、給油室10の両側の絞り部６，６の内、一方（送油室12側）の絞り面積が増大し、他方（送油室13側）の絞り面積が減少する結果、前記給油室10への供給油圧は、絞り面積を増した絞り部６を経て、主として送油室12に導入されるようになり、該送油室12と他方の送油室13との間、及びこれら夫々に連なるシリンダ室ＳR ，ＳL 間に圧力差が生じ、前記パワーシリンダは、この圧力差に相当する油圧力（操舵補助力）を発生する。
【０００９】
この際に生じる圧力差は、他側（送油室13側）の絞り部６での絞り面積の減少程度に依存し、この減少程度は前記相対角変位の大きさ、即ち、舵輪に加わる操舵トルクの大きさに対応する。従って、前記パワーシリンダが発生する操舵補助力は、舵輪に加わる操舵トルクに対応する向きと大きさとを有することになり、舵取りを補助することができる。なお、パワーシリンダの動作に伴って他方のシリンダ室ＳL から押し出される油は、他方の送油室13に還流し、該送油室13の一側にて絞り面積を増した絞り部６を経て相隣する排油室11に導入され、該排油室11に接続された油タンクＴに排出される。
【００１０】
各絞り部６を臨むバルブスプール２側の角部には、周方向に所定の幅を有して面取り部（チャンファ７）が形成されている。このチャンファ７は、バルブスプール２側の油溝５の側面と油溝５，５間のランドの周面とが交叉する角部を、ランドの周面に対して所定の傾斜角度を有して斜めに切欠き、周方向に所定の幅を有して形成されており、バルブボディー１とバルブスプール２との相対角変位に対し、各絞り部６の絞り面積を緩やかに変化せしめる作用をなす。動力舵取装置における操舵補助力の望ましい増加特性は、舵輪に加わる操舵トルクに対して比例的に増加する特性ではなく、操舵トルクが小さい範囲では漸増し、操舵トルクが所定値を超えると共に急増する特性であり、このような特性は、前記チャンファ７，７…の作用により実現される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
さて、以上の如き動作をなす油圧制御弁においては、特に、バルブボディー１とバルブスプール２との相対角変位が大きい場合、絞り面積を減じた絞り部６を作動油が通流する際に耳障りな流動音を伴ってキャビテーションが発生する問題があった。この流動音は、車室の内部が比較的静かな停止又は低速走行中に舵輪が大きく操作された場合に発生し、車室内部の静粛性を阻害するのみならず、運転者に無用な不安を与える不都合を招来することから、動力舵取装置用の油圧制御弁においては、前記流動音の低減が重要な課題となっている。
【００１２】
前述した如く、絞り部６の絞り面積の増減は、給油室10の両側と排油室11の両側とにおいて、送油室12，13に対して逆に生じる。即ち、図７（ｂ）に示す動作状態にあるとき、給油室10の両側においては、送油室12側の絞り部６の絞り面積が増加し、送油室13側の絞り部６の絞り面積が減少するのに対し、排油室11の両側においては、逆に送油室13側の絞り部６の絞り面積が増加し、送油室12側の絞り部６の絞り面積が減少する。
【００１３】
このとき、前記流動音の原因となる作動油の流れは、絞り面積を減じた側の絞り部６，６、即ち、給油室10と送油室13との間の絞り部６、及び排油室11と送油室12との間の絞り部６において夫々生じるが、これらの流れにおけるキャビテーションの発生挙動には差異があるとされており、このような知見に従って流動音の低減を図った油圧制御弁が従来から種々提案されている。
【００１４】
実公平１-43974号公報には、図７に示す構成において、作動油のキャビテーションに伴う流動音が、給油室10の両側の絞り部６，６よりも排油室11の両側の絞り部６，６に顕著に発生するとされ、図８に示す如く、給油室10の両側の絞り部６，６におけるチャンファ７，７の傾斜角度を、排油室11の両側の絞り部６，６におけるチャンファ７，７の傾斜角度よりも大とすることにより流動音の低減を図った油圧制御弁が開示されている。
【００１５】
この構成によれば、図８（ｂ）に示す如く、バルブボディー１に対してバルブスプール２の相対角変位が生じたとき、給油室10の一側（送油室13側）の絞り部６が、排油室11の同側（送油室12側）の絞り部６よりも大なる絞り面積を保ち、流動音の原因となる作動油の流れは、キャビテーションに対して好条件であるとされた給油室10と送油室13との間の絞り部６に集中し、流動音を低減し得ることとなっている。
【００１６】
また特開平6-206555号公報には、実公平１-43974号公報におけると同様に、作動油のキャビテーションによる流動音が、給油室10の両側の絞り部６，６よりも排油室11の両側の絞り部６，６に顕著に発生するとされ、後者に前者と同様の流れ形態を得るべく、図９に示す如く、排油室11の両側の絞り部６，６には、バルブスプール２側ではなく、バルブボディー１側の角部にチャンファ７，７を形成することにより流動音の低減を図った油圧制御弁が開示されている。
【００１７】
同様の構成とした油圧制御弁は、特開平6-156292号公報にも開示されている。但し、この油圧制御弁は、特開平6-206555号公報及び実公平１-43974号公報におけるとは逆に、給油室10の両側の絞り部６，６がキャビテーションに対して不利であるとされ、これらの絞り部６，６に排油室11の両側の絞り部６，６と同じ流れ形態を得るべく、バルブボディー１側の角部にチャンファ７，７を形成した構成となっている。
【００１８】
更に、特開昭60−203580号公報、及び米国特許3022772 号には、図７、図８及び図９に示す油圧制御弁と逆の構成、即ち、バルブボディー１側の油溝４，４…を給油室10及び排油室11とし、バルブスプール２側の油溝５，５…を送油室12，13とした構成において、作動油のキャビテーションに伴う流動音が、給油室10の両側の絞り部６，６よりも排油室11の両側の絞り部６，６に顕著に発生するとされ、図10に示す如く、給油室10の両側の絞り部６，６にのみチャンファ７，７を形成することにより流動音の低減を図った油圧制御弁が開示されている。
【００１９】
この構成によれば、図10（ｂ）に示す如く、バルブボディー１に対してバルブスプール２の相対角変位が生じたとき、排油室11の一側（送油室12側）のチャンファ７を有さない絞り部６が早期に締切り状態となるのに対し、給油室10の同側（送油室13側）のチャンファ７を有する絞り部６は、所定の絞り面積を維持していることから、流動音の原因となる作動油の流れは、キャビテーションに対して好条件であるとされた給油室10と送油室13との間の絞り部６に集中し、流動音を低減し得ることとなっている。
【００２０】
この油圧制御弁は、実公平１-43974号公報に開示された油圧制御弁と実質的に同じ作用をなすかの如くである。ところが、前記特開平6-206555号公報及び前記特開平6-156292号公報に開示されているように流れの形態に着目すると、特開平6-156292号公報と同じ、即ち、特開平6-206555号公報及び実公平１-43974号公報とは逆の流れ形態が得られることになる。
【００２１】
このように、給油室10の両側と排油室11の両側とにおけるキャビテーションの発生挙動の差異に着目して流動音の低減を図った従来の提案は、キャビテーションの発生挙動に関する考え方が種々に異なるものとなっている。キャビテーションの発生挙動を明確にすべく本発明者等は、給油室10と排油室11との間を直線展開した模擬油路を外部からの観察可能に構成し、給油室10側の絞り面積を減じた場合と、排油室11側の絞り面積を減じた場合とにおけるキャビテーションの発生挙動を、流動音の測定データと目視での観察とにより比較する実験を行った。
【００２２】
図11及び図12は、この実験の結果を示す図表である。図11には、図７，図８及び図９に示す如く、給油室10及び排油室11をバルブスプール２側に設けた場合の結果が、また図12には、図10に示す如く、給油室10及び排油室11をバルブボディー１側に設けた場合の結果が夫々示されている。流動音の測定結果は、絞り面積の減少に伴って増加する絞り部の上流側油圧（kgf/cm2 ）を横軸とし、測定された流動音の音圧レベル（dB）を縦軸として示してあり、またキャビテーションの観察結果は、目視での観察による相対評価となっている。
【００２３】
図11においては、給油室10側の絞り面積を減じた場合の結果が（ａ）に、排油室11側の絞り面積を減じた場合の結果が（ｂ）に夫々示されている。両者を比較した場合、絞り部の上流側油圧が60kgf/cm2 以下の領域において流動音の測定データに顕著な差異があり、（ａ）の場合には、上流側油圧が40kgf/cm2 以下での流動音の音圧レベルが20dB程度の低レベルに保たれるのに対し、（ｂ）の場合には、上流側油圧が20kgf/cm2 を超える領域において、高圧域と同等（40dB前後）の流動音が発生することがわかる。
【００２４】
また目視での観察においても、（ａ）の場合、絞り部の絞り面積が十分に小さく、上流側油圧が高圧となるまでキャビテーションの発生が観察されないのに対し、（ｂ）の場合、絞り部の絞り面積が比較的大きい段階にてキャビテーションの発生が観察された。これらのことから、図11に示す構成、即ち、給油室10及び排油室11をバルブスプール２側に設けた構成においては、給油室10側の絞り部での流れがキャビテーションの発生に対して有利であることがわかる。
【００２５】
これに対し図12においては、図11とは逆に、排油室11側の絞り面積を減じた場合の結果が（ａ）に、給油室10側の絞り面積を減じた場合の結果が（ｂ）に夫々示されている。両者の流動音の測定データを比較した場合、図11の場合ほど顕著ではないが、上流側油圧が30kgf/cm2 以下の領域において差異があり、（ａ）の場合の流動音が低くなっている。また、目視での観察においても、（ａ）の場合のキャビテーションの発生程度は、（ｂ）の場合のそれよりも良好であった。これらのことから、図12に示す構成、即ち、給油室10及び排油室11をバルブボディー１側に設けた構成においては、排油室11側の絞り部での流れがキャビテーションの発生に対して有利であることがわかる。
【００２６】
流動音の低減を図った従来の油圧制御弁をこの実験結果と比較した場合、実公平１-43974号公報及び特開平6-206555号公報に開示された油圧制御弁は、前記実験結果に対応するのに対し、特開昭60−203580号公報、米国特許3022772 号及び前記特開平6-156292号公報に開示された油圧制御弁は、前記実験結果と相反し、流動音の低減に対し有害なものとなっている。
【００２７】
また前記チャンファ７は、バルブスプール２側の角部に形成されるのが一般的であるが、バルブボディー１側の角部に形成される場合もある。このような場合のキャビテーションの発生挙動は、図11及び図12に示された絞りの状態の図を天地を逆にして見た場合に相当し、給油室10及び排油室11をバルブスプール２側に設けた構成においては、図12の結果から、排油室11側の絞り部がキャビテーションの発生に対して有利となり、給油室10及び排油室11をバルブボディー１側に設けた構成においては、図11の結果から、給油室10側の絞り部がキャビテーションの発生に対して有利となる。このような場合、実公平１-43974号公報及び特開平6-206555号公報に開示された構成は、キャビテーションの発生に対して不利なものとなる。
【００２８】
このように、流動音の低減のために従来からなされている提案は、夫々に固有の構成、具体的には、油圧源、排油先及び送油先とバルブボディー１及びバルブスプール２の嵌合周上に並ぶ油溝との連通態様と、各油溝間の絞り部におけるチャンファの形成態様との所定の組み合わせに対してのみ通用するに過ぎず、種々の構成の油圧制御弁全体に適用し得るものではない。
【００２９】
また、実公平１-43974号公報及び特開平6-206555号公報に開示された油圧制御弁は、夫々の実施例中に示された特定の構成において流動音の低減効果が期待できるが、前者においては、送油室12及び排油室13の両側に傾斜角度の異なるチャンファ７，７を形成する必要があり、また後者においては、送油室12及び排油室13の両側のチャンファ７，７を、一側ではバルブボディー１に、他側ではバルブスプール２に夫々設ける必要があって、このようなチャンファ７，７…の形成を精度良く行うには、多大の工数と高度の加工技術とを要する難点があった。
【００３０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、バルブボディーとバルブスプールとの嵌合周上に並ぶ絞り部におけるキャビテーションを有効に抑制でき、流動音の大幅な低減を図れる油圧制御弁を、構成の如何に拘わらず、また加工の困難さを伴うことなく提供することを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１発明に係る油圧制御弁は、筒形をなすバルブボディーの内側に同軸上での相対角変位可能にバルブスプールを嵌め合わせ、両者の嵌合周上に等配された各複数の油溝を千鳥配置して、バルブスプール側の油溝を油圧源と排油先とに交互に連通させる一方、これらの間のバルブボディー側の油溝を相異なる送油先に交互に連通させて、周方向に相隣する夫々の油溝間に前記相対角変位に応じて絞り面積を変える絞り部を構成してなり、各絞り部を臨むバルブスプール側の角部に絞り面積調整用の面取り部を備える油圧制御弁において、前記油圧源に連なる油溝の両側の絞り部が前記排油先に連なる油溝の両側の絞り部よりも大なる絞り面積を有するように、前記面取り部の夫々の周方向幅を相互に異ならせてあることを特徴とする。
【００３２】
この発明は、バルブスプール側の油溝が給油室及び排油室となっており、各絞り部における絞り面積調整用の面取り部（チャンファ）をバルブスプール側に設けた構成を対象とし、各チャンファの周方向幅を異ならせて給油室の両側の絞り部が排油室の両側の絞り部よりも大なる絞り面積を有するようになし、バルブボディーとバルブスプールとの相対角変位が生じたとき、図11に示す実験結果からキャビテーションに対して有利とされる給油室の両側の絞り部に作動油の流れを集中させて流動音を低減する。
【００３３】
本発明の第２発明に係る油圧制御弁は、筒形をなすバルブボディーの内側に同軸上での相対角変位可能にバルブスプールを嵌め合わせ、両者の嵌合周上に等配された各複数の油溝を千鳥配置して、バルブスプール側の油溝を油圧源と排油先とに交互に連通させる一方、これらの間のバルブボディー側の油溝を相異なる送油先に交互に連通させて、周方向に相隣する夫々の油溝間に前記相対角変位に応じて絞り面積を変える絞り部を構成してなり、各絞り部を臨むバルブボディー側の角部に絞り面積調整用の面取り部を備える油圧制御弁において、前記排油先に連なる油溝の両側の絞り部が前記油圧源に連なる油溝の両側の絞り部よりも大なる絞り面積を有するように、前記面取り部の夫々の周方向幅を相互に異ならせてあることを特徴とする。
【００３４】
この発明は、バルブスプール側の油溝が給油室及び排油室となっており、各絞り部における絞り面積調整用のチャンファをバルブボディー側に設けた構成を対象とし、各チャンファの周方向幅を異ならせ、排油室の両側の絞り部が給油室の両側の絞り部よりも大なる絞り面積を有するようになし、バルブボディーとバルブスプールとの相対角変位が生じたとき、図12に示す実験結果からキャビテーションに対して有利とされる排油室の両側の絞り部に作動油の流れを集中させて流動音を低減する。
【００３５】
本発明の第３発明に係る油圧制御弁は、筒形をなすバルブボディーの内側に同軸上での相対角変位可能にバルブスプールを嵌め合わせ、両者の嵌合周上に等配された各複数の油溝を千鳥配置して、バルブボディー側の油溝を油圧源と排油先とに交互に連通させる一方、これらの間のバルブスプール側の油溝を相異なる送油先に交互に連通させて、周方向に相隣する夫々の油溝間に前記相対角変位に応じて絞り面積を変える絞り部を構成してなり、各絞り部を臨むバルブスプール側の角部に絞り面積調整用の面取り部を備える油圧制御弁において、前記排油先に連なる油溝の両側の絞り部が前記油圧源に連なる油溝の両側の絞り部よりも大なる絞り面積を有するように、前記面取り部の夫々の周方向幅を相互に異ならせてあることを特徴とする。
【００３６】
この発明は、バルブボディー側の油溝が給油室及び排油室となっており、各絞り部における絞り面積調整用のチャンファをバルブスプール側に設けた構成を対象とし、各チャンファの周方向幅を異ならせ、排油室の両側の絞り部が給油室の両側の絞り部よりも大なる絞り面積を有するようになし、バルブボディーとバルブスプールとの相対角変位が生じたとき、図12に示す実験結果からキャビテーションに対して有利とされる排油室の両側の絞り部に作動油の流れを集中させて流動音を低減する。
【００３７】
本発明の第４発明に係る油圧制御弁は、筒形をなすバルブボディーの内側に同軸上での相対角変位可能にバルブスプールを嵌め合わせ、両者の嵌合周上に等配された各複数の油溝を千鳥配置して、バルブボディー側の油溝を油圧源と排油先とに交互に連通させる一方、これらの間のバルブスプール側の油溝を相異なる送油先に交互に連通させて、周方向に相隣する夫々の油溝間に前記相対角変位に応じて絞り面積を変える絞り部を構成してなり、各絞り部を臨むバルブボディー側の角部に絞り面積調整用の面取り部を備える油圧制御弁において、前記油圧源に連なる油溝の両側の絞り部が前記排油先に連なる油溝の両側の絞り部よりも大なる絞り面積を有するように、前記面取り部の夫々の周方向幅を相互に異ならせてあることを特徴とする。
【００３８】
この発明は、バルブボディー側の油溝が給油室及び排油室となっており、各絞り部における絞り面積調整用のチャンファをバルブボディー側に設けた構成を対象とし、各チャンファの周方向幅を異ならせ、給油室の両側の絞り部が排油室の両側の絞り部よりも大なる絞り面積を有するようになし、バルブボディーとバルブスプールとの相対角変位が生じたとき、図11に示す実験結果からキャビテーションに対して有利とされる給油室の両側の絞り部に作動油の流れを集中させて流動音を低減する。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、動力舵取装置の油圧回路と共に示す本発明の第１発明に係る油圧制御弁の横断面図である。
【００４０】
図中１はバルブボディー、２はバルブスプールである。円筒形をなすバルブボディー１の内周面には、互いに等しい幅を有する８本の油溝４，４…が周方向に等配をなして並設され、また、バルブボディー１の内径と略等しい外径を有する厚肉円筒形のバルブスプール２の外周面には、同様に互いに等しい幅を有する８本の油溝５，５…が周方向に等配をなして並設されている。
【００４１】
以上の如く構成されたバルブボディー１とバルブスプール２とは、前者の内側に後者を同軸上での相対回転自在に嵌め合わせ、後者の内側に挿通されたトーションバー３により相互に連結されている。バルブボディー１側の油溝４，４…とバルブスプール２側の油溝５，５…とは、前記トーションバー３に捩れが生じていない中立状態において、図示の如く周方向に千鳥配置され、夫々の両側に相隣するものと連通するように位置決めされている。
【００４２】
以上の構成により、バルブボディー１側の油溝４，４…の夫々は、バルブスプール２側の油溝５，５…間のランドに対向し、また、バルブスプール２側の油溝５，５…の夫々は、バルブボディー１側の油溝４，４…間のランドに対向して、バルブボディー１とバルブスプール２との嵌合周上には、油溝４，４…の内側の８つの油室と、油溝５，５…の外側の８つの油室とが、夫々の間に連通部を有して交互に並んだ状態となる。
【００４３】
バルブスプール２側の油溝５，５…の外側に形成された８つの油室の内、１つおきに位置する４つは、バルブボディー１の周壁を貫通する各別の導油孔を介して油圧源たる油圧ポンプＰの吐出側に接続され、該油圧ポンプＰの発生油圧が供給される給油室10，10…を構成し、残りの４つは、バルブスプール２を半径方向に貫通する各別の排油孔及びバルブスプール２内側の中空部を介して排油先となる油タンクＴに接続され、該油タンクＴへの排出油の通路となる排油室11，11…を構成している。
【００４４】
一方、バルブボディー１側の油溝４，４…の内側に形成された８つの油室の内、前記給油室10，10…の夫々に周方向の同側にて相隣する４つは、バルブボディー１の周壁を貫通する各別の送油孔を介して油圧の送給先であるパワーシリンダＳの一方のシリンダ室ＳR に接続され、該シリンダ室ＳR への送油室12，12…を構成しており、残りの４つは、同様にしてパワーシリンダＳの他方のシリンダ室ＳL に接続され、該シリンダ室ＳL への送油室13，13…を構成している。
【００４５】
バルブボディー１とバルブスプール２とは、これらを連結するトーションバー３の捩れの範囲内での相対角変位が可能であり、前記各油室間の連通部は、この相対角変位に応じて夫々の連通面積（絞り面積）を増減する絞り部として作用する。バルブボディー１とバルブスプール２との嵌合周上に並ぶ複数の絞り部の絞り面積は均等ではなく、図１に示す油圧制御弁においては、前記給油室10の両側に位置する８か所の絞り部6a，6a…が、前記排油室11の両側に位置する８か所の絞り部6b，6b…よりも大なる絞り面積を有するようになしてあり、この絞り面積の大小は、絞り部6a，6bを夫々臨むバルブスプール２側の角部に絞り面積調整のために形成されたチャンファの幅を異ならせて実現されている。
【００４６】
図２は、バルブボディー１とバルブスプール２との嵌合周上に並ぶ各室を直線展開して示す動作説明図である。前述した構成により、図の中央に示す給油室10の両側には、送油室12又は送油室13を経て排油室11に至る油路が夫々形成され、給油室10と送油室12，13とは絞り部6a，6aを介して連通し、また、送油室12，13と排油室11，11とは絞り部6b，6bを介して連通する。
【００４７】
絞り部6aを臨むバルブスプール２側の角部、即ち、油溝５の側面と油溝５，５間のランドの周面とが交叉する部位には、バルブボディー１とバルブスプール２との相対角変位に対して絞り面積を緩やかに変化せしめるべく、絞り面積の調整のためのチャンファ7aが形成され、また絞り部6bを臨むバルブスプール２側の角部には、同じくチャンファ7bが形成されている。
【００４８】
これらのチャンファ7a，7bは、該当する夫々の角部をランドの周面に対して所定の傾斜角度を有して斜めに切欠いて形成されているが、図示の如く、絞り部6aを臨むチャンファ7aと絞り部6bを臨むチャンファ7bとは、油溝５の側壁との交叉位置からランドの周面との交叉位置までをバルブスプール２の周方向に測った幅寸法（周方向幅）が異ならせてあり、前者の周方向幅Ｗa が後者の周方向幅Ｗb よりも大きくなるようにしてある。なお、周方向幅Ｗa ，Ｗb の実際の差異は、バルブスプール２の中心角に直して数分〜十数分前後のわずかなものである。
【００４９】
図２（ａ）は、バルブボディー１とバルブスプール２との間に相対角変位が生じていない状態（中立状態）を示している。このとき、給油室10の両側の絞り部6a，6aは、相互に等しい絞り面積を有し、これらの絞り部6a，6aを介して連通する送油室12，13の他側の絞り部6b，6bもまた、相互に等しい絞り面積を有している。従って、油圧ポンプＰから給油室10に供給される作動油は、両側の油路に均等に配分され、送油室12又は13を経て排油室11に達し、これら夫々に開口する排油孔を経てバルブスプール２内側の中空部に流れ込み、該中空部内にて合流して油タンクＴに還流する。
【００５０】
このとき、前記送油室12，13間、及びこれら夫々に接続されたパワーシリンダＳの両シリンダ室ＳR ，ＳL 間に圧力差は発生せず、該パワーシリンダＳはなんらの力も発生しない。またこのとき、前記油路の中途に介在する絞り部6a，6bは大なる絞り面積を保っており、油圧ポンプＰと油タンクＴとの間に大なる通流抵抗を有する部分が存在しないことから、前記油圧ポンプＰの駆動負荷は小さく保たれる。
【００５１】
これに対し、図示しない舵輪に操舵トルクが加えられた場合、バルブボディー１とバルブスプール２との間にトーションバー３の捩れを伴って相対角変位が生じ、給油室10と送油室12，13との間の絞り部6a，6a、及び送油室12，13と排油室11との間の絞り部6b，6bの絞り面積が変化する。この変化は、送油室12，13の両側において互いに逆向きに生じる。
【００５２】
例えば、バルブボディー１に対するバルブスプール２の相対回転が図１における時計回りに生じた場合、バルブスプール２は、図２（ｂ）中に白抜矢符にて示す向きに相対移動し、一方の送油室12の両側においては、給油室10側の絞り部6aの絞り面積が増大し、排油室11側の絞り部6bの絞り面積が減少するのに対し、他方の送油室13の両側においては、逆に、給油室10側の絞り部6aの絞り面積が減少し、排油室11側の絞り部6bの絞り面積が増大する。
【００５３】
従って、給油室10に供給された作動油の大部分は、絞り面積を増した絞り部6aを経て送油室12に導入されて、該送油室12に連通するシリンダ室ＳR に送給されることとなり、送油室12への導入油の一部は、他側において絞り面積を減じた絞り部6bを経て排油室11に流出する。また、給油室10への供給油の一部は、絞り面積を減じた絞り部6aを経て送油室13に流出し、この流出油は、送油室13の他側において絞り面積を増した絞り部6bを経て排油室11に導入される。
【００５４】
以上の如き動作状態においては、送油室12の内圧は給油室10と略等圧に保たれるのに対し、送油室13の内圧は、給油室10との間にて絞り面積を減じた絞り部6aの通流に伴う減圧分だけ低下することになり、送油室12，13間、及びこれら夫々に連通されたシリンダ室ＳR ，ＳL 間に圧力差が生じ、パワーシリンダＳは、シリンダ室ＳR からＳL に向かう油圧力（操舵補助力）を発生する。パワーシリンダＳのこの動作に伴って、シリンダ室ＳL 内の封入油は押し出され、この押出し油は、該シリンダ室ＳL に接続された送油室13に還流し、前記給油室10からの流入油と合流して、送油室13の他側において絞り面積を増した絞り部6bを経て排油室11に導入され、バルブスプール２の中空部を経て油タンクＴに排出される。
【００５５】
このときパワーシリンダＳが発生する操舵補助力は、給油室10と送油室13との間の絞り部6a、及び排油室11と送油室12との間の絞り部6bにおける絞り面積の減少程度に依存する。この絞り面積の減少は、バルブボディー１とバルブスプール２との間の相対角変位に応じて生じ、この相対角変位は、バルブボディー１とバルブスプール２とを連結するトーションバー３に捩れを生ぜしめるべく舵輪に加えられた操舵トルクの大きさに対応する。
【００５６】
一方、バルブボディー１に対するバルブスプール２の相対回転が図１における反時計回りに生じた場合、給油室10の両側の絞り部6a，6aと、排油室11の両側の絞り部6b，6bとに前述の場合と逆の面積変化が生じ、パワーシリンダＳは、シリンダ室ＳL からＳR に向かう操舵補助力を発生し、この大きさもまた舵輪に加わる操舵トルクの大きさに対応する。このようにして、舵輪に加わる操舵トルクの方向及び大きさに応じた操舵補助力が得られる。
【００５７】
以上の如き動作状態において、給油室10に供給される作動油は、該給油室10の一側において絞り面積を減じた絞り部6aを経て一方の送油室13に流出し、また、他方の送油室12の他側にて絞り面積を減じた絞り部6bを経て排油室11に流出することになり、前述した如く、これらの流れにおいてキャビテーションが発生し、耳障りな流動音を伴う。
【００５８】
図１及び図２に示す油圧制御弁は、バルブボディー１側の油溝４，４…を送油室12，13とし、またバルブスプール２側の油溝５，５…を給油室10及び排油室11とすると共に、絞り部6a，6bを臨むバルブスプール２側の角部にチャンファ7a，7bを備えた構成であり、この構成でのキャビテーションの発生挙動は、前記図11に示す如くなり、油圧源たる油圧ポンプＰに連なる給油室10の両側の絞り部6a，6a…での流れが、排油先たる油タンクＴに連なる排油室11の両側の絞り部6b，6bでの流れよりもキャビテーションの発生に対して有利である。
【００５９】
一方、図１及び図２に示す油圧制御弁において、絞り部6a，6bを臨むチャンファ7a，7bは、前述した如く、前者の周方向幅Ｗa を後者の周方向幅Ｗb よりも大きくして形成されており、図２（ｂ）に示す動作状態において、給油室10の両側の絞り部6a，6aは、排油室11の両側の絞り部6b，6bよりも大なる絞り面積を有する。従って、給油室10から排油室11へ向かう作動油の流れは、図中に実線の矢符にて示す如く、キャビテーションに対して好条件となる給油室10と送油室13との間の絞り部6aに集中し、キャビテーションの発生が有効に抑制され、該キャビテーションに伴う流動音を大幅に低減することができる。
【００６０】
なお、絞り部6a，6bの大小関係は、図２（ａ）に示す中立状態においても維持され、給油室10の両側の絞り部6a，6aは、排油室11の両側の絞り部6b，6bよりも常に大なる絞り面積を有することになる。即ち、図１及び図２に示す第１発明に係る油圧制御弁は、絞り部6a，6b間に以上の如き大小関係が得られるように、夫々を臨んでバルブスプール２側に形成されたチャンファ7a，7bの周方向幅を相互に異ならせた構成であり、この構成によりキャビテーションの発生を抑制でき、該キャビテーションに伴う流動音を大幅に低減することができる。
【００６１】
図３は、本発明の第２発明に係る油圧制御弁の動作説明図であり、図２におけると同様に、バルブボディー１とバルブスプール２との嵌合周上に並ぶ各室を直線展開して示してある。この油圧制御弁は、図１及び図２に示す油圧制御弁と同様に、バルブボディー１側の油溝４，４…を送油室12，13とし、バルブスプール２側の油溝５，５…を給油室10及び排油室11とした構成となっており、また給油室10の両側の絞り部6a，6aにおける絞り面積調整のためのチャンファ7a，7a、及び排油室11の両側の絞り部6b，6bにおける絞り面積調整のためのチャンファ7b，7bは、図１及び図２に示す油圧制御弁とは異なり、夫々の絞り部6a，6bを臨むバルブボディー１側の角部に形成されている。
【００６２】
この構成における各絞り部6a，6bでの流れの形態は、前記図12に示す絞り部の状態を天地を逆として見た場合に対応し、キャビテーションの発生挙動は、図12に示す結果に相当するものとなり、排油先たる油タンクＴに連なる排油室11の両側の絞り部6b，6bでの流れが、油圧源たる油圧ポンプＰに連なる給油室10の両側の絞り部6a，6a…での流れよりもキャビテーションの発生に対して有利である。
【００６３】
図３において、前記チャンファ7a，7bは、該当する夫々の角部をランドの周面に対して所定の傾斜角度を有して斜めに切欠いて形成されており、絞り部6aを臨むチャンファ7aと絞り部6bを臨むチャンファ7bとは、周方向幅が相互に異ならせてあり、後者の周方向幅Ｗb を前者の周方向幅Ｗa よりも大きくして、排油室11の両側の絞り部6b，6bが給油室10の両側の絞り部6a，6aよりも大なる絞り面積を有するようになしてある。
【００６４】
この大小関係は、図３（ｂ）に示す如く、バルブボディー１とバルブスプール２との間に相対角変位が生じた動作状態においても維持され、送油室12と排油室11との間の絞り部6bは、給油室10と送油室13との間の絞り部6aよりも大なる絞り面積を有する。従って、この動作状態において給油室10から排油室11へ向かう油流は、キャビテーションに対して好条件となる送油室12と排油室11との間の絞り部6bに集中することになり、キャビテーションの発生が有効に抑制され、該キャビテーションに伴う流動音を低減することができる。
【００６５】
図４は、本発明の第３発明に係る油圧制御弁の動作説明図であり、図２及び図３におけると同様に、バルブボディー１とバルブスプール２との嵌合周上に並ぶ各室を直線展開して示してある。この油圧制御弁は、図１乃至図３に示す油圧制御弁とは異なり、バルブボディー１側の油溝４，４…を給油室10及び排油室11とし、バルブスプール２側の油溝５，５…を送油室12，13とした構成となっており、また給油室10の両側の絞り部6a，6aにおける絞り面積調整のためのチャンファ7a，7a、及び排油室11の両側の絞り部6b，6bにおける絞り面積調整のためのチャンファ7b，7bは、図１及び図２に示す油圧制御弁と同様に、夫々の絞り部6a，6bを臨むバルブスプール２側の角部に形成されている。
【００６６】
この構成における各絞り部6a，6bでのキャビテーションの発生挙動は、図12に示す如くであり、排油先たる油タンクＴに連なる排油室11の両側の絞り部6b，6bでの流れが、油圧源たる油圧ポンプＰに連なる給油室10の両側の絞り部6a，6a…での流れよりもキャビテーションの発生に対して有利となる。
【００６７】
図４において、前記チャンファ7a，7bは、該当する夫々の角部をランドの周面に対して所定の傾斜角度を有して斜めに切欠いて形成されており、絞り部6aを臨むチャンファ7aと絞り部6bを臨むチャンファ7bとは、周方向幅が相互に異ならせてあり、後者の周方向幅Ｗb を前者の周方向幅Ｗa よりも大きくして、排油室11の両側の絞り部6b，6bが給油室10の両側の絞り部6a，6aよりも大なる絞り面積を有するようになしてある。
【００６８】
この大小関係は、図４（ｂ）に示す如く、バルブボディー１とバルブスプール２との間に相対角変位が生じた動作状態においても維持され、送油室12と排油室11との間の絞り部6bは、給油室10と送油室13との間の絞り部6aよりも大なる絞り面積を有する。従って、この動作状態において給油室10から排油室11へ向かう油流は、キャビテーションに対して好条件となる送油室12と排油室11との間の絞り部6bに集中することになり、キャビテーションの発生が有効に抑制され、該キャビテーションに伴う流動音を低減することができる。
【００６９】
図５は、本発明の第４発明に係る油圧制御弁の動作説明図であり、図２乃至図４におけると同様に、バルブボディー１とバルブスプール２との嵌合周上に並ぶ各室を直線展開して示してある。この油圧制御弁は、図４に示す油圧制御弁と同様に、バルブボディー１側の油溝４，４…を給油室10及び排油室11とし、バルブスプール２側の油溝５，５…を送油室12，13とした構成となっており、また給油室10の両側の絞り部6a，6aにおける絞り面積調整のためのチャンファ7a，7a、及び排油室11の両側の絞り部6b，6bにおける絞り面積調整のためのチャンファ7b，7bは、図３に示す油圧制御弁と同様に、夫々の絞り部6a，6bを臨むバルブボディー１側の角部に形成されている。
【００７０】
この構成における各絞り部6a，6bでの流れの形態は、前記図11に示す絞り部の状態を天地を逆として見た場合に対応し、キャビテーションの発生挙動は、図11に示す結果に相当するものとなり、油圧源たる油圧ポンプＰに連なる給油室10の両側の絞り部6a，6a…での流れが、排油先たる油タンクＴに連なる排油室11の両側の絞り部6b，6bでの流れよりもキャビテーションの発生に対して有利である。
【００７１】
図５において、前記チャンファ7a，7bは、該当する夫々の角部をランドの周面に対して所定の傾斜角度を有して斜めに切欠いて形成されており、絞り部6aを臨むチャンファ7aと絞り部6bを臨むチャンファ7bとは、周方向幅が相互に異ならせてあり、前者の周方向幅Ｗa を後者の周方向幅Ｗb よりも大きくして、給油室10の両側の絞り部6a，6aが排油室11の両側の絞り部6b，6bよりも大なる絞り面積を有するようになしてある。
【００７２】
この大小関係は、図５（ｂ）に示す如く、バルブボディー１とバルブスプール２との間に相対角変位が生じた動作状態においても維持され、給油室10と送油室13との間の絞り部6aは、送油室12と排油室11との間の絞り部6bよりも大なる絞り面積を有する。従って、この動作状態において給油室10から排油室11へ向かう油流は、キャビテーションに対して好条件となる給油室10と送油室13との間の絞り部6aに集中することになり、キャビテーションの発生が有効に抑制され、該キャビテーションに伴う流動音を低減することができる。
【００７３】
以上の如く本発明に係る油圧制御弁においては、給油室10の両側の絞り部6a，6aにおける絞り面積調整用のチャンファ7a，7aの周方向幅Ｗa と、排油室11の両側の絞り部6b，6bにおける絞り面積調整用のチャンファ7b，7bの周方向幅Ｗb との間に、夫々の場合に応じて差異を設けることにより流動音の低減効果を得ることができる。ところが、実際に必要となる両者の差は、前述した如く、バルブボディー１の中心角に直して数分〜十数分程度のわずかな量であり、バルブボディー１又はバルブスプール２の加工時における芯出し誤差の影響を受ける。
【００７４】
従って、例えば第１発明に係る油圧制御弁において、チャンファ7a，7bの周方向幅Ｗa ，Ｗb に前述した如き差異を設けたとしても、バルブボディー１とバルブスプール２との嵌合周の全域に亘って見た場合、給油室10，10…の両側の絞り部6a，6a…の一部が、排油室11，11…の両側の絞り部6b，6b…の一部よりも小さい絞り面積となることがあり、逆に各絞り部に等幅のチャンファを有する一般的な油圧制御弁においては、前述した芯出し誤差の影響により各チャンファの周方向幅に差異が生じ、給油室10，10…の両側の絞り部６，６…の一部が排油室11，11…の両側の絞り部６，６…の一部よりも大きい面積となる場合があり得る。
【００７５】
本発明に係る油圧制御弁は、以上の如き芯出し誤差の影響が生じている場合においても、従来の油圧制御弁との差別化が可能である。図６は、両者の相違点の説明図である。これらの図は、横軸に展開されたバルブボディー１とバルブスプール２との嵌合周上に並ぶ絞り部の絞り面積を図示するものであり、図中の○印は、チャンファ幅に意識的な差異を有さない従来の油圧制御弁における絞り面積を、△印及び□印は、本発明に係る油圧制御弁の絞り面積を夫々示している。なおこれらの各印は、給油室10又は排油室11の両側の各一対の絞り部を一つの印により代表させてある。
【００７６】
図６（ａ）は、芯出し誤差が存在しない理想的なバルブの場合を示している。このとき、従来の油圧制御弁においては、前記嵌合周上に並ぶ絞り部が等しい絞り面積を有するのに対し、本発明に係る油圧制御弁においては、大きい絞り面積を有する絞り部（△印）と、同じく小さい絞り面積を有する絞り部（□印）とが交互に並ぶことになる。図６（ｂ）及び（ｃ）は、芯出し誤差が存在する場合を示している。芯出し誤差が存在する場合、バルブボディー１と嵌合するバルブスプール２の外周は、図中に破線にて示す如く、各一か所の小径部及び大径部を有する周期的な変化を示し、従来の油圧制御弁における絞り面積は、内径の変化線に沿って大小に変化する分布を示す。
【００７７】
一方本発明の油圧制御弁における絞り面積は、図６（ａ）におけると同様に、チャンファ幅に意識的な差異を有さない場合の絞り面積を大小両側に交互に偏倚させた分布となり、図６（ｃ）に示す如く芯出し誤差が大きい場合には、△印にて示す絞り部の一部が、□印にて示す絞り部の一部よりも小さい絞り面積を有することがあるが、この場合においても、相隣する絞り部間に着目すると、交互に大小となる絞り面積の大小関係が嵌合周の全周に亘って周期的に現出し、従来の油圧制御弁における絞り面積の分布とは明らかに異なる。このように本発明に係る油圧制御弁は、相隣する絞り部の絞り面積が交互に大小となる分布を示し、芯出し誤差の影響により現出する絞り面積の大小関係との区別が可能となる。
【００７８】
なお以上の実施の形態においては、動力舵取装置のパワーシリンダへの送給油圧を制御する油圧制御弁としての使用例について述べたが、本発明の適用範囲はこれに限るものではなく、各種の油圧回路において油圧制御のために用いられる回転式の油圧制御弁全般への適用が可能である。
【００７９】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明に係る油圧制御弁においては、バルブボディーとバルブスプールとの嵌合周上に並ぶ複数の油溝により、油圧源に連なる給油室、排油先に連なる排油室、及びこれらの間にて送油先に連なる送油室を形成し、各室間の絞り部を臨む絞り面積調整用の面取り部の周方向幅を変えて、給油室の両側の絞り部と排油室の両側の絞り部との間に絞り面積の差異を生ぜしめ、給油室から排油室に向かう油流がキャビテーションの発生に対して有利な絞り部に集中するようにしたから、煩雑な加工を要することなくキャビテーションの発生に伴う流動音を大幅に低減することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１発明に係る油圧制御弁の模式的横断面図である。
【図２】第１発明に係る油圧制御弁の動作説明図である。
【図３】第２発明に係る油圧制御弁の動作説明図である。
【図４】第３発明に係る油圧制御弁の動作説明図である。
【図５】第４発明に係る油圧制御弁の動作説明図である。
【図６】本発明に係る油圧制御弁と従来の油圧制御弁とにおける絞り面積の分布状態の説明図である。
【図７】従来の一般的な油圧制御弁の動作説明図である。
【図８】流動音の低減を図った従来の油圧制御弁の動作説明図である。
【図９】流動音の低減を図った従来の油圧制御弁の動作説明図である。
【図１０】流動音の低減を図った従来の油圧制御弁の動作説明図である。
【図１１】キャビテーションの発生挙動を調べた実験の結果を示す図表である。
【図１２】キャビテーションの発生挙動を調べた実験の結果を示す図表である。
【符号の説明】
１  バルブボディー
２  バルブスプール
４  油溝
５  油溝
6a  絞り部
6b  絞り部
7a  チャンファ
7b  チャンファ
10  給油室
11  排油室
12  送油室
13  送油室
Ｐ  油圧ポンプ
Ｓ  パワーシリンダ
【図１】
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【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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