(57)【要約】【課題】  シャフトを確実に保持してフリクションおよび異音を低減したバルブ機構を提供する。【解決手段】  インナーバルブを有するシャフトと、前記シャフトの外周であって、このシャフトに対し相対回転可能に設けられ、前記インナーバルブとともにロータリーバルブを形成するアウターバルブと、前記シャフトであって前記インナーバルブの外周面に設けられたインナーバルブ溝と、前記アウターバルブの内周面に設けられたアウターバルブ溝と、前記インナーバルブ溝と前記アウターバルブ溝の相対位置変化によって作動油の流量および方向を制御するバルブ機構において、前記インナーバルブ溝および前記アウターバルブ溝の軸方向両端に、一対の第１シール部材および第２シール部材を設けた。【選択図】        図９
2009119946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インナーバルブを有するシャフトと、
前記シャフトの外周であって、このシャフトに対し相対回転可能に設けられ、前記インナーバルブとともにロータリーバルブを形成するアウターバルブと、
前記シャフトであって前記インナーバルブの外周面に設けられたインナーバルブ溝と、
前記アウターバルブの内周面に設けられたアウターバルブ溝と、
前記インナーバルブ溝と前記アウターバルブ溝の相対位置変化によって作動油の流量および方向を制御するバルブ機構において、
前記インナーバルブ溝および前記アウターバルブ溝の軸方向両端に、一対の第１シール部材および第２シール部材を設けたこと
を特徴とするバルブ構造。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブ構造において、
前記第１シール部材および前記第２シール部材は弾性部材を有すること
を特徴とするバルブ構造。
【請求項３】
請求項２に記載のバルブ構造において、
前記第１シール部材および前記第２シール部材は、前記弾性部材およびこの弾性部材によって前記シャフトに押圧される摺動部材から形成されること
を特徴とするバルブ構造。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のバルブ構造において、
前記第１シール部材を前記シャフト側に設け、前記第２シール部材を前記アウターバルブ側に設けたこと
を特徴とするバルブ構造。
【請求項５】
請求項４に記載のバルブ構造において、
前記シャフトであって前記第２シール部材側の端部に、テーパを設けたこと
を特徴とするバルブ構造。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のバルブ構造において、
前記シャフトに、前記インナーバルブ溝と前記第１シール部材を連通する第１連通溝を設け、
前記アウターバルブに、前記アウターバルブ溝と前記第２シール部材を連通する第２連通溝を設けたこと
を特徴とするバルブ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内周側のバルブと外周側のバルブの相対回転量によって流量を制御するロータリーバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されるバルブ構造にあっては、内周側のシャフトの外周側にバルブボディを設け、シャフトの外周を内径側に凹ませ、アウターバルブの内周を外径側に凹ませることでロータリーバルブを構成している。凹部の一方側にはリングが設けられ、このリングによってシャフトを保持している。
【特許文献１】特開平１０−２７８８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来技術にあっては、シール用のリングは凹部の一方側のみにしか設けられておらず、シャフトも凹部の一方側でしか保持されない。上記従来技術のリングは外周側に設けられたアウターバルブの振動抑制を主眼としているため、シャフトの支持機構としては不十分である。
【０００４】
したがってアウターバルブの軸線に対しシャフトが傾斜し、バルブボディとシャフトが接触してフリクションロスおよび音振の原因となっていた。また、作動油の流路であるアウターバルブおよびシャフトの凹部が部分的に狭くなるため、オリフィス効果によって異音が発生するおそれもある。
【０００５】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、シャフトを確実に保持してフリクションの安定および異音を低減したバルブ機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、インナーバルブ溝およびアウターバルブ溝の軸方向両端に、一対の第１シール部材および第２シール部材を設けた。
【０００７】
よって、シャフトを確実に保持してフリクションの安定および異音を低減したバルブ機構を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明のバルブ機構を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００９】
［パワーステアリング装置のシステム構成］
実施例１につき説明する。図１は本願パワーステアリング装置のシステム構成図である。なお、ラックＲの軸方向をｘ軸とし、シリンダ２における第２シリンダ室２２側を正方向とする。
【００１０】
パワーステアリング装置は、ステアリングホイールＳＷ、ステアリングシャフトＳＳ、シャフトＩＮ、ピニオンＰ、ラックＲ、シリンダ２、ロータリーバルブ１００、ポンプ７、および転舵輪ＦＬ，ＦＲを有する。ステアリングホイールＳＷはステアリングシャフトＳＳを介してピニオンＰに接続し、ピニオンＰはラックＲに噛み合い、ラックＲはシリンダ２に収装されている。
【００１１】
シャフトＩＮとピニオンＰとの間にはロータリーバルブ１００が設けられている。このロータリーバルブ１００はポンプ７および左右のシリンダ室２１，２２と接続し、シャフトＩＮの回転によってポンプ７から吐出された作動油の流量を制御するとともに、油路３１，３２を介して作動油を左右の第１、第２シリンダ室２１，２２のいずれかに振り分ける。
【００１２】
［軸方向断面図］
図２はロータリーバルブ１００の軸方向断面図、図３は径方向部分断面図である。なお、シャフトＩＮのステアリングホイール側をｙ軸正方向とする。シャフトＩＮはピン５を介してトーションバー４と接続し、アウターバルブ１２０はピン６によってピニオンＰに対し一体回転可能に接続される。トーションバー４はピニオンＰに圧入等によって接続され、これによりシャフトＩＮはピニオンＰに対しトーションバー４のねじれ許容量をもって相対回転可能に設けられる。
【００１３】
シャフトＩＮのｙ軸負方向側はアウターバルブ１２０に挿入され、外周にはｙ軸方向溝であるインナーバルブ溝１１１が形成される。これによりシャフトＩＮのｙ軸負方向側はインナーバルブ１１０として機能する。また、アウターバルブ１２０の内周にもｙ軸方向溝であるアウターバルブ溝１２１が形成される。
【００１４】
インナーバルブ１１０およびアウターバルブ１２０によってロータリーバルブ１００が形成される。トーションバー４の捩れによってインナーバルブ１１０とアウターバルブ１２０とが相対回転すると、各溝１１１，１２１の連通面積が変化して流量が制御される。
【００１５】
また、各溝１１１，１２１は周方向等間隔に複数設けられており、インナーバルブ１１０の内周１１２は連通孔１１３を介してポンプ７吐出側と連通しており、インナーバルブ溝１１１は連通孔１１４を介してインナーバルブ内周１１２と連通する。また、アウターバルブ溝１２１であって周方向に隣り合う溝は、交互に油路３１，３２と接続する。
【００１６】
インナーバルブ１１０とアウターバルブ１２０とが相対回転すると、アウターバルブ溝１２１のうち油路３１に接続する溝と油路３２に接続する溝とが入れ替わってインナーバルブ溝１１１と連通し、作動油の供給方向が切り替えられる。これにより、シャフトＩＮの回転方向によって作動油の供給方向を第１、第２シリンダ室２１，２２のいずれかに切り替える。
【００１７】
インナーバルブ溝１１１とアウターバルブ溝１２１のｙ軸方向両脇には、第１、第２シール部材３１０，３２０が設けられている。この第１、第２シール部材３１０，３２０はロータリーバルブ１００からの作動油のリークを防止するとともに、アウターバルブ１２０に対してインナーバルブ１１０（シャフトＩＮ）の位置決めを行う部材である。
【００１８】
［シール部材の詳細］
図４はｙ軸正方向側の第１シール部材３１０付近の拡大断面図、図５はｙ軸負方向側の第２シール部材３２０の拡大断面図である。また、図６、図７はそれぞれ第１、第２シール部材３１０，３２０単体の斜視図である。
【００１９】
第１シール部材３１０は各バルブ溝１１１，１２１のｙ軸正方向側であってインナーバルブ１１０の凹部１１６に収装される。一方、第２シール部材３２０は各バルブ溝１１１，１２１のｙ軸負方向側であってアウターバルブ１２０の凹部１２３に収装される。
【００２０】
第１シール部材３１０はインナーバルブ１１０外周に設けられた第１連通溝１１５によってインナーバルブ溝１１１およびアウターバルブ溝１２１と連通し、第２シール部材３２０はアウターバルブ１２０内周に設けられた第２連通溝１２２によってインナーバルブ溝１１１およびアウターバルブ溝１２１と連通する。各シール部材３１０，３２０には、各連通溝１１５，１２２を介して作動油の供給・潤滑が行われる。
【００２１】
各シール部材３１０，３２０はそれぞれＯリング３１１，３２１、およびテフロン（登録商標）を用いたテフロンリング３１２，３２２から形成される。Ｏリング３１１，３２１の弾性力によってインナーバルブ１１０とアウターバルブ１２０とを互いに押圧してシール性を高めつつ、テフロンリング３１２，３２２によって各バルブ１１０，１２０同士のフリクションを低減するものである。
【００２２】
各バルブ溝１１１，１２１が高圧となれば各シール部材３１０，３２０に作用する油圧が増大して弾性部材のＯリング３１１，３２１が変形する。その際、油圧はｙ軸方向に作用するためＯリング３１１，３２１は径方向に膨張し、ｙ軸方向に収縮する。これにより第１、第２シール部材３１０，３２０におけるシール性が向上する。
【００２３】
第１シール部材３１０はインナーバルブ１１０側に設けられるため、第１シール部材３１０においてはＯリング３１１が内周側、テフロンリング３１２が外周側に設けられている。一方、第２シール部材３２０はアウターバルブ１２０側に設けられるため、第２シール部材３２０においてはＯリング３２１が外周側、テフロンリング３２２が内周側に設けられる。
【００２４】
組み付け時には、シャフトＩＮをｙ軸正方向側からアウターバルブ１２０に挿入する。そのため、ｙ軸負方向側の第２シール部材３２０がインナーバルブ１１０側に設けられている場合は第２シール部材３２０をアウターバルブ１２０のｙ軸正方向側開口部からアウターバルブ溝１２１のｙ軸負方向側までｙ軸方向摺動させることになるが、摺動距離が長くなるとともに摺動の際に第２シール部材３２０とアウターバルブ溝１２１のエッジが干渉し、第２シール部材３２０のテフロンリング３２２が傷つくおそれがある。
【００２５】
また、第２シール部材３２０がインナーバルブ１１０側に設けられている場合、第２シール部材３２０とアウターバルブ１２０の外周のクリアランス管理が重要となるが、シール性を向上させるため第２シール部材３２０−アウターバルブ１２０外周間のクリアランスを詰めた場合、シャフトＩＮをアウターバルブ１２０に挿入することが難しくなってしまう。
【００２６】
そのため本願では、各バルブ溝１１１，１２１のｙ軸負方向側に設けられる第２シール部材３２０を、アウターバルブ１２０の内周に設ける。これによりシャフトＩＮを挿入する際に第２シール部材３２０がアウターバルブ溝１２１のエッジと干渉することがない。
【００２７】
また、第２シール部材３２０−インナーバルブ１１０外周間の摺動距離も小さくなるため第２シール部材３２０に傷が入ることがない。さらに、第２シール部材３２０とインナーバルブ１１０とのクリアランスを詰めたとしても、摺動距離が短いため挿入困難とはならない。
【００２８】
なお、挿入時におけるシャフトＩＮのｙ軸負方向側端部１１７とアウターバルブ溝１２１のエッジとの干渉を回避するため、シャフトＩＮのｙ軸負方向側端部１１７にはテーパ１１８（図５参照）が設けられている。
【００２９】
２つの第１、第２シール部材３１０，３２０によって、アウターバルブ１２０（ピニオンＰと接続）に対しインナーバルブ１１０（シャフトＩＮ）を２点支持することが可能となり、ステアリングホイールＳＷに対する操舵入力によってシャフトＩＮに倒れ方向（ｙ軸に対する傾斜方向）の力が加わった場合であっても、センタリング性が向上してシャフトＩＮは安定的に保持される。
【００３０】
［シール部材の数と操舵ヒステリシスの関係］
図８、図９は操舵トルクとアシスト油圧の関係を示す図である。図８は比較例、図９は本願である。比較例では本願のように各バルブ溝１１１，１２１の両脇に２つのシール部材を設けてはおらず、軸方向一方側（ｙ軸正方向側）のみにシール部材が設けられるものとする。
【００３１】
比較例では、シール部材が１つしか設けられていないためインナーバルブ１１０とアウターバルブ１２０とのフリクションが少なく、操舵トルクに対するアシスト油圧の差は切り増し時と切り戻し時で大きな差はない。しかし、アウターバルブ１２０に対しインナーバルブ１１０を保持するシール部材が１つしか設けられていないためインナーバルブ１１０の支持が一点支持となる。
【００３２】
このため支持点であるシール部材を中心としてインナーバルブ１１０がアウターバルブ１２０に対して傾斜し、右操舵時と左操舵時でインナーバルブ溝１１１とアウターバルブ溝１２１との連通量が異なり、右操舵側における切り増し時と切り戻し時のアシスト油圧の差ＳＲと、左操舵側における切り増し時と切り戻し時のアシスト油圧の差ＳＬが異なる（ＳＲ≠ＳＬ）。したがって右操舵時と左操舵時で操舵フィーリングが異なり、運転者に違和感を与えることとなる。
【００３３】
これに対し本願では、各バルブ溝１１１，１２１の両脇に２つの第１、第２シール部材３１０，３２０を設け、アウターバルブ１２０に対しインナーバルブ１１０を２点支持としてセンタリング性を向上させアウターバルブ１２０に対しインナーバルブ１１０が傾斜することを抑制する。
【００３４】
したがって、右操舵側における切り増し時と切り戻し時のアシスト油圧の差ＳＲと、左操舵側における切り増し時と切り戻し時のアシスト油圧の差ＳＬは等しくなり（ＳＲ＝ＳＬ）、左右の操舵におけるアシスト油圧の差異が抑制される。これにより左右で等しい操舵感が得られ、操舵フィーリングが向上する。
【００３５】
なお、本願では２つの第１、第２シール部材３１０，３２０を設けるためインナーバルブ１１０とアウターバルブ１２０間のフリクションが大きく、切り増し時と切り戻し時におけるアシスト油圧の差ＳＲ，ＳＬ自体は比較例と比べて大きくなるが、左右の操舵フィーリングに違いがないため、比較例に比べて運転者に与える違和感は少ない。
【００３６】
［実施例１の効果］
（１）インナーバルブ溝１１１およびアウターバルブ溝１２１のｙ軸方向両端に、一対の第１シール部材３１０および第２シール部材３２０を設けた。
【００３７】
これにより、アウターバルブ１２０に対しインナーバルブ１１０を２点支持としてセンタリング性を向上させアウターバルブ１２０に対しインナーバルブ１１０が傾斜することを抑制することが可能となる。よって、左右の操舵におけるアシスト油圧の差異が抑制され、操舵フィーリングを向上させることができる。
【００３８】
（２）第１シール部材３１０および第２シール部材３２０は弾性部材であるＯリング３１１，３２１を有することとした。これにより、Ｏリング３１１，３２１の弾性力によってインナーバルブ１１０とアウターバルブ１２０とを互いに押圧し、シール性を高めることができる。
【００３９】
（３）第１シール部材３１０および第２シール部材３２０は、Ｏリング３１１，３２１およびこのＯリング３１１，３２１によってシャフトＩＮに押圧されるテフロンリング３１２，３２２（摺動部材）から形成されることとした。
【００４０】
これにより、シール性を高めつつテフロンリング３１２，３２２によって各バルブ１１０，１２０同士のフリクションを低減することができる。
【００４１】
（４）第１シール部材３１０をシャフトＩＮ側に設け、第２シール部材３２０をアウターバルブ１２０側に設けた。
【００４２】
これにより、シャフトＩＮを挿入する際に第２シール部材３２０がアウターバルブ溝１２１のエッジと干渉することがなく、第２シール部材３２０−インナーバルブ１１０外周間の摺動距離も小さくなるため、第２シール部材３２０に傷が入ることを回避できる。
【００４３】
（５）シャフトＩＮであって第２シール部材３２０側の端部（ｙ軸負方向側端部１１７）に、テーパ１１８を設けた。これにより、挿入時におけるシャフトＩＮのｙ軸負方向側端部１１７とアウターバルブ溝１２１のエッジとの干渉を回避することができる。
【００４４】
（６）シャフトＩＮに、インナーバルブ溝１１１と第１シール部材３１０を連通する第１連通溝１１５を設け、アウターバルブ１２０に、アウターバルブ溝１２１と第２シール部材３２０を連通する第２連通溝１２２を設けた。
【００４５】
これにより、各バルブ溝１１１，１２１が高圧となればＯリング３１１，３２１は径方向に膨張するため、第１、第２シール部材３１０，３２０におけるシール性を向上させることができる。
【００４６】
［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を各実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は本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。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本願パワーステアリング装置のシステム構成図である。
【図２】ロータリーバルブ１００の軸方向断面図である。
【図３】ロータリーバルブ１００の径方向部分断面図である。
【図４】ｙ軸正方向側の第１シール部材３１０付近の拡大断面図である。
【図５】ｙ軸負方向側の第２シール部材３２０付近の拡大断面図である。
【図６】第１シール部材３１０単体の斜視図である。
【図７】第２シール部材３２０単体の斜視図である。
【図８】操舵トルクとアシスト油圧の関係を示す図である（比較例）。
【図９】操舵トルクとアシスト油圧の関係を示す図である（本願）。
【符号の説明】
【００４８】
１００    ロータリーバルブ
１１０    インナーバルブ
１１１    インナーバルブ溝
１１５    第１連通溝
１１７    ｙ軸負方向側端部
１１８    テーパ
１２０    アウターバルブ
１２１    アウターバルブ溝
１２２    第２連通溝
３１０，３２０    第１、第２シール部材
３１１，３２１    Ｏリング
３１２，３２２    テフロンリング
ＩＮ    シャフト
【図１】
2009119946.tif 000003
【図２】
2009119946.tif 000004
【図３】
2009119946.tif 000005
【図４】
2009119946.tif 000006
【図５】
2009119946.tif 000007
【図６】
2009119946.tif 000008
【図７】
2009119946.tif 000009
【図８】
2009119946.tif 000010
【図９】
2009119946.tif 000011