(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のハウジングと、このハウジングに回動可能に挿入される弁部材と、この弁部材の外周に形成された周溝に嵌合されたシールリングとを備え、シールリングが油圧によってハウジングの内周面と周溝の一側面とに押しつけられることによってハウジングと弁部材との間が密封される油圧制御弁において、
上記周溝の溝底の両隅部に、シールリングの内周縁部との接触を回避する凹部からなる逃がし部と、逃がし部および周溝の側面を互いに接続するアール面とが設けられ、
上記周溝の側面と溝底の隅部のアール面との境界位置が、溝底の部分であって両隅部の逃がし部同士の間にある部分よりも弁部材の径方向内方になるように、弁部材が形成されており、
周溝の両側面が互いに対向する方向について、溝底の各隅部にある逃がし部の幅は、シールリングの幅と周溝の幅との差よりも大きくされ、
上記シールリングが油圧によってハウジングの内周面に押しつけられるときに、上記シールリングの内周と、周溝の溝底の部分であって両隅部の逃がし部同士の間にある部分との間に、環状の隙間が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、筒状のハウジングと、このハウジングに回転可能に挿入される弁部材との間をシールリングによって密封する油圧制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この油圧制御弁は、例えば、自動車の油圧パワーステアリング装置に用いられている。油圧制御弁のハウジングには、孔が形成され、この孔内に、操向操作に応じて相対回動する弁部材が嵌合されている。この弁部材の外周面と、ハウジングの内周面との間には、環状油室が形成されるとともに、この環状油室を複数の部分に仕切るシールリングが設けられている。このシールリングは、環状油室の隣接する部分同士を封止するものであり、弁部材の外周面に形成された環状の周溝に嵌め込まれている。
【０００３】
この周溝は、対向する一対の側面と溝底とで区画され、略矩形の断面形状で形成されている。周溝の溝底の隅には、凹湾曲面からなるアール面が形成されている。
また、シールリングの断面は略矩形である。シールリングの内周縁部には面取りが施され、これにより内周縁部の角を除去して、内周縁部が上述のアール面と擦らないようにされている。
【０００４】
環状油室内の油圧が高まると、シールリングの側面が周溝の一側面に押し付けられると共に、シールリングの外周面がハウジングの孔の内周面に押し付けられて、環状油室の隣接する部分同士の間が封止される。また、この状態でハウジング内を弁部材が相対回動する際の摩擦を少なくするため、シールリングは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）により形成されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＰＴＦＥは加工し難い材料であり、特に、内周縁部の面取りには手間がかかるので、シールリングが高価になっていた。
一方、シールリングの内周縁部の面取りを省略した場合、シールリングの内周縁部に生ずる角と周溝の隅に形成されるアール面とが擦れ合う結果、弁部材とハウジングとが相対回動するときの摩擦が大きくなることがある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、ハウジング内で弁部材を回動させるときの摩擦が小さく、且つ安価な油圧制御弁を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１に記載の発明の油圧制御弁は、筒状のハウジングと、このハウジングに回動可能に挿入される弁部材と、この弁部材の外周に形成された周溝に嵌合されたシールリングとを備え、シールリングが油圧によってハウジングの内周面と周溝の一側面とに押しつけられることによってハウジングと弁部材との間が密封される油圧制御弁において、上記周溝の溝底の両隅部に、シールリングの内周縁部との接触を回避する凹部からなる逃がし部と、逃がし部および周溝の側面を互いに接続するアール面とが設けられ、上記周溝の側面と溝底の隅部のアール面との境界位置が、溝底の部分であって両隅部の逃がし部同士の間にある部分よりも弁部材の径方向内方になるように、弁部材が形成されており、周溝の両側面が互いに対向する方向について、溝底の各隅部にある逃がし部の幅は、シールリングの幅と周溝の幅との差よりも大きくされ、上記シールリングが油圧によってハウジングの内周面に押しつけられるときに、上記シールリングの内周と、周溝の溝底の部分であって両隅部の逃がし部同士の間にある部分との間に、環状の隙間があることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、周溝の隅とシールリングの内周縁部とが互いに擦れ合わないので、シールリングと周溝との間の摩擦を少なくでき、内周縁部の面取り加工を省くことができる。
また、低温時に油圧が立ち上がると、圧油が逃がし部を通じて周溝の溝底に導かれるので、シールリングの外周面がハウジングの内周面に確実に押し付けられる結果、ハウジングと弁部材との間を確実に封止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態の油圧制御弁を、これを備えたラックピニオン式油圧パワーステアリング装置を例に、添付図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施の形態を示すラックピニオン式パワーステアリング装置の要部概略構成図である。
【００１０】
ラックピニオン式パワーステアリング装置１は、車両のハンドル（図示せず）に連結される入力軸２と、この入力軸２にトーションバー６を介し連結される出力軸３とを有している。トーションバー６は、ピン４を介して入力軸２に連結され、セレーション５を介して出力軸３に連結されている。入力軸２は、ハウジング７の内部にベアリング８を介すると共に出力軸３の内部にブッシュ１２を介して回転自在に支持されている。出力軸３はピニオンケース９の内部にベアリング１０，１１を介して回転自在に支持されている。出力軸３にピニオン１５が一体的に形成され、このピニオン１５に噛み合うラック１６に操向用車輪（図示せず）が連結される。これにより、ハンドルを操作すると、入力軸２が回転し、その回転が、トーションバー６を介して出力軸３と一体のピニオン１５に伝達され、このピニオン１５の回転によりラック１６が車両幅方向に移動して、その結果、車両の操舵がなされる。
【００１１】
ラック１６には、操向操作の補助力を付与する油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ２０が設けられている。この油圧シリンダ２０は、ピニオンケース９に連接されたシリンダチューブ２４と、ラック１６に一体化されるピストン２１とを有している。このピストン２１により仕切られるシリンダチューブ２４内の油室２２，２３に、操舵方向と操舵抵抗に応じて圧油を供給するため、入力軸２の外周囲に、トーションバー６のねじれ角に応じて作動する本油圧制御弁３０が設けられている。
【００１２】
油圧制御弁３０は、筒状の上述のハウジング７と、このハウジング７の内部に相対回動可能に挿入されると共に入力軸２の周囲を取り囲む筒状の弁部材３１と、この弁部材３１の外周に形成された周溝６４，６５，６６，６７（図３参照）に嵌合されたシールリング６０，６１，６２，６３（図３参照）とをそれぞれ備えている。
【００１３】
弁部材３１は出力軸３にピン３２を介して一体に回転するよう連結されている。また、弁部材３１とハウジング７との間に、ポンプ３３に接続される入口油室３４と、タンク３５に接続される出口油室３６と、油圧シリンダ２０の一方の油室２２に接続される第１油室３７と、他方の油室２３に接続される第２油室３８とが設けられている。
【００１４】
これらの油室３４，３６，３７，３８は軸方向に沿って配置されている。出口油室３６は弁部材３１の図１での上方に配置されている。第１油室３７と入口油室３４と第２油室３８とは、この順に上方から並んで、ハウジング７と弁部材３１との内外周間に配置されている。
また、隣接する油室３４，３６，３７，３８同士の間は、上述のシールリング６０，６１，６２により仕切られている。すなわち、シールリング６０は出口油室３６と第１油室３７との間に、シールリング６１は第１油室３７と入口油室３４との間に、シールリング６２は入口油室３４と第２油室３８との間に配置されている。また、シールリング６３が第２油室３８の下方に配置されている。
【００１５】
各油室３４，３６，３７，３８は、入力軸２と弁部材３１との間の流路を介し連通し、その流路はトーションバー６のねじれに伴う入力軸２と弁部材３１との相対回転により開度が調節される。
すなわち、図２に示すように、弁部材３１の内周には周方向等間隔の８ヶ所において軸方向に沿う凹部５０が形成され、この凹部５０に対向する入力軸２の外周に凸部５１が形成されている。凹部５０は、流路５３を介して第１油室３７に連通するものと、流路５４を介して第２油室３８に連通するものとが周方向に交互に並列する。また、凹部５０の周方向間の部分は、流路５５を介して入口油室３４に通じる部分と、流路５２とトーションバー６と入力軸２との内外周間を介して出口油室３６に通じる部分とが周方向に交互に並列する。
【００１６】
操舵が行われていない状態では、図２に示すように、入口油室３４と出口油室３６とが連通し、油圧シリンダ２０の油室２２，２３に圧油は供給されない。
左右一方へ操舵することによって生じる操舵抵抗によりトーションバー６がねじれ、弁部材３１と入力軸２とが相対回転すると、凹部５０と凸部５１との相対位置が変化する。この相対位置変化により、弁部材３１と入力軸２との間における入口油室３４から第１油室３７への油路の開度が大きくなると共に第１油室３７から出口油室３６への油路が小さくなり、また、入口油室３４から第２油室３８への油路の開度が小さくなると共に第２油室３８から出口油室３６への油路の開度が大きくなる。これにより、油圧シリンダ２０の油室２２に操舵方向と操舵抵抗に応じた圧力の圧油が供給され、また、油室２３からタンク３５に油が還流し、車両の左右一方への操向補助力が油圧シリンダ２０からラック１６に作用する。
【００１７】
左右他方へ操舵すると、弁部材３１と入力軸２とが左右一方へ操舵した場合と逆方向に相対回転し、入口油室３４から第２油室３８への油路の開度が大きくなると共に第２油室３８から出口油室３６への油路の開度が小さくなり、また、入口油室３４から第１油室３７への油路の開度が小さくなると共に第１油室３７から出口油室３６への油路の開度が大きくなる。これにより、車両の左右他方への操向補助力が油圧シリンダ２０からラック１６に作用する。
【００１８】
圧油が入口油室３４から第１油室３７を通って油圧シリンダ２０の油室２２に供給される場合は、シールリング６０とシールリング６２との間において、ハウジング７と弁部材３１との内外周間の油圧が上昇する。この油圧Ｐにより、図４に示すように、最上方のシールリング６０は周溝６４の図中上方の側面６４ａとハウジング７の内周面７ａとに押し付けられる。また、上方から３番目のシールリング６２は周溝６６の図中下方の側面とハウジング７の内周面７ａとに押し付けられる。
【００１９】
また、入口油室３４から第２油室３８を介して油圧シリンダ２０に圧油が供給される場合は、図中上方から２番目のシールリング６１と最下方のシールリング６３との間において、ハウジング７と弁部材３１との内外周間の油圧が上昇する。この油圧Ｐにより、図５に示すように、上方から２番目のシールリング６１は周溝６５の図中上方の側面とハウジング７の内周面７ａとに押し付けられる。また、図中最下方のシールリング６３は周溝６７の図中下方の側面とハウジング７の内周面７ａとに押し付けられる。
【００２０】
このように、油圧制御弁３０では、各シールリングが油圧によってハウジング７の内周面７ａと各周溝の一側面とに押しつけられることによってハウジング７と弁部材３１との間が密封される。
周溝６４，６５，６６，６７およびシールリング６０，６１，６２，６３は、同様に構成されている。以下、周溝６４およびシールリング６０の組み合わせを主に説明する。
【００２１】
図６〜図８は、図３に示す周溝とシールリングの断面正面図であり、図７に低温状態、図８に動作状態を示す。
シールリング６０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）により形成された環状の封止部材であり、断面略矩形に形成されている。その外周縁部は、アール面になるように加工されている。一方、内周縁部６０ｅは、面取りが省略されており、角が形成されている。
【００２２】
周溝６４は、弁部材３１の外周に形成され、周方向に延びる凹条である。周溝６４は、断面略矩形に形成され、対向する一対の側面６４ａ，６４ｂと、これら両側面６４ａ，６４ｂの内周縁を接続する溝底６４ｃとを有している。周溝６４の入口縁部のそれぞれには、面取り６４ｇが施されている。
また、周溝６４の溝底６４ｃの両隅部６４ｆにはそれぞれ、シールリング６０の内周縁部６０ｅとの接触を回避する凹部からなる逃がし部６４ｅが設けられている。
【００２３】
各逃がし部６４ｅは、周溝６４の全周にわたって形成されている。各逃がし部６４ｅには、それぞれ対応する側面６４ａ，６４ｂに接続するアール面が設けられている。周溝６４の側面６４ａ，６４ｂと溝底６４ｃの隅部６４ｆのアール面との境界位置が、溝底６４ｃの部分であって両隅部６４ｆの逃がし部６４ｅ同士の間にある部分よりも弁部材３１の径方向内方になるように、弁部材３１が形成されている。
また、逃がし部６４ｅの幅は、図８に示すように、シールリング６０の幅と周溝６４の幅との差よりも大きくされている。それゆえ、シールリング６０が周溝６４の一側面６４ａに押し付けられている状態で、シールリング６０と周溝６４の他側面６４ｂとの間の隙間を流れる圧油を、逃がし部６４ｅ内を介して、溝底６４ｃに導入することができる。
【００２４】
このシールリング６０と周溝６４とによれば、上述のように、油圧Ｐにより、シールリング６０は周溝６４の図７や図８中の上方の一側面６４ａとハウジング７の内周面７ａとに押し付けられる。このとき、シールリング６０の内周縁部６０ｅと周溝６４の隅部６４ｆとが擦れ合わないので、ハウジング３１内で弁部材３１を回動させるときの回動抵抗を小さくすることができる。また、シールリング６０の内周と、周溝６４の溝底６４ｃの部分であって両隅部６４ｆの逃がし部６４ｅ同士の間にある部分との間に、環状の隙間がある。
【００２５】
このように本実施の形態によれば、周溝６４の隅部６４ｆとシールリング６０の内周縁部６０ｅとが互いに擦れ合わないので、シールリング６０と周溝６４との間の摩擦を少なくでき、シールリング６０の内周縁部６０ｅの面取り加工を省くことができる。その結果、シールリング６０の加工コストを低減でき、ひいては油圧制御弁３０を安価にすることができる。
【００２６】
また、逃がし部６４ｅを設ける場合、そのために加工コストの増加が懸念されるが、その心配はない。というのは、周溝６４は従来から切削加工されているので、周溝の切削加工と同時に逃がし溝６４ｅを切削加工することで、工程が増えず、加工コストの増加を抑制できる。またこのために必要な切削工具は、逃がし部６４ｅがある周溝６４に対応した形状の専用のものとなるが、そもそも従来の周溝を加工するための切削工具が専用のものであったので、切削工具のコストの増加の心配もない。
【００２７】
特に、シールリング６０がＰＴＦＥで形成されている場合には、ＰＴＦＥが加工し難い材料であることから、面取り加工を省略することによるコスト低減効果が高い。
ところで、油温が低い場合に、シールリング６０は周溝６４の溝底６４ｃにへばりつくことがある（図７参照）。というのは、通常、周溝６４のある弁部材３１は金属製であり、シールリング６０は樹脂製であるので、シールリング６０の熱収縮度合いが弁部材３１よりも大きくなるからである。上述のようにシールリング６０が溝底６４ｃにへばりつくと、シールリング６０の外周面６０ｄとハウジング７の内周面７ａとの間に隙間が生じ、この隙間を通じて圧油が低圧側の油室に流出する、いわゆる油圧の吹き抜け現象が生じることがある。
【００２８】
本実施の形態の油圧制御弁３０では、低温時に、図７に示すようにシールリング６０が溝底６４ｃにへばりついている状態であっても、油圧が立ち上がると、圧油が逃がし部６４ｅを通じて周溝６４の溝底６４ｃに導かれるので、シールリング６０の外周面６０ｄがハウジング７の内周面７ａに確実に押し付けられる結果、ハウジング７と弁部材３１との間を確実に封止することができる（図８参照）。
【００２９】
また、本油圧制御弁３０を油圧パワーステアリング装置に適用する場合には、弁部材３１を回動する際の回動抵抗の増加を防止できるので、適度なハンドル操作力や操舵補助力を得られる結果、操作時の快適感である操舵フィーリングの低下を防止することができる。
また、上述の油圧の吹き抜け現象を防止できるので、油温が低温のときであっても、予め設定した十分な操舵補助力を得られる結果、そのときのハンドルを操作するための操舵トルクを確実に軽減できる。その結果、始動時から運転中に至るまで、操舵トルクのばらつきを抑制することができる。
【００３０】
また、油圧制御弁３０を安価に実現できるので、油圧パワーステアリング装置をも安価にすることができる。
なお、上述の実施の形態では、シールリング６０は内周縁部６０ｅに面取りが施されていないものについて説明したが、シールリング６０の内周縁部６０ｅに面取りが施されていてもよい。例えば、内周縁部６０ｅの面取りが、精度の低いものや、小さいもの、バリやかえり等がある仕上げの粗いものであるシールリング６０をも利用できるので、安価にすることができる。
【００３１】
また、上述の逃がし部６４ｅは、周溝６４の溝底６４ｃに形成されていたが、溝底６４ｃに加えて側面６４ａ，６４ｂにも形成されていても構わない。
また、本油圧制御弁３０は、ラックピニオン式油圧パワーステアリング装置に備えられたものについて説明したが、これには限定されない。例えば、ボールスクリュー式油圧パワーステアリング装置にも適用することができる。要は、本発明は、筒状のハウジングと、このハウジングに回動可能に挿入される弁部材と、この弁部材の外周に形成された周溝に嵌合されたシールリングとを備え、シールリングが油圧によってハウジングの内周面と周溝の一側面とに押しつけられることによってハウジングと弁部材との間が密封される油圧制御弁について適用することができる。
【００３２】
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、内周縁部の面取り加工を省いて安価にでき、しかも、ハウジングと弁部材とを相対回動させる際のシールリングと周溝との間の摩擦を低減できる。
また、低温時に立ち上がる油圧が、逃がし部を通じて周溝の溝底に導かれるので、シールリングがハウジングの内周面に確実に押し付けられる結果、シールリングによる封止性を確実に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のラックピニオン式パワーステアリング装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す油圧制御弁の横断面図である。
【図３】図１に示す油圧制御弁の要部の断面正面図であり、非動作状態を示す。
【図４】図３に示す要部の断面正面図であり、動作状態を示す。
【図５】図３に示す要部の断面正面図であり、図４と異なる動作状態を示す。
【図６】図３に示す周溝とシールリングの断面正面図である。
【図７】図６に示す周溝とシールリングの断面正面図であり、低温状態を示す。
【図８】図６に示す周溝とシールリングの断面正面図であり、動作状態を示す。
【符号の説明】
１  ラックピニオン式操舵装置
７  ハウジング
７ａ  内周面
３０  油圧制御弁
３１  弁部材
６０  シールリング
６０ｅ  内周縁部
６４  周溝
６４ａ  側面（一側面）
６４ｂ  側面
６４ｃ  溝底
６４ｅ  逃がし部
６４ｆ  隅部
【図１】
0003786525.tif 000002
【図２】
0003786525.tif 000003
【図３】
0003786525.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003786525.tif 000008
【図８】
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