JP2746576B2 - 流体静力学的補助動力かじ取り装置用制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体静力学的パワーステアリング装置、特
に、自動車のパワーステアリング装置のための制御装置
に関するものであり、計量モータを含み、内側に歯が切
られた一つの固定ギヤリングと外側に歯が切られた一つ
の回転旋回するギヤを備えたギヤトレインと、計量モー
タ用の分配弁および方向弁を形成し、分配オリフィスを
備えたハウジングボア、制御オリフィスを備えた外側回
転スプールおよびステアリング要素との接続のためのカ
ップリングを有する内側回転スプールを備えた弁装置を
有し、前記外側回転スプールが、第一のカップリングを
介して、カルダン軸の第一のヘッドと回転可能に結合さ
れており、前記カルダン軸が、他端において、第二のヘ
ッドが前記ギヤに係合し、第二のカップリングを介し
て、それとともに回転可能に結合され、ギヤトレインの
軸方向長さが、少なくともカルダン軸の長さと略同一で
ある流体静力学的パワーステアリング装置用制御装置に
関するものである。 〔従来の技術〕 公知のこの種の制御装置は、内側回転スプールを回す
ことにより、２つのスプールの間に画定された方向弁が
開き、ステアリングモータへの流体の流れが、まず、計
量モータを通るように導かれ、計量モータが、貫通流量
に応じて、外側スプールを追従させるように、動作す
る。分配弁は、外側スプールとハウジングボアとの間に
形成され、ギヤトレインの圧力チャンバを、制御装置の
圧力側およびステアリングモータの供給側に接続してい
る。ギヤトレインは、弁装置の近傍に配置されている。
カルダン軸は、内側スプールのボアを通って延び、ギヤ
トレインから離れた端部で、第一のカップリングによ
り、外側スプールに接続されている。 〔発明の目的〕 本発明は、計量モータを含み、内側に歯が切られた一
つの固定ギヤリングと外側に歯が切られた一つの回転旋
回するギヤを備えたギヤトレインと、計量モータ用の分
配弁および方向弁を形成し、分配オリフィスを備えたハ
ウジングボア、制御オリフィスを備えた外側回転スプー
ルおよびステアリング要素との接続のためのカップリン
グを有する内側回転スプールを備えた弁装置を有し、前
記外側回転スプールが、第一のカップリングを介して、
カルダン軸の第一のヘッドと回転可能に結合されてお
り、前記カルダン軸が、他端において、第二のヘッドが
前記ギヤに係合し、第二のカップリングを介して、それ
とともに回転可能に結合され、ギヤトレインの軸方向長
さが、少なくともカルダン軸の長さと略同一である流体
静力学的パワーステアリング装置用制御装置であって、
断面サイズを実質的に増大させることなく、流体の流量
が大きい場合にも、弁装置内における圧力降下を許容値
に維持することができ、より大きいパワーステアリング
に適した制御装置を提供することを目的とするものであ
る。 〔発明の構成および作用〕 本発明のかかる目的は、前記第一のカップリングが、
前記第一のヘッドをギヤトレインに隣接する前記外側回
転スプールの一部に接続し、制御溝の少なくとも一部の
深さを増大させるために、前記内側回転スプールの断面
突起を、前記第一のヘッドの断面と、その最大径領域内
で、オーバーラップさせることによって達成される。 ギヤトレインを軸方向に延ばすことにより、一回転あ
たりの計量モータの押し出し量は、軸方向長さに比例す
るので、最大制御状態において、より多くの圧力媒体を
ステアリングモータに供給することが可能になる。しか
しながら、貫通流がより多くなると、より大きな圧力降
下が生ずるので、弁装置内における絞り抵抗のロスも低
減されることになる。このため、内側回転スプールは、
制御溝が、より大きな深さを有するように、すなわち、
より多くの貫通流に適した流れ断面が利用できるよう
に、内方へ延びている。これは、カルダン軸が、内側ス
プール全体を横切っておらず、ギヤ内に、カルダン軸の
ための十分なスペースがあるために、可能となる。した
がって、全体として、流量がより多くなるにもかかわら
ず、圧力降下を許容レベルに維持することが可能にな
る。 極端な場合には、内側回転スプールは、むくの材料よ
りなっている。しかしながら、一般的には、内側回転ス
プールは、ギヤトレインに向いた端部に、少なくとも第
一のヘッドの一部を受け入れる中央凹部と、それに隣接
して、第一のヘッドの最大径よりも径の小さいボアを有
していることが望ましい。凹部は、カルダン軸の第一の
ヘッドが、外側回転スプールと結合可能なの軸方向長さ
を有していればよい。通常のように、ボアは低圧流体を
排出する役目をするものである。 好ましくは、内側回転スプールのボアの径は、第一の
ヘッドの最大径よりも、少なくとも20％小さい。 制御溝の基部が、第一のヘッドの最大径にほぼ等しい
直径上に位置している場合には、好ましい結果が得られ
る。 好ましい実施態様においては、内側スプールの軸方向
溝と協動する外側スプールの制御オリフィスの少なくと
も幾つかが、円周方向の幅よりも大きい軸方向長さを有
している。これにより、軸方向溝の断面積を増大させる
ことができるだけでなく、制御オリフィスの断面積も増
大させることができ、この点での絞り抵抗を低い値に維
持することが可能になる。 本発明のさらに好ましい実施態様においては、分配オ
リフィスを供給する制御オリフィスの幅および内側スプ
ールと外側スプールとの間の制御角度が、これらのオリ
フィスが、弁の全開に対応する制限位置において、それ
らの幅の少なくとも2/3にわたって、制御溝と連通する
のに十分な大きさを有している。こうすることにより、
少なくとも、その間で、計量モータおよび分配弁が接続
されている方向弁の部分が、大きな断面積をもつように
することができる。この場合、たとえ、制御オリフィス
が、中立位置で、隣接する制御溝と内部接続しても、方
向弁の他の部分は閉じているので、動作には重要でな
い。 特に、制御角度は、±12°より大きくすべきである。
この値は、通常の制御角度より大きく、円形の制御オリ
フィスに対して、角度が増大する毎に、面積が増大する
ため、幅より軸方向に長い制御オリフィスの場合に、特
に好ましい。 他の実施態様においては、外側回転スプールは、分配
オリフィスを供給する制御オリフィスの両側の外周部
に、環状溝と、交互に他の環状溝に通じ、分配オリフィ
スとともに、分配弁を形成する軸方向溝を有している。
したがって、環状溝は、同様に動作される制御溝に、つ
ねに、内部接続している。その結果、すべての制御オリ
フィスが、計量モータに供給するために作動し、分配オ
リフィスと作動接続されているもののみが作動しない。
これにより、絞り抵抗を低減することができる。 このことは、ハウジングボアが、同様に、分配オリフ
ィスの両側に、外側回転スプールの環状溝に対向するよ
うに位置する環状溝を有している場合に、あてはまる。
これによりまた、環状断面積が増大し、絞り抵抗がさら
に低減する。 第二のカップリングが、ギヤの孔内に、中央歯を有
し、多数の溝を有するカップリングにより構成されてい
る場合には、中央歯が、ギヤの一部およびこの孔の他の
部分のみを越えて、延び、孔が、この歯の溝の基部の径
よりも大きな径を有していることが望ましい。このよう
にすることにより、歯を、ブローチ削りの場合に、円錐
形が与えられるギヤの全長さにわたって形成する必要が
なくなる。歯を、孔の長さの一部および径の寸法に制限
することによって、歯は、短い長さにわたって、ブロー
チすればよくなる。したがって、溝を、より正確にかつ
好ましく整列され、高い摩擦抵抗を得ることができる。 〔実施例〕 以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例につき、
詳細に説明を加える。 第１図は、本発明の実施例にかかる制御装置の縦断面
図である。 第１図において、制御装置は、ポンプＩ用の接続部
Ｐ、タンク用の接続部Ｔおよびステアリングモータ８用
の２つの作動接続部Ｒ、Ｌを備えた弁ハウジング１を有
している。接続部Ｒ、Ｌは、模式的に図示されている。
スクリュー９によって、弁ハウジング１は、内側に歯が
切られた固定ギヤリング11と外側に歯が切られた回転旋
回ギヤからなるギヤトレインを有する計量モータ10に接
続されている。ギヤ12は、ギヤリング11より少ない一つ
の歯を有しており、圧縮チャンバ13が、歯の間に形成さ
れている。 弁ハウジング１内には、ハウジングボア15、外側回転
スプール16および内側回転スプール17によって、弁装置
14が形成されている。ボア内には、４つの環状溝18、1
9、20、21が設けられ、これらは、それぞれ、ポンプ接
続部Ｐ、作動接続部Ｒ、作動接続部Ｌおよびタンク接続
部Ｔに接続されている。ポンプ接続部Ｐと環状溝18との
間の供給ラインには、逆止弁22が設けられている。環状
溝18および環状溝19の間の分配オリフィス23は、それぞ
れ、圧縮チャンバ13に接続され、圧縮チャンバ13は、ギ
ヤリング11内の歯の数と同じだけ設けられている。 外側回転スプール16は、制御オリフィスを有し、内側
回転スプールは、制御オリフィスを有している。これら
は、第２図および第３図に最も良く示されている。オリ
フィス24は、外側で、環状溝25によって相互接続されて
おり、環状溝25は、ロード・センシング動作のための制
御管路（図示せず）に連通している。作動時には、制御
管路は、ポンプ圧力を制御するためのロードに依存した
圧力を有し、中立位置において、タンクに向けて、ロー
ドを解放する。ポンプ側の制御オリフィス26は、軸方向
制御溝27と協動して、制御装置の作動時に、圧力流体
を、環状制御溝28に供給する。分配オリフィス23と関連
し、ギヤ内の歯の数と等しい数の一連の制御オリフィス
29、30が続く。内側回転スプールのカップリング31と係
合するステアリング要素の回転にしたがって、制御オリ
フィス29および30の一方のグループが、ポンプ圧力にあ
る軸方向溝32に連通する。ついで、他方のグループが、
第２の軸方向制御溝34により、引き続いて、内部接続さ
れる軸方向制御溝33に連通する。したがって、計量モー
タ10は、回転の方向にしたがって、一方あるいは他方の
方向に、横切られる。環状制御溝34から延びる軸方向制
御溝35は、回転の方向にしたがって、作動制御オリフィ
ス36あるいは作動制御オリフィス37に連通する。各作動
制御オリフィスは、軸方向制御溝38に連通することにな
る。後者は、外側回転スプール内の環状溝39まで延び、
この環状溝39は、ボア40および凹部41を介して、タンク
圧力にある環状溝21に接続されている。したがって、ス
テアリングモータ８は、作動の方向に応じて、一方ある
いは他方の方向に動かされる。 カルダン軸42は、第一のヘッド43によって、ピンによ
り形成されたカップリング44を介して、ギヤトレインに
対向する側の外側回転スプールに接続されている。ピン
は、外側回転スプールの凹部45に係合し、同時に、２つ
の回転スプールの間で、相対的回転が可能な程度に、内
側回転スプール17内の凹部46の周部を通っている。カル
ダン軸42の第二のヘッド47は、第二のカップリング48、
すなわち、多数の溝を有するカップリングを介して、ギ
ヤ12に回転可能に接続されている。このため、ギヤは、
その制限された部分にわたり、歯49を備え、ギヤ内の孔
50の残部は、これらの歯49の溝の基部より大きな径を有
している。カルダン軸42の軸方向位置は、カバー53によ
って保持されるインサート51およびインサート52によっ
て決定される。 第一のヘッド43を回転スプール17の内部に受け入れる
ためには、軸方向に短い凹部54が必要であるにすぎな
い。第一のヘッド43の最大径Ｄより小さい径ｄを有する
ボア55が、内側回転スプールを、他の位置で横切ってい
る。このボア、内側回転スプール17内の凹部56および外
側回転スプール16内の凹部41を介して、加圧されていな
い流体が、タンクに流れる。これらの凹部は、リターン
スプリングとして機能するリーフスプリング57を収容す
る役目を果たしている。内側回転スプール17の断面突起
は、第一のヘッド43の最大径Ｄの領域とオーバーラップ
している。したがって、内側回転スプール用の厚い壁厚
を得ることができ、制御溝27、28、32、33、34、35、38
の深さｔを、従来より、深くすることができる。 外側回転スプール16の外部は、第４図に示されてい
る。ポンプ側の制御オリフィス26が、環状溝58により外
側に接続され、作動制御オリフィス36が、環状溝59によ
り外側に接続されていることがわかる。 しかしながら、第１図ないし第３図に示された実施例
に加えて、環状溝60および環状溝61が、分配オリフィス
に関連する制御オリフィス29および制御オリフィス30の
両側に設けられている。制御オリフィスの一方のグルー
プは、軸方向溝62によって、環状溝60に接続され、制御
オリフィスの他方のグループは、軸方向溝63により、環
状溝61に接続されている。これらの軸方向溝は、分配オ
リフィス23とともに、計量モータ10の適切な供給を保証
する分配弁を形成している。これらはまた、関連する環
状溝とともに、一方のグループのすべての制御オリフィ
スにより、能動分配オリフィスが供給されること、すな
わち、供給あるいは排出されることを保証している。 このことは、第５図に詳細に示されている。ハウジン
グ１は、環状溝64および環状溝65を備え、環状溝64およ
び環状溝65は、より大きな断面が得られるように、環状
溝60および環状溝61を補っている。このようなふんこう
により、環状溝59が省略され、一対の制御オリフィス37
が、単一の制御オリフィス137によって、置換されてい
る。 分配弁23に関連する制御オリフィス29および制御オリ
フィス30は、軸方向長さ１を有しており、軸方向長さ１
は、円周方向に計った幅ｂより大きい。これにより、関
連する軸方向制御溝32および軸方向制御溝33とのオーバ
ーラップ部の断面は拡大されている。幅ｂおよび制御角
度±は、制限位置において、第６図に示されるように、
非常に大きい軸方向制御溝32および軸方向制御溝33との
オーバーラップ部Ｆが得られるように、選択される。オ
ーバーラップ部は、制御オリフィス30の幅の少なくとも
2/3が露出するような大きさを有しているとよい。図示
の例では、制御角度は13.3°であり、オリフィス幅ｂの
75％の幅を持ったオーバーラップ部Ｆが設けられてい
る。 第７図は、制御溝、たとえば、溝32の自由な断面F1を
示している。この構成により、溝の深さをt1からt2に増
大させることができる。 第６図および第７図より、断面が大きく拡大され、大
きな絞り損失を生ずることなく、多量の圧力流体を、制
御装置を通って流すことが可能になることがわかるであ
ろう。 図示の制御そうちにおいては、計量モータは、10cm未
満の径を有し、ギヤ一回転あたりの圧縮量は1000cm³で
ある。したがって、弁ハウジング１のサイズは小さい。
計量モータ10の回転あたりの圧縮量が小さい場合、たと
えば、図示のモータの軸方向長さの半分にすぎない場合
にも、圧力降下が小さいという利点が得られることが理
解し得るであろう。 〔発明の効果〕 本発明によれば、計量モータを含み、内側に歯が切ら
れた一つの固定ギヤリングと外側に歯が切られた一つの
回転旋回するギヤを備えたギヤトレインと、計量モータ
用の分配弁および方向弁を形成し、分配オリフィスを備
えたハウジングボア、制御オリフィスを備えた外側回転
スプールおよびステアリング要素との接続のためのカッ
プリングを有する内側回転スプールを備えた弁装置を有
し、前記外側回転スプールが、第一のカップリングを介
して、カルダン軸の第一のヘッドと回転可能に結合され
ており、前記カルダン軸が、他端において、第二のヘッ
ドが前記ギヤに係合し、第二のカップリングを介して、
それとともに回転可能に結合された流体静力学的パワー
ステアリング装置用制御装置であって、断面サイズを実
質的に増大させることなく、より大きいパワーステアリ
ングに適した制御装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の実施例にかかる制御装置の縦断面図
である。 第２図は、制御オリフィスを有する外側回転スプールの
内側周面の展開図である。 第３図は、制御溝を有する内側回転スプールの外側周面
の展開図である。 第４図は、本発明の他の実施例にかかる制御装置の外側
回転スプールの平面図である。 第５図は、第４図の弁装置の一部縦断面図である。 第６図は、制限位置にある制御オリフィスの拡大図であ
る。 第７図は、制御溝の断面図である。 16…外側回転スプール、17…内側回転スプール、23…分
配オリフィス、27、28、32、34、35、38…制御溝、42…
カルダン軸、43…第一のヘッド。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．計量モータを含み、内側に歯が切られた一つの固定
   ギヤリングと外側に歯が切られた一つの回転旋回するギ
   ヤを備えたギヤトレインと、計量モータ用の分配弁およ
   び方向弁を形成し、分配オリフィスを備えたハウジング
   ボア、制御オリフィスを備えた外側回転スプールおよび
   ステアリング要素との接続のためのカップリングを有す
   る内側回転スプールを備えた弁装置を有し、前記外側回
   転スプールが、第一のカップリングを介して、カルダン
   軸の第一のヘッドと回転可能に結合されており、前記カ
   ルダン軸が、他端において、第二のヘッドが前記ギヤに
   係合し、第二のカップリングを介して、それとともに回
   転可能に結合され、ギヤトレインの軸方向長さが、少な
   くともカルダン軸の長さと略同一である流体静力学的パ
   ワーステアリング装置用制御装置において、前記第一の
   カップリング44が、前記第一のヘッド43を前記ギヤトレ
   インに隣接する前記外側回転スプール16の一部に接続
   し、制御溝27,28,32,33,34,35、38の少なくとも一部の
   深さｔを増大させるために、前記内側回転スプール17の
   断面突起が、前記第一のヘッドの断面と、その最大径Ｄ
   領域内で、オーバーラップしたことを特徴とする流体静
   力学的パワーステアリング装置用制御装置。 ２．前記内側回転スプール17が、前記ギヤトレインに向
   いた端部に、少なくとも第一のヘッド43の一部を受け入
   れる中央凹部54と、それに隣接して、第一のヘッド43の
   最大径よりも径ｄの小さいボア55を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の流体静力学的パワー
   ステアリング装置用制御装置。 ３．前記内側回転スプール17のボア55の径が、前記第一
   のヘッド43の最大径Ｄよりも、少なくとも20％小さいこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の流体静力
   学的パワーステアリング装置用制御装置。 ４．前記制御溝27,28,32,33,34,35、38の基部が、前記
   第一のヘッド43の最大径Ｄにほぼ等しい径上に位置して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３
   項に記載の流体静力学的パワーステアリング装置用制御
   装置。 ５．前記内側スプール17の軸方向溝32、33と協動する前
   記外側スプール16の制御オリフィス29、30の少なくとも
   幾つかが、円周方向の幅よりも大きい軸方向長さを有し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ４項のいずれか１項に記載の流体静力学的パワーステア
   リング装置用制御装置。 ６．前記分配オリフィス23を供給する制御オリフィス2
   9、30の幅および前記内側スプール17と前記外側スプー
   ル16との間の制御角度βが、これらのオリフィスが、弁
   の全開に対応する制限位置において、それらの幅の少な
   くとも2/3にわたって、制御溝と連通するのに十分な大
   きさを有していることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第５項のいずれか１項に記載の流体静力学的パ
   ワーステアリング装置用制御装置。 ７．前記制御角度βが、±12°より大きいことを特徴と
   する特許請求の範囲第６項に記載の流体静力学的パワー
   ステアリング装置用制御装置。 ８．前記外側回転スプール16が、前記分配オリフィス23
   を供給する制御オリフィス29、30の両側の外周部に、環
   状溝60、61と、交互に他の環状溝62、63に通じ、前記分
   配オリフィス23とともに、分配弁を形成する軸方向溝を
   有していることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第７項のいずれか１項に記載の流体静力学的パワース
   テアリング装置用制御装置。 ９．前記ハウジングボア15が、前記分配オリフィス23の
   両側に、前記外側回転スプール16の前記環状溝60、61に
   対向するように位置する環状溝64、65を有していること
   を特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の流体静力学
   的パワーステアリング装置用制御装置。 １０．前記第二のカップリング48が、前記ギヤの孔内
   に、中央歯を有し、多数の溝を有するカップリングによ
   り構成され、中央歯49が、前記ギヤ２の一部および前記
   孔の他の部分のみを越えて、延び、前記孔50が、前記歯
   49の溝の基部の径よりも大きな径を有していることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第９項に記載の流
   体静力学的パワーステアリング装置用制御装置。