JP2860498B2 - 高背圧パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、流体制御装置やトルク発生装置などの油圧
パワーステアリング装置、特に他の流体圧作動装置と共
に油圧回路内で使用されるパワーステアリング装置に関
するものである。

（従来の技術） 典型的な油圧パワーステアリング装置には、入口ポー
トおよび戻りポートを形成したハウジングと、ジェロー
タギヤセットなどの何らかの流体圧押しのけ機構と、ス
テアリングホイールの回転に対応して入口ポートからジ
ェロータを通過して戻りポートへ送られる流体の流れを
制御する弁手段とが設けられている。典型的な従来装置
では、装置内の漏れ流体（例えばジェロータから漏れた
流体）は、装置の内部すなわちケースドレン域に集まっ
てから、弁手段を通って装置の戻りポートへ送られ、そ
こから油圧系統のリザーバへ戻るようになっている。そ
のような装置には、ハウジングと弁手段との間に軸受お
よびシールが配置されているのが一般的であり、軸受お
よびシールはケースドレン内の流体圧を受ける。

（発明が解決しようとする課題） 油圧パワーステアリング装置を含む多くの車両用油圧
回路では、必要なポンプが１つで済むように同回路内に
さらに流体圧作動式装置（例えば園芸機具やウインチ）
を、但しステアリング装置が常に優先するようにステア
リング装置の下流側になるように、設けることが望まし
い。そのような下流側の補助装置をステアリング装置の
戻りポートに接続することが最も望ましく、それによっ
てステアリング装置と共に回路プラミングを大幅に簡略
化することができる。しかしながら、補助装置が1000ポ
ンド／平方インチ（6895kPa）かそれ以上の圧力差で作
動する場合、従来形ステアリング装置では、ステアリン
グ装置の戻りポートに1000ポンド／平方インチ（6895kP
a）の背圧が存在し、これは許容できるものであるが、
ケースドレン内も1000ポンド／平方インチ（6895kPa）
になり、主として軸受およびシールがその圧力を受ける
ことから、これは許容できないという問題がある。

従って、本発明の目的は、下流側流体圧作動装置と直
列の流通関係に連結できる一方、ケースドレン域と軸受
およびシールとを比較的高い背圧から隔離できる改良形
油圧ステアリング装置を提供することである。

本発明のさらなる目的は、装置の弁手段内において主
流体路をケースドレン域か隔離して、ケースドレン域に
流体連通した別のケースドレンポートを設けることによ
って、上記の目的を達成する改良形油圧パワーステアリ
ング装置を提供することである。

（課題を解決するための手段および作用） 本発明の上記目的およびその他の目的は、流体源に連
結する流体入口ポートおよび戻りポートを形成したハウ
ジング手段を含む形式であって、流体源からの流体の流
れを制御することができる改良形油圧パワーステアリン
グ装置を提供することによって達成されるものである。
弁手段はハウジング手段内に配置されており、中立位置
と第１作動位置とを有している。弁手段が第１作動位置
にある時、ハウジング手段および弁手段が協働して、入
口ポートと戻りポートとの間に主流体通路を形成する。
流体作動手段を通る流体の流れに対応して弁手段に追従
移動を与える流体作動手段が、入口ポートと戻りポート
との間に形成された主流体通路と直列の流通関係で設け
られている。弁手段は、内部空間を設けたほぼ円筒形で
回転可能な主弁部材と、相対的に回転可能な追従弁部材
とを有している。流体作動手段の作動により、追従弁部
材を主弁部材に対して中立位置へ戻すことができる。流
体作動手段には、その追従移動を弁手段に伝達する追従
手段が設けられており、その追従手段には、主弁部材の
開口を半径方向に貫通して追従弁部材と係合している部
材が設けられている。主弁部材および追従弁部材が協働
して、主流体通路の一部をなす戻り流通領域を形成して
いる。改良型油圧パワーステアリング装置は、戻り流通
領域が主弁部材の開口および主弁部材の内部空間と流通
連通しないようにこれらから遮断されていることを特徴
としている。本パワーステアリング装置には、主弁部材
の内部空間と流体連通したケースドレンポートが形成さ
れている。

（実施例） 次に、図面を参照しながら本発明を説明するが、図面
は本発明を制限するためのものではなく、第１図は、本
発明を利用できる形式のステアリング制御弁15を示して
いる。ステアリング制御弁15（制御装置）は、車両のス
テアリングホイール（図示せず）を適当な方向へ回転さ
せるのに対応して、加圧流体をパワーステアリングシリ
ンダ（図示せず）の右端部または左端部へ送るようにな
っている。

制御装置15は、本発明の譲受人に譲渡されている、参
考として本説明に含めた米国特許第3,819,307号に詳細
に記載されており、それを参照すればその作用が十分に
理解されるであろう。制御装置15は、弁ハウジング19、
ポートプレート21、流体メータ23およびエンドプレート
25を含む幾つかの部品を有している。これらの部品は、
ハウジング19に複数のボルト27を螺合することによっ
て、密封状に一体化されている。

ハウジング19には、流体入口ポート29、流体戻りポー
ト31およびステアリングシリンダの両端部に連結される
一対の制御流体ポート32および34が形成されている。ハ
ウジング19にはさらに４つの環状溝29g,31g,32gおよび3
4gが形成されており、これらはそれぞれ流体ポート29,3
1,32および34と比較的抵抗なく流体連通している。

ハウジング19に形成された弁孔33内に回転可能に配置
された弁手段36は、回転可能な主弁部材35（スプール）
と、協働する相対回転可能な追従弁部材37（スリーブ）
とを有している。スプール35の前端部に小径部分が設け
られ、それに形成された一組の内側スプライン39によっ
て、スプール35とステアリングホイールとの間が直接的
に機械連結されている。スプール35およびスリーブ37に
ついては以下に詳細に説明する。

本実施例では、流体作動手段である流体メータ23に
は、内側に歯を付けたステータ41の内部に外側に歯を付
けたロータ43を偏心配置して、ロータ43がステータ41内
を軌道回転運動することによって複数の膨脹および収縮
流体体積室44を形成できるようにするジェロータギヤセ
ットが設けられている。ロータ43には一組の内側スプラ
イン45が付けられており、それとスプライン結合するよ
うに、駆動軸49の後端部に一組の外側スプライン47が形
成されている。駆動軸49の前端部が二また状になってお
り、スプール35に形成された一対の円形ピン開口53にピ
ン51を貫通させることによって駆動軸49とスリーブ37と
の間を駆動連結できるようになっている。このため、流
体が膨脹および収縮流体体積室44を流れることによって
ロータ43（計量部材）が軌道回転運動するようになって
いるので、スプール35の回転に対応して弁手段を通過す
る加圧流体が流体メータ23へ流れることにより、ロータ
43（計量部材）がステータ41内を軌道回転運動する。ロ
ータ43がそのように運動することにより、駆動軸49およ
びピン51を介してスリーブ37が追従移動して、ステアリ
ングホイールのある特定の回転率に対してスプール35お
よびスリーブ37間を適当な相対変位状態に維持できるよ
うになっている。

複数の板ばね55がスプール35のばね開口に嵌め込まれ
ており、スリーブ37をスプール35に対して中立位置へ押
し付けている。スリーブ37の前端部付近においてスプー
ル35の小径部分とハウジング19との半径方向の間にスラ
スト軸受組57が配置されており、スプールおよびスリー
ブに加えられる軸方向の力を受ける。軸受組57の前方に
リテーナ部材58が設けられ、３つのシール59を支持して
いる。

次に、第２図を参照しながら弁手段36について詳細に
説明するが、第２図は重ね合せ図であるため、参照番号
35および37は入っておらず、スプール側の各部分は破線
で示され、スリーブ側の各部分は実線で示されている。
第２図では、スプール35およびスリーブ37が適当な相対
軸方向位置に示されている。すなわち両者の右端部表面
が同一平面上にあることに注意されたい。また、スプー
ル35およびスリーブ37は、中立状態になる適当な相対回
転位置に示されている。

スリーブ37には直径方向に向き合った一対の開口63
（第２図には１つのみ示す）が形成されており、これか
ら板ばね55が半径方向外向きに延出している。スリーブ
37には、環状溝29gと継続的に流体連通できる軸方向位
置に環状溝65（第１図のみに示す）が形成されている。
溝65と流体連通する位置に、複数のポート67が形成され
ている。環状溝65の左側に形成された複数のメータポー
ト69が、ハウジング19に形成された複数の軸方向穴71
（第３図のみに示す）を介して弁手段と流体メータ23の
膨脹および収縮流体体積室との間を連通している。第２
図においてメータポートの左側には、複数のシリンダポ
ート73と複数のシリンダポート75とが設けられ、ポート
73が計量流体をステアリングシリンダの一端部へ送る
時、ポート75がシリンダの反対端部から戻り流体を受け
取るように配置されている。ポート67の右側では、スリ
ーブ37に複数対の半径方向オープンセンタ穴77が形成さ
れており、その作用については以下に詳細に説明する。

第２図に示すように、スプール35に環状溝81が形成さ
れ、それと連通するように複数の軸方向スロット83が形
成されている。第２図に示されている弁手段は、各ポー
ト67が環状溝81と継続的に開放連通していることから、
また以下に詳細に説明するように弁手段が第２図に示さ
れている中立位置にある時、弁手段が戻りポート31への
開放流路を形成することから、「オープンセンタ」形と
呼ばれるものである。各軸方向スロット83はメータポー
ト69の１つと連通して、その間に可変オリフィスを形成
しており、これらの個々の可変オリフィスが集まって、
一般にA2オリフィスと呼ばれる可変流れ制御オリフィス
を形成している。当業者には公知のように、オープンセ
ンタ形制御装置には、真のA1オリフィスは存在しない。
流体メータ23から戻る計量流体は、１つ置きのメータポ
ート69を流れて隣接の軸方向スロット85に入る。１つ置
きのメータポート69と各軸方向スロット85との間の連通
によって可変オリフィスが形成され、これらの個々の可
変オリフィスが集まって、一般にA3オリフィスと呼ばれ
る可変流れ制御オリフィスを形成している。軸方向スロ
ット85は、当業者には公知のように、ステアリングホイ
ールの回転方向に応じて、隣接のシリンダポート73か、
隣接のシリンダポート75かのいずれかに連通する。各軸
方向スロット85が隣接のシリンダポート（73または75）
と連通することにより、その間に可変オリフィスが形成
され、これらの個々の可変オリフィスが集まって、一般
にA4オリフィスと呼ばれる可変流れ制御オリフィスを形
成する。

ステアリングホイールの回転方向がいずれの方向であ
っても、シリンダからシリンダポート73または75のいず
れかを通って戻る流体は、それぞれの軸方向スロット87
を流れる。例えば、右旋回の場合、各シリンダポート75
が隣接の軸方向スロット87と連通して、その間に可変オ
リフィスを形成し、これらの個々の可変オリフィスが集
まって、一般にA5オリフィスと呼ばれる可変流れ制御オ
リフィスを形成する。

先行技術による従来の制御装置では、戻り流体が軸方
向スロットル87を通ってスリーブ37に形成されているタ
ンクポート89へ入り、また軸方向スロットル87の１つが
スプール35に形成されている各ピン開口53内まで軸方向
に延在しているのが一般的である。戻り流体はタンクポ
ートから環状溝31gを通って流体戻りポート31へ流れ
る。そこから、油圧系統のリザーバへ戻る。上記の流路
は、一般的に制御装置の主流体通路と呼ばれるものであ
る。

また、従来技術によれば、制御装置の内部（スプール
35の内側）の漏れ流体は、ピン開口53およびばね開口63
を通って半径方向外向きに流れて、軸方向スロット87内
の戻り流体と合流して、前述したように戻りポート31へ
流れる。戻りポート31は、制御装置の内部（ケース）と
開放連通していることから、軸受57およびシールが戻り
流体の圧力を受ける。

このため、従来の制御装置では、戻りポート31を制御
装置に対して下流側に直列状態にある別の流体圧装置の
入口に連結することは、下流側装置を作動させるために
必要な比較的高い流体圧によって軸受およびシールが破
損する恐れがあるため、不可能であった。

本発明の１つの重要な特徴は、主流体通路の戻り流体
流を、一般的に制御装置の内部に存在しているケースド
レン（または漏れ）流体から隔離することである。第２
図から明らかなように、本実施例ではいずれの軸方向ス
ロット87もピン開口53に連通していない。代わりに、各
軸方向スロット87は、スリーブに対するスプールの回転
方向に応じてスリーブ37に形成されているタンクポート
89と連通する位置にある。第1A図からわかるように、タ
ンクポート89は、各タンクポート89と戻りポート31に連
通している環状溝31gとを比較的抵抗なく連通させるこ
とができる軸方向位置に配置されている。このため、軸
方向スロット87とピン開口53との間が連通していないこ
とから、主流体通路の戻り流体流は制御装置ケースから
隔離される。

第２図に示すように、弁手段の右端部側において、ス
プール35に複数の軸方向スロットル91が形成されて、環
状溝81と開放連通している。本実施例では、軸方向スロ
ット91に幅の狭いものと、広いものとがあるが、その理
由は本発明に関係がない。スプール35がスリーブ37に対
して中立位置にある時、各軸方向スロット91はそれぞれ
の対のオープンセンタ孔77と円周方向に整合している。
当業者には公知のように、「オープンセンタ」形の制御
装置では、弁手段が中立位置にある時、入口ポート29と
戻りポート31との間を連通する比較的抵抗のない流路を
設ける必要がある。各軸方向スロット91とそれぞれの対
のオープンセンタ孔77とが連通することによって可変オ
リフィスが形成され、これらの個々のオリフィスが集ま
って、一般にANオリフィスと呼ばれる可変中立流れ制御
オリフィスを形成する。弁手段が中立位置から変位する
と、オープンセンタ流体通路（およびANオリフィス）が
順次制限され、主流体通路が順次開放する。

オープンセンタ形の従来の制御装置では、オープンセ
ンタ流が入口ポートからスリーブを通り、さらにスプー
ルの整合開口を通って、内部（ケース）に入り、そこか
らオープンセンタ流は、前述したように、戻りポートへ
流れるようになっている。

本発明の重要な特徴は、オープンセンタ流がケース内
を流れず、それから隔離されていることである。代わり
に、第３図に示すように、弁ハウジング19には環状溝29
gの右側に環状溝93が形成されている。環状溝93は傾斜
孔95によって細長いドリル加工通路97に連結しており、
この通路97は環状溝31gに開放流体連通して、戻り流体
ポート31と連通している。本実施例では、弁ハウジング
19に複数のねじ部分が、ボルト27を収容できる位置に設
けられている。第３図に示すように、ねじ部分の１つが
延出して通路97を形成しており、ボルト27は省略されて
いるか、短縮されている。従って、弁手段が中立位置に
あれば、流体は環状溝81から各軸方向スロット91を通
り、さらに対になったオープンセンタ孔77を通って、弁
ハウジング19に形成されている環状溝93に入る。次に、
このオープンセンタ流は傾斜孔95を通り、さらに通路97
を通って環状溝31gに入ってから、戻り流体ポート31へ
流れる。戻りポート31が下流側の流体圧装置に連結して
いる場合、結果的に生じる「背圧」は、主流体通路が制
御装置の入口ポート29から上記のオープンセンタ流体路
を通り、さらに戻りポート31を通って下流側装置へ連通
するので、軸受57にもシール59にもそのような背圧は加
わらない。

第１図に示すように、本発明の別の特徴として、戻り
流体およびオープンセンタ流体をケースドレン流体から
隔離するため、外部ケースドレン管に連結するケースド
レンポートを設けて、これを油圧系統のリザーバと比較
的抵抗なく流体連通するようにしている。その結果、制
御装置のケースは比較的低圧に維持され、軸受57および
シール59にはそのような比較的低いケース圧力が加わる
だけである。例えば、本実施例では、エンドプレート25
にケースドレンポート99が形成されており、これが制御
装置のケースドレン域全体と比較的抵抗なく流体連通し
ている。当業者には公知のように、制御装置の内部に入
っているケースドレン流体は、主に漏れ流体であり、す
なわちロータ43の端面に沿って漏れたか、スプール35と
スリーブ37の間やそれらの端部とポートプレート21の間
から漏れた流体である。

以上に本発明をオープンセンタ形制御装置について説
明してきたが、本発明はクローズドセンタ形および負荷
感知形の制御装置にも同様に適用できることを理解され
たい。しかし、クローズドセンタ形または負荷感知形の
制御装置のいずれの場合においても、軸方向スロット91
およびオープンセンタ孔77を環状溝93、傾斜通路95およ
び通路97と共に省略する。負荷感知形制御装置の場合、
上記部品の代わりに、弁手段36から負荷信号ポートへ負
荷信号を送る一般的な公知の構造を用いる。公知のよう
に、弁手段36が中立位置にある時に負荷信号を発生する
手段を設ける必要がある。本発明を適用した負荷感知形
制御装置においては弁手段が中立位置の場合、負荷信号
を第３図に示されている構造を介して戻りポート31へ送
るか、従来通りにスプールの内部へ負荷信号を送ること
によってケースドレンポート99へ送ることができるよう
にする。

次に、第４図ないし第６図を参照しながら説明する
と、第４図は本発明の別の実施例のトルク発生ステアリ
ング装置111を示しており、以下省略して「トルク発生
装置」と呼ぶ。トルク発生装置111には、入口ポート113
と、油圧系統のリザーバに連結している出口ポート115
とが設けられている。入口ポート113は一般的に油圧ポ
ンプの出口ポートと流体連通している。

トルク発生装置111には、入力軸127および出力軸129
が設けられている。入口軸127にはステアリングホイー
ル（図示せず）が作動連結されており、これによって比
較的低いトルク入力がトルク発生装置111に伝達される
ようになっている。当業者には公知のように、トルク発
生装置111の主たる機能は、比較的低いトルク入力を受
け取って、その入力を比較的高いトルクのステアリング
出力に変換してから、出力軸129によって適当な装置、
例えばラックアンドピニオンステアリング装置（図示せ
ず）のピニオンへ伝達することである。

第４図に示すように、トルク発生装置111は、複数の
部品を複数本のボルト133によって密封状に一体化して
構成されており、第４図には１本のボルトだけが示され
ている。トルク発生装置の弁ハウジング部135に複数の
ボルト137によって前エンドキャップ139が取り付けられ
ており、これを入力軸127が貫通している。入力軸127と
エンドキャップ139との間にシール部材140が配置されて
おり、それの機能は流体がトルク発生装置111の内部か
ら入力軸127に沿って外部へ漏れないようにすることで
ある。シール部材140に隣接した位置にスラスト軸受142
が設けられている。

トルク発生装置111の後端部（第４図の右端部）に軸
支持ケーシング141が設けられており、これを出力軸129
が貫通している。出力軸129とケーシング141との間に別
のシール部材140が配置されており、これに隣接した位
置に別のスラスト軸受142が設けられている。弁ハウジ
ング部135と軸支持ケーシング141との間には、内側に歯
を付けたリング部材145と外側に歯を付けた星形部材147
とを有するジェロータ押しのけ機構143が配置されてい
る。当業者には公知のように、例えばリング部材145に
はＮ＋１個の内歯が設けられ、星形部材147はリング部
材145内に偏心配置されており、Ｎ個の外歯が設けられ
ている。星形部材147はリング部材145内を軌道回転運動
し、この相対的な軌道回路運動により、膨脹および収縮
流体体積室149が形成される。本実施例では、Ｎが６で
あるため、リンク部材145には７個の内歯が設けられ、
星形部材147には６個の外歯が設けられており、星形部
材がリング部材内を６回軌道移動することによって星形
部材が１回転するようになっている。

第４図から明らかなように、弁ハウジング部135に入
口ポート113が出口ポート115と共に設けられている。ハ
ウジング部135には円筒形の弁孔151が形成され、さらに
環状溝153も形成されて、これは通路155を介して入口ポ
ート113に流体連通している。同様に、ハウジング部135
に形成された環状溝157は、第４図に破線で示されてい
るだけである通路159を介して出口ポート115に開放流体
連通している。さらに、ハウジング部135には複数のメ
ータ通路161が、それぞれ体積室149の１つと流体連通す
る位置に形成されている。

ジェロータ143と弁ハウジング部135との間にポートプ
レート163が設けられ、ジェロータ143と軸支持ケーシン
グ141との間に別のポートプレート165が設けられてい
る。ポートプレート163には複数のポート167が、その各
々によって体積室149の１つとそれに対応したメータ通
路161との間が流体連通できるようにする位置に形成さ
れている。本実施例では、星形部材147の軸方向圧力の
均衡を得るため、ポートプレート165にポート167とほぼ
一致した複数のリセス169が形成されているが、これは
当業者には公知である。

弁孔151内には、回転可能な主弁部材173（スプール）
と、相対的に回転可能な追従弁部材175（スリーブ）と
を有している弁手段171が配置されている。好ましく
は、スプール弁173は入力軸127と一体状に形成して、そ
れと共に回転するようにする。スプール173の壁を貫通
してスリーブ175と係合するように複数のばね部材177が
設けられており、その機能は、スリーブ175をスプール1
73に対して中立位置の方へ付勢することであり、「中
立」については第５図を参照しながら詳細に説明する。

ジェロータ押しのけ機構143は、トルク発生装置111に
おいて２つの主たる機能を持っている。第１の機能は、
それを流れる加圧流体の流れに対応した流体メータとし
て作用して、スリーブ175に追従運動を与えることであ
る。この追従機能を達成するため、星形部材147に一組
の内側スプライン179が設けられて、これと係合するよ
うに、一組の冠状の外側スプライン181が駆動軸183の後
端部の周囲に形成されており、この駆動軸183の前端部
は二また状になって、ピン部材185と係合している。ピ
ン部材185は、公知のようにしてスプール173の大径のピ
ン開口186に挿通されて、スリーブ175の開口に収容され
ているため、星形部材147の軌道回転運動がスリーブ175
の追従運動として伝達されるようになっている。

ジェロータ機構143の他の機能は、高トルク出力を出
力軸129に伝達することである。この機能を達成するた
め、内側スプライン179と係合するように、一組の冠状
の外側スプライン187が主駆動軸189の一端部の周囲に形
成されており、その主駆動軸189の後端部には別の一組
の冠状の外側スプライン191が形成されている。このス
プライン191は、出力軸129内に形成された一組の直線状
の内側スプライン193と係合している。従って、ジェロ
ータ143を加圧流体が流れるのに対応して星形部材147が
軌道回転運動することにより、出力軸129が比較的高い
トルクで回転する。

第５図に示すように、スリーブ175に複数の圧力ポー
ト195が形成されており、これらはハウジング135の環状
溝153と、従って入口ポート113と継続的に流体連通する
軸方向位置に配置されている。スリーブ弁175にはさら
に、環状溝157と、従って出口ポート115と継続的に流体
連通している複数の戻りポート197が形成されている。
さらに、スリーブ弁175に複数のメータポート199が形成
されており、その各々はメータ通路161の各々の開口と
流体を整流状態に連通して弁孔151に臨むように配置さ
れている。本実施例では、７個（Ｎ＋１）の体積室149
があり、従って７個のメータ通路161があるので、12個
（Ｎ×２）のメータポート199がある。

第５図に示すように、スプール173に環状溝201が形成
されており、これに開放連通するように複数の軸方向ス
ロット203が形成されている。スプール173の前端部（第
５図の左端部）側に別の環状溝205が形成されており、
これに開放連通するように複数の軸方向スロット207が
形成されている。

以上に説明した構造は、トルク発生装置の分野では一
般的に知られていることである。

次に、第５図を参照しながら、本発明のトルク発生装
置111の作用を説明する。車両の運転者がステアリング
ホイールを時計回りに回転させると、スプール173がス
リーブ175に対して時計回りに、第５図に示されている
中立位置から作動位置へ回転して、作動位置にある時に
は、弁ハウジング部135、スリーブ175およびスプール17
3が協働して、入口ポート113からジェロータ143を通
り、出口ポート115まで続いた流体通路を形成する。

圧力ポート195が軸方向スロット203に連通した状態
で、入口軸127に比較的低いトルク入力が加えられるの
に対応してスプール173が作動位置へ回転すると、軸方
向スロット203内の加圧流体が隣接のメータポート199へ
流入し、これらのメータポート199と軸方向スロット203
との重なり合った重複部分が可変流れ制御オリフィスを
形成する。この流れ制御オリフィスを流れる流体は、連
続したメータ通路161を通って、ジェロータ143の膨脹体
積室149へ送られる。このように加圧流体が膨脹体積室
へ流れることにより、星形部材147の軌道回転運動が発
生し、これが主駆動軸189によって出力軸129の比較的高
いトルクのステアリング出力として伝達される。

ジェロータ143の収縮体積室149から排出された流体
は、連続したメータ通路161を通って、軸方向スロット2
07に連通しているメータポート199へ送り戻される。こ
れらの特定のメータポート199および軸方向スロット207
の重複部分が第２可変流れ制御オリフィスを形成してい
る。第２可変流れ制御オリフィスを流れた後、低圧の排
出流体は軸方向スロット207を通って環状溝205へ流入し
てから、戻りポート197を通過する。当業者には公知の
ように、比較的一定の速度およびトルクでステアリング
ホイールを回転させることにより、スリーブ175に対す
るスプール173の一定の変位を得ることができ、ジェロ
ータ143を通過する流れおよびそれに伴って駆動軸183お
よびピン185によってスリープ175に伝達される追従運動
が、スプールおよびスリーブの相対変位を維持する。

本発明によれば、戻り流体を収容している環状溝205
が、トルク発生装置111のケースドレン域から隔離され
ている。これには、主として、軸方向スロット87をピン
開口53と流体連通しないようにした第１図ないし第３図
の実施例の場合と同様に、ピン開口186と環状溝205とが
流体連通しないようにすればよい。

第４図ないし第５図と共に第６図を参照しながら、本
発明の別の特徴について説明する。スプール173の第６
図において右端部側に環状溝211が設けられている。ス
プール173には少なくとも１つの半径方向孔213も設けら
れて、ケース（スプール173の内部）と環状溝211との間
を連通している。スリーブ175には、好ましくは環状溝2
11と軸方向に整合させた環状溝215が設けられている。
スリーブ175にはさらに、環状溝211と環状溝215との間
を連通させる少なくとも１つの半径方向孔217が設けら
れている。

弁ハウジング135にケースドレンポート219が形成され
ており、本実施例ではこれが入口ポート113と同じポー
ト面で開口している。弁ハウジング135にはさらに、環
状溝215とケースドレンポート219との間を比較的抵抗な
く連通させる傾斜通路221が設けられている。従って、
トルク発生装置111内のケースドレン圧力が増加する
と、流体がケースドレンから半径方向孔213を通って環
状溝211に入り、さらに半径方向孔217を通って環状溝21
5へ、さらに傾斜通路221を通ってケースドレンポート21
9に流入することにより、圧力が逃げる。

第１図の実施例に関連して述べたように、以上の説明
ではオープンセンタ形のものについて記載しているが、
本発明はクローズトセンタ形または負荷感知形のトルク
発生装置にも用いることができる。本発明を負荷感知形
のトルク発生装置に用いる場合、負荷信号ポートとし
て、第６図に示されているポート219のようなポートを
用いる必要があり、第６図に示されている他の構造を利
用して負荷信号を負荷信号ポートに伝達することができ
る。その場合、ケースドレンポートをトルク発生装置内
の他の位置に設けることが必要になる。例えば、ケース
ドレンポートは軸支持ケーシング141内に設けて、ケー
シング141内の適当な溝および通路と出力軸129の左側環
状部分とによってトルク発生装置のケースドレン域と継
続的に流体連通させることができるようにする。

本発明の第１図の実施例および第４図の実施例の両方
において、加圧流体が戻りポートから、ピン51または18
5を通ってケースドレンに戻る幾らかの漏れがあること
は、当業者には明らかであろう。しかし、通常はピン51
または185とスリーブ37または175との間がそれぞれ比較
的密封状に嵌め合わされているので、ピンを通ってケー
スドレン域へ漏れる量は非常にわずかである。そのよう
な漏れは、下流側流体圧装置をそれぞれ戻りポート31ま
たは115に連結すると同時に、シールおよび軸受に問題
が発生しないようにケースドレンを十分に低い圧力（リ
ザーバ圧力よりわずかに高い圧力）に維持する回路に使
用される制御装置15またはトルク発生装置111の能力を
低減させるものではない。

以上に、当業者であれば製造および使用が可能な程度
に本発明を詳細に説明してきた。上記明細書を読んで理
解すれば、当業者であれば本発明の様々な変更および変
化を思いつくであろうが、それらが添付の請求範囲に入
っていれば、そのような変更および変化はすべて本発明
の一部である。

（発明の効果） 本発明のパワーステアリング装置は以上詳述したよう
に、主流通路を弁手段の内部空間から流体通路しないよ
うに遮断したことにより主流通路の戻りポートの圧力が
弁手段の内部空間に伝わらないので、背圧が高圧となっ
てもケースドレン内の圧力は低圧に維持される。その結
果、背圧が高圧の場合においてもハウジング手段と弁手
段との間および軸受部に設けられたシール手段にかかる
圧力は低圧に維持されシール手段の損傷が防止されるの
で、パワーステアリング装置の下流側に高い作動圧力を
要する流体圧作動装置を直列に接続することができると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を利用できる形式の流体制御装置の軸
方向断面図である。 第1A図は、第１図と同様であるが別の平面における拡大
部分図であり、本発明の１つの特徴を説明している。 第２図は、第１図に示されている流体制御装置に使用さ
れている弁手段が中立位置にある時の重ね合せ状態を示
す拡大部分図である。 第３図は、第１図と同じ縮尺の第１図と同様な軸方向断
面図であるが、第１図の場合とは異なる平面における断
面で制御装置のハウジングのみを示している。 第４図は、本発明を利用できる形式のトルク発生装置の
軸方向断面図である。 第５図は、第４図のトルク発生装置の弁手段の重ね合せ
状態を示す拡大部分図である。 第６図は、第４図とは異なる平面における第４図と同様
な部分図である。 15……ステアリング制御弁、19……弁ハウジング 23……流体メータ、29……入口ポート 29g,31g……環状溝、31……戻りポート 32,34……制御流体ポート、33……弁孔 35……主弁部材（スプール）、36……弁手段 37……追従弁部材（スリーブ） 43……ロータ、44……流体体積室 49……駆動軸、51……ピン 53……円形ピン開口、57……スラスト軸受組 59……シール、67……ポート 69……メータポート、71……軸方向孔 73,75……シリンダポート、77……オープンセンタ孔 81……環状溝 83,85,87,91……軸方向スロット 89……タンクポート、93……環状溝 95……傾斜孔、97……通路 99……ケースドレンポート、111……トルク発生装置 113……入口ポート、115……出口ポート 135……弁ハウジング、140……シール部材 142……スラスト軸受 143……ジェロータ押しのけ機構、147……星形部材 149……体積室、151……弁孔 153,157……環状溝、161……メータ通路 171……弁手段、173……主弁部材（スプール） 175……追従弁部材（スリープ） 183……駆動軸、185……ピン部材 186……ピン開口、195……圧力ポート 197……戻りポート、199……メータポート 201,205……環状溝、203,207……軸方向スロット 219……ケースドレンポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティモシー アレン ジェルサンド アメリカ合衆国，ミネソタ 55416，セ ント ルイス パーク，アラバマ アベ ニュー サウス 4094 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 5/07 B62D 5/09

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体源からの流体の流れを制御する油圧パ
   ワーステアリング装置（15,111）であって、流体源に接
   続する流体入口ポート（29,113）および戻りポート（3
   1,115）を備えたハウジング手段（19,135）と、前記ハ
   ウジング手段内に設けられて、中立位置および第１作動
   位置を有する弁手段（36,171）とを具備し、前記弁手段
   が前記第１作動位置にある時、前記ハウジング手段およ
   び前記弁手段が協働して前記入口ポートおよび前記戻り
   ポート間を連通する主流体通路を形成するようになって
   おり、通過する流体流量に対応して前記弁手段に追従運
   動を与える流体作動手段（23,143）が、前記主流体通路
   の前記入口ポートと前記戻りポートとの間にこれらと直
   列に配置されており、前記弁手段が、内部空間を備えた
   ほぼ円筒形の回転可能な主弁部材（35,173）と、これと
   相対回転可能な追従弁部材（37,175）とを有しており、
   前記流体作動手段の作動によって前記追従弁部材が前記
   主弁部材に対して追従運動して前記中立位置へ戻るよう
   になっており、前記流体作動手段には前記追従運動を前
   記弁手段に伝達する追従手段（49,51;183,185）が設け
   られており、前記追従手段には、前記弁手段の開口（5
   3,186）を半径方向に貫通して前記追従弁部材と係合し
   ている部材（51,185）が設けられており、前記主および
   追従弁部材が協働して、前記主流体通路の一部を構成す
   る戻り流通領域（87,89,31g;205,197,157）を形成して
   おり、 （ａ）前記戻り流通領域は、前記主弁部材の前記開口
   （53,186）および前記主弁部材の前記内部空間と流体連
   通しないようにこれらから遮断されており、 （ｂ）前記主弁部材の前記内部空間に流体連通して該内
   部空間のドレンを排出するためのケースドレンポート
   （99,219）が設けられていることを特徴とする高背圧パ
   ワーステアリング装置。
2. 【請求項２】シール手段（59,140）が前記ハウジング手
   段と前記主弁部材との間に設けられており、前記シール
   手段が前記主弁部材の前記内部空間の流体圧を受けるよ
   うにしたことを特徴とする請求項１に記載の高背圧パワ
   ーステアリング装置。
3. 【請求項３】さらに、軸受手段（57,142）が前記ハウジ
   ング手段と前記弁手段との間に設けられており、前記軸
   受手段が前記主弁部材の前記内部空間の流体圧を受ける
   ようにしたことを特徴とする請求項２に記載の高背圧パ
   ワーステアリング装置。
4. 【請求項４】前記追従弁部材（37,175）が、前記主弁部
   材（35,173）と前記ハウジング手段（19,135）との半径
   方向の間に配置されたほぼ円筒形の弁部材からなること
   を特徴とする請求項１に記載の高背圧パワーステアリン
   グ装置。
5. 【請求項５】前記ハウジング手段に、前記弁手段と前記
   流体作動手段との間を流体連通させる複数のメータ通路
   （71,161）が形成されており、前記ハウジング手段に、
   前記追従弁部材を収容するほぼ円筒形の弁孔（33,151）
   が形成されており、前記複数のメータ通路が円周上の複
   数の位置にあって前記弁孔に開放連通していることを特
   徴とする請求項４に記載の油圧パワーステアリング。
6. 【請求項６】前記追従弁部材（37,175）には複数のメー
   タポート（69,199）が形成されており、これらのポート
   が前記追従弁部材の回転に対応して前記複数のメータ通
   路（71,161）と、流体を整流状態に連通する位置に配置
   されていることを特徴とする請求項５に記載の高背圧パ
   ワーステアリング装置。
7. 【請求項７】前記流体圧作動手段（23,143）が、回転部
   材（43,147）を含む流体押しのけ手段を有しており、前
   記追従手段（49,51;183,185）が前記回転部材の回転運
   動を前記追従弁部材（37,175）に伝達するようにしたこ
   とを特徴とする請求項５に記載の高背圧パワーステアリ
   ング装置。
8. 【請求項８】前記流体押しのけ手段が軌道運動をする部
   材（43,147）を含み、前記流体押しのけ手段は前記軌道
   回転運動に対応して膨張および収縮流体体積室（44,14
   9）を形成し、前記複数のメータ通路（71,161）の各々
   が前記流体体積室の１つに流体連通するようにしたこと
   を特徴とする請求項７に記載の高背圧パワーステアリン
   グ装置。
9. 【請求項９】前記主弁部材（35,173）および追従弁部材
   （37,175）が協働して入口流通領域（29g,67,81;153,19
   5,201）を形成しており、前記主弁部材には、前記弁手
   段が前記第１作動位置にある時に前記入口流通領域から
   前記メータポート（69,199）までを流体連通させること
   ができる位置に第１の複数の軸方向スロット（83,203）
   が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の高
   背圧パワーステアリング装置。
10. 【請求項１０】前記主弁部材（173）には、前記弁手段
    が前記第１作動位置にある時に前記メータポート（19
    9）から前記戻り流体領域（205,197,157）までを流体連
    通させることができる位置に第２の複数の軸方向スロッ
    ト（207）が形成されており、前記第２の複数の軸方向
    スロットが前記主弁部材の前記開口（186）と流体連通
    しないようにしたことを特徴とする請求項９に記載の高
    背圧パワーステアリング装置。
11. 【請求項１１】前記ハウジング手段には、流体圧作動装
    置に連結する第１（32）および第２（34）の制御流体ポ
    ートが形成されており、前記追従弁部材（37）には、前
    記第１制御流体ポート（32）と流体連通した第１の複数
    のシリンダポート（73）と、前記第２制御流体ポート
    （34）と流体連通した第２の複数のシリンダポート（7
    5）とが形成されていることを特徴とする請求項９に記
    載の高背圧パワーステアリング装置。
12. 【請求項１２】前記主弁部材（35）にはさらに、前記弁
    手段が前記第１作動位置にある時に、前記メータポート
    （69）から前記第１の複数のシリンダポート（73）まで
    を流体連通させることができる位置に第２の複数の軸方
    向スロット（85）と、前記第２の複数のシリンダポート
    （75）から前記戻り流通領域（87,89,31g）までを流体
    連通させることができる位置に第３の複数の軸方向スロ
    ット（87）とが形成されており、前記第３の複数の軸方
    向スロットが前記主弁部材の前記開口（53）と流体連通
    しないようにしたことを特徴とする請求項11に記載の高
    背圧パワーステアリング装置。
13. 【請求項１３】前記主弁部材（35）および前記追従弁部
    材（37）とが協働して、前記入口流通領域（29g,67,8
    1）と継続的に流通連通したオープンセンタ流体通路（9
    1,77）を形成しており、前記弁手段が前記中立位置にあ
    る時に流路面積が最大になり、前記弁手段が前記第１作
    動位置の方へ変位するのに伴って流路面積が減少する可
    変中立オリフィスが前記オープンセンタ流体通路に設け
    られていることを特徴とする請求項９に記載の高背圧パ
    ワーステアリング装置。
14. 【請求項１４】前記ハウジング手段（19）に、前記オー
    プンセンタ流体通路（91,77）と前記戻り流通領域（87,
    89,31g）との間を流体連通させる通路手段（93,95,97）
    を形成して、前記通路手段が前記主弁部材（35）の前記
    内部空間と流通連通しないようにしたことを特徴とする
    請求項13に記載の高背圧パワーステアリング装置。