JP3749610B2 - ロータリバルブ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワーステアリングに用いられるロータリバルブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来のロータリバルブ装置を示す図であり、ロータリバルブ１の断面と、作動油を供給するポンプ２と、ポンプ２からロータリバルブ１への油圧配管３とを示している。ロータリバルブ１は、外側のスリーブ弁部材１１と、内側のスプール弁部材１２とによって構成され、スプール弁部材１２はステアリングの操舵角に応じて時計回り方向又は反時計回り方向に回動する。
スリーブ弁部材１１の内周側には軸方向（図の紙面に垂直な方向）に延びる複数（８個）の溝１１ａが形成されている。周方向に１つおきの計４個の溝１１ａは、操舵補助力発生用の図示しない油圧シリンダの一方の油室に接続されており、残りの４個は油圧シリンダの他方の油室に接続されている。また、スリーブ弁部材１１を径方向に貫通した供給路１１ｂが４箇所に設けられ、ここに油圧配管３が接続されている。一方、スプール弁部材１２の外周側にも軸方向に延びる複数（８個）の溝１２ａが形成されている。溝１２ａは周方向に１つおきの計４個が流路１２ｂ及び排出路１２ｃと連通し、この排出路１２ｃは図示しないリザーバに接続されている。
【０００３】
上記のように構成された従来のロータリバルブ装置においては、互いに隣接する各８個の溝１１ａと１２ａとによって４方弁が構成され、これらのバルブはスプール弁部材１２の回動に応じて開度が変化する。
ポンプ２から供給された作動油は、油圧配管３を図の矢印に示す方向に流れ、４個の供給路１１ｂからスプール弁部材１２の溝１２ａに供給される。溝１２ａに供給された作動油は、スプール弁部材１２の回動によって連通した隣接する一方の溝１１ａに流れ込み、油圧シリンダの一方の油室に供給される。また同時に、隣接ずる他方の溝１１ａが排出路１２ｃと連通することによって、油圧シリンダの他方の油室から油がリザーバに戻される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のロータリバルブ装置においては、図７に示すようなバルブ特性で油圧が立ち上がる。図の横軸は時間Ｔ_Mであり、縦軸はロータリバルブ１から油圧シリンダに供給される油圧Ｐである。この立ち上がり特性は作動油の流量変化によって変動し、高流量のときは実線で示す特性を示すが、低流量のときは破線で示す特性となる。すなわち、低流量のときは油圧の立ち上がりが遅れ、最も遅れが顕著になる立ち上がり直後の油圧Ｐ１に達する時間に関しては、高流量のときの時刻Ｔ_hと低流量のときの時刻Ｔ_Lとにかなりの差が出る。一方、ポンプ２は電動ポンプであり、消費電力の節約のためステアリング操作をしないときには低速低流量運転となっている。従って、ステアリングが中立の状態から急激にステアリング操作が行われると、油圧の立ち上がりが悪く、操舵補助力の発生タイミングが遅れるという問題点があった。この結果、例えば急速に据切りを行うとハンドルが重たく感じられる。
【０００５】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、作動油が低流量のときにも高流量のときと同等のバルブ特性で迅速に油圧を立ち上げることのできるロータリバルブ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の流体供給路を有するロータリバルブを含むロータリバルブ装置であって、ポンプから前記複数の流体供給路のうちの一部に連通する第１流路の途中にチェック弁を設け、このチェック弁を介して前記複数の流体供給路のうちの残部に連通する第２流路を設け、前記チェック弁は、前記第１流路の流体圧が所定値以下であるとき前記第２流路を遮断し、前記第１流路の流体圧が前記所定値より大きいとき前記第２流路を連通させることを特徴とするものである（請求項１）。
このように構成されたロータリバルブ装置では、第１流路における流体の流量に応じてチェック弁が第２流路を開閉する。従って、流量の少ないときは第２流路を遮断して単一流路とすることにより、バルブの開口面積を小さくして流体圧の立ち上がりを加速することができる。また、流量が多いときは第２流路を開放して第１流路とともに２つの流路で十分な開口面積を確保することができる。
【０００７】
また、チェック弁は第１流路の流体圧を直接受けて迅速に動作する。従って、第２流路の開閉が迅速に行われる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１〜図５は、本発明の一実施形態によるロータリバルブ装置に関する図であり、図１は油圧回路接続図、図２及び図３はロータリバルブの断面と実体的油圧回路接続状態を示す図である。
図１を参照した図２において、ロータリバルブ１の供給路１１ｂには２系統の流路すなわち油圧配管３１及び３２が接続されている。油圧配管３１及び３２はそれぞれ、流体圧（油圧）に応答して流路の開閉を行うチェック弁（以下、単にチェック弁という。）４の吐出口４ｂ及び４ｃに接続され、チェック弁４の供給口４ａは油圧配管３を介してポンプ（電動ポンプ）２と接続されている。チェック弁４はポンプ２から油圧配管３及び３１を介してロータリバルブ１の一方の供給路１１ｂに連通する流路上にあって、その流路の油圧に応じて、ばね４１で付勢された可動弁４２が移動する。可動弁４２が図２に示す位置にあるときは、吐出口４ｃが可動弁４２によって塞がれており、油圧配管３２には作動油が供給されない。一方、可動弁４２が図３に示す位置にあるときは、吐出口４ｃが開き、油圧配管３２には作動油が供給される。
【０００９】
上記ロータリバルブ１は、外側のスリーブ弁部材１１と、内側のスプール弁部材１２とによって構成され、スプール弁部材１２はステアリング６（図１）の操舵角に応じて時計回り方向又は反時計回り方向に回動する。
スリーブ弁部材１１の内周側には軸方向（図の紙面に垂直な方向）に延びる複数（８個）の溝１１ａが形成されている。周方向に１つおきの計４個の溝１１ａは、操舵補助力発生用の油圧シリンダ７（図１）の一方の油室７ａに接続されており、残りの４個は油圧シリンダ７の他方の油室７ｂに接続されている。また、スリーブ弁部材１１を径方向に貫通した前述の供給路１１ｂが４箇所に設けられ、ここに前述の油圧配管３１及び３２が接続されている。一方、スプール弁部材１２の外周側にも軸方向に延びる複数（８個）の溝１２ａが形成されている。溝１２ａは周方向に１つおきの計４個が流路１２ｂ及び排出路１２ｃと連通し、排出路１２ｃはリザーバ５（図１）に接続されている。
【００１０】
上記ロータリバルブ１において、相互に隣接する溝１２ａと溝１１ａとのエッジ部分によって個々のバルブが構成され、２方弁としてのバルブＶ１〜Ｖ４及び他の２方弁としてのバルブＶ５〜Ｖ８によって、全体として４方弁が構成されている。
図１の回路上、バルブＶ１〜Ｖ４によって構成されるブリッジは、油圧シリンダ７の油室７ａ及び７ｂに接続されている。また、バルブＶ５〜Ｖ８によって構成されるブリッジも、油圧シリンダ７の油室７ａ及び７ｂに接続されている。
【００１１】
次に、上記のように構成されたロータリバルブ装置の動作について説明する。まず、ポンプ２が低速低流量運転を行っているときは、チェック弁４内に導入される油の流量が少ないため油圧が低く、この油圧は、ばね４１の付勢力以下である。従って可動弁４２は移動せず、吐出口４ｃは塞がれている。この結果、作動油は油圧配管３１のみを通って図の矢印に示すように、ロータリバルブ１の一方の供給路１１ｂにのみ供給される。すなわち、図１においてバルブＶ１又はＶ２にのみ油圧が供給される状態である。この状態でステアリング６（図１）の操作を行うと、バルブＶ１〜Ｖ８の開度が変化する。図４の（ａ）及び（ｂ）はこのときのロータリバルブ１の状態を示す断面図である。（ａ）はスプール弁部材１２が時計回り方向に回動するようにステアリング操作を行った場合で、（ｂ）はスプール弁部材１２が反時計回り方向に回動するようにステアリング操作を行った場合である。
【００１２】
図４の（ａ）の場合、溝１２ａと、これに対して時計回り方向に隣接する溝１１ａとの間がステアリングの操舵角に応じた開口面積で連通する。この結果、バルブＶ２及びＶ３、並びに、Ｖ６及びＶ７が開く。しかし、前述のようにバルブＶ６側には作動油が供給されていない。従って、作動油はバルブＶ２のみを介して油圧シリンダ７の油室７ｂに供給される。また、油圧シリンダ７の油室７ａからの戻り油がバルブＶ３を介して排出路１２ｃに流入し、リザーバ５（図１）に回収される。
また、図４の（ｂ）の場合、溝１２ａと、これに対して反時計回り方向に隣接する溝１１ａとの間がステアリングの操舵角に応じた開口面積で連通する。この結果、バルブＶ１及びＶ４、並びに、Ｖ５及びＶ８が開く。しかし、前述のようにバルブＶ５側には作動油が供給されていない。従って、作動油はバルブＶ１のみを介して油圧シリンダ７の油室７ａに供給される。また、油圧シリンダ７の油室７ｂからの戻り油がバルブＶ４を介して排出路１２ｃに流入し、リザーバ５に回収される。
上記（ａ）及び（ｂ）のいずれの場合も、供給路１１ｂの半数にしか作動油が供給されないため、作動油の供給側から見たバルブの開口面積は、本来の開口面積の半分である。従って、低流量でも高流量時と同様に、油圧が迅速に立ち上がる。
【００１３】
一方、ポンプ２が高速高流量運転を行っているときは、チェック弁４内に導入される油の流量が十分に多いため油圧が高く、この油圧はばね４１の付勢力より大きい。従って図３に示すように可動弁４２が移動して吐出口４ｃが開かれる。この結果、作動油は油圧配管３１及び３２を通って図の矢印に示すように、２系統の流路でロータリバルブ１のすべての供給路１１ｂに供給される。すなわち、図１においてバルブＶ１又はＶ２、及び、Ｖ５又はＶ６に油圧が供給されている状態である。
図５は、ステアリング操作時のロータリバルブ１の断面図である。図の（ａ）は、スプール弁部材１２が時計回り方向に回動するようにステアリング操作を行った場合で、（ｂ）はスプール弁部材１２が反時計回り方向に回動するようにステアリング操作を行った場合である。
【００１４】
図５の（ａ）の場合、溝１２ａと、これに対して時計回り方向に隣接する溝１１ａとの間がステアリングの操舵角に応じた開口面積で連通する。この結果、バルブＶ２及びＶ３、並びに、Ｖ６及びＶ７が開く。従って、作動油はバルブＶ２及びＶ６を介して油圧シリンダ７の油室７ｂに供給される。また、油圧シリンダ７の油室７ａからの戻り油がバルブＶ３及びＶ７を介して排出路１２ｃに流入し、リザーバ５（図１）に回収される。
また、（ｂ）の場合、溝１２ａと、これに対して反時計回り方向に隣接する溝１１ａとの間がステアリングの操舵角に応じた開口面積で連通する。この結果、バルブＶ１及びＶ４、並びに、Ｖ５及びＶ８が開く。従って、作動油はバルブＶ１及びＶ５を介して油圧シリンダ７の油室７ａに供給される。また、油圧シリンダ７の油室７ｂからの戻り油がバルブＶ４及びＶ８を介して排出路１２ｃに流入し、リザーバ５に回収される。
上記（ａ）及び（ｂ）のいずれの場合も、供給路１１ｂのすべてに作動油が供給されるため、作動油の供給側から見たバルブの開口面積は前述の低流量の場合の倍、すなわち本来の開口面積である。従って、十分な開口面積を介して油の円滑な流通が行われる。また、この場合は高流量が提供されているため、開口面積が大きくても迅速に油圧が立ち上がる。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１のロータリバルブ装置によれば、第１流路における流体の流量に応じてチェック弁が第２流路を開閉するので、流量の少ないときは第２流路を遮断して単一流路とすることにより、バルブの開口面積を小さくして流体圧の立ち上がりを加速することができる。従って、低流量の場合にも高流量の場合と同様に、流体圧が迅速に立ち上がる。また、流量が多いときは第２流路を開放して第１流路とともに２つの流路で十分な開口面積を確保することで、流体の円滑な流通を図ることができる。
【００１６】
また、チェック弁は第１流路の流体圧を直接受けて迅速に動作するので、第２流路の開閉が迅速に行われ、チェック弁の動作応答の遅れを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるロータリバルブ装置の油圧回路接続図である。
【図２】上記ロータリバルブ装置の実体的油圧回路接続図であり、ポンプからの流量が低流量であるときの状態を示す。
【図３】上記ロータリバルブ装置の実体的油圧回路接続図であり、ポンプからの流量が高流量であるときの状態を示す。
【図４】ステアリング操作が行われたときのロータリバルブの断面図であり、半数の供給路に作動油が供給されている状態を示す。
【図５】ステアリング操作が行われたときのロータリバルブの断面図であり、全数の供給路に作動油が供給されている状態を示す。
【図６】従来のロータリバルブ装置の実体的油圧回路接続図である。
【図７】従来のロータリバルブ装置におけるバルブ特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１ ロータリバルブ
２ ポンプ
３ 油圧配管
４ チェック弁
３１，３２ 油圧配管
Ｖ１〜Ｖ８ バルブ

Claims (1)

1. 複数の流体供給路を有するロータリバルブを含むロータリバルブ装置であって、ポンプから前記複数の流体供給路のうちの一部に連通する第１流路の途中にチェック弁を設け、このチェック弁を介して前記複数の流体供給路のうちの残部に連通する第２流路を設け、
   前記チェック弁は、前記第１流路の流体圧が所定値以下であるとき前記第２流路を遮断し、前記第１流路の流体圧が前記所定値より大きいとき前記第２流路を連通させることを特徴とするロータリバルブ装置。

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