JP4648385B2 - 油圧式パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のかじ取り可能な車輪を方向転換するための油圧ステアリング装置、より詳しく云えば、パワーステアリング装置の油圧モータへの油流を制御する制御弁に関するものである。

トラック及び自動車は、普通、車両のかじ取り可能な車輪を方向転換する油圧式パワーステアリングを備えている。運転者がステアリングホイールを回すとパワーステアリング装置がアシスト力を発生させる。
通常の油圧式パワーステアリング装置は、油圧モータに高圧油を送るポンプを含んでいる。油圧モータは、車両のステアリングリンク機構に接続された出力部材を駆動する可動ピストンを有している。車輪はステアリングリンク機構に取り付けられている。
ピストンの運動により出力部材が駆動されて、車輪が左右に方向転換される。右への方向転換の場合は、ピストンの一方の側に油圧油が流れ、車輪が右へ方向転換する方向へピストンを駆動する。左への方向転換の場合は、油圧油はピストンの他方の側へ流れ、逆方向へピストンを駆動して、車輪を左へ方向転換する。

ポンプと油圧モータ間の流れは制御弁によって制御される。制御弁は、ポンプから流れを受け取り、油圧モータへの流れを制御する。制御弁の操作により、油流れはピストンの一方の側又は他方の側へ向けられ、ピストンへの流量が制御される。
制御弁は、ステアリングホイールの回動により制御弁が操作されるように該ホイールに接続されている。直進駆動中、ステアリングホイールは中立状態に置かれる。制御弁が中立状態の場合、車輪は直進方向となる。ステアリングホイールが右へ回動されると、制御弁は非中立状態となり、ピストンの一方の側へ油圧油が流れる。これにより、車輪は右へ方向転換する。ステアリングホイールが左へ回動されると、制御弁は非中立状態となり、ピストンの他方の側へ油圧油が流れる。これにより、車輪は左へ方向転換する。

制御弁を操作することで、制御弁内の流量絞り部、つまり流量オリフィスが閉じられる。該オリフィスは、ピストンの一方の側又は他方の側へ油流を方向付ける。また、このオリフィスは、幾らかの油圧油が強制的にピストンへ流れるようにし、ピストンを移動させる。残りの油圧油はオリフィスをへてポンプへ戻される。このオリフィスは、ステアリングホイールの回動が増すと共に閉じられる可変流量オリフィスである。これによって、より多くの油圧油がピストンへ流れ、運転者を補助する動力が増す。
制御弁を通過する油圧油は、しかし騒音を発生することがある。騒音の一般的原因は、オリフィスを流過する油圧油のキャビテーションである。キャビテーションは、油圧油がオリフィスを通過するさいに、油圧油の静圧降下の結果として油圧油内に発生する泡が原因である。圧力降下が十分に大きいと、泡が発生し、油圧油がオリフィスから排出されるさいに内破する。この内破が、乗員室内に聞こえる騒音を発生させる。

特定油圧油がキャビテーションを発生させる可能性は、キャビテーション係数Ｃ_ａによって与えられる：
Ｃ_ａ＝（Ｐ_ａ−Ｐ_ｖ）^*Ａ^２／（１／２^*ｐ^*Ｑ^２）
この式において、Ｐ_ａ＝オリフィスからの排出時の油圧油静圧
Ｐ_ｖ＝油圧油の蒸気圧
Ａ＝オリフィスの横断面積
ピストン＝油圧油の質量密度
Ｑ＝オリフィスを通過する油圧油の体積流量、である。

キャビテーション係数が高くなれば、それだけキャビテーション発生の可能性は低くなろう。キャビテーション係数は、流量Ｑが一定の場合、オリフィス横断面積Ａが増し、かつ排出圧力が増すにつれて、高い値になる。臨界キャビテーション係数は、油圧油の場合、通常、０．２〜１．５であり、通常、この値を超えるとキャビテーションは発生しない。
トラックの運転台や自動車の内部を、より静かにするため、製造者に対してパワーステアリングの騒音を低減することが要求されてきた。
パワーステアリングの騒音は、キャビテーションを減少させることで低減できる。キャビテーションを減らすために、幾つかの制御弁の場合、内部に２つのオリフィスが直列配置される。各オリフィスは、単独のオリフィスより大きして、等体積の油流を通過させることができる。オリフィス横断面積を増すことによって、各オリフィスのキャビテーション係数が高くなり、キャビテーション発生の可能性が低くなる。更に、上流のオリフィスのほうが排出圧が高いので、そのキャビテーション係数は更に高くなる。

２つのオリフィスを直列配置することでキャビテーション係数を高くすることはできるが、公知の制御弁では、２つのオリフィスを騒音が最も効果的に最小化される構成にすることはできない。
或る公知の制御弁では、上流と下流両方のオリフィスが閉じられるが、寸法は互いに等しいままである。上流オリフィスのキャビテーション係数は、常に、下流オリフィスのキャビテーション係数より高い値である。これは、上流オリフィスの排出圧が常に下流オリフィスの排出圧より高いためである。下流オリフィスは、上流オリフィスよりキャビテーション発生の可能性が高い。このために、騒音低減するための２つのオリフィスの全体的効果が制限される。

別の公知制御弁では、下流オリフィスが最小面積まで閉じ、ステアリングホイールが更に回動しても、その最小面積は維持される。他方、上流オリフィスは閉じ続けるので、全体の圧力は、上流オリフィスを介して効果的に降下する。上流オリフィスが事実上単独オリフィスとして機能するわけである。したがって、直列配置された２オリフィスを有することの長所は失われる。
更に別の公知制御弁では、下流オリフィスが、常時、上流オリフィスより小さい。下流オリフィスのキャビテーション係数は、したがって２つの等寸法オリフィスを有する場合に比較して低い値になる。したがって、下流オリフィスのキャビテーション発生の可能性が高くなる。このため、下流オリフィスにより、騒音低減のための２オリフィスの効果が制限される。
加えて、直列配置の２オリフィスは、制御弁の信頼性に往々にして悪影響を及ぼす。製作公差によるオリフィス寸法の相違により、運転者がステアリングホイールを回動しようとするさいに、ステアリングホイールが「固着」（ｓｔｉｃｋ）することがある。

従来の制御弁は、弁内で油圧油が流れる２つ以上の油圧回路を有している。各油圧回路は、１組の上流及び下流のオリフィスを含んでいる。油圧回路は、ステアリングコラムに接続された内部の可動弁部材の周囲又はそれに沿って延びている。これらの油圧回路は対称的に構成されているので、弁部材に対して横力が発生することがない。
しかし、製作公差によるオリフィス寸法の相違のため、荷重の不均衡が発生することで、弁部材には横力が作用する。重負荷（ヘビーデューティ）用トラックのパワーステアリング装置が操作される高圧では、この横力が「粘着」（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）、つまり弁運動に対する抵抗を生じさせ、それが、運転者にはかじ取りハンドル回動中に固着（ｓｔｉｃｋｉｎｇ）と感じられる。

更に、制御弁は、通常、パワーステアリング装置の一部を形成するベアリングキャップ等に取り付けられる。ベアリングキャップは、リリーフ弁を制御弁と流体連通するように並列接続することができる。リリーフ弁は、油圧油の過圧が油圧モータに達するのを防止する。
ベアリング・キャップ内でのリリーフ弁の位置は、車両製造者の要求によって変更でき、製造者によっては、リリーフ弁をまったく使用しないこともある。異なる車両製造者の要求を満足させるためには、他の点では等しいベアリングキャップを幾種類か製造し、在庫品目に加えておかねばならない。

望ましいのは、静かで信頼性のある制御弁にリリーフ弁を組み込んで、在庫品目に加えねばならない異なる種類のベアリングキャップを減らし、それによって、パワーステアリング装置の全体的な費用を低減することである。
したがって、油圧パワーステアリング装置の騒音を低減するための改良型制御弁が必要である。この改良型制御弁は、重負荷の操作条件下で信頼性があり、リリーフ弁を有することで、在庫費用を低減するものでなければならない。

本発明は、油圧式パワーステアリング装置内の騒音を低減する改良型制御弁である。この制御弁は、重負荷条件下で信頼性があり、在庫品目を減らすためリリーフ弁を含むことができる。
本発明による制御弁は、油路内に直列配置された第１及び第２のオリフィスを含んでいる。第１及び第２のオリフィスは各々、制御弁の操作により中立状態から閉じられる。オリフィスは、制御弁が中立状態から閉状態へ移動するのとほぼ同じ制御弁の運動で事実上完全閉状態まで閉じられる。
第２オリフィスは、第１オリフィスの下流にあり、第１及び第２のオリフィスが完全には閉状態にない場合、第１オリフィスより、事実上大きい横断面積を有している。

下流オリフィスが上流オリフィスより大きい横断面積を維持することで、オリフィスが開の場合、騒音低減が最大となる。前述のように、２オリフィスが等寸法を有する結果、上流オリフィスでは、常に、下流オリフィスよりキャビテーション係数が高い値となる。上流オリフィスを縮小し、下流オリフィスを拡大することで、上流オリフィスのキャビテーション係数は低い値となり、下流オリフィスのキャビテーション係数は高い値となる。
上流と下流のオリフィスの相対寸法は、２オリフィスのキャビテーション係数に最もよく適合するように選択され、キャビテーション発生の全体的な可能性が低減される。上流オリフィスと下流オリフィスとの比寸法は、好ましくは、制御弁を組み込んだ特定パワーステアリング装置の要求する流量と圧力とに基いて決定される。

双方のオリフィスを一緒に閉じることで、全体の圧力降下が、両オリフィスが完全閉状態に近づいている場合でも、事実上両オリフィスによって分担される。これによって、動力の補助が最大かつキャビテーションの可能性が最大の時に、騒音の最小化が助成される。
制御弁の一好適実施例は、少なくとも２つの油圧回路を含み、各回路が１組の上流及び下流のオリフィスを有している。各組のオリフィスは、オリフィス間に中間圧区域を有している。これら複数中間圧区域が均圧路によって流体連通させられ、該中間圧区域内の圧力の均圧化が保証される。これによって、他の場合には、製作公差によるオリフィス寸法の相違に起因すると思われる粘着（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）が防止される。それにより、重負荷作業状態での制御弁の信頼性が高まる。

制御弁の更に別の実施例では、中間圧区域が、付加的な圧力降下を生じさせる少なくとも１つの付加的な流量絞り部を含んでいる。上流及び下流のオリフィスによる圧力降下の合計は、中間圧区域を介した圧力降下によって増大し、それによりキャビテーション及び騒音の可能性も減少する。これらの付加的流量絞り部は、上流及び下流のオリフィス間の流れ方向の変更により、又は上流及び下流のオリフィス間に付加的なオリフィスを設けることにより、形成できる。
制御弁の付加的な実施例では、制御弁に、油圧油の過圧が油圧モータへ達するのを防止するリリーフ弁が含まれている。リリーフ弁はバイパス通路を含み、該バイパス通路が制御弁内で弁の入口と排出口間に油路と並列的に延在している。バイパス通路内に配置された可動の弁作用部材は、バイパス通路を閉じる常時閉位置に維持される。油圧油の過圧は弁作用部材を移動させ、バイパス通路を開き、過圧状態を減圧する。リリーフ弁の作業特性は、異なるパワーステアリング装置に適合させることができ、しかも、ベアリング・キャップ又は他の装置構成部品を変更する必要がない。

本発明のこのほかの目的及び特徴は、特に、本発明の３実施例を示す１７ページにわたる添付図面を参照して行う説明により明らかになろう。

図１は、本発明による制御弁１０の第１実施例を示したものである。制御弁１０は、自動車のかじ取り可能な車輪を方向転換させる油圧パワーステアリング装置１２の一部を形成している。パワーステアリング装置１２はポンプ１４を含み、該ポンプが、パワーステアリングの油圧油を油タンク１６から、高圧ステアリングギヤ２０内に形成される油圧モータ１８へ送る。ステアリングギヤ２０は、本発明の譲受人であるペンシルヴェニア州ハノーヴァ所在のＲ．Ｈ．シェパード社製のＭシリーズ・ステアリングギヤでよいだろう。油圧モータ１８は、車輪の方向転換のために車両のステアリングリンク機構に接続されたピットマン・アーム２２を駆動する。
制御弁１０はステアリングギヤ２０内に組みつけられ、ポンプ１４から油圧モータ１８への油流を制御する。供給管路２４には、ポンプ１４から制御弁１０へ油圧油が流れ、戻し管路２６には、制御弁１０から油タンク１６へ油圧油が流れる。

ステアリングギヤ２０は、チャンバ３０を形成するハウジング２８を含んでいる。図２に見られるように、ベアリングキャップ３２がチャンバの一端を閉じ、シリンダヘッド３４がチャンバの他端を閉じている。油圧モータ１８は、軸方向に可動なモータピストン３６を含み、該モータピストンが、チャンバ３０を密封分割して、ピストンの両側に第１及び第２の油圧モータチャンバ３８，４０を形成している。第１モータチャンバ３８はベアリングキャップに隣接し、第２モータチャンバ４０はシリンダヘッドに隣接している。ピストンの一方の側に形成された歯付きラック４２は、ハウジング内へ延びる出力軸４６に取り付けられたセクター歯車４４と噛み合っている。ステアリングギヤ２０とは反対側の出力軸４６には、ピットマン・アーム２２が取り付けられている。

制御弁１０はベアリングキャップ３２内に保持されている。ベアリングキャップ３２は、供給管路２４から制御弁へ油圧油が流入する流入路４８と、制御弁から戻し管路２６へ油圧油を排出する排出路５０とを含んでいる。第１モータチャンバ通路５２がベアリングキャップを貫通して延びることで、制御弁１０と第１モータチャンバ３８間に油圧油が流動可能である。第２モータチャンバ通路５４がベアリングキャップとギヤハウジング２８とを貫通して延びることで、制御弁１０と第２モータチャンバ４０間に油圧油が流動可能である。

ベアリングキャップ３２は制御弁１０のハウジングとして機能し、外側弁部材、つまり弁スリーブ５６と、内側弁部材、つまり弁コア５８とを収容している。弁コア５８は、回転軸線を中心として回転するように弁スリーブ５６内に同軸線的に組み付けられている。弁コア５８は、制御弁操作のため、弁スリーブ５６に対し中立状態からの回転が制限されている。弁コア５８の端部６０は、ベアリングキャップ３２から外部へ延び、自動車のステアリングホイールを担持するステアリングコラムに接続されるように従来形式で構成されている。
同軸線的な管状作動軸６２は、弁スリーブ５６から延び、ピストン３６を担持する従来式の再循環ボール組立体６４と係合している。作動軸６２は、ボール組立体６４のボールとねじ係合する雄ねじ面を有している。作動軸６２と弁スリーブ５６とは、好ましくは一体部材として形成される（図３も参照のこと）。

作動軸６２内のトーションバー６８は、作動軸６２と弁コア５８とを結合している。トーションバーにより、弁部材５６，５８は制御弁１０が中立状態となるように付勢されている。トーションバーの一端は、作動軸６２にピンで固定されている。トーションバーの他端は、弁コア５８の内端の盲孔内へ挿入され、弁コア５８にピンで固定されている。中立状態からの弁コア５８の回動によりトーションバーにはね捩じりが与えられ、これにより付勢力が発生し、弁部材５６，５８は中立状態へ戻るよう強制される。
ステアリングホイールの回動により制御弁１０が作動し、弁コア５８が中立位置、つまり非かじ取り位置から回動する。これにより制御弁１０は、中立状態から非中立状態に変わる。それによって高圧の油圧油が、制御弁１０から第１及び第２のモータチャンバ通路５２，５４をへて、ピストン３６の一方の側の、モータチャンバ３８，４０の一方へ送られる。ピストン３６は、次いで左方か右方へ移動し、油圧油を他方のモータチャンバ４０，３８から排出する。他方のモータチャンバから戻される油圧油は、第１又は第２モータチャンバ通路５４，５２をへて制御弁１０へ還流する。

ピストンの運動により、ラック４２がセクター歯車４４を駆動し、ピットマン・アーム２２を揺動させ、車輪が左又は右へ方向転換する。ピストンの運動により、また再循環ボール組立体６４が、弁コア５８に対し作動軸６２と弁スリーブ５６とを回転させる。弁コア５８は、車輪がステアリングホイールの回動に対応する程度だけ旋回すると、弁スリーブ５６に対し中立位置へ戻される。これにより、制御弁１０は従来の形式で中立状態へ戻る。
図３には、弁コア５８と部材６６とが示されている。弁スリーブ５６は、概して円筒形の外周部７２と、概して円筒形の内周部７４（図２参照）とを有している。弁コア５８は、弁スリーブ５６の内周部と協働する概して円筒形の外周部７６を有し、これにより、弁部材５６，５８間に内部油路７８（図２及び図４参照）が画成される。

弁スリーブ５６の外周部７２は、軸方向に間隔を置いた若干の環状溝８０，８２，８４，８６を含んでいる。これらの溝は、ベアリングキャップ３２と協働して、制御弁１０を出入する油圧油の油路を画成する。流入溝８０は、ベアリング流入路４８と整合し、ポンプ１４から制御弁内へ流入する油圧油を受け取る。排出溝８２は、ベアリング排出路５０と整合し、制御弁１０から油圧油をタンク１６へ排出する。第１モータチャンバ溝８４は、第１モータチャンバ通路５２と整合し、制御弁１０と第１モータチャンバ３８間に油圧油を流通させる。第２モータチャンバ溝８６は、第２モータチャンバ通路５４と整合し、制御弁１０と第２モータチャンバ４０間に油圧油を流通させる。

図４は、中央位置、つまり中立位置の制御弁１０を示している。弁コア５８は、弁スリーブ５６に対し中立位置にある。弁コアの外周部を油路７８が取り囲んでいる。図４に示すように、油路７８の上半部は、第１油路又は油圧回路８８の一部分を形成し、下半部は、同様の第２油路又は油圧回路９０の一部分を形成している。油圧回路８８又は９０は、詳しくは後述するが、並列配置されて、油路７８とモータチャンバ３８，４０間の油流を方向付けている。

弁スリーブ５６は複数組のポートを含み、該ポートの各々が、各油圧回路８８又は９０と組み合わされ、それによって回路が環状溝８０−８６と接続される。ポートの各組は、流入溝８０からの油圧油を回路内へ流入させる流入ポート９２ａ，９２ｂと、１対の排出ポート９４ａ，９４ｂとを含み、該排出ポートは、対応する流入ポート９２ａ又は９２ｂから９０度の位置に配置されている。排出ポート９４ａ，９４ｂは、双方の油圧回路により分け持たれ、油圧油を回路から排出溝８２内へ排出する。第１モータポート９６ａ又は９６ｂは、対応流入ポート９２ａ，９２ｂの一方の側に配置され、油圧油を油圧回路と第１モータチャンバの溝８４との間に流通させる。第２モータポート９８ａ又は９８ｂは、対応流入ポート９２の他方の側に配置され、油圧回路と第２モータチャンバ溝８６間に油圧油を流通させる。

弁スリーブ５６は、８個のランド１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄを有し、これらのランドが、軸方向に延在し、かつ内周部７４に周方向に間隔をおいて設けられている。ランド１００，１０２は、周方向に間隔をおいた軸方向の溝１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０８ａ，１０８ｂを１ランドおきに画成している。ランド１００及び溝１０４は、第１油圧回路８８と組み合わされ、ランド１０２及び溝１０６は、第２油圧回路９０と組み合わされ、溝１０８は双方の油圧回路間で分け持たれている。流入ポート９２ａ，９２ｂは各溝１０４ａ，１０６ａに開口し、排出ポート９４ａ，９４ｂは各溝１０８ａ，１０８ｂに開口している。第１モータポート９６ａ，９６ｂは、各ランド１００ａ，１０２ａを貫通して延び、第２モータポート９８ａ，９８ｂは各ランド１００ｂ、１０２ｂを貫通して延びている。

弁コア５８は、８個のランド１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１４ａ，１１４ｂを有し、これらのランドが、軸方向に延在し、かつ周方向に間隔をおいて外周部７６に設けられている。ランド１１０，１１２，１１４は、周方向に間隔をおいた軸線方向溝１１６ａ，１１６ｂ，１１６ｃ，１１６ｄ，１１８ａ，１１８ｂ，１１８ｃ，１１８ｄを１ランドおきに画成している。ランド１１０と溝１１６とは、第１油圧回路８８と組み合わされ、ランド１１２と溝１１８とは第２油圧回路９０と組み合わされている。
流入ポート９２ａ，９２ｂは、各弁コアのランド１１０ａ，１１２ａと対向している。排出ポート９４ａ，９４ｂは、各弁コアのランド１１４ａ，１１４ｂと対向している。第１モータポート９６ａ，９６ｂは、各弁コアの溝１１６ａ，１１８ａと対向している。第２モータポート９８ａ，９８ｂは各弁コア溝１１６ａ，１１８ｂと対向している。

軸線方向に間隔をおいた１対の均圧路１２０，１２２が、各対の弁コア溝１１６ｄ，１１８ｄと１１６ｃ，１１８ｃとを流体連通させている。各油路１２０，１２２は完全に弁コア５８内にあり、弁コア直径に沿って延在する貫通孔として形成されている。均圧路１２０，１２２の機能は、詳しく後述する。
弁スリーブ５６及び弁コア５８は、制御弁１０が中立状態にある場合、共通の軸方向中心平面１４０に関して各々対称である。弁コアのランド１１０ａは、弁スリーブ溝１０４ａ内でセンタリングされ、弁コアのランド１１４ａ，１１４ｂは、弁スリーブ溝１０８ａ，１０８ｂ内でそれぞれセンタリングされている。弁コアのランド１１０ｂ，１１０ｃは、しかし、各々、隣接スリーブのランド１００ｂ又は１００ａの側へ片寄っている。油圧回路９０内の対応する弁コアのランドと弁スリーブのランドとは、同じような形式に構成されている。

弁コアのランド１１０，１１２，１１４は、弁スリーブのランド１００，１０２と協働して油圧回路８８，９０内に可変寸法の絞り部、つまり可変流量オリフィスを画成する。図５は、上部油圧回路８８内の流量オリフィス１２４−１３６を示すものだが、以下の説明は、同じように下部油圧回路９０にも当てはまることを理解されたい。
オリフィス１２４は、流入ポート９２ａと第２モータポート９８ａ間に位置し、弁コアのランド１１０ａとスリーブのランド１００ｂとにより形成される。オリフィス１２６，１２８は、双方とも第１モータポート９６ａと排出ポート９４ａ間に形成される。オリフィス１２６は、弁コアのランド１１０ｃと弁スリーブのランド１００ａとにより形成され、オリフィス１２８は、弁コアのランド１１４ａと弁スリーブのランド１００ｃとによって形成される。

オリフィス１３０は、流入ポート９２ａと第１モータポート９６ａ間に位置し、かつ弁コアのランド１１０ａと弁スリーブのランド１００ａとにより形成される。オリフィス１３２，１３４は、双方とも第２モータポート９８ａと排出ポート９４ｂ間に位置している。オリフィス１３２は、弁コアのランド１１０ｂと弁スリーブのランド１００ｂとによって形成され、オリフィス１３４は、弁コアのランド１１４ｂと弁スリーブのランド１００ｄとにより形成される。
図５に示すように、オリフィス１２４−１３４は各々、弁コア５８が中立位置にある場合に開かれる。各オリフィスの寸法は、事実上、オリフィスを形成する弁スリーブ及び弁コアのランドの関連対間の周方向間隔によって決定される。
ポンプ１４からの油圧油は、流入ポート９２ａをへて油圧回路８８に流入する。油圧回路８８は、モータの流入ポート９２ａに関して対称であり、流入ポート９２ａは、油圧回路８８を、流入ポート９２ａから排出ポート９４ａまで延びる第１油路１３６と、流入ポート９２ａから排出ポート９４ｂまで延びる第２油路１３８とに分岐させる。

オリフィス１２４は、第２油路１３８の入口に位置し、オリフィス１３０は、第１油路１３６の入口に位置する。オリフィス１２４，１３０は、ここでは圧力オリフィスと呼ぶ。なぜなら、これらのオリフィスは、詳しくは後述するが、モータポートを加圧する作用を有するからである。オリフィス対１２６，１２８及び１３０，１３２は、各油路内に直列配置され、油圧油を排出する。オリフィス１２６は、油路１３６内でオリフィス１２８の上流に位置し、オリフィス１３２は、油路１３８内でオリフィス１３４の上流に位置している。これらオリフィスの相対的位置のため、オリフィス１２６，１３２を、ここでは上流排出オリフィスと呼び、オリフィス１２８，１３４を下流排出オリフィスと呼ぶ。

油路１３６，１３８を通過する油流は、制御弁１０が中立位置にあれば、事実上、釣り合いが取れ、均圧である。第１モータポート９６ａのところでの油圧は、第２モータポート９８ａのところでの油圧と事実上等しい。
油圧回路９０を通過する油流は、油圧回路８８と同じように釣り合わされている。結果として、モータチャンバ３８，４０内の油圧は、事実上均圧であり、ピストン３６は不動である。
ステアリングホイールの回動により、弁コア５８は、その中立位置から回転せしめられる。これにより、油圧回路８８，９０内のオリフィスのうちの幾つかは閉じられ、他は開かれる。回路８８を通過する油流については後述するが、その説明は、油圧回路９０にも妥当するものと理解されたい。

図５から分かるように、弁コア５８を逆時計回りに回転させると、オリフィス１２４，１２６，１２８は閉じられるが、オリフィス１３０，１３２，１３４は開かれる。時計回りに回転させれば、オリフィス１３０，１３２，１３４が閉じられ、オリフィス１２４，１２６，１２８が開かれる。閉じつつあるオリフィスにより油流は絞られる。これによって、圧力の不均衡が発生し、一方のモータポート９６ａ又は９８ａが加圧され、そのモータポートに接続されたモータチャンバ内へ高圧の油圧油が流入する。他方の低圧のモータチャンバからは、他方のモータポート９８ａ又は９６ａをへて油圧油が流出する。開いているオリフィスは、事実上油流を妨害又は制限しない。逆時計回りの操作の場合の油圧油の流れについては次に説明するが、その説明は、時計回りの回転にも適用できるものと理解されたい。

図６は、弁コア５８を、倍力かじ取りのため、直進の中立位置から逆時計回りに作動位置へ回転させた状態を示している。制御弁１０は、いまや、図５に示した中立状態と比較すると、中央を外れた状態にある。
回転により、オリフィス１２４，１２６，１２８は絞られ、オリフィス１３０，１３２，１３４は拡大される。オリフィス１３０は、第１油路１３６の入口にあり、開かれることで、油流が事実上妨げられずに流入ポート９２ａから油路１３６へ流入できる。圧力オリフィス１２４は、第２油路１３８の入口にあり、流入ポート９２ａから第２油路１３８への油流を制限する。結果として、流入ポート９２ａから第１油路１３６への流量が増し、第２油路１３８への流量が減る。これにより、弁コア溝１１６ａが加圧され、油圧油が第１モータポート９６ａから第１モータチャンバ３８へ流れ、ピストン３６が、図２に見られるように左方へ移動する。

ピストン３６は、油圧油を第２モータチャンバ４０から第２モータポート９８ａをへて第２油路１３８へ強制的に送入する。第２油路１３８内の、第２モータポート９８ａの下流のオリフィス１３２，１３４は開かれ、油流は事実上妨げられずに排出ポート９４ｂへ戻される。
図６で注意すべき点は、弁コアのランド１１０ｂの前縁が十分に弁スリーブのランド１００ｄから間隔をおいて位置しているため、弁コア５８の逆時計回りの回転によってランド１１０ｂ、１００ｄ間に流れを絞るオリフィスが形成されない点である。第２モータポート９８ａの下流で油路１３８内の流れを絞ることが望まれる場合には、ランド１１０ｂ，１００ｄを、そのような流量絞り部を形成するように寸法付けすることができる。

上流の排出オリフィス１２６と下流の排出オリフィス１２８とは、既述のように、第１モータポート９６ａより下流の第１油路１３６内に直列に配置されている。オリフィス１２６，１２８が、弁コア溝１１６ａ内に圧力を発生させることで、第１モータポート９６ａを通る油流は事実上制御される。オリフィス１２６，１２８は、制御弁１０が完全に閉じるまで、回転につれて連続的に閉じられる。
排出オリフィス１２６，１２８は、始めは事実上開状態で、相対的に低い背圧を発生させる。油路１３６の流量の大部分は、オリフィス１２６，１２８を流過し、相対的に小部分の圧力がモータポート９６ａに作用する。この状態では、動力補助は小さい。オリフィス１２６，１２８が閉じるにつれて、圧力が増し、モータポート９６ａへの圧力が増し、動力補助が大となる。完全閉状態では、流入ポート９２ａからの全流量（閉じたオリフィスからの漏れは除く）が、モータポート９６ａを流過し、動力補助が最大となる。

オリフィス１２４，１２６，１２８の閉じ速度は、該オリフィスを形成する弁のランドの周方向間隔とオリフィスを形成する弁のランド縁部の形状との関数である。弁のランドの構成と形状とによって、制御弁の回転による閉じ速度を確定かつ変更することは、当業者には周知なので、ここでは詳述はしない。

図７ａ，７ｂ，７ｃは各々オリフィス１２４，１２６，１２８の拡大図である。図示の実施例では、弁コアのランド１１０ａは、弁スリーブのランド１００ｂの内半径より僅かに小さな一様又は一定の外半径を有している。図７ａ参照。弁コアのランド１１０ｃは、弁スリーブのランド１００ａに対向する制御縁１４２を含んでいる。図７ｂ参照。制御縁１４２は、図示のように、半径から７０．３度の角度１４３だけ傾斜している。弁コアのランド１１０ｂは、制御縁１４２に似た制御縁１４４（図５参照）を含むが、弁スリーブのランド１００ｂと対向している。弁コアのランド１１４ａは、弁スリーブのランド１００ｃに対向する制御縁１４６を含んでいる。図７ｃ参照。制御縁１４６は、図示のように、半径から４８．５度の角度１４７だけ傾斜している。弁コアのランド１１４ｂは、制御縁１４６に似た制御縁１４８（図５参照）を含むが、弁スリーブのランド１００ｄに対向している。

各制御縁１４２，１４４，１４６，１４８は、ランドに沿って軸方向に延在する平らな面であり、ランドのコーナーは面取りされるか斜角が付けられている。別の実施例では、制御縁は、曲面を含むか、弁スリーブのランドにのみ設けられるか、弁スリーブと弁コア双方のランドに設けられるか、いずれかが可能である。
図８は、制御弁１０の弁曲線である。この曲線は、変向角度（中立状態からの弁コア５８の相対回転角度）の関数であるオリフィス１２４，１２６，１２８の寸法をプロットしたものである。オリフィス寸法は、弁軸線と直角方向の、オリフィス横断面の最小幅である。各オリフィスの軸線方向長さは前記幅よりはるかに大きいので、各オリフィスの有効流れ面積は、オリフィス寸法と事実上直接に比例する。

圧力オリフィス１２４は、制御弁１０の初期中立状態から迅速に閉じられるのが好ましい。弁コアのランド１１０ａは、当初、弁スリーブのランド１００ｂから間隔を有していて、オリフィス１２４の初期寸法を画成する。オリフィス１２４は、弁コアのランド１１０ａが弁スリーブのランド１００ｂに接近するにつれて、閉じられる。オリフィス１２４は、図示のように、事実上一定速度１５１で閉じられる。弁コアのランド１１０ａの前縁は、約１．５度回転すると、弁スリーブのランド１００ｂの下になって、オリフィス１２４が完全に閉じられる。これが、制御弁１０の第１操作状態１５２である。圧力オリフィス１２４の迅速な閉鎖により、「ゴトゴト」（ｇｒｕｍｐ）いう音、すなわち油圧パワーステアリング方式の場合に知られている不安定な流れ状態の防止が助成される。

上流の排出オリフィス１２６は、初期寸法が圧力オリフィス１２４と等しい。オリフィス１２６は、始めは圧力オリフィス１２４の閉じ速度と事実上等しい第１閉じ速度で閉じられる。制御弁１０が操作位置１５２に達すると、オリフィス１２６は、より低速の第２閉じ速度で閉じ始める。オリフィス１２６は、制御弁が約４度の回転で完全閉鎖状態１５６に達するまで、この事実上一定の第２閉じ速度で閉じられる。制御弁１０は、完全閉位置を超えて回転を続けることができる。
図示の実施例では、上流排出オリフィス１２６の初期閉じ速度は、弁スリーブのランド１００ａからの弁コアのランド１１０ｃの周方向間隔によって決定される。制御縁１４２が弁スリーブのランド１００ａの下に移動すると、制御縁１４２の傾斜により第２閉じ速度が確定する。別の実施例の場合には、他のランド間隔の構成及び多くの傾斜面を有する制御縁を含む制御縁構成も使用可能だろう。

下流排出オリフィス１２８は、上流排出オリフィス１２６と共に閉じられる。オリフィス１２８は、制御弁が完全閉状態１５６に達すると、完全に閉じられるが、中立状態１５０から完全閉状態１５６まで事実上一定の閉じ速度１５７で閉じられる。閉じ速度は、弁スリーブのランド１００ｃからの弁コアのランド１１４ａの初期間隔と制御縁１４６の勾配とによって確定する。両オリフィスが完全に閉じられるまでは、下流オリフィス１２８の開きは上流排出オリフィス１２６より大きい。
第１操作状態１５２と完全閉状態１５６との間では、下流排出オリフィス１２８の開きは、上流排出オリフィス１２６より約３倍大きい。オリフィス１２６，１２８は約４度で完全に閉鎖されるので、下流排出オリフィス１２８の閉じ速度は、操作状態１５２，１５４間での上流排出オリフィス１２６の閉じ速度より約３倍大きい。

排出オリフィス１２６，１２８は協働して、変向角度が小さいときには相対的に小さい動力補助を発生させ、低速でのパーキングや急旋回時には、より大きい変向角度で、より大きい動力補助を発生させる。運転者は、概して、これらのかじ取り特性を有するパワーステアリング装置を好む。
図９は、制御弁１０が図６に示した中立状態を外れた場合の、制御弁１０内の油圧回路８８，９０をホイートストーン図で示したものである。油圧回路８８，９０は流入路８０と排出路８２との間に並列配置されている。オリフィス１３０，１３２，１３４は、回転が進むにつれて開くため、この図からは省略されている。
上流及び下流の排出オリフィス１２６，１２８の構成を得るために、油圧回路８８，９０の数学的モデルを使用した。このモデルにより、異なる変向角度のために提案された構成の場合のオリフィス寸法が計算された。計算された面積の値は、各回路の異なる部分を通過する流量の連立方程式を解くことにより油圧回路８８，９０の通過流量を計算するのに使用される。

オリフィス１２６，１２８の寸法は、油圧が平方インチ（６．４５ｃｍ平方）当り約１５００ポンド（６７９．５ｋｇ）、流量が毎分約３．７ガロン（１４リットル）の場合に、排出オリフィス１２６，１２８を介してキャビテーション係数を最大化するようにして決められた。これは、重負荷トラックの場合の通常の出力要求であり、トルクの全出力ではない。図示の実施例では、パワーステアリング装置１２の通常の作動条件で騒音を最小化することが望まれている。別の実施例では、制御弁分析の出発点として、工学的判断と比圧力及び比流量の要求とに基いて異なる複数操作条件を使用することができる。
図示の実施例の場合、下流排出オリフィス１２８の寸法は、選択された操作条件で、上流排出オリフィス１２６の寸法の約３倍とすべきであることが決められた。これにより、同じ操作条件での従来式単段制御弁に比較して、制御弁１０からの感覚騒音レベルが半減する。
目標弁曲線を得るために、排出オリフィス１２６，１２８に関連する弁コアと弁スリーブとのランド間隔と、制御縁１４２，１４６の傾斜とを選択した。

図１０は、弁コア５８が図６に示すように非中立状態にある場合、弁コア５８周囲に延びる油圧回路８８，９０を示す図である。各回路８８，９０は、弁コア５８の周囲に１８０度にわたって延在している。回路８８内では、圧力オリフィス１２４と上流排出オリフィス１２６とが、これらオリフィス間に高圧区域１５６ａを画成している。上流及び下流の排出オリフィス１２６，１２８間には、中間圧区域１５８ａが画成されている。下流排出オリフィス１２８から排出ポート９４ａへは、低圧区域１６０ａが延びている。油圧回路９０内にも、同じような高圧区域１５６ｂ、中間圧区域１５８ｂ、低圧区域１６０ｂが設けられている。油圧回路９０内の対応するオリフィス及び圧力区域には、プライムを付した同じ符号が付されている。

圧力域１５６，１５８，１６０の対応する対は、弁コア５８上で互いに直径方向で対向位置にある。結果として、弁コア５８に作用する正味半径方向力は、理論的にはゼロである。粘着（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）、つまり相対回転に対する抵抗は、中間圧区域１５８内の圧力が相対的に高い場合に、弁コア５８と弁スリーブ５６間に発生することがある。この粘着（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）は、中間圧区域１５８ａ、１５８ｂ間の圧力差により発生する、弁コア５８に作用する正味半径方向力に起因すると思われる。
高圧区域１５６ａ，１５６ｂは双方とも、各流入ポート９２ａ、９２ｂにより弁の共通の流入路８０に流体連通されている。低圧区域１６０ａ，１６０ｂは双方とも、各排出ポート９４ａ，９４ｂにより共通の排出路８２に流体連通されている。圧力区域１５６，１６０内の圧力は流入圧力と排出圧力とにより確定され、したがって、各対の圧力区域１５６，１６０の個別区域内の圧力は互いに等しい。

各中間圧区域１５８ａ又は１５８ｂ内の圧力は、中間圧区域を画成する上流及び下流の排出オリフィスの関数である。２油圧回路８８，９０内の対応排出オリフィスは、理論的には互いに等しく、したがって、中間圧区域１５８ａ，１５８ｂ内の圧力も理論的には等しい。
しかし、製作公差により、一方の油圧回路内の一方の又は両方のオリフィスが、他方の油圧回路９０内の対応オリフィスより大又は小となる可能性がある。
これらの製作公差の結果、中間圧区域１５８ａ，１５８ｂ内の圧力は、おそらく等しくはならない。この圧力差が、一方の側へ弁コア５８を強制する正味半径方向力を発生させる。この力が、観察された粘着（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）を発生させると思われる。
均圧路１２０は、弁コア５８が逆時計回りに回転する場合に形成される中間圧区域１５８ａと１５８ｂとを流体連通させる。これによって、オリフィス寸法の相違にもかかわらず両中間圧区域が均圧化される。均圧路１２２により両低圧区域は流体連通する。

図１１は、図１０と似ているが、弁コア５８が時計回りに回転した場合を示した図である。各油圧回路内の中間圧区域１５８は均圧路１２２により流体連通している。均圧路１２０は両低圧区域を流体連通させる。均圧路１２０，１２２は、協働して、ステアリングホイールの回動方向とは無関係に、制御弁１０の粘着（ｓｔｉｃｔｉｏｎ）を事実上除去する。
図示の実施例では、均圧路１２０，１２２は、弁コア５８に完全に内包された直径方向貫通孔である。別の実施例の場合、均圧路は、弁スリーブ５６内に完全に又は部分的に形成されるか、又は弁ハウジングから外部へ延びる導管を含むようにして、両中間圧区域を流体連通させることができよう。
制御弁１０が、弁スリーブと弁コア間に並列配置された１対の油圧回路８８，９０を画成することで、制御弁と油圧モータ１８間に油圧油が流通する。別の実施例では、好ましくは弁コアの周囲に対称的に延びる付加的な油圧回路を形成できる。図示の均圧路１２０，１２２と機能的に等価の均圧路により、付加回路の対応する両中間圧区域が相互接続され、既述のように、均圧が保証されよう。

ベアリングキャップ３２は、従来式のもので、キャップの一方の側に取り付けられたリリーフカートリッジ１６２（図１参照）を含んでいる。リリーフカートリッジ１６２内には、常時閉リリーフ弁（図示せず）が組み付けられ、該リリーフ弁が、バイパス回路（図示せず）内に配置され、該バイパス回路が、流入路４８と排出路５０とを制御弁１０に並列接続する。ポンプ１４からの過圧が生じた場合、リリーフ弁が開かれる。油圧油は、バイパス回路を通過し、制御弁１０を迂回する。これにより、ステアリングギヤの操作圧力が制限され、制御弁１０から油圧モータ１８へ過圧が送られるのが防止される。
ベアリングキャップ３２内でのリリーフカートリッジ１６２の配置は、車両製造者の要求に応じて変更できる。加えて、製造者がリリーフ弁を使用せず、したがってカートリッジ１６２を省いた装置を製造する場合もある。結果として、他の点では等しい多くのベアリングキャップ３２を製造し、在庫品に加えねばならない。

図１２−図１６は、本発明による制御弁の第２実施例２１０の部品を示したものである。制御弁２１０は、弁部材６６に似た外側弁部材２１２と、弁スリーブ５６に似た弁スリーブ２１４とを含んでいる。弁コア２１６はリリーフ弁２１８を内蔵している。制御弁２１０内にリリーフ弁を配置することにより、リリーフカートリッジ１６２とこれに関連するバイパス回路とをベアリングキャップ３２から除去できる。
弁コア２１６は、弁コア５８に似ているので、異なる点のみを説明する。バイパス通路２２０は、弁コア２１６を貫通して延在し、流入ポートを弁スリーブ２１４内の排出ポートと接続している。バイパス通路２２０は、弁作動時、油圧回路８８，９０に対応する油圧回路と並列配置されている。

リリーフ弁２１８は、バイパス通路２２０内に配置され、弁作用部材２２２を含んでいる。図示の弁作用部材２２２は鋼製ボールベアリングとして構成されているが、
弁作用部材には別の形状及び材料の使用も可能である。弁作用部材２２２は、バイパス通路２２０内に形成された弁座２２４に対する閉位置と、弁座から離間した開位置との間で可動である。圧縮コイルばねとして構成されたばね部材２２６により、弁作用部材２２２は弁座２２４に対し押し付けられる。
バイパス通路２２０は、第１孔２２８と第２孔２３０とを含み、該孔が、各々弁コア２１６を貫通している。第１孔２２８は、弁スリーブ流入ポートと軸線方向に整合し、流入ポートから油流を受け取る。第２孔２３０は、第１孔２２８から軸線方向に間隔をおいて位置し、弁スリーブ排出ポートと整合し、油流を排出ポートへ排出する。孔２２８，２３０は、互いに周方向に９０度ずらされており、それぞれ流入ポートと排出ポートとに隣接している。

ステアリングホイール端部２３４から弁コア２１６内へは、第３の孔２３２が軸線方向に延び、第１孔２２８及び第２孔２３０と交差している。弁座２２４は、第３孔２３２内に、それも第１孔２２８と第２孔２３０との間に形成されている。弁コアの反対側の端部から弁コア内へ軸線方向に延びる盲孔２３６には、従来形式のトーションバーの端部が受容される。
ばね部材２２６は、第３孔２３２内に、それも弁部材２２２とプラグ２３８との間に挟入され、プラグは、第３孔２３２を密封するOリングを担持している。プラグ２３８の軸線方向位置は、弁作用部材２２２に対するばね部材２２６の予圧の変更を望む場合には、変更できる。ばね部材２２６は、正常作業圧下でリリーフ弁を閉状態に維持するのに十分な力を弁作用部材２２２に対し加えることができる。
過圧発生時には、バイパス通路２２８を通過しようとする油流は、ばね部材２２６の力を克服する。これにより、弁作用部材２２２は弁座２２４から離間し、リリーフ弁２１８が開く。バイパス通路２２０の通過流は、弁スリーブ２１４と弁コア２１６間の油圧回路を事実上迂回することで、過圧状態が解消される。

リリーフ弁２１８は、別のパワーステアリング装置の場合には、ベアリングキャップ３２及び他の装置構成部材を変更することなしに、変更又は除去できる。例えば、ばね部材２２６の長さ、弾発率、予圧力を変更することにより、異なる操作圧力用の弁作用部材２２２に対する予圧を変更でき、しかも弁スリーブ２１４又は弁コア２１６の寸法を変更する必要がない。このため、同じベアリングキャップ３２を異なるパワーステアリング装置に使用し、加えて製造者の要求を完全に満足させることができる。
制御弁１０，２１０内に画成される複数排出オリフィスは、事実上、該オリフィスを画成する弁コアのランドの軸線方向全長に沿って延在する。排出オリフィス間の油圧油は、事実上週方向流であり、事実上、軸線方向流の成分を欠いている。

図１７−図２１には、本発明による制御弁の第３実施例３１０が示されている。制御弁３１０は、制御弁１０に似ており、油圧回路８８，９０に似た１対の油圧回路３１２，３１４（図８参照）を画成している。制御弁１０の中間圧区域内の油圧油は作業せず、油圧モータへ排出されない。これにより、制御弁３１０内の中間圧区域に付加的な流量絞り部を設ける可能性が与えられ、しかも、その場合、油圧モータへの圧力を減じることなく、またパワーステアリング装置内に背圧が増すこともない。これらの付加的な流量絞り部は、既述の数学的モデルに含まれ、排出オリフィス面積と閉じ速度とを最適化できる。
制御弁３１０は、弁スリーブ３１８を有する外側部材３１６と弁コア３２０とを含んでいる。図１７参照。弁スリーブ３１８と弁コア３２０とは、弁スリーブ５６と弁コア５８とに似ているので、異なる点だけを詳説する。

図１８に示されているように、弁スリーブ３１８は、油圧回路３１２に関係するランド３２２ａ，３２２ｂ，３２２ｃ，３２２ｄと、油圧回路３１４に関係するランド３２４ａ，３２４ｂ，３２４ｃ，３２４ｄとを含んでいる。ランド３２２ａ−ｄ及び３２４ａ−ｄは、弁スリーブ５６のランド１００ａ−ｄ及び１０２ａ−ｄと等しい寸法及び間隔を有している。
弁コア３２０は、油圧回路３１２に関係するランド３２６ａ，３２６ｂ，３２６ｃと、油圧回路３１４に関係するランド３２８ａ，３２８ｂ，３２８ｃとを有している。弁コアのランド３３０ａ，３３０ｂは両回路間で分け合っている。ランド３２６ａ−ｃ，３２８ａ−ｃ，３３０ａ−ｂは、弁コア５８の各ランド１１０ａ−ｃ，１１２ａ−ｃ，１１４ａ−ｂ同様の寸法及び間隔を有している。

図１８は、非中立状態の制御弁３１０を示している。弁コア３２０は、図で分かるように、弁スリーブ３１８に対し逆時計回りに回転している。ランド３２２ｂ，３２６ａは圧力オリフィス３３２を画成する。ランド３２２ａ，３２６ｃは上流排出オリフィス３３４を画成し、ランド３２２ｃ，３３０ｂは下流排出オリフィス３３６を画成する。
逆時計回りの回転により、油圧回路３１２内のオリフィス３３２，３３４，３３６と、油圧回路３１４内の対応オリフィス（符号なし）とが閉じられる。時計回りの回転時には、これらのオリフィスが開き、油圧回路内の他の圧力オリフィス及び排出オリフィスが閉じられることは理解されよう。これは、制御弁１０の場合に既に説明したとおりである。制御弁３１０の弁曲線は、制御弁１０の弁曲線と類似している。
オリフィス３３４，３３６の特徴及びこれらのオリフィス間の中間圧区域については、詳しくは後述するが、その説明は、油圧回路３１２の他の分岐路及び油圧回路３１４の両分岐路の対応特徴にも妥当すると理解されたい。

図１９は弁コア３２０を示している。ランド３２６ｃは、制御弁１０の制御縁１４２に対応する制御縁３３８を有している。制御縁３３８は、弁コアの内端に隣接し、前記ランドに沿って相対的に短距離だけ軸線方向に延在している。この点は、事実上ランド全長にわたって延びる制御縁１４２と異なっている。制御縁３３８は、ランド３２６ｃ内に溝３３９を画成し、該溝が周方向にランド内へ延びている。
ランド３３０ｂは、制御弁１０の制御縁１４６に対応する制御縁３４０を有している。制御縁３４０は、相対的に短距離だけランド３３０ｂに沿って軸線方向に延び、制御弁のステアリングホイール端に向って制御縁３３８から軸線方向に間隔をおいて位置している。

図１８に戻ると、オリフィス３３４，３３６の機能は、制御弁３１０が中立状態にある場合は、対応オリフィス１２６，１２８の機能と事実上等しい。弁スリーブと弁コアとのランド対３２２ａ／３２６ｃと３２２ｃ／３３０ｂとは、互いに間隔をおいて配置され、オリフィス３３４，３３６を通過する油流は、該ランドの軸線方向全長にわたって事実上周方向に流れる。
弁コア３２０が図示の非中立状態へ回転すると、弁コアのランド３２６ｃ，３３０ｂは、それぞれ弁スリーブのランド３２２ａ，３２２ｃの下へ移動する。オリフィス３３４を通過する流れは、ランドの重なりにより制限され、溝３３９を通る周方向の流れとなり、オリフィス３３６を通る流れは、重なるランドにより制限されて、溝３４１を通る周方向の流れとなる（ランド間の漏れは、より少ない）。制御縁３３８、３４０は、オリフィス３３４，３３６の流れ面積と閉じ速度とが、制御弁１０内の対応オリフィス１２６，１２８の流れ面積及び閉じ速度と事実上等しくなるように構成されている。

弁スリーブの溝３４２及び弁コアの溝３４４は協働して軸線方向の油路３４６を画成し、該油路が、オリフィス間に中間圧区域を含んでオリフィス３３４からオリフィス３３６まで延びている。オリフィス３３４から排出される周方向の流れは、油路３４６を軸線方向に通過しオリフィス３３６へ流れるように強制される。油路３４６を通る軸線方向流は、オリフィス３３６を通過する周方向流に強制的に変向される。
オリフィス３３４，３３６間の流れ方向の変更により、オリフィス３３４からの排出時とオリフィス３３６への流入時とに中間圧区域で付加的降圧が発生する。これらの付加的な降圧は、排出オリフィス３３４，３３６による降圧と一続きで発生し、騒音及びオリフィスによるキャビテーショの可能性を低減する。
制御弁３１０は、また詳しくは後述される中間圧区域に付加的な軸線方向オリフィス３４８（図２０参照）を含んでいる。オリフィス３４８を通過する流れは付加的な降圧を発生させ、それにより更に、制御弁３１０内の騒音とキャビテーションの可能性との低減が助成される。

図１９に見られるように、弁コアのランド３２６ｃ，３３０ｂ間には周方向壁部３５０が延びている。壁部３５０は、制御縁３３８，３４０のほぼ中間に位置し、弁コアの溝３４２を遮断している。壁部頂面に開かれた軸線方向スロット３５２が壁部の全厚にわたって延びている。弁スリーブ３１８は、周方向壁部３５４を含み、該壁部が弁スリーブのランド３２２ａ，３２２ｃの間に延び、弁スリーブの溝３４６を遮断している。図２０及び図２１参照。
壁部３５４は、壁部３５０に重なり、スロット３５２を覆い、固定面積オリフィス３４８を画成する。壁部３５０，３５４は、中間圧区域を、排出オリフィス３４からの油圧油を受け取る上流区域３５６と、下流排出オリフィス３３６へ油圧油が流れる減圧下流区域３５８とに分割している。２油圧回路内の複数下流区域は、均圧路により相互接続され、上流区域も別の均圧路により相互接続されている。

油路３４６を通過する流れはオリフィス３４８を通過せねばならないが、該オリフィスは、油圧油の圧力を減圧し、それにより騒音を低減する。目標降圧値及び流量を達成するために、図示の実施例のオリフィス３４８の寸法及び形状を変更してもよいし、付加的オリフィス４８を油路３４６内に設けることもできる。

制御弁３１０の別の実施例では、油路３４６により排出オリフィス間に半径方向で油圧油が流れるようにすることができる。例えば、軸線方向に間隔をおいた取り入れ端部と排出端部を有する半径方向孔を弁コア３２０内に設けて、該孔を介して排出オリフィス間を油圧油が流通するようにできる。流れは半径方向に変更されねばならず、半径方向への変更は、付加的な圧力降下を発生させる。これらの孔自体が、排出オリフィス間で圧力降下をも発生させる流量絞り部を形成するか、それを含んでいる。

図示の制御弁１０，２１０，３１０の場合、弁スリーブと弁コア間に並列配置される１対の油圧回路が画成されることで、制御弁と油圧モータ間に油圧油が流通する。更に本発明の別の複数実施例では、内側及び外側の弁部材が、制御弁内に単一の油圧回路のみを画成できる。これらの制御弁は、固有の負荷不均衡のため、概してパワーステアリングに使用するには不適だが、実際には他の用途に使用できよう。
本発明による制御弁は、またラック−ピニオン型パワーステアリング装置に使用でき、別種の油圧装置の構成部品への流れを制御するのにも使用できる。

本発明による制御弁は、好ましくは回転制御弁として構成され、回転軸線を中心として相対回転するように同軸線的に組み付けられた内側及び外側の弁部材を備えている。本発明による制御弁の他の可能な実施例は、長手方向の制御弁として構成され、その場合には、内側及び外側の弁部材が、軸線に沿って相対並進運動するように、同軸線的に組み付けられる。
以上、本発明の好適実施例を図示し、説明したが、変更態様が可能であると理解されたい。したがって、細部まで前記実施例により限定されるものではなく、特許請求の範囲内で改変及び変更がなされることが望ましい。

本発明による制御弁の第１実施例を有する油圧式パワーステアリング装置の略示図。（実施例１） 図１の事実上２−２線に沿って截断したパワーステアリングギヤの断面図。 制御弁の第１実施例の内部と外部の弁部材の分解図。 第１実施例の制御弁が中立状態にある場合を示す略示断面図。 図４の制御弁の一部を拡大した図。 図５と同様の拡大図。ただし、制御弁は非中立状態にある。 図６に示した閉じつつあるオリフィスの拡大図。 図６に示した閉じつつあるオリフィスの拡大図。 図６に示した閉じつつあるオリフィスの拡大図。 制御弁の弁曲線で、弁スリーブに対し弁コアが相対角回転した場合に制御弁内の閉じつつあるオリフィスの面積をプロットした線図。 制御弁が非中立状態にある場合の制御弁第１実施例の油圧回路の線図。 制御弁の弁コアが第１方向に回転した場合、弁コア周囲に延びる油圧回路の線図。 弁コアが第２方向に回転した場合の、図１０同様の図。 本発明による制御弁第２実施例の分解図。（実施例２） 制御弁の第２実施例の平面図。 図１３の１４−１４線に沿って截断した断面図。 図１３に示した制御弁の側面図。 図１３の１６−１６線に沿って截断した断面図。 本発明による制御弁の第３実施例の側面図。（実施例３） 図１７の１８−１８線に沿って截断した断面図。制御弁は非中立状態にある。 図１７に示した制御弁の弁コアの斜視図。 図１７の２０−２０線に沿って截断した、図８同様の断面図。 図１７の２１−２１線に沿って截断した、図８同様の断面図。

符号の説明

１０，２１０，３１０ 制御弁
１２ 油圧式パワーステアリング装置
１４ ポンプ
１６ 油タンク
１８ 油圧モータ
２０ 高圧テアリングギヤ
２２ ピットマンアーム
２４ 供給管路
２６ 戻し管路
２８ ハウジング
３０ チャンバ
３２ ベアリングキャップ
３４ シリンダヘッド
３６ モータピストン
３８，４０ モータチャンバ
４２ 歯付きラック
４４ セクター歯車
４６ 出力軸
４８ 流入路
５０ 排出路
５２ 第１モータチャンバ通路
５４ 第２モータチャンバ通路
５６，２１４，３１８ 弁スリーブ
５８，２１６，３２０ 弁コア
６２ 作動軸
６８ トーションバー
７２ 弁スリーブの外周部
７４ 弁スリーブの内周部
７６ 弁コアの外周部
７８ 油路
８０，８２，８４，８６ 環状溝
８８，９０；３１２，３１４ 油圧回路
９２ 流入ポート
９４ 排出ポート
９６ 第１モータポート
９８ 第２モータポート
１００，１０２ 弁スリーブのランド
１０４，１０６，１０８ 軸線方向溝
１１０，１１２，１１４ 弁コアのランド
１１６，１１８ 弁コアのランド間の軸線方向溝
１２０，１２２ 均圧路
１２４−１３６ オリフィス（油路）
１４２，１４４，１４６，１４８ 制御縁
１５１ 一定の閉じ速度
１５２ 制御弁の第１操作状態
１５４ 第２のより低速の閉じ速度
１５６ 高圧区域
１５８ 中間圧区域
１６０ 低圧区域
１６２ リリーフカートリッジ
２１２，３１６ 外側弁部材
２１８ リリーフ弁
２２０ バイパス通路
２２２ 弁作用部材
２２４ 弁座
２２６ ばね部材
２２８ 第１孔
２３０ 第２孔
２３２ 第３孔
２３４ ステアリングホイール端
２３６ 盲孔
３２２，３２４ 弁スリーブのランド
３２６，３２８ 弁コアのランド
３３４ 上流排出オリフィス
３３６ 下流排出オリフィス
３３８，３４０ 制御縁
３３９ ランドの溝
３４１ 溝
３４２ 弁スリーブ溝
３４４ 弁コア溝
３４６ 軸線方向油路
３４８ 固定面積オリフィス
３５０ 周方向壁部
３５２ 軸線方向スロット
３５４ 壁部
３５６ 上流区域

Claims (5)

1. 第１及び第２の油圧油チャンバを有する油圧モータの制御に好適な、車両のパワーステアリング用制御弁において、該制御弁が、
   ハウジングと、
   制御弁が中立状態と閉状態との間で変化するようハウジング内で相対移動可能に支持された外側及び内側の弁部材と、
   制御弁内へ流入する油圧油用の流入路及び制御弁から排出される油圧油を排出する排出路とを含んでおり、
   前記内側及び外側の弁部材が、前記内側及び外側の弁部材間に第１及び第２の油路を画成するように構成され、前記第１及び第２の油路が、並列配置され、かつ前記流入路と前記排出路とを流体連通させ、
   前記制御弁が、更に、前記第１油路と前記第１モータチャンバとの間に油圧油を流通させるための、前記第１油路から延びる第１モータチャンバ通路と、前記第２油路と前記第２モータチャンバ間に油圧油を流通させるための、前記第２油路から延びる第２モータチャンバ通路とを含み、
   前記内側及び外側の弁部材が協働して、前記第１及び第２の油路の各々の内に、圧力オリフィスと、第１排出オリフィスと、第２排出オリフィスとを画成し、前記圧力オリフィスと前記第１排出オリフィスと前記第２排出オリフィスの各々が、外側弁部材と内側弁部材との間の相対移動に応じて流れ面積を変更可能であり、
   前記第１油路と前記第２油路の各々の内の前記圧力オリフィスが前記流入路と前記第１モータチャンバ通路と前記第２モータチャンバ通路のそれぞれの一方との間に形成され、前記第１及び第２の排出オリフィスが前記第１油路と前記第２油路の各々の内に直列に形成され、前記第１排出オリフィスが前記圧力オリフィスと前記排出路との間に形成され、前記第２排出オリフィスが前記第１排出オリフィスと前記排出路との間に形成され、
   前記第１油路と前記第２油路の各々において、前記第２排出オリフィスが、第１排出オリフィスより大きい流れ面積を有する、油圧モータの制御に好適な、車両のパワーステアリング装置用制御弁。
2. 前記制御弁が前記第１油路と前記第２油路の一方のための中立状態から閉状態へ移動するにつれて、前記第１油路と前記第２油路の一方において、前記第１排出オリフィスが完全に閉じられる前に、前記圧力オリフィスが完全に閉じられる、請求項１に記載された制御弁。
3. 前記第１油路と前記第２油路の一方の前記第１排出オリフィスが、前記第１油路と前記第２油路の当該一方のための中立状態から当該中立状態と前記第１油路と前記第２油路の当該一方のための閉状態との間の中間状態への制御弁の運動につれて、相対的に急速に閉じられ、かつ当該中間状態から前記第１油路と前記第２油路の当該一方のための閉状態への制御弁の運動につれて、相対的にゆっくりと閉じられる、請求項１又は請求項２に記載された制御弁。
4. 前記第１油路と前記第２油路と、前記第１モータチャンバ通路と前記第２モータチャンバ通路とによりそれぞれ第１油圧回路と第２油圧回路とが形成され、前記第１及び第２の油圧回路の各々の前記第１及び第２の排出オリフィスが、該第１及び第２の排出オリフィス間に前記第１及び第２の油圧回路の各々の一部分を画成し、
   前記制御弁が、複数の前記一部分を流体連通させる付加的油路を含み、これにより複数の前記一部分内の油圧が事実上均圧化される、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された制御弁。
5. 車輪付き車両のパワーステアリング装置内の制御弁を操作する方法において、該方法には、次の段階、すなわち
   （Ａ）油圧油を制御弁の流入路と内側及び外側の弁部材との間とに供給する段階と、
   （Ｂ）外側弁部材に対し内側弁部材を移動させる段階とが含まれ、該移動が、中立状態から閉状態への制御弁の移動に相当し、また
   （Ｃ）両弁部材間に形成される第１及び第２の油路に油圧油を通過させる段階が含まれ、前記第１及び第２の油路が、並列配置され、かつ流入路を、制御弁から油圧油を排出する排出路と流体連通させ、更に
   （Ｄ）前記内側弁部材の相対運動に応じて第１油路内に圧力オリフィスを形成する段階と、
   （Ｅ）前記内側弁部材の相対運動に応じて第２油路内に第１排出オリフィス及び第２排出オリフィスを形成する段階とが含まれ、該第２排出オリフィスが第１排出オリフィスの下流に位置しており、更に
   （Ｆ）第１油路を油圧モータに流体連通させる第１モータチャンバ通路を介して第１油路に油圧油を送る段階が含まれ、該第１モータチャンバ通路が圧力オリフィスの下流に位置しており、更に
   （Ｇ）第２油路を油圧モータに流体連通させる第２モータチャンバ通路を介して第２油路から油圧油を流動させる段階が含まれ、該第２油路が第１排出オリフィスの上流に位置しており、更に
   （Ｈ）中立状態から閉状態へ制御弁が向うにつれて、第１及び第２の排出オリフィスが閉じられる段階と、
   （Ｉ）中立状態から閉状態へ内側弁部材が運動するにつれて、第２排出オリフィスの流れ面積を第１排出オリフィスの流れ面積より大きく維持する段階とが含まれる、車輪付き車両のパワーステアリング装置内の制御弁を操作する方法。

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