JP7325395B2

JP7325395B2 - 油圧パワーステアリングコントローラ

Info

Publication number: JP7325395B2
Application number: JP2020212486A
Authority: JP
Inventors: 新華張
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2023-08-14
Anticipated expiration: 2040-12-22
Also published as: JP2022098850A

Description

本発明は、油圧パワーステアリングコントローラに関する。

油圧パワーステアリングコントローラとして、特許文献１に記載されるように、ステアリングホイールの回転操作に連動して、バルブ装置のスリーブと、スプールとを回転操作し、更に、メータリングポンプのトロコイドロータを回転操作するものが存在する。

この特許文献１の油圧パワーステアリングコントローラは、外部のポンプから供給される作動油の流れを、ステアリングホイールの操作方向に対応してバルブ装置で制御し、ステアリングシリンダに供給する作動油の油量をメータリングポンプで設定するように構成されている。

特開２０１２－２０７０５号公報

特許文献１では、メータリングポンプの後面側にカバーを配置し、このカバーと反対側にプレートとバルブボディを配置している。また、メータリングポンプの内部に高圧の作動油の圧力が作用するため、メータリングポンプとカバーとのクリアランス、メータリングポンプとプレートとのクリアランス、及びプレートとバルブボディとのクリアランスから外部に作動油がリークすることも懸念された。

特許文献１に記載される油圧パワーステアリングコントローラでは、メータリングポンプが、外部のトロコイドステータと、この内部に配置されるトロコイドロータとを有しており、トロコイドステータの内面をブローチ盤で加工するものでは、ブローチ加工の後に仕上げ加工を必要とし、加工コストの上昇を招くものであった。

そこで、トロコイドステータを焼結金属で形成したものを用いることでコストの低下を図ることも考えられるものの、焼結金属は、多孔質体であるため、作動油のリークを招きやすく、適切なシール技術を必要とするものであった。

このような理由から、作動油のリークを抑制し得る安価な油圧パワーステアリングコントローラが求められる。

本発明に係る油圧パワーステアリングコントローラの特徴構成は、外部のステアリングホイールの回転操作に連動して外部のポンプから供給される作動油の流れを制御するバルブボディと、前記バルブボディで制御された作動油を前記ステアリングホイールの回転量に応じて外部のステアリングシリンダに送り出すポンプ部と、前記ポンプ部の端部を覆うカバー部とを備え、前記バルブボディと前記ポンプ部とが共通する軸芯を中心に等しい外径となる外周面を有し、これらが前記軸芯に沿う方向で連結され、前記カバー部が、前記ポンプ部における前記バルブボディと反対側の端部位置から前記ポンプ部と前記バルブボディとの対向部を超えて前記バルブボディに達する領域まで前記ポンプ部の外周面及び前記バルブボディの外周面に外嵌するスリーブを一体的に形成している点にある。

この特徴構成によると、カバー部と一体的に形成されたスリーブが、ポンプ部の端部位置からバルブボディの外周面に亘る領域に外嵌するため、ポンプ部からの作動油が、ポンプ部の端部、あるいは、ポンプ部とバルブボディとのクリアランスから漏出しようとする場合でも、その作動油の漏出をスリーブで封止でき、バルブボディとポンプ部との対向部にシール材を配置する必要もない。
従って、ポンプの部位からの作動油のリークを抑制し得る安価な油圧パワーステアリングコントローラが構成された。

上記構成に加えた構成として、前記ポンプ部が、内歯を有するポンプステータと、このポンプステータの内部に配置され、前記内歯より少ない歯数の外歯を有するポンプロータとを有し、前記ステアリングホイールの回転に連動して前記外歯が前記内歯に咬合する状態で前記ポンプロータが自転しつつ公転することにより作動油の油量を設定するように構成され、前記ポンプステータが焼結金属で形成されても良い。

例えば、ポンプステータをブローチ加工によって製造するものと比較すると、ポンプステータを焼結金属で製造したものは、製造が容易でコストの低減が可能である。この反面、焼結金属は、多孔質体であるため作動油の漏出を招きやすく、対策を必要とする。これに対し、カバーがスリーブを一体的に形成しているため、ポンプステータの外面から作動油が漏出する場合でも、作動油の漏出を抑制できる。

上記構成に加えた構成として、前記スリーブのうち前記バルブボディの外周面を覆う部位の内面と、前記バルブボディの外周面との対向部にシールリングを備えても良い。

これによると、スリーブの内周面と、バルブボディの外周面との対向部に備えたシールリングにより、スリーブの端部から作動油が外方に漏出する不都合を防止できる。

上記構成に加えた構成として、前記ポンプ部と前記バルブボディとを締結固定する複数の締結ボルトが、前記カバー部を貫通して備えられると共に、複数の前記締結ボルトがボルト軸芯に沿う孔状の流路を有し、複数の前記締結ボルトが、前記ポンプからの作動油を供給するポンプポートと、前記バルブボディから作動油を排出するタンクポートと、前記ポンプ部からの作動油を前記ステアリングシリンダに給排する一対のシリンダポートとに振り分けて用いられても良い。

これによると、例えば、筒状の複数の締結ボルトを用い、これらを、ポンプポート、タンクポート、一対のシリンダポートに用いることにより、特別に部品を用いてポートを形成する必要がない。

上記構成に加えた構成として、前記軸芯を中心に前記バルブボディ及び前記ポンプ部と等しい外径となる外周面を有し、前記軸芯に沿う方向で前記バルブボディと前記ポンプ部との間に配置されたプレートを備え、前記スリーブは、前記ポンプ部における前記バルブボディと反対側の端部位置から、前記ポンプ部と前記プレートとの対向部及び前記プレートと前記バルブボディとの対向部を超えて前記バルブボディに達する領域まで前記ポンプ部の外周面、前記プレートの外周面、及び前記バルブボディの外周面に外嵌している構成であっても良い。

これによると、バルブボディとプレートとの合わせ面、プレートとポンプ部との合わせ面、及びポンプ部とカバーとの合わせ面からの作動油の漏出を安価な構成で抑制できる。

油圧パワーステアリングコントローラの部分断面図である。締結ボルトの配置を示す図である。油圧パワーステアリングコントローラの油圧回路図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１に示すように、バルブハウジング１にバルブユニット２を収容したバルブボディＡと、メータリングポンプ３で構成されるポンプ部Ｂと、メータリングポンプ３の端部を覆うカバー５を有するカバー部Ｃとを備え、カバー５を貫通する複数（実施形態では５本）の締結ボルト６によりバルブボディＡとポンプ部Ｂとカバー部Ｃとを連結して油圧パワーステアリングコントローラＰＳが構成されている。

この油圧パワーステアリングコントローラＰＳは、バルブハウジング１とメータリングポンプ３との間にプレート７を配置している。また、バルブボディＡの外周面（バルブハウジング１の外周面）と、ポンプ部Ｂの外周面（メータリングポンプ３の外周面）と、プレート７の外周面とが軸芯Ｘを中心にして等しい半径の外周面を有する円形に成形されている。

〔油圧回路〕
この油圧パワーステアリングコントローラＰＳの油圧回路を図３に示している。同図に示すように、外部の油圧ポンプ１０からの作動油がポンプポート６Ｐからバルブユニット２に供給され、バルブユニット２から戻された作動油がタンクポート６Ｔから排出される。また、メータリングポンプ３で制御された作動油が、一対のシリンダポート６Ｃの一方から複動型のステアリングシリンダ１１の一方の油室に供給され、他方の油室から他方のシリンダポート６Ｃに戻される。

バルブユニット２はステアリングホイール１２の操作に連動して軸芯Ｘ（図１を参照）を中心に回転し、図３に示す５つのポジションの何れかに設定される。ステアリングホイール１２が直進位置にある場合にバルブユニット２は、中立ポジションに保持される。これに対し、ステアリングホイール１２が回転操作された場合には、バルブユニット２が、中立ポジションを基準に何れか一方（図３では左右方向の一方）に作動し、メータリングポンプ３に対する作動油の供給を可能にする。

〔バルブボディ〕
図１に示すように、バルブボディＡは、バルブハウジング１にバルブユニット２を収容している。図面には示していないが、バルブハウジング１は軸芯Ｘを中心とする筒状であり、この内面に複数の流路が形成されている。また、バルブユニット２は、バルブハウジング１の内部に軸芯Ｘと同軸芯で配置した筒状のスリーブと、このスリーブの内部に軸芯Ｘと同軸で配置した筒状のスプールとを有しており、スプールの端部を入力軸２ａとして外部に突出している。

入力軸２ａは、ステアリングホイール１２のシャフトと連動連結し、入力軸２ａが回転することにより、バルブユニット２のスリーブとスプールとを回転させ、作動油の流れと、流量とを決める。

〔ポンプ部〕
ポンプ部Ｂは、図１に示すように、メータリングポンプ３で構成され、このメータリングポンプ３は、トロコイド歯形の内歯を有するポンプステータ３ａの内部にトロコイド歯形の外歯を有するポンプロータ３ｂを配置している。ポンプステータ３ａは、軸芯Ｘと同軸芯で配置され、ポンプロータ３ｂは、内歯の歯数より１歯だけ少ない歯数であり、内歯と外歯とが咬合するように回転中心が軸芯Ｘから外れた位置に配置される。

ポンプステータ３ａとポンプロータ３ｂとは、内接型ポンプを構成するものであり、ポンプロータ３ｂが自転しつつ、公転することにより、ポンプステータ３ａの内歯と、ポンプロータ３ｂの外歯との間に形成される空間の容積の作動油を計量する形態で送り出すように機能する。特に、ポンプステータ３ａは、焼結金属により形成されている。尚、ポンプロータ３ｂは鋼材等の金属と、焼結金属との何れで形成されても良い。

これらポンプステータ３ａと、ポンプロータ３ｂとは、カバー５とプレート７とに挟み込まれる位置に配置され、プレート７は、操作シャフト１３の端部が挿通する開口７ａが形成されている。

ポンプロータ３ｂは、中央部分にスプライン型の嵌合孔３ｃが形成されている。また、操作シャフト１３は、軸芯Ｘを基準に傾斜する姿勢に配置されるものであり、ポンプ部Ｂの側の端部に形成された歯車状の嵌合部１３ｃをポンプロータ３ｂの嵌合孔３ｃに嵌合させている。

このような構成から、ステアリングホイール１２の回転力が操作シャフト１３に伝えられることにより、内歯に対する外歯の咬合位置を、軸芯Ｘを中心に移動させるように、公転運動すると同時に、操作シャフト１３の自転運動により回転力をポンプロータ３ｂに伝えることになる。

〔カバー部〕
図１に示すように、カバー部Ｃは、カバー５と、このカバー５に一体形成されたスリーブ２０とで構成されている。このカバー５に対し、前述した５本の締結ボルト６が貫通し、この締結ボルト６の内端側の雄ネジ部が、バルブハウジング１に螺合することにより、バルブボディＡのバルブハウジング１と、プレート７と、ポンプ部Ｂのポンプステータ３ａと、カバー部Ｃのカバー５とが一体化している。

また、図１、図２に示すように、５本の締結ボルト６のうち４本が、ボルト軸芯に沿う孔状の流路６ａを有している。図２、図３に示すように、このように流路６ａが形成されるため締結ボルト６が油圧ポンプ１０から作動油が供給されるポンプポート６Ｐと、バルブユニット２から作動油を排出するタンクポート６Ｔと、メータリングポンプ３からの作動油をステアリングシリンダ１１に給排する一対のシリンダポート６Ｃとに振り分けて用いられている。

カバー５及びスリーブ２０の材質は、特に限定されるものではないが、例えばクロムモリブデン鋼等の金属を用いることができる。前述したように、バルブハウジング１の外周面と、メータリングポンプ３の外周面と、プレート７の外周面とが軸芯Ｘを中心にして等しい半径の外周面に形成されているため、スリーブ２０の内径を、これらの外径より僅かに大きい内径に設定しており、このスリーブ２０の内周のうち、バルブボディＡの外面（バルブハウジング１の外面）に対向する部分に周方向に沿って形成された溝に、バルブボディＡの外面（バルブハウジング１の外面）に接触するシールリング２１（シールの一例）を備えている。尚、シールリング２１は、ゴム等の柔軟に変形し得る材料によって形成されている。

これにより、バルブハウジング１の外周面と、メータリングポンプ３の外周面と、プレート７の外周面にスリーブ２０の内面が密嵌合し、バルブユニット２の外面にシールリング２１が接触する。

〔実施形態の作用効果〕
このように、ポンプ部Ｂのポンプステータ３ａに焼結金属を用いることにより、油圧パワーステアリングコントローラＰＳの製造コストの低下を実現しつつ、ポンプステータ３ａの外周面から作動油が漏出した場合には、カバー５と一体的に形成したスリーブ２０と、シールリング２１とが外方への漏出を抑制するため、作動油量の低下を防止し、作動油の漏出による、ユニット近傍の作動油の付着を解消できる。

油圧パワーステアリングコントローラＰＳは、ポンプステータ３ａと、カバー５とのクリアランスから作動油が漏出しても、スリーブ２０と、シールリング２１とで外方への漏出を抑制することができる。したがって、ポンプステータ３ａとカバー５との合わせ面にシール体を別途備える必要がないので、部品点数を低減し、コストを低減することができる。

また、スリーブ２０を有さない従来の構成では、バルブハウジング１とプレート７との合わせ面、プレート７とポンプステータ３ａとの合わせ面、ポンプステータ３ａとカバー５との夫々に作動油の漏出を防止する環状のシール類を備える必要があったが、スリーブ２０とシールリング２１とを用いることにより、それらのシール類を用いなくてもスリーブ２０とシールリング２１とで作動油の外方への漏出を抑制できる。従って、上記シール類を省略できるので、部品点数を低減し、コストの低減も可能となる。

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

（ａ）スリーブ２０の基端側の外周に雄ネジ部を形成し、これに対応するカバー５に雌ネジ部を形成し、これらを螺合させることで、カバー５にスリーブ２０を連結固定するようにカバー部Ｃを構成することも可能である。

（ｂ）スリーブ２０の内周のうちバルブハウジング１を覆う部位の内面と、バルブハウジング１の外面との対向部の複数箇所に、シールリング２１を備える。このように複数のシールリング２１を備えることにより、シール性能を一層向上させる。

本発明は、油圧パワーステアリングコントローラに利用することができる。

３ａポンプステータ
３ｂポンプロータ
６締結ボルト
６ａ流路
６Ｐポンプポート
６Ｔタンクポート
６Ｃシリンダポート
７プレート
１０油圧ポンプ
１１ステアリングシリンダ
１２ステアリングホイール
２０スリーブ
２１シールリング（シール）
Ａバルブボディ
Ｂポンプ部
Ｃカバー部
Ｘ軸芯

Claims

外部のステアリングホイールの回転操作に連動して外部のポンプから供給される作動油の流れを制御するバルブボディと、
前記バルブボディで制御された作動油を前記ステアリングホイールの回転量に応じて外部のステアリングシリンダに送り出すポンプ部と、
前記ポンプ部の端部を覆うカバー部とを備え、
前記バルブボディと前記ポンプ部とが共通する軸芯を中心に等しい外径となる外周面を有し、これらが前記軸芯に沿う方向で連結され、
前記カバー部が、前記ポンプ部における前記バルブボディと反対側の端部位置から前記ポンプ部と前記バルブボディとの対向部を超えて前記バルブボディに達する領域まで前記ポンプ部の外周面及び前記バルブボディの外周面に外嵌するスリーブを一体的に形成している油圧パワーステアリングコントローラ。
前記ポンプ部が、内歯を有するポンプステータと、このポンプステータの内部に配置され、前記内歯より少ない歯数の外歯を有するポンプロータとを有し、前記ステアリングホイールの回転に連動して前記外歯が前記内歯に咬合する状態で前記ポンプロータが自転しつつ公転することにより作動油の油量を設定するように構成され、
前記ポンプステータが焼結金属で形成されている請求項１に記載の油圧パワーステアリングコントローラ。
前記スリーブのうち前記バルブボディの外周面を覆う部位の内面と、前記バルブボディの外周面との対向部にシールリングを備えている請求項１又は２に記載の油圧パワーステアリングコントローラ。
前記ポンプ部と前記バルブボディとを締結固定する複数の締結ボルトが、前記カバー部を貫通して備えられると共に、複数の前記締結ボルトがボルト軸芯に沿う孔状の流路を有し、
複数の前記締結ボルトが、前記ポンプからの作動油を供給するポンプポートと、前記バルブボディから作動油を排出するタンクポートと、前記ポンプ部からの作動油を前記ステアリングシリンダに給排する一対のシリンダポートとに振り分けて用いられている請求項１～３のいずれか一項に記載の油圧パワーステアリングコントローラ。
前記軸芯を中心に前記バルブボディ及び前記ポンプ部と等しい外径となる外周面を有し、前記軸芯に沿う方向で前記バルブボディと前記ポンプ部との間に配置されたプレートを備え、
前記スリーブは、前記ポンプ部における前記バルブボディと反対側の端部位置から、前記ポンプ部と前記プレートとの対向部及び前記プレートと前記バルブボディとの対向部を超えて前記バルブボディに達する領域まで前記ポンプ部の外周面、前記プレートの外周面、及び前記バルブボディの外周面に外嵌している請求項１～４のいずれか一項に記載の油圧パワーステアリングコントローラ。