バルブ
【課題】部品点数を削減することができ、構造が簡素化されて、各構成部品の加工工数や組立て工数等が減少し、製造コストを減少させることができ、加えて複数部品の一体化による全体としての小型化が可能になるバルブを提供する。
【解決手段】大径室２６，２７及び外部開放路が設けられて両大径室２６，２７を連通する小径室２５が形成されたバルブハウジング２３に収納され、小径室２５に位置して外部開放路に連通する流体室を形成する小径部２８と、小径部２８の両側に段差面を経て連続し、小径室２５を液密に摺動する大径部２９，３０とが一体的に形成され、大径部２９，３０は、高圧力流体の入力による低圧側への移動時、低圧力側の大径室２６，２７を小径室２５に連通させて低圧側を開放する連通路を有するフリーピストン２４を有する。
【解決手段】大径室２６，２７及び外部開放路が設けられて両大径室２６，２７を連通する小径室２５が形成されたバルブハウジング２３に収納され、小径室２５に位置して外部開放路に連通する流体室を形成する小径部２８と、小径部２８の両側に段差面を経て連続し、小径室２５を液密に摺動する大径部２９，３０とが一体的に形成され、大径部２９，３０は、高圧力流体の入力による低圧側への移動時、低圧力側の大径室２６，２７を小径室２５に連通させて低圧側を開放する連通路を有するフリーピストン２４を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可逆式ポンプが発生させた流体圧力を供給する２つの供給路の間に配置されたハウジング内を、発生圧力を受けて摺動するフリーピストンを有するバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、操舵輪（ステアリングホイール）に連結された操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダと、高圧力油と低圧力油が入れ替わって出力され、油圧パワーシリンダの圧力室に対し油圧を供給する可逆式ポンプと、を備えたパワーステアリング装置が知られている。このパワーステアリング装置は、可逆式ポンプから吐出された作動油が、油圧パワーシリンダを経て可逆式ポンプに戻ってくるように構成されているため、油圧パワーシリンダのラックが動いていないときに圧力が発生すると、発生している圧力は行き場がなくなってしまい、加圧側のシリンダ圧力が上昇してポンプ負荷が増大することになる。この結果、可逆式ポンプの回転が不安定となって脈動が発生する。
【０００３】
この脈動の発生に対し、可逆式ポンプから吐出される作動油の一部を油圧パワーシリンダ以外に供給して、可逆式ポンプを安定的に駆動させることにより脈動の発生低下を図るものとして、可逆式ポンプからの油圧供給路に設けた分岐通路に、フリーピストンを有するバルブを配置した「パワーステアリング装置」（特許文献１参照）が提案されている。
【特許文献１】特開２００７−２４５９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の「パワーステアリング装置」は、脈動の発生等、性能上余計な流体（油、水、空気等）や余分に体積が増えてしまった流体を、低圧側から逃がすために、フリーピストンの両端で圧力を受けることができると共に、ハウジング内を両端方向に摺動可能なフリーピストン（隔成部材）と、ハウジング内のフリーピストン摺動方向両側にそれぞれ設けられた二つのバルブ本体とを有したバルブが用いられている。このため、上記従来技術におけるバルブは、複雑な流体経路やピストン構成を必要とし、部品点数が多くなって（従来の「パワーステアリング装置」においては、フリーピストン（隔成部材）と二つのバルブ本体との合計３個の部品で構成）、構造が複雑になり、その結果、各構成部品の加工工数や組立て工数等が増加し、製造コストが増加するのが避けられず、更には、大型化してしまうことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係るバルブは、大径流体室、及び外部開放路が設けられて両大径流体室を連通する小径流体室が形成されたハウジングに収納されたフリーピストンが、小径流体室に位置する小径部と、大径流体室を液密に摺動する大径部とが一体的に形成され、大径部は、大径流体室を小径流体室に連通させて低圧側を開放する連通路を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、大径流体室を小径流体室を有するハウジングに収納されたフリーピストンが、大径流体室を小径流体室に連通させる連通路を有し大径流体室を液密に摺動する大径部と、小径流体室に位置する小径部が一体的に形成されているので、部品点数を削減することができ、構造が簡素化されて、各構成部品の加工工数や組立て工数等が減少し、製造コストを減少させることができる。加えて、複数部品の一体化による全体としての小型化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
（第１実施の形態）
図１は、この発明の第１実施の形態に係るパワーステアリング装置の概略構成を示す説明図である。図１に示すように、パワーステアリング装置１０は、操舵部１１、油圧パワーシリンダ１２、可逆式ポンプ１３、第１油路１４ａと第２油路１４ｂ、電動機（モータ）１５、電動機制御回路（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１６、第１分岐通路１７ａと第２分岐通路１７ｂ、バルブ１８、及びリザーバタンク１９を有している。
【０００８】
操舵部１１は、操舵輪（ステアリングホイール）１１ａ、シャフト部１１ｂ、及び、ラック部２０ａとピニオン部２０ｂからなる操舵機構２０を有している。操舵輪１１ａを操作者（ドライバー）が回動操作することにより、操舵輪１１ａの動きがシャフト部１１ｂを経てラック部２０ａに伝達され、ラック部２０ａに噛合するピニオン部２０ｂをピニオン軸方向に移動させる。このピニオン部２０ｂを介して操舵輪（図示しない）が操舵される。シャフト部１１ｂには、操舵輪１１ａの操作に伴う操舵トルクを検出するトルクセンサ２１が装着されており、トルクセンサ２１は、検出した操舵トルク情報をＥＣＵ１６へ出力する。
【０００９】
油圧パワーシリンダ１２は、ラック部２０ｂに接続されてシリンダ軸方向に摺動すると共にシリンダ内を二つの圧力室１２ａ，１２ｂに区画するピストン１２ｃを有しており、操舵輪１１ａに連結された操舵機構２０の操舵力を補助する。
可逆式ポンプ１３はモータ１５によって駆動され、該モータ１５の回転方向を切り替える事により吐出方向を逆転することができる、所謂、双方向ポンプであり、第１油路１４ａと第２油路１４ｂ（高圧力油と低圧力油が入れ替わって出力される２つの流路）を介して、油圧パワーシリンダ１２の二つの圧力室１２ａ，１２ｂそれぞれに対しポンプ圧力を供給する。この可逆式ポンプ１３は、リザーバタンク１９に貯留された作動油を吸い上げることができるように、リザーバタンク１９に連通している。
【００１０】
第１油路１４ａと第２油路１４ｂは、油圧パワーシリンダ１２と可逆式ポンプ１３を接続する作動油の流路を形成しており、第１油路１４ａは油圧パワーシリンダ１２の一方の圧力室１２ａに、第２油路１４ｂは油圧パワーシリンダ１２の他方の圧力室１２ｂに、それぞれ連通している。
モータ１５は、可逆式ポンプ１３を駆動する。ＥＣＵ１６は、モータ１５から入力したモータ動作状態（回転角度、回転数等）に関する各種情報、及びトルクセンサ２１から入力した操舵トルク情報に基づき、モータ１５に、モータ１５の回転方向及び回転数を制御する駆動指令信号を出力する。
【００１１】
第１分岐通路１７ａは、第１油路１４ａから分岐してバルブ１８に連通し、第２分岐通路１７ｂは、第２油路１４ｂから分岐してバルブ１８に連通しており、両分岐通路１７ａ，１７ｂは、可逆式ポンプ１３から吐出される作動油の一部を、油圧パワーシリンダ１２以外に分岐させる通路を形成している。
バルブ１８は、第１分岐通路１７ａと第２分岐通路１７ｂの間に配置されており、第１分岐通路１７ａを介して第１油路１４ａからの油圧を受け、或いは第２分岐通路１７ｂを介して第２油路１４ｂからの油圧を受け、第１油路１４ａ側と第２油路１４ｂ側の間で摺動するフリーピストン（図２参照）を有している。
【００１２】
リザーバタンク１９は、タンク油路（外部開放路）１９ａによりバルブ１８に連通しており、バルブ１８から排出された作動油を貯留する。
このように、可逆式ポンプ１３を使った電動式のパワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１ａを転舵すると、その指令を受けた可逆式ポンプ１３が作動油を吐出し、それにより発生した圧力によってラック部２０ａの動きを補助する構造を有している。
【００１３】
図２は、図１のバルブの構造を示し、（ａ）は断面説明図、（ｂ）はフリーピストンの斜視図である。図２に示すように、バルブ１８は、バルブハウジング（ハウジング）２２と、バルブハウジング２２内の摺動室２３に配置されたフリーピストン２４を有している。尚、バルブハウジング２２は内部の摺動室２３にフリーピストン２４を有しており、その外形は例えば円筒状や直方体、若しくはポンプ筐体と一体で形成されていても良く、その外形は限定されない。
摺動室２３は、円筒内部空間状に形成されて、中央の小径室２５と、小径室（小径流体室）２５の両側に位置し、小径室２５より拡径された同一内径及び同一長軸方向長さの大径室（大径流体室）２６，２７を有している。小径室２５は、タンク油路１９ａによりリザーバタンク１９に連通し、一方の大径室２６は、第１分岐通路１７ａを介して第１油路１４ａに、他方の大径室２７は、第２分岐通路１７ｂを介して第２油路１４ｂに、それぞれ連通している（（ａ）参照）。
尚、図２（ａ）に示すフリーピストン２４の断面は、図２（ｂ）においてＡ−Ａで示す断面を表わしている。
【００１４】
フリーピストン２４は、中央の小径部２８と、小径部２８の両側に位置し小径部２８より拡径された、同一外径及び同一長軸方向長さの大径部２９，３０を有すると共に、摺動室２３を摺動可能な空間長軸方向長さを有する円柱状に形成されている。つまり、フリーピストン２４は、両大径部２９，３０となる円柱体の中央部に、両大径部２９，３０と段差面を経て連続する、小径部２８となる縮径した段差部を設けて、摺動室２３を液密に摺動する摺動部となる両大径部２９，３０と小径部２８を一体化した円柱状に形成されている。
【００１５】
大径部２９，３０は、摺動室２３の小径室２５を隙間無く液密に摺動することができる外径を有すると共に、大径室２６，２７の長軸方向長さより長い長軸方向長さを有している。大径部２９の第１油路１４ａ側に臨む端面中央には円柱状突起２９ａが、大径部３０の第２油路１４ｂ側に臨む端面中央には円柱状突起３０ａが、それぞれ形成されており、各円柱状突起２９ａ，３０ａには、それぞれコイルバネ等の圧縮反発する弾性部材３１が装着されている。
【００１６】
各大径部２９，３０には、小径部２８側の直径位置外表面に、外表面及び小径部２８側端面に開口する溝状の凹部（連通路）２９ｂ，３０ｂが設けられている。この凹部２９ｂ，３０ｂにより、小径室２５内の各大径部２９，３０には、小径室２５天井面との間に間隙が形成される。つまり、凹部（連通路）２９ｂ，３０ｂは、大径部の外表面を切り欠いて大径部表面及び段差面に開口させている。
【００１７】
凹部２９ｂは、フリーピストン２４が摺動室２３を摺動し、大径部２９が、弾性部材３１を圧縮変形させ、大径室２６の第１油路１４ａ側端面２６ａとの間に室内空間を確保し、端面２６ａに押し付けられた状態で、小径室２５と大径室２６の両室内空間に露出する長軸方向長さを有している。同様に、凹部３０ｂは、フリーピストン２４が摺動室２３を摺動し、大径部３０が、弾性部材３１を圧縮変形させ、大径室２７の第２油路１４ｂ側端面２７ａとの間に室内空間を確保し、端面２７ａに押し付けられた状態で、小径室２５と大径室２７の両室内空間に露出する長軸方向長さを有している。
【００１８】
なお、各凹部２９ｂ，３０ｂは、直径位置に２個ずつ設ける他、１個ずつ、或いは任意の間隔で３個以上設けても良い。
小径部２８は、外表面が、各凹部２９ｂ，３０ｂの底面より一段下がった段差面となるように、各大径部２９，３０の外径より縮径された外径を有すると共に、大径部２９が大径室２６の端面２６ａに、或いは大径部３０が大径室２７の端面２７ａに、それぞれ押し付けられた状態の何れの場合でも、小径室２５のタンク油路１９ａの開口を小径部２８の範囲に位置させることができる長軸方向長さを有している。
【００１９】
このように、バルブは、高圧力流体と低圧力流体が入れ替わって出力される２つの流路のそれぞれに連通する大径流体室、及び外部開放路が設けられて前記両大径流体室を連通する小径流体室が形成されたハウジングと、前記ハウジングに収納され、前記小径流体室に位置して前記外部開放路に連通する流体室を形成する小径部と、前記小径部の両側に段差面を経て連続し、前記小径流体室を液密に摺動する大径部とが一体的に形成され、前記大径部は、高圧力流体の入力による低圧側への移動時、低圧力側の前記大径流体室を前記小径流体室に連通させて低圧側を開放する連通路を有するフリーピストンとを有している。
【００２０】
図３は、摺動室内のフリーピストンの動きと油の流れを示す断面説明図である。図３に示すように、操作者（ドライバー）が、ステアリングホイール１１ａを転舵すると、可逆式ポンプ１３が圧力を発生させ、油圧パワーシリンダ１２の、ラック部２０ａの動きを補助したい方向に力が働く側に圧力を供給する。ここでは、例えば、油圧パワーシリンダ１２の、ピストン１２ｃにより区画された一方の圧力室１２ａに、油圧が供給されるとする。
【００２１】
可逆式ポンプ１３から、第１油路１４ａを介して油圧パワーシリンダ１２の圧力室１２ａに油圧が供給されることにより、摺動室２３に配置されたフリーピストン２４は、第１分岐通路１７ａを介して大径室２６に加わる第１油路１４ａからの高圧力を、大径部２９の円柱状突起２９ａ側端面で受ける。第１油路１４ａからの高圧力を円柱状突起２９ａ側端面で受けたフリーピストン２４は、低圧側である大径室２７へと摺動室２３内を摺動する（図３参照）。
【００２２】
摺動室２３内を大径室２７へと摺動したフリーピストン２４は、大径部３０が、圧縮変形させた弾性部材３１を介して大径室２７の第２油路１４ｂ側端面２７ａに押し付けられた状態となり、凹部３０ｂが小径室２５と大径室２７の両室内空間に露出することになる（図３参照）。この状態で、小径部２８には、リザーバタンク１９に連通するタンク油路１９ａの開口が位置している（図３参照）。
【００２３】
つまり、フリーピストン２４が摺動室２３を摺動し、大径部３０が大径室２７の端面２７ａ側に押し付けられた状態では、大径部３０の円柱状突起３０ａ側端面と端面２７ａとの間に、第２分岐通路１７ｂ、即ち、第２油路１４ｂに連通する室内空間（間隙）が形成される。この第２油路１４ｂに連通する室内空間は、大径室２７と大径部３０の室内空間（間隙）、凹部３０ｂ、及び小径室２５と小径部２８の室内空間（間隙）を経て、タンク油路１９ａ、即ち、リザーバタンク１９に連通する。この結果、摺動室２３には、第２油路１４ｂとリザーバタンク１９を連通する油路が形成される。
【００２４】
このとき、フリーピストン２４の大径部２９は、小径室２５に入り込み、凹部２９ｂは小径室２５内に位置しているので、小径室２５の大径室２６側は大径部２９により液密に塞がれた状態となり（図３参照）、第１油路１４ａに連通する大径室２６と小径室２５は連通しない。
【００２５】
同様に、フリーピストン２４が摺動室２３を摺動し、大径部２９が大径室２６の端面２６ａ側に押し付けられた状態では、大径部２９の円柱状突起２９ａ側端面と端面２６ａとの間に、第１分岐通路１７ａ、即ち、第１油路１４ａに連通する室内空間（間隙）が形成される。この第１油路１４ａに連通する室内空間は、大径室２６と大径部２９の室内空間（間隙）、凹部２９ｂ、及び小径室２５と小径部２８の室内空間（間隙）を経て、タンク油路１９ａ、即ち、リザーバタンク１９に連通する。この結果、摺動室２３には、第１油路１４ａとリザーバタンク１９を連通する油路が形成される。
【００２６】
このとき、フリーピストン２４の大径部３０は、小径室２５に入り込み、凹部３０ｂは小径室２５内に位置しているので、小径室２５の大径室２７側は大径部３０により液密に塞がれた状態となり（図３参照）、第２油路１４ｂに連通する大径室２７と小径室２５は連通しない。
【００２７】
従って、第１油路１４ａに高圧力が加わると、フリーピストン２４は、摺動室２３を摺動して大径室２７の端面２７ａ側に押し付けられた状態となり、摺動室２３には、第２油路１４ｂとリザーバタンク１９を連通する油路が形成される。よって、大径室２７側に形成された油路を介して、低圧側、即ち、第２油路１４ｂ側の油をリザーバタンク１９へ戻すことができる。一方、第２油路１４ｂに高圧力が加わると、フリーピストン２４は、摺動室２３を摺動して大径室２６の端面２６ａ側に押し付けられた状態となり、摺動室２３には、第１油路１４ａとリザーバタンク１９を連通する油路が形成される。よって、大径室２６側に形成された油路を介して、低圧側、即ち、第１油路１４ａ側の油をリザーバタンク１９へ戻すことができる。
【００２８】
つまり、パワーステアリング装置１０は、操舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダ１２と、高圧力と低圧力が入れ替わって出力され、油圧パワーシリンダ１２の圧力室に対し液圧を供給する可逆式ポンプ１３と、可逆式ポンプ１３と油圧パワーシリンダ１２とを接続する第１油路１４ａ及び第２油路１４ｂと、電動機１５に駆動指令信号を出力する電動機制御回路１６と、第１油路１４ａ及び第２油路１４ｂと分岐通路１７ａ，１７ｂを介して連通し、可逆式ポンプ１３から吐出される作動油が供給されるフリーピストン２４とを有している。
【００２９】
このように、操作者（ドライバー）が、ステアリングホイール１１ａを転舵して、可逆式ポンプ１３から油圧パワーシリンダ１２に油圧が供給された場合に、行き場の無くなった作動油は、低圧側の油路からフリーピストン２４を通ってリザーバタンク１９へ戻ることになる。このため、可逆式ポンプ１３に対する負荷を増大させることは無いので、可逆式ポンプ１３のポンプ回転が不安定になって脈動が生じ、操舵フィーリングが悪化することを防止することができる。
【００３０】
なお、ステアリングホイール１１ａが上記方向とは逆方向に転舵された場合は、高圧側と低圧側が上記の場合とは逆になって、フリーピストン２４の摺動方向も逆方向になり、作動油は、低圧側の油路からフリーピストン２４を通ってリザーバタンク１９へ戻ることになる。
【００３１】
そして、フリーピストン２４は、摺動部となる両大径部２９，３０及び小径部２８を一体化した構造を有するため、従来のピストン部が複数（例えば、３個）の部品で構成されているのとは異なり、一つの部品で構成することができるので、部品点数を削減することができ、構造が簡素化されて、各構成部品の加工工数や組立て工数等が減少し、製造コストを減少させることができる。加えて、複数部品の一体化による全体としての小型化が可能になる。
【００３２】
更に、フリーピストン２４においては、摺動室２３を摺動することにより高圧力と低圧力が入れ替わる構成を有することになり、低圧側から圧力を逃す経路、即ち、フリーピストン２４を通ってリザーバタンク１９へ戻る油路を、一つの経路にすることができるので、フリーピストン２４が配置されるハウジング（バルブハウジング２２）等における経路構造（例えば、孔等）を少なくすることができ、ハウジング、更には、装置全体を簡易な形状にすると共に小型化することができる。
【００３３】
なお、フリーピストン２４は、円柱状に限らず、円筒体により形成しても良く、外表面が段差部となる小径部２８と大径部２９，３０の二段構造を有していればよい。
（第２実施の形態）
図４は、この発明の第２実施の形態に係るフリーピストンの構造を示し、（ａ）は断面説明図、（ｂ）はフリーピストンの斜視図である。図４に示すように、フリーピストン３５は、ピストン外周面にＯリング等の弾性シール材３６を装着し、フリーピストン２４と、フリーピストン２４が摺動するバルブハウジング２２の小径室２５との間を液密に密封（シール）している。その他の構成及び作用はフリーピストン２４と同様である。
尚、図４（ａ）に示すフリーピストン２４の断面は、図４（ｂ）においてＢ−Ｂで示す断面を表わしている。
【００３４】
フリーピストン３５は、摺動部となる両大径部２９，３０外表面の長軸方向略中央部である、各凹部２９ｂ，３０ｂのそれぞれの円柱状突起２９ａ，３０ａ側近傍に、外表面全周に渡る円環状で上部が開口する溝３７を設けており、それらの溝３７に、弾性シール材３６が嵌め込まれるように装着されている（（ｂ）参照）。各溝３７に装着された弾性シール材３６は、大径部２９，３０の外表面から突出して、小径室２５内周面に押圧状態に密着している（（ａ）参照）。
【００３５】
この弾性シール材３６により、フリーピストン３５は、摺動室２３内を自在に摺動することができるが、大径部２９，３０外表面と小径室２５内周面との間が隙間無くより確実な液密状態にすることができる（（ａ）参照）ので、ラック部２０ａの動きを補助する可逆式ポンプ１３から加えられた圧力が、高圧側からフリーピストン３５と摺動室２３との隙間を通って低圧側へ逃げてしまうことがない。この結果、可逆式ポンプ１３のポンプ効率を高めることができる。
【００３６】
（第３実施の形態）
図５は、この発明の第３実施の形態に係るフリーピストンの断面説明図である。図５に示すように、フリーピストン４０は、各大径室２６，２７を液密に摺動する外径を有し、小径部２８側をテーパ面により形成すると共にテーパ面に開口する貫通孔（連通路）が開けられた両大径部４１，４２を有している。その他の構成及び作用はフリーピストン２４と同様である。
【００３７】
フリーピストン４０は、摺動部となる両大径部４１，４２を、フリーピストン２４の大径部２９，３０を拡径して各大径室２６，２７に密着し液密に摺動する外径を有する大きさに形成すると共に、小径部２８側の、フリーピストン２４の各凹部２９ｂ，３０ｂに略相当する部分を、小径部２８に向かって徐々に縮径し小径部２８側端面が各凹部２９ｂ，３０ｂ底面と略同一外径となるテーパ面４１ａ，４２ａにより形成している（図５参照）。即ち、大径部２９，３０は、小径部２８の両側に上り傾斜面（テーパ面）を経て連続している。
【００３８】
これら両大径部４１，４２には、各円柱状突起２９ａ，３０ａ側端面と各テーパ面４１ａ，４２ａを連通する、各大径室２６，２７内周面に略平行な貫通孔４１ｂ，４２ｂが開けられている（図５参照）。即ち、貫通孔４１ｂ，４２ｂは、大径部を貫通し傾斜面（テーパ面）とこの傾斜面の反対側端面に開口している。各貫通孔４１ｂ，４２ｂにより、摺動室２３内周面に摺動可能に密着する各大径部４１，４２によって分離された、大径室２６の第１油路１４ａ側及び大径室２７の第２油路１４ｂ側と小径室２５が、連通する。
【００３９】
また、バルブハウジング２２の小径室２５と各大径室２６，２７との連絡段差部は、各テーパ面４１ａ，４２ａに対応する角度からなるテーパ面２６ｂ，２７ｂにより形成されている。
各テーパ面４１ａ，４２ａは、フリーピストン４０が摺動室２３内を摺動する際、バルブハウジング２２の各テーパ面２６ｂ，２７ｂにそれぞれ接触して密着した状態となり、小径室２５と各大径室２６，２７との連通を遮断する。このとき、各貫通孔４１ｂ，４２ｂは、各テーパ面４１ａ，４２ａと各テーパ面２６ｂ，２７ｂが接触し密着する位置より、各大径部４１，４２の外周面側に位置するので、各テーパ面４１ａ，４２ａ側開口も小径室２５との連通が遮断される（図５参照）。
【００４０】
つまり、フリーピストン４０は、高圧力流体と低圧力流体が入れ替わって出力される２つの流路のそれぞれに連通する大径流体室、及び外部開放路が設けられて前記両大径流体室を連通する小径流体室が形成されたハウジングに収納され、前記小径流体室に位置し、前記外部開放路に連通する流体室を形成する小径部と、前記小径部の両側に上り傾斜面を経て連続し、前記大径流体室を液密に摺動する大径部とが一体的に形成され、前記大径部は、高圧力流体の入力による低圧側への移動時、低圧力側の前記大径流体室を前記小径流体室に連通させて低圧側を開放する連通路を有している。
【００４１】
このように、両テーパ面４１ａ，４２ａと両テーパ面２６ｂ，２７ｂにより、ラック部２０ａの動きを補助する可逆式ポンプ１３から圧力が加えられる高圧側が、密閉された閉空間となるので、加えられた圧力が高圧側から低圧側へ逃げることが一切無くなる。この結果、密閉するための補助部材等を用いることなく、十分な密閉空間を確保することができるので、可逆式ポンプ１３のポンプ効率を高めることができる。
なお、フリーピストン４０に、フリーピストン３５と同様に弾性シール材３６を装着することにより、より確実な液密状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の第１実施の形態に係るパワーステアリング装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１のバルブの構造を示し、（ａ）は断面説明図、（ｂ）はフリーピストンの斜視図である。
【図３】摺動室内のフリーピストンの動きと油の流れを示す断面説明図である。
【図４】この発明の第２実施の形態に係るフリーピストンの構造を示し、（ａ）は断面説明図、（ｂ）はフリーピストンの斜視図である。
【図５】この発明の第３実施の形態に係るフリーピストンの断面説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０ パワーステアリング装置
１１ 操舵部
１１ａ 操舵輪
１１ｂ シャフト部
１２ 油圧パワーシリンダ
１２ａ，１２ｂ 圧力室
１２ｃ ピストン
１３ 可逆式ポンプ
１４ａ 第１油路
１４ｂ 第２油路
１５ 電動機
１６ 電動機制御回路
１７ａ 第１分岐通路
１７ｂ 第２分岐通路
１８ バルブ
１９ リザーバタンク
１９ａ タンク油路
２０ 操舵機構
２０ａ ラック部
２０ｂ ピニオン部
２１ トルクセンサ
２２ バルブハウジング
２３ 摺動室
２４，３５，４０ フリーピストン
２５ 小径室
２６，２７ 大径室
２６ａ，２７ａ 端面
２６ｂ，２７ｂ，４１ａ，４２ａ テーパ面
２８ 小径部
２９，３０ 大径部
２９ａ，３０ａ 円柱状突起
２９ｂ，３０ｂ 凹部
３１ 弾性部材
３６ 弾性シール材
３７ 溝
４１，４２ 大径部
４１ｂ，４２ｂ 貫通孔
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可逆式ポンプが発生させた流体圧力を供給する２つの供給路の間に配置されたハウジング内を、発生圧力を受けて摺動するフリーピストンを有するバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、操舵輪（ステアリングホイール）に連結された操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダと、高圧力油と低圧力油が入れ替わって出力され、油圧パワーシリンダの圧力室に対し油圧を供給する可逆式ポンプと、を備えたパワーステアリング装置が知られている。このパワーステアリング装置は、可逆式ポンプから吐出された作動油が、油圧パワーシリンダを経て可逆式ポンプに戻ってくるように構成されているため、油圧パワーシリンダのラックが動いていないときに圧力が発生すると、発生している圧力は行き場がなくなってしまい、加圧側のシリンダ圧力が上昇してポンプ負荷が増大することになる。この結果、可逆式ポンプの回転が不安定となって脈動が発生する。
【０００３】
この脈動の発生に対し、可逆式ポンプから吐出される作動油の一部を油圧パワーシリンダ以外に供給して、可逆式ポンプを安定的に駆動させることにより脈動の発生低下を図るものとして、可逆式ポンプからの油圧供給路に設けた分岐通路に、フリーピストンを有するバルブを配置した「パワーステアリング装置」（特許文献１参照）が提案されている。
【特許文献１】特開２００７−２４５９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の「パワーステアリング装置」は、脈動の発生等、性能上余計な流体（油、水、空気等）や余分に体積が増えてしまった流体を、低圧側から逃がすために、フリーピストンの両端で圧力を受けることができると共に、ハウジング内を両端方向に摺動可能なフリーピストン（隔成部材）と、ハウジング内のフリーピストン摺動方向両側にそれぞれ設けられた二つのバルブ本体とを有したバルブが用いられている。このため、上記従来技術におけるバルブは、複雑な流体経路やピストン構成を必要とし、部品点数が多くなって（従来の「パワーステアリング装置」においては、フリーピストン（隔成部材）と二つのバルブ本体との合計３個の部品で構成）、構造が複雑になり、その結果、各構成部品の加工工数や組立て工数等が増加し、製造コストが増加するのが避けられず、更には、大型化してしまうことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係るバルブは、大径流体室、及び外部開放路が設けられて両大径流体室を連通する小径流体室が形成されたハウジングに収納されたフリーピストンが、小径流体室に位置する小径部と、大径流体室を液密に摺動する大径部とが一体的に形成され、大径部は、大径流体室を小径流体室に連通させて低圧側を開放する連通路を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、大径流体室を小径流体室を有するハウジングに収納されたフリーピストンが、大径流体室を小径流体室に連通させる連通路を有し大径流体室を液密に摺動する大径部と、小径流体室に位置する小径部が一体的に形成されているので、部品点数を削減することができ、構造が簡素化されて、各構成部品の加工工数や組立て工数等が減少し、製造コストを減少させることができる。加えて、複数部品の一体化による全体としての小型化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
（第１実施の形態）
図１は、この発明の第１実施の形態に係るパワーステアリング装置の概略構成を示す説明図である。図１に示すように、パワーステアリング装置１０は、操舵部１１、油圧パワーシリンダ１２、可逆式ポンプ１３、第１油路１４ａと第２油路１４ｂ、電動機（モータ）１５、電動機制御回路（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１６、第１分岐通路１７ａと第２分岐通路１７ｂ、バルブ１８、及びリザーバタンク１９を有している。
【０００８】
操舵部１１は、操舵輪（ステアリングホイール）１１ａ、シャフト部１１ｂ、及び、ラック部２０ａとピニオン部２０ｂからなる操舵機構２０を有している。操舵輪１１ａを操作者（ドライバー）が回動操作することにより、操舵輪１１ａの動きがシャフト部１１ｂを経てラック部２０ａに伝達され、ラック部２０ａに噛合するピニオン部２０ｂをピニオン軸方向に移動させる。このピニオン部２０ｂを介して操舵輪（図示しない）が操舵される。シャフト部１１ｂには、操舵輪１１ａの操作に伴う操舵トルクを検出するトルクセンサ２１が装着されており、トルクセンサ２１は、検出した操舵トルク情報をＥＣＵ１６へ出力する。
【０００９】
油圧パワーシリンダ１２は、ラック部２０ｂに接続されてシリンダ軸方向に摺動すると共にシリンダ内を二つの圧力室１２ａ，１２ｂに区画するピストン１２ｃを有しており、操舵輪１１ａに連結された操舵機構２０の操舵力を補助する。
可逆式ポンプ１３はモータ１５によって駆動され、該モータ１５の回転方向を切り替える事により吐出方向を逆転することができる、所謂、双方向ポンプであり、第１油路１４ａと第２油路１４ｂ（高圧力油と低圧力油が入れ替わって出力される２つの流路）を介して、油圧パワーシリンダ１２の二つの圧力室１２ａ，１２ｂそれぞれに対しポンプ圧力を供給する。この可逆式ポンプ１３は、リザーバタンク１９に貯留された作動油を吸い上げることができるように、リザーバタンク１９に連通している。
【００１０】
第１油路１４ａと第２油路１４ｂは、油圧パワーシリンダ１２と可逆式ポンプ１３を接続する作動油の流路を形成しており、第１油路１４ａは油圧パワーシリンダ１２の一方の圧力室１２ａに、第２油路１４ｂは油圧パワーシリンダ１２の他方の圧力室１２ｂに、それぞれ連通している。
モータ１５は、可逆式ポンプ１３を駆動する。ＥＣＵ１６は、モータ１５から入力したモータ動作状態（回転角度、回転数等）に関する各種情報、及びトルクセンサ２１から入力した操舵トルク情報に基づき、モータ１５に、モータ１５の回転方向及び回転数を制御する駆動指令信号を出力する。
【００１１】
第１分岐通路１７ａは、第１油路１４ａから分岐してバルブ１８に連通し、第２分岐通路１７ｂは、第２油路１４ｂから分岐してバルブ１８に連通しており、両分岐通路１７ａ，１７ｂは、可逆式ポンプ１３から吐出される作動油の一部を、油圧パワーシリンダ１２以外に分岐させる通路を形成している。
バルブ１８は、第１分岐通路１７ａと第２分岐通路１７ｂの間に配置されており、第１分岐通路１７ａを介して第１油路１４ａからの油圧を受け、或いは第２分岐通路１７ｂを介して第２油路１４ｂからの油圧を受け、第１油路１４ａ側と第２油路１４ｂ側の間で摺動するフリーピストン（図２参照）を有している。
【００１２】
リザーバタンク１９は、タンク油路（外部開放路）１９ａによりバルブ１８に連通しており、バルブ１８から排出された作動油を貯留する。
このように、可逆式ポンプ１３を使った電動式のパワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１ａを転舵すると、その指令を受けた可逆式ポンプ１３が作動油を吐出し、それにより発生した圧力によってラック部２０ａの動きを補助する構造を有している。
【００１３】
図２は、図１のバルブの構造を示し、（ａ）は断面説明図、（ｂ）はフリーピストンの斜視図である。図２に示すように、バルブ１８は、バルブハウジング（ハウジング）２２と、バルブハウジング２２内の摺動室２３に配置されたフリーピストン２４を有している。尚、バルブハウジング２２は内部の摺動室２３にフリーピストン２４を有しており、その外形は例えば円筒状や直方体、若しくはポンプ筐体と一体で形成されていても良く、その外形は限定されない。
摺動室２３は、円筒内部空間状に形成されて、中央の小径室２５と、小径室（小径流体室）２５の両側に位置し、小径室２５より拡径された同一内径及び同一長軸方向長さの大径室（大径流体室）２６，２７を有している。小径室２５は、タンク油路１９ａによりリザーバタンク１９に連通し、一方の大径室２６は、第１分岐通路１７ａを介して第１油路１４ａに、他方の大径室２７は、第２分岐通路１７ｂを介して第２油路１４ｂに、それぞれ連通している（（ａ）参照）。
尚、図２（ａ）に示すフリーピストン２４の断面は、図２（ｂ）においてＡ−Ａで示す断面を表わしている。
【００１４】
フリーピストン２４は、中央の小径部２８と、小径部２８の両側に位置し小径部２８より拡径された、同一外径及び同一長軸方向長さの大径部２９，３０を有すると共に、摺動室２３を摺動可能な空間長軸方向長さを有する円柱状に形成されている。つまり、フリーピストン２４は、両大径部２９，３０となる円柱体の中央部に、両大径部２９，３０と段差面を経て連続する、小径部２８となる縮径した段差部を設けて、摺動室２３を液密に摺動する摺動部となる両大径部２９，３０と小径部２８を一体化した円柱状に形成されている。
【００１５】
大径部２９，３０は、摺動室２３の小径室２５を隙間無く液密に摺動することができる外径を有すると共に、大径室２６，２７の長軸方向長さより長い長軸方向長さを有している。大径部２９の第１油路１４ａ側に臨む端面中央には円柱状突起２９ａが、大径部３０の第２油路１４ｂ側に臨む端面中央には円柱状突起３０ａが、それぞれ形成されており、各円柱状突起２９ａ，３０ａには、それぞれコイルバネ等の圧縮反発する弾性部材３１が装着されている。
【００１６】
各大径部２９，３０には、小径部２８側の直径位置外表面に、外表面及び小径部２８側端面に開口する溝状の凹部（連通路）２９ｂ，３０ｂが設けられている。この凹部２９ｂ，３０ｂにより、小径室２５内の各大径部２９，３０には、小径室２５天井面との間に間隙が形成される。つまり、凹部（連通路）２９ｂ，３０ｂは、大径部の外表面を切り欠いて大径部表面及び段差面に開口させている。
【００１７】
凹部２９ｂは、フリーピストン２４が摺動室２３を摺動し、大径部２９が、弾性部材３１を圧縮変形させ、大径室２６の第１油路１４ａ側端面２６ａとの間に室内空間を確保し、端面２６ａに押し付けられた状態で、小径室２５と大径室２６の両室内空間に露出する長軸方向長さを有している。同様に、凹部３０ｂは、フリーピストン２４が摺動室２３を摺動し、大径部３０が、弾性部材３１を圧縮変形させ、大径室２７の第２油路１４ｂ側端面２７ａとの間に室内空間を確保し、端面２７ａに押し付けられた状態で、小径室２５と大径室２７の両室内空間に露出する長軸方向長さを有している。
【００１８】
なお、各凹部２９ｂ，３０ｂは、直径位置に２個ずつ設ける他、１個ずつ、或いは任意の間隔で３個以上設けても良い。
小径部２８は、外表面が、各凹部２９ｂ，３０ｂの底面より一段下がった段差面となるように、各大径部２９，３０の外径より縮径された外径を有すると共に、大径部２９が大径室２６の端面２６ａに、或いは大径部３０が大径室２７の端面２７ａに、それぞれ押し付けられた状態の何れの場合でも、小径室２５のタンク油路１９ａの開口を小径部２８の範囲に位置させることができる長軸方向長さを有している。
【００１９】
このように、バルブは、高圧力流体と低圧力流体が入れ替わって出力される２つの流路のそれぞれに連通する大径流体室、及び外部開放路が設けられて前記両大径流体室を連通する小径流体室が形成されたハウジングと、前記ハウジングに収納され、前記小径流体室に位置して前記外部開放路に連通する流体室を形成する小径部と、前記小径部の両側に段差面を経て連続し、前記小径流体室を液密に摺動する大径部とが一体的に形成され、前記大径部は、高圧力流体の入力による低圧側への移動時、低圧力側の前記大径流体室を前記小径流体室に連通させて低圧側を開放する連通路を有するフリーピストンとを有している。
【００２０】
図３は、摺動室内のフリーピストンの動きと油の流れを示す断面説明図である。図３に示すように、操作者（ドライバー）が、ステアリングホイール１１ａを転舵すると、可逆式ポンプ１３が圧力を発生させ、油圧パワーシリンダ１２の、ラック部２０ａの動きを補助したい方向に力が働く側に圧力を供給する。ここでは、例えば、油圧パワーシリンダ１２の、ピストン１２ｃにより区画された一方の圧力室１２ａに、油圧が供給されるとする。
【００２１】
可逆式ポンプ１３から、第１油路１４ａを介して油圧パワーシリンダ１２の圧力室１２ａに油圧が供給されることにより、摺動室２３に配置されたフリーピストン２４は、第１分岐通路１７ａを介して大径室２６に加わる第１油路１４ａからの高圧力を、大径部２９の円柱状突起２９ａ側端面で受ける。第１油路１４ａからの高圧力を円柱状突起２９ａ側端面で受けたフリーピストン２４は、低圧側である大径室２７へと摺動室２３内を摺動する（図３参照）。
【００２２】
摺動室２３内を大径室２７へと摺動したフリーピストン２４は、大径部３０が、圧縮変形させた弾性部材３１を介して大径室２７の第２油路１４ｂ側端面２７ａに押し付けられた状態となり、凹部３０ｂが小径室２５と大径室２７の両室内空間に露出することになる（図３参照）。この状態で、小径部２８には、リザーバタンク１９に連通するタンク油路１９ａの開口が位置している（図３参照）。
【００２３】
つまり、フリーピストン２４が摺動室２３を摺動し、大径部３０が大径室２７の端面２７ａ側に押し付けられた状態では、大径部３０の円柱状突起３０ａ側端面と端面２７ａとの間に、第２分岐通路１７ｂ、即ち、第２油路１４ｂに連通する室内空間（間隙）が形成される。この第２油路１４ｂに連通する室内空間は、大径室２７と大径部３０の室内空間（間隙）、凹部３０ｂ、及び小径室２５と小径部２８の室内空間（間隙）を経て、タンク油路１９ａ、即ち、リザーバタンク１９に連通する。この結果、摺動室２３には、第２油路１４ｂとリザーバタンク１９を連通する油路が形成される。
【００２４】
このとき、フリーピストン２４の大径部２９は、小径室２５に入り込み、凹部２９ｂは小径室２５内に位置しているので、小径室２５の大径室２６側は大径部２９により液密に塞がれた状態となり（図３参照）、第１油路１４ａに連通する大径室２６と小径室２５は連通しない。
【００２５】
同様に、フリーピストン２４が摺動室２３を摺動し、大径部２９が大径室２６の端面２６ａ側に押し付けられた状態では、大径部２９の円柱状突起２９ａ側端面と端面２６ａとの間に、第１分岐通路１７ａ、即ち、第１油路１４ａに連通する室内空間（間隙）が形成される。この第１油路１４ａに連通する室内空間は、大径室２６と大径部２９の室内空間（間隙）、凹部２９ｂ、及び小径室２５と小径部２８の室内空間（間隙）を経て、タンク油路１９ａ、即ち、リザーバタンク１９に連通する。この結果、摺動室２３には、第１油路１４ａとリザーバタンク１９を連通する油路が形成される。
【００２６】
このとき、フリーピストン２４の大径部３０は、小径室２５に入り込み、凹部３０ｂは小径室２５内に位置しているので、小径室２５の大径室２７側は大径部３０により液密に塞がれた状態となり（図３参照）、第２油路１４ｂに連通する大径室２７と小径室２５は連通しない。
【００２７】
従って、第１油路１４ａに高圧力が加わると、フリーピストン２４は、摺動室２３を摺動して大径室２７の端面２７ａ側に押し付けられた状態となり、摺動室２３には、第２油路１４ｂとリザーバタンク１９を連通する油路が形成される。よって、大径室２７側に形成された油路を介して、低圧側、即ち、第２油路１４ｂ側の油をリザーバタンク１９へ戻すことができる。一方、第２油路１４ｂに高圧力が加わると、フリーピストン２４は、摺動室２３を摺動して大径室２６の端面２６ａ側に押し付けられた状態となり、摺動室２３には、第１油路１４ａとリザーバタンク１９を連通する油路が形成される。よって、大径室２６側に形成された油路を介して、低圧側、即ち、第１油路１４ａ側の油をリザーバタンク１９へ戻すことができる。
【００２８】
つまり、パワーステアリング装置１０は、操舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダ１２と、高圧力と低圧力が入れ替わって出力され、油圧パワーシリンダ１２の圧力室に対し液圧を供給する可逆式ポンプ１３と、可逆式ポンプ１３と油圧パワーシリンダ１２とを接続する第１油路１４ａ及び第２油路１４ｂと、電動機１５に駆動指令信号を出力する電動機制御回路１６と、第１油路１４ａ及び第２油路１４ｂと分岐通路１７ａ，１７ｂを介して連通し、可逆式ポンプ１３から吐出される作動油が供給されるフリーピストン２４とを有している。
【００２９】
このように、操作者（ドライバー）が、ステアリングホイール１１ａを転舵して、可逆式ポンプ１３から油圧パワーシリンダ１２に油圧が供給された場合に、行き場の無くなった作動油は、低圧側の油路からフリーピストン２４を通ってリザーバタンク１９へ戻ることになる。このため、可逆式ポンプ１３に対する負荷を増大させることは無いので、可逆式ポンプ１３のポンプ回転が不安定になって脈動が生じ、操舵フィーリングが悪化することを防止することができる。
【００３０】
なお、ステアリングホイール１１ａが上記方向とは逆方向に転舵された場合は、高圧側と低圧側が上記の場合とは逆になって、フリーピストン２４の摺動方向も逆方向になり、作動油は、低圧側の油路からフリーピストン２４を通ってリザーバタンク１９へ戻ることになる。
【００３１】
そして、フリーピストン２４は、摺動部となる両大径部２９，３０及び小径部２８を一体化した構造を有するため、従来のピストン部が複数（例えば、３個）の部品で構成されているのとは異なり、一つの部品で構成することができるので、部品点数を削減することができ、構造が簡素化されて、各構成部品の加工工数や組立て工数等が減少し、製造コストを減少させることができる。加えて、複数部品の一体化による全体としての小型化が可能になる。
【００３２】
更に、フリーピストン２４においては、摺動室２３を摺動することにより高圧力と低圧力が入れ替わる構成を有することになり、低圧側から圧力を逃す経路、即ち、フリーピストン２４を通ってリザーバタンク１９へ戻る油路を、一つの経路にすることができるので、フリーピストン２４が配置されるハウジング（バルブハウジング２２）等における経路構造（例えば、孔等）を少なくすることができ、ハウジング、更には、装置全体を簡易な形状にすると共に小型化することができる。
【００３３】
なお、フリーピストン２４は、円柱状に限らず、円筒体により形成しても良く、外表面が段差部となる小径部２８と大径部２９，３０の二段構造を有していればよい。
（第２実施の形態）
図４は、この発明の第２実施の形態に係るフリーピストンの構造を示し、（ａ）は断面説明図、（ｂ）はフリーピストンの斜視図である。図４に示すように、フリーピストン３５は、ピストン外周面にＯリング等の弾性シール材３６を装着し、フリーピストン２４と、フリーピストン２４が摺動するバルブハウジング２２の小径室２５との間を液密に密封（シール）している。その他の構成及び作用はフリーピストン２４と同様である。
尚、図４（ａ）に示すフリーピストン２４の断面は、図４（ｂ）においてＢ−Ｂで示す断面を表わしている。
【００３４】
フリーピストン３５は、摺動部となる両大径部２９，３０外表面の長軸方向略中央部である、各凹部２９ｂ，３０ｂのそれぞれの円柱状突起２９ａ，３０ａ側近傍に、外表面全周に渡る円環状で上部が開口する溝３７を設けており、それらの溝３７に、弾性シール材３６が嵌め込まれるように装着されている（（ｂ）参照）。各溝３７に装着された弾性シール材３６は、大径部２９，３０の外表面から突出して、小径室２５内周面に押圧状態に密着している（（ａ）参照）。
【００３５】
この弾性シール材３６により、フリーピストン３５は、摺動室２３内を自在に摺動することができるが、大径部２９，３０外表面と小径室２５内周面との間が隙間無くより確実な液密状態にすることができる（（ａ）参照）ので、ラック部２０ａの動きを補助する可逆式ポンプ１３から加えられた圧力が、高圧側からフリーピストン３５と摺動室２３との隙間を通って低圧側へ逃げてしまうことがない。この結果、可逆式ポンプ１３のポンプ効率を高めることができる。
【００３６】
（第３実施の形態）
図５は、この発明の第３実施の形態に係るフリーピストンの断面説明図である。図５に示すように、フリーピストン４０は、各大径室２６，２７を液密に摺動する外径を有し、小径部２８側をテーパ面により形成すると共にテーパ面に開口する貫通孔（連通路）が開けられた両大径部４１，４２を有している。その他の構成及び作用はフリーピストン２４と同様である。
【００３７】
フリーピストン４０は、摺動部となる両大径部４１，４２を、フリーピストン２４の大径部２９，３０を拡径して各大径室２６，２７に密着し液密に摺動する外径を有する大きさに形成すると共に、小径部２８側の、フリーピストン２４の各凹部２９ｂ，３０ｂに略相当する部分を、小径部２８に向かって徐々に縮径し小径部２８側端面が各凹部２９ｂ，３０ｂ底面と略同一外径となるテーパ面４１ａ，４２ａにより形成している（図５参照）。即ち、大径部２９，３０は、小径部２８の両側に上り傾斜面（テーパ面）を経て連続している。
【００３８】
これら両大径部４１，４２には、各円柱状突起２９ａ，３０ａ側端面と各テーパ面４１ａ，４２ａを連通する、各大径室２６，２７内周面に略平行な貫通孔４１ｂ，４２ｂが開けられている（図５参照）。即ち、貫通孔４１ｂ，４２ｂは、大径部を貫通し傾斜面（テーパ面）とこの傾斜面の反対側端面に開口している。各貫通孔４１ｂ，４２ｂにより、摺動室２３内周面に摺動可能に密着する各大径部４１，４２によって分離された、大径室２６の第１油路１４ａ側及び大径室２７の第２油路１４ｂ側と小径室２５が、連通する。
【００３９】
また、バルブハウジング２２の小径室２５と各大径室２６，２７との連絡段差部は、各テーパ面４１ａ，４２ａに対応する角度からなるテーパ面２６ｂ，２７ｂにより形成されている。
各テーパ面４１ａ，４２ａは、フリーピストン４０が摺動室２３内を摺動する際、バルブハウジング２２の各テーパ面２６ｂ，２７ｂにそれぞれ接触して密着した状態となり、小径室２５と各大径室２６，２７との連通を遮断する。このとき、各貫通孔４１ｂ，４２ｂは、各テーパ面４１ａ，４２ａと各テーパ面２６ｂ，２７ｂが接触し密着する位置より、各大径部４１，４２の外周面側に位置するので、各テーパ面４１ａ，４２ａ側開口も小径室２５との連通が遮断される（図５参照）。
【００４０】
つまり、フリーピストン４０は、高圧力流体と低圧力流体が入れ替わって出力される２つの流路のそれぞれに連通する大径流体室、及び外部開放路が設けられて前記両大径流体室を連通する小径流体室が形成されたハウジングに収納され、前記小径流体室に位置し、前記外部開放路に連通する流体室を形成する小径部と、前記小径部の両側に上り傾斜面を経て連続し、前記大径流体室を液密に摺動する大径部とが一体的に形成され、前記大径部は、高圧力流体の入力による低圧側への移動時、低圧力側の前記大径流体室を前記小径流体室に連通させて低圧側を開放する連通路を有している。
【００４１】
このように、両テーパ面４１ａ，４２ａと両テーパ面２６ｂ，２７ｂにより、ラック部２０ａの動きを補助する可逆式ポンプ１３から圧力が加えられる高圧側が、密閉された閉空間となるので、加えられた圧力が高圧側から低圧側へ逃げることが一切無くなる。この結果、密閉するための補助部材等を用いることなく、十分な密閉空間を確保することができるので、可逆式ポンプ１３のポンプ効率を高めることができる。
なお、フリーピストン４０に、フリーピストン３５と同様に弾性シール材３６を装着することにより、より確実な液密状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明の第１実施の形態に係るパワーステアリング装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１のバルブの構造を示し、（ａ）は断面説明図、（ｂ）はフリーピストンの斜視図である。
【図３】摺動室内のフリーピストンの動きと油の流れを示す断面説明図である。
【図４】この発明の第２実施の形態に係るフリーピストンの構造を示し、（ａ）は断面説明図、（ｂ）はフリーピストンの斜視図である。
【図５】この発明の第３実施の形態に係るフリーピストンの断面説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０ パワーステアリング装置
１１ 操舵部
１１ａ 操舵輪
１１ｂ シャフト部
１２ 油圧パワーシリンダ
１２ａ，１２ｂ 圧力室
１２ｃ ピストン
１３ 可逆式ポンプ
１４ａ 第１油路
１４ｂ 第２油路
１５ 電動機
１６ 電動機制御回路
１７ａ 第１分岐通路
１７ｂ 第２分岐通路
１８ バルブ
１９ リザーバタンク
１９ａ タンク油路
２０ 操舵機構
２０ａ ラック部
２０ｂ ピニオン部
２１ トルクセンサ
２２ バルブハウジング
２３ 摺動室
２４，３５，４０ フリーピストン
２５ 小径室
２６，２７ 大径室
２６ａ，２７ａ 端面
２６ｂ，２７ｂ，４１ａ，４２ａ テーパ面
２８ 小径部
２９，３０ 大径部
２９ａ，３０ａ 円柱状突起
２９ｂ，３０ｂ 凹部
３１ 弾性部材
３６ 弾性シール材
３７ 溝
４１，４２ 大径部
４１ｂ，４２ｂ 貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧力流体と低圧力流体が入れ替わって出力される２つの流路のそれぞれに連通する大径流体室、及び外部開放路が設けられて前記両大径流体室を連通する小径流体室が形成されたハウジングと、
前記ハウジングに収納され、前記小径流体室に位置して前記外部開放路に連通する流体室を形成する小径部と、前記小径部の両側に段差面を経て連続し、前記小径流体室を液密に摺動する大径部とが一体的に形成され、前記大径部は、高圧力流体の入力による低圧側への移動時、低圧力側の前記大径流体室を前記小径流体室に連通させて低圧側を開放する連通路を有するフリーピストンと
を有することを特徴とするバルブ。
【請求項２】
前記連通路は、前記大径部の外表面を切り欠いて大径部表面及び前記段差面に開口させた凹部からなる請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
高圧力流体と低圧力流体が入れ替わって出力される２つの流路のそれぞれに連通する大径流体室、及び外部開放路が設けられて前記両大径流体室を連通する小径流体室が形成されたハウジングと、
前記ハウジングに収納され、前記小径流体室に位置し、前記外部開放路に連通する流体室を形成する小径部と、前記小径部の両側に上り傾斜面を経て連続し、前記大径流体室を液密に摺動する大径部とが一体的に形成され、前記大径部は、高圧力流体の入力による低圧側への移動時、低圧力側の前記大径流体室を前記小径流体室に連通させて低圧側を開放する連通路を有するフリーピストンと
を有することを特徴とするバルブ。
【請求項４】
前記連通路は、前記大径部を貫通し前記傾斜面と前記傾斜面の反対側端面に開口する貫通孔からなる請求項３に記載のバルブ。
【請求項５】
操舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダと、
高圧力油と低圧力油が入れ替わって出力され、前記油圧パワーシリンダの圧力室に対し油圧を供給する可逆式ポンプと、
前記可逆式ポンプと前記油圧パワーシリンダとを接続する第１油路及び第２油路と、
前記可逆式ポンプを駆動する電動機に駆動指令信号を出力する電動機制御回路と、
前記第１油路及び前記第２油路と分岐通路を介して連通し、前記可逆式ポンプから吐出される作動油が供給される請求項１から４のいずれか一項に記載のバルブと
を有するパワーステアリング装置。
【請求項１】
高圧力流体と低圧力流体が入れ替わって出力される２つの流路のそれぞれに連通する大径流体室、及び外部開放路が設けられて前記両大径流体室を連通する小径流体室が形成されたハウジングと、
前記ハウジングに収納され、前記小径流体室に位置して前記外部開放路に連通する流体室を形成する小径部と、前記小径部の両側に段差面を経て連続し、前記小径流体室を液密に摺動する大径部とが一体的に形成され、前記大径部は、高圧力流体の入力による低圧側への移動時、低圧力側の前記大径流体室を前記小径流体室に連通させて低圧側を開放する連通路を有するフリーピストンと
を有することを特徴とするバルブ。
【請求項２】
前記連通路は、前記大径部の外表面を切り欠いて大径部表面及び前記段差面に開口させた凹部からなる請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
高圧力流体と低圧力流体が入れ替わって出力される２つの流路のそれぞれに連通する大径流体室、及び外部開放路が設けられて前記両大径流体室を連通する小径流体室が形成されたハウジングと、
前記ハウジングに収納され、前記小径流体室に位置し、前記外部開放路に連通する流体室を形成する小径部と、前記小径部の両側に上り傾斜面を経て連続し、前記大径流体室を液密に摺動する大径部とが一体的に形成され、前記大径部は、高圧力流体の入力による低圧側への移動時、低圧力側の前記大径流体室を前記小径流体室に連通させて低圧側を開放する連通路を有するフリーピストンと
を有することを特徴とするバルブ。
【請求項４】
前記連通路は、前記大径部を貫通し前記傾斜面と前記傾斜面の反対側端面に開口する貫通孔からなる請求項３に記載のバルブ。
【請求項５】
操舵輪に連結された操舵機構の操舵力を補助する油圧パワーシリンダと、
高圧力油と低圧力油が入れ替わって出力され、前記油圧パワーシリンダの圧力室に対し油圧を供給する可逆式ポンプと、
前記可逆式ポンプと前記油圧パワーシリンダとを接続する第１油路及び第２油路と、
前記可逆式ポンプを駆動する電動機に駆動指令信号を出力する電動機制御回路と、
前記第１油路及び前記第２油路と分岐通路を介して連通し、前記可逆式ポンプから吐出される作動油が供給される請求項１から４のいずれか一項に記載のバルブと
を有するパワーステアリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１４４８２１（Ｐ２０１０−１４４８２１Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２２２９５（Ｐ２００８−３２２２９５）
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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