JPH0729242B2 - 円筒形スリーブポート溝加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車等の動力操舵装置（パワーステアリ
ング）において、作動流体回路の切換えや圧力制御を行
うコントロールバルブとしての回転型バルブのスリーブ
のポート溝を加工する円筒形スリーブポート溝加工装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

パワーステアリングにおける回転型バルブは、操舵入力
としてのハンドル切り角を検知し、その入力に応じて出
力部であるパワーシリンダへの油圧を制御するべく機能
する。この種の回転型バルブは、例えば第６図，第７図
に示すように、弁コア１と円筒形スリーブ（以下、弁ス
リーブという）２とから成り立ち、弁スリーブ２はその
円筒内面に通常６個のスリーブ・ポート溝３を有し、通
常６個のコア・ポート溝４を有する断面スプライン軸状
弁コア１が弁スリーブ２内で矢符号（ａ），（ｂ）のよ
うに揺動することにより、液圧流体の流入及び流出方向
を制御するものである。なお、５は弁コア１と一体に形
成された入力軸としてのバルブシャフト、６はハウジン
グ、７は軸受である。即ち、不図示のハンドルを切るこ
とにより、バルブシャフト５を介して弁コア１が時計方
向（ａ）に揺動すると、流体入口ポート８から入った液
圧流体はコア・ポート溝４のうちの液圧溝4aを経て、ス
リーブ・ポート溝3aに導入され、図示しないパワーシリ
ンダの一方シリンダ室を加圧する。同時に弁スリーブ２
のポート溝3b内の流体は、コア・ポート溝４の流出溝4b
を経て外部に排出されるから、パワーシリンダのピスト
ンをはさんで反対側にある他方のシリンダ室の圧力は開
放される。

又、弁コア１がハンドル操作で反時計方向（ｂ）に揺動
すると、弁コア１の液圧溝4aと弁スリーブ２のポート溝
3bが導通される。同時に、弁コアの流出溝4bと弁スリー
ブのポート溝3aが導通される。かくしてこの回転型バル
ブは四方弁としての機能を果たし、パワーシリンダへの
油圧を制御する。

このように機能する従来の回転型バルブのスリーブのポ
ート溝構造としては、例えば、第８図，第９図に示すよ
うなものがある。第８図に示すものは、弁スリーブ２の
内面上に軸方向に沿う複数のスロットをブローチ加工等
により形成した後、そのスロットの両端肩部にアンダカ
ットを設け、その段部に調質加工されたリング９をプレ
スばめすることにより、両端閉鎖型のスリーブポート溝
３を形成したものである。

しかしながら、このようにポート溝両端をリング９のは
め込みで閉鎖させたものは、その嵌合公差いかんで、僅
かでもゆるすぎれば分解してしまうし、逆に固すぎれば
スリーブ外周にひずみを生じるおそれがあり、その製造
には多くの困難を伴う。

第９図に示すものは、上述の困難さを解消するために提
案されたものである（特公昭49−49541）。この弁スリ
ーブ２のスリーブ・ポート溝３は、その溝底10を図示の
如く円弧状に彫り下げることにより、長手方向の溝端を
閉鎖したポート溝として形成されており、第８図に示し
たもののようなはめあい構造に基づく問題点は生じな
い。

この円弧状底面を形成する溝底10を有するポート溝３
は、第10図に示すように、被加工物であるスリーブ（以
下「ワーク」という）Ｗの内側通路中を高速で円弧状に
揺動運動（ｃ）をするカッタ11でワーク内壁Waを切削す
ることにより形成される。完成後の溝の最深部の深さは
例えば約2mmであり、１回に深さ0.05mmづつ計40回の切
削が繰り返される。そのため各切削回毎に、カッタ11の
動きに連動させてワークＷをも揺動運動（ｄ）させる。
即ち、カッタ11の揺動運動（ｃ）とワークＷの揺動運動
（ｄ）との複雑な組合わせ相対運動により、ワーク内壁
Waに対する第11図に示すようなカッタ11の運動軌跡を描
かせる。11a,11b,11c……は１回毎に次第に深まるカッ
タ11の切削軌跡であり、12は一定したほぼ直線状のカッ
タ復帰軌跡である。この場合、１つのワークＷのために
１サイクル時に一本のポート溝しか削れないから、ポー
ト溝の本数（通常６本）に合わせ一本完成毎にワークを
割出し回転させて、残り（５本）のポート溝を順次切削
させる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の回転バルブ用スリーブ
のポート溝加工にあっては、カッタを揺動させるのと同
時にワークをも揺動させることにより、カッタによるワ
ークの切削を漸進的に行うものとなっていたため、その
加工設備がカムとクランクの組み合わせに基づく極めて
複雑なものであった。かつ、またスリーブポート溝を１
本づつ仕上げていくので加工に時間がかかる、という問
題点があった。

この発明は、このような従来の問題点を着目してなされ
たもので、カッタのみを揺動運動させてポート溝を容易
に加工するようにした円筒形スリーブポート溝加工装置
を提供することにより上記問題点を解決することを目的
としている。

〔課題を解決するための手段〕

このため、本発明に係る円筒形スリーブポート溝加工装
置は、揺動支点を有する摺動受け部材に摺動可能に挿入
したクランクアームの一端をクランク装置のクランクピ
ンに係合させ該クランクピンの回転によって前記クラン
クアームの他端に設けた溝カッタ保持部分を近似楕円状
に運動させる溝カッタ駆動装置と、スリーブポート溝を
内側面に加工する円筒形のスリーブ加工材を前記溝カッ
タ保持部分に対応させて保持し前記溝カッタ保持部分に
取付けた溝カッタの近似楕円状の運動によってスリーブ
ポート溝加工が一工程終わるとスリーブ加工材を所定角
度回転させて保持する工作物保持装置とを備えた円筒形
スリーブポート溝加工装置であって、前記、溝カッタ保
持部分の近似楕円状の運動による切削量を増加させてス
リーブポート溝加工を進行させる切削深さ微増手段を備
えたことを特徴とする構成によって、前記の目的を達成
しようとするものである。

更に、上記構成において、溝カッタは前記クランクアー
ムの溝カッタ保持部分の両面に取付けてあり、クランク
アームの摺動往時に片方の溝カッタにより、そしてクラ
ンクアームの摺動復時には他方の溝カッタによってスリ
ーブ加工材の対向する内側両面にスリーブポート溝を形
成する構成。

また、上記構成において、切削深さ微増手段は、クラン
ク装置に備えクランクアームの一端を係合させたクラン
クピンの回転半径を増加させて溝カッタ保持部分の近似
楕円状の運動による切削量を増加させることを特徴とす
る構成。

更に、上記構成において、切削深さ微増手段は、挿入し
たクランクアームを揺動そして摺動可能に支持する揺動
支点を有する摺動受け部材の配設位置をクランク装置側
に移動させて溝カッタ保持部分の近似楕円状の運動によ
る切削量を増加させることを特徴とする構成によって
も、前記の目的を達成しようとするものである。

〔実施例〕

以下、この発明に係る円筒形スリーブポート溝加工装置
を図面を参照して説明する。

第1,2,3図はこの説明の一実施例を示す図示である。ベ
ッド20上に、ワークＷのポート溝を切削する溝カッタの
駆動装置21と、ワークＷを固定的に保持する工作物保持
装置40が取り付けられている。

溝カッタ駆動装置21は、次のように構成されている。22
はクランク装置で、クランク軸23、この軸とクランク半
径Ｒだけ偏心させたクランクピン24、このクランクピン
に一端を支持されたクランクアーム25、クランク軸23に
取り付けたプーリ兼はずみ車26、このプーリ26をベルト
27を介して回転駆動させる電動機28を備えている。

29は揺動支点30を有する摺動受部材としての摺動スリー
ブで、この摺動スリーブ29にクランクアーム25が摺動自
在に挿通支持されている。31はベッド20上に固定した支
持台である。

32はクランクアーム25の先端に着脱可能に取り付けられ
たカッタ保持装置で、ワークＷの内壁Waの対向位置に２
つの溝ポートを同時に形成するべく、２個一対の溝カッ
タ33,34を支持している。図から明らかなように、一方
のカッタ33は前進時に、他方のカッタ34は後退時にそれ
ぞれ溝切削を行うように取り付けられている。

工作物保持装置40は次のように構成される。41はワーク
Ｗを溝切削加工中固定的に保持する主軸、42は一対のポ
ート溝が形成される毎にワークW2を所定角度だけ軸回転
させて次の加工位置に位置決めする割出し装置、43はワ
ークＷを溝カッタ33,34に対し離接させる軸方向スライ
ドユニットである。

この実施例によるポート溝加工は、ワークＷを溝加工中
固定しておき、一方、溝カッタ33,34の切刃先端はクラ
ンクアーム先端とともにポート溝底面の円弧状に合わせ
た曲線を有する近似楕円形状の運動軌跡を描き、かつ、
１サイクル毎に切削深さを順次に深める切削深さ微増手
段を用いるという方法でなされる。この実施例にあって
は、上記の切削深さ微増手段は、「１サイクル毎に近似
楕円形状の曲線の曲率半径を変化させる手段」として、
クランク装置22のクランク半径Ｒを、１サイクル毎に漸
次増大させるべく、例えば第２図に示すようなフェーシ
ング付スピンドルユニットなどのクランク半径可変装置
22Aが用いられる。

クランク半径可変装置22Aの詳細は、第２図に示してあ
る。22Bは先端にラック22Cを有する往復動軸であり、プ
ーリ兼はずみ車26にキー22Dを介して一体回転可能に連
結したクランク軸23の軸心部に設けた貫通孔22Eに挿通
されている。23aはクランク軸23のハウジングである。2
2Fはラック22Cと噛合するピニオンギヤ、22Gはこのピニ
オンギヤ22Fと噛合するラックで、両ラック22Cと22Gと
は、丁度90°ずれている。

即ちラック22Cがクランク軸23の軸心方向に移動するこ
とにより、ラック22Gをピニオンギヤ22Fを介してクラン
ク軸23の軸心と直角方向に移動させることができ、ラッ
ク22Gと一体化されているクランクピン24をクランク軸2
3と直角方向、即ちプーリ兼はずみ車26の半径方向に移
動させることになる。

22Hは、ラック22Gがボルト22Iを介して固着され矢符号
（ハ）方向に、即ち半径方向に摺動して移動可能なクラ
ンクピン支持機構である。このクランクピン支持機構22
Hに支持されたクランクピン24に、ベアリング22Jを介し
てクランクアーム25が支承されている。

22Kは前記往復動軸22Bの後端にねじ22Lを介して一体的
に結合したピストン、22Mはピストンロッド、22Nは前記
ピストン22Kとピストンロッド22Mとを摺動可能に収納す
ると共に、プーリ兼はずみ車26にボルト22Pで一体回転
可能に取り付けられた回転シリンダ、22Qはこの回転シ
リンダ22Nをベアリング22Rを介して支承する固定シリン
ダ、22Sはこの固定シリンダ22Qの側面に設けられたピス
トン前進作動用エアの供給口、22Tはピストン後進用エ
ア供給口である。

22Uはピストンロッド22Mの末端に取り付けたストローク
規制機構であり、アーム22Vを介して取り付けたドッグ2
2Wと22Xでリミットスイッチ22Y,22Zを操作することによ
り、ピストン22Kひいては往復動軸22Bの前進限と後退限
が規定される。

第２図では、クランク軸23とクランクピン24とが同心の
位置にあり、従ってクランク半径Ｒがゼロの状態を表し
ているが、ピストン前進作動用エアの供給によるピスト
ン22Kの駆動により往復動軸22Bを矢符号（イ）方向に移
動させると、ピニオンギヤ22Fが矢符号（ロ）方向に移
動し、ピニオンギヤ22Fの（ロ）方向移動によりラック2
2Gが矢符号（ハ）方向に変位し、ラック22Gが固定され
たクランクピン24を往復動軸22Bと直角方向の（ハ）方
向に移動させることによりクランク半径Ｒを変化させる
ことが可能となっている。

工作物保持装置40の主軸41に溝未加工のワークＷを取り
付け、スライドユニット43を利用して、カッタ33,34が
所定の切削開始位置にくるように設定する。

切削すべきポート溝３の最大深さと溝長さは、クランク
装置22の最大クランク半径、クランクアーム25の長さ及
び摺動スリーブ29の揺動支点30の位置により定まる。こ
れらを適正に選ぶことにより、溝カッタ33,34の運動軌
跡の一部を、所定のポート溝３の長手方向円弧状底面形
状に合わせることが可能である。なお、この場合揺動支
点30は、予めカッタ側に寄せた位置に固定しておく方
が、クランクピン24の１回転による溝カッタ33,34の揺
動量が少なくなる。また、クランクピン24とクランク軸
23との距離、即ち、クランク半径Ｒもクランク半径可変
装置22Aにより当初は小さく設定しておく。クランク装
置22が第１図で時計方向に１回転すると、溝カッタ33,3
4の刃先は、第３図に曲線33a〜33b及び34a〜34bで模式
的に示される如き、ほぼ楕円に近い形状の運動軌跡を描
く。このとき、カッタ33はその往路の曲線33aでワーク
内壁Waを円弧状に浅く切削し、帰路はワーク内壁Waから
離れた円弧状の曲線33bをたどって出発点に戻る。一
方、カッタ34は往路ではワーク内壁Waから離れた円弧状
の曲線33aの軌跡をたどり、帰路の曲線34bで円弧状の切
削を行う。

上記の１サイクル近似楕円運動が終わると、クランク半
径可変装置22Aの作動でクランク半径Ｒをいくらか増大
させて、次の曲線（33c,33d）と（34c,34d）からなるサ
イクルを行う。１回の切削工程で約0.05mm程度の切込み
を与えるように、以後、各サイクル毎にクランク半径Ｒ
を漸次増大させていく。かくして40サイクルで、約2mm
の最大深さを有する対向した一対のポート溝3aと3bが形
成される。

ワークＷが６本のポート溝を持つ円筒形スリーブの場合
は、ワークＷを保持している主軸41に、割出し装置42で
120度の割出しを与えて上記同様のポート溝加工を行
い、その後更に120度の割出しとポート溝加工を行えば
よい。この割出し運動の際に、溝カッタ33,34をワーク
Ｗの内壁Waに接触させぬようにすれば、カッタ駆動装置
21をいちいち停止させる必要はない。即ち、クランク装
置22のクランクピン24を、クランク半径可変装置22Aを
作動させて急速に戻すことにより、クランク半径Ｒをカ
ッタ切込み開始前の長さに迄減少させる。こうして、ク
ランク装置21の連続運転を停止させることなく割出し運
動を行うことが可能となり、２本同時のポート溝加工方
式と相まって、加工時間は更に減少され、加工費の大幅
な低減が実現される。

全ての溝加工が完了した後、スライドユニット43が左方
に後退し、ワークＷの着脱を容易にする。

第４図及び第５図は、他の実施例を示す。

この実施例は、切削深さ微増手段として摺動スリーブ29
の揺動支点30を揺動支点移動装置50Aにより漸次移動さ
せるようにした点が前記一実施例と異なっている。

即ち、第４図において、摺動スリーブ29の支持台50は、
ベッド20上に載置した摺動台51を介して、例えば、シリ
ンダアクチュエータ52により矢符号（ヘ），（ト）の方
向に移動可能である。前記支持台50,摺動台51,シリンダ
アクチュエータ52により移動装置を構成する。

一方、クランク装置22におけるクランクピン24は固定さ
れ、従ってクランク半径は一定である。ポート溝３の切
込み開始時は、支持台50、つまり、揺動支点30を矢符号
（ト）の方へ移動させて、カッタ33,34側に近づけ、カ
ッタの移動量を少なくしておく。これによりワーク内壁
Waの切削は極めて浅い切込み量から開始される。１サイ
クル毎に、揺動支点30を矢符号（ヘ）の方向、即ち、カ
ッタ33,34より遠去ける方向に少しづつ移していく。こ
れによりポート溝は徐々に（例えば0.05mmづつ）深く切
削されていく。このとき各カッタ33,34の刃先の描く軌
跡は、第５図に示すように深くなるにつれ漸次曲率半径
が減少する近似楕円形状の曲線群で示される。

この実施例における割出し操作時には、揺動支点30を、
カッタ切込み開始前の位置迄、急速に矢符号（ト）方向
に移動させれば、各カッタ33,34とワーク内壁Waとの干
渉を防止できる。

なお、上記両実施例において円筒形スリーブ内壁Waに形
成されるポート溝３が１本の場合にはもちろん、複数本
でも対向せずに配置する場合には、前記前進切削用溝カ
ッタ33または後退切削用溝カッタ34のいずれか一方のみ
をカッタ保持装置32に装着して使用すれば、所定のポー
ト溝３を形成した円筒形スリーブ２が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば円筒形スリーブ
に所定本数のポート溝を形成するのに、割出し装置に保
持された前記スリーブを一時固定し、溝カッタだけを近
似楕円形状の運動軌跡に沿って揺動させ切削を行うよう
に構成したため、極めて簡単な加工設備で、溝加工がで
き、特に対向個所に位置するポート溝に対しては、カッ
タ保持装置の対称位置に一対の溝カッタを取り付けるこ
とにより１サイクル時に２本づつの溝切削が可能となる
ので、加工サイクル回数と割出し装置の軸回転の操作回
数とが半減するため、加工時間も著しく短縮し、生産性
の向上と大幅なコストダウンを実現できるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第1,2,3図はこの発明に係る一実施例を示し、第１図は
円筒形スリーブポート溝加工装置の部分切欠き側面図、
第２図はクランク半径可変装置の縦断平面図、第３図は
溝カッタの加工曲線説明用の模式図、第4,5図は他の実
施例を示し、第４図はポート溝加工装置の部分切欠き側
面図、第５図は溝カッタの加工曲線説明用の模式図、第
６図は円筒形スリーブを有する回転型バルブの要部断面
図、第７図は第６図のVII−VII断面図、第８図は従来の
円筒形スリーブのポート溝の一例を示す断面図、第９図
は従来の他のスリーブ・ポート溝の一例を示す断面図、
第10図は第９図のスリーブ・ポート溝の加工原理を説明
する部分拡大図、第11図は第10図に示した加工のカッタ
が描く運動軌跡を表す図である。 2,W……円筒形スリーブ Wa……（スリーブ）内壁 11,33,34……溝カッタ 3a,3b,3……スリーブ・ポート溝 21……溝カッタ駆動装置 22……クランク装置 24……クランクピン 25……クランクアーム 29……摺動受部材 30……揺動支点 32……カッタ保持装置 Ｒ……クランク半径 40……工作物保持装置 42……割出し装置 50A……揺動支点の移動装置 22A……クランク半径可変装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】揺動支点を有する摺動受け部材に摺動可能
   に挿入したクランクアームの一端をクランク装置のクラ
   ンクピンに係合させ該クランクピンの回転によって前記
   クランクアームの他端に設けた溝カッタ保持部分を近似
   楕円状に運動させる溝カッタ駆動装置と、スリーブポー
   ト溝を内側面に加工する円筒形のスリーブ加工材を前記
   溝カッタ保持部分に対応させて保持し前記溝カッタ保持
   部分に取付けた溝カッタの近似楕円状の運動によってス
   リーブポート溝加工が一工程終わるとスリーブ加工材を
   所定角度回転させて保持する工作物保持装置とを備えた
   円筒形スリーブポート溝加工装置であって、前記、溝カ
   ッタ保持部分の近似楕円状の運動による切削量を増加さ
   せてスリーブポート溝加工を進行させる切削深さ微増手
   段を備えた円筒形スリーブポート溝加工装置であって、
   前記溝カッタは前記クランクアームの溝カッタ保持部分
   の両面に取付けてあり、クランクアームの摺動往時に片
   方の溝カッタにより、そしてクランクアームの摺動復時
   には他方の溝カッタによってスリーブ加工材の対向する
   内側両面にスリーブポート溝を形成することを特徴とす
   る円筒形スリーブポート溝加工装置。
2. 【請求項２】前記切削深さ微増手段は、クランク装置に
   備えクランクアームの一端を係合させたクランクピンの
   回転半径を増加させて溝カッタ保持部分の近似楕円状の
   運動による切削量を増加させることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の円筒形スリーブポート溝加工装
   置。
3. 【請求項３】前記切削深さ微増手段は、挿入したクラン
   クアームを揺動そして摺動可能に支持する揺動支点を有
   する摺動受け部材の配設位置をクランク装置側に移動さ
   せて溝カッタ保持部分の近似楕円状の運動による切削量
   を増加させることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項のいずれかに記載の円筒形スリーブポート溝
   加工装置。