DE19606070B4

DE19606070B4 - Leistungslenkvorrichtung

Info

Publication number: DE19606070B4
Application number: DE1996106070
Authority: DE
Inventors: Masumi Hayashi
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1996-02-19
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2016-02-20
Also published as: JP3599812B2; JPH08216903A; DE19606070A1

Abstract

Leistungslenkvorrichtung, welche umfasst:
– eine Pumpe (1), die derart ausgebildet ist, dass sie eine von ihr abgegebene Fluidmenge in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl variiert, und die mit einem Auslass (1a) versehen ist,
– eine Leitung (2) zum Verbinden der Pumpe (1) mit einem Leistungslenkkreis (PS),
– eine Öffnung (3), die in der Mitte der Leitung (2) angeordnet ist,
– ein Strömungssteuerventil (FV) zum Steuern der Fluidmenge, die dem Leistungslenkkreis (PS) zugeführt wird,
– wobei das Strömungssteuerventil (FV) einen Körper (b) aufweist, einen Pumpendurchlass (4), der mit dem Auslass (1a) der Pumpe (1) verbunden ist, einen Bypassdurchlass (5), der mit dem Tank (1b) in Verbindung steht, eine gleitbar im Körper (b) angeordnete Spule (7), eine Pilotkammer (8), die an einem Ende der Spule (7) vorgesehen ist und eine Feder (9), die in der Pilotkammer (8) angeordnet ist, so dass sie auf das eine Ende der Spule...

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungslenkvorrichtung und insbesondere eine Leistungslenkvorrichtung, mit der eine Energieeinsparung durchgeführt werden kann.
Eine übliche Leistungslenkvorrichtung ist in einer Weise aufgebaut, wie in den 10 bis 14 gezeigt ist.
Insbesondere weist die übliche Leistungslenkvorrichtung eine Pumpe 1 auf, welche eine Auslassöffnung 1a hat, die über eine Strömungsleitung 2 mit einem Leistungslenkkreis PS und einer variablen Öffnung 3 verbunden ist, die in der Mitte der Strömungsleitung 2 vorgesehen ist. Die Strömungsleitung 2 ist ferner auch mit einem Strömungssteuerventil FV versehen. Das Strömungssteuerventil FV weist einen Ventilkörper b, einen Pumpendurchlaß 4 und einen Bypassdurchlaß 5 auf, die jeweils am Körper b ausgebildet sind, ein Spulenloch 6, das durch den Körper b hindurch geformt ist, eine Spule 7, die verschiebbar im Spulenloch 6 eingesetzt ist, eine Pilotkammer 8, die durch Zusammenwirken des Spulenlochs 6 und der Spule 7 gebildet wird, und eine Feder 9, die in der Pilotkammer 8 derart angeordnet ist, daß sie an einem Ende der Spule 7 wirkt.
Ein Druck auf einer stromabwärts gelegenen Seite der variablen Öffnung 3 wird durch eine Pilotleitung 29 zur Pilotkammer 8 geführt und kann gleichzeitig auf das Ende der Spule 7 einwirken. Ein Druck auf einer stromaufwärts gelegenen Seite der variablen Öffnung 3 kann auf das andere Ende der Spule 7 einwirken. Der Pumpendurchlaß 4 und der Bypassdurchlaß 5 können miteinander in Abhängigkeit einer Position der Spule 7 kommunizieren, um hierdurch einen überschüssigen Teil des Fluids zurückzuführen, das von der Pumpe in einen Tank 1b abgegeben wird.
Ein Kreis der üblichen, derart aufgebauten Leistungslenkvorrichtung ist in den 11 bis 13 gezeigt, wobei eine Flügelpumpe VP als Pumpe 1 verwendet wird.
Ein Gehäuse H mit einem Pumpenkörper 10 und einer Abdeckung 11 ist mit einem Wellenloch 12 ausgebildet, in dem ein Lager 13 zum drehbaren Haltern einer Welle 14 vorgesehen ist. Die Welle 15 wirkt als revolvierende Welle für einen Rotor 15, der im Pumpenkörper 10 angeordnet ist. Der Rotor 15 weist eine Vielzahl von Flügeln 16 auf, die darin derart aufgenommen sind, daß zu ihnen ein Zugang geschaffen wird.
Der Rotor 15 ist auch mit einem herumlaufenden Nockenring 17 mit einer Innenfläche versehen, die eine elliptische Form hat. Ein Antrieb der Welle 14 bewirkt daher, daß der Rotor 15 längs der inneren Fläche des Nockenrings 17 gedreht und die Flügel für den Rotor 15 längs der inneren Oberfläche des Nockenrings 17 zugänglich sind.
Dies führt dazu, daß Fluid durch einen Saugdurchlaß angesaugt und durch den Abgabedurchlaß entfernt wird.
Der Rotor 15 und der Nockenring 17 sind auf einer Seitenfläche mit einer gemeinsamen Seitenplatte 18 versehen. Die Seitenplatte 18 ermöglicht es, daß eine Hochdruckkammer 19 auf einer Seite einer hinteren Fläche von ihr ausgebildet wird. Ein Fluiddruck in der Hochdruckkammer 19 bewirkt, daß die Seitenplatte 18 in Richtung des Rotors 15 gedrängt wird, was zum Halten einer Lastbalance führt.
Das Strömungssteuerventil FV ist am Gehäuse H integral mit diesem vorgesehen. Der Körper b des Strömungssteuerventils FV wird somit gemeinschaftlich sowohl für das Gehäuse H als auch für das Strömungssteuerventil FV verwendet.
Das Strömungssteuerventil FV ist derart ausgebildet, wie in 13 gezeigt. Wie nachfolgend beschrieben wird, ist die variable Öffnung 3 integral in das Strömungssteuerventil FV eingebaut. Das Gehäuse H ist mit dem Pumpendurchlaß 4 ausgebildet, der mit einem Abgabedurchlaß der Flügelpumpe VB und dem Bypassdurchlaß 5 in Verbindung steht, der mit dem Tank 1b sowie mit dem Spulenloch 6 in Verbindung steht, das mit den Durchlässen 4 und 5 kommuniziert.
Die Spule 7 ist verschiebbar innerhalb des Spulenlochs 6 angeordnet und an einem Ende mit der Pilotkammer 8 durch Zusammenwirken des Spulenlochs und der Spule 7 ausgebildet. Die Feder 9 ist in der Pilotkammer 8 aufgenommen, wobei deren elastische Kraft auf ein Ende der Spule 7 einwirkt.
Wird die Spule 7 gegen die elastische Kraft der Feder 9 und einen Druck in der Pilotkammer bewegt, wird ein Spulenende 7a der Spule 7 dazu gebracht, den Bypassdurchlaß 5 zu überlappen. Das Verbindungsmaß zwischen dem Pumpendurchlaß 4 und dem Bypassdurchlaß 5 wird daher in Abhängigkeit der Position gesteuert, in die die Spule 7 bewegt wird.
Ein Verbindungsteil 20 ist feststehend in das andere Ende des Spulenlochs 6 eingeführt. Das Verbindungsteil 20 ist mit einem Betätigungsdurchlaß 20a ausgebildet und an seinem entfernten Ende mit einem Teil 22 versehen, das mit einem Durchgangsloch 21 versehen ist.
Die Spule 7 hat ein Stangenteil 23, das feststehend mit ihrem anderen Ende verbunden ist, das über das Durchgangsloch 21 des Teils 22 eingeführt ist. Das Stangenteil 23 und Durchgangsloch 21, die derart miteinander verbunden sind, wirken zusammen, um die oben beschriebene variable Öffnung 3 zu bilden. Die variable Öffnung 3 hat ein maximales Öffnungsmaß, wenn sie in einem normalen Zustand oder einer normalen Position ist oder wenn die Spule 7 durch das Stangenteil 23 an einem Stopteil 22a anschlägt. Das Öffnungsmaß der variablen Öffnung wird auch verringert, wenn die Spule 7 gegen die Feder 9 bewegt wird, um einen im Durchmesser vergrößerten Abschnitt 23a des Stangenteils 23 dazu zu bringen, sich dem Durchgangsloch 21 des Teils 22 anzunähern.
Fluid auf einer Seite eines Betätigerdurchlasses 20a, der auf der stromabwärts gelegenen Seite der variablen Öffnung 3 vorgesehen ist, wird zur Pilotkammer 8 durch eine Pilotleitung 29 hindurchgeführt, die aus einem druckansprechenden Loch 24, einer ringförmigen Nut 25, einer Leitung 26, einer Leitung 27 und einem kleinen Loch 28 besteht. Fluiddruck wird auch auf ein Ende der Spule 7 aufgebracht.
Die übliche Leistungslenkvorrichtung weist auch ein Entlastungsventil auf, das auf einer Seite der Pilotkammer 8 der Spule 7 vorgesehen ist, wobei das Entlastungsventil von der Feder 31, einer Kugelhalterung 32, einer Stahlkugel 33 und einem Sitzteil 34 gebildet wird.
Im folgenden wird die Betriebsweise der derart aufgebauten üblichen Leistungslenkvorrichtung beschrieben.
Die Welle 14 der Flügelpumpe VP ist mit einem (nicht gezeigten) Motor verbunden. Das Starten des Motors führt somit zu einer Umdrehung des mit der Welle 14 verbundenen Rotors 15. Die Flügelpumpe VP saugt daher Fluid durch den Saugdurchlaß hindurch an, der mit dem Tank 1b in Verbindung steht, und gibt es aus dem Abgabedurchlaß ab. Anschließend wird das abgegebene Fluid zum Pumpendurchlaß 4 des Strömungssteuerventils FV, einer Kammer 35 und der variablen Öffnung 3 und anschließend durch den Betätigerdurchlaß 20a zum Leistungslenkkreis PS geführt.
Dies verursacht das Auftreten einer Druckdifferenz zwischen der stromaufwärts gelegenen Seite der variablen Öffnung 3 und ihrer stromabwärts gelegenen Seite. Der Druck auf der stromaufwärts gelegenen Seite wirkt auf das Spulenende 7a der Spule 7 ein, und der Druck auf der stromabwärts gelegenen Seite wirkt durch die Pilotleitung 29 hindurch auf ein Ende der Spule 7 auf einer Seite der Pilotkammer 8 ein.
Die Anfangslast der Feder 9 hält jedoch die Spule 7 von einer Bewegung ab, was zu einer Unterbrechung im Pumpendurchlaß 4 und Bypassdurchlaß 5 führt, bis die Druckdifferenz an der variablen Öffnung 3 zu einer vorbestimmten Höhe angestiegen ist oder sich eine Abgabemenge der Pumpe bis zu einer vorbestimmten Höhe erhöht hat. Das gesamte von der Pumpe abgegebene Fluid wird daher zum Leistungslenkkreis PS geleitet. Dies wird durch ein Intervall a einer Linie K in 14 angegeben, in welcher die charakteristischen Merkmale der üblichen Leistungslenkvorrichtung gezeigt sind.
Wird die Motorgeschwindigkeit erhöht, um hierdurch eine Abgabemenge der Pumpe zu erhöhen, was zu einer Erhöhung der Druckdifferenz an der variablen Öffnung 3 bis zu einer vorbestimmten Höhe oder mehr führt, wird anschließend die Spule 7 dazu gebracht, sich gegen die Feder 9 zu bewegen. Anschließend wird die Bewegung der Spule 7 in einer Position gestoppt, in der die Druckdifferenz, die auf die Spule 7 einwirkt, und die elastische Kraft der Feder 9 miteinander ausgewogen sind, und der Pumpendurchlaß 4 und der Bypassdurchlaß 5 können miteinander in einem von der Position abhängigen Öffnungsmaß kommunizieren.
Da in der üblichen Leistungslenkvorrichtung die variable Öffnung 3 vorgesehen ist, weist sie charakteristische Merkmale dahingehend auf, daß die Motorgeschwindigkeit N erhöht wird, um die Menge Q an Fluid zu verringern, die zum Leistungslenkkreis PS geführt wird. Dies erfolgt aufgrund der Tatsache, daß eine Erhöhung der Fluidmenge, die von der Pumpe abgegeben wird, eine Bewegung der Spule nach links in 3 bewirkt, was dazu führt, daß das Öffnungsmaß der variablen Öffnung 3 weiter verringert wird, um hierdurch die Druckdifferenz an der variablen Öffnung 3 weiter zu erhöhen. Dies wird durch ein Intervall b der charakteristischen Linie K in 14 angegeben.
Das Verhältnis zwischen der Motorgeschwindigkeit N und der Menge Q an Fluid, die zum Leistungszylinderkreis PS geführt wird, wird an der Linie K in 14 angegeben. Die Motorgeschwindigkeit N ist proportional zu einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs, so daß die Leistungslenkvorrichtung eine Leistungsunterstützungskraft in Abhängigkeit der Geschwindigkeit liefern kann. Eine maximale Zufuhrmenge kann auf der Basis der maximal erforderlichen Unterstützungskraft eingestellt werden.
Ein maximaler Druck, der dem Leistungslenkkreis PS zugeführt wird, wird durch das Entlastungs- oder Sicherheitsventil bestimmt. Ein übermäßiger Anstieg des Lastdrucks des Leistungslenkkreises PS bewirkt, daß der Druck in der Pilotkammer 8 entsprechend erhöht wird, der auf die Stahlkugel 33 einwirkt. Wird der derart auf die Stahlkugel 33 einwirkende Druck auf ein Level erhöht, der oberhalb eines eingestellten Sicherheitsdrucks liegt, der von der Feder 32 bestimmt wird, wird die Stahlkugel 33 dazu gebracht, die Pilotkammer 8 und den Bypassdurchlaß 5 miteinander kommunizieren zu lassen. Eine derartige Kommunikation zwischen der Pilotkammer 8 und dem Bypassdurchlaß 5 bewirkt, daß ein Fluidstrom im drucksensitiven Loch 24 auftritt, was dazu führt, daß der Druck in der Pilotkammer plötzlich verringert und die Spule 7 nach links in 13 bewegt wird, was zu einer Erhöhung des Öffnungsmaßes des Pumpendurchlasses 4 und des Bypassdurchlasses 5 führt. Anschließend wird, wenn der Druck des Leistungslenkkreises PS auf ein Level verringert wird, der unterhalb des eingestellten Sicherheitsdrucks liegt, die Stahlkugel 33 auf eine Sitzfläche 34a des Sitzteils 34 aufgesetzt, so daß ein maximaler Druck des Leistungslenkkreises PS konstant gehalten werden kann.
In der derart aufgebauten üblichen Leistungslenkvorrichtung wird Fluid in einer Menge, die für die Lenkunterstützungskraft erforderlich ist, konstant dem Leistungslenkkreis PS zugeführt. Ein Verhältnis einer Dauer, für die die Leistungslenkvorrichtung während dem Fahren eines Fahrzeugs betätigt wird, zur Gesamtfahrzeit des Fahrzeugs liegt jedoch nur bei etwa 20%. Es kann davon ausgegangen werden. daß die Zeitdauer, während der ein Handhabungselement eines Fahrzeugs neutral gehalten oder für feines Lenken betätigt wird, 80% der gesamten Fahrzeit bemißt, während der die Unterstützungskraft der Leistungslenkvorrichtung nicht erforderlich ist. Eine derartige Zeitdauer, während der das Handhabungselement neutral gehalten oder für feines Lenken betätigt wird, wird als "Unterstützungskraft-Nichtverwendungsperiode" bezeichnet.
Unglücklicherweise führt die übliche Leistungslenkvorrichtung Fluid in einer Menge, die zum Durchführen der Unterstützungskraft erforderlich ist, unnötigerweise zum Leistungslenkkreis PS während der Unterstützungskraft-Nichtverwendungsperiode, die einen großen Teil der Fahrzeit einnimmt. Dies führt zu einem unnötigen Druckverlust an der variablen Öffnung 3, der Verbindungsleitung zwischen der Pumpe 1 und dem Leistungszylinderkreis PS.
Um einen derartigen Druckverlust zu kompensieren, ist es erforderlich, das Pumpenantriebsmoment zu erhöhen. Dies führt unglücklicherweise zu einer Energieverschwendung. Weiterhin bewirkt der Druckverlust auch ein Ansteigen der Fluidtemperatur.

Der oben beschriebene Stand der Technik ist in der JP 06321122 A offenbart.

In der US 4396033 A ist eine Leistungslenkvorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 offenbart. Bei diesem Stand der Technik wird jedoch die Spannkraft der Feder nicht adjustiert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird von den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 dargestellt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielshaft näher erläutert.
In diesen zeigen:
1 einen Schaltkreis einer ersten Ausführungsform einer Leistungslenkvorrichtung gemäß der Erfindung.
2 eine Schnittdarstellung einer Flügelpumpe, die in der Leistungslenkvorrichtung von 1 vorgesehen ist.
3 eine Schnittdarstellung eines Strömungssteuerventils und eines drucksensitiven Ventils, die in der Leistungslenkvorrichtung von 1 vorgesehen sind,
4A eine Schnittdarstellung eines Strömungssteuerventils, das in der Leistungslenkvorrichtung von 1 vorgesehen ist, wobei die Leistungslenkvorrichtung in einer normalen Position ist,
4B eine Schnittdarstellung eines drucksensitiven Ventils, das in der Leistungslenk vorrichtung von 1 vorgesehen ist, wobei die Leistungslenkvorrichtung in einer normalen Position ist.
5A eine Schnittdarstellung eines Strömungssteuerventils, das in der Leistungslenkvorrichtung von 1 vorgesehen ist, wobei das Strömungssteuerventil in einer Position ist, die beim Drehen eines Handhabungselements erreicht wird.
5B eine Schnittdarstellung eines drucksensitiven Ventils, das in der Leistungslenkvorrichtung von 1 vorgesehen ist, wobei das Strömungssteuerventil in einer Position ist, die beim Drehen eines Handbetätigungselements erhalten wird.
6 ein Schaltkreis einer zweiten Ausführungsform der Leistungslenkvorrichtung gemäß der Erfindung.
7 eine Schnittdarstellung eines Strömungssteuerventils und eines drucksensitiven Ventils, die in der Leistungslenkvorrichtung von 6 vorgesehen sind,
8 einen Schaltkreis einer dritten Ausführungsform einer Leistungslenkvorrichtung gemäß der Erfindung,
9 eine Schnittdarstellung eines Strömungssteuerventils und eines drucksensitiven Ventils, die in der Leistungslenkvorrichtung von 8 vorgesehen sind,
10 einen Schaltkreis einer üblichen Leistungslenkvorrichtung,
11 eine Schnittdarstellung einer Flügelpumpe, die in der üblichen Leistungslenkvorrichtung von 10 vorgesehen ist,
12 eine Schnittdarstellung längs der Linie XII-XII von 11,
13 eine Schnittdarstellung eines Strömungssteuerventils, das in der üblichen Leistungslenkvorrichtung von 10 vorgesehen ist, und
14 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen einer Motorgeschwindigkeit N und einer Fluidzufuhrmenge sowohl in einer üblichen Leistungslenkvorrichtung als auch in einer erfindungsgemäßen Leistungslenkvorrichtung.
Im folgenden wird eine erfindungsgemäße Leistungslenkvorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
In den 1 bis 5 ist zuerst eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leistungslenkvorrichtung dargestellt. Die Leistungslenkvorrichtung der dargestellten Ausführungsform weist ein Strömungssteuerventil FV auf, das eine Feder 9 und einen Hohlzylinder 36 aufweist, der hinter der Feder 9 angeordnet ist. Im Zylinder 36 ist ein Kolben 37 angeordnet. Der Kolben 37 weist einen im Durchmesser verringerten Abschnitt 38 auf, der an der Feder 9 anliegt. Der Kolben 37 trennt das Innere des Zylinders 36 in zwei Kammern oder eine erste Druckkammer 36a, die von der Feder 9 entfernt vorgesehen ist, und eine zweite Druckkammer 36b, die in der Nähe der Feder 9 vorgesehen ist. Die erste Druckkammer 36a ist über ein drucksensitives Ventil V mit einem Auslaß 1a einer Pumpe 1 und einem Tank 1b verbunden, und die zweite Druckkammer 36b ist mit dem Tank 1b verbunden. Der Tank 1b ist mit einem Saugdurchlaß der Pumpe 1 verbunden.
Das drucksensitive Ventil V weist einen Ventilkörper B auf, der mit einem Spulenloch 39 gebildet ist, eine Umschaltspule 40, die verschiebbar im Spulenloch 39 angeordnet ist, eine Federkammer 41, die durch Zusammenwirken des Spulenlochs 39 mit der Umschaltspule 40 gebildet wird, und eine Feder 42, die in der Federkammer 41 derart angeordnet ist, daß sie auf die Umschaltspule 40 einwirkt.
In 1 ist die Leistungslenkvorrichtung in einem normalen Zustand oder einer normalen Position, in der das drucksensitive Ventil V ermöglicht, daß die zweite Druckkammer 36a mit dem Tank 1b in Verbindung ist.
Wird ein Handbetätigungselement gedreht, wird der Abgabedruck der Pumpe 1 erhöht. Der derart erhöhte Druck wirkt auf ein Ende der Umschaltspule 40 ein. Ist der Pumpenabgabedruck auf eine Höhe erhöht, welche die elastische Kraft der Feder 42 übersteigt, wird die Umschaltspule 40 bewegt, um zu ermöglichen, daß der Pumpenauslaß 1a und die erste Druckkammer 36a miteinander in Verbindung sind. Ferner wird auch die zweite Druckkammer 36 in Verbindung mit dem Tank gehalten, so daß der Druck in der ersten Druckkammer 36a höher als derjenige in der zweiten Druckkammer 36b wird, was dazu führt, daß der Kolben 37 in Kompressionsrichtung der Feder 9 bewegt wird.
Unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 wird im folgenden die Leistungslenkvorrichtung der ersten Ausführungsform weiter beschrieben.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist ein Gehäuse H an einem oberen Abschnitt mit einem Spulenloch 6 ausgebildet, so daß es sich senkrecht zur Achse einer Welle 14 erstreckt. Im Spulenloch 6 sind das Strömungssteuerventil FV und eine variable Öffnung 3 angeordnet, wie dies beim beschriebenen Stand der Technik der Fall ist. Eine Flügelpumpe VP ist im wesentlichen in gleicher Weise wie beim Stand der Technik ausgebildet.
Das Spulenloch 6 ist derart angeordnet, daß es mit dem Zylinder 36 auf einer Seite einer Pilotkammer 8 in Verbindung ist. Der Kolben 37 ist verschiebbar im Zylinder 36 angeordnet, der den Zylinder 36 in die erste Druckkammer 36a und die zweite Druckkammer 36b unterteilt, wie oben beschrieben.
Der Zylinder 36 hat eine Öffnung, in die ein Stecker (plug) 43 fest eingesetzt ist. Zu dieser Zeit stößt der im Durchmesser verringerte Abschnitt 38 an der Feder 9 an, um zu bewirken, daß die Feder 9 ihre Anfangslast aufrecht erhält. Die Anfangslast wird auf ein Level eingestellt, das niedriger als die Anfangs-last der Feder 9 ist, die in der üblichen, oben beschriebenen Leistungslenkvorrichtung vorgesehen ist.
Das Gehäuse H ist an seinem unteren Abschnitt mit dem Spulenloch 39 für das drucksensitive Ventil V ausgebildet, so daß es sich senkrecht zur Achse der Welle 14 erstreckt. Die Umschaltspule 40 ist verschiebbar im Spulenloch 39 aufgenommen, und die Feder 42 übt eine elastische Kraft auf die Umschaltspule 40 aus. Das Spulenloch 39 hat einen Stecker (plug) 44, der fest in ihrem anderen Ende eingesetzt ist. Der Körper B des drucksensitiven Ventils V ist damit in einer Weise angeordnet, daß er sowohl für das Ventil V als auch für das Gehäuse H gemeinsam ist.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die 4B das drucksensitive Ventil V im Detail beschrieben.
Das Spulenloch 39 ist in eine Kammer 45, eine Relaykammer 46 und die Federkammer 41 durch die Umschaltspule 40 unterteilt. Die Kammer 45, die mit dem Pumpenauslaß 1a über eine Leitung x verbunden ist, die im Gehäuse H ausgebildet ist, und die Federkammer 41 sind mit dem Tank 1b über eine (nicht gezeigte) Leitung verbunden.
Die Relaykammer 46 ist mit einem Durchlaß 47 versehen, der derart angeordnet ist, daß er über eine im Gehäuse N ausgebildete Leitung y mit der ersten Druckkammer 36a in Verbindung steht. Die Relaykammer 46 ist in Relaykammern 46a und 46b durch einen Steg 40a der Umschaltspule 40 unterteilt. Der Steg 40a bewirkt, daß irgendeine der Relaykammern 46a und 46b mit einem Durchlaß 47 in Verbindung steht.
Die Relaykammer 46a der Relaykammer 46 ist derart angeordnet, daß sie über ein Verbindungsloch 48 mit der Kammer 45 in Verbindung ist, und die Relaykammer 46b ist über ein Verbindungsloch 49 mit der Federkammer 41 in Verbindung. In einem normalen Zustand oder einer normalen Position, die in 4 B gezeigt ist, ermöglicht es die Feder 42, daß der Durchlaß 47 mit der Relaykammer 46b in Verbindung ist.
Das drucksensitive Ventil V verbindet somit die erste Druckkammer 36a wahlweise entweder mit dem Pumpenauslaß 1a oder dem Tank 1b in Abhängigkeit der Position der Umschaltspule 40. Die zweite Druckkammer 36b steht über eine im Gehäuse ausgebildete Ablaufleitung 50 mit dem Tank 1b in Verbindung.
Der übrige Teil der dargestellten Ausführungsform kann im wesentlichen in gleicher Weise wie beim oben beschriebenen Stand der Technik ausgebildet sein.
Im folgenden wird die Betriebsweise der Leistungslenkvorrichtung der derart ausgebildeten ersten Ausführungsform beschrieben.
Zunächst wird der normale Zustand oder die normale Position, die in 4A und 4B gezeigt ist, beschrieben. Die 4A zeigt das Steuerströmungsventil FV im normalen Zustand, und 4B zeigt das drucksensitive Ventil V im normalen Zustand.
Die Flügelpumpe VP funktioniert derart, daß sie durch einen Ansaugdurchlaß Fluid einsaugt, und es aus ihrem Ablaß ableitet.
Das abgegebene Fluid wird zu einem Pumpendurchlaß 4 des Strömungssteuerventils FV und anschließend durch die variable Öffnung 3 und einen Betätigerdurchlaß 20a zu einem Leistungslenkkreis PS geführt.
Dies bewirkt das Auftreten einer Druckdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Seite der variablen Öffnung 3 und ihrer stromabwärts gelegenen Seite, wodurch ein Druck auf der stromabwärts gelegenen Seite auf ein Ende einer Spule 7 einwirkt, das zur Pilotkammer 8 hin zeigt. Die Feder 9 hält die Spule 7 von einer Bewegung ab, bis die Druckdifferenz an der variablen Öffnung 3 auf eine vorbestimmte Höhe angestiegen ist oder die Menge an Fluid, die von der Pumpe abgegeben wird, bis zu eine vorbestimmten Höhe angestiegen ist, so daß ein Pumpendurchlaß 4 und ein Bypassdurchlaß 5 unterbrochen bleiben. Somit wird das gesamte Fluid, das von der Pumpe abgegeben wird, zum Leistungslenkkreis PS wie beim Stand der Technik geführt.
Im normalen Zustand ist jedoch die Anfangslast der Feder 9, die bei der dargestellten Ausführungsform vorgesehen ist, auf ein Level eingestellt, die niedriger ist als diejenige der Feder 9, die beim oben beschriebenen Stand der Technik vorgesehen ist, so daß eine maximale Zufuhrmenge Q2 an Fluid in der dargestellten Ausführungsform auf einen Level verringert wird, der niedriger ist als derjenige einer maximalen Zufuhrmenge Q1 des Standes der Technik (ein Intervall a der Linie L in 14). In 14 bezeichnet K charakteristische Eigenschaften der oben beschriebenen üblichen Leistungslenkvorrichtung und L diejenigen der Leistungslenkvorrichtung der dargestellten Ausführungsform.
Wird die Fluidabgabemenge der Pumpe erhöht, wird die Spule 7 nach rechts gegen die Feder 9 bewegt und an einer Position angehalten, in der eine auf die Spule 7 wirkende Druckdifferenz und die elastische Kraft der Feder 9 miteinander ausgewogen sind, so daß das abgegebene Fluid zum Bypassdurchlaß 5 in Abhängigkeit des Öffnungsmaßes umgeleitet wird, das der Position entspricht.
Wie vorstehend beschrieben, ist, wenn ein Handbetätigungselement in einer neutralen Position ist, die Beziehung zwischen einer Motorgeschwindigkeit N und der Fluidmenge, die dem Leistungszylinderkreis PS zugeführt wird, derart, wie an der Linie L in 14 angegeben. In der dargestellten Ausführungsform wird daher die Anfangslast der Feder 9 in der oben beschriebenen Weise verringert, so daß die Fluidmenge, die dem Leistungslenkkreis PS zugeführt wird, um normalen Zustand verringer wird.
Wird das Handbetätigungselement aus dem normalen Zustand her gedreht, wird der Abgabedruck der Pumpe um eine Menge erhöht, die einem Lastdruck entspricht und auf ein Ende der Umschaltspule 40 durch die Leitung x hindurch wirkt. Wird der Druck auf ein Level oberhalb der elastischen Kraft der Feder 42 erhöht, wie in 5B gezeigt, wird die Umschaltspule 40 gegen die Feder 42 bewegt, und die Kammer 45 kann durch das Verbindungsloch 48 hindurch mit dem Durchlaß 47 in Verbindung treten.
Der Abgabedruck der Pumpe wird daher durch die Leitung x, das Verbindungsloch 48, den Durchlaß 47 und die Leitung y zur ersten Druckkammer 36a geführt. Die zweite Druckkammer 36b kommuniziert über die Ablaßleitung 50 mit dem Tank, so daß der Kolben 37, wie in 5A gezeigt, nach links bewegt wird, während die Feder 9 komprimiert wird, und anschließend an eine Stufe 51 anschlägt, was zu einem Anhalten führt.
Die Kompression der Feder 9 bewirkt, daß die Anfangslast der Feder 9 entsprechend erhöht wird. Ist beispielsweise die Anfangslast auf einen Level eingestellt, der im wesentlichen leicht zu demjenigen ist, der vorher in der Feder gehalten wird, die in der üblichen Leistungslenkvorrichtung vorgesehen ist, ist die Fluidmenge, die dem Leistungslenkkreis PS zugeführt wird, im wesentlichen gleich wie beim Stand der Technik.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, ist die dargestellte Ausführungsform derart ausgebildet, daß die Anfangslast, die in der Feder 9 gehalten wird, im Vergleich zum Stand der Technik verringert wird. Eine derartige Konstruktion schränkt die Fluidmenge ein, die dem Leistungslenkkreis PS zugeführt wird. Weiterhin ermöglicht sie beim Drehen des Handbetätigungselements, daß die Feder 9 die erforderliche Anfangslast ausübt, um hierdurch auf wirksame Weise eine Fluidströmungsmenge zu liefern, die zur Unterstützung des Lenkens erforderlich ist.
Der übrige Teil der dargestellten Ausführungsform kann im wesentlichen in gleicher Weise wie beim oben beschriebenen Stand der Technik ausgebildet sein.
In den 6 und 7 ist eine zweite Ausführungsform einer Leistungslenkvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In der Leistungslenkvorrichtung der zweiten Ausführungsform ist eine zweite Druckkammer 36b derart angeordnet, daß sie über ein Durchgangsloch 52 mit einer Pilotkammer 8 anstelle mit einem Tank 1b in Verbindung ist. Eine erste Druckkammer 36a ist über ein drucksensitives Ventil V mit einem Auslaß 1a einer Pumpe 1 und einem Tank 1b wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform verbunden.
In einem normalen Zustand oder einer normalen Position, kann die erste Druckkammer 36a mit dem Tank in Verbindung stehen, und die zweite Druckkammer 36b steht mit der Pilotkammer 8 in Verbindung. Die Feder 9 wird daher aufs Äußerste gedehnt, was dazu führt, daß ihre Anfangslast verringert wird.
Wird ein Handbetätigungselement gedreht, ermöglicht es das drucksensitive Ventil V, daß die erste Druckkammer 36a mit dem Pumpenauslaß 1a in Verbindung gelangt. Die zweite Druckkammer 36b bleibt mit der Pilotkammer 8 in der vorstehend beschriebenen Weise verbunden, so daß der Fluiddruck in der ersten Druckkammer 36a im Vergleich zu demjenigen in der zweiten Druckkammer erhöht werden kann.
Dies erlaubt es, daß ein Kolben 37 in Kompressionsrichtung der Feder 9 bewegt wird, was dazu führt, daß die Feder die erforderliche Anfangslast ausübt.
Die zweite Ausführungsform beseitigt somit die Notwendigkeit, eine Abflußleitung wie die Abflußleitung 50 der ersten Ausführungsform anzuordnen, durch die die zweite Druckkammer 36b und der Tank miteinander kommunizieren, was dazu führt, daß lediglich ein Kolben 37 und ein im Durchmesser verringerter Abschnitt 38 mit einem Durchgangsloch 52 ausgebildet werden müssen.
Der übrige Teil der zweiten Ausführungsform kann im wesentlichen in gleicher Weise wie die oben beschriebene erste Ausführungsform aufgebaut sein.
In den 8 und 9 ist eine dritte Ausführungsform einer Leistungslenkvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Leistungslenkvorrichtung der dritten Ausführungsform ist derart aufgebaut, daß eine erste Druckkammer 36a über_: ein Durchgangsloch 53 mit einer Pilotkammer 8 kommuniziert und durch ein drucksensitives Ventil V mit einem Tank 1b verbunden ist. Eine zweite Druckkammer 36b ist derart angeordnet, daß sie durch eine Abflußleitung 50 hindurch mit dem Tank 1b wie in der ersten Ausführungsform kommuniziert.
Die erste Druckkammer 36a ist über eine Leitung y mit einem Durchlaß 47 verbunden. In der dargestellten Ausführungsform erlaubt das drucksensitive Ventil V in einem normalen Zustand, der in den 8 und 9 gezeigt ist, daß der Durchlaß 47 sowohl mit einer Kammer 47 als auch mit einer Federkammer 41 in Verbindung steht. Ein Verbindungsloch 49, durch das der Durchlaß 47 und die Federkammer 41 miteinander in Verbindung stehen, ist mit einem Durchgang 54 versehen.
Ebenso beseitigt das drucksensitive Ventil V eine Anordnung für eine Leitung zum Verbinden der Kammer 45 mit dem Pumpenauslaß wie die Leitung x in der ersten Ausführungsform, und die Kammer 45 weist in der Pilotkammer 8 einen Druck auf, der hierauf durch ein Verbindungsloch 48 hindurch aufgebracht wird.
In einem normalen Zustand oder einer normalen Position weist die erste Druckkammer 36a einen zugeführten Druck in der Pilotkammer 8 auf und kann durch den Durchgang 54 mit der Federkammer 41 und daher mit dem Tank 1b in Verbindung stehen. Auch kann die zweite Druckkammer 36b mit dem Tank 1b in Verbindung stehen.
Der Druck in der Pilotkammer 8 und die elastische Kraft einer Feder 9 wirken auf einen Kolben 37 von einer Seite eines im Durchmesser verringerten Abschnitts 38 her ein. Befindet sich der Druck auf der stromabwärts gelegenen Seite einer variablen Drossel 3, der zur Pilotkammer 8 geführt wird, auf einem niedrigen Niveau, bewirkt die elastische Kraft der Feder 9, daß das Fluid in der ersten Druckkammer 36a durch den Durchgang 54 zur Federkammer 41 entweicht. Damit wird die Feder 9 auf das Äußerste verlängert, was dazu führt, daß die Anfangslast der Feder verringert wird.
Wird ein Handbetätigungselement gedreht, wird der Druck auf der stromabwärts gelegenen Seite der variablen Öffnung 3 oder ein Druck in der Pilotkammer 8 um ein Maß erhöht, das dem Lastdruck entspricht. Dies bewirkt, daß der Druck in der ersten Druckkammer 36a erhöht und der Druck in der Kammer 45 gleichermaßen erhöht wird. Eine Erhöhung des Drucks in der Kammer 45 bewirkt, daß eine Umschaltspule 40 gegen eine Feder 42 bewegt wird, was dazu führt, daß der Durchlaß 47 und die Federkammer 41 und daher die erste Druckkammer 36a und der Tank unterbrochen werden. Damit wird lediglich der Druck des Fluids in der Pilotkammer auf die erste Druckkammer 36a aufgebracht.
Die zweite Druckkammer 36b kann mit dem Tank kommunizieren, so daß der Fluiddruck in der ersten Druckkammer 36a im Vergleich mit demjenigen in der zweiten Druckkammer 36b erhöht wird. Weiterhin weist auch der Kolben 37 einen Druck in der Pilotkammer 8 auf, der von einer Seite des im Durchmesser verringerten Abschnitts 38 her aufgebracht wird. Eine Druckaufnahmefläche auf einer Seite der ersten Druckkammer 36a wird jedoch im Vergleich mit demjenigen auf einer Seite der zweiten Druckkammer 36b erhöht, so daß eine Druckerhöhung auf der stromabwärts gelegenen Seite der variablen Öffnung 3 bewirkt, daß der Kolben 37 in Kompressionsrichtung der Feder 9 bewegt wird. Die Feder 9 kann daher auf wirksame Weise die erforderliche Anfangslast ausüben.
Die dritte Ausführungsform beseitigt eine Anordnung eines Durchgangs zum Verbinden der Kammer 45' mit dem Pumpenauslaß wie den Durchgang x in der ersten Ausführungsform.
Die übrigen Teile der dritten Ausführungsform können im wesentlichen in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform aufgebaut sein.
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird die variable Öffnung 3 als eine Öffnung für den Durchgang 2 verwendet, um eine Fluidzufuhrmenge in Abhängigkeit der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zu verändern. Alternativ kann selbstverständlich eine feststehende Drossel hierfür einen Ersatz bilden.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, beschränkt die Leistungslenkvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Fluid-menge, die dem Leistungslenkkreis während einer Unterstützungskraft-Nichtverwendungsperiode oder dann zugeführt wird, wenn die Lenkunterstützungskraft nicht erforderlich ist. Dies verringert in bedeutender Weise den Druckverlust in der Öffnung und dem Leistungszylinderkreis, wodurch das Drehmoment für den Antrieb der Pumpe verringert wird.
Weiterhin erlaubt die vorliegende Erfindung auch, daß das zur Unterstützung erforderliche Fluid auf effektive Weise dem Leistungslenkkreis zugeführt wird, wenn eine Lenkunterstützungskraft erforderlich ist.
Damit beschränkt die vorliegende Erfindung auf wirksame Weise einen Druckverlust, um hierdurch eine Energieverschwendung und eine Erhöhung der Fluidtemperatur während der Unterstützungskraft-Nichtverwendungsperiode zu vermeiden.
Während bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben worden sind, können im Lichte der obigen Lehre offensichtliche Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden. Die Erfindung kann daher innerhalb des Umfangs der Ansprüche in anderer Weise realisiert werden.

Claims

Leistungslenkvorrichtung, welche umfasst: – eine Pumpe (1), die derart ausgebildet ist, dass sie eine von ihr abgegebene Fluidmenge in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl variiert, und die mit einem Auslass (1a) versehen ist, – eine Leitung (2) zum Verbinden der Pumpe (1) mit einem Leistungslenkkreis (PS), – eine Öffnung (3), die in der Mitte der Leitung (2) angeordnet ist, – ein Strömungssteuerventil (FV) zum Steuern der Fluidmenge, die dem Leistungslenkkreis (PS) zugeführt wird, – wobei das Strömungssteuerventil (FV) einen Körper (b) aufweist, einen Pumpendurchlass (4), der mit dem Auslass (1a) der Pumpe (1) verbunden ist, einen Bypassdurchlass (5), der mit dem Tank (1b) in Verbindung steht, eine gleitbar im Körper (b) angeordnete Spule (7), eine Pilotkammer (8), die an einem Ende der Spule (7) vorgesehen ist und eine Feder (9), die in der Pilotkammer (8) angeordnet ist, so dass sie auf das eine Ende der Spule (7) einwirkt, – wobei das Strömungssteuerventil (FV) einen Druck auf einer stromabwärts gelegenen Seite der Öffnung (3) zur Pilotkammer (8) leitet und einen Druck auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Öffnung (3) auf das andere Ende der Spule (7) aufbringt, so dass dann, wenn eine Differenz zwischen den beiden Drücken eine vorbestimmte Höhe erreicht, die Spule (7) gegen die Feder (9) bewegt wird und der Pumpendurchlass (4) und der Bypassdurchlass (5) miteinander mit einem Öffnungsgrad kommunizieren können, der von einer Position der Spule (7) abhängt, und – ein drucksensitives Ventil (V), gekennzeichnet durch – einen Kolben (37), der hinter der Feder (9) des Strömungssteuerventils (FV) angeordnet ist und einen im Durchmesser verringerten Abschnitt (38) aufweist, der an der Feder (9) anliegt, und – eine erste Druckkammer (36a), die gegenüberliegend zur Feder (9) vorgesehen ist, wobei der Kolben (37) zwischen der ersten Druckkammer (36a) und der Feder (9) angeordnet ist, – wobei durch das drucksensitive Ventil (V) der Druck in der ersten Druckkammer (36a) erhöht wird, wenn ein Handbetätigungselement gedreht wird.
Leistungslenkvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine zweite Druckkammer (36b) aufweist, die auf einer Seite der Feder (9) des Strömungssteuerventils (FV) vorgesehen und derart angeordnet ist, dass sie mit dem Tank (1b) in Verbindung steht, – wobei die erste Druckkammer (36a) durch das drucksensitive Ventil (V) mit dem Auslass (1a) der Pumpe (1) und dem Tank (1b) verbunden ist, – wobei das drucksensitive Ventil (V) einen Körper (B) aufweist, eine Umschaltspule (40), die verschiebbar im Körper (B) angeordnet ist, wobei ein Abgabedruck der Pumpe (1) auf ihr eines Ende aufgebracht wird, eine Federkammer (41), die am anderen Ende der Umschaltspule (40) vorgesehen und derart angeordnet ist, dass sie mit dem Tank (1b) in Verbindung steht, und eine Feder (42), die in der Federkammer (41) angeordnet ist und auf das andere Ende der Umschaltspule (40) einwirkt, – wobei das drucksensitive Ventil (V) ermöglicht, dass die erste Druckkammer (36a) mit dem Tank (1b) in Verbindung steht, wenn es sich in einem normalen Zustand befindet, – wobei das drucksensitive Ventil (V) ermöglicht, dass ein Abgabedruck der Pumpe (1), der um ein dem Lastdruck entsprechendes Maß erhöht wird, auf das eine Ende der Umschaltspule (40) einwirkt, um die Umschaltspule (40) gegen die Feder (42) zu bewegen und zu erlauben, dass die erste Druckkammer (36a) mit dem Auslass (1a) der Pumpe (1) in Verbindung steht, wenn ein Handbetätigungselement gedreht wird.
Leistungslenkvorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner eine zweite Druckkammer (36b) aufweist, die auf einer Seite der Feder (9) des Strömungssteuerventils (FV) vorgesehen und derart angeordnet ist, dass sie mit der Pilotkammer (8) in Verbindung steht, – wobei die erste Druckkammer (36a) durch das drucksensitive Ventil (V) mit dem Auslass (1a) der Pumpe (1) und dem Tank (1b) verbunden ist, – wobei das drucksensitive Ventil (V) einen Körper (B) aufweist, eine Umschaltspule (40), die verschiebbar im Körper (B) angeordnet ist, wobei ein Abgabedruck der Pumpe (1) auf ihr eines Ende aufgebracht wird, eine Federkammer (41), die am anderen Ende der Umschaltspule (40) vorgesehen und derart angeordnet ist, dass sie mit dem Tank (1b) in Verbindung steht, und eine Feder (42), die in der Federkammer (41) angeordnet ist und auf das andere Ende der Umschaltspule (40) einwirkt, – wobei das drucksensitive Ventil (V).ermöglicht, dass die erste Druckkammer (36a) mit dem Tank (1b) kommuniziert, wenn es sich in einem normalen Zustand befindet, – wobei das drucksensitive Ventil (V) ermöglicht, dass ein Abgabedruck der Pumpe (1 ), der um ein einem Lastdruck entsprechendes Maß erhöht ist, auf das eine Ende der Umschaltspule (40) einwirkt, um die Umschaltspule (40) gegen die Feder (42) zu bewegen und zu ermöglichen, dass die erste Druckkammer (36a) mit dem Auslass (1a) der Pumpe (1) kommuniziert, wenn ein Handbetätigungselement gedreht wird.
Leistungslenkvorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner eine zweite Druckkammer (36b) aufweist, die auf einer Seite der Feder (9) des Strömungssteuerventils (FV) vorgesehen und derart angeordnet ist, dass sie mit dem Tank (1b) in Verbindung steht, – wobei die erste Druckkammer (36a) mit der Pilotkammer (8) des Strömungssteuerventils (FV) kommuniziert und durch das drucksensitive Ventil (V) mit dem Tank (1b) verbunden ist, – wobei das drucksensitive Ventil (V) einen Körper (B) aufweist, eine Umschaltspule (40), die verschiebbar im Körper (B) angeordnet ist, wobei ein Druck in der ersten Druckkammer (36a) auf ihr eines Ende aufgebracht wird, eine Federkammer (41), die am anderen Ende der Umschaltspule (40) vorgesehen und derart angeordnet ist, dass sie mit dem Tank (1b) kommuniziert, und eine Feder (42), die in der Federkammer (41) angeordnet ist und auf das andere Ende der Umschaltspule (40) einwirkt, – wobei das drucksensitive Ventil (V) ermöglicht, dass die erste Druckkammer (36a) durch eine Leitung hindurch mit dem Tank (1b) kommuniziert, wenn es sich in einem normalen Zustand befindet, – wobei das drucksensitive Ventil (V) ermöglicht, dass ein Druck in der ersten Druckkammer (36a), der um ein einem Lastdruck entsprechendes Maß erhöht ist, auf das eine Ende der Umschaltspule (40) einwirkt, um die Umschaltspule (40) gegen die Feder (42) zu bewegen und die erste Druckkammer (36a) und den Tank (1b) zu unterbrechen, wenn ein Nandbetätigungselement gedreht wird.
Leistungslenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Pumpe (1) eine Flügelpumpe (VP) aufweist, – wobei die Flügelpumpe (VP) ein Gehäuse (N) aufweist, einen im Gehäuse (H) ausgebildeten Auslass (1a), einen Saugdurchlass, der im Gehäuse (N) ausgebildet und mit dem Tank (1b) verbunden ist, einen im Gehäuse (N) angeordneten Rotor (15), Flügel (16), die im Rotor (15) zugänglich eingebaut sind, einen um den Rotor (15) herum vorgesehenen Nockenring (17), und eine Welle (14), die mit einem Motor verbunden ist und als revolvierende Welle des Motors wirkt, wobei der Körper (b) des Strömungssteuerventils (FV) und der Körper (B) des drucksensitiven Ventils (V) als Gehäuse (N) verwendet werden.