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Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches
Druckkontrolldrehventil, insbesondere betrifft sie ein
hydraulisches Druckkontrollventil, das vorzugsweise zum
Kontrollieren des Öldrucks bei des sen Zufuhr zu einem
hydraulischen Zylinder zur Steuerunterstützung bei der
hydraulischen Servolenkung eingesetzt wird.
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Eine hydraulische Servolenkvorrichtung dient zur
Unterstützung einer Kraft, die zum Bedienen eines Lenkrads
zum Steuern mittels einer durch einen in einem
Steuermechanismus vorgesehenen hydraulischen Zylinder
erzeugten hydraulischen Kraft erforderlich ist. In der
Hydraulikservolenkvorrichtung sind eine mit dem Lenkrad
verbundene Eingangswelle und eine mit dem
Steuermechanismus verbundene Ausgangswelle koaxial über einen
Torsionsstab gekoppelt, und auf ein auf das Lenkrad
ausgeübte Lenkmoment hin wird die relative
Winkelverschiebung entsprechend der Verdrehung des Torsionsstabes
zwischen den beiden Wellen erzeugt. An der
Verbindungsstelle der zwei Wellen sind ein zylindrisches
Gehäuse, das drehfest mit der einen Welle rotiert, und
ein darin eingesetztes drehbares hydraulisches
Druckkontrollventil, welches einen Ventilkörper aufweist, der
drehfest mit der anderen Welle rotiert, ausgebildet, so
daß sie durch die Betätigung des hydraulischen
Druckkontrollventils
den Druck des dem hydraulischen Zylinder
zugeführten Öls auf die Richtung und Größe der relativen
Winkelverschiebung, nämlich der Richtung und Größe des
auf das Lenkrad ausgeübten Lenkmoments hin,
kontrolliert.
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Der Ventilkörper in dem hydraulischen
Druckkontrollventil ist durch mehrere sich axial erstreckende und in
gleichem Abstand in der Nähe des Verbindungsendes um den
Umfang jeder Eingangs- oder Ausgangswelle angeordnete
Nuten gebildet. Das mit der gleichen Anzahl von gleich
beabstandeten, an seiner Innenfläche angeordneten Nuten
versehene Gehäuse ist an dem anderen Verbindungsende
befestigt und der Ventilkörper ist in das Gehäuse
eingesetzt. Der Ventilkörper und das Gehäuse sind derart
angeordnet, daß, wenn die relative Winkelverschiebung
zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle nicht erzeugt
wird, die beiden Nuten umfangsmäßig versetzt und an den
lateralen Seiten der jeweiligen Nuten Bereiche gebildet
werden, die mit den aneinandergrenzenden Nuten in
Verbindung stehen und die gleichen Flächen aufweisen.
Das hydraulische Druckkontrollventil ist in bekannter
Weise derart konstruiert, daß beispielsweise, während
die Nuten in dem Ventilkörper abwechselnd mit einer
hydraulischen Pumpe einer Hochdruckquelle und einem
Öltank einer Niederdruckquelle verbunden sind, die Nuten
in dem Gehäuse abwechselnd mit zwei Ölkammern des
Hydraulikzylinders verbunden werden. Das heißt, die zwei
Ölkammern des Hydraulikzylinders werden mit der Hoch-
und der Niederdruckquelle in Verbindung gebracht über
die Verbindungsbereiche an beiden Seiten der Nuten des
Gehäuses, mit denen die jeweiligen Ölkammern verbunden
sind. Wenn das Lenkmoment auf das Lenkrad ausgeübt wird
und die relative Winkelverschiebung zwischen der
Eingangs-
und der Ausgangswelle erzeugt wird, verkleinern
sich in der mit einer Ölkammer verbundenen Nut die
Verbindungsflächen mit der Niederdruckquelle und die mit
der Hochdruckquelle vergrößern sich, im Gegensatz dazu
werden in der mit der anderen Ölkammer verbundenen Nut
die Verbindungsflächen mit der Hochdruckquelle kleiner
und die mit der Niederdruckquelle größer. Folglich wird
zwischen den zwei Ölkammern die Druckdifferenz erzeugt,
bei der der Druck in der ersten Ölkammer größer ist als
in der zweiten Ölkammer, und als Reaktion darauf wird
die Steuerhilfskraft bewirkt.
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Nun reagieren die Größen der zum Steuern eines
Motorfahrzeugs erforderlichen Kraft auf die von der Straße
auf die Räder wirkenden Reaktionskraft. Bei Stillstand
und unter der Fahrbedingung, etwa Fahren mit geringer
Geschwindigkeit, wobei die Reaktionskraft groß ist, ist
eine große Steuerkraft erforderlich, während unter der
Fahrbedingung, etwa Fahren mit hoher Geschwindigkeit,
wobei die Reaktionskraft gering ist, eine relativ
geringe Steuerkraft erforderlich ist. Somit wird bei der
Servolenkvorrichtung, wie in Fig. 1 gezeigt ist, kaum
Steuerhilfskraft erzeugt, wobei die gleiche Steifigkeit
wie beim manuellen Steuern gegeben ist, um die
geradlinige Stabilität beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit zu
verbessern, wenn das auf das Lenkrad ausgeübte
Lenkmoment geringer ist als ein vorbestimmter Wert T&sub1;. Wenn
andererseits das Lenkmoment den anderen vorbestimmten
Wert T&sub2; übersteigt, der größer ist als der Wert T1, wird
die plötzlich gegen das Inkrement ansteigende
Steuerhilfskraft erzeugt, um die zum Betätigen des Lenkrades
erforderliche Steuerkraft auf das geringstmögliche Maß
zu reduzieren. Weiterhin muß, in bezug auf die
Lenkmomente zwischen den Werten T1 und T&sub2;, die allmählich
gegen das Inkrement ansteigende Steuerhilfskraft erzeugt
werden. Das heißt, eine wünschenswerte
Inkrementcharakteristik bei der Servolenkvorrichtung ist eine
sogenannte Zwei-Stufen-Charakteristik, die zwei
Inkrementveränderungen bei den Werten T&sub1; und T&sub2; aufweist.
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Wie oben beschrieben, entspricht die Steuerhilfskraft
der zwischen den zwei Ölkammern des Hydraulikzylinders
erzeugten Druckdifferenz, und die Druckdifferenz ändert
sich in Reaktion auf die Flächen der Verbindungsbereiche
in dem hydraulischen Druckkontrollventil. So wird die
zuvor erwähnte Zwei-Stufen-Charakteristik realisiert,
wenn die Flächen der Verbindungsbereiche sich schnell
verändern, bis der vorbestimmte Wert erreicht ist, und
sich danach in seiner Umgebung allmählich verändern, für
den Fall, daß die zwischen dem Ventilkörper und dem
Gehäuse in Reaktion auf das auf das Lenkrad ausgeübte
Lenkmoment erzeugte relative Winkelverschiebung gering
ist, und wenn die relative Winkelverschiebung größer
ist, verändern sie sich schnell gegen das Inkrement.
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Daher sind bisher verschiedene hydraulische
Druckkontrollventile vorgeschlagen worden, die zur
Realisierung der Zwei-Stufen-Charakteristik bei der
Servolenkvorrichtung konstruiert sind, indem Kerben an den
Kanten zwischen den Seitenwänden der Nut und der
Innenfläche des Gehäuses oder dem Umfang des Ventilkörpers
ausgebildet sind, um die verschiedenen Zustände der
Verbindungsflächen, wie zuvor erwähnt, zu erhalten.
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Darunter ist das Kontrollventil, das imstande ist, die
zuvor erwähnten Zustände relativ verläßlich zu
realisieren, in welchem z. B. die in Fig. 2 gezeigten Kerben
ausgebildet sind.
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In der Figur gibt die Ziffer 1 ein Gehäuse an und 2
bezeichnet einen Ventilkörper. In dem Gehäuse 1 sind um
die Innenfläche herum sich axial erstreckende,
rechteckige Nuten 5 von rechteckigem Querschnitt ausgebildet,
und in dem Ventilkörper 2 sind ähnliche Nuten 6 um
dessen Umfangsfläche herum ausgebildet. Die Nuten 5 und
6 sind derart positioniert, daß sie miteinander über
Verbindungsbereiche 8,8, die auf jeweiligen lateralen
Seiten die gleiche Fläche aufweisen, in Verbindung
gebracht werden können, wenn die relative
Winkelverschiebung zwischen dem Gehäuse 1 und dem Ventilkörper 2
nicht erzeugt wird.
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An den Kanten zwischen der Innenumfangsfläche des
Gehäuses 1 und den Seitenwänden der Nut 5 sind Kerben 50
ausgebildet, die die Verbindungsflächen in den
Verbindungsbereichen 8,8 innerhalb des vorbestimmten
Bereichs im wesentlichen gegenüber dem Inkrement der
zwischen dem Gehäuse 1 und dem Ventilkörper 2 erzeugten
relativen Winkelverschiebung unverändert halten. Wie in
der Figur gezeigt, weist die Kerbe 50 einen ersten
Bereich 50a auf, der ein zu der Innenfläche des Gehäuses
1 paralleler Kreisbogen oder eine gerade Linie ist und
die Seitenwand der Nut 5 schneidet, sowie einen linearen
zweiten Bereich 50b, der den ersten Bereich 50a und die
Innenfläche des Gehäuses 1 ungefähr im rechten Winkel
schneidet und die beiden verbindet. Die Kerben 50 können
an den Kanten des Ventilkörpers 2 ausgebildet sein, die
den vorerwähnten Kanten über die Verbindungsbereiche 8
gegenüberliegen.
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Fig. 3 ist eine veranschaulichende Ansicht des variablen
Zustands der Flächen der Verbindungsbereiche 8 mit der
Kerbe 50. Die Flächen des Verbindungsbereichs 8
verkleinern
sich rasch, bis die Kante des Ventilkörpers 2
auf die zwischen dem Gehäuse 1 und dem Ventilkörper 2
erzeugte relative Winkelverschiebung hin die in der
Figur gestrichelt dargestellte Position erreicht.
Danach, bis die Kante die in der Figur durch eine
einfach-strichpunktierte Linie angezeigte Position
erreicht, hängen die Flächen des Verbindungsbereichs 8
von der radialen Tiefe b in dem ersten Bereich 50a ab
und ändern sich nicht wesentlich gegen das Inkrement der
relativen Winkelverschiebung, da der Bereich 50a
parallel zu der Umfangsfläche des Gehäuses 1 ist. Wenn die
relative Winkelverschiebung weiter zunimmt, neigen die
Flächen des Verbindungsbereichs 8 dazu, rasch gegen das
Inkrement der relativen Winkelverschiebung kleiner zu
werden, da es von der Umfangsbreite s zwischen der Kante
und dem zweiten Bereich 50b abhängt. Entsprechend wird
durch Kombinieren der Kerben 50 und der bekannten
Kerben, die separat davon ausgebildet sind und in denen
die Verbindungsflächen allmählich bei Zunahme der
relativen Winkelverschiebung abnehmen, die vorerwähnte
Zwei-Stufen-Charakteristik der Steuerhilfskraft
realisiert und ein komfortables Steuergefühl kann erzielt
werden.
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Bei dem hydraulischen Druckkontrollventil jedoch, wenn
z. B. die relative Winkelverschiebung zwischen dem
Gehäuse 1 und dem Ventilkörper 2 groß und ein Spalt s
zwischen der Kante des Ventilkörpers 2 und dem zweiten
Bereich 50b klein ist, ändert Drucköl, das von der Nut
5 durch den Verbindungsbereich 8 zu der Nut 6 strömt,
wie durch den weißen Pfeil in Fig. 3 angezeigt, seine
Strömungsrichtung, nachdem es umfangsmäßig entlang des
Gehäuses 1 in die Kerbe 50 geströmt ist, und strömt
durch den Spalt zwischen dem zweiten Bereich 50b und der
Kante des Ventilkörpers 2 ungefähr radial zu dem Gehäuse
1 in die Nut 6; folglich verläuft die plötzlich fast
rechtwinklig geänderte Strömungsrichtung in die Kerbe
50. So besteht bei einem Motorfahrzeug mit der
Servolenkvorrichtung, die unter Verwendung eines derartigen
hydraulischen Druckkontrollventils gebildet ist, eine
Möglichkeit, beispielsweise wenn bei Stillstand oder
beim Fahren mit geringer Geschwindigkeit eine große
Steuerbetätigung ausgeführt wird, beispielsweise beim
Fahren in die Garage oder beim Anfahren an den
Straßenrand, daß durch die Veränderung der Strömungsrichtung
diskordante Strömungsgeräusche auftreten, die das
komfortable Gefühl stören sowie beim Fahrer zu dem
Irrtum führen, daß er beim Wahrnehmen der
Strömungsgeräusche an das Auftreten von Störungen denkt.
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Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die
vorerwähnten Umstände konzipiert worden, daher ist es
eine ihrer Hauptaufgaben, ein hydraulisches
Druckkontrollventil zu schaffen, das imstande ist, die
Druckölströmungsgeräusche zu verringern, die entstehen, wenn
die relative Winkelverschiebung zwischen einem
Ventilkörper und einem Gehäuse erzeugt wird, ohne die durch
die Kerben realisierte Zwei-Stufen-Charakteristik zu
beeinträchtigen.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, ein hydraulisches Druckkontrollventil zu
schaffen, das imstande ist, die durch den Öldruckstrom
erzeugten Geräusche stark zu verringern und den
gewünschten variablen Zustand der Flächen in den
Verbindungsbereichen zu realisieren, ohne eine plötzliche
Veränderung des Druckölstroms in den
Verbindungsbereichen zwischen den Nuten zu erzeugen.
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Demnach schafft die Erfindung ein hydraulisches
Druckkontrollventil mit
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einem zylindrischen Gehäuse (1), in dem mehrere an
dessen Innenumfangsfläche angeordnete erste Nuten (5)
abwechselnd in Verbindung mit verschiedenen
Bestimmungsorten für druckbeaufschlagtes Öl gebracht werden,
oder Bereiche zwischen den ersten Nuten abwechselnd in
Verbindung mit verschiedenen Bestimmungsorten für
druckbeaufschlagtes Öl gebracht werden, und
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einem Ventilkörper (2), der drehbar in das Gehäuse (1)
eingesetzt und mit zweiten Nuten (6), deren Anzahl
gleich derjenigen der ersten Nuten (5) ist, versehen
ist, welche auf seiner Umfangsfläche angeordnet sind,
wobei jede zweite der zweiten Nuten in Verbindung mit
einer Hochdruckquelle (P) und wenigstens einige der
verbleibenden zweiten Nuten in Verbindung mit einer
Niederdruckquelle (T) gebracht wird,
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und wobei Einkerbungen (50, 60, 9) an Kanten entweder
des Ventilkörpers (2) oder des Gehäuses (1) ausgebildet
sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
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einige der nicht in Verbindung mit der Hochdruckquelle
(P) gebrachten zweiten Nuten, oder einige der Bereiche
zwischen den zweiten Nuten, in Verbindung mit der
Niederdruckquelle (T) gebracht werden, und andere der nicht
in Verbindung mit der Hochdruckquelle (P) gebrachten
zweiten Nuten von der Niederdruckquelle (T) getrennt
werden,
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und daß die Kerben (50, 60, 9) an Kanten des
Ventilkörpers (2) oder des Gehäuses (1) ausgebildet sind, die
einander über Verbindungsbereiche (8) zwischen den
ersten und den zweiten Nuten gegenüberliegen, wobei die
Kerben (50, 9) in den Bereichen, in denen eine Nut weder
in Verbindung mit der Hochdruckquelle (P), noch der
Niederdruckquelle (T) steht, derart ausgebildet sind,
daß die Fläche des Verbindungsbereichs sich nicht
wesentlich ändert, bis die relative Winkelverschiebung
zwischen dem Gehäuse (1) und dem Ventilkörper (2) einen
vorbestimmten Wert erreicht.
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Die obigen sowie weitere Aufgaben und Merkmale der
Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen
Beschreibung mit den dazugehörigen Zeichnungen
verdeutlicht.
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Fig. 1 ist eine graphische Darstellung und zeigt die
gewünschte Inkrementcharakteristik der Steuerhilfskraft
in einer Servolenkvorrichtung,
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Fig. 2 ist eine Ansicht, in der die Ausbildungsform der
Kerben bei einem herkömmlichen hydraulischen
Druckkontrollventil gezeigt ist,
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Fig. 3 ist eine veranschaulichende Ansicht des
Strömungszustands des Drucköls an den in Fig. 2 gezeigten
Kerben,
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Fig. 4 ist eine geschnittene Vorderansicht eines
hydraulischen Druckkontrollventils gemäß der vorliegenden
Erfindung zusammen mit einem Hydraulikströmungsdiagramm
einer Servolenkvorrichtung,
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Fig. 5 ist eine vergrößerte Teilansicht von Fig. 4 und
zeigt die Ausbildungsform der Kerben,
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Fig. 6 ist eine graphische Darstellung und zeigt die
Inkrement-Charakteristik der Steuerhilfskraft in einer
Servolenkvorrichtung, bei der ein hydraulisches
Druckkontrollventil gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet wird,
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Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, in der ein
gemessenes Ergebnis der in einem hydraulischen
Druckkontrollventil gemäß der vorliegenden Erfindung
erzeugten Druckölströmungsgeräusche mit dem bei einem
herkömmlichen hydraulischen Druckkontrollventil
erzielten verglichen wird,
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Fig. 8 ist eine vergrößerte Schnittansicht und zeigt die
Ausbildung der Kerben bei einem weiteren
Ausführungsbeispiel,
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Fig. 9 ist eine vergrößerte Teilansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels der Erfindung und zeigt die
Ausbildungsform der Kerben,
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Fig. 10 ist eine veranschaulichende Ansicht und zeigt
den Strömungszustand in einer Kerbe,
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Fig. 11 und 12 sind veranschaulichende Ansichten und
zeigen die Form einer Kerbe im einzelnen,
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Fig. 13 ist eine graphische Darstellung und zeigt
Veränderungen einer Steuerhilfskraft relativ zu dem auf ein
Lenkrad in einer Servolenkvorrichtung mit einem
erfindungsgemäßen
hydraulischen Druckkontrollventil
ausgeübten Lenkmoment, und
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Fig. 14 ist eine vergrößerte geschnittene Ansicht und
zeigt die Ausbildungsform der Kerben bei einem weiteren
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Im folgenden wird die vorliegende Erfindung unter
Bezugnahme auf die die Ausführungsbeispiele zeigenden
Zeichnungen beschrieben.
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Fig. 4 ist eine geschnittene Vorderansicht eines
hydraulischen Druckkontrollventils gemäß der vorliegenden
Erfindung, zusammen dargestellt mit einem
Hydraulikströmungsdiagramm einer Servolenkvorrichtung, in der das
hydraulische Druckkontrollventil verwendet wird.
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Das hydraulische Druckkontrollventil gemäß der
vorliegenden Erfindung weist, in der gleichen Weise wie beim
Stand der Technik, ein zylindrisches Gehäuse 1 und einen
zylindrischen Ventilkörper 2 auf, dessen
Außendurchmesser ungefähr dem Innendurchmesser des Gehäuses 1
entspricht. Wenn das hydraulische Druckkontrollventil in
der Servolenkvorrichtung angebracht wird, ist der
Ventilkörper 2 an dem unteren Bereich einer (nicht
dargestellten) Eingangswelle gebildet, die mit einem
koaxial an ihrem oberen Endbereich befestigten Lenkrad
versehen ist, welches sich axial drehfest mit der
Drehung des Lenkrades dreht. Dagegen ist das Gehäuse 1
an dem oberen Endbereich einer (nicht dargestellten)
Ausgangswelle befestigt, die wirkungsmäßig an dem
unteren Endbereich mit einem Steuermechanismus verbunden
ist. Die Eingangswelle und die Ausgangswelle sind
koaxial über einen Torsionsstab 4 verbunden. An der
Verbindungsstelle ist der Ventilkörper 2 in das Gehäuse
1 eingesetzt, das drehbar in ein Zylindergehäuse 3
eingesetzt ist, das die beiden Wellen zur Bildung eines
hydraulischen Druckkontrollventils der vorliegenden
Erfindung umgibt. Wie in der Figur gezeigt, ist der
Torsionsstab 4 entsprechend in einem Hohlraum 20 in der
Achse des Ventilkörpers 2 positioniert. Wenn das
Lenkmoment auf das Lenkrad ausgeübt wird, neigt der
Ventilkörper 2 dazu, sich zu drehen, da die Eingangswelle sich
dreht. Während die von der Straßenoberfläche auf die
Räder ausgeübte Reaktionskraft über den
Steuermechanismus auf die Ausgangswelle wirkt, wird das daran
befestigte Gehäuse 1 durch die Reaktionskraft am Drehen
gehindert. Somit unterliegt der Torsionsstab 4 der
Verdrehung entsprechend des auf das Lenkrad ausgeübten
Lenkmoments, und die relative Winkelverschiebung in
Reaktion auf die Verdrehung wird zwischen dem Gehäuse 1
und dem Ventilkörper 2 erzeugt.
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An der Innenumfangsfläche des Gehäuses 1 sind acht (8)
Nuten 5,5 . . . mit rechteckigem Querschnitt axial in
Längsrichtung ausgebildet. Auch an der Umfangsfläche des
Ventilkörpers 2 sind ähnliche 8 Nuten 6,6 . . .
umfangsmäßig in festgesetzten Abständen voneinander
ausgebildet. Wie in Fig. 4 gezeigt, sind die Nuten 5,5 . . . und
6,6 . . . in dem Gehäuse 1 und dem Ventilkörper 2 versetzt
und wenn der Torsionsstab 4 nicht verdreht ist (neutraler
Zustand), sind die benachbarten Nuten 5 und 6 über
gleichflächige Verbindungsbereiche 8,8 an den lateralen
Seiten (siehe Fig. 5) in Verbindung. An der
Umfangsfläche des Gehäuses 1 sind drei (3) sich rundherum
erstreckende Ringnuten 7,7,7 (lediglich eine in der
Mitte ist gezeigt) axial in in geeigneter Weise
beabstandetem Intervall ausgebildet. Die gezeigte zentrale
Ringnut 7 ist mit einer hydraulischen Pumpe P verbunden,
und die anderen beiden nicht dargestellten Ringnuten 7,7
sind einzeln mit Ölkammern S&sub1;, S&sub2; eines Hydraulikzylinders
S verbunden, der an einem Bereich eines
Steuermechanismus zur Unterstützung der Steuerkraft ausgebildet ist.
Die zentrale Ringnut 7 ist über Einlaßlöcher 10, die
sich radial durch das Gehäuse 1 erstrecken, mit vier (4)
Nuten 6,6 . . . verbunden, die abwechselnd zwischen den
acht (8) Nuten 6,6 . . . positioniert sind, und ist
ungefähr in der Mitte des Vorsprungs zwischen den Nuten
5,5 geöffnet. Eine der anderen beiden Ringnuten 7,7 ist
über erste Auslaßlöcher 11, die sich radial durch das
Gehäuse 1 erstreckend ausgebildet sind, mit vier (4)
Nuten 5,5 . . . verbunden, die abwechselnd zwischen den
acht (8) Nuten 5,5 . . . positioniert sind. Die andere
Ringnut 7 ist über zweite Auslaßlöcher 12, die in
ähnlicher Weise ausgebildet sind, mit den anderen vier
(4) Nuten 5,5 . . . verbunden. Die zwei Nuten 6,6, die
zwischen den vier (4) verbleibenden Nuten 6,6
einander an dem Ventilkörper 2 radial gegenüberliegen,
sind mit dem Hohlraum 20 verbunden, der mit einem Öltank
T über Rückflußlöcher 13 verbunden ist, die sich radial
durch den Ventilkörper 2 erstreckend ausgebildet sind.
Ferner werden die anderen beiden Nuten 6,6 gleicher
Weise wie die vorerwähnten zwei Nuten 6,6 in dem
herkömmlichen hydraulischen Druckkontrollventil mit dem
Niederdruckquellenöltank T in Verbindung gebracht, im
Gegensatz dazu werden sie bei dem hydraulischen
Druckkontrollventil der vorliegenden Erfindung, wie in Fig.
4 gezeigt, von den anderen Bereichen getrennt, außer daß
sie mit den benachbarten Nuten 5,5 über die Spalte 8,8
an beiden Seiten in Verbindung stehen.
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An sechzehn (16) Kanten, die zwischen den Seitenwänden
der jeweiligen Nuten 6,6 . . . und der Umfangsfläche des
Ventilkörpers 2 ausgebildet sind, sind jeweils,
abgesehen von vier (4) Kanten, die an beiden Seiten der zwei
Nuten 6,6 ausgebildet sind, welche von den
Niederdruckquelle getrennt sind, Kerben 60 ausgebildet, die mit
einem Axialquerschnitt von Einfach-Kreisbogenform
ausgebildet sind. Zwischen sechzehn (16) ähnlich
ausgebildeten Kanten zwischen den Seitenwänden jeweiliger
Nuten 5,5 . . . und der Innenumfangsfläche des Gehäuses 1
sind an vier (4) Kanten, die den vorerwähnten vier (4)
Kanten des Ventilkörpers 2 über die Verbindungsbereiche
8,8 gegenüberliegen, Kerben 50 ausgebildet, die aus
einem ersten Bereich 50a, der die Seitenwand der Nut 5
schneidet und parallel zu der Innenumfangsfläche des
Gehäuses 1 ist, und einem zweiten Bereich 50b bestehen,
der den ersten Bereich 50a und die Innenumfangsfläche
des Gehäuses 1 jeweils in einem näherungsweise rechten
Winkel in dem Axialquerschnitt schneidet. Die Kerbe 50
ist die gleiche wie die zuvor erwähnte Kerbe 50, die in
Fig. 2 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet ist.
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In Fig. 6 ist eine Inkrement-Charakteristik einer
Steuerhilfskraft in einer Servolenkung, bei der ein
hydraulisches Druckkontrollventil gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, das wie oben beschrieben
zusammengesetzt ist, gezeigt. In der Figur ist das auf
das Lenkrad ausgeübte Lenkmoment entlang der Abszisse
aufgezeichnet und die durch den Hydraulikzylinder S
erzeugte Steuerhilfskraft als zwischen den Ölkammern S&sub1;,
S&sub2; erzeugte Druckdifferenz entlang der Ordinate.
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Das mit Kerben 60 ausgebildete hydraulische
Druckkontrollventil, welche Kerben an den Kanten die vorerwähnte
Form aufweisen, ist bekannt. Wenn derartige Kerben 60
ausgebildet sind, geben die Flächen der
Verbindungsbereiche 8 nicht, wie vorerwähnt, wünschenswerte
Veränderungen gegen das Inkrement der relativen
Winkelverschiebung zwischen dem Gehäuse 1 und dem Ventilkörper
2 an. So ist im Falle der dieses hydraulische
Druckkontrollventil verwendenden Servolenkvorrichtung
generell bekannt, daß die klare Zwei-Stufen-Charakteristik,
wie in Fig. 1 gezeigt, nicht erzielt werden kann, wobei
die Steuerhilfskraft jeweils als abgeschrägte Stufen zu
sehen und in Fig. 1 als eine Kurve mit großer Krümmung
gezeigt ist.
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Im Gegensatz dazu üben bei dem hydraulischen
Druckkontrollventil gemäß der vorliegenden Erfindung Kerben
60,60 . . . , die an vier (4) Kanten des Gehäuses 1
ausgebildet sind und die vorerwähnte Form aufweisen, Einfluß
auf Veränderungen der gesamten Flächen der
Verbindungsbereiche 8,8 . . . aus. Entsprechend nähert sich die
Inkrement-Charakteristik der Steuerhilfskraft in einer
das hydraulische Druckkontrollventil aufweisenden
Servolenkvorrichtung der Zwei-Stufen-Charakteristik, wie
sie in Fig. 6 gezeigt ist. Im Vergleich mit der in Fig.
1 gezeigten Charakteristik-Kurve bei der das
herkömmliche hydraulische Druckkontrollventil aufweisenden
Servolenkvorrichtung, bei der die Nut 6, die zwischen
Kanten gehalten ist, die die Kerben 50 aufweisen, in
Verbindung mit der Niederdruckquelle gebracht wird,
zeigt die in Fig. 6 gezeigte Charakteristik-Kurve kaum
einen Unterschied, außer dem, daß der Schaltungsdruck im
neutralen Zustand geringfügig höher ist. Also ist klare
daß bei der das hydraulische Druckkontrollventil gemäß
der vorliegenden Erfindung aufweisenden
Servolenkvorrichtung ein gutes Steuergefühl erreicht werden kann.
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Als nächstes sind in Fig. 7 die in den
Verbindungsbereichen 8,8 in dem hydraulischen Druckkontrollventil
gemäß der vorliegenden Erfindung gemessenen
Druckölströmungsgeräusche gezeigt. In der Figur ist das auf ein
Lenkrad ausgeübte Lenkmoment oder die relative
Winkelverschiebung zwischen dem Gehäuse 1 und dem Ventilkörper
2 entlang der Abszisse aufgezeichnet und die an dem
vorbestimmten Abstand von dem hydraulischen
Druckkontrollventil gemessenen Geräusch-Druck-Pegel entlang
der Ordinate. In der Figur ist zu Vergleichszwecken die
gleiche Messung, die bei dem herkömmlichen hydraulischen
Druckkontrollventil durchgeführt worden ist, bei dem die
zwischen Kerben 50 gehaltene Nut 6 mit der
Niederdruckquelle in Verbindung gebracht wird, durch die
gestrichelte Linie dargestellt.
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Wie in der Figur gezeigt, nimmt bei dem hydraulischen
Druckkontrollventil aus dem Stand der Technik der
Geräusch-Druck-Pegel plötzlich zu, wenn das Lenkmoment
zunimmt und der Maximalpegel ist 56dB. Im Gegensatz dazu
ist bei dem hydraulischen Druckkontrollventil der
vorliegenden Erfindung dessen Inkrementsrate relativ
gering im Vergleich zu der des herkömmlichen
hydraulischen Druckkontrollventils und der maximale Geräusch-
Druck-Pegel ist 52dB, obwohl der Geräusch-Druck-Pegel
der Strömungsgeräusche in ähnlicher Weise ansteigt wie
auch das Lenkmoment ansteigt. Auch kann trotz der Größen
des Lenkmoments ein großer Dekrementeffekt der
Strömungsgeräusche erzielt werden.
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Obwohl bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die
Nuten 5,5 . . . des Gehäuses 1 in Verbindung mit den zwei
Ölkammern S&sub1;,S&sub2; des Hydraulikzylinders S gebracht werden
und die Nuten 6,6 . . . des Ventilkörpers 2 mit der
Hochdruckquelle,
nämlich der hydraulischen Pumpe P bzw. mit
der Niederdruckquelle, nämlich dem Öltank T, wird davon
ausgegangen, daß umgekehrt die Nuten 5,5 . . . jeweils mit
der hydraulischen Pumpe P und dem Öltank T und die Nuten
6,6 . . . in Verbindung mit den Ölkammern S&sub1;,S&sub2; gebracht
werden können.
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Fig. 8 ist eine vergrößerte Schnittansicht und zeigt die
Ausbildung der Kerben eines anderen
Ausführungsbeispiels. Obwohl bei dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel
an beiden Seiten der Nut 6, die von dem
Niederdruckbereich getrennt ist, an den Kanten an dem Gehäuse 1, die
den Kanten zwischen den Seitenwänden der Nut 6 und der
Umfangsfläche des Ventilkörpers 2 gegenüberliegen,
Kerben 50 ausgebildet sind, können sie, wie in Fig. 8
gezeigt, an den Kanten des Ventilkörpers 2 ausgebildet
sein. In diesem Fall sei angemerkt, daß der erste
Bereich 50a ungefähr parallel zu der Umfangsfläche des
Ventilkörpers 2 ist und der zweite Bereich 50b jeweils
den ersten Bereich 50a und die Umfangsfläche des
Ventilkörpers 2 in einem annähernd rechten Winkel schneidet.
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Solange die Kerben 50 derart geformt sind, daß sie die
Verbindungsbereiche nicht wesentlich ändern, bis die
relative Winkelverschiebung zwischen dem Gehäuse 1 und
dem Ventilkörper 2 die vorbestimmte Größe erreicht hat,
ist keine Beschränkung auf die in den Fig. 2 und 4
gezeigten gegeben. Sie können z. B. die in der
Japanischen Patentanmeldung Nr. 63-66871 vorgeschlagene Form
aufweisen oder die später unter Bezugnahme auf die Fig.
9 bis 14 beschriebene.
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Die Form der an den anderen Kanten vorgesehenen Kerben
60 ist nicht auf den bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
gezeigten Einfach-Kreisbogen begrenzt, sie kann
auch anders geformt sein, darüber hinaus beschränken
sich die Stellen, an denen die Kerben 60 ausgebildet
sind, nicht auf den Ventilkörper 2, wie bei dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigt, sie können auch
an dem Gehäuse 1 ausgebildet sein.
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Obwohl weiterhin bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel zwei der vier (4) Nuten 6,6 . . . , die in Verbindung
mit der Niederdruckquelle stehen, davon getrennt sind,
kann deren Anzahl auch eins oder drei sein.
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Wie insbesondere oben beschrieben, können bei einem
hydraulischen Druckkontrollventil gemäß der ersten
Erfindung durch das Trennen der Nuten des Ventilkörpers
oder eines Teils der dazwischen gehaltenen Bereiche von
der Niederdruckquelle und dem Ausbilden von Kerben mit
der vorerwähnten Form an den Kanten des Ventilkörpers
oder Gehäuses, die einander über die Verbindungsbereiche
an beiden Seiten der getrennten Bereiche
gegenüberliegen, die Druckölströmungsgeräusche, die erzeugt
werden, wenn die relative Winkelverschiebung zwischen
dem Ventilkörper und dem Gehäuse auftritt, stark
reduziert werden, ohne die Zwei-Stufen-Charakteristik zu
beeinträchtigen, so daß, wenn das hydraulische
Druckkontrollventil in der Servolenkvorrichtung angebracht wird,
sowohl eine Verbesserung der geradlinigen Stabilität
beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit als auch eine
Verringerung der Steuerkraft bei Stillstand oder beim
Fahren mit geringer Geschwindigkeit realisiert werden
kann, darüber hinaus wird durch eine Reduzierung der
Strömungsgeräusche das komfortable Gefühl verbessert,
darüber hinaus wird verhindert, daß der Fahrer beim
Hören von Strömungsgeräuschen irrtümlicherweise auf
Störungen schließt.
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Bei einer Servolenkvorrichtung ist die wünschenswerte
Inkrementcharakteristik der von dem Hydraulikzylinder S
gegen das Inkrement des Lenkmoments erzeugten
Steuerhilfskraft derart, daß, wie zuvor beschrieben, bei
niedrigem Lenkmoment die Steuerhilfskraft ungefähr bei
Null (0) gehalten wird und anschließend die
Steuerhilfskraft, die allmählich proportional zu dem Inkrement
des Lenkmoments ansteigt, erhalten wird, weiterhin kann,
nachdem der andere vorbestimmte Wert, der größer als der
vorerwähnte vorbestimmte Wert ist, überschritten worden
ist, die Steuerhilfskraft, die rasch gegen das Inkrement
des Lenkmoments ansteigt, erhalten werden. Eine
derartige Charakteristik wird realisiert durch die
Verbindungsflächen der Verbindungsbereiche 8,8, die sich auf
das Inkrement der relativen Winkelverschiebung zwischen
dem Gehäuse 1 und dem Ventilkörper 2 leicht verändern,
wenn dieses gering ist, und sich plötzlich verändern,
wenn es den vorbestimmten Wert überschreitet.
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Fig. 9 zeigt die Ausbildungsform der Kerben 9,9 bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig.
10 ist eine veranschaulichende Ansicht des
Strömungsmodus von druckbeaufschlagtem Öl an der Kerbe 9 und die
Fig. 11 und 12 sind Ansichten, die detaillierte Formen
der Kerbe 9 zeigen.
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Obwohl Kerben 9,9, wie in Fig. 9 gezeigt, an den Kanten
zwischen der Innenumfangsfläche des Gehäuses 1 und den
Seitenwänden der Nuten 5 ausgebildet sind, können sie an
den Kanten zwischen der Umfangsfläche des Ventilkörpers
2 und den Seitenwänden der Nut 6 ausgebildet sein. Wie
später zu beschreiben ist, weist die Kerbe 9 eine
Querschnittsform auf, die aus der geraden Linie und dem
Kreisbogen besteht, praktisch ist es wünschenswert, die
Kerben 9,9 an dem Gehäuse 1 auszubilden, da es schwierig
hinsichtlich der Bearbeitung ist, sie an dem
Ventilkörper 2 auszubilden. Bei der Ausbildung der Kerben 9 an
dem Gehäuse 1 können sie gleichzeitig und einfach bei
der Endbearbeitung der Innenumfangsfläche des Gehäuses
1 und dem Ausbilden der Nuten 5,5 unter Verwendung eines
später zu beschreibenden Räumwerkzeugs mit Vorsprüngen
entsprechend der Querschnittsform der Kerbe 9
ausgebildet werden, um an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 1
die Endbearbeitung durchzuführen und die Nuten 5,5
auszubilden.
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Die Kerbe 9 weist einen ersten Bereich 9a auf, der eine
gerade Linie oder ein Kreisbogen ist, der parallel zu
der Innenumfangsfläche des Gehäuses 1 ist und sich zum
dem mittleren Bereich der Seitenwand der Nut 5 erstreckt
und radial die Tiefe b aufweist, und einen zweiten
Bereich 9b, der den Bereich 9a und die
Innenumfangsfläche des Gehäuses 1 verbindet. Die wünschenswerteste
Form für den zweiten Bereich 9b besteht, wie durch die
durchgezogene Linie in Fig. 11 gezeigt, aus einem
Viertelbogen, dessen Radius r gleich der Tiefe b ist,
den ersten Bereich 9a berührt und die Innenumfangsfläche
des Gehäuses 1 in ungefähr rechtem Winkel schneidet. Die
Formen des zweiten Bereichs 9b beschränken sich nicht
darauf, sie können aus einer oder mehreren geraden
Linien zusammengesetzt sein, die dem Kreisbogen sehr
ähneln, in der Art einer Kreissehne, die die Endpunkte
des Kreisbogens verbindet, wie durch die gestrichelte
Linie in Fig. 11 angezeigt, oder zweier Kreissehnen, die
die Endpunkte und den Mittelpunkt des Kreisbogens
verbinden, wie durch die einfach-strichpunktierte Linie
angezeigt, oder ferner in der Art dreier tangentialer
Linien an den Endpunkten und dem Mittelpunkt des
Kreisbogens, wie durch die zweifach-strichpunktierte Linie
angezeigt.
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Ferner, wie durch die durchgezogene Linie in Fig. 12
angezeigt, können sie aus einem Kreisbogen mit einem
Radius R bestehen, der größer ist als die Tiefe b,
welcher den ersten Bereich 9a näherungsweise berührt und
die Innenumfangsfläche des Gehäuses in einem annähernd
rechten Winkel schneidet, oder aus einer einfachen
geraden Linie oder einer Zusammensetzung von mehreren
geraden Linien, die dem Kreisbogen sehr ähnlich sind,
wie durch die gestrichelte Linie, die
einfach-strichpunktierte Linie oder die zweifach-strichpunktierte
Linie in der Figur angezeigt.
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Der Strömungsmodus des druckbeaufschlagten Öls in dem
Verbindungsbereich 8 ist so wie durch den weißen Pfeil
in Fig. 10 angezeigt. Das druckbeaufschlagte Öl z. B.,
das von der Nut 6 durch den Verbindungsbereich 8 zu der
Nut 5 strömt, strömt erst in die Kerbe 9, indem es einen
Spalt zwischen der Kante zwischen der Seitenwand der Nut
6 und der Umfangsfläche des Ventilkörpers 2 und dem
zweiten Bereich 9b passiert. Dann ändert es die
Strömungsrichtung und strömt in die Nut 5, indem es
umfangsmäßig zu dem Gehäuse 1 den zwischen dem ersten
Bereich 9a und der Umfangsfläche des Ventilkörpers 2
gebildeten Strömungsweg passiert. Wenn die Spaltbreite
schmäler ist, strömt das druckbeaufschlagte Öl ungefähr
radial zu dem Gehäuse 1 in die Kerbe 9 und ändert seine
Strömung fast rechtwinklig in die Kerbe 9. Obwohl das in
die Kerbe 9 strömende druckbeaufschlagte Öl auf den mit
der Innenumfangsfläche des Gehäuses 1 verbundenen
zweiten Bereich 9b trifft, und seine Strömung entlang
des Bereichs 9b ändert, ändert sich die
Strömungsrichtung allmählich wie in Fig. 10 gezeigt, ohne eine
wesentliche turbulente Strömung zu erzeugen, da der
zweite Bereich 9b die vorerwähnte Form hat und glatt
übergehend mit dem ersten Bereich 9a verbunden ist, so
werden die Strömungsgeräusche des druckbeaufschlagten
Öles im Vergleich zu dem hydraulischen
Druckkontrollventil aus dem Stand der Technik stark
reduziert.
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Ferner wird der Veränderungsmodus der Verbindungsflächen
in den Verbindungsbereichen 8 mit der wie zuvor erwähnt
geformten Kerbe 9 in Verbindung mit Fig. 10 beschrieben.
Wenn die Torsionsstange 4 verdreht und die relative
Winkelverschiebung zwischen dem Gehäuse 1 und dem
Ventilkörper 2 durch das auf das Lenkrad ausgeübte
Lenkmoment erzeugt wird, wird die Kante zwischen der
Umfangsfläche des Ventilkörpers 2 und der Seitenwand der
Nut 6 relativ umfangsmäßig zu dem Gehäuse 1 bewegt.
Durch die relative Bewegung erreicht die Kante die durch
die gestrichelte Linie in der Figur angezeigte Stellung
und entspricht umfangsmäßig der Seitenwand der Nut 5.
Danach erreicht die Kante die in der Figur durch die
einfach-strichpunktierte Linie angezeigte Position und
die Umfangsspaltbreite s zwischen dem Schnittpunkt
zwischen dem zweiten Bereich 9b der Kerbe 9 und der
Innenumfangsfläche des Gehäuses 1 und der Kante wird im
wesentlichen gleich der Tiefe b des ersten Bereichs 9a.
Bis dahin hängen die Flächen des Verbindungsbereichs 8
von der Tiefe b ab, und da der erste Bereich 9a parallel
zu der Umfangsfläche des Gehäuses 1 ist, verändern sich
die Verbindungsflächen nicht wesentlich gegen das
Inkrement
der relativen Bewegung oder der relativen
Winkelverschiebung zwischen dem Gehäuse 1 und dem Ventilkörper
2. Wenn die größere relative Winkelverschiebung
aufgetreten ist, hängen die Verbindungsflächen danach von
dem Mindestabstand zwischen der Kante und den jeweiligen
Bereichen des zweiten Bereichs 9b ab. Wenn der zweite
Bereich 9b ein Viertelbogen ist, wie in Fig. 10 gezeigt,
wird der Mindestabstand niemals geringer als die
Umfangsspaltbreite s, so kann in gleicher Weise wie bei
dem herkömmlichen hydraulischen Druckkontrollventil der
Veränderungsmodus, der plötzlich gegen das Inkrement der
relativen Winkelverschiebung ansteigt, erhalten werden.
Wenn der zweite Bereich 9b von einer einzelnen geraden
Linie gebildet ist, wie durch die gestrichelte Linie in
den Fig. 11 und 12 angezeigt, wird der Mindestabstand
zwischen der Kante und dem zweiten Bereich 9b geringer
als die Umfangsbreite s, wenn dies also bei einer
Servolenkvorrichtung angewandt wird, kann die
Inkrementcharakteristik der Steuerhilfskraft erhalten werden, wie
sie durch die durchgezogene Linie in Fig. 13 angezeigt
ist. Die durch die gestrichelte Linie in der Figur
angezeigte Kurve ist die bei der Servolenkvorrichtung
erhaltene Charakteristik, bei welcher das herkömmliche
hydraulische Druckkontrollventil mit der in Fig. 2
gezeigten Kerbe 50 verwendet wird. Wie aus der Figur
hervorgeht, ist die Differenz des Veränderungsmodus der
Verbindungsflächen, wie zuvor erwähnt, als Differenz des
Lenkmoments an einem Entstehungspunkt des Bereichs der
plötzlichen Zunahme der Steuerhilfskraft dargestellt,
und das Lenkmoment T&sub1; wird mehr oder weniger kleiner im
Vergleich zu dem herkömmlichen ähnlichen Lenkmoment T&sub2;,
somit wird die Neigung an dem Bereich der plötzlichen
Zunahme ein wenig geringer im Vergleich mit der
herkömmlichen, doch der Unterschied ist im wesentlichen
unbedeutend. Wenn ferner der zweite Bereich 9b so
ausgebildet ist wie durch die durchgezogene Linie, die
einfach-strichpunktierte Linie oder die
zweifach-strichpunktierte Linie in den Fig. 11 und 12 angezeigt,
nähert sich die Inkrementcharakteristik der
Steuerhilfskraft der durch die gestrichelte Linie in Fig. 13
angezeigten Charakteristik, und die Charakteristik, die
der gewünschten Charakteristik bei der Steuerhilfskraft
so nah wie möglich kommt, kann erhalten werden.
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Fig. 14 ist eine vergrößerte Schnittansicht und zeigt
die Ausbildungsform der Kerben eines weiteren
Ausführungsbeispiels der Erfindung, in dem die Kerben 9 nicht
an dem Gehäuse, sondern an Kanten des Ventilkörpers 2 in
der gleichen Form wie bei dem vorerwähnten
Ausführungsbeispiel ausgebildet sind. Auch derartige Kerben 9
sind ähnlich wirksam, da die Strömungsrichtung des
druckbeaufschlagten Öles allmählich in ähnlicher Weise
wie bei dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel verändert
wird.
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Wie insbesondere oben beschrieben, kann bei einem
hydraulischen Druckkontrollventil gemäß der Erfindung die
gewünschte Inkrementcharakteristik der Steuerhilfskraft
gegen das Inkrement des Lenkmoments realisiert werden,
da die Strömungsrichtung des druckbeaufschlagten Öls in
den Verbindungsbereichen glatt übergehend entlang des
zweiten Bereiches geändert wird und nicht nur die
Strömungsgeräusche des druckbeaufschlagten Öls in den
Verbindungsbereichen eingedämmt werden, sondern auch die
Flächenveränderungscharakteristik darin wünschenswert
gemacht werden kann, wenn das hydraulische
Druckkontrollventil in einer Servolenkvorrichtung eingesetzt
wird.